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夾具定位規(guī)劃中完整性評(píng)估和修訂 CAM實(shí)驗(yàn)室，機(jī)械工程學(xué)系，伍斯特理工學(xué)院研究院，100路，伍斯特，碩士01609，美國(guó) 2004年9月14日收稿;2004年11月9日修訂;2004年11月10日發(fā)表 摘 要 幾何約束是夾具設(shè)計(jì)中最重要的考慮因素之一。確定位置的解析擬訂已發(fā)達(dá)。然而，如何分析和修改在實(shí)際夾具設(shè)計(jì)實(shí)踐過程中的一個(gè)非確定性的定位計(jì)劃尚未深入研究。在本文中，提出了一種方法來描述在限制約束下的重點(diǎn)夾具系統(tǒng)的幾何約束狀態(tài)。一種限制約束下狀態(tài)，如果它存在，可以識(shí)別給定定位計(jì)劃。可以自動(dòng)識(shí)別工件的所有限制約束下約束狀態(tài)的提案。這有助于改善逆差定位計(jì)劃，并為修訂提供指引，以最終實(shí)現(xiàn)確定性的定位。 關(guān)鍵詞：夾具設(shè)計(jì);幾何約束;確定性定位;限制約束;過約束 1.介紹 夾具是用于制造工業(yè)進(jìn)行工件牢固定位的一種機(jī)制。在零件加工過程中規(guī)劃一個(gè)關(guān)鍵的第一步，夾具設(shè)計(jì)需要，以確保定位精度和三維工件的精度。 3-2-1原則，在一般情況下，是最廣泛使用的指導(dǎo)原則發(fā)展的位置計(jì)劃。 V型塊和銷孔定位原則也常用。 一個(gè)加工夾具定位方案必須滿足一些要求。最基本的要求是，必須提供工件確定的位置。這種觀點(diǎn)指出，定位計(jì)劃生產(chǎn)的確定位置，工件不能移動(dòng)，而至少有一個(gè)定位不會(huì)失去聯(lián)系。這一直是夾具設(shè)計(jì)的最根本的準(zhǔn)則之一，許多研究人員關(guān)于幾何約束狀態(tài)的研究表明，工件在任何定位計(jì)劃分為以下三個(gè)類別： 1、良好的約束（確定性）：工件在一個(gè)獨(dú)特的位置進(jìn)行配合，工件表面與6個(gè)定位器取得聯(lián)系。 2、限制約束：不完全約束工件的自由度。 3、過約束：工件自由度超過6定位的制約。 在1985年,淺田[1]提出了滿秩為準(zhǔn)則雅可比矩陣的約束方程,基于分析形成了調(diào)研后,確定定位。周等[2]在1989年制定了在確定性定位問題上使用螺旋理論。結(jié)果表明,定位矩陣的定位需要壓力滿秩達(dá)到確定的位置。該方法的確定通過無數(shù)的研究。王等[3]考慮定位工件的接觸的影響，而采用點(diǎn)接觸面積。他們介紹了接觸矩陣，并指出，兩個(gè)接觸的機(jī)構(gòu)不應(yīng)該有平等的，但在接觸點(diǎn)曲率相反?？柹璠4]認(rèn)為，可能沒有足夠的應(yīng)用，如一些不是非棱柱的表面或相對(duì)誤差近似的非小線性。他提出一個(gè)二階泰勒展開，其中也考慮到定位誤差相互作用。馬林和費(fèi)雷拉[5]應(yīng)用周對(duì)3-2-1的位置擬訂，制定若干按照規(guī)則的規(guī)劃。盡管眾多的位置上的確定分析研究很少注意非確定性分析的位置。 在淺田的擬定方案中,他們假設(shè)工件夾具元件和點(diǎn)之間的聯(lián)絡(luò)無阻力。理想的位置q*,而應(yīng)放置工件表面和分片，可微函數(shù)是gi(見圖1)。 表面函數(shù)定義為:gi(q*)=0是確定的,應(yīng)該有一個(gè)獨(dú)一無二的解決方案為下列所有定位方程組。 gi(q)=0,i=1,2,...,n (1) 其中n是定位器的位置與方向,代表了工件的定位和方向。 只有考慮到目標(biāo)位置q*附近在處: 淺田表明 (2) hi是幾何函數(shù)的雅可比矩陣，矩陣式所示（3）。確定定位 如果雅可比矩陣滿秩，可滿足要求。 (2)只有q=q*一個(gè)解決辦法 (3) 在1個(gè)3-2-1定位計(jì)劃中，一個(gè)約束方程的雅可比矩陣的滿秩的約束狀態(tài)如表1所示。如果定位是小于6，工件是限制約束的，即存在至少有一個(gè)工件自由定位議案不受限制的。如果矩陣滿秩，但定位大于6定位，工件是過約束，這表明存在至少一個(gè)定位等;而幾何約束工件被刪除不影響的狀態(tài)。找出一個(gè)模型除了3-2-1,可以建立基準(zhǔn)框架提取等效的定位點(diǎn)。胡等[6]已經(jīng)發(fā)展出一種系統(tǒng)的方法,對(duì)這個(gè)用途。因此,這則能適用于所有的定位方案。 圖1 .夾具系統(tǒng)模型。 表1 等級(jí) 數(shù)量的定位 地位 <6 - Under-constrained =6 =6 Well-constrained =6 >6 Over-constrained 康等[7]遵循這些方法和他們實(shí)施制定的幾何約束分析模塊其自動(dòng)化的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)的核查制度。