套筒零件加工工藝及鉆鉸徑向孔夾具設計與建模

1、套筒零件加工工藝及鉆鉸徑向孔夾具設計與建模摘 要零件的加工工藝編制，在機械加工中占有非常重要的地位，零件工藝編制得合不合理，這直接關系到零件最終能否達到質量要求；夾具的設計也是不可缺少的一部分，它關系到能否提高其加工效率的問題。本文對套筒類零件作了簡要概述，并對零件的工藝進行了分析，最后提出了零件加工工藝及夾具設計的制作流程，其設計方式更加簡化、高效，提高了生產效率及保證加工精度。關鍵字：工藝設計； 基準選擇； 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計與建模一、概述（一）套筒零件的功用和結構特點套筒零件是機械加工中經常碰到的一種零件，它的應用范圍很廣。例如：支承旋轉軸的各種形式

2、的軸承、夾具上的導向套、內燃機的汽缸套以及液壓系統(tǒng)中的油缸等。      機器中的套筒零件起支承或導向作用。由于功用不同，套筒零件的結構和尺寸有很大的差別，但結構上仍有共同的特點：零件的主要表面為不同軸度要求較高的內、外旋轉表面；零件壁的厚度較?。毫慵拈L度一般大于直徑等。 （二）套筒零件的技術要求 套筒零件的主要表面是內孔和外圓，其主要技術要求如下： 1、內孔   內孔是套筒零件起支承作用或導向作用最主要的表面，它通常與運動著的軸、刀具或活塞相配合。內孔直徑的尺寸精度一般為

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

4、）內外圓之間的同軸度   當內徑的最終加工系將套筒裝入機座后進行時，套筒內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，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。有些滑動軸承采用雙金屬機構，即用離心鑄造法在鋼或鑄鐵套的內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、結構和尺寸等因素有關?？讖捷^?。ㄈ鏳<20mm）的套筒一般選擇熱軋或冷拉棒料，也可以采用實心鑄件?？讖捷^大時，采用無逢鋼管或帶孔的鑄件和鍛件。大量生產時可以采用冷擠壓和粉末冶金等先進的毛坯制造工藝，既提高生產率又節(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變成直線往復式的機械運動。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擇比較復雜，需要考慮零件的結構特點、孔徑大小、長徑比、精度和粗糙度要求以及生產規(guī)模等各種因素。對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行加工。本次設計的油缸，為保證孔的精度和表面質量將先后經過粗鏜、半精鏜、精鏜和滾壓等四道加工（零件毛坯為無縫鋼管）。2、保證套筒表面間位置精度的方法  由套筒零件的技術要求知，套筒零件內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位置精度。但

7、是，這種方法的工序比較集中，對于尺寸較大（尤其是長徑比較大）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行，先終加工孔，然后以孔為精基準最終加工外圓。這種方法由于所用夾具（心軸）機構簡單，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行，先終加工外圓，然后以外圓為精基準最終加工內孔。采用這種方法時工件裝夾迅速可靠，但因一般卡盤安裝誤差較大，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、液體塑料夾頭和經過修磨的三爪卡盤等。&

8、#160;對于較長的套筒零件，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最終加工內孔。對于本次設計加工零件的工藝不采用這種方法,是因為加工內孔時,安裝工件需要88工藝外圓,只有當內孔加工完后,才可能車去工藝螺紋,進而車出與內孔有較小不同軸度的外圓表面82d,故采用上述第二種方法,以內孔作為校正基準。三、工藝規(guī)程的設計（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。有些滑動軸承采用雙金屬結構，即用離心鑄造法在鋼或鑄鐵套的內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、、機構和尺寸等因素有關。孔徑較小的套筒一般選擇熱軋或冷拉棒料，也可采實心鑄件?？讖捷^大時，常采用無縫鋼管或帶孔的鑄件和鍛件。大量生產時可采用冷擠壓和粉末冶金等先進的毛坯制造工藝，既提高生產率又節(jié)約金屬材料。 本零件為無縫鋼管，規(guī)格：89´14；材料為35鋼，抗拉強度：530baMPs=；屈服強度：315saMPs=；硬度：HBS為197。 （二）基準的選擇 基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；鶞拭孢x擇的正確與合理可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中問題百出，更我甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產無法正常進行。 

10、1、粗基準的選擇 對于零件而言，盡可能選擇不加工表面作為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。對于較長的套筒零件，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最終加工內孔。 根據(jù)這個原則，本零件選取無逢鋼管外圓89Æ為粗基準。工件一端用三爪卡盤夾持一端，另一端則用大頭頂尖頂住另一端。采用這種方法時工件裝夾迅速可靠，但因一般卡盤安裝誤差較大，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、液體塑料夾頭和經過修磨的三爪卡盤等。2、精基準的選擇

11、0;精基準的選擇主要應該考慮的是基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸的換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。（三）制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證，在生產綱領已確定的情況下，可以考慮采用萬能機床以及專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。 工藝路線方案： 工序1、配料（35鋼）：        無縫鋼（8914f´）管切斷，取總

