套筒零件加工工藝及鉆鉸徑向孔夾具設(shè)計(jì)與建模

1、套筒零件加工工藝及鉆鉸徑向孔夾具設(shè)計(jì)與建模摘 要零件的加工工藝編制，在機(jī)械加工中占有非常重要的地位，零件工藝編制得合不合理，這直接關(guān)系到零件最終能否達(dá)到質(zhì)量要求；夾具的設(shè)計(jì)也是不可缺少的一部分，它關(guān)系到能否提高其加工效率的問(wèn)題。本文對(duì)套筒類零件作了簡(jiǎn)要概述，并對(duì)零件的工藝進(jìn)行了分析，最后提出了零件加工工藝及夾具設(shè)計(jì)的制作流程，其設(shè)計(jì)方式更加簡(jiǎn)化、高效，提高了生產(chǎn)效率及保證加工精度。關(guān)鍵字：工藝設(shè)計(jì)； 基準(zhǔn)選擇； 切削用量； 定位誤差套筒零件加工工藝及鉆鉸徑向孔夾具設(shè)計(jì)與建模一、概述（一）套筒零件的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)套筒零件是機(jī)械加工中經(jīng)常碰到的一種零件，它的應(yīng)用范圍很廣。例如：支承旋轉(zhuǎn)軸的各種形式

2、的軸承、夾具上的導(dǎo)向套、內(nèi)燃機(jī)的汽缸套以及液壓系統(tǒng)中的油缸等。      機(jī)器中的套筒零件起支承或?qū)蜃饔谩Ｓ捎诠τ貌煌?，套筒零件的結(jié)構(gòu)和尺寸有很大的差別，但結(jié)構(gòu)上仍有共同的特點(diǎn)：零件的主要表面為不同軸度要求較高的內(nèi)、外旋轉(zhuǎn)表面；零件壁的厚度較?。毫慵拈L(zhǎng)度一般大于直徑等。 （二）套筒零件的技術(shù)要求 套筒零件的主要表面是內(nèi)孔和外圓，其主要技術(shù)要求如下： 1、內(nèi)孔   內(nèi)孔是套筒零件起支承作用或?qū)蜃饔米钪饕谋砻?，它通常與運(yùn)動(dòng)著的軸、刀具或活塞相配合。內(nèi)孔直徑的尺寸精度一般為

3、2級(jí)，精密軸套有時(shí)取1級(jí)，油缸由于與其相配的活塞上有密封圈，故要求較低。  內(nèi)孔的形狀精度，一般應(yīng)控制在孔徑公差以內(nèi)，有些精密軸套控制在孔徑公差的1/2-1/3，甚至更嚴(yán)。對(duì)于長(zhǎng)的套筒除了圓柱度和同軸度外，還應(yīng)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(nèi)孔表面粗糙度一般為3.20.2aaRR，有的高達(dá)0.05aR以上。 2、外圓   外圓表面一般是套筒零件的支承表面，常以靜配合或過(guò)渡配合同箱體或機(jī)架沙鍋內(nèi)的孔相連接。外徑的尺寸精度通常為23級(jí)；形狀精度控制在外徑公差以內(nèi)；粗糙度一般為6.30.8aaRR。 1

4、）內(nèi)外圓之間的同軸度   當(dāng)內(nèi)徑的最終加工系將套筒裝入機(jī)座后進(jìn)行時(shí)，套筒內(nèi)外圓間的同軸度要求較低；如果最終加工是在裝配前完成時(shí)要求較高，一般為0.010.05mm。 2）孔軸線與端面的垂直度   套筒的端面（包括凸緣端面）如工作中承受軸向載荷，或雖不承受載荷但加工中是作為定位面時(shí)，與孔軸線的垂直度要求較高，一般為0.020.05mm。（三）套筒零件的材料與毛坯 套筒零件一般都是用鋼、鑄鐵、青銅或黃銅等材料制成。有些滑動(dòng)軸承采用雙金屬機(jī)構(gòu)，即用離心鑄造法在鋼或鑄鐵套的內(nèi)壁上澆注巴氏合金等軸承合金材料，這樣既可節(jié)省貴重

