1、第 1 页 共 36 页 毕 业 设 计 题 目 套筒加工 及夹具 专 业 机电一体化 班 级 机电双休（ 1） 学生姓名 汤 凯 丽 指导教师 潘 丽 敏 2011年 11 月 26 日 第 2 页 共 36 页 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、
2、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
3、、切削用量、定位误差 第 3 页 共 36 页 ABSTRCT Is 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 requirement finally; Jigs design is also an essential part, whe
4、ther 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 annulus face work needs to request according to the precision to
5、 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 request as well as the scale of production and so on each kind o
6、f 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 the trundle successively for the guarantee holes precisio
7、n and the surface quality and so on four working procedure processings When 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 the correct position on the engine bed, then causes the wor
8、k 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 may reduce the work piece the production cost. But because
9、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 this reason must design the unit clamp. Key word: Craft, d
10、atum, cutting specifications, localization datum, position error. 第 4 页 共 36 页 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 . 5 2.1 确定毛坯的制造形式 . 5 2.2 基准的选择 . 5 2.2.1 粗基准的选择 . 5 2.2.2 精基准的选择 . 5 2.3 制定工艺路线
11、 . 5 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定 . 6 2.5 确定切削用量及基本工时 . 8 2.5.1 工序 1 配料（ 35 钢） . 8 2.5.2 工序 2 车 . 8 2.5.3 工序 3 深孔推镗 . 14 2.5.4 工序 4 滚压孔 . 16 2.5.5 工序 5 车 . 16 2.5.6 工序 6 检查 . 19 第 三 章 夹具设计 .20 3.1 概述 .20 3.2 镗床夹具设计要则 .20 3.3 夹具设计 .20 3.3.1 问题的提出 . . .20 3.3.2 镗套的结构 . . . 21 第 5 页 共 36 页 3.3.3 镗套的布置形式 . . .
12、21 3.3.4 镗杆 .22 3.3.5 支架与底座 . . .23 3.3.6 镗套与镗杆以及衬套等的配合选择 .23 3.3.7 定位机构设计 .28 3.3.8 夹紧机构的设计 .28 3.4 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 附录 第 3 页 共 36 页 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
13、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 1123，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
14、 功 能和 提 高其 耐 磨性 ， 内孔 表 面 粗糙 度 一般 为3.2 0.2aaRR，有的高达 0.05aR 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 6.3 0.8aaRR。 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；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
15、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 第一章 零件的分析 第 4 页 共 36 页 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
16、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）。 第 5 页 共 36 页 1
17、.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
18、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.
19、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。 第一章 零件的分析 第 6 页 共 36 页 第二章 工艺规程的设计 2.1 确定毛坯的制造
20、形式 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： 89 14；材料为 35 钢，抗拉强度： 530baMP ；屈服强度 ： 315saMP ；硬度： HBS 为 197。 2.2 基准的选择 基准
21、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，另第 7 页 共 36 页 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 89 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
22、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（ 89 14 ）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 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 70 0.20 粗糙度 R=3.2。 工序 4、滚压孔：
