1、毕业设计毕业论文液压活塞杆制造工艺设计 毕 业 设 计题目 液压活塞杆制造工艺设计 毕业设计任务书一、设计题目：液压活塞杆制造工艺设计二、设计要求：1、编制零件制造工艺规程2、设计一套焊接夹具。绘制夹具装配图及非标准件零件图。3、写出毕业设计论文：要论述方案选定、参数选择、计算过程等。 指导教师（签名）： 摘 要本文从零件的分析，工艺规格设计，及加工过程中专用夹具的设计三个方面，阐述了组焊件活塞杆的工艺制造的全过程，尤其在工艺规程设计中，我们运用已掌握的机械制造理论及计算公式，确定了毛坯的制造形式，选择了基面，制定了工艺路线，确定了机械加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸，最后确定了切削用量及基本工时
2、。 关键词：活塞杆 工艺路线 加工余量 工序尺寸 切削用量 基本工时前 言毕业设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及专业课之后进行的。它是一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练。毕业设计的主要目的是培养我们综合运用所掌握的基础理论课，专业理论知识和基本技能来分析和解决工程技术问题的能力，使我们建立正确的工程设计思想。通过毕业设计我们把理论与实践相结合，初步学会了如何编写技术文件、正确使用技术资料手册及相关的工具书，培养了我们严肃认真、一丝不苟和实事求是的工作作风，进一步巩固和提高自己所掌握的基础知识、基本理论和基本技能，提高自己的设计、计算、制图以及计算机绘图的能力。
3、从一名学生向一名工程技术人员转变的过渡过程。本次毕业设计的题目为液压活塞杆制造工艺设计，是理论性、应用性、实践性、综合性的设计过程。本毕业设计得到赵永彪老师的悉心指导，并提出了许多宝贵意见和建议，在此深表谢意。由于实践经验不足，设计能力有限，设计中错误难免，敬请批评、指正。1 零件的分析图一、组焊件活塞杆示意图 本零件是济源市工业园区华新液压机械有限公司为三一重工股份有限公司配套加工的外协件，它用在飞机的起落架以及吊车的支撑架的机构中，主要是起到支撑作用。因此，该零件的质量及精度在其应用中是非常重要的，必须制作出详细的工艺规程以确保零件的质量。该零件是一个组焊件，技术条件要求：组焊后加工，热处
4、理调质达到HB255-285。表面粗糙度最高达到m，最低达到，尺寸公差较小，另外有两处形状公差和叁处位置公差要求，这就需要经过粗加工、半精加工、精加工过程，甚至要用抛光法才能达到设计要求。因零件用于大批量生产，且工序比较多，技术要求比较高，加工长度较长等，根据主产公司现有设备，采用普通机床加工，将影响生产效率。为了提高生产效率，并能保证加工质量，只有合理的选择机床、刀具、基准、工艺路线及采用必要的工艺装置等，才能达到生产要求。2 工艺规程设计组焊件活塞杆零件的材料为45号钢，因为是液压用的活塞杆，在工作中杆头主要承受轴向载荷，杆体主要承受径向载荷，故均应采用圆钢毛坯。 设计基准：该零件图选择圆
5、柱中心轴线为径向设计基准。以工件42右端面作为工件的轴向设计基准，。定位基准：本工件是以顶尖孔作为基准，来保证各外圆的同轴度，并以杆件的左端面作为保证加工长度的定位基准。测量基准：通常测量基准应选与工序基准相同，但由于测量基准需要是实际的表面，而工序基准可能是抽象的点、线，因此两者可能不相同。本工件是以右端面作为长度的测量基准。装配基准：装配时用来确定零件或部件在机器上位置的表面。本工件以90f8的外表面作为装配基准。制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使工
6、序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。杆头的加工工序如下：工序一：选择外径为76mm,内径为44mm的标准钢管，在下料机上取150mm长。工序二：在CA6140x1500车床上车端面，保证总长为1 45 mm。工序三：检验。杆体的加工工序如下： 工序一：选择95的圆钢，在下料机上取1080mm长 工序二：选用W200H落地式镗铣床铣工件一端面打中心孔A3，保证总长1076mm。 工序三：在CA6140x1500车床上利用四爪单动卡盘，一夹一顶进行车削工件粗车小头尺寸留余量5mm。 工序四：在XD6132型万能立式升降台铣床上铣工件大端面的R38mm圆弧 深为
