套筒加工工艺及夹具设计(共38页).doc

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1、精选优质文档-倾情为你奉上陕 西 理 工 学 院毕 业 设 计（论 文）说 明 书题 目 套 筒 加 工 工 艺 及 夹 具 设 计 学 生 系 别 专 业 班 级 学 号 指 导 教 师 专心-专注-专业川 理 工 学 院毕业设计（论文）任务书设计（论文）题目： 套筒加工工艺及夹具设计 系： 专业：机械设计制造及自动化 班级： 学生： 学号： 指导教师： 接受任务时间 教研室主任 （签名）系主任 （签名）1毕业设计（论文）的主要内容及基本要求、绘制并审核零件图、毛坯图；、设计加工工艺并编制工艺规程、工序卡；、设计夹具装配图；、编制夹具安装调整及使用维护说明书；、编制设计说明书。2原始资料 、

2、零件图一张； 、生产批量6000件/年2指定查阅的主要参考文献及说明、机械设计手册、机械加工工艺手册、夹具设计手册、机床图册、其他相关资料3进度安排设计（论文）各阶段名称起 止 日 期1查阅和收集设计资料、绘制零件图2进行套筒加工工艺及夹具设计并绘制毛坯图3填写机械加工工艺过程卡片和工序卡片4设计套筒加工工艺及夹具并绘制零件图、装配图5编写设计说明书6毕业设计(论文)的修改、答辩的准备时间中文摘要零件的加工工艺编制，在机械加工中占有非常重要的地位，零件工艺编制得合不合理，这直接关系到零件最终能否达到质量要求；夹具的设计也是不可缺少的一部分，它关系到能否提高其加工效率的问题。因此这两者在机械加工

3、行业中是至关重要的环节。套筒零件的主要加工表面为孔和外圆表面。外圆表面加工根据精度要要求可选择车削和磨削。孔加工方法的选择比较复杂，需要考虑零件的结构特点、孔径大小、长径比、精度和粗糙度要求以及生产规模等各种因素。对于精度要求较高的孔往往还要采用几种不同的方法顺次进行加工。本次设计的油缸，为保证孔的精度和表面质量将先后经过粗镗、半精镗、精镗和滚压等四道工序加工。在机床上对零件进行机械加工时，为保证工件加工精度，首先要保证工件在机床上占有正确的位置，然后通过夹紧机构使工件在正确位置上固定不动，这一任务就是由机床夹具完成。对于单件、小批量生产，应尽量使用通用夹具，这样可以降低工件的生产成本。但是由

4、于通用夹具适用各种工件的装夹，所以夹紧时往往比较费时间，并且操作复杂，生产效率低，也难以保证加工精度，为此需设计专用夹具。关键词：工艺设计、基准选择、切削用量、定位误差ABSTRCTIs the components craft establishment, holds the very important status in the machine-finishing, the components craft establishes reasonable, whether do this direct relation components achieve the quality requ

5、irement finally; Jigs design is also an essential part, whether does it relate raises its processing efficiency the question. Therefore this both in the machine-finishing profession are the important links.Sleeve components main processing surface for hole and outer annulus surface. The outer annulu

6、s face work needs to request according to the precision to be possible to choose the turning and the grinding. The hole processing methods choice is quite complex, needs to consider the components the unique feature, the aperture size, the length to diameter ratio, the precision and roughness reques

7、t as well as the scale of production and so on each kind of factor. Often must use several different methods regarding the accuracy requirement high hole to carry on the processing in order. This designs cylinder, will pass through half finished boring, the finished boring, the fine articulation and

8、 the trundle successively for the guarantee holes precision and the surface quality and so on four working procedure processingsWhen the engine bed carries on the machine-finishing to the components, is guaranteed that the work piece working accuracy, first needs to guarantee the work piece holds th

9、e correct position on the engine bed, then causes the work piece in the correct position through the clamp organization fixed motionless, this duty is completes by the engine bed jig. Regarding the single unit, the small batch production, should use the universal jig as far as possible, like this ma

