工艺夹具毕业设计80四川理工学院套筒加工工艺及夹具设计

四 川 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 陈 定 国 系 别 机 电 工 程 系 专 业 班 级 机械设计制造及自动化 学 号 2003111034 指 导 教 师 何 礼 雄 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： 机电工程 专业： 机械设计制造及自动化 班级： 机 制 03级 3班 学生： 陈定国 学号： 2003111034 指导教师： 何礼雄 接受任务时间 2007.03.05 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 、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 2007.03.05-2007.03.15 2 进行套筒加工工艺及夹具设计并绘制毛坯图 2007.03.16-2007.04.16 3 填写机械加工工艺过程卡片和工序卡片 2007.04.17-2007.05.21 4 设计套筒加 工工艺及夹具并绘制零件图、装配图 2007.04.24-2007.05.19 5 编写设计说明书 2007.05.20-2007.06.05 6 毕业设计 (论文 )的修改、答辩的准备时间 2007.06.06-2007.06.24 28 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、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 、切削用量、定位误差 II 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, 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 annulus 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 request 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 the trundle successively for the guarantee holes precision 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 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 may 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 this reason must design the unit clamp. Key word: Craft, datum, cutting specifications, localization datum, position error. 四川理工学院毕业设计 28 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 . 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 3.3.3 镗套的布置形式 . . .21 3.3.4 镗杆 .22 概述 2 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 . 30 四川理工学院毕业设计 28 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，这样既可概述 2 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 d1.5D， 加工孔径较大，并且 各个孔系之间的 位置精度也 要求较高，宜采用“双支承前后引导”。 另外镗套 采用 的是 固定式镗套， 故按 H (1.5 2)d 来选取，则取 H 63mm。 图 3-2 双 支承前后引导 图 3-3 镗杆导向部分的结构 3.3.4 镗杆 图 3-3为用于固定式镗套的镗杆导向部分的结构。当镗杆导向部分直径d50mm时，镗杆常采用整体式。确定镗杆直径时，应考虑镗杆的刚度和镗孔时应有的容屑空间。一般按： d = (0.60.8)D 选取，式中 d 镗杆直径 (mm)， D 被镗孔直径 (mm)。 则得， d =55 mm 四川理工学院毕业设计 28 设计镗杆时，镗孔直径 D，镗杆直径 d、镗刀截面 BxB之间的关系参照表 3-1选取。 表 3-1 镗杆直径 d、镗刀截面 BxB与被镗孔直径 D的关系 表中所列镗杆直径的范围，在加工小孔时取大值，在加工大孔时，若导向好，切削负 荷小则可取小值；一般取中间值，若导向不良，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定。 镗杆的材料要求镗杆表面硬度高而心部有较好的韧性，因此可采用 45钢 。 镗杆的主要技术条件要求为： 镗杆导向部分的圆度与锥度 公 差控制在直径公差的 1/2以内。 镗杆导向部分公差带为 :粗镗为 g6，精镗为 g5。表面粗糙度值 Ra0.8 m。 镗杆 的直线度公 差为 0.1mm。刀孔表面粗糙度一般为 Ra1.6 m，装刀孔不淬火。 3.3.5 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，且不允许承受夹紧力。其结构和尺寸参见 镗模支架零件图 。 镗模底 座上要安装各种装置和元件，并承受切削力和夹 紧力，因此必须有足够的强度与刚度，并保持尺寸精度的稳定性。其 结构 参见装配图 。 3.3.6 镗套与镗杆以及衬套等的配合选择 镗套与镗杆、衬套等的配合必须选择恰当，过紧容易研坏或咬死，过松则不能保证加工精度。