機(jī)械液性塑料心軸夾具設(shè)計(jì)及分析

1、內(nèi)蒙古科技大學(xué)本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書題 目： 液性塑料心軸夾具設(shè)計(jì)及分析學(xué)生姓名：學(xué) 號(hào)： 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 班 級(jí)： 機(jī)械06-8班指導(dǎo)教師：液性塑料心軸夾具設(shè)計(jì)及分析摘 要心軸定位是機(jī)械加工中常見(jiàn)的一種定位方式，廣泛應(yīng)用于車、銑、鉆、磨等工序中，主要應(yīng)用于要求以內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)，并保證外圓軸線和內(nèi)孔軸線的同軸度要求或者螺栓孔對(duì)于中心孔有位置度要求的情況。本設(shè)計(jì)將以加工軸套類零件外表面為例來(lái)對(duì)塑料心軸進(jìn)行設(shè)計(jì)與制造，并對(duì)其夾緊力進(jìn)行分析，使其能準(zhǔn)確的夾緊工件，實(shí)現(xiàn)高精度加工液性塑料定心夾緊機(jī)構(gòu)是彈性定心夾緊機(jī)構(gòu)的一種, 是適應(yīng)近年來(lái)機(jī)械行業(yè)對(duì)零件的高精度要求出現(xiàn)的，效率高且極大的降

2、低了成本.它以液性塑料作為介質(zhì)，利用其不可壓縮性,可以將壓力均勻地傳遞給薄壁套筒或滑柱,使薄壁套筒或滑柱產(chǎn)生均勻的徑向彈性變形或位移而將工件定位和夾緊.液性塑料定心夾緊機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)在于定心精度高,其定心精度一般可以達(dá)0.005mm0. 01mm ,最高達(dá)0.001 mm ,同軸度可達(dá)0.01mm0.02mm. 另外還用于多位夾緊,其夾緊迅速,夾緊力大且可靠.但對(duì)目前現(xiàn)在存在的各種局限性也做了相關(guān)例舉。全套圖紙，加153893706關(guān)鍵詞: 液性塑料； 薄壁 ； 高精度 ； 心軸 ； 夾具； 彈性變形The fixture design and analysi of the liquid plas

3、ticsAbstract The location is a mechanical in a common alignment, it is widely used in cars, innovation, and worn for implementation, the main application for a position to within a benchmark and make sure that the outer circle of axes and the axis of the hole in the request or bolt hole in the cente

4、r of a good location for the requirements.This design will be processed the parts of the external surface of type of plastic made to the design and manufacture, and analysis, the force to be precise grip, high precision work to the heart of plastics processing between the agencys authority centring

5、between a, in recent years machinery industry to the parts of high-precision demand, high efficiency and reduce the cost of great。With the fluid nature of the plastic for a medium, using its compressibility, you can not be evenly on to a tube or traveller unwieldily flimsy, or slide columns that are

6、 unwieldily flimsy set it produces even the radial displacement compliances or and aligning workpieces and grip. Liquid plastic between sexual heart of heart is high precision, the heart of the general can 0.005mm0.01mm, up to 0.001 mm, coaxial degrees of 0.01mm0.02mm. also used for more grip and th

7、e clamping force fast and reliable. but now there are various limitations and the relevant cases.。Keywords: the nature of the plastic； thin-wall； high accuracy； spindle； fixture； elastic deformation目 錄 TOC o 1-3 u 摘 要 PAGEREF _Toc265014827 h IAbstract PAGEREF _Toc265014828 h II第一章 概 述 PAGEREF _Toc26

8、5014829 h 11.1 液性塑料夾具的研究背景 PAGEREF _Toc265014830 h 11.2 液性塑料夾具的工作機(jī)理 PAGEREF _Toc265014831 h 21.3 液性塑料夾具的特點(diǎn)及應(yīng)用 PAGEREF _Toc265014832 h 31.3.1 液性塑料夾具的特點(diǎn)： PAGEREF _Toc265014833 h 31.3.2 液性塑料夾具的應(yīng)用： PAGEREF _Toc265014834 h 31.4 液性塑料心軸的具體應(yīng)用及其實(shí)際過(guò)程 PAGEREF _Toc265014835 h 41.5 設(shè)計(jì)步驟 PAGEREF _Toc265014836 h 5

9、1.5.1 設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容 PAGEREF _Toc265014837 h 51.5.2 設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo) PAGEREF _Toc265014838 h 51.5.3 設(shè)計(jì)方法和路線 PAGEREF _Toc265014839 h 5第二章 液性塑料心軸夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc265014840 h 62.1 采用液性塑料心軸的定位夾緊方案 PAGEREF _Toc265014841 h 62.2薄壁套筒的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc265014842 h 72.2.1 薄壁套筒的結(jié)構(gòu) PAGEREF _Toc265014843 h 72.2.2 薄壁套筒材料的選用 PAGERE

10、F _Toc265014844 h 82.2.3 薄壁套筒參數(shù)設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc265014845 h 8 套筒的夾緊力及產(chǎn)生的力矩【2】 PAGEREF _Toc265014846 h 162.3 心軸基體的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc265014847 h 172.4 加壓螺釘和滑柱的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc265014848 h 18 加壓螺釘 PAGEREF _Toc265014849 h 182.4.2 滑柱 PAGEREF _Toc265014850 h 192.4.3 加壓螺釘與滑柱的設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc265014851 h 19第三章 液性塑料心

11、軸的制造和使用 PAGEREF _Toc265014852 h 223.1 液性塑料心軸的制造工藝 PAGEREF _Toc265014853 h 223.1.1 薄壁套筒的制造工藝 PAGEREF _Toc265014854 h 223.1.2 心軸基體的制造工藝 PAGEREF _Toc265014855 h 243.1.3 液性塑料心軸的裝配 PAGEREF _Toc265014856 h 253.2 液性塑料的澆注 PAGEREF _Toc265014857 h 253.2.1 液性塑料的配置 PAGEREF _Toc265014858 h 273.2.2 液性塑料配置工藝及應(yīng)注意的幾

12、個(gè)問(wèn)題 PAGEREF _Toc265014859 h 283.3 設(shè)計(jì)和制造液性塑料夾具應(yīng)注意的幾個(gè)問(wèn)題 PAGEREF _Toc265014860 h 293.4 液性塑料心軸夾具的使用與維護(hù) PAGEREF _Toc265014861 h 30第四章 液性塑料心軸夾具的有限元分析與優(yōu)化 PAGEREF _Toc265014862 h 314.1 基于ANSYS平臺(tái)的薄壁套筒參數(shù)分析 PAGEREF _Toc265014863 h 314.1.1 液性塑料心軸有限元模型的建立 PAGEREF _Toc265014864 h 324.1.2 工件夾緊變形對(duì)加工精度的影響 PAGEREF _T