他們的CAFDV系統(tǒng)可以計(jì)算出雅可比矩陣和它的排名來確定定位的完整性。它也可以分析工件的位移和靈敏度定位錯(cuò)誤。熊等人[8]提出的等級(jí)檢查方法的定位矩陣WL(見附件)。他們還介紹了左/右邊的定位矩陣廣義逆理論,分析了工件的幾何誤差。結(jié)果表明,定位及發(fā)展方向誤差ΔX和位置誤差Δr的工件定位相關(guān)如下: Under-constrained:ΔX=WLΔr, (4) Well-constrained :ΔX=(WTLWL)-1WLTΔr, (5) Over-constrained:ΔX=WLT(WTLWL)-1Δr+(I6*6-WLT(WTLWL)-1WL)λ, (6) λ是任意一個(gè)向量。 他們還介紹了從這些矩陣的幾個(gè)指標(biāo)，評(píng)價(jià)定位配置，其次是通過約束非線性規(guī)劃的優(yōu)化。然而，他們的研究分析，不涉及非確定性定位的修訂。目前，還沒有就如何處理與提供確定的位置的夾具設(shè)計(jì)系統(tǒng)的研究。 2.定位完整性評(píng)價(jià) 如果不確定性的位置達(dá)到夾具系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求，設(shè)計(jì)師知道約束狀態(tài)是什么，以如何改善設(shè)計(jì)是非常重要的條件。如果夾具系統(tǒng)是過度約束，是理想定位需要的不必要的信息。而下約束時(shí)，所有有關(guān)知識(shí)約束工件的議案，可以引導(dǎo)設(shè)計(jì)師選擇額外的定位或使得修改定位計(jì)劃更有效。的總體戰(zhàn)略定位計(jì)劃表征幾何約束的狀態(tài)描述圖 2。 在本文中,定位矩陣秩的幾何約束的施加評(píng)價(jià)狀態(tài)(見附件為獲得的定位矩陣)。確定需要六個(gè)定位器定位提供矩陣的滿秩定位WL: 如圖3所示,在給定的定位器數(shù)量n,定位法向量[ai,bi,ci]和定位的位置[xi,yi,zi] 每一個(gè)定位器,i=1,2,.....,n,n*6定位矩陣可以確定如下: （7） 當(dāng)?shù)燃?jí)（WL）=6，n=6時(shí)，是工件良好約束。 當(dāng)?shù)燃?jí)（WL）=6，n>6時(shí);是工件過約束。 這意味著（n-6）有不必要的定位在定位方案上。工件將不存在限制（n-6）定位器。這種狀態(tài)的數(shù)學(xué)表示方法,那就是（n-6）在定位向量矩陣,可表示為線性組合的其他六行向量。 圖2 幾何約束狀態(tài)描述 圖3一個(gè)簡(jiǎn)化的定位方案。 定位方案，提供了確定性的位置。發(fā)達(dá)國(guó)家的算法使用下列方法確定不必要的定位： 1、找到所有的（n-6）組合定位的。 2、為每個(gè)組合,從（n-6）定位器確定定位方案。 3、重新計(jì)算矩陣秩的定位為左六個(gè)定位器。 4、如果等級(jí)不變,被刪除的(n-6)定位器是負(fù)責(zé)過約束狀態(tài)。 這種方法可能會(huì)產(chǎn)生多種解決方案，并要求設(shè)計(jì)師來決定哪一套不必要的定位應(yīng)該被刪除以最佳定位性能。 當(dāng)?shù)燃?jí)（WL）<6,工件的限制約束。 參考文獻(xiàn) [1] Asada H, By AB.。自動(dòng)重構(gòu)夾具的柔性裝配夾具的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析。 IEEE J機(jī)器人autom1985; RA-1:86-93。 [2] zhou YC，Chandru V，Barash MM。加工裝置的自動(dòng)配置的數(shù)學(xué)方法分析和綜合。反ASME J英工業(yè)1989;111:299-306。 [3] Wang MY, Liu T, Pelinescu DM.。夾具運(yùn)動(dòng)學(xué)分析的基礎(chǔ)上充分接觸剛體模型。 J制造業(yè)│科學(xué)與工程2003;125：316-24。 [4] Carlson JS。剛性零件的裝夾和定位計(jì)劃的二次靈敏度分析“。 ASME J制造業(yè)│2001年科學(xué)與工程;123（3）：462-72。 [5] Marin R, Ferreira P.確定性3-2-1定位計(jì)劃的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析和綜合加工裝置。 ASME J制造業(yè)│科學(xué)與工程2001年;123:708-19。 [6] Hu W.設(shè)置規(guī)劃和公差分析。博士論文中，伍斯特理工學(xué)院;2001年。 [7] Kang Y, Rong Y, Yang J, Ma W.計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)驗(yàn)證。大會(huì)Autom2002;22:350-9。 [8] Rong KY, Huang SH, Hou Z.