套筒類零件的加工工藝與夾具設計

天津大學網絡教育學院?？飘厴I(yè)論文題目：套筒類零件的加工工藝與夾具設計完成期限：2014年7月5日至2014年11月10日學習中心 泉州象形 年級2012級專 業(yè)機械制造與自動化指導教師姜帆姓名羅志強學號摘要套筒零件的要緊加工表面為孔和外圓表面。外圓表面加工依照精度要要求可選擇車削和磨削。孔加工方式的選擇比較復雜，需要考慮零件的結構特點、孔徑大小、長徑比、精度和粗糙度要求和生產規(guī)模等各類因素。關于精度要求較高的孔往往還要采納幾種不同的方式按序進行加工。本次設計的油缸，為保證孔的精度和表面質量將前后通過粗鏜、半精鏜、精鏜和滾壓等四道工序加工。在機床上對零件進行機械加工時，為保證工件加工精度，第一要保證工件在機床上占有正確的位置，然后通過夾緊機構使工件在正確位置上固定不動，這一任務確實是由機床夾具完成。關于單件、小批量生產，應盡可能利用通用夾具，如此能夠降低工件的生產本錢。可是由于通用夾具適用各類工件的裝夾，因此夾緊時往往比較費時刻，而且操作復雜，生產效率低，也難以保證加工精度，為此需設計專用夾具。關鍵字：工藝設計；基準選擇；切削用量；定位誤差套筒類零件的加工工藝與夾具設計一、概述（一） 套筒零件的功用和結構特點套筒零件是機械加工中常常碰著的一種零件，它的應用范圍很廣。例如：支承旋轉軸的各類形式的軸承、夾具上的導向套、內燃機的汽缸套和液壓系統(tǒng)中的油缸等。機械中的套筒零件起支承或導向作用。由于功用不同，套筒零件的結構和尺寸有專門大的不同，但結構上仍有一起的特點：零件的要緊表面為不同軸度要求較高的內、外旋轉表面；零件壁的厚度較?。毫慵拈L度一樣大于直徑等。（二） 套筒零件的技術要求套筒零件的要緊表面是內孔和外圓，其要緊技術要求如下：一、 內孔內孔是套筒零件起支承作用或導向作用最要緊的表面，它通常與運動著的軸、刀具或活塞相配合。內孔直徑的尺寸精度一樣為2級，周密軸套有時取1級，油缸由于與其相配的活塞上有密封圈，故要求較低。內孔的形狀精度，一樣應操縱在孔徑公差之內，有些周密軸套操縱在孔徑公差的1/2-1/3,乃至更嚴。關于長的套筒除圓柱度和同軸度外，還應注意孔軸線直線度的要求。為保證零件的功能和提高其耐磨性，內孔表面粗糙度一樣為?，有的高達以上。二、 外圓外圓表面一樣是套筒零件的支承表面，常以靜配合或過渡配合同箱體或機架沙鍋內的孔相連接。外徑的尺寸精度一樣為2?3級；形狀精度操縱在外徑公差之內；粗糙度一樣為?。1） 內外圓之間的同軸度當內徑的最終加工系將套筒裝入機座后進行時，套筒內外圓間的同軸度要求較低；若是最終加工是在裝配前完成時要求較高，一樣為?。2） 孔軸線與端面的垂直度套筒的端面（包括凸緣端面）如工作中經受軸向載荷，或雖不經受載荷但加工中是作為定位面時，與孔軸線的垂直度要求較高，一樣為?。（三）套筒零件的材料與毛坯套筒零件一樣都是用鋼、鑄鐵、青銅或黃銅等材料制成。有些滑動軸承采納雙金屬機構，即用離心鑄造法在鋼或鑄鐵套的內壁上澆注巴氏合金等軸承合金材料，如此既可節(jié)省珍貴的有色金屬，又能提高軸承的壽命。套筒零件的毛坯選擇與其材料、結構和尺寸等因素有關?？讖捷^小（如d<20mm）的套筒一樣選擇熱軋或冷拉棒料，也能夠采納實心鑄件?？讖捷^大時，采納無逢鋼管或帶孔的鑄件和鍛件。大量生產時能夠采納冷擠壓和粉末冶金等先進的毛坯制造工藝，既提高生產率又節(jié)約金屬材料。二、零件的分析（一） 零件的作用液壓缸又稱為油缸，它是液壓系統(tǒng)中的一種執(zhí)行元件，其功能確實是將液壓能轉變成直線往復式的機械運動。缸筒是液壓缸的重要組成部份。（二） 零件的工藝分析1、加工方式的選擇套筒零件的要緊加工表面為孔和外圓表面。外圓表面加工依照精度要要求可選擇車削和磨削?？