13、oc265014865 h 454.1.3 薄壁套筒參數(shù)對(duì)心軸性能的影響規(guī)律 PAGEREF _Toc265014866 h 464.2 薄壁套筒參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì) PAGEREF _Toc265014867 h 494.2.1 薄壁套筒參數(shù)的優(yōu)化方法 PAGEREF _Toc265014868 h 494.2.2 優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)果 PAGEREF _Toc265014869 h 504.3 結(jié)論 PAGEREF _Toc265014870 h 50參考文獻(xiàn) PAGEREF _Toc265014871 h 51結(jié)束語(yǔ) PAGEREF _Toc265014872 h 52附錄1 PAGEREF _Toc

14、265014873 h 53附錄2 PAGEREF _Toc265014874 h 56附錄3 PAGEREF _Toc265014875 h 58第一章 概 述1.1 液性塑料夾具的研究背景 套類零件是車削加工中最常見(jiàn)的零件，也是各類機(jī)械上常見(jiàn)的零件，在機(jī)器上占有較大比例，通常起支撐、導(dǎo)向、連接及軸向定位等作用, 如導(dǎo)向套、固定套、軸承套等。套類零件一般由外圓、內(nèi)孔、端面、臺(tái)階和溝槽等組成，這些表面不僅有形狀精度、尺寸精度和表面粗糙度的要求，而且位置精度要求較高， 有的零件壁較薄，加工中容易變形。而套類零件現(xiàn)在面臨的最大的問(wèn)題就是薄壁零件的加工上精度的保證。 高精度的薄壁套筒裝夾困難、易產(chǎn)生

15、加工變形,我們結(jié)合液性介質(zhì)定心夾具設(shè)計(jì)原理和套筒的工作原理,設(shè)計(jì)了一種心軸定位夾具。以往以圓柱形內(nèi)孔為定位基準(zhǔn)的時(shí)候，定位元件常為圓柱心軸或小錐度心軸；對(duì)于帶有錐孔、螺紋孔、花鍵孔的工件定位，常用專用的錐體心軸、螺紋心軸或花鍵心軸。這種心軸定位中，為了使工件能很方便的套在心軸上，心軸與工件一般用H7/h6、H7/g6的間隙配合。由于間隙的存在以及工件制造誤差的存在，因此，心軸定位精度不高，一般工件的同軸度只能保證在0.02mm0.04mm左右。為了消除間隙，提高心軸的定位精度，心軸可以做成錐體，但錐體的錐度不能太大，否則工件在心軸上會(huì)產(chǎn)生歪斜。小錐度心軸的優(yōu)點(diǎn)是靠楔緊產(chǎn)生的摩擦力帶動(dòng)工件，不需

16、要其他夾緊裝置，定心精度高，可達(dá)到0.005mm0.01mm，缺點(diǎn)是工件的軸向無(wú)法定位。隨著現(xiàn)代制造業(yè)高技術(shù)的發(fā)展，新的工藝技術(shù)不斷出現(xiàn)，使產(chǎn)品很快轉(zhuǎn)變成杜會(huì)的財(cái)富。所以現(xiàn)代的工藝裝備向著高精度，高效率發(fā)展，以滿足生產(chǎn)的需要，過(guò)去一些翻造粗劣、精度低，操作麻煩又費(fèi)力，生產(chǎn)周期長(zhǎng)的夾具。已不能適應(yīng)生產(chǎn)的要求，現(xiàn)代生產(chǎn)需要一些定位精度高，使用方便，能提高生產(chǎn)效率，成本又低的夾具，尤其在航天技術(shù)上對(duì)各種飛行器的質(zhì)量要求越來(lái)越高，這就給結(jié)構(gòu)件的制造提出了更高的要求。尤其是飛行器的薄壁精密型零部件，其形狀精度和位置精度均要求很高，采用常用的機(jī)械式夾具很難滿足要求，為此探索采用高精度定位而裝夾變形很小的新

17、型夾具很有必要。在液壓傳動(dòng)機(jī)床中，例如塑料注射機(jī)、油壓機(jī)、組合機(jī)床、磨床、液壓數(shù)控加工中心等，有大量的薄壁高精度液壓缸需要加工，這些液壓缸的加工需要定心精度高、夾緊后不變形、生產(chǎn)效率高、成本較低的夾具，即液性塑料心軸夾具，外漲式套筒用于加工外圓及端面，內(nèi)夾式 K=1.1 1.5(安全系數(shù))套筒用于加工內(nèi)圓及端面。1.2 液性塑料夾具的工作機(jī)理基于以上幾種問(wèn)題的存在，我們要選用合適的夾具工裝滿足對(duì)制造精度的要求，目前廣泛采用的方法是液性塑料夾具。液性塑料夾具的工作原理將一種液性的（半固態(tài)的）塑料澆注在夾具體內(nèi)，利用液性塑料的不可壓縮性，將壓力均勻地傳給薄壁套筒，并通過(guò)套筒的變形來(lái)定位和夾緊工件；

18、或者在多位夾具中，液性塑料作為傳動(dòng)介質(zhì)，將壓力均勻地傳給滑柱來(lái)夾緊工件。當(dāng)卸掉壓緊力后，薄壁套筒元件迅速恢復(fù)原始狀態(tài)并同時(shí)松開工件。塑料在不同條件下的物理狀態(tài)有三種 ：玻璃態(tài)、高彈態(tài)和粘流態(tài)，它們?cè)谝欢ǖ臈l件下可以發(fā)生轉(zhuǎn)變。影響轉(zhuǎn)變的因素有：分子結(jié)構(gòu)、化學(xué)組成、受力情況和環(huán)境溫度等，但在塑料組成一定時(shí)，轉(zhuǎn)變主要與溫度有關(guān)。圖 1.1示出了塑料的物理狀態(tài)與溫度的關(guān)系。所以塑料熔體的高彈變形與粘性變形均與時(shí)間有關(guān)，這實(shí)際上是一種由塑料大分子結(jié)構(gòu)所決定的力學(xué)特性，也是塑料變形與金屬變形及一般液體（水 ）的主要區(qū)別之處。1.線性非結(jié)晶聚合物 2.線性結(jié)晶聚合物 3.金屬圖 1.1 塑料物理狀態(tài)與溫度的

19、關(guān)系圖 1.2示出了塑料的三種變形發(fā)展及彈性回復(fù)與時(shí)間的關(guān)系，其中粘性變形將保留在聚合物內(nèi)不能回復(fù)。圖1.2 塑料的應(yīng)變時(shí)間關(guān)系曲線1.3 液性塑料夾具的特點(diǎn)及應(yīng)用1.3.1 液性塑料夾具的特點(diǎn)：a、定心精度高：液性塑料夾具與被加工零件是圓柱面接觸，接觸面可達(dá)整個(gè)薄壁長(zhǎng)度的80%，定位誤差小，加工精度高，可以保證被加工表面的不同心度在 0.0020.003mm 。b、提高生產(chǎn)率：使用液性塑料夾具，不需要用百分表找正工件，操作方便，輔助時(shí)間可降低80%左右。c、夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，降低制造成本，塑料夾具與彈簧夾頭比較，容易制造，制造成本比普通夾具平均可降低一半。1.3.2 液性塑料夾具的應(yīng)用：液性塑料