7、12mm，注意分中，在两侧倒角6x45。活塞杆的加工工序如下： 工序一：钳工：将焊接件备齐，并清洗干净。 用自制夹具按焊接图装配并点焊牢固。 工序二：焊接：按图焊成。在焊接过程中，焊接速度不应过快或过慢，应以 焊缝的外观与内在质量均达到要求为适宜。要保证焊接后不 得有任何缺陷。 工序三：按图检验 工序四：热处理：硬度为HB255285 工序五：在车床上精车90f8，50g8以及退刀槽等，并保证各个尺寸公差达到要求，同时保证各形位公差。 工序六：铣杆头保证长度尺寸140mm，并保证两边对称度在范内。 工序七、镗50 、51孔（找正活塞杆外圆），铣2X45，保证形位公差。 工序八、在外圆磨床MG1
8、432A上磨外圆90mm成90mm。 工序九、电镀90mm单边镀铬mm，并抛光，保证尺寸90f8mm。 工序十：磨外圆50g8适图纸要求。 工序十一：按图检验 杆头的加工工序：工序一：选择标准钢管外径为76mm、内径为44mm，在下料机上取150mm长。确定毛坯长度尺寸：取粗车加工余量为3mm取精车加工余量为2mm取精铣加工余量为2mm所以，圆钢尺寸长度为：140 +3 +2 + 2 = 147mm 取为：150mm工序二: 在CA6140x1500车床上车端面，保证总长为1 45 mm。选用45YT硬质合车刀车端面，依金属机械加工工艺手册可查得：切削深度 ap取2mm，进给量f取，切削速度V
9、取151m/min，车床转速S取800 r/mim。工序三：检验 利用精度为0.2的长度卡尺检验总长是否合格。杆体的加工工序：工序一： 选择毛坯95圆钢，在下料机上取1080mm长。1、确定毛坯的外圆尺寸：各工序加工余量：粗车 精车 精磨： 0.03mm 粗磨 总余量：3mm各工序工序尺寸：粗车前：精车前：粗磨前：精磨前： 取为95mm2、确定毛坯长度尺寸：取粗车m端面加工余量为4mm取粗车m端面加工余量为2mm取精车m端面加工余量为m所以，毛坯尺寸长度Lm为1071 + 2.6 + 5.5 1080mm 坯体积：Vm = d2xLm/4 =x922x1080x10-3 坯重量：Gm = Vm
10、 x = 7.85 x 10-3x7175.8 = 3、选择下料方法和下料工具：弓锯床下料：切口宽度查表取为切口损耗： Gq = Lqd2/4 = 4.5 X X902 X 7.85 X 10-6每个零件分摊的残料量：Gc = 10d2/4n 图二、在镗铣床上铣端面示意图 其中： （n 为每根棒料的切件数，Gc 为残料长度） 零件材料消耗总耗 ：N = Gc + Gq + Gc工序二：选用万能卧式镗铣床铣工件一端面打中心孔A3并保证总长1076mm。工步：水平放置工件，利用镗床夹具合理的定位工件，并找正工件中心，选用硬质合金端铣刀，铣单一端面。可根据加工精度经济合理要求，选用机夹-焊接式中的外
11、刃磨刀具。它不仅刃磨方便，并且能保证径向跳动量和端面跳动量合格。 铣削速度V：V = d0n0/1000(m/s) (d0 铣刀直径 mm ,n0 铣刀转速r/s) 取d0 = 80mm n0 = 380r/s 所以， V = d0n0/1000 = x80x380/1000 = /s 进给量：（可用进给速度Vf表示） Vf = f x n0 = af x z x n0(mm/min) 其中：（af :每齿进给量 f：每转进给量 z：铣刀刀齿数目） 取 af = z = 10mm n0 = 380r/s 所以：Vf = 0.25 x 10 x 380 = 950mm/min工步：在铣过的端面打
12、中心孔，镗床转速可取8001600r/m。工序三：在CA6140x1500车床上利用四爪单动卡盘，一夹一顶进行车削工件粗车小头尺寸留余量5。 图三、在车床上粗加工55外圆示意图依金属机械加工工艺手册中的“切削用量”章篇可知：表1 刀具选择工件材料刀具材料主偏角Kr副偏角Kr1系数Cv45号钢YT1290103/3表2 硬质合金刀具r（前）a（后）1215粗 8精 12表3 粗车外圆进给量刀杆直径（mm)工件直径（mm）切削深度ap(mm)进给量f(mm/r)25 X25958切削速度Vc: = dn/1000 = dn/318 (m/s) 其中： d为工件旋转直径(mm) n为工件或刀具转速（