准庸し绞降倪x擇比較復雜，需要考慮零件的結構特點、孔徑大小、長徑比、精度和粗糙度要求和生產規(guī)模等各類因素。關于精度要求較高的孔往往還要采納幾種不同的方式按序進行加工。本次設計的油缸，為保證孔的精度和表面質量將前后通過粗鏜、半精鏜、精鏜和滾壓等四道加工（零件毛坯為無縫鋼管）。二、保證套筒表面間位置精度的方式由套筒零件的技術要求知，套筒零件內外表面間的同軸度和端面與孔軸線的垂直度一樣均有較高要求。為保證這些要求通常可采納以下方式：1） 在一次安裝中完成內外表面及端面的全數(shù)加工。這種方式除工件的安裝誤差，因此可取得很高的相對位置精度?？墒?，這種方式的工序比較集中，關于尺寸較大（尤其是長徑比較大）套筒也不便與安裝，故多用于尺寸較小軸套的車削加工。2） 套筒要緊表面加工分在幾回安裝中進行，先終加工孔，然后以孔為精基準最終加工外圓。這種方式由于所用夾具（心軸）機構簡單，且制造和安裝誤差小，因此可保證較高的位置精度，在套筒加工中一樣多采納這種方式。套筒要緊表面加工在幾回安裝中進行，先終加工外圓，然后之外圓為精基準最終加工內孔。采納這種方式時工件裝夾迅速靠得住，但因一樣卡盤安裝誤差較大，加工后工件的位置精度較低。假設欲取得較小的同軸度，那么必需采納定心精度高的夾具，如彈性膜片卡盤、液體塑料夾頭和通過修磨的三爪卡盤等。關于較長的套筒零件，為保證位置精度，往往之外圓定位，采納一端夾持，另一端用中心夾支托來最終加工內孔。關于本次設計加工零件的工藝不采納這種方式,是因為加工內孔時，安裝工件需要688工藝外圓，只有當內孔加工完后，才可能車去工藝螺紋，進而車出與內孔有較小不同軸度的外圓表面682d,故采納上述第二種方式，之內孔作為校正基準。三、工藝規(guī)程的設計（一） 確信毛坯的制造形式套筒零件一樣是用鋼、鑄鐵、青銅或黃銅等材料制成。有些滑動軸承采納雙金屬結構，即用離心鑄造法在鋼或鑄鐵套的內壁上澆注巴氏合金等軸承合金材料，如此既可節(jié)省珍貴的有色金屬，又能提高軸承的壽命。套筒零件的毛坯選擇與材料、機構和尺寸等因素有關?？讖捷^小的套筒一樣選擇熱軋或冷拉棒料，也可采實心鑄件。孔徑較大時，常采納無縫鋼管或帶孔的鑄件和鍛件。大量生產時可采納冷擠壓和粉末冶金等先進的毛坯制造工藝，既提高生產率又節(jié)約金屬材料。本零件為無縫鋼管，規(guī)格：8914；材料為35鋼，抗拉強度：530baMP；屈服強度：315saMP；硬度：HBS為197。（二） 基準的選擇基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；鶞拭孢x擇的正確與合理能夠使加工質量取得保證，生產率得以提高。不然，加工工藝進程中問題百出，更我甚者，還會造成零件的大量報廢，使生產無法正常進行。1、粗基準的選擇關于零件而言，盡可能選擇不加工表面作為粗基準。而對有假設干個不加工表面的工件，那么應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。關于較長的套筒零件，為保證位置精度，往往之外圓定位，采納一端夾持，另一端用中心夾支托來最終加工內孔。依照那個原那么，本零件選取無逢鋼管外圓89為粗基準。工件一端用三爪卡盤夾持一端，另一端那么用大頭頂尖頂住另一端。采納這種方式時工件裝夾迅速靠得住，但因一樣卡盤安裝誤差較大，加工后工件的位置精度較低。為了取得較小的同軸度，須采納定心精度高的夾具，如彈性膜片卡盤、液體塑料夾頭和通過修磨的三爪卡盤等。二、精基準的選擇精基準的選擇要緊應該考慮的是基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸的換算，這在以后還要專門計算，此處再也不重復。