5、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(jié)構(gòu)和尺寸等因素有關(guān)。孔徑較?。ㄈ鏳<20mm）的套筒一般選擇熱軋或冷拉棒料，也可以采用實(shí)心鑄件。孔徑較大時(shí)，采用無(wú)逢鋼管或帶孔的鑄件和鍛件。大量生產(chǎn)時(shí)可以采用冷擠壓和粉末冶金等先進(jìn)的毛坯制造工藝，既提高生產(chǎn)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，其功能就是將液壓能轉(zhuǎn)變成直線往復(fù)式的機(jī)械運(yùn)動(dòng)。缸筒是液壓缸的重要組成部分。（二）零件的工藝分析  1、加工方法的選擇 套筒零件的主要加工表面為孔和外圓表面。外圓表面加工根據(jù)精度

6、要要求可選擇車削和磨削?？准庸し椒ǖ倪x擇比較復(fù)雜，需要考慮零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、孔徑大小、長(zhǎng)徑比、精度和粗糙度要求以及生產(chǎn)規(guī)模等各種因素。對(duì)于精度要求較高的孔往往還要采用幾種不同的方法順次進(jìn)行加工。本次設(shè)計(jì)的油缸，為保證孔的精度和表面質(zhì)量將先后經(jīng)過(guò)粗鏜、半精鏜、精鏜和滾壓等四道加工（零件毛坯為無(wú)縫鋼管）。2、保證套筒表面間位置精度的方法  由套筒零件的技術(shù)要求知，套筒零件內(nèi)外表面間的同軸度以及端面與孔軸線的垂直度一般均有較高要求。為保證這些要求通?？刹捎孟铝蟹椒ǎ?#160;1）在一次安裝中完成內(nèi)外表面及端面的全部加工。這種方法除了工件的安裝誤差，所以可獲得很高的相對(duì)位置精度。但

7、是，這種方法的工序比較集中，對(duì)于尺寸較大（尤其是長(zhǎng)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）套筒主要表面加工分在幾次安裝中進(jìn)行，先終加工孔，然后以孔為精基準(zhǔn)最終加工外圓。這種方法由于所用夾具（心軸）機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，且制造和安裝誤差小，因此可保證較高的位置精度，在套筒加工中一般多采用這種方法。 套筒主要表面加工在幾次安裝中進(jìn)行，先終加工外圓，然后以外圓為精基準(zhǔn)最終加工內(nèi)孔。采用這種方法時(shí)工件裝夾迅速可靠，但因一般卡盤(pán)安裝誤差較大，加工后工件的位置精度較低。若欲獲得較小的同軸度，則必須采用定心精度高的夾具，如彈性膜片卡盤(pán)、液體塑料夾頭和經(jīng)過(guò)修磨的三爪卡盤(pán)等。&

8、#160;對(duì)于較長(zhǎng)的套筒零件，為保證位置精度，往往以外圓定位，采用一端夾持，另一端用中心夾支托來(lái)最終加工內(nèi)孔。對(duì)于本次設(shè)計(jì)加工零件的工藝不采用這種方法,是因?yàn)榧庸?nèi)孔時(shí),安裝工件需要88工藝外圓,只有當(dāng)內(nèi)孔加工完后,才可能車去工藝螺紋,進(jìn)而車出與內(nèi)孔有較小不同軸度的外圓表面82d,故采用上述第二種方法,以內(nèi)孔作為校正基準(zhǔn)。三、工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)（一）確定毛坯的制造形式 套筒零件一般是用鋼、鑄鐵、青銅或黃銅等材料制成。有些滑動(dòng)軸承采用雙金屬結(jié)構(gòu)，即用離心鑄造法在鋼或鑄鐵套的內(nèi)壁上澆注巴氏合金等軸承合金材料，這樣既可節(jié)省貴重的有色金屬，又能提高軸承的壽命。 套筒零件的毛坯選擇與材料

9、、機(jī)構(gòu)和尺寸等因素有關(guān)?？讖捷^小的套筒一般選擇熱軋或冷拉棒料，也可采實(shí)心鑄件?？讖捷^大時(shí)，常采用無(wú)縫鋼管或帶孔的鑄件和鍛件。大量生產(chǎn)時(shí)可采用冷擠壓和粉末冶金等先進(jìn)的毛坯制造工藝，既提高生產(chǎn)率又節(jié)約金屬材料。 本零件為無(wú)縫鋼管，規(guī)格：89´14；材料為35鋼，抗拉強(qiáng)度：530baMPs=；屈服強(qiáng)度：315saMPs=；硬度：HBS為197。 （二）基準(zhǔn)的選擇 基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；鶞?zhǔn)面選擇的正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中問(wèn)題百出，更我甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。 