先進(jìn)的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)。波士頓：愛思唯爾;2005年。 四川理工學(xué)院 機(jī)械加工工序卡片 產(chǎn)品型號(hào) YG 零（部）件圖號(hào) 設(shè)計(jì)者：陳定國(guó) 產(chǎn)品名稱 油缸 零（部）件名稱 油鋼鋼筒 共 頁 第 頁 車間 工序號(hào) 工序名稱 材料牌號(hào) 機(jī) 加 3 內(nèi)孔加工 35鋼 毛坯種類 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺(tái)件數(shù) 無逢鋼管 φ89×14 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號(hào) 設(shè)備編號(hào) 同時(shí)加工件數(shù) 鏜床 T612 1 夾具編號(hào) 夾具名稱 切削液 CDG-JZ033-03 工位器具編號(hào) 工位器具名稱 工序工時(shí) 準(zhǔn)終 單件 工步號(hào) 工 步 內(nèi) 容 工藝裝備（含：刀具、量具、專用工具） 主軸轉(zhuǎn)速 r/min 切削速度 m/min 進(jìn)給量 mm/r 切削深度 mm 進(jìn)給次數(shù) 工 步 工 時(shí) 1 深孔粗推鏜到φ66； YW1 100 320 0.1 2.5 1 機(jī)動(dòng) 輔助 2 半精推鏜到φ68；. YW1 100 320 0.1 1 1 3 精鏜孔到φ69.85； YW1 100 320 0.1 0.925 1 4 精鉸（浮動(dòng)絞刀）孔到φ70±0.20。 浮動(dòng)絞刀 100 320 0.1 0.075 1 四 川 理 工 學(xué) 院 專 業(yè) 機(jī)械加工工藝過程卡 產(chǎn)品型號(hào) T612 零（部）件圖號(hào) CDG-JZ033-02 共頁 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 產(chǎn)品名稱 鏜床 零（部）件名稱 液壓油缸 共頁 材料牌號(hào) φ89×14 毛坯種類 無逢鋼管 毛坯外形尺寸 φ89×14 每毛坯件數(shù) 每臺(tái)件數(shù) 備 注 工 序 號(hào) 工序 名稱 工 序 內(nèi) 容 車 間 工 段 設(shè) 備 工 藝 裝 備 工 時(shí) 準(zhǔn) 終 單 件 1 配料 無逢鋼管切斷,取總長(zhǎng)695； 機(jī)加 鋸床 卷尺 2 車 車￠82到尺寸￠88（工藝用） 機(jī)加 CA6140 三爪卡盤、脹力心軸、 車端面及倒角； 機(jī)加 CA6140 三爪卡盤、軟爪、中心架、 調(diào)頭； 機(jī)加 CA6140 車￠82到尺寸￠88（工藝用） 機(jī)加 CA6140 三爪卡盤、脹力心軸、 車端面及倒角（余量1mm）。 機(jī)加 CA6140 三爪卡盤、、中心架、 3 鏜 深孔粗推鏜到φ66； 精工 T612 鏜夾具、YW1刀具 半精推鏜到φ68； 精工 T612 鏜夾具、YW1刀具 精鏜孔到φ69.85； 精工 T612 鏜夾具、YW1刀具 精鉸（浮動(dòng)鏜刀）φ70±0.20 精工 T612 鏜夾具、浮動(dòng)鏜刀 4 滾壓 用滾壓頭滾壓孔至φ70±0.02 精工 T612 鏜夾具、油缸滾壓頭 5 車 車去工藝外圓，將兩端外圓加工到尺寸￠82，割R3.5槽 精工 CA6140 軟爪夾一端、以孔定位頂一端 鏜內(nèi)錐孔及車端面 精工 CA6140 軟爪，中心托架（千分尺校正） 調(diào)頭車去工藝螺紋，將兩端外圓加工到尺寸￠82，割R3.5槽 精工 CA6140 軟爪夾一端、以孔定位頂一端 描 圖 鏜內(nèi)錐孔及車端面，取總長(zhǎng)685mm 精工 CA6140 軟爪，中心托架（千分尺校正） 6 檢 終檢 精工 描 校 底圖號(hào) 編制日期 審核日期 會(huì)簽日期 班 級(jí) 姓 名 裝訂號(hào) 2007年5月 03.3 陳定國(guó) 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 標(biāo)記 處數(shù) 更改文件號(hào) 簽字 日期 四 川 理 工 學(xué) 院 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）說 明 書 題 目 套 筒 加 工 工 藝 及 夾 具 設(shè) 計(jì) 學(xué) 生 陳 定 國(guó) 系 別 機(jī) 電 工 程 系 專 業(yè) 班 級(jí) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 學(xué) 號(hào) 2003111034 指 導(dǎo) 教 師 何 禮 雄 28 川 理 工 學(xué) 院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書 設(shè)計(jì)（論文）題目： 套筒加工工藝及夾具設(shè)計(jì) 系：機(jī)電工程專業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及自動(dòng)化 班級(jí)：機(jī)制03級(jí)3班 學(xué)生： 陳定國(guó) 學(xué)號(hào)： 2003111034 指導(dǎo)教師： 何禮雄 接受任務(wù)時(shí)間 2007.03.05 教研室主任 （簽名）　　系主任 （簽名） 1．畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的主要內(nèi)容及基本要求 ⑴、繪制并審核零件圖、毛坯圖； ⑵、設(shè)計(jì)加工工藝并編制工藝規(guī)程、工序卡； ⑶、設(shè)計(jì)夾具裝配圖； ⑷、編制夾具安裝調(diào)整及使用維護(hù)說明書； ⑸、編制設(shè)計(jì)說明書。 2．原始資料 ⑴、零件圖一張； ⑵、生產(chǎn)批量6000件/年 2．指定查閱的主要參考文獻(xiàn)及說明 ⑴、機(jī)械設(shè)計(jì)手冊(cè) ⑵、機(jī)械加工工藝手冊(cè) ⑶、夾具設(shè)計(jì)手冊(cè) ⑷、機(jī)床圖冊(cè) ⑸、其他相關(guān)資料 3．進(jìn)度安排 設(shè)計(jì)（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 查閱和收集設(shè)計(jì)資料、繪制零件圖 2007.03.05-2007.03.15 2 進(jìn)行套筒加工工藝及夾具設(shè)計(jì)并繪制毛坯圖 2007.03.16-2007.04.16 3 填寫機(jī)械加工工藝過程卡片和工序卡片 2007.04.17-2007.05.21 4 設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)說明書 2007.05.20-2007.06.05 6 畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)的修改、答辯的準(zhǔn)備時(shí)間 2007.06.06-2007.06.24 中文摘要 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題。因此這兩者在機(jī)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?？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)過粗鏜、半精鏜、精鏜和滾壓等四道工序加工。 在機(jī)床上對(duì)零件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，為保證工件加工精度，首先要保證工件在機(jī)床上占有正確的位置，然后通過夾緊機(jī)構(gòu)使工件在正確位置上固定不動(dòng)，這一任務(wù)就是由機(jī)床夾具完成。對(duì)于單件、小批量生產(chǎn)，應(yīng)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?shī)A緊時(shí)往往比較費(fèi)時(shí)間，并且操作復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，也難以保證加工精度，為此需設(shè)計(jì)專用夾具。 關(guān)鍵詞：工藝設(shè)計(jì)、基準(zhǔn)選擇、切削用量、定位誤差 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. 四川理工學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì) 目錄 中文摘要 Ⅰ 英文摘要 Ⅱ 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(shè)計(jì) 5 2.1 確定毛坯的制造形式 5 2.2 基準(zhǔn)的選擇 5 2.2.1 粗基準(zhǔn)的選擇 5 2.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 5 2.3 制定工藝路線 5 2.4 機(jī)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(shí) 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(shè)計(jì)......................................................................................................20 3.1 概述....................................................................................................................20 3.2 鏜床夾具設(shè)計(jì)要?jiǎng)t...............................................................................................20 3.3 夾具設(shè)計(jì).............................................................................................................