四 川 理 工 學 院 畢 業 設 計（論 文）說 明 書 題 目 套 筒 加 工 工 藝 及 夾 具 設 計 學 生 陳 定 國 系 別 機 電 工 程 系 專 業 班 級 機械設計制造及自動化 學 號 2003111034 指 導 教 師 何 禮 雄 川 理 工 學 院 畢業設計（論文）任務書 設計（論文）題目： 套筒加工工藝及夾具設計 系： 機電工程 專業： 機械設計制造及自動化 班級： 機 制 03級 3班 學生： 陳定國 學號： 2003111034 指導教師： 何禮雄 接受任務時間 2007.03.05 教研室主任 （簽名） 系主任 （簽名） 1畢業設計（論文）的主要內容及基本要求 、繪制并審核零件圖、毛坯圖； 、設計加工工藝并編制工藝規程、工序卡； 、設計夾具裝配圖； 、編制夾具安裝調整及使用維護說明書； 、編制設計說明書。 2原始資料 、零件圖一張； 、生產批量 6000 件 /年 2指定查閱的主要參考文獻及說明 、機械設計手冊 、機械加工工藝手冊 、夾具設計手冊 、機床圖冊 、其他相關資料 3進度安排 設計（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 查閱和收集設計資料、繪制零件圖 2007.03.05-2007.03.15 2 進行套筒加工工藝及夾具設計并繪制毛坯圖 2007.03.16-2007.04.16 3 填寫機械加工工藝過程卡片和工序卡片 2007.04.17-2007.05.21 4 設計套筒加 工工藝及夾具并繪制零件圖、裝配圖 2007.04.24-2007.05.19 5 編寫設計說明書 2007.05.20-2007.06.05 6 畢業設計 (論文 )的修改、答辯的準備時間 2007.06.06-2007.06.24 28 中文摘要 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。因此這兩者在機械加工行業中是至關重要的環節。 套筒零件的主要加工表面為孔和外 圓表面。外圓表面加工根據精度要要求可選擇車削和磨削。孔加工方法的選擇比較復雜，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 工序 加工 。 在機床上對零件進行機械加工時，為保證工件加工精度，首先要保證工件在機床上占有正確的位置，然后通過夾緊機構使工件在正確位置上固定不動，這一任務就是由機床夾具完成。對于單件、小批量生產，應盡量使用通用夾具 ，這樣可以降低工件的生產成本。但是由于通用夾具適用各種工件的裝夾，所以夾緊時往往比較費時間，并且操作復雜，生產效率低，也難以保證加工精度，為此需設計專用夾具。 關鍵詞： 工藝 設計 、基準 選擇 、切削用量、定位誤差 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. 四川理工學院畢業設計 28 目錄 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 零件的工藝分析 . 3 1.2.1 加工方法的選擇 .3 1.2.2 保證套筒表面位置精度的方法 .3 1.2.3 防止套筒變形的工藝措施 .4 第 二 章 工藝規程的設計 . 5 2.1 確定毛坯的制造形式 . 5 2.2 基準的選擇 . 5 2.2.1 粗基準的選擇 . 5 2.2.2 精基準的選擇 . 5 2.3 制定工藝路線 . 5 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯的確定 . 6 2.5 確定切削用量及基本 工時 . 8 2.5.1 工序 1 配料（ 35 鋼） . 8 2.5.2 工序 2 車 . 8 2.5.3 工序 3 深孔推鏜 . 14 2.5.4 工序 4 滾壓孔 . 16 2.5.5 工序 5 車 . 16 2.5.6 工序 6 檢查 . 19 第 三 章 夾具設計 .20 3.1 概述 .20 3.2 鏜床夾具設計要則 .20 3.3 夾具設計 .20 3.3.1 問題的提出 . . .20 3.3.2 鏜套的結構 . . . 21 3.3.3 鏜套的布置形式 . . .21 3.3.4 鏜桿 .22 概述 2 3.3.5 支架與底座 . . .23 3.3.6 鏜套與鏜桿以及襯套等的配合選擇 .23 3.3.7 定位機構設計 .28 3.3.8 夾緊機構的設計 .28 3.4 夾具工作原理及動作說明 .25 第 四 章 結論 . 26 設計體會 . 27 參考文獻 . 28 致謝 . 29 附錄 . 30 四川理工學院畢業設計 28 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的軸承、夾具上的導向套、內 燃 機的汽缸套以及液壓系統中的油缸等。 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；零件壁的厚度較薄：零件的長度一般大于直徑等。 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 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1123，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 3.2 0.2aaRR，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 6.3 0.8aaRR。 1） 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，這樣既可概述 2 節省貴重的有色金屬，又能提高軸承的壽命。 套筒零件的毛坯選擇與其材料、結構和尺寸等因素有關。孔徑較小（如 d1.5D， 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 (1.5 2)d 來選取，則取 H 63mm。 