10、1、粗基準(zhǔn)的選擇 對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面作為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。對(duì)于較長(zhǎng)的套筒零件，為保證位置精度，往往以外圓定位，采用一端夾持，另一端用中心夾支托來(lái)最終加工內(nèi)孔。 根據(jù)這個(gè)原則，本零件選取無(wú)逢鋼管外圓89Æ為粗基準(zhǔn)。工件一端用三爪卡盤(pán)夾持一端，另一端則用大頭頂尖頂住另一端。采用這種方法時(shí)工件裝夾迅速可靠，但因一般卡盤(pán)安裝誤差較大，加工后工件的位置精度較低。為了獲得較小的同軸度，須采用定心精度高的夾具，如彈性膜片卡盤(pán)、液體塑料夾頭和經(jīng)過(guò)修磨的三爪卡盤(pán)等。2、精基準(zhǔn)的選擇

11、0;精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮的是基準(zhǔn)重合的問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸的換算，這在以后還要專門計(jì)算，此處不再重復(fù)。（三）制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下，可以考慮采用萬(wàn)能機(jī)床以及專用夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 工藝路線方案： 工序1、配料（35鋼）：        無(wú)縫鋼（8914f´）管切斷，取總

12、長(zhǎng)695mm 工序2、車： 車82到尺寸88（工藝用）； 車端面及倒角； 調(diào)頭 車82到尺寸88（工藝用）； 車端面及倒角取總長(zhǎng)686mm（余1mm）。 工序3、深孔推鏜： 粗鏜孔到66； 半精鏜孔到68； 精鏜孔到69.85； 精鉸（浮動(dòng)鏜刀鏜孔）孔到70±0.20粗糙度R=3.2。 工序4、滾壓孔：        用滾壓頭滾壓孔至70±0.02，粗糙度R=0.4。 

13、;工序5.車 車去工藝外圓，將兩端外圓加工到尺寸82，割R7槽； 鏜內(nèi)錐孔01.5及車端面； 調(diào)頭，車去工藝外圓，將兩端外圓加工到尺寸82，割R7槽； 鏜內(nèi)錐1.5及車端面，取總長(zhǎng)685mm。 工序5.檢查。（四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“液壓油缸缸筒”：零件材料為35鋼，硬度HB197，生產(chǎn)類型大批量，毛坯形式：8914f´無(wú)逢鋼管截?cái)唷?#160;根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。由圖可知： 毛坯名義尺寸：82+3.5×2=89（mm） 毛

14、坯最大尺寸：89+1.3×2=91.6（mm） 毛坯最小尺寸：82-0.5×2=83（mm） 半精車后最大尺寸：82+0.5×2=83（mm） 半精車最小尺寸：82-0.02=81.98（mm） 精車后尺寸和零件圖尺寸相同，即82dmm. 最后，將上述計(jì)算的工序間尺寸及公差整理成表2-1。 表2-1 加工余量計(jì)算表（五）確定切削用量及基本工時(shí) 1、工序1：無(wú)縫鋼管（35鋼，8914）切斷，取總長(zhǎng)687mm  2、工序2：車削，本工序采用計(jì)算法確定切削用量。 （1）、加工條件&

15、#160;工件材料：無(wú)縫鋼管（35鋼，8914），530baMP   車82到尺寸88及M88×1.5螺紋（工藝用）； 車端面及倒角；  車82到尺寸88及M88×1.5螺紋（工藝用）； 車端面及倒角取總長(zhǎng)686mm（余1mm）  機(jī)床：C630-1臥式車床  刀具：刀具材料為YT15，刀桿尺寸16mm×25mm，  00090,15,12,0.5oorRkarmm  （2）、計(jì)算切削用量     、車82到88 &