13、r/mim)取 n =280r/m 可得Vc = dn/318 = 95 X 280 /318 83.64(m/s)进给量f: f = 0.5 (mm/r)进给速度Vf: Vf = nf = 0.5 X 280 = 140 mm/r切削时间（机动时间）tm (min) tm = LA/(Vfap) (L为刀具行程长度mm，A 为半径方向加工余量) 取A =20mm ， L = 123 mm因此，tm = 123 X 20 /（140 X 8）= 2.2 min材料切除率：（mm3/min） = 1000apfVc = 1000 X 8 X 0.5 X 83.64 = 33456 mm3/min
14、工序四：在立式升降台铣床上铣工件大端面的R38 mm 圆弧,深为12mm，注意分中，在两侧倒角6x45。 图四、在铣床上铣工件R38圆弧的示意图表4 刀具选择刀具材料铣刀类型主后角a端面后角a1偏角kr过渡刃偏角kr1过渡刃长度d(铣刀）高速钢三面刃圆盘铣刀20612451275表5 铣削进给率机床功率kw工件、夹具系统刚度每齿进给量fz(mm)510中等工步：找正工件轴向中心，在外表面画一条平行与轴线的直线，并用卡尺量取12mm，作为铣圆弧的终端位置。工步：依据选择计算的具体参数进行铣削粗加工。留加工余1mm。铣削速度：V = d0n0/1000(mm/min) 取n0 = 280r/min
15、 V = d0n0/min 进给速度Vf: Vf = fxn0 = afxzxn(mm/min) 取 af=,z=14,n0=280,Vf=afxzxn=0.1x14x280=392(mm/min)取被吃刀量ap: 3mm工步：对工件图纸进行精加工，并保证圆弧铣为R38mm，深12mm分中。表6 参数选择n0V(mm/min)Vf(mm/min)ap380113532工步：在两侧倒角6 X 45注意：在加工过程中需要加冷却液活塞杆的加工工序：工序一：钳工：将杆头和杆体两个焊接件备齐，并清 洗干净 用自制夹具按焊接图装配并点焊牢固工序二：按左图焊成。在焊接过程中，焊接速度不应过快或过慢，应以焊缝
16、的外观与内在质量均达到要求 为适宜。要保证焊接后不得有任何缺陷。图五、 杆头和杆体焊接成形示意图表7 焊接厚度、焊条直径与焊接电流关系：焊接厚度/mm焊条直径/mm焊接电流/A135-6260300工序三：按图检验：工步：用游标卡尺测量杆头的轴向中心相对杆头左、右两边是否对称。工步：用游标卡尺检验杆头的径向中心相对杆体大端面的距离是否保证了26mm，为车削工序是否能够保证总长1097mm作基础。工序四：利用热处理达到技术要求（硬度为HB255285）：考虑到本工件在实际应用以及后面工序的需要，必须有良好的综合力学性能。选择调质方法来满足，强度较高，有良好的塑性及韧性，也便于切削加工，易得到较好
17、的表面质量。为了能达到这种要求，经过热处理冷却后得到的外圆尺寸为：93mm；总长为：1074mm ；杆头长为：142mm。工序五：在车床上精车90f8，50g8以及退刀槽等，并保证各个尺寸公差达到要求，同时保证各形位公差。工步：利用四爪卡盘、顶尖，一夹一顶加工杆体中90f8外圆 选用90YT硬质合车刀车外圆，用45硬质合金车刀倒角6x45依金属机械加工工艺手册可查得：切削深度 ap取2mm，进给量f取，切削速度V取151m/min则：n主轴 = 1000Vc/(d) = 1000x151/(3.14x93) = 517(r/min) 取n主轴 =540 r/min 利用上述参数，先把工件车成9
18、0外圆达到技术要求 ap取1mm，f取0.2min/r,Vc取165m/min 换用45车刀完成6x45则：n主轴 = 1000Vc/(d) = 1000x165/(3.14x91) = 577r/min 取n主轴 =580 r/min工步：利用四爪卡盘夹住杆头一端，用中心架支承工件95，并接 近小端55处，用45硬质合金车刀车端面，保证杆体总长 为1074mm。依机械加工工艺手册可查得： ap取2mm，f取/r,Vc取116mm则：n主轴 = 1000Vc/(d) = 671.7 r/min 取n主轴 =640 r/min 在依下面参数把工件车为1071mm ap取1mm,f取/r,Vc取1
