套筒类零件的加工工艺与夹具设计

天津大学网络教育学院专科毕业论文题目：套筒类零件的加工工艺与夹具设计完成期限：2014年7月5日至2014年11月10日学习中心 泉州象形 年级2012级专 业机械制造与自动化指导教师姜帆姓名罗志强学号摘要套筒零件的要紧加工表面为孔和外圆表面。外圆表面加工依照精度要要求可选择车削和磨削。孔加工方式的选择比较复杂，需要考虑零件的结构特点、孔径大小、长径比、精度和粗糙度要求和生产规模等各类因素。关于精度要求较高的孔往往还要采纳几种不同的方式按序进行加工。本次设计的油缸，为保证孔的精度和表面质量将前后通过粗镗、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，第一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，这一任务确实是由机床夹具完成。关于单件、小批量生产，应尽可能利用通用夹具，如此能够降低工件的生产本钱。可是由于通用夹具适用各类工件的装夹，因此夹紧时往往比较费时刻，而且操作复杂，生产效率低，也难以保证加工精度，为此需设计专用夹具。关键字：工艺设计；基准选择；切削用量；定位误差套筒类零件的加工工艺与夹具设计一、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常常碰着的一种零件，它的应用范围很广。例如：支承旋转轴的各类形式的轴承、夹具上的导向套、内燃机的汽缸套和液压系统中的油缸等。机械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专门大的不同，但结构上仍有一起的特点：零件的要紧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：零件的长度一样大于直径等。（二） 套筒零件的技术要求套筒零件的要紧表面是内孔和外圆，其要紧技术要求如下：一、 内孔内孔是套筒零件起支承作用或导向作用最要紧的表面，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样为2级，周密轴套有时取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，一样应操纵在孔径公差之内，有些周密轴套操纵在孔径公差的1/2-1/3,乃至更严。关于长的套筒除圆柱度和同轴度外，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，内孔表面粗糙度一样为〜，有的高达以上。二、 外圆外圆表面一样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。外径的尺寸精度一样为2〜3级；形状精度操纵在外径公差之内；粗糙度一样为〜。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行时，套筒内外圆间的同轴度要求较低；若是最终加工是在装配前完成时要求较高，一样为〜。2） 孔轴线与端面的垂直度套筒的端面（包括凸缘端面）如工作中经受轴向载荷，或虽不经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，一样为〜。（三）套筒零件的材料与毛坯套筒零件一样都是用钢、铸铁、青铜或黄铜等材料制成。有些滑动轴承采纳双金属机构，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，如此既可节省珍贵的有色金属，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d<20mm）的套筒一样选择热轧或冷拉棒料，也能够采纳实心铸件。孔径较大时，采纳无逢钢管或带孔的铸件和锻件。大量生产时能够采纳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。二、零件的分析（一） 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，其功能确实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份。（二） 零件的工艺分析1、加工方式的选择套筒零件的要紧加工表面为孔和外圆表面。外圆表面加工依照精度要要求可选择车削和磨削。孔加工方式的选择比较复杂，需要考虑零件的结构特点、孔径大小、长径比、精度和粗糙度要求和生产规模等各类因素。关于精度要求较高的孔往往还要采纳几种不同的方式按序进行加工。本次设计的油缸，为保证孔的精度和表面质量将前后通过粗镗、半精镗、精镗和滚压等四道加工（零件毛坯为无缝钢管）。二、保证套筒表面间位置精度的方式由套筒零件的技术要求知，套筒零件内外表面间的同轴度和端面与孔轴线的垂直度一样均有较高要求。为保证这些要求通常可采纳以下方式：1） 在一次安装中完成内外表面及端面的全数加工。这种方式除工件的安装误差，因此可取得很高的相对位置精度。