10、y reduce the work piece the production cost. But because the universal jig is suitable each kind of work piece the attire to clamp, therefore time clamp often compares spends the time, and operates complex, the production efficiency is low, also guarantees the working accuracy with difficulty, for t

11、his reason must design the unit clamp.Key word: Craft, datum, cutting specifications, localization datum, position error.目录中文摘要英文摘要概述1第一章 零件的分析3 1.1 零件的作用3 1.2 零件的工艺分析3 1.2.1 加工方法的选择.3 1.2.2 保证套筒表面位置精度的方法.3 1.2.3 防止套筒变形的工艺措施.4第二章 工艺规程的设计52.1 确定毛坯的制造形式52.2 基准的选择52.2.1 粗基准的选择52.2.2 精基准的选择52.3 制定工艺路线52

12、.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定62.5 确定切削用量及基本工时82.5.1工序1 配料（35钢）82.5.2工序2 车82.5.3工序3 深孔推镗142.5.4工序4 滚压孔162.5.5工序5 车162.5.6 工序6 检查19第三章 夹具设计.203.1 概述.203.2 镗床夹具设计要则.203.3 夹具设计.203.3.1 问题的提出. . .203.3.2 镗套的结构. . . 213.3.3 镗套的布置形式. . .21 3.3.4 镗杆.223.3.5 支架与底座. . .233.3.6 镗套与镗杆以及衬套等的配合选择.233.3.7 定位机构设计.283.3.8 夹紧

13、机构的设计.283.4 夹具工作原理及动作说明.25第四章 结论26设计体会. 27参考文献28致谢29概述一、 套筒零件的功用和结构特点 套筒零件是机械加工中经常碰到的一种零件，它的应用范围很广。例如：支承旋转轴的各种形式的轴承、夹具上的导向套、内燃机的汽缸套以及液压系统中的油缸等。 机器中的套筒零件起支承或导向作用。由于功用不同，套筒零件的结构和尺寸有很大的差别，但结构上仍有共同的特点：零件的主要表面为不同轴度要求较高的内、外旋转表面；零件壁的厚度较薄：零件的长度一般大于直径等。二、 套筒零件的技术要求 套筒零件的主要表面是内孔和外圆，其主要技术要求如下：1、内孔 内孔是套筒零件起支承作用

14、或导向作用最主要的表面，它通常与运动着的轴、刀具或活塞相配合。内孔直径的尺寸精度一般为2级，精密轴套有时取1级，油缸由于与其相配的活塞上有密封圈，故要求较低。 内孔的形状精度，一般应控制在孔径公差以内，有些精密轴套控制在孔径公差的，甚至更严。对于长的套筒除了圆柱度和同轴度外，还应注意孔轴线直线度的要求。为保证零件的功能和提高其耐磨性，内孔表面粗糙度一般为，有的高达以上。2、 外圆 外圆表面一般是套筒零件的支承表面，常以静配合或过渡配合同箱体或机架沙锅内的孔相连接。外径的尺寸精度通常为23级；形状精度控制在外径公差以内；粗糙度一般为。1） 内外圆之间的同轴度 当内径的最终加工系将套筒装入机座后进

15、行时，套筒内外圆间的同轴度要求较低；如果最终加工是在装配前完成时要求较高，一般为0.010.05mm。2） 孔轴线与端面的垂直度 套筒的端面（包括凸缘端面）如工作中承受轴向载荷，或虽不承受载荷但加工中是作为定位面时，与孔轴线的垂直度要求较高，一般为0.020.05mm。三、 套筒零件的材料与毛坯套筒零件一般都是用钢、铸铁、青铜或黄铜等材料制成。有些滑动轴承采用双金属机构，即用离心铸造法在钢或铸铁套的内壁上浇注巴氏合金等轴承合金材料，这样既可节省贵重的有色金属，又能提高轴承的寿命。套筒零件的毛坯选择与其材料、结构和尺寸等因素有关。孔径较小（如d20mm）的套筒一般选择热轧或冷拉棒料，也可以采用实