（三） 制定工藝線路制定工藝線路的起點應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能取得合理的保證，在生產綱領已確信的情形下，能夠考慮采納全能機床和專用夾具，并盡可能使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟成效，以便使生產本錢盡可能下降。工藝線路方案： 工序一、配料（35鋼）：無縫鋼（8914 ）管切斷，取總長695mm工序2、車：車082到尺寸088（工藝用）； 車端面及倒角； 調頭車082到尺寸088（工藝用）； 車端面及倒角取總長686mm（余1mm）。工序3、深孔推鏜： 粗鏜孔到066； 半精鏜孔到068； 精鏜孔到0；精鉸（浮動鏜刀鏜孔）孔到070粗糙度R二。工序4、滾壓孔：用滾壓頭滾壓孔至070，粗糙度R=。 工序5.車車去工藝外圓，將兩頭外圓加工到尺寸082,割R7槽；鏜內錐孔及車端面；調頭，車去工藝外圓，將兩頭外圓加工到尺寸082，割R7槽； 鏜內錐及車端面，取總長685mm。工序5.檢查。（四） 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確信“液壓油缸缸筒”：零件材料為35鋼，硬度HB197，生產類型大量量，毛坯形式：8914無逢鋼管截斷。依照上述原始資料及加工工藝，別離確信各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。（五）確信切削用量及大體工時1、 工序1：無縫鋼管（35鋼，8914）切斷，取總長687mm2、 工序2：車削，本工序采納計算法確信切削用量。（1）、加工條件工件材料：無縫鋼管（35鋼，8914），530baMP車082到尺寸088及M88X螺紋（工藝用）；車端面及倒角；車082到尺寸088及M88X螺紋（工藝用）；車端面及倒角取總長686mm（余1mm）機床：C630-1臥式車床刀具：刀具材料為YT15，刀桿尺寸16mmX25mm，00090,15,12,（2）、計算切削用量①、車082到088 切削深度pa：四、專用夾具設計（一）鏜床夾具設計要那么鏜床夾具是保證達到工件上孔的尺寸精度、幾何精度、表面光潔度和多孔鏜削時孔距和孔的位置精度的周密工藝裝備。鏜床夾具的要緊加工對象是薄殼箱形鑄件體類零件，因此在設計鏜床夾具時，要緊考慮的問題是工件的正確信位與夾緊、夾具的剛性，和鏜孔刀具導向裝置的合理性，以保證達到產品的工藝要求。應著重考慮的問題，具體如下：1） 設計鏜床夾具涉及鏜孔要求、鏜桿結構、鏜刀位置、導向裝置、機床工作行程等多方面的問題。為了避免產生錯誤，在設計鏜床夾具時應第一依照工藝提供的加工工序圖，繪制包括工件加工部位及尺寸要求，加工時的刀具布置及始末位置，鏜桿結構、導向元件結構及安裝位置等在內的刀具布置圖或在總圖上表示清楚。2） 鏜床夾具的剛性和抗振性與其他夾具相較專門重要，為此應提高夾具底座的高度，高度與長度之比推薦取1：7。鏜模架亦應具有足夠的剛性和穩(wěn)固性。3） 在設計定位與夾緊結構時，應保證夾緊后工件的彈性變形最小。4）滑動軸承要有充分的潤滑。5）設置必要的起吊裝置，并保證起吊時夾具不致變形(二)夾具設計一、 問題的提出本夾具要緊用來推鏜深孔。該孔對兩頭外圓表面，兩頭面都有必然的技術要求。在加工本道工序時兩頭外圓表面及兩頭面都未加工，因此在本道工序加工時除要知足技術要求外，還應該提高加工效率，降低勞動強度。二、 鏜套的結構鏜套的結構和精度直接阻礙到加工孔的尺寸精度、幾何形狀和表面粗糙度。設計鏜套時，可按加工要求和情形選用標準鏜套，特殊情形那么可自行設計。一樣鏜孔用的鏜套，要緊有固定式的和回轉式兩類，都已標準化了。