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 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(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)..............................................................................................28 3.3.8 夾緊機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)...........................................................................................28 3.4 夾具工作原理及動(dòng)作說明...................................................................................25 第四章 結(jié)論 26 設(shè)計(jì)體會(huì)……………………………………………………………………………. 27 參考文獻(xiàn) 28 致謝 29 附錄 30 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谋砻妫ǔＥc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，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，有的高達(dá)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(jī)架沙鍋內(nèi)的孔相連接。外徑的尺寸精度通常為2~3級(jí)；形狀精度控制在外徑公差以內(nèi)；粗糙度一般為。 1） 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0.01~0.05mm。 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(shí)，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(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?？讖捷^大時(shí)，采用無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。 第一章 零件的分析 1.1 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。 1.2 零件的工藝分析 1.2.1 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)過粗鏜、半精鏜、精鏜和滾壓等四道加工（零件毛坯為無縫鋼管）。 1.2.2、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? 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(jīng)過修磨的三爪卡盤等。 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φ88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φ82d,故采用上述第二種方法,以內(nèi)孔作為校正基準(zhǔn). 1.2.3、防止套筒變形的工藝措施 套筒零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是孔壁一般較薄，加工中常因夾緊力、切削力和切削熱等因素的影響而產(chǎn)生變形。防止變形應(yīng)注意以下幾點(diǎn)： 1．為減少切削力和切削熱的影響，粗、精加工應(yīng)分開進(jìn)行。粗加工產(chǎn)生的變形在精加工中可以得到糾正。 2．為減少夾緊力的影響，工藝上可采取以下措施： （1）.采用軸向夾緊的夾具。例如本次設(shè)計(jì)中的零件加工。兩端想車出的φ88外圓,即為加工內(nèi)孔時(shí)實(shí)現(xiàn)軸向夾緊用的工藝外圓,內(nèi)孔加工后即將它車去。 （2）.