16、心铸件。孔径较大时，采用无逢钢管或带孔的铸件和锻件。大量生产时可以采用冷挤压和粉末冶金等先进的毛坯制造工艺，既提高生产率又节约金属材料。 第一章 零件的分析1.1 零件的作用 液压缸又称为油缸，它是液压系统中的一种执行元件，其功能就是将液压能转变成直线往复式的机械运动。缸筒是液压缸的重要组成部分。1.2 零件的工艺分析1.2.1 加工方法的选择套筒零件的主要加工表面为孔和外圆表面。外圆表面加工根据精度要要求可选择车削和磨削。孔加工方法的选择比较复杂，需要考虑零件的结构特点、孔径大小、长径比、精度和粗糙度要求以及生产规模等各种因素。对于精度要求较高的孔往往还要采用几种不同的方法顺次进行加工。本次

17、设计的油缸，为保证孔的精度和表面质量将先后经过粗镗、半精镗、精镗和滚压等四道加工（零件毛坯为无缝钢管）。1.2.2、保证套筒表面间位置精度的方法 由套筒零件的技术要求知，套筒零件内外表面间的同轴度以及端面与孔轴线的垂直度一般均有较高要求。为保证这些要求通常可采用下列方法：1.在一次安装中完成内外表面及端面的全部加工。这种方法除了工件的安装误差，所以可获得很高的相对位置精度。但是，这种方法的工序比较集中，对于尺寸较大（尤其是长径比较大）套筒也不便与安装，故多用于尺寸较小轴套的车削加工。2.套筒主要表面加工分在几次安装中进行，先终加工孔，然后以孔为精基准最终加工外圆。这种方法由于所用夹具（心轴）机

18、构简单，且制造和安装误差小，因此可保证较高的位置精度，在套筒加工中一般多采用这种方法。套筒主要表面加工在几次安装中进行，先终加工外圆，然后以外圆为精基准最终加工内孔。采用这种方法时工件装夹迅速可靠，但因一般卡盘安装误差较大，加工后工件的位置精度较低。若欲获得较小的同轴度，则必须采用定心精度高的夹具，如弹性膜片卡盘、液体塑料夹头和经过修磨的三爪卡盘等。对于较长的套筒零件，为保证位置精度，往往以外圆定位，采用一端夹持，另一端用中心夹支托来最终加工内孔。对于本次设计加工零件的工艺不采用这种方法,是因为加工内孔时,安装工件需要88工艺外圆,只有当内孔加工完后,才可能车去工艺螺纹,进而车出与内孔有较小不

19、同轴度的外圆表面82d,故采用上述第二种方法,以内孔作为校正基准.1.2.3、防止套筒变形的工艺措施套筒零件的结构特点是孔壁一般较薄，加工中常因夹紧力、切削力和切削热等因素的影响而产生变形。防止变形应注意以下几点：1为减少切削力和切削热的影响，粗、精加工应分开进行。粗加工产生的变形在精加工中可以得到纠正。2为减少夹紧力的影响，工艺上可采取以下措施：（1）.采用轴向夹紧的夹具。例如本次设计中的零件加工。两端想车出的88外圆,即为加工内孔时实现轴向夹紧用的工艺外圆,内孔加工后即将它车去。 （2）.在工件上做出增加径向刚性的辅助凸边，加工后将凸边切去。第二章 工艺规程的设计2.1 确定毛坯的制造形式

20、套筒零件一般是用钢、铸铁、青铜或黄铜等材料制成。有些滑动轴承采用双金属结构，即用离心铸造法在钢或铸铁套的内壁上浇注巴氏合金等轴承合金材料，这样既可节省贵重的有色金属，又能提高轴承的寿命。套筒零件的毛坯选择与材料、机构和尺寸等因素有关。孔径较小的套筒一般选择热轧或冷拉棒料，也可采实心铸件。孔径较大时，常采用无缝钢管或带孔的铸件和锻件。大量生产时可采用冷挤压和粉末冶金等先进的毛坯制造工艺，既提高生产率又节约金属材料。本零件为无缝钢管，规格：8914；材料为35钢，抗拉强度：；屈服强度：；硬度：HBS为197。2.2 基准的选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准面选择的正确与合理可以使加