一般加工低于 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（如同轴度）高时，常用配研法使镗套与镗杆的配合间隙达到最小值，但此时应用低速加工 。 表 8-7镗套与镗杆、衬套等的配合 D(mm) 11040 4050 5070 7090 90110 d(mm) 2030 3040 4050 5065 6590 BxB(mm) 10x10 10x10 1212 16x16 16x1620x20 第三章 专用夹具设计 24 配合表面 镗杆与镗套 镗套与衬套 镗 套与支架 配合性质 H6/g5(H7/h6)，H6/g5(H6/h5) H7/h6(H7/js6)，H6/g5(H6/h5) H7/n5， H6/h5 见表 8-7，则本夹具 镗套与镗杆、衬套 的配合 分别为 H6/g5、 H6/h5。 镗套内外圆的同轴度 允公 差常取 0.01mm，内孔的圆度、圆柱度一般 公 差为0.01mm，表面粗糙度为 Ra0.32 m。 镗套用衬套的内外圆的同轴度 ， 粗镗时常取 0.01mm；精镗时常取 0.010.005mm。 3.3.7 定位基准的选择 对于工件的技术要求： 内 孔必须光洁无纵向刻痕；内孔位置度和圆柱度全长度不大于 0.4mm；内孔轴线的直线度为 0.1/1000mm,内孔轴线与端面的不垂直度 0.03mm；内孔对两端外圆（ 82d ）的不同轴度不大于 0.025mm。 为了使工件达到技术要求，本工序的定位基准选两端外圆（ 82d ）。 3.3.8 夹紧机构的设计 在满足考虑了 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，且操作安全、方便、省力等前提下，本夹具采用螺杆 和压板夹紧装置，并进行手动夹紧。 3） 切削力的计算 本工序有 4个工步，选择其中切削力最大的粗镗孔 61mm工步进行计算。已知，工件材料为 35钢，切削参数： ap=2.5 mm， f = 0.1 rmm ，cv=100r/min，查 工艺手册表 2.4-14得： 主切削力： 1250rFN径向切削力： 620yFN走刀力： 680xFN4） 夹紧力的计算 计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成一个刚性系统，根据工件所受切削四川理工学院毕业设计 28 力、夹紧力（大型工件还应该考虑工件的重力，运动的工件还应该考虑惯性力等）的作用情况，找出在加工过程中对夹具不利的瞬时状态。按静力平衡原理（01 1 10 , 0 , ( ) 0iin n nx y ii i iF F M F ），计算出理论夹紧力，最后为保证夹紧可靠，将理论夹紧力乘以安全系数，作为实际所需夹紧力的值， 即 kW W K g式中： kW 实际所需夹紧力（ N）； W 在一定条件下，由静力平衡原理，计算出的理论夹紧力（ N）； K 安全系数。 安全系数 K 按下式计算： 6543210 KKKKKKKK 式中，60 KK为各种因素的安全系数，查 机床夹具设计手册（第二版） 表1-2-1 得， 0.1,0.1,3.1,0.1,0.1,2.1,4.1 6543210 KKKKKKK 则计算得， K=2.18， 但由 机床夹具设计手册（第二版） 表 1-2-1 备注知，当 K 值计算结果小于 2.5 时，取 K=2.5。 则 理论夹紧力 720WN ，因此实际夹紧力 KWWk =720 2.5=1800 N 则 加工工件时所需要的夹紧力为： 2kWQ 1800 2=900 N 3.4 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，压块等几部分组成（详见夹具装配图）。装夹工件时， 利用工件两端外圆表面，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，只需将两个压板分别压住工件两端外圆上表面，然后拧紧螺母，直至工件夹紧为止。 为了 防止在切削时因切削力 和自身重力 的作用而使工件发生变形，影响加工精度 ，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定性 。 第三章 专用夹具设计 26 第四章 结论 26 第 四 章 结论 一个零部件其质量的高低取决于设计、加工等因素，那么机械加工就是不可缺少的一部分，零件从设计好，到拿到工厂去加工，要加工出合格的产品，就必须在工艺以及夹具上下工夫，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、内机沙锅内的汽缸套以及 本次设计 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。 通过本次的毕业设计，使我明 白了自己的差距和不足之处。特别是对于知识的总体把握上有所欠缺，以及对于零件分析得不够透彻，编制出的工艺不是很符合工厂实际加工的情况，零件专用夹具的设计其结构也不是很合理，但是通过指导老师的帮助，已基本解决这些问题。在设计的过程当中，让自己体会到了设计的乐趣，体会到战胜困难的激动，体会到了成功所带来了喜悦，为以后初到公司工作积累一定的经验。 四川理工学院毕业设计 28 设计 体会 毕业设计是 大学四年来理论基础知道和专业基础知识学习 过程 中 最后阶段采用的一种总结性的实践教学环节 ，是对专业基础知识的一次考验与综合运用 。通过毕业设计能使学生综合 运 用 大学几年来 所学的理论 和专业 知识和 在生产实习过程中学到的实践经验 ， 以 全面、系统、 地培养学生独立思考能力、创新能力、解决实际问题等能力。 毕业设计三个月里，在导师的指导和同学的帮助下已顺利完成。在这几个月里从对所设计产品市场需求情况的调查、目前研究现状的了解、相关资料的查阅、结构初步设计方案的提出、及最后总方案的确定，在这每一个环节中我都严格要求自己：一个从事机械专业的人员，既要熟悉设计，更要熟悉工艺和控制，也要有能预测市场的能力。在这个过程中，不但培养