20、夾具可應(yīng)用于車、銑、鉆、磨、齒輪加工（ 滾齒、插齒、刨齒 、蝸輪）加工等機(jī)械加工工序中,還可應(yīng)用于檢驗(yàn)和工具制造中。使液性塑料產(chǎn)生壓力的來(lái)源有手動(dòng)、氣壓及液壓。在某些場(chǎng)合下，液性塑料產(chǎn)生的壓力主要起定位作用，而壓緊工件是采用氣壓或液壓。但液性塑料夾具應(yīng)用時(shí)應(yīng)注意：塑料管道內(nèi)允許壓力不能過(guò)大，一般最大不超過(guò)300Mpa，壓力過(guò)大時(shí)塑料可能滲漏或?qū)⒈”谔淄裁浟?。因此，用于定心兼夾緊工件時(shí)，工件的定位面精度最好是IT8 級(jí)或IT7級(jí)以上；用于多位夾緊工件時(shí)，工件要小且制造精度應(yīng)在 IT8級(jí)以上較為適宜。同時(shí)，薄壁脹量又與套筒的直徑有關(guān)，套筒直徑越大，在相同的液性塑料壓力下越易脹開。歸納起來(lái)有以下三種

21、使用范圍：（1）零件按IT6級(jí)精度間隙配合制造時(shí)，最小定位直徑不小于12mm。（2）IT7級(jí)精度間隙配合的零件，最小定位直徑不小于22mm 。（3）IT8 級(jí)精度間隙配合的零件，最小定位直徑不小于100mm 。1.4 液性塑料心軸的具體應(yīng)用及其實(shí)際過(guò)程軸套類零件，其關(guān)鍵工序是重要外圓表面的磨削和內(nèi)孔磨削。圖1.3是某軸套類典型零件外圓加工工序圖，由圖1.3可知，該零件對(duì)外圓的加工精度有一定的要求，同時(shí)在同軸度和垂直度上也有了適當(dāng)?shù)囊?，本工序以工件?nèi)孔定位，磨削90mm和130mm兩個(gè)外圓，要求同軸度達(dá)到0.02mm，并且要求90mm的精度達(dá)到0.008,是整個(gè)工件工藝流程中的關(guān)鍵工序。目前采

22、用的定徑心軸加工，存在定位精度低，廢品率高的問(wèn)題。在這個(gè)設(shè)計(jì)中，我們采用液性塑料心軸夾具來(lái)裝夾加工，就能解決這一問(wèn)題，達(dá)到很高的精度要求。圖1.3 典型軸套類零件1.5 設(shè)計(jì)步驟 設(shè)計(jì)研究?jī)?nèi)容獲得適用于軸套回轉(zhuǎn)體零件的高精度心軸定心加緊結(jié)構(gòu)（液性塑料 心軸）參數(shù)的設(shè)計(jì)及性能分析的方法； 探尋適用于液性塑料心軸夾具部件的制造技術(shù)； 設(shè)計(jì)預(yù)期目標(biāo)心軸的重復(fù)定位精度為0.005mm1.5.3 設(shè)計(jì)方法和路線以選定的軸套零件為加工對(duì)象，通過(guò)原理分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能分析和參數(shù)優(yōu)化和加工制造來(lái)研究高精度心軸定位夾緊技術(shù)，提高工序定位精度，滿足高精度零件的加工要求。主要技術(shù)路線如下：分析典型零件的技術(shù)要求和

23、加工工藝路線，并確定零件定位基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)的方案。根據(jù)心軸定位工序的加工精度和切削參數(shù)，確定心軸定心夾緊所需的定位精度和夾緊力要求，以此作為心軸定心夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)依據(jù)。根據(jù)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)液性塑料心軸進(jìn)行初步的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算。使用通用有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行建模，仿真分析液性塑料心軸關(guān)鍵參數(shù)對(duì)工件的變形量、套筒的應(yīng)力分布和夾緊力等使用性能的影響規(guī)律，并基于仿真分析的結(jié)果和心軸結(jié)構(gòu)，使用ANSYS優(yōu)化模塊，建立優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)液性塑料心軸結(jié)構(gòu)參數(shù)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。以上述優(yōu)化參數(shù)為依據(jù)，并考慮結(jié)構(gòu)工藝性，進(jìn)行心軸結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和零件設(shè)計(jì)，建立三維模型和AutoCAD二維工程圖。從加工和裝配的

24、角度，對(duì)所設(shè)計(jì)的心軸部件進(jìn)行結(jié)構(gòu)工藝性審查，保證零件的可加工性以及整體結(jié)構(gòu)的可裝配性，在此基礎(chǔ)上，研究關(guān)鍵零件的制造方法，包括工藝方法研究、工藝路線的擬定、裝夾方法的確定、工藝參數(shù)的設(shè)置，研究心軸部件的裝配和拆卸順序、以及獲得裝配精度的方法。第二章 液性塑料心軸夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)1） 總體技術(shù)方案的確定通過(guò)廣泛的文獻(xiàn)檢索和調(diào)研，提出采用基于液性塑料自動(dòng)定心原理的彈性脹開心軸夾具，即液性塑料心軸夾具，并通過(guò)定心夾緊原理分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、性能分析、參數(shù)優(yōu)化和加工制造來(lái)研究高精度心軸的設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，從而提高工序定位精度，滿足高精度零件的加工要求。 塑料夾具的理論設(shè)計(jì)與分析 首先利用傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法和經(jīng)驗(yàn)公式

25、，對(duì)液性塑料心軸進(jìn)行了初步的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算，然后以有限元分析軟件ANSYS為平臺(tái)，建立心軸部件的有限元分析模型，仿真分析液性塑料心軸關(guān)鍵參數(shù)對(duì)其性能的影響規(guī)律，在此基礎(chǔ)上，建立心軸的優(yōu)化模型，實(shí)現(xiàn)液性塑料心軸的優(yōu)化設(shè)計(jì)，并完成心軸夾具的裝配結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零件設(shè)計(jì)及其工藝性審查，最后研究了心軸夾具的制造方法。 以圖1.3所示的典型零件為對(duì)象進(jìn)行液性塑料心軸的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。首先根據(jù)加工要求確定基于心軸的零件定位夾緊方案，然后根據(jù)傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和經(jīng)驗(yàn)公式，對(duì)液性塑料心軸進(jìn)行初步的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和參數(shù)計(jì)算。主要包括薄壁套筒、加壓螺釘和柱塞的結(jié)構(gòu)選型、參數(shù)計(jì)算、材料及技術(shù)要求確定，液塑通道設(shè)計(jì)和心軸基體材料選擇，