16、#160;        切削深度pa： 四、專用夾具設(shè)計(jì)（一）鏜床夾具設(shè)計(jì)要?jiǎng)t 鏜床夾具是保證達(dá)到工件上孔的尺寸精度、幾何精度、表面光潔度以及多孔鏜削時(shí)孔距和孔的位置精度的精密工藝裝備。鏜床夾具的主要加工對(duì)象是薄殼箱形鑄件體類零件，因此在設(shè)計(jì)鏜床夾具時(shí)，主要考慮的問(wèn)題是工件的正確定位與夾緊、夾具的剛性，以及鏜孔刀具導(dǎo)向裝置的合理性，以保證達(dá)到產(chǎn)品的工藝要求。應(yīng)著重考慮的問(wèn)題，具體如下： 1）設(shè)計(jì)鏜床夾具涉及鏜孔要求、鏜桿結(jié)構(gòu)、鏜刀位置、導(dǎo)向裝置、機(jī)床工作行程等多方面的問(wèn)題。為了防止產(chǎn)

17、生錯(cuò)誤，在設(shè)計(jì)鏜床夾具時(shí)應(yīng)首先根據(jù)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(shí)的刀具布置及始末位置，鏜桿結(jié)構(gòu)、導(dǎo)向元件結(jié)構(gòu)及安裝位置等在內(nèi)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比特別重要，為此應(yīng)提高夾具底座的高度，高度與長(zhǎng)度之比推薦取1：7。鏜模架亦應(yīng)具有足夠的剛性和穩(wěn)定性。 3）在設(shè)計(jì)定位與夾緊結(jié)構(gòu)時(shí)，應(yīng)保證夾緊后工件的彈性變形最小。 4）滑動(dòng)軸承要有充分的潤(rùn)滑。 5）設(shè)置必要的起吊裝置，并保證起吊時(shí)夾具不致變形（二）夾具設(shè)計(jì)1、問(wèn)題的提出本夾具主要用來(lái)推鏜深孔700.02Ʊ。該孔

18、對(duì)兩端外圓表面，兩端面都有一定的技術(shù)要求。在加工本道工序時(shí)兩端外圓表面及兩端面都未加工，因此在本道工序加工時(shí)除了要滿足技術(shù)要求外，還應(yīng)該提高加工效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。2、鏜套的結(jié)構(gòu)  鏜套的結(jié)構(gòu)和精度直接影響到加工孔的尺寸精度、幾何形狀和表面粗糙度。設(shè)計(jì)鏜套時(shí)，可按加工要求和情況選用標(biāo)準(zhǔn)鏜套，特殊情況則可自行設(shè)計(jì)。一般鏜孔用的鏜套，主要有固定式的和回轉(zhuǎn)式兩類，都已標(biāo)準(zhǔn)化了。本夾具選用B型固定式鏜套鏜套 B55H7×65g5×45 GB2266-80，它與快換鉆套相似，加工時(shí)鏜套不隨鏜桿轉(zhuǎn)動(dòng)。B型固定式鏜套帶油杯和油槽，使鏜桿和鏜套之間能

19、允分地潤(rùn)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主要根據(jù)被加工孔的直徑D以及孔長(zhǎng)與孔徑的比值L/D和精度要求而定，一般有以下四種形式：?jiǎn)沃С泻笠龑?dǎo)；單支承前引導(dǎo)；雙支承前后引導(dǎo)；雙支承后引導(dǎo)。其中導(dǎo)向支架分別裝在工件兩側(cè)。因?yàn)楣ぜM孔長(zhǎng)度L>1.5D，加工孔徑較大，并且各個(gè)孔系之間的位置精度也要求較高，宜采用“雙支承前后引導(dǎo)”。另外鏜套采用的是固定式鏜套，故按H(1.52)d來(lái)選取，則取H63mm。4、鏜桿用于固定式鏜套的鏜桿導(dǎo)向部分的結(jié)構(gòu)。當(dāng)鏜桿導(dǎo)向部分直徑d<50mm時(shí)，鏜桿常采用整體式。確定鏜桿直徑時(shí)，應(yīng)考慮鏜桿的剛度和鏜孔時(shí)應(yīng)有的容屑空間。一般按： 

20、;d = (0.60.8)D 選取，式中d鏜桿直徑(mm)，D被鏜孔直徑(mm)。 則得，d =55 mm 設(shè)計(jì)鏜桿時(shí)，鏜孔直徑D，鏜桿直徑d、鏜刀截面BxB進(jìn)行選取。鏜桿直徑的范圍，在加工小孔時(shí)取大值，在加工大孔時(shí)，若導(dǎo)向好，切削負(fù)荷小則可取小值；一般取中間值，若導(dǎo)向不良，切削負(fù)荷大時(shí)可取大值。鏜桿的軸向尺寸，應(yīng)按鏜孔系統(tǒng)圖上的有關(guān)尺寸確定。 鏜桿的材料要求鏜桿表面硬度高而心部有較好的韌性，因此可采用45鋼。 鏜桿的主要技術(shù)條件要求為： 鏜桿導(dǎo)向部分的圓度與錐度公差控制在直徑公差的1/2以內(nèi)。