19、65m/min则：n主轴 = 1000Vc/(d) = 955.4 r/min取n主轴 =1000 r/min工步：利用顶尖，四爪卡盘，一夹一顶车削杆体中50外圆选用90YT5硬质合金车刀车外圆，45车刀倒角3mm宽的切断刀切槽，半径为mm的圆弧切槽刀及螺纹刀。先加工50g8外圆，保证长度120mm，可依以下参数切削：n主轴 = 1000Vc/(d) = 671 r/min，取n主轴 =640 r/minf取/r，Vc取116m/min，ap取1mm在加工2个两个槽，换用切槽刀可依如下参数切削： f取/r，n主轴 取380r/min Vc = dn/1000 = x50x380/1000 =
20、/min一个槽切两次，切出槽宽为3mm，直径为46mm,保证公差要求。在用半径为mm的圆弧切槽刀，在以右端面为长度基准的57mm处切圆弧槽，直径保证为42mm。然后加工右端45x2-6gmm外圆，并倒角2x45。依下列参数加工： f取/r，Vc取116m/min，ap取1mmn主轴 = 1000Vc/(d) = 1000x116/(3.14x50) = 738 r/min，取n主轴=750r/min在加工最右端45外圆，并倒角2x45，依下列参数加工： ap取2mm,f取/r,Vc取116m/min则：n主轴 = 1000Vc/(d) = 820 r/min, 取n主轴=800r/min最后加
21、工M45x2-6g的三角形螺纹部分：依机械加工工艺手册可查得加工如下参数： 此螺纹大径d = 45mm,螺距为2mm细牙普通右旋螺纹，小径中径公差带，中等旋合长度皆为6g。小径d1 中径d2 = d-0.65t = 45-0.65x2 = 切削深度ap为：螺距x0.65x2 = 2x0.65x2 = n主轴取90r/min 切削速度： Vc/min 进给量： f = 0.5 min/r 进给速度： Vf = nf = 90x0.5 = 45mm/min 以上步骤完成杆体右端部分全部加工。工步：调头上中心架找正外圆，在接头打中心孔，用中心架夹住工件右端90外圆，通过工件旋转，查看工件是否跳动，直
22、到调好，找正为至。保证形位公差，用中心钻在杆头中心打中心孔。工序六：铣杆头140mm，并保证两边对称度在范围内。利用自制的镗床夹具把工件按要求夹在夹具上，选用端面铣刀把工件铣成总长为140mm，并使杆头两边对称相等，各端各铣。可依以下参数加工： n主轴取380r/min 进给量：Vf = afxzxn0 = 0.25x10x380=950mm/min其中： af为每齿进给量z为铣刀刀齿数目 图六、铣杆头长为40的示意图 被吃刀量取各边铣削总数为1mm 切削速度V = d0n0/1000 = x80x380/1000 = /min其中： d0 铣刀直径mm ； n0 铣刀转速r/s工序七: 镗5
23、0 孔（找正活塞杆外圆），镗51孔及铣2X45，保证形位公差。 将零件放在普通卧式镗床T68上，用两个V形架固定不让其横向移动，另外还需要用非标准夹具挡住另一端以保证其在镗削过程中零件纵向移动。首先应注意的是镗刀必须与孔平行，如左图毛坯孔为44，镗成50mm，粗糙度为m经查表得需要: 粗镗 半精镗 即可达到图纸要求 其镗削用量如下： 图七、镗50、51孔示意图表8 镗削用量加工方式刀具材料刀具类型V/(m/min)f/(mm/r)粗镗硬质合金刀头4060半精镗硬质合金刀头80120然后倒角，转动刀头，完成2x45。完成之后，还要镗削51长40孔，因为从51之间所要镗削的量很小，因此，用半精镗就