26、最后對(duì)液性塑料心軸的結(jié)構(gòu)密封性、定位精度、工作壓力控制問(wèn)題進(jìn)行研究。 2.1 采用液性塑料心軸的定位夾緊方案表2.1 典型零件的主要工藝流程工序號(hào)工序內(nèi)容使用機(jī)床1粗車外圓，端面馬鞍車床CW6263B5粗車內(nèi)圓，端面馬鞍車床CW6263B10半精加工內(nèi)圓馬鞍車床CW6263B15精車右外圓、端面馬鞍車床CW6263B20精車左外圓、端面馬鞍車床CW6263B25磨外圓、端面外圓磨床M145030精車槽CW6263B表2.1列出了圖1.3軸套類典型零件與心軸設(shè)計(jì)有關(guān)的工藝流程，后續(xù)工序略去。目前，磨外圓工序采用的定位夾緊方案：以右端面和104mm內(nèi)孔定位，在工件左端面使用圓螺母夾緊。由于使用可做

27、端面定位，使得兩個(gè)加工尺寸長(zhǎng)度90mm和直徑130mm的測(cè)量不太方便，工件要安裝時(shí)要先進(jìn)行定位，再進(jìn)行夾緊，所以也影響了生產(chǎn)效率和定位精度。使用本項(xiàng)目設(shè)計(jì)的液性塑料心軸定位夾緊進(jìn)行外圓的磨削，這樣就能保證外圓的跳動(dòng)滿足精度，而且提高加工時(shí)工藝系統(tǒng)的剛度。外圓磨削時(shí)，工件軸向并不需要非常精確的定位，因此我們使用104mm小孔的右端面進(jìn)行大致的軸向定位，以確定工件和液性塑料心軸薄壁套筒之間的相對(duì)位置，使得套筒變形量不超過(guò)許用范圍。2.2薄壁套筒的設(shè)計(jì)液性塑料心軸夾具中的定位元件是中部帶薄膜的薄壁套筒。其在夾具中是靠中部薄膜的外漲或內(nèi)縮對(duì)工件進(jìn)行定位與夾緊。2.2.1 薄壁套筒的結(jié)構(gòu)液性塑料夾緊定位

28、元件的結(jié)構(gòu)一般只有外漲式和內(nèi)夾式兩種，如圖2.1所示： a、外漲式套筒 b、內(nèi)夾式套筒圖 2.1外漲式套筒用于加工外圓及端面，內(nèi)夾式套筒用于加工內(nèi)圓及端面，在本設(shè)計(jì)中，根據(jù)圖1.3零件要求，可選擇要加工的表面適合用外漲式套筒。 薄壁套筒材料的選用加緊定位元件材料應(yīng)選用彈性極限高的，以保證其具有高的彈性及穩(wěn)定性。各材料的性能參數(shù)如表2.2所示。表2.2 不同鋼種的性能鋼號(hào)彈性模量E kgc泊松比u極限強(qiáng)度b kgcm2屈服點(diǎn) kgc布氏硬度HB在比例極限時(shí)的延伸率ep30CrMnSi2.041060.291100085003633114.1610-318CrNiWA2.041060.291100

29、095003753314.6510-312CrNi3A2.041060.29950070003412693.4310-3452.11060.29700040002291971.9610-3由于鋼的彈性模量E基本是個(gè)定值，均在2105MPa左右，而安全系數(shù)在一定條件下也是個(gè)定值。要想要提高套筒的最大允許變形量，應(yīng)選 較大的材料和適當(dāng)?shù)臒崽幚矸秶?，因此我們選用合金鋼30CrMnSi，通過(guò)鍛造提高其力學(xué)性能，淬火到HRC3540，以保證套筒具有良好的彈性和耐磨性。其彈性模量E=2.04105MPa，泊松比u=0.29。熱處理后，屈服極限 =850MPa，保證了套筒具有很高的許用應(yīng)力。由于薄壁套筒反復(fù)

30、處于漲緊和松開狀態(tài)，應(yīng)考慮因應(yīng)力循環(huán)次數(shù)而破壞疲勞強(qiáng)度，夾具體與薄壁套筒配合應(yīng)有過(guò)盈量，其內(nèi)應(yīng)力不能因時(shí)間久而產(chǎn)生應(yīng)力松弛。熱處理后，其硬度應(yīng)均勻，否則會(huì)影響定心精度。2.2.3 薄壁套筒參數(shù)設(shè)計(jì)由于液性塑料心軸夾具的參數(shù)設(shè)計(jì)，沒(méi)有確定的參考，我們?cè)谠O(shè)計(jì)的時(shí)候只能查閱相關(guān)的資料以及經(jīng)驗(yàn)公式，通過(guò)對(duì)所查閱資料的研究比較，選擇出一套比較合理的方案。套筒1由前面的分析可知我們選用的是外脹式薄壁套筒。一般來(lái)說(shuō)當(dāng)被加工件的長(zhǎng)度L定位直徑D時(shí)，采用如圖2.2的結(jié)構(gòu)，而在本題中，被加工件的長(zhǎng)度LD,薄壁套筒較長(zhǎng)，從而產(chǎn)生較大的徑向變形D，使得套筒剛性變差，影響定心精度。此情況最好采用如圖2.3帶凸肩的薄壁套

31、筒，改善這種現(xiàn)象。圖2.2圖2.3 套筒薄壁長(zhǎng)度部分相關(guān)尺寸計(jì)算：圖2.4對(duì)于經(jīng)驗(yàn)公式來(lái)計(jì)算套筒我們需要綜合多種文獻(xiàn)，對(duì)比得出比較適中的，進(jìn)而使計(jì)算結(jié)果更加接近實(shí)際。第一種：一般情況下，當(dāng)套筒不承受切削扭矩或扭矩很小時(shí)，如定心用于檢具、鉆具、精車、精磨夾具等，可取=0.1。當(dāng)承受中等負(fù)荷時(shí)，如粗磨、粗鏜等，可取=0.5。當(dāng)承受重載工作時(shí)，如切齒加工或其他精加工，可取=0.8。則有本題取=0.1。接觸系數(shù)，計(jì)算公式為：=lL，其中，l為工件基準(zhǔn)長(zhǎng)度，L為薄壁套筒長(zhǎng)度。表2.3 Lc、hc的尺寸（mm）套筒直徑DLcHc306530508650801198012016121201602216160

32、200281820025003626H=2 則可計(jì)算出L=74mm，H=10mm，由表2.3取Lc=11mm，R=5mm，h=4mm制造時(shí)，H可考慮在薄壁套筒和夾具體上各占一半。如果夾具體切削過(guò)深，則會(huì)減低其抗彎剛性，若套筒切削過(guò)深，則會(huì)使套筒端壁面積增大，而加大軸向壓力，使套筒徑向彈性減少，縮小了夾具的應(yīng)用范圍。第二種:表2.4【1】 夾緊定位元件薄壁部分厚度D(mm)105050100LD/2h=0.015D+0.5h=0.025DD/2LD/4h=0.01D+0.5h=0.020DD/4LD/8h=0.005D+0.5h=0.015D其中D為工件定位直徑，L為薄壁套筒的薄壁的長(zhǎng)度，h為薄