21、 鏜桿導(dǎo)向部分公差帶為:粗鏜為g6，精鏜為g5。表面粗糙度值Ra0.8m。 鏜桿的直線度公差為0.1mm。刀孔表面粗糙度一般為Ra1.6m，裝刀孔不淬火。5、支架與底座鏜模支架和底座為鑄鐵件（HT100），分開(kāi)制造。鏜模支架應(yīng)具有足夠的強(qiáng)度與剛度，且不允許承受夾緊力。其結(jié)構(gòu)和尺寸參見(jiàn)鏜模支架零件圖。 鏜模底座上要安裝各種裝置和元件，并承受切削力和夾緊力，因此必須有足夠的強(qiáng)度與剛度，并保持尺寸精度的穩(wěn)定性。其結(jié)構(gòu)參見(jiàn)裝配圖。 6、鏜套與鏜桿以及襯套等的配合選擇 鏜套與鏜桿、襯套等的配合必須選擇恰當(dāng)，過(guò)緊容易研壞或咬死，過(guò)松則不能保證加工精度。一般

22、加工低于IT8級(jí)公差的孔或粗鏜時(shí)，鏜桿選用IT6級(jí)公差，當(dāng)精加工IT7級(jí)公差的孔時(shí)，通常選用IT5級(jí)公差，當(dāng)孔加工精度（如同軸度）高時(shí)，常用配研法使鏜套與鏜桿的配合間隙達(dá)到最小值，但此時(shí)應(yīng)用低速加工。見(jiàn)表8-7，則本夾具鏜套與鏜桿、襯套的配合分別為H6/g5、H6/h5。 鏜套內(nèi)外圓的同軸度允公差常取0.01mm，內(nèi)孔的圓度、圓柱度一般公差為0.01mm，表面粗糙度為Ra0.32m。 鏜套用襯套的內(nèi)外圓的同軸度，粗鏜時(shí)常取0.01mm；精鏜時(shí)常取0.010.005mm。7、定位基準(zhǔn)的選擇  對(duì)于工件的技術(shù)要求：內(nèi)孔必須光潔無(wú)縱向刻痕；內(nèi)孔位置度和圓柱度全

23、長(zhǎng)度不大于0.4mm；內(nèi)孔軸線的直線度為0.1/1000mm,內(nèi)孔軸線與端面的不垂直度0.03mm；內(nèi)孔對(duì)兩端外圓（82dÆ）的不同軸度不大于0.025mm。 為了使工件達(dá)到技術(shù)要求，本工序的定位基準(zhǔn)選兩端外圓（82dÆ）。8、夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)在滿足考慮了夾緊裝置的自動(dòng)化程度和復(fù)雜程度與工件的產(chǎn)量和批量相適應(yīng)，且操作安全、方便、省力等前提下，本夾具采用螺桿和壓板夾緊裝置，并進(jìn)行手動(dòng)夾緊。（三）夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明本夾具由鏜模支架；改制V型塊和夾緊螺栓，壓塊等幾部分組成（詳見(jiàn)夾具裝配圖）。裝夾工件時(shí)，利用工件兩端外圓表面，與兩V型塊相配合，將工件定位于V型塊上。當(dāng)要求夾緊工件時(shí)，只需將兩個(gè)壓板分別壓住工件兩端外圓上表面，然后擰緊螺母，直至工件夾緊為止。 為了防止在切削時(shí)因切削力和自身重力的作用而使工件發(fā)生變形，影響加工精度，將V型塊設(shè)計(jì)為以圓弧面與工件配合以增加工件的支承剛性和穩(wěn)定性。 五、結(jié)論一個(gè)零部件其質(zhì)量的高低取決于設(shè)計(jì)、加工等因素，那么機(jī)械加工就是不可缺少的一部分，零件從設(shè)計(jì)好，到拿到工廠去加工，要加工出合格的產(chǎn)品，就必須在工藝以及夾具上下工夫，工藝編制的合不合理，夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)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(rèn)真的分析，然后