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四 川 理 工 學 院 畢 業(yè) 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(yè) 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(yè)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(yè) 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(yè)設計 論文 的主要內(nèi)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(guī)程 工序卡 設計夾具裝配圖 編制夾具安裝調(diào)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(chǎn)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(guān)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(yè)設計 論文 的修改 答辯的準備時 間 2007 06 06 2007 06 24 II 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(guān)系到零件最終能否達到質(zhì)量要求 夾具的設計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題 因此這兩者在機械加工行業(yè)中是至關(guān)重要的環(huán) 節(jié) 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(jié)構(gòu)特點 孔徑大小 長 徑比 精度和粗糙度要求以及生產(chǎn)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(zhì)量將 先后經(jīng)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(gòu)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(chǎn) 應盡量使用通用夾具 這樣可以降低工件 的生產(chǎn)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(chǎn)效率低 也難以保證加工精度 為此需設計專用夾具 關(guān)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 Jig s 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 method s 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 design s cylinder will pass through half finished boring the finished boring the fine articulation and the trundle successively for the guarantee hole s 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 28 四川理工學院畢業(yè)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(guī)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(jié)構(gòu) 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(gòu)設計 28 3 3 8 夾緊機構(gòu)的設計 28 3 4 夾具工作原理及動作說明 25 第四章 結(jié)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(yè)設計 28 概述 一 套筒零件的功用和結(jié)構(gòu)特點 套筒零件是機械加工中經(jīng)常碰到的一種零件 它的應用范圍很廣 例如 支承旋 轉(zhuǎn)軸的各種形式的軸承 夾具上的導向套 內(nèi)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?qū)蜃饔?由于功用不同 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 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 零件壁的厚度較薄 零件的長度一般大于直徑等 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?它通常與運動著的軸 刀 具或活塞相配合 內(nèi)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(nèi)孔的形狀精度 一般應控制在孔徑公差以內(nèi) 有些精密軸套控制在孔徑公差的 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1 23 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 有的3 2 0 aaR 高達 以上 0 5aR 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(nèi)的孔相連接 外徑的尺寸精度通常為 2 3 級 形狀精度控制在外徑公差以內(nèi) 粗糙 度一般為 6 3 0 8aaR 1 內(nèi)外圓之間的同軸度 當內(nèi)徑的最終加工系將套筒裝入機座后進行時 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要求較高 一般為 0 01 0 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 02 0 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 概述 2 屬機構(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其材料 結(jié)構(gòu)和尺寸等因素有關(guān) 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(jié)構(gòu) 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(jié)構(gòu) 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 d 0 6 0 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(yè)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(guān)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(guān)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(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 鏜桿導向部分的圓度與錐度公差控制在直徑公差的 1 2 以內(nèi) 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(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)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 