33、壁的厚度。由于該工件LD,可以選用h=0.025D=0.02570=1.75mm2mm表2.5【1】 夾緊定位元件薄壁部分長(zhǎng)度2h/D0.010.020.030.040.050.060.070.080.090.10L0.175D0.25D0.3D0.35D0.375D0.425D0.45D0.525D0.55D0.575DD為工件定位直徑，L為薄壁套筒的薄壁的長(zhǎng)度，h為薄壁的厚度。由于2h/D=22/70=0.057,則L=0.425D=29.75mm30mm，此時(shí)L2/D，結(jié)合工作實(shí)際我們不選用此種方法。選用方案1。（2） 套筒最大允許變形量D【1】：max表示被加工工件表面與薄壁套筒之間在

34、未加壓前的最大間隙，Dmax表示薄壁套筒直徑最大變形量。則當(dāng)Dmax -max=0只能起定心作用，當(dāng)Dmax max時(shí)，起定心和夾緊作用。?。?D max =D2P/2Eh （1）式中：E加緊定位元件的彈性模數(shù)，kPa； P夾緊定位元件最大允許液性塑料壓力；P按下表取值。表2.6【1】 加緊定位元件最大允許液性塑料壓力D(mm)2030405060708090100P(MPa)454540403535303025由表2.6可知，我們的夾具定位直徑為70mm，所以P取35MPa合適。我們選用的薄壁套筒材料30CrMnSi的彈性模量E=2.04105MPa，因此，據(jù)參考文獻(xiàn)【2】計(jì)算出D max

35、=D2P/2Eh=70235/22.041054= 0.185mm另一種對(duì)D的計(jì)算是通過(guò)胡克定律：D max =sD/EK （2）式中：s薄壁套筒材料的屈服極限（kPa），對(duì)于我們所選的材料，s=8.5102MPa；E套筒材料的彈性模數(shù)（MPa），對(duì)于我們所選的材料，E=2.04105MPa； K安全系數(shù)，一般取1.21.5；把上述取值帶入公式(2)中，D max =sD/EK=8.510270/2.04101.5=0.194mm。若工件定位基準(zhǔn)較長(zhǎng)（L0.3D），對(duì)合金鋼薄壁套筒來(lái)說(shuō)，最大徑向漲量D max大約為0.003D；若工件定位基準(zhǔn)短（L0.3D）, 套筒直徑的最大漲量則應(yīng)更小些，對(duì)

36、合金鋼薄壁套筒來(lái)說(shuō)，最大徑向漲量D max大約為0.002D；比較上述兩種方法，方案1更合理一些（3） 套筒定位面直徑最大配合間隙：在未夾緊時(shí)工件與套筒定位面間的最大配合間隙：max=D1maxD2min=D+d （3）式中：D1max工件內(nèi)孔的最大直徑； D2min套筒定位面的最小直徑； 工件定位基準(zhǔn)與套筒定位表面間的最小保證間隙；D及d工件定位基準(zhǔn)及套筒定位表面的制造誤差；套筒的壁厚差不超過(guò)0.030.05mm，因此，我們?nèi)√淄埠凸ぜg的最小保證間隙為0.03mm，套筒制造公差取f5級(jí)精度，故套筒定位面直徑D=70f5=70 mm，工件70mm內(nèi)孔制造公差為70 mm，因此，最大可能間隙

37、max= +0.018（0.043）=0.061 mm（4） 套筒與工件配合的過(guò)盈量：g=D max max=0.1940.061=0.133mm（5） 塑料腔環(huán)形槽深度：表2.7【1】 夾緊定位元件其他尺寸D（套筒定位直徑）SH305076508087801201081201801291802501512表中S表示套筒固定部分長(zhǎng)度，H表示1/2容塑腔深度，由此可見(jiàn)塑料腔環(huán)形深度取7mm，S=8mm。另一種取表2.3環(huán)槽高度H=2 =2=24.2=8.4mm10mm。第三種選取原則見(jiàn)下表：表2.8容塑腔高度值直徑D（mm）高度H（mm）103063050750708709099010010從上

38、面比較，可以看出文獻(xiàn)2和文獻(xiàn)3選取的方法不同，但結(jié)果相近，所以我們?nèi)=10mm。（6） 液性塑料工作壓力：由表2.6我們可取P=35MPa（7） 圓角半徑有關(guān)于圓角半徑的取值原則：薄壁套筒圓角半徑是保證液性塑料暢流無(wú)阻的重要條件，以避免應(yīng)力集中。一種是:圓角半徑：R=0.04D=0.0470=2.8mm，我們將其取為3mm。另一種是：Rh ，由上面得出的薄壁的厚度h我們可以得出R=4mm我們選用第二種方法，為了避免應(yīng)力集中。（8） 套筒與基體的配合過(guò)盈量：表2.9套筒與基體的配合過(guò)盈量工件定位直徑D過(guò)盈量c50以下0.0350800.05801200.071201800.101802500.

39、15目前在配合上存在不同的看法，有的選擇基孔制壓配合、，有的選用過(guò)度配合，有的采用控制過(guò)盈量，有的既用制壓配合，又注上過(guò)盈值。一般認(rèn)為采用保證過(guò)盈值更為可靠。當(dāng)承受切削力較小時(shí)，常用過(guò)盈值按上表2.9選擇。當(dāng)切削力較大且套筒與夾具體之間又無(wú)銷釘固定時(shí)，可取=0.0012D。套筒2：(1) 套筒薄壁長(zhǎng)度部分相關(guān)尺寸計(jì)算套筒2中L與D的尺寸相差不太大，不會(huì)引起剛度方面的減弱，我們可以用普通的圖2.2的套筒。同例有表2.3中可以計(jì)算得出H= H=2 =2=10mm，取Lc=16mm，R=6mm，h=6mm制造時(shí)，H可考慮在薄壁套筒和夾具體上各占一半。如果夾具體切削過(guò)深，則會(huì)減低其抗彎剛性，若套筒切削

40、過(guò)深，則會(huì)使套筒端壁面積增大，而加大軸向壓力，使套筒徑向彈性減少，縮小了夾具的應(yīng)用范圍。第二種:由表2.4、表2.5計(jì)算得出：該段LD,可以選用h=0.025D=0.025104=2.6mm3mm由于2h/D=23/104=0.058,則L=0.425D=mm44.2mm，此時(shí)L2/D，結(jié)合工作實(shí)際我們不選用此種方法。選用方案1。套筒最大允許變形量D【2】： max表示被加工工件表面與薄壁套筒之間在未加壓前的最大間隙，Dmax表示薄壁套筒直徑最大變形量。則當(dāng)Dmax -max=0只能起定心作用，當(dāng)Dmax max時(shí)，起定心和夾緊作用。取 D max =D2P/2Eh式中：E加緊定位元件的彈性模