21、工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中问题百出，更我甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。2.2.1 粗基准的选择对于零件而言，尽可能选择不加工表面作为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。对于较长的套筒零件，为保证位置精度，往往以外圆定位，采用一端夹持，另一端用中心夹支托来最终加工内孔。根据这个原则，本零件选取无逢钢管外圆为粗基准。工件一端用三爪卡盘夹持一端，另一端则用大头顶尖顶住另一端。采用这种方法时工件装夹迅速可靠，但因一般卡盘安装误差较大，加工后工件的位置精度较低。为了获得较小的同轴度，须采用定心精度高

22、的夹具，如弹性膜片卡盘、液体塑料夹头和经过修磨的三爪卡盘等。2.2.2 精基准的选择精基准的选择主要应该考虑的是基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸的换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。2.3 制定工艺路线制定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，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用万能机床以及专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案：工序1、配料（35钢）： 无缝钢（）管切断，取总长695mm工序2、车：车82到尺寸88（工艺用）；车端面及倒角；调头

23、车82到尺寸88（工艺用）；车端面及倒角取总长686mm（余1mm）。工序3、深孔推镗：粗镗孔到66；半精镗孔到68；精镗孔到69.85；精铰（浮动镗刀镗孔）孔到700.20粗糙度R=3.2。工序4、滚压孔： 用滚压头滚压孔至700.02，粗糙度R=0.4。工序5.车车去工艺外圆，将两端外圆加工到尺寸82，割R7槽；镗内锥孔及车端面；调头，车去工艺外圆，将两端外圆加工到尺寸82，割R7槽；镗内锥孔及车端面，取总长685mm。工序5.检查。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“液压油缸缸筒”：零件材料为35钢，硬度HB197，生产类型大批量，毛坯形式：无逢钢管截断。根据上述原始资料及加

24、工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。2.4.1 两端外圆表面：两外圆（82dmm）表面一端加工长度为60mm，与其联接的非加工外圆表面直径为 89mm，现取其外圆表面直径为89mm。82mm表面尺寸公差0.02，表面粗糙度值1.6，要求半精车；精车，加工直径余量2Z=3.5mm.由于本设计规定零件是大批生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。82dmm的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布见图2-1。图2-182d外圆工序间尺寸公差分布图（调整法）由图可知：毛坯名义尺寸：82+3.52=89（mm）毛坯最大尺寸：89+1.3

25、2=91.6（mm）毛坯最小尺寸：82-0.52=83（mm）半精车后最大尺寸：82+0.52=83（mm）半精车最小尺寸：82-0.02=81.98（mm）精车后尺寸和零件图尺寸相同，即82dmm.最后，将上述计算的工序间尺寸及公差整理成表2-1。 表2-1 加工余量计算表 工序加工尺寸及公差无逢钢管（圆）半精车外圆精车外圆加工前尺寸最大91.683最小8881.98加工后尺寸最大91.68382.02最小8881.9881.98加工余量（单边）1.75最大1.750.27最小1.60.23加工公差（单边）-0.4/2-0.12/22.4.2 工件内孔加工毛坯为无逢钢管8914，内孔直径61

26、，参照工艺手册表2.3-9确定工序尺寸及余量为：粗镗孔：66mm半精镗孔：68mm精镗：69.5mm精铰（浮动镗刀）：700.20mm2.5 确定切削用量及基本工时2.5.1 工序1：无缝钢管（35钢，）切断，取总长687mm2.5.2 工序2：车削，本工序采用计算法确定切削用量。（1）、加工条件工件材料：无缝钢管（35钢，）， 车82到尺寸88及M881.5螺纹（工艺用）；车端面及倒角；车82到尺寸88及M881.5螺纹（工艺用）；车端面及倒角取总长686mm（余1mm）机床：C630-1卧式车床刀具：刀具材料为YT15，刀杆尺寸16mm25mm，。（2）、计算切削用量 、车82到88 切削