24、可以了，其镗削用量如上图可知。倒角转动刀头，完成2x45。此工序完毕可用内径百分表、万能角度尺等工具测量是否合格。工序八: 磨外圆90成90mm 选用高精度外圆磨床MG1432A进行磨削加工，选用PDAPA60#KV或PWA60#KV砂轮。因为下一工序要镀铬，所以不需要精磨，直接粗磨。其参数如下：砂轮线速度35m/s，工件转速6080r/min，横向进给量单程，工作台纵向进给速度0.51m/min。为了提高耐磨性的防锈蚀目前国内传统工艺是表面镀耐磨性铬单边，恢复尺寸要研磨，为了保证表面粗糙度，研磨前要粗磨，再研磨，其粗磨参数上即可。而其研磨参数如下 表9 磨削参数工艺参数超精磨削砂轮粒度80#
25、320#修整工具单颗粒金刚石砂轮线速度1720修整砂轮时工作台进给速度（mm/min)612修整砂轮时横向进给量（mm)修整时表面修出后横向进给次数（次/单程）23光修次数（次/单程）1工件线速度（m/min)610磨削时横向进给量磨削时横向进给次数（次/单程）23光磨次数（次/双程）46磨削前工件余量磨削时工作台进给速度（mm/min)40100磨削前工件表面粗糙度(m)砂轮修整：砂轮在磨削过程中，磨粒会逐渐磨钝而失去能力，从而使磨削质量下降，因此必须及时进行修整，以恢复原来的切削能力。其砂轮修整用量的选择参数如上表。注意：磨削时要用磨削液为水溶性磨削液（69-1乳化液） 工序九: 电镀90
26、单边镀铬mm，并抛光 此组焊件必须具有坚硬、耐磨、耐热、耐腐蚀及摩擦阻力低等特点，在正常情况下，如果全采用合金钢制造，然后经过热处理，可以达到上述要求。但在目前，我国优质合金钢材缺乏加之也不实际，也不经济。因此采用镀铬可以满足上述要求。工序十: 磨外圆50g8适图纸要求：磨削参数如下：砂轮线速度35m/s，工件转速6080r/min，横向进给量单程，工作台纵向进给速度0.51m/min。工序十一: 按图检验可用千分游标卡尺，内径百分表以及螺纹检验卡片，万能角度尺等工具按图纸要求进行检验，保证合格产品上市。3 机械加工工艺过程卡片（见附录）4 焊接夹具设计理由活塞杆杆头和杆体在粗加工后，要将杆体
27、和接头焊接到一起，再进行热处理，并进行最后的成型加工。固本工件是大批量的生产，为了提高加工效率，并能保证加工精度。因此，需设计制造专用焊接夹具来保证装配关系和焊接优势。图八、焊接夹具示意图1为挡板、2为支撑板、3为支撑挡板， 6为M10X50的螺钉（起顶紧作用）， 4为4根10的圆钢用于连接挡板1、支撑板2、支撑挡板3。 活塞杆为轴类零件，一般都以中心轴线为基准来加工其外表面。焊接夹具就是以活塞杆的轴线为基准而设计的。将活塞杆90f8的部分放到支撑板2上，50g8的部分放于支撑挡板3上，并将90f8的端面顶住支撑支撑挡板板3的左端面，这样活塞杆就被固定了；挡板1和支撑板2之间将放上活塞杆接头，
28、然后定好位置，调节M10X50的螺钉，使其端面顶着杆头的外表面并加紧，这样就固定好了两焊件。用电焊机进行点焊，使工件的位置固定。点焊后，取下工件，按照技术要求进行焊接就可以了。此焊接夹具结构简单，便于制造，经济实用，定位作用好。使用时要注焊接夹具和地面的平行度。1、定位基准的选取：（1）90f8的右端面。（2）活塞杆的中心轴线。2、挡板、支撑板、支撑挡板、圆钢的作用：（1）用支撑板2固定90f8部分。（2）用支撑挡板3固定50g8的部分，支撑挡板3还可控制活塞杆的轴向移动。（3）挡板1通过调节紧固螺钉来对调整好的杆头与杆体的位置进行固定。（4）用四根10mm的圆钢来联结固定挡板、支撑板、支撑挡
29、板，并保证其之间距离。图九、焊接夹具中各零件之间距离确定示意图 图十、粗加工成的活塞杆杆头图样 图十一、粗加工成的活塞杆杆体图样 图十二、杆头、杆体组焊后的图样1、长度方向的参数选取原则：如图九所示，考虑到挡板的厚度为10mm，支撑板2和支撑挡板3之间的距离应控制在894mm，保证总长1050 mm。挡板1和支撑板2之间的实际距离（除挡板的厚度）为136 mm，支撑板2和支撑挡板3之间的实际距离为874 mm。（1）支撑板2和支撑挡板3之间距离的选择 如图十一所示，粗加工后90f8的长度为956 mm，圆弧深为12 mm，为了方便焊接，就将挡板从圆弧方向向杆的右方向移动50 mm，所以就得到了支撑板2和支撑挡板3的总长距离：S=总长-圆弧深-12-50=956-12-50=894 mm（因考虑到板的厚度为10 mm，所以支撑板2和支撑挡板3的之间距离为874 mm）（2）总长的确定：如图十二所示，