D mm 110 40 40 50 50 70 70 90 90 110 d mm 20 30 30 40 40 50 50 65 65 90 BxB mm 10 x10 10 x10 12 12 16x16 16x1620 x20 第三章 專用夾具設計 24 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 配合表面 鏜桿與鏜套 鏜套與襯套 鏜套與支架 配合性質(zhì) 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(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 32 m 鏜套用襯套的內(nèi)外圓的同軸度 粗鏜時常取 0 01mm 精鏜時常取 0 01 0 005mm 3 3 7 定位基準的選擇 對于工件的技術(shù)要求 內(nèi)孔必須光潔無縱向刻痕 內(nèi)孔位置度和圓 柱度全長度不大于 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)孔對兩端外圓 的不同軸度不大于82d 0 025mm 為了使工件達到技術(shù)要求 本工序的定位基準選兩端外圓 82d 3 3 8 夾緊機構(gòu)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(chǎn)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(shù) a 2 5 mm 0 1 100r min pfrmcv 查 工藝手冊 表2 4 14得 主切削力 1250rFN 徑向切削力 6y 四川理工學院畢業(yè)設計 28 走刀力 680 xFN 4 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(tǒng) 根據(jù)工件所受切削 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(tài) 按靜力平衡原理 計算出理論夾緊力 最后為保證夾緊可01110 i innnxyiiiiFMF 靠 將理論夾緊力乘以安全系數(shù) 作為實際所需夾緊力的值 即 kWKA 式中 實際所需夾緊力 N k 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(shù) 安全系數(shù) K 按下式計算 6543210 K 式中 為各種因素的安全系數(shù) 查 機床夾具設計手冊 第二版 表60 1 2 1 得 0 1 1 0 4 1 654320 KK 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(jié)果小 于 2 5 時 取 K 2 5 則 理論夾緊力 因此實際夾緊力720WN 720 2 5 1800 Nk 則 加工工件時所需要的夾緊力為 1800 2 900 N2kQ 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 第三章 專用夾具設計 26 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 第四章 結(jié)論 26 第四章 結(jié)論 一個零部件其質(zhì)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(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(jīng)常碰到的一種零件 它的應用范圍很廣 例如 支承旋轉(zhuǎn)軸的各種形式的軸承 夾具上的導向套 內(nèi)機沙鍋內(nèi)的汽缸套以及本 次設計液壓系統(tǒng)中的油缸等 機器中的套筒零件起支承或?qū)蜃饔?由于功用不同 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 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 零件壁的厚度較薄 零件的長度一般大于直徑等 通過本次的畢業(yè)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(jié)構(gòu)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(zhàn)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(jīng)驗 四川理工學院畢業(yè)設計 28 設計體會 畢業(yè)設計是大學四年來理論基礎知道和專業(yè)基礎知識學習過程中最后階段 采用的一種總結(jié)性的實踐教學環(huán)節(jié) 是對專業(yè)基礎知識的一次考驗與綜合運用 通過畢業(yè)設計能使學生綜合運用大學幾年來所學的理論和專業(yè)知識和在生產(chǎn)實 習過程中學到的實踐經(jīng)驗 以全面 系統(tǒng) 地培養(yǎng)學生獨立思考能力 創(chuàng)新能 力 解決實際問題等能力 畢業(yè)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(chǎn)品市場需求情況的調(diào)查 目前研究現(xiàn)狀的了解 相關(guān)資料的 查閱 結(jié)構(gòu)初步設計方案的提出 及最后總方案的確定 在這每一個環(huán)節(jié)中我 都嚴格要求自己 一個從事機械專業(yè)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(yǎng)了我獨立思考 分 析問題的能力也培養(yǎng)了我的創(chuàng)新能力 解決實際問題的能力及理論與實踐相結(jié) 合的能力 在這短短三個月的畢業(yè)設計里 也深感自己還存在很多不足 如理論知識的不 扎實 實踐經(jīng)驗的欠缺 理論與實踐的優(yōu)化結(jié)合等等 我將在以后的學習和工 作中繼續(xù)對專業(yè)理論知識的深入學習和對實踐經(jīng)驗的認真總結(jié) 做到理論與實 踐有機結(jié)合 爭做一名 有志 有德 博學 適合當代社會發(fā)展所需要的 優(yōu)秀社會青年 第四章 結(jié)論 28 參考文獻 28 參考文獻 1 機械零件設計手冊編寫組 機械零件設計手冊 下冊 M 第三版 北京 冶金工 業(yè)出版社 1994 2 吳宗澤 羅圣國 機械設計課程設計手冊 第二版 M 北京 高等教育出版社 1999 3 劉鴻文 材料力學 第四版 M 北京 高等教育出版社 2004 4 邱宣懷 機械設計 第四版 M 北京 高等教育出版社 1997 5 哈爾濱工業(yè)大學理論力學教研室 理論力學 第六版 M 北京 高等教育出版 社 2002 6 沈?qū)W勤 公差配合與技術(shù)測量 M 北京 高等教育出版社 1998 7 劉朝儒 彭福蔭 機械制圖 第四版 M 北京 高等教育出版社 2001 8 胡宗武 非標準機械設備設計手冊 M 北京 機械工業(yè)出版社 2003 第四章 結(jié)論 30 致謝 在這幾個月的畢業(yè)設計中 我首先要感謝我的指導老師 他們嚴謹細致 一絲不茍的作風一直是我工作 學習中的榜樣 使我不僅接受了全新的思想觀 念 樹立了宏偉的學術(shù)目標 領(lǐng)會了基本的思考方式 掌握了通用的研究方法 循善誘的教導和不拘一格的思路給予我無盡的啟迪 感謝曾經(jīng)幫助過和教育過我的老師們 是你們嚴以律己 寬以待人的崇高 風范 樸實無華 平易近人的人格魅力 與無微不至 感人至深的人文關(guān)懷使 我的大學生活不在感到孤立無助 使我在大學四年里學到了扎實的專業(yè)知識 使我的畢業(yè)設計能夠順利的完成 我還要感謝學校的領(lǐng)導 由于你們的領(lǐng)導 學校有了長足的發(fā)展 在這四 年里改變了自己的思維方式 鍛煉了自己各方面的能力 確定了今后自己的發(fā) 展目標 最后祝愿四川理工學院 母校的明天更加輝煌 培養(yǎng)出一批批有志 有德 博學的優(yōu)秀社會人才