27、深度： 进给量f：根据切削用量简明手册（第三版）（以下简称切削手册）表1.4，当刀杆尺寸为16mm25mm,以及工件直径为100mm时：f=0.60.9。按CA6140车床的说明书（见切削手册表1.30）取f=0.7。 计算切削速度：按切削手册表1.27，切削速度的公式为（寿命选T=60min）： （m/min）式中，=242，=0.15，=0.35，m=0.2。修正系数见切削手册表1.28，即：=1.44，=0.8，=1.04，=0.81，=0.97。所以： = =123.8 (m/min) 确定主轴转速：= = 438 (r/min) 与438 r/min相近的机床转速为500 r/min

28、，。现选取，所以实际切削速度 m/min. 检验机床功率：主切削力 按切削手册表1.29所示公式计算 式中： =0.89所以： = =784 N切削时消耗功率为： = =1.85 (kw)由切削手册表1.30中CA6140机床说明书知，CA6140主电动机功率为7.5kw，故机床功率足够，可以正常工作。 校验机床进给系统强度：已知主切削力= 791 N，径向力按切削手册表1.29所示公式计算 式中： 所以： = =116.9 N轴向切削力 式中 ： 所以： = =267 N取机床导轨与床鞍系数=0.1，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为： =267+0.1（784+116.9） =35

29、7.09 357 N而机床进给机构可承受的最大纵向力为3530N（见切削手册表1.30），故机床进给系统可以正常工作。 切削工时：式中：,所以：2 =0.36（min） 、车工艺外圆： 计算切削速度：按切削手册表1.27，切削速度的公式为（寿命选T=60min），采用高速钢外圆车刀，规定=0.25，走刀次数i=5，则 （m/min）式中，=11.8，=0.70，=0.30，m=0.11，。=1.11 所以： = =32.8 (m/min) 确定主轴转速：= = 116 (r/min)按机床说明书取 n=96r/min，所以实际切削速度 m/min. 由切削手册表1.30中CA6140机床说明书

30、知，CA6140主电动机功率为7.5kw，故机床功率足够，可以正常工作。 计算切削工时： 切削工时：式中：=60, 所以：2 =0.086（min）、车端面及倒角： 确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向的加工余量为2mm确定进给量f：根据切削手册表1.4，当刀杆尺寸为16mm25mm,以及工件直径为100mm时：f=0.60.9。按CA6140车床的说明书（见切削手册表1.30）取f=0.7。 计算切削速度：按切削手册表1.27，切削速度的公式为（寿命选T=60min）： （m/min）式中，=242，=0.15，=0.35，m=0.2。修正系数见切削手册表1.28，即：=1.44，=0.8

31、，=1.04，=0.81，=0.97。所以： = =125.8 (m/min) 确定主轴转速：= = 445 (r/min) 与445 r/min相近的机床转速为500 r/min，。现选取，所以实际切削速度 m/min. 检验机床功率：主切削力 按切削手册表1.29所示公式计算 式中： =0.89所以： = =768 N切削时消耗功率为： = =1.81 (kw)由切削手册表1.30中CA6140机床说明书知，CA6140主电动机功率为7.5kw，故机床功率足够，可以正常工作。 计算切削工时： 切削工时：式中：=14,所以：2 =0.091（min） 、车82到尺寸88及； 同 、88外圆（

32、工艺用）、车端面及倒角取总长686mm(余量1mm) 同2.5.3 工序3：深孔推镗：粗镗孔到66mm；半精镗孔到68mm；精镗孔到69.85mm;精铰（浮动镗刀）孔到700.20粗糙度=3.2。镗孔是常用的孔加工方法，可以作为粗加工，也可以作为精加工，加工范围很广。对于小批量生产中的非标准孔、大直径孔、精确的短孔及盲孔、有色金属孔等一般多采用镗孔。镗孔可以在车床、铣床和数控机床上进行，能获得的尺寸精度为13级，粗糙度为。镗孔刀具（镗杆与镗刀）因受孔径尺寸的限制（特别是小直径深孔），一般刚性较差，镗孔时容易产生振动，生产率低。但是由于不需要专用的尺寸刀具（绞刀），镗刀机构简单，又可以在各种机床

