油缸活塞的加工工藝改進

于記偉

摘要：近年來，隨著工業水平的不斷發展，油缸活塞強化程度的不斷提高，活塞的技術要求也越來越高。活塞好比油缸的中樞部位，在油缸工作中占了極其重要的地位。所以，在制造方面也就需要合理的加工工藝，才能滿足現代社會中高要求的標準。本文以挖掘機油缸活塞為例，結合活塞的結構特點，設計了一套芯軸夾具，不但解決了普通裝夾中出現的問題，還為數控車削加工提供了參考。

關鍵詞：活塞；工藝分析；芯軸

中圖分類號：TK 243.1 文獻識別碼：A 文章編號：1001-828X（2016）033-000-02

前言

在機械加工中，工藝分析是至關重要的，無論是手工編程還是自動編程，在加工前都要對所加工零件進行工藝分析，擬定加工方案，選擇加工設備、刀具、夾具，確定切削用量，安排加工順序，制定走刀路線等。因此程序編制中的工藝分析是一項十分重要的工作。

一、工藝分析

1.分析活塞零件

由圖1可知，該活塞圖紙主要由內、外圓柱面，內、外溝槽、內螺紋組成。本文根據企業需求，選用毛坯材料為45#鋼，進行中小批量生產。

2.確定加工方法

加工方法的選擇原則是保證加工表面的精度和表面粗糙度的要求，由于獲得同一級精度及表面粗糙度的加工方法一般有許多，因而在實際選擇時，要結合零件的形狀、尺寸大小和形位公差等要求全面考慮。

從圖樣上分析，內、外圓的同軸度（0.02mm）的加工精度為數控加工中的難點，也是活塞加工的關鍵部分，其次是內孔、外圓的精度和表面粗糙度值，使用普通刀具材料也是較難以保證的。所以應該選擇合適的刀具按照先粗車后精車的加工原則進行加工。

為了能夠保證此產品的合格率，現有以下兩種加工方法：第一種：傳統加工方法，選擇毛坯料，長度多出30mm左右，其中包括夾持長度（20mm左右）、切斷長度（5mm）和端面精車余量（3mm）。在同一次裝夾下依次完成鉆孔、鏜孔、車螺紋、車內溝槽、車外圓、車外溝槽、倒圓角和切斷等工步。第二種：設計制作芯軸夾具的方法，選擇毛坯料，先加工內孔、內溝槽和內螺紋部分，然后拆下工件，拿到另一臺裝有芯軸的機床上，依靠內外圓和內外螺紋配合、定位加工活塞的外圓、外溝槽、倒角等剩余部分。以上兩種加工方法對比如下所示：

使用夾具前：

（1）毛坯預留裝夾長度和鋸斷長度，浪費材料，提高成本

（2）需要鋸斷，并且外圓較大，切斷相對比較困難

（3）每加工一個活塞對一次刀，浪費時間

（4）打表找正，保證同軸度困難，加工效率低

使用夾具后：

（1）軸向不需要太大余量，節約材料，降低成本

（2）不需要切斷，不用買切斷刀，減少刀具損耗

（3）依靠限位臺階定位，只需開機之后對刀即可，省略對刀時間

（4）不用打表找正，直接加工就能保證同軸度，加工效率高

通過對比，本文選擇第二種加工方法，即制作芯軸夾具。

二、芯軸夾具設計

機床夾具在生產加工中有著不可忽略的作用。首先，使用機床夾具裝夾工件時，能準確確定工件與刀具、機床之間的相對位置關系，可以保證加工精度。其次，提高生產效率，機床夾具能快速地將工件定位和夾緊，可以減少輔助時間，提高生產效率。再者，機床夾具采用機械、氣動、液動夾緊裝置，可以減輕工人的勞動強度。最后，利用機床夾具，能擴大機床的加工范圍。下面對本文夾具的主要部分進行設計和制作。

為了保證活塞的內、外圓同軸度能夠達到精度要求，根據活塞的外形尺寸和精度要求設計一個芯軸，如圖2所示：

三、芯軸的制作步驟

1.檢查毛坯尺寸φ100*160；2.伸出100mm，裝夾牢固；3.粗車左端外圓，預留精車余量0.3mm；4.調頭裝夾φ45的外圓；5.粗車錐體部分和螺紋孔；6.調質處理；7.裝夾φ45的外圓，找正夾緊；8.精車錐體和螺紋孔；9.使用拉桿拉緊芯軸；10.精車左端外圓和外螺紋。

四、芯軸夾具裝配圖

為了保證芯軸不會軸向竄動，在主軸后端，墊一塊合適的擋板，通過拉桿將芯軸牢固的拉緊。如圖3所示。

五、總結

本文使用芯軸夾具工藝方案有以下優點，首先，毛坯不需要留裝夾長度和切口長度，能夠為企業節省大約30%的材料。其次，由于不用每次加工活塞時都對刀，所以省略了對刀時間。再者，毛坯材料適當，不用切斷，減少刀具的損耗和省略了切斷時間。最后，制作的夾具芯軸可以重復利用，能夠用來加工尺寸接近的類似零件，一勞永逸。總之，采用本文設計的夾具，能夠為企業節約材料，節省刀具損耗，減少工人的勞動強度，降低了生產成本，有效地提高了經濟效益。