41、數(shù)(kPa) P夾緊定位元件最大允許液性塑料壓力；P按表2.6表取值可知，我們的夾具定位直徑為104mm，所以P取25MPa合適。我們選用的薄壁套筒材料30CrMnSi的彈性模量E=2.04105MPa計(jì)算出：D max =D2P/2Eh=104225/22.041054=0.291mm。另一種對(duì)D的計(jì)算是通過(guò)胡克定律：D max =sD/EK式中：s薄壁套筒材料的屈服極限（MPa），對(duì)于我們所選的材料， s=8.5102MPa； E套筒材料的彈性模數(shù)（MPa），對(duì)于我們所選的材料，E=2.04105MPa； K安全系數(shù)，一般取1.21.5；把上述取值帶入公式，D max =sD/EK=8.5

42、102104/2.041051.5=0.289mm。我們選擇第一種的計(jì)算結(jié)果D max =0.291mm。（3） 套筒定位面直徑最大配合間隙：在未夾緊時(shí)工件與套筒定位面間的最大配合間隙：max=D1maxD2min=D+d式中：D1max工件內(nèi)孔的最大直徑； D2min套筒定位面的最小直徑； 工件定位基準(zhǔn)與套筒定位表面間的最小保證間隙；D及d工件定位基準(zhǔn)及套筒定位表面的制造誤差；套筒的壁厚差不超過(guò)0.030.05mm，因此，我們?nèi)√淄埠凸ぜg的最小保證間隙為0.03mm，套筒制造公差取f5級(jí)精度，故套筒定位面直徑D=104f5=104 mm，工件104mm內(nèi)孔制造公差為104 mm，因此，最

43、大可能間隙max= +0.018（0.051）=0.069 mm。（4） 套筒與工件配合的過(guò)盈量：g=D max max=0.2910.069= 0.222mm（5） 塑料腔環(huán)形槽深度：由表2.7可以選出S=10mm，H=8mm，綜合各文獻(xiàn)及工作實(shí)際我們?nèi)=10mm，H=12mm。（6） 液性塑料工作壓力：由表2.6我們可取P=25MPa（7） 圓角半徑有關(guān)于圓角半徑的取值原則：薄壁套筒圓角半徑是保證液性塑料暢流無(wú)阻的重要條件，以避免應(yīng)力集中。一種是：圓角半徑：R=0.04D=0.04104=4.2mm，我們將其取為5mm。另一種是：Rh ，由上面得出的薄壁的厚度h我們可以得出R=6mm我們

44、選用第二種方法，為了避免應(yīng)力集中。（8） 套筒與基體的配合過(guò)盈量：當(dāng)承受切削力較小時(shí)，常用過(guò)盈值按上表2.9選擇，=0.07，當(dāng)切削力較大且套筒與夾具體之間又無(wú)銷釘固定時(shí)，可取=0.0012D。2.2.4 套筒的夾緊力及產(chǎn)生的力矩【2】為保證加工過(guò)程中有足夠的夾緊力而不發(fā)生軸向移動(dòng)，其所需夾緊力可按下式計(jì)算： (4) 其中：，,，這種機(jī)構(gòu)所能抵抗的最大扭轉(zhuǎn)力矩，可按下式計(jì)算: (5)根據(jù)以上設(shè)計(jì)參數(shù)，我們能計(jì)算出套筒1和套筒2產(chǎn)生的夾緊力矩。套筒產(chǎn)生的夾緊力矩Mkp=5105m3/2gD2， 式中m=2h/D。薄壁套筒1產(chǎn)生的夾緊力矩Mkp1 =51052（8/70）3/20.133702=2

45、54.16N.m 薄壁套筒2產(chǎn)生的夾緊力矩Mkp2 =5105（12/104）3/20.2221042= 468.20N.m總夾緊力矩Mkp= Mkp1 +Mkp2= 254.16+468.20= 722.36N.m。而磨削力矩Mk=300N.m，因此，夾緊力足夠，設(shè)計(jì)可行。 套筒薄壁部分的壁厚差對(duì)定心精度影響很大，因此規(guī)定其值不超過(guò)0.05mm。套筒內(nèi)槽表面粗糙度為Ra0.8，這不僅有利于液性塑料的流動(dòng)，是壓力傳遞均勻，同時(shí)，工藝上要求淬火后進(jìn)行磨削，使內(nèi)孔同軸度提高，薄壁變形均勻，提高了定位精度。套筒外圓的表面粗糙度為Ra0.4。套筒在抓高配后進(jìn)行精磨，保證其外圓對(duì)心軸兩端中心孔的跳動(dòng)不超

46、過(guò)0.005mm。2.3 心軸基體的設(shè)計(jì) 心軸基體的設(shè)計(jì)最重要的是設(shè)計(jì)合理的液性塑料通道，這其中要考慮液性塑圖2.5料澆注排氣問(wèn)題、縮孔問(wèn)題以及對(duì)定位精度的影響（因?yàn)橐盒运芰戏墙^對(duì)流體，要考慮到流動(dòng)性）。如圖2. 5所示：有5種液性塑料通道的方案。圖中各零件的名稱如圖2.5e所示，其余各圖中未畫出工件，心軸采用兩個(gè)斜孔將兩個(gè)液性塑料環(huán)形槽相連，擰動(dòng)兩個(gè)加壓螺釘，推動(dòng)柱塞擠壓塑料，從而將工件定心夾緊。方案b采用兩個(gè)柱塞分別對(duì)兩個(gè)套筒進(jìn)行加壓，方案c和d分別從大端和小端同時(shí)對(duì)兩個(gè)套筒進(jìn)行加壓。比較以上各方案，方案b采用獨(dú)立加壓，可以對(duì)兩個(gè)套筒所需的工作壓力進(jìn)行單獨(dú)控制（兩個(gè)套筒的工作壓力不同且相差

47、較大），同時(shí)，也容易分別添加排氣通道，有利于澆注。但由于工件和心軸很重，夾緊時(shí)需要調(diào)頭，這很不方便，效率低，勞動(dòng)強(qiáng)度大。方案a、c、d同時(shí)加壓，但要想為兩個(gè)塑料環(huán)形腔同時(shí)排氣則很困難，因?yàn)樾妮S長(zhǎng)度尺寸較大，而排氣孔很小，鉆孔難度很大。其中d方案較前兩種在使用上方便性更優(yōu)，因?yàn)檠b卸工件時(shí)，必然是使心軸大端朝下，將工件從小端套入，因此小端加壓很方便。另外，小套筒工作壓力更大，而液性塑料在流動(dòng)過(guò)程中又一定的壓力損失，因此從小端加壓可以更好的為兩個(gè)套筒同時(shí)提供各自所需壓力。由于上述更方案的種種缺點(diǎn)，我們?cè)O(shè)計(jì)了e方案，方案e仍采用統(tǒng)一從小端加壓的方式，散克服了排氣困難的問(wèn)題。澆注時(shí)，采用壓注法，放置如圖