可是，这种方式的工序比较集中，关于尺寸较大（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） 套筒要紧表面加工分在几回安装中进行，先终加工孔，然后以孔为精基准最终加工外圆。这种方式由于所用夹具（心轴）机构简单，且制造和安装误差小，因此可保证较高的位置精度，在套筒加工中一样多采纳这种方式。套筒要紧表面加工在几回安装中进行，先终加工外圆，然后之外圆为精基准最终加工内孔。采纳这种方式时工件装夹迅速靠得住，但因一样卡盘安装误差较大，加工后工件的位置精度较低。假设欲取得较小的同轴度，那么必需采纳定心精度高的夹具，如弹性膜片卡盘、液体塑料夹头和通过修磨的三爪卡盘等。关于较长的套筒零件，为保证位置精度，往往之外圆定位，采纳一端夹持，另一端用中心夹支托来最终加工内孔。关于本次设计加工零件的工艺不采纳这种方式,是因为加工内孔时，安装工件需要688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同轴度的外圆表面682d,故采纳上述第二种方式，之内孔作为校正基准。三、工艺规程的设计（一） 确信毛坯的制造形式套筒零件一样是用钢、铸铁、青铜或黄铜等材料制成。有些滑动轴承采纳双金属结构，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，如此既可节省珍贵的有色金属，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。孔径较小的套筒一样选择热轧或冷拉棒料，也可采实心铸件。孔径较大时，常采纳无缝钢管或带孔的铸件和锻件。大量生产时可采纳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：530baMP；屈服强度：315saMP；硬度：HBS为197。（二） 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能够使加工质量取得保证，生产率得以提高。不然，加工工艺进程中问题百出，更我甚者，还会造成零件的大量报废，使生产无法正常进行。1、粗基准的选择关于零件而言，尽可能选择不加工表面作为粗基准。而对有假设干个不加工表面的工件，那么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。关于较长的套筒零件，为保证位置精度，往往之外圆定位，采纳一端夹持，另一端用中心夹支托来最终加工内孔。依照那个原那么，本零件选取无逢钢管外圆89为粗基准。工件一端用三爪卡盘夹持一端，另一端那么用大头顶尖顶住另一端。采纳这种方式时工件装夹迅速靠得住，但因一样卡盘安装误差较大，加工后工件的位置精度较低。为了取得较小的同轴度，须采纳定心精度高的夹具，如弹性膜片卡盘、液体塑料夹头和通过修磨的三爪卡盘等。二、精基准的选择精基准的选择要紧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，此处再也不重复。（三） 制定工艺线路制定工艺线路的起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取得合理的保证，在生产纲领已确信的情形下，能够考虑采纳全能机床和专用夹具，并尽可能使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济成效，以便使生产本钱尽可能下降。工艺线路方案： 工序一、配料（35钢）：无缝钢（8914 ）管切断，取总长695mm工序2、车：车082到尺寸088（工艺用）； 车端面及倒角； 调头车082到尺寸088（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066； 半精镗孔到068； 精镗孔到0；精铰（浮动镗刀镗孔）孔到070粗糙度R二。工序4、滚压孔：用滚压头滚压孔至070，粗糙度R=。 工序5.车车去工艺外圆，将两头外圆加工到尺寸082,割R7槽；镗内锥孔及车端面；调头，车去工艺外圆，将两头外圆加工到尺寸082，割R7槽； 镗内锥及车端面，取总长685mm。工序5.检查。（四） 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确信“液压油缸缸筒”：零件材料为35钢，硬度HB197，生产类型大量量，毛坯形式：8914无逢钢管截断。依照上述原始资料及加工工艺，别离确信各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。（五）确信切削用量及大体工时1、 工序1：无缝钢管（35钢，8914）切断，取总长687mm2、 工序2：车削，本工序采纳计算法确信切削用量。（1）、加工条件工件材料：无缝钢管（35钢，8914），530baMP车082到尺寸088及M88X螺纹（工艺用）；车端面及倒角；车082到尺寸088及M88X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16mmX25mm，00090,15,12,（2）、计算切削用量①、车082到088 切削深度pa：四、专用夹具设计（一）镗床夹具设计要那么镗床夹具是保证达到工件上孔的尺寸精度、几何精度、表面光洁度和多孔镗削时孔距和孔的位置精度的周密工艺装备。