在工件上做出增加徑向剛性的輔助凸邊，加工后將凸邊切去。 第二章 工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 2.1 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、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。 本零件為無縫鋼管，規(guī)格：8914；材料為35鋼，抗拉強(qiáng)度：；屈服強(qiáng)度：；硬度：HBS為197。 2.2 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，加工工藝過程中問題百出，更我甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。 2.2.1 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最終加工內(nèi)孔。 根據(jù)這個(gè)原則，本零件選取無逢鋼管外圓為粗基準(zhǔn)。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(shí)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(jīng)過修磨的三爪卡盤等。 2.2.2 精基準(zhǔn)的選擇 精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮的是基準(zhǔn)重合的問題。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)。 2.3 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，可以考慮采用萬能機(jī)床以及專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(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）： 無縫鋼（）管切斷，取總長(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￠700.20粗糙度R=3.2。 工序4、滾壓孔： 用滾壓頭滾壓孔至￠700.02，粗糙度R=0.4。 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)錐孔及車端面，取總長(zhǎng)685mm。 工序5.檢查。 2.4 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：無逢鋼管截?cái)唷? 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。 2.4.1 兩端外圓表面： 兩外圓（φ82dmm）表面一端加工長(zhǎng)度為60mm，與其聯(lián)接的非加工外圓表面直徑為 φ89mm，現(xiàn)取其外圓表面直徑為φ89mm。φ82mm表面尺寸公差±0.02，表面粗糙度值1.6，要求半精車；精車，加工直徑余量2Z=3.5mm. 由于本設(shè)計(jì)規(guī)定零件是大批生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)，應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。φ82dmm的尺寸加工余量和工序間余量及公差分布見圖2-1。 圖2-1φ82d外圓工序間尺寸公差分布圖（調(diào)整法） 由圖可知： 毛坯名義尺寸：82+3.5×2=89（mm） 毛坯最大尺寸：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φ82dmm. 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 工序 加工尺 寸及公差 無逢鋼管 （圓） 半精車外圓 精車外圓 加工前 尺寸 最大 91.6 83 最小 88 81.98 加工后 尺寸 最大 91.6 83 82.02 最小 88 81.98 81.98 加工余量（單邊） 1.75 最大 1.75 0.27 最小 1.6 0.23 加工公差（單邊） -0.4/2 -0.12/2 2.4.2 工件內(nèi)孔加工 毛坯為無逢鋼管φ89×14，內(nèi)孔直徑φ61，參照《工藝手冊(cè)》表2.3-9確定工序尺寸及余量為： 粗鏜孔：φ66mm 半精鏜孔：φ68mm 精鏜：φ69.5mm 精鉸（浮動(dòng)鏜刀）：φ70±0.20mm 2.5 確定切削用量及基本工時(shí) 2.5.1 工序1：無縫鋼管（35鋼，）切斷，取總長(zhǎng)687mm 2.5.2 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 工件材料：無縫鋼管（35鋼，）， 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， 。 （2）、計(jì)算切削用量 ①、車￠82到￠88 切削深度： 進(jìn)給量f：根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》（第三版）（以下簡(jiǎn)稱《切削手冊(cè)》）表1.4，當(dāng)?shù)稐U尺寸為16mm×25mm,以及工件直徑為100mm時(shí)：f=0.6~0.9。按CA6140車床的說明書（見《切削手冊(cè)》表1.30）取f=0.7。 計(jì)算切削速度：按《切削手冊(cè)》表1.27，切削速度的公式為（壽命選T=60min）： （m/min） 式中，=242，=0.15，=0.35，m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊(cè)》表1.28，即：=1.44，=0.8，=1.04，=0.81，=0.97。 所以： = =123.8 (m/min) 確定主軸轉(zhuǎn)速： = = 438 (r/min) 與438 r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為500 r/min，?，F(xiàn)選取，所以實(shí)際切削速度 m/min. 檢驗(yàn)機(jī)床功率： 主切削力 按《切削手冊(cè)》表1.29所示公式計(jì)算 式中： =0.89 所以： = =784 N 切削時(shí)消耗功率為： = =1.85 (kw) 由《切削手冊(cè)》表1.30中CA6140機(jī)床說明書知，CA6140主電動(dòng)機(jī)功率為7.5kw，故機(jī)床功率足夠，可以正常工作。 校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度：已知主切削力= 791 N，徑向力按《切削手冊(cè)》表1.29所示公式計(jì)算 式中： 所以： = =116.9 N 軸向切削力 式中 ： 所以： = =267 N 取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍系數(shù)=0.1，則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為： =267+0.1（784+116.9） =357.09 357 N 而機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)可承受的最大縱向力為3530N（見《切削手冊(cè)》表1.30），故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可以正常工作。 切削工時(shí)： 式中：,, 所以：×2 =0.36（min） ②、車工藝外圓： 計(jì)算切削速度：按《切削手冊(cè)》表1.27，切削速度的公式為（壽命選T=60min），采用高速鋼外圓車刀，規(guī)定=0.25，走刀次數(shù)i=5，則 （m/min） 式中，=11.8，=0.70，=0.30，m=0.11，。 =1.11 所以： = =32.8 (m/min) 確定主軸轉(zhuǎn)速： = = 116 (r/min) 按機(jī)床說明書取 n=96r/min， 所以實(shí)際切削速度 m/min. 由《切削手冊(cè)》表1.30中CA6140機(jī)床說明書知，CA6140主電動(dòng)機(jī)功率為7.5kw，故機(jī)床功率足夠，可以正常工作。 計(jì)算切削工時(shí)： 切削工時(shí)： 式中：=60,, 所以：×2 =0.086（min） ③、車端面及倒角： 確定端面最大加工余量：已知毛坯長(zhǎng)度方向的加工余量為2mm 確定進(jìn)給量f：根據(jù)《切削手冊(cè)》表1.4，當(dāng)?shù)稐U尺寸為16mm×25mm,以及工件直徑為100mm時(shí)：f=0.6~0.9。按CA6140車床的說明書（見《切削手冊(cè)》表1.30）取f=0.7。 計(jì)算切削速度：按《切削手冊(cè)》表1.27，切削速度的公式為（壽命選T=60min）： （m/min） 式中，=242，=0.15，=0.35，m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊(cè)》表1.28，即：=1.44，=0.8，=1.04，=0.81，=0.97。 所以： = =125.8 (m/min) 確定主軸轉(zhuǎn)速： = = 445 (r/min) 與445 r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為500 r/min，?，F(xiàn)選取，所以實(shí)際切削速度 m/min. 檢驗(yàn)機(jī)床功率： 主切削力 按《切削手冊(cè)》表1.29所示公式計(jì)算 式中： =0.89 所以： = =768 N 切削時(shí)消耗功率為： = =1.81 (kw) 由《切削手冊(cè)》表1.30中CA6140機(jī)床說明書知，CA6140主電動(dòng)機(jī)功率為7.5kw，故機(jī)床功率足夠，可以正常工作。 