48、f所示位置，取下螺釘和柱塞，利用壓力將液性塑料從心軸底部的孔內(nèi)往上注塑，空氣則順著各個(gè)斜孔往上溢出。采用斜孔更有利于空氣的排出和液性塑料的流動(dòng)。但是此種方案統(tǒng)一加壓，不能提供兩個(gè)套筒各自所需的工作壓力，因此需要對(duì)工作壓力和套筒相關(guān)參數(shù)進(jìn)行分析和優(yōu)化設(shè)計(jì)。根據(jù)本設(shè)計(jì)零件要求，設(shè)計(jì)出圖2.6心軸如下：圖2.6 心軸基體基體常用材料為鑄鐵或中碳鋼，但是這些材料熱處理硬度不夠高，尤其是兩端中心孔硬度如果太低就會(huì)容易碰傷，降低精度，大大影響心軸的使用壽命。同時(shí)，基體上的柱塞孔很容易磨損，這是導(dǎo)致液性塑料滲漏的重要原因。因此我們選用而合金工具鋼Cr5Mn制造基體，熱處理為T265，淬硬至60HRC。基體上

49、與兩個(gè)套筒配合的部分要與套筒配作，以保證過(guò)盈量，同時(shí)這些外圓對(duì)中心孔的跳動(dòng)要在0.005mm以內(nèi)。柱塞孔也需與柱塞配作，保證間隙不大于0.01mm，其圓柱度要小于0.005mm。所有內(nèi)孔都需鉸孔，以提高其粗糙度，利于液性塑料的流動(dòng)。2.4 加壓螺釘和滑柱的設(shè)計(jì)2.4.1 加壓螺釘加壓螺釘?shù)奈恢脩?yīng)考慮有足夠的軸向移動(dòng)量，以保證夾緊力，一般情況下螺釘用45號(hào)鋼，同時(shí)要考慮夾具定位偏移的問(wèn)題。 如圖2.7（a）所示，螺釘徑向放置時(shí)，將影響定心精度，尤其是塑料較硬時(shí)，若沒(méi)有足夠的移動(dòng)量，夾具就會(huì)失靈，為此最好將加壓螺釘改為如圖2.7（b）所示的切線方向，（a） （b） 圖2.72.4.2 滑柱滑柱設(shè)計(jì)

50、的結(jié)果將直接影響夾具的使用效果，液性塑料的滲漏問(wèn)題是目前液性塑料夾具存在的主要問(wèn)題之一，為防止液性塑料從滑柱孔中漏出，正確地選用滑柱結(jié)構(gòu)精度是很重要的。滑柱采用T7A鋼制造，其硬度要比滑柱孔低，所以熱處理后的硬度宜維持在4045HRC。螺釘用45鋼，3540HRC?；睆胶涂椎呐浜咸幱醚信浔ＷC，其間隙不大于0.010.015mm滑柱與孔的橢圓度和錐度不超過(guò)0.005mm， 滑柱和孔的粗糙度分別為0.4和0.8。 加壓螺釘與滑柱的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)形式加壓螺釘和柱塞可采用圖2.8所示的三種形式。圖2.8（a）為整體式，其優(yōu)點(diǎn)為螺紋部分與援助部分整體進(jìn)退，不會(huì)出現(xiàn)卡住現(xiàn)象，缺點(diǎn)是制造困難，夾具體上的柱塞孔

51、和螺紋孔的軸線不易一致，同時(shí)，圓柱部分旋轉(zhuǎn)也是很不利的，易磨損，塑料容易滲漏。 圖2.8（a）為降底滑柱制造成本，可將滑柱和壓緊螺釘分開制造，做成圖2.8(b)的分體式結(jié)構(gòu)，但為使滑柱取出方便，在無(wú)錐度孔的一端攻螺紋孔，其大小為M6M 1O，此結(jié)構(gòu)容易制造，但如果柱塞孔和柱塞配合不好時(shí)，容易咬住，影響工作。圖2.8（b）綜合以上，我們采用圖2.8（c）所示的開口槽連接式，制造容易，螺釘和柱塞為點(diǎn)接觸，因此柱塞不會(huì)跟著螺釘一起旋轉(zhuǎn)，有利于延長(zhǎng)使用壽命，提高密封性。圖2.8（c）尺寸設(shè)計(jì)（a）滑柱直徑的計(jì)算滑柱的直徑利用下表2.7所示的公式進(jìn)行計(jì)算。表 2.7套筒的薄壁長(zhǎng)度L公式D/8LD/4D/

52、4LD/2D/2LD（b）滑柱 L = (18 2)，此次我們的設(shè)計(jì)中有兩個(gè)薄壁套筒，夾緊時(shí)套筒的內(nèi)環(huán)形槽的體積增大量都比較大，需要選取較大的滑柱直徑，取d0=18mm，滑柱長(zhǎng)度L0=30mm。柱塞直徑M18，螺距選為1.5mm（細(xì)牙螺紋，較小的螺紋升角有助于提高螺紋的自鎖性能），因此柱塞直徑只比螺紋孔直徑小一點(diǎn)，使柱塞在裝配時(shí)容易進(jìn)入柱塞孔內(nèi)，同時(shí)還可將滑柱與液性塑料接觸部位做成錐孔，塑料受壓后使滑柱的薄壁部分向外漲開而起到密封的作用。參考文獻(xiàn)【7】有如下:工件夾緊時(shí)，柱塞的最大位移量為：(mm) （6） （7）式中在工件夾緊時(shí)，薄壁套筒的工作容腔的最大增大量（）且 （8）為套筒與定位面的實(shí)

53、際接觸長(zhǎng)度滑柱所需推力： （9） 式中p為液性塑料的工作壓力，一般為30MPa。第三章 液性塑料心軸的制造和使用3.1 液性塑料心軸的制造工藝 薄壁套筒的制造工藝薄壁套筒是液性塑料心軸上的定位元件和夾緊元件，其技術(shù)要求高，制造難度大?？梢哉f(shuō)，套筒的制造精度很大程度上影響了心軸最終的定位精度。因此要注意采取相應(yīng)的工藝措施，以保證其技術(shù)要求。薄壁套筒的技術(shù)要求中，薄壁部分的壁厚差不超過(guò)0.05mm、外圓對(duì)心軸兩端中心孔的跳動(dòng)不超過(guò)0.005mm、淬火后硬度3540HRC且要求硬度均勻等要求較難達(dá)到，其技術(shù)難度主要體現(xiàn)在：1）套筒薄壁部分太薄，在淬火時(shí)薄壁的變形很大，甚至又開裂可能。2）由于壁太薄，