镗床夹具的要紧加工对象是薄壳箱形铸件体类零件，因此在设计镗床夹具时，要紧考虑的问题是工件的正确信位与夹紧、夹具的刚性，和镗孔刀具导向装置的合理性，以保证达到产品的工艺要求。应着重考虑的问题，具体如下：1） 设计镗床夹具涉及镗孔要求、镗杆结构、镗刀位置、导向装置、机床工作行程等多方面的问题。为了避免产生错误，在设计镗床夹具时应第一依照工艺提供的加工工序图，绘制包括工件加工部位及尺寸要求，加工时的刀具布置及始末位置，镗杆结构、导向元件结构及安装位置等在内的刀具布置图或在总图上表示清楚。2） 镗床夹具的刚性和抗振性与其他夹具相较专门重要，为此应提高夹具底座的高度，高度与长度之比推荐取1：7。镗模架亦应具有足够的刚性和稳固性。3） 在设计定位与夹紧结构时，应保证夹紧后工件的弹性变形最小。4）滑动轴承要有充分的润滑。5）设置必要的起吊装置，并保证起吊时夹具不致变形(二)夹具设计一、 问题的提出本夹具要紧用来推镗深孔。该孔对两头外圆表面，两头面都有必然的技术要求。在加工本道工序时两头外圆表面及两头面都未加工，因此在本道工序加工时除要知足技术要求外，还应该提高加工效率，降低劳动强度。二、 镗套的结构镗套的结构和精度直接阻碍到加工孔的尺寸精度、几何形状和表面粗糙度。设计镗套时，可按加工要求和情形选用标准镗套，特殊情形那么可自行设计。一样镗孔用的镗套，要紧有固定式的和回转式两类，都已标准化了。本夹具选用B型固定式镗套——镗套B55H7X65g5X45GB2266-80，它与快换钻套相似，加工时镗套不随镗杆转动。B型固定式镗套带油杯和油槽，使镗杆和镗套之间能允分地润滑，从而减少镗套的磨损。3、 镗套的布置形式镗套的布置形式要紧依照被加工孔的直径D和孔长与孔径的比值L/D和精度要求而定，一样有以下四种形式：①单支承后引导；②单支承前引导；③双支承前后引导；④双支承后引导。其中导向支架别离装在工件双侧。因为工件镗孔长度L>，加工孔径较大，而且各个孔系之间的位置精度也要求较高，宜采纳“双支承前后引导”。另外镗套采纳的是固定式镗套，故按H=〜2)d来选取，那么取H=63mm。4、 镗杆用于固定式镗套的镗杆导向部份的结构。当镗杆导向部份直径d<50mm时，镗杆常采纳整体式。确信镗杆直径时，应考虑镗杆的刚度和镗孔时应有的容屑空间。一样按：d=~D选取，式中d 镗杆直径(mm)，D 被镗孔直径(mm)。那么得，d=55mm设计镗杆时，镗孔直径D，镗杆直径d、镗刀截面BxB进行选取。镗杆直径的范围，在加工小孔时取大值，在加工大孔时，假设导向好，切削负荷小那么可取小值；一样取中间值，假设导向不良，切削负荷大时可取大值。镗杆的轴向尺寸，应按镗孔系统图上的有关尺寸确信。镗杆的材料要求镗杆表面硬度高而心部有较好的韧性，因此可采纳45钢。镗杆的要紧技术条件要求为：镗杆导向部份的圆度与锥度公差操纵在直径公差的1/2之内。②镗杆导向部份公差带为:粗镗为g6，精镗为g5。表面粗糙度值um。③镗杆的直线度公差为。刀孔表面粗糙度一样为um,装刀孔不淬火。五、 支架与底座镗模支架和底座为铸铁件（HT100），分开制造。镗模支架应具有足够的强度与刚度，且不许诺经受夹紧力。其结构和尺寸参见镗模支架零件图。镗模底座上要安装各类装置和元件，并经受切削力和夹紧力，因此必需有足够的强度与刚度，并维持尺寸精度的稳固性。其结构参见装配图。六、 镗套与镗杆和衬套等的配合选择镗套与镗杆、衬套等的配合必需选择适当，过紧容易研坏或咬死，过松那么不能保证加工精度。一样加工低于IT8级公差的孔或粗镗时，镗杆选用IT6级公差，当精加工IT7级公差的孔时，通常选用IT5级公差，当孔加工精度（犹如轴度）高时，经常使用配研法使镗套与镗杆的配合间隙达到最小值，但现在应用低速加工。7、定位基准的选择关于工件的技术要求：①内孔必需光洁无纵向刻痕；②内孔位置度和圆柱度全长度不大于；③内孔轴线的直线度为1000mm，内孔轴线与端面的不垂直度；④内孔对两头外圆（82d）的不同轴度不大于。为了使工件达到技术要求，本工序的定位基准选两头外圆（82d）。八、夹紧机构的设计在知足考虑了夹紧装置的自动化程度和复杂程度与工件的产量和批量相适应，且操作平安、方便、省力等前提下，本夹具采纳螺杆和压板夹紧装置，并进行手动夹紧。（三）夹具设计及操作的简要说明本夹具由镗模支架；改制V型块和夹紧螺栓，压块等几部份组成（详见夹具装配图）。装夹工件时，利用工件两头外圆表面，与两V型块相配合，将工件定位于V型块上。当要求夹紧工件时，只需将两个压板别离压住工件两头外圆上表面，然后拧紧螺母，直至工件夹紧为止。为了避免在切削时因切削力和自身重力的作用而使工件发生变形，阻碍加工精度，将V型块设计为以圆弧面与工件配合以增加工件的支承刚性和稳固性。五、结论一个零部件其质量的高低取决于设计、加工等因素，那么机械加工确实是不可缺少的一部份，零件从设计好，到拿到工厂去加工，要加工出合格的产品，就必需在工艺和夹具上下功夫，工艺编制的合不合理，夹具结构设计的合不合理这些都是很重要的因素。因此在加工零件之前，要认真的分析，然后编制合理的工艺和夹具设计。套筒零件是机械加工中常常碰着的一种零件，它的应用范围很广