圖 3-2 雙 支承前后引導 圖 3-3 鏜桿導向部分的結構 3.3.4 鏜桿 圖 3-3為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d50mm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： 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 四川理工學院畢業設計 28 設計鏜桿時，鏜孔直徑 D，鏜桿直徑 d、鏜刀截面 BxB之間的關系參照表 3-1選取。 表 3-1 鏜桿直徑 d、鏜刀截面 BxB與被鏜孔直徑 D的關系 表中所列鏜桿直徑的范圍，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。 鏜桿導向部分公差帶為 :粗鏜為 g6，精鏜為 g5。表面粗糙度值 Ra0.8 m。 鏜桿 的直線度公 差為 0.1mm。刀孔表面粗糙度一般為 Ra1.6 m，裝刀孔不淬火。 3.3.5 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定性。其 結構 參見裝配圖 。 3.3.6 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 。 表 8-7鏜套與鏜桿、襯套等的配合 D(mm) 11040 4050 5070 7090 90110 d(mm) 2030 3040 4050 5065 6590 BxB(mm) 10x10 10x10 1212 16x16 16x1620x20 第三章 專用夾具設計 24 配合表面 鏜桿與鏜套 鏜套與襯套 鏜 套與支架 配合性質 H6/g5(H7/h6)，H6/g5(H6/h5) H7/h6(H7/js6)，H6/g5(H6/h5) H7/n5， H6/h5 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 Ra0.32 m。 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。 3.3.7 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（ 82d ）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（ 82d ）。 3.3.8 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。 3） 切削力的計算 本工序有 4個工步，選擇其中切削力最大的粗鏜孔 61mm工步進行計算。已知，工件材料為 35鋼，切削參數： ap=2.5 mm， f = 0.1 rmm ，cv=100r/min，查 工藝手冊表 2.4-14得： 主切削力： 1250rFN徑向切削力： 620yFN走刀力： 680xFN4） 夾緊力的計算 計算夾緊力時，通常將夾具和工件看成一個剛性系統，根據工件所受切削四川理工學院畢業設計 28 力、夾緊力（大型工件還應該考慮工件的重力，運動的工件還應該考慮慣性力等）的作用情況，找出在加工過程中對夾具不利的瞬時狀態。按靜力平衡原理（01 1 10 , 0 , ( ) 0iin n nx y ii i iF F M F ），計算出理論夾緊力，最后為保證夾緊可靠，將理論夾緊力乘以安全系數，作為實際所需夾緊力的值， 即 kW W K g式中： kW 實際所需夾緊力（ N）； W 在一定條件下，由靜力平衡原理，計算出的理論夾緊力（ N）； K 安全系數。 安全系數 K 按下式計算： 6543210 KKKKKKKK 式中，60 KK為各種因素的安全系數，查 機床夾具設計手冊（第二版） 表1-2-1 得， 0.1,0.1,3.1,0.1,0.1,2.1,4.1 6543210 KKKKKKK 則計算得， K=2.18， 但由 機床夾具設計手冊（第二版） 表 1-2-1 備注知，當 K 值計算結果小于 2.5 時，取 K=2.5。 則 理論夾緊力 720WN ，因此實際夾緊力 KWWk =720 2.5=1800 N 則 加工工件時所需要的夾緊力為： 2kWQ 1800 2=900 N 3.4 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定性 。 第三章 專用夾具設計 26 第四章 結論 26 第 四 章 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，然后編制合理的工藝和夾具設計。 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的軸承、夾具上的導向套、內機沙鍋內的汽缸套以及 本次設計 液壓系統中的油缸等。 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；零件壁的厚度較薄：零件的長度一般大于直徑等。 通過本次的畢業設計，使我明 白了自己的差距和不足之處。特別是對于知識的總體把握上有所欠缺，以及對于零件分析得不夠透徹，編制出的工藝不是很符合工廠實際加工的情況，零件專用夾具的設計其結構也不是很合理，但是通過指導老師的幫助，已基本解決這些問題。在設計的過程當中，讓自己體會到了設計的樂趣，體會到戰勝困難的激動，體會到了成功所帶來了喜悅，為以后初到公司工作積累一定的經驗。 四川理工學院畢業設計 28 設計 體會 畢業設計是 大學四年來理論基礎知道和專業基礎知識學習 過程 中 最后階段采用的一種總結性的實踐教學環節 ，是對專業基礎知識的一次考驗與綜合運用 。通過畢業設計能使學生綜合 運 用 大學幾年來 所學的理論 和專業 知識和 在生產實習過程中學到的實踐經驗 ， 以 全面、系統、 地培養學生獨立思考能力、創新能力、解決實際問題等能力。 畢業設計三個月里，在導師的指導和同學的幫助下已順利完成。在這幾個月里從對所設計產品市場需求情況的調查、目前研究現狀的了解、相關資料的查閱、結構初步設計方案的提出、及最后總方案的確定，在這每一個環節中我都嚴格要求自己：一個從事機械專業的人員，既要熟悉設計，更要熟悉工藝和控制，也要有能預測市場的能力。在這個過程中，不但培養