12、長695mm 工序2、車： 車82到尺寸88（工藝用）； 車端面及倒角； 調頭 車82到尺寸88（工藝用）； 車端面及倒角取總長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； 鏜內錐孔01.5及車端面； 調頭，車去工藝外圓，將兩端外圓加工到尺寸82，割R7槽； 鏜內錐1.5及車端面，取總長685mm。 工序5.檢查。（四）機械加工余量、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，生產類型大批量，毛坯形式：8914f´無逢鋼管截斷。 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，將上述計算的工序間尺寸及公差整理成表2-1。 表2-1 加工余量計算表（五）確定切削用量及基本工時 1、工序1：無縫鋼管（35鋼，8914）切斷，取總長687mm  2、工序2：車削，本工序采用計算法確定切削用量。 （1）、加工條件&

15、#160;工件材料：無縫鋼管（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686mm（余1mm）  機床：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）、計算切削用量     、車82到88 &

16、#160;        切削深度pa： 四、專用夾具設計（一）鏜床夾具設計要則 鏜床夾具是保證達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象是薄殼箱形鑄件體類零件，因此在設計鏜床夾具時，主要考慮的問題是工件的正確定位與夾緊、夾具的剛性，以及鏜孔刀具導向裝置的合理性，以保證達到產品的工藝要求。應著重考慮的問題，具體如下： 1）設計鏜床夾具涉及鏜孔要求、鏜桿結構、鏜刀位置、導向裝置、機床工作行程等多方面的問題。為了防止產

17、生錯誤，在設計鏜床夾具時應首先根據(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，加工時的刀具布置及始末位置，鏜桿結構、導向元件結構及安裝位置等在內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，為此應提高夾具底座的高度，高度與長度之比推薦取1：7。鏜模架亦應具有足夠的剛性和穩(wěn)定性。 3）在設計定位與夾緊結構時，應保證夾緊后工件的彈性變形最小。 4）滑動軸承要有充分的潤滑。 5）設置必要的起吊裝置，并保證起吊時夾具不致變形（二）夾具設計1、問題的提出本夾具主要用來推鏜深孔700.02Ʊ。該孔

18、對兩端外圓表面，兩端面都有一定的技術要求。在加工本道工序時兩端外圓表面及兩端面都未加工，因此在本道工序加工時除了要滿足技術要求外，還應該提高加工效率，降低勞動強度。2、鏜套的結構  鏜套的結構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。設計鏜套時，可按加工要求和情況選用標準鏜套，特殊情況則可自行設計。一般鏜孔用的鏜套，主要有固定式的和回轉式兩類，都已標準化了。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，加工時鏜套不隨鏜桿轉動。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以及孔長與孔徑的比值L/D和精度要求而定，一般有以下四種形式：單支承后引導；單支承前引導；雙支承前后引導；雙支承后引導。其中導向支架分別裝在工件兩側。因為工件鏜孔長度L>1.5D，加工孔徑較大，并且各個孔系之間的位置精度也要求較高，宜采用“雙支承前后引導”。另外鏜套采用的是固定式鏜套，故按H(1.52)d來選取，則取H63mm。4、鏜桿用于固定式鏜套的鏜桿導向部分的結構。當鏜桿導向部分直徑d<50mm時，鏜桿常采用整體式。確定鏜桿直徑時，應考慮鏜桿的剛度和鏜孔時應有的容屑空間。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 設計鏜桿時，鏜孔直徑D，鏜桿直徑d、鏜刀截面BxB進行選取。鏜桿直徑的范圍，在加工小孔時取大值，在加工大孔時，若導向好，切削負荷小則可取小值；一般取中間值，若導向不良，切削負荷大時可取大值。鏜桿的軸向尺寸，應按鏜孔系統(tǒng)圖上的有關尺寸確定。 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。 鏜桿的主要技術條件要求為： 鏜桿導向部分的圓度與錐度公差控制在直徑公差的1/2以內。

21、 鏜桿導向部分公差帶為: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），分開制造。鏜模支架應具有足夠的強度與剛度，且不允許承受夾緊力。其結構和尺寸參見鏜模支架零件圖。 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度與剛度，并保持尺寸精度的穩(wěn)定性。其結構參見裝配圖。 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，過緊容易研壞或咬死，過松則不能保證加工精度。一般

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

23、長度不大于0.4mm；內孔軸線的直線度為0.1/1000mm,內孔軸線與端面的不垂直度0.03mm；內孔對兩端外圓（82dÆ）的不同軸度不大于0.025mm。 為了使工件達到技術要求，本工序的定位基準選兩端外圓（82dÆ）。8、夾緊機構的設計在滿足考慮了夾緊裝置的自動化程度和復雜程度與工件的產量和批量相適應，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，并進行手動夾緊。（三）夾具設計及操作的簡要說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（詳見夾具裝配圖）。裝夾工件時，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。當要求夾緊工件時，只需將兩個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型塊設計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、結論一個零部件其質量的高低取決于設計、加工等因素，那么機械加工就是不可缺少的一部分，零件從設計好，到拿到工廠去加工，要加工出合格的產品，就必須在工藝以及夾具上下工夫，工藝編制的合不合理，夾具結構設計的合不合理這些都是很重要的因素。因此在加工零件之前，要認真的分析，然后