33、上进行镗孔，故单件、小批生产中，镗孔是较经济的方法。此外，镗孔能修正前工序加工后所造成孔的轴线歪曲和偏斜，以获得较高位置精度。精细镗孔（又称金刚镗）精细镗常用于有色金属合金及铸铁件的光整加工，在汽车与拖拉机的连杆和汽缸套加工中应用较多。为了达到高精度与粗糙度要求，常采用精度高、刚度高、和具有高转速的金钢镗床。所用刀具（称金钢镗刀）是选用细颗粒耐磨的硬质合金或金刚石刀具，经过刃磨和研磨获得锋利的刃口。精细镗孔时，加工余量小，高速切削下切去截面很小的切屑。由于切削力非常小，故能达到1级精度和小的粗糙度，孔的几何形状误差小于0.0030.005mm。、 粗镗孔到66mm ，单边余量Z=2mm，一次镗

34、去余量,=2.5mm 选用机床：T612卧式镗床进给量： f=0.1mm/r切削速度：根据有关手册确定T612卧式镗床的切削速度为：m/min,则 = =359 r/min根据工艺手册表4.2-20知，和359r/min相近的有320r/min、414r/min,故取=320r/min。切削工时：=66mm，=3mm，=3mm.= =2.25（min）、 半精镗孔到68mm,单边余量Z=1；一次镗去余量：=1.5mm；=0.1；=320r/min，m/mint=2.3 min、 精镗孔到69.85mm, 单边余量Z=0.25；一次镗去余量：=1.25mm；=0.1；=320r/min，m/mi

35、nt=2.37 min 、 精铰（浮动镗刀）孔到700.20粗糙度=3.2 图2-2 油缸浮动镗刀浮动镗孔是镗深孔后的精加工方法。图3-3是浮动镗刀头，浮动镗刀块在刀柄长方形孔内可以自由滑动。浮动镗孔的特点是：消除了由于刀具及机床等误差引起孔尺寸不稳定；由于刀块浮动且处于旋转的情况下，刀块有自动对中性；镗刀的导向良好。图2-2中的导向块为夹布胶木（或白桦木），有一定的弹性，这种材料的导向块，既可避免擦伤已加工表面，又可自动补偿数次镗孔后直径的磨损，维持必要的导向要求。导向块为双导向。弹性导向块调整时，前导向应与孔紧配，后导向应调整略大于刀块尺寸，在工作时能自动磨去而保持较准确导向精度。2.5.

36、4 工序4：用滚压头滚压孔至700.02，粗糙度=0.4图2-3 油缸滚压头上图为一油缸滚压头。滚压内孔表面的圆锥型滚柱3支承在锥套5上，滚压时滚柱与工件有一个或的斜角，是工件能逐渐产生变形，以提高孔壁粗糙度。内孔滚压前，需要先通过螺母11调整滚压头的径向尺寸。旋转调节螺母11可使其相对心轴1轴向移动，当其向右移动时，推动过渡套10、止推轴承9、衬套8及套圈6经销子4使滚柱3沿锥套5表面向左移，结果使滚压头径向缩小。当其向右移动时，压缩弹簧7压移衬套8经止推轴承9使过渡套10始终贴紧调节螺母的左端面，同时衬套8右移时带动套圈6经盖板2使滚柱3沿轴向右移，结果使滚压头径向尺寸增大。滚压头径向尺寸应根据孔的滚压过盈量确定，一般钢材的滚压过盈量为0.100.12mm，滚压后孔径向增大0.020.03mm。滚压过程中滚柱3所受轴向力，经销子4、套圈6、衬套8作用在止推轴承9上，而最终还是经过过渡套10、调节螺母11及心轴1传至和滚压头右端M404相连的刀杆上，当滚压完毕后，滚压头从内孔反向退出时，滚柱3会受到一个向左的轴向力，此力传给盖板2，经套圈6、衬套8压缩弹簧7，实现了向左移动，同时滚压头在弹簧力的作用下复位，是径向尺寸又恢复到原调数值。滚压中滚压速度：走刀量：冷却润滑液采用50%硫化油加50%柴油或煤油。2.5.5 工序5