本夾具選用B型固定式鏜套——鏜套B55H7X65g5X45GB2266-80，它與快換鉆套相似，加工時鏜套不隨鏜桿轉動。B型固定式鏜套帶油杯和油槽，使鏜桿和鏜套之間能允分地潤滑，從而減少鏜套的磨損。3、 鏜套的布置形式鏜套的布置形式要緊依照被加工孔的直徑D和孔長與孔徑的比值L/D和精度要求而定，一樣有以下四種形式：①單支承后引導；②單支承前引導；③雙支承前后引導；④雙支承后引導。其中導向支架別離裝在工件雙側。因為工件鏜孔長度L>，加工孔徑較大，而且各個孔系之間的位置精度也要求較高，宜采納“雙支承前后引導”。另外鏜套采納的是固定式鏜套，故按H=?2)d來選取，那么取H=63mm。4、 鏜桿用于固定式鏜套的鏜桿導向部份的結構。當鏜桿導向部份直徑d<50mm時，鏜桿常采納整體式。確信鏜桿直徑時，應考慮鏜桿的剛度和鏜孔時應有的容屑空間。一樣按：d=~D選取，式中d 鏜桿直徑(mm)，D 被鏜孔直徑(mm)。那么得，d=55mm設計鏜桿時，鏜孔直徑D，鏜桿直徑d、鏜刀截面BxB進行選取。鏜桿直徑的范圍，在加工小孔時取大值，在加工大孔時，假設導向好，切削負荷小那么可取小值；一樣取中間值，假設導向不良，切削負荷大時可取大值。鏜桿的軸向尺寸，應按鏜孔系統(tǒng)圖上的有關尺寸確信。鏜桿的材料要求鏜桿表面硬度高而心部有較好的韌性，因此可采納45鋼。鏜桿的要緊技術條件要求為：鏜桿導向部份的圓度與錐度公差操縱在直徑公差的1/2之內。②鏜桿導向部份公差帶為:粗鏜為g6，精鏜為g5。表面粗糙度值um。③鏜桿的直線度公差為。刀孔表面粗糙度一樣為um,裝刀孔不淬火。五、 支架與底座鏜模支架和底座為鑄鐵件（HT100），分開制造。鏜模支架應具有足夠的強度與剛度，且不許諾經受夾緊力。其結構和尺寸參見鏜模支架零件圖。鏜模底座上要安裝各類裝置和元件，并經受切削力和夾緊力，因此必需有足夠的強度與剛度，并維持尺寸精度的穩(wěn)固性。其結構參見裝配圖。六、 鏜套與鏜桿和襯套等的配合選擇鏜套與鏜桿、襯套等的配合必需選擇適當，過緊容易研壞或咬死，過松那么不能保證加工精度。一樣加工低于IT8級公差的孔或粗鏜時，鏜桿選用IT6級公差，當精加工IT7級公差的孔時，通常選用IT5級公差，當孔加工精度（猶如軸度）高時，經常使用配研法使鏜套與鏜桿的配合間隙達到最小值，但現(xiàn)在應用低速加工。7、定位基準的選擇關于工件的技術要求：①內孔必需光潔無縱向刻痕；②內孔位置度和圓柱度全長度不大于；③內孔軸線的直線度為1000mm，內孔軸線與端面的不垂直度；④內孔對兩頭外圓（82d）的不同軸度不大于。為了使工件達到技術要求，本工序的定位基準選兩頭外圓（82d）。八、夾緊機構的設計在知足考慮了夾緊裝置的自動化程度和復雜程度與工件的產量和批量相適應，且操作平安、方便、省力等前提下，本夾具采納螺桿和壓板夾緊裝置，并進行手動夾緊。（三）夾具設計及操作的簡要說明本夾具由鏜模支架；改制V型塊和夾緊螺栓，壓塊等幾部份組成（詳見夾具裝配圖）。裝夾工件時，利用工件兩頭外圓表面，與兩V型塊相配合，將工件定位于V型塊上。當要求夾緊工件時，只需將兩個壓板別離壓住工件兩頭外圓上表面，然后擰緊螺母，直至工件夾緊為止。為了避免在切削時因切削力和自身重力的作用而使工件發(fā)生變形，阻礙加工精度，將V型塊設計為以圓弧面與工件配合以增加工件的支承剛性和穩(wěn)固性。五、結論一個零部件其質量的高低取決于設計、加工等因素，那么機械加工確實是不可缺少的一部份，零件從設計好，到拿到工廠去加工，要加工出合格的產品，就必需在工藝和夾具上下功夫，工藝編制的合不合理，夾具結構設計的合不合理這些都是很重要的因素。因此在加工零件之前，要認真的分析，然后編制合理的工藝和夾具設計。套筒零件是機械加工中常常碰著的一種零件，它的應用范圍很廣