54、因而在切削時(shí)切削力也會(huì)使薄壁部分有較大變形，因而其壁厚差要求很難保證，外圓的跳動(dòng)要求也有一定難度。尤其是在最后的磨削工序里，法向磨削力很大，因而會(huì)對(duì)薄壁套筒造成附加的徑向變形，影響外圓最終的加工尺寸，另外，磨削加工的熱量較大，也有一定程度的影響。針對(duì)以上問(wèn)題，制定了如下的制造工藝，以保證薄壁套筒的相關(guān)技術(shù)要求： eq oac(,1)鍛造：為了保證薄壁套筒徑向漲量各方面一致，要求套筒的材料和硬度均勻。因此采用鍛造工藝制造套筒的毛坯，有利于提高薄壁套筒材質(zhì)的均勻性和改善其力學(xué)性能，從而提高了液性塑料心軸的定位精度，延長(zhǎng)了心軸的使用壽命。 eq oac(,2)粗車：粗車薄壁套筒內(nèi)外圓，留加工余量11

55、.5mm； eq oac(,3) 調(diào)質(zhì)； eq oac(,4)精車：精車凹槽和套筒定位面及其與基體的配合面，留磨量為0.30.4mm，磨量可以留大一點(diǎn)，以防止套筒淬火后變形太大； eq oac(,5)淬火并中溫回火：保證3540HRC。因?yàn)楣ぜ?jīng)常裝夾，定位表面需要有較好的耐磨性，但淬火硬度不能太高，否則會(huì)影響薄壁套筒的彈性，為了避免薄壁套筒在熱處理是變形過(guò)大，在加熱時(shí)將其豎著放置，但仍然不能避免有較大變形，在加工時(shí)104mm的薄壁套筒淬火后變形量較大，材料向淬火時(shí)放置部位的下部堆積，使得加工余量不很均勻，內(nèi)孔、外圓變形很大。因此，精車時(shí)留的磨量要大一些。圖3.1給出了薄壁套筒所用的熱處理工

56、裝。 圖3.1（a） 套筒1的熱處理工裝 圖3.1（b） 套筒2的熱處理工裝薄壁套筒內(nèi)孔用四塊瓦形的套支撐，這四塊套實(shí)際上是由一個(gè)套筒加工完后切割開的，在割開前，其外圓和液性塑料心軸薄壁套筒的內(nèi)孔、其內(nèi)孔和夾具軸體外圓的間隙均在0.05mm左右。擰緊螺母，保證薄壁套筒有2mm左右的軸向竄動(dòng)，以防止熱處理過(guò)程中的弓形變形。 eq oac(,6)磨內(nèi)孔和外圓：粗磨外圓，留0.10.15mm的余量，以外圓為基準(zhǔn)，精磨內(nèi)孔，加工至最終尺寸。要在同一次裝夾下完成內(nèi)孔液性塑料腔槽、套筒與基體的兩個(gè)配合面的磨削，以保證兩個(gè)內(nèi)孔又很高的同軸度。在以外圓位基準(zhǔn)磨削內(nèi)孔時(shí)，最好采用專用的工裝，在外圓上套一個(gè)承重套

57、筒，以防止薄壁部分變形過(guò)大，避免引起薄壁部分的內(nèi)孔尺寸不均勻，因?yàn)楸”诓糠謨?nèi)孔和外圓尺寸的均勻性共同影響著薄壁部分的壁厚差，因此需要從這兩個(gè)方面去提高加工精度，以滿足壁厚差不超過(guò)0.05mm的技術(shù)要求。除了加承力套筒之外，還需要減小磨內(nèi)孔時(shí)的磨削深度，以減小法向磨削力，從而減少薄壁部分的變形。 eq oac(,7)精磨外圓：將兩個(gè)薄壁套筒裝配到心軸基體上，并灌入液性塑料，在液性塑料不加壓力的情況下將套筒外圓精磨到最終尺寸。這時(shí)，磨薄壁套筒的工藝基準(zhǔn)為心軸基體的中心孔，因此選擇精度較高的磨床，靠磨床的精度保證薄壁套筒外圓對(duì)心軸中心孔的同軸度，要求同軸度誤差控制在0.005mm以內(nèi)。使得外圓的尺寸

58、達(dá)到要求。如前所述，薄壁套筒薄壁部分內(nèi)孔、套筒與基體的兩個(gè)配合面是在一次裝夾下磨削的，能保證較高的同軸度，而心軸基體上與套筒配合的外圓也是在一次裝夾下磨削的，因而能保證對(duì)中心孔的同軸度，這樣，將套筒裝配到基體上就能保證套筒內(nèi)孔對(duì)心軸中心孔有較高的同軸度。而本工序又使得薄壁套筒對(duì)外圓中心孔的同軸度很高，通過(guò)這樣的工藝，就能保證薄壁套筒壁厚的均勻性。在精磨外圓時(shí)，一定要將心軸的加壓螺釘松開，避免液性塑料的壓力使套筒產(chǎn)生附加變形，從而避免加工量不均勻。但是，液性塑料的熱漲系數(shù)很大，因而磨削時(shí)產(chǎn)生的熱量可能會(huì)使液性塑料有很大的膨脹量。因此，在加工時(shí)心軸中加注的液性塑料用牌號(hào)位L-HM47的液壓油代替，

59、其熱漲系數(shù)小得多，同時(shí)也有一定的冷卻作用，其粘度較高，不易滲漏。3.1.2 心軸基體的制造工藝心軸基體上的特征較多，因此加工較為復(fù)雜，但其加工難度較薄壁套筒要低。具體工藝流程如下：下料，鍛造；粗車外圓和端面，留加工余量約1mm；調(diào)質(zhì)；鉆、鉸孔鉆心軸中間的16mm通孔以及6組共24個(gè)液性塑料通道斜孔，為了獲得更好的表面粗糙度，以利于液性塑料的流動(dòng)，鉆孔后需要鉸孔工序。 精車：精車外圓、端面以及需要加工的內(nèi)孔，留加工余量約0.3mm。由于在淬火的時(shí)有一定的變形量，因此留的磨量稍微大一些。做中心孔；車螺紋在淬火之前要把左右兩邊的螺紋車出來(lái)；淬火：淬火硬度為HRC60。高硬度保證了柱塞孔的耐磨性，也避

60、免了兩端中心孔被碰傷、磨損等問(wèn)題。為了防止橫放時(shí)造成軸體變形太大，需要將其豎著放置進(jìn)行加熱；研中心孔：精研中心孔以作為下一道磨外圓工序的基準(zhǔn)；磨外圓：在一次裝夾下磨削幾個(gè)與套筒配合的外圓，保證其同軸度誤差在0.005mm以內(nèi)。注意要先加工完套筒的配合內(nèi)孔后配磨軸體的外圓，保證兩個(gè)配合面的過(guò)盈量分別為0.07mm和0.05mm，允許誤差+0.006mm，以起到良好的密封作用；10） 研磨滑柱孔：與滑柱配研，保證二者之間的間隙不大于0.01mm，并保證柱塞孔的圓柱度誤差小于0.005mm； 去毛刺：基體上孔道、腔槽的毛刺必須清除干凈，以利于液性塑料流動(dòng)。3.1.3 液性塑料心軸的裝配液性塑料心軸零