油缸活塞的加工工艺改进

于记伟

摘要：近年来，随着工业水平的不断发展，油缸活塞强化程度的不断提高，活塞的技术要求也越来越高。活塞好比油缸的中枢部位，在油缸工作中占了极其重要的地位。所以，在制造方面也就需要合理的加工工艺，才能满足现代社会中高要求的标准。本文以挖掘机油缸活塞为例，结合活塞的结构特点，设计了一套芯轴夹具，不但解决了普通装夹中出现的问题，还为数控车削加工提供了参考。

关键词：活塞；工艺分析；芯轴

中图分类号：TK 243.1 文献识别码：A 文章编号：1001-828X（2016）033-000-02

前言

在机械加工中，工艺分析是至关重要的，无论是手工编程还是自动编程，在加工前都要对所加工零件进行工艺分析，拟定加工方案，选择加工设备、刀具、夹具，确定切削用量，安排加工顺序，制定走刀路线等。因此程序编制中的工艺分析是一项十分重要的工作。

一、工艺分析

1.分析活塞零件

由图1可知，该活塞图纸主要由内、外圆柱面，内、外沟槽、内螺纹组成。本文根据企业需求，选用毛坯材料为45#钢，进行中小批量生产。

2.确定加工方法

加工方法的选择原则是保证加工表面的精度和表面粗糙度的要求，由于获得同一级精度及表面粗糙度的加工方法一般有许多，因而在实际选择时，要结合零件的形状、尺寸大小和形位公差等要求全面考虑。

从图样上分析，内、外圆的同轴度（0.02mm）的加工精度为数控加工中的难点，也是活塞加工的关键部分，其次是内孔、外圆的精度和表面粗糙度值，使用普通刀具材料也是较难以保证的。所以应该选择合适的刀具按照先粗车后精车的加工原则进行加工。

为了能够保证此产品的合格率，现有以下两种加工方法：第一種：传统加工方法，选择毛坯料，长度多出30mm左右，其中包括夹持长度（20mm左右）、切断长度（5mm）和端面精车余量（3mm）。在同一次装夹下依次完成钻孔、镗孔、车螺纹、车内沟槽、车外圆、车外沟槽、倒圆角和切断等工步。第二种：设计制作芯轴夹具的方法，选择毛坯料，先加工内孔、内沟槽和内螺纹部分，然后拆下工件，拿到另一台装有芯轴的机床上，依靠内外圆和内外螺纹配合、定位加工活塞的外圆、外沟槽、倒角等剩余部分。以上两种加工方法对比如下所示：

使用夹具前：

（1）毛坯预留装夹长度和锯断长度，浪费材料，提高成本

（2）需要锯断，并且外圆较大，切断相对比较困难

（3）每加工一个活塞对一次刀，浪费时间

（4）打表找正，保证同轴度困难，加工效率低

使用夹具后：

（1）轴向不需要太大余量，节约材料，降低成本

（2）不需要切断，不用买切断刀，减少刀具损耗

（3）依靠限位台阶定位，只需开机之后对刀即可，省略对刀时间

（4）不用打表找正，直接加工就能保证同轴度，加工效率高

通过对比，本文选择第二种加工方法，即制作芯轴夹具。

二、芯轴夹具设计

机床夹具在生产加工中有着不可忽略的作用。首先，使用机床夹具装夹工件时，能准确确定工件与刀具、机床之间的相对位置关系，可以保证加工精度。其次，提高生产效率，机床夹具能快速地将工件定位和夹紧，可以减少辅助时间，提高生产效率。再者，机床夹具采用机械、气动、液动夹紧装置，可以减轻工人的劳动强度。最后，利用机床夹具，能扩大机床的加工范围。下面对本文夹具的主要部分进行设计和制作。

为了保证活塞的内、外圆同轴度能够达到精度要求，根据活塞的外形尺寸和精度要求设计一个芯轴，如图2所示：

三、芯轴的制作步骤

1.检查毛坯尺寸φ100*160；2.伸出100mm，装夹牢固；3.粗车左端外圆，预留精车余量0.3mm；4.调头装夹φ45的外圆；5.粗车锥体部分和螺纹孔；6.调质处理；7.装夹φ45的外圆，找正夹紧；8.精车锥体和螺纹孔；9.使用拉杆拉紧芯轴；10.精车左端外圆和外螺纹。

四、芯轴夹具装配图

为了保证芯轴不会轴向窜动，在主轴后端，垫一块合适的挡板，通过拉杆将芯轴牢固的拉紧。如图3所示。

五、总结

本文使用芯轴夹具工艺方案有以下优点，首先，毛坯不需要留装夹长度和切口长度，能够为企业节省大约30%的材料。其次，由于不用每次加工活塞时都对刀，所以省略了对刀时间。再者，毛坯材料适当，不用切断，减少刀具的损耗和省略了切断时间。最后，制作的夹具芯轴可以重复利用，能够用来加工尺寸接近的类似零件，一劳永逸。总之，采用本文设计的夹具，能够为企业节约材料，节省刀具损耗，减少工人的劳动强度，降低了生产成本，有效地提高了经济效益。