計(jì)算切削工時(shí)： 切削工時(shí)： 式中：=14,, 所以：×2 =0.091（min） ③、車￠82到尺寸￠88及； 同① ④、φ88外圓（工藝用） ⑤、車端面及倒角取總長(zhǎng)686mm(余量1mm) 同③ 2.5.3 工序3：深孔推鏜： 粗鏜孔到￠66mm； 半精鏜孔到￠68mm； 精鏜孔到￠69.85mm; 精鉸（浮動(dòng)鏜刀）孔到￠700.20粗糙度=3.2。 鏜孔是常用的孔加工方法，可以作為粗加工，也可以作為精加工，加工范圍很廣。對(duì)于小批量生產(chǎn)中的非標(biāo)準(zhǔn)孔、大直徑孔、精確的短孔及盲孔、有色金屬孔等一般多采用鏜孔。鏜孔可以在車床、銑床和數(shù)控機(jī)床上進(jìn)行，能獲得的尺寸精度為1~3級(jí)，粗糙度為。鏜孔刀具（鏜桿與鏜刀）因受孔徑尺寸的限制（特別是小直徑深孔），一般剛性較差，鏜孔時(shí)容易產(chǎn)生振動(dòng)，生產(chǎn)率低。但是由于不需要專用的尺寸刀具（絞刀），鏜刀機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，又可以在各種機(jī)床上進(jìn)行鏜孔，故單件、小批生產(chǎn)中，鏜孔是較經(jīng)濟(jì)的方法。此外，鏜孔能修正前工序加工后所造成孔的軸線歪曲和偏斜，以獲得較高位置精度。 精細(xì)鏜孔（又稱金剛鏜） 精細(xì)鏜常用于有色金屬合金及鑄鐵件的光整加工，在汽車與拖拉機(jī)的連桿和汽缸套加工中應(yīng)用較多。為了達(dá)到高精度與粗糙度要求，常采用精度高、剛度高、和具有高轉(zhuǎn)速的金鋼鏜床。所用刀具（稱金鋼鏜刀）是選用細(xì)顆粒耐磨的硬質(zhì)合金或金剛石刀具，經(jīng)過刃磨和研磨獲得鋒利的刃口。精細(xì)鏜孔時(shí)，加工余量小，高速切削下切去截面很小的切屑。由于切削力非常小，故能達(dá)到1級(jí)精度和小的粗糙度，孔的幾何形狀誤差小于0.003~0.005mm。 ①、 粗鏜孔到￠66mm ，單邊余量Z=2mm，一次鏜去余量,=2.5mm 選用機(jī)床：T612臥式鏜床 進(jìn)給量： f=0.1mm/r 切削速度： 根據(jù)有關(guān)手冊(cè)確定T612臥式鏜床的切削速度為：m/min, 則 = =359 r/min 根據(jù)《工藝手冊(cè)》表4.2-20知，和359r/min相近的有320r/min、414r/min,故取=320r/min。 切削工時(shí)：=66mm，=3mm，=3mm. = =2.25（min） ②、 半精鏜孔到￠68mm, 單邊余量Z=1； 一次鏜去余量：=1.5mm； =0.1； =320r/min，m/min t=2.3 min ③、 精鏜孔到￠69.85mm, 單邊余量Z=0.25； 一次鏜去余量：=1.25mm； =0.1； =320r/min，m/min t=2.37 min ④、 精鉸（浮動(dòng)鏜刀）孔到￠700.20粗糙度=3.2 圖2-2 油缸浮動(dòng)鏜刀 浮動(dòng)鏜孔是鏜深孔后的精加工方法。圖3-3是浮動(dòng)鏜刀頭，浮動(dòng)鏜刀塊在刀柄長(zhǎng)方形孔內(nèi)可以自由滑動(dòng)。浮動(dòng)鏜孔的特點(diǎn)是：消除了由于刀具及機(jī)床等誤差引起孔尺寸不穩(wěn)定；由于刀塊浮動(dòng)且處于旋轉(zhuǎn)的情況下，刀塊有自動(dòng)對(duì)中性；鏜刀的導(dǎo)向良好。圖2-2中的導(dǎo)向塊為夾布膠木（或白樺木），有一定的彈性，這種材料的導(dǎo)向塊，既可避免擦傷已加工表面，又可自動(dòng)補(bǔ)償數(shù)次鏜孔后直徑的磨損，維持必要的導(dǎo)向要求。導(dǎo)向塊為雙導(dǎo)向。彈性導(dǎo)向塊調(diào)整時(shí)，前導(dǎo)向應(yīng)與孔緊配，后導(dǎo)向應(yīng)調(diào)整略大于刀塊尺寸，在工作時(shí)能自動(dòng)磨去而保持較準(zhǔn)確導(dǎo)向精度。 2.5.4 工序4：用滾壓頭滾壓孔至￠700.02，粗糙度=0.4 圖2-3 油缸滾壓頭 上圖為一油缸滾壓頭。滾壓內(nèi)孔表面的圓錐型滾柱3支承在錐套5上，滾壓時(shí)滾柱與工件有一個(gè)或的斜角，是工件能逐漸產(chǎn)生變形，以提高孔壁粗糙度。 內(nèi)孔滾壓前，需要先通過螺母11調(diào)整滾壓頭的徑向尺寸。旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)螺母11可使其相對(duì)心軸1軸向移動(dòng)，當(dāng)其向右移動(dòng)時(shí)，推動(dòng)過渡套10、止推軸承9、襯套8及套圈6經(jīng)銷子4使?jié)L柱3沿錐套5表面向左移，結(jié)果使?jié)L壓頭徑向縮小。當(dāng)其向右移動(dòng)時(shí)，壓縮彈簧7壓移襯套8經(jīng)止推軸承9使過渡套10始終貼緊調(diào)節(jié)螺母的左端面，同時(shí)襯套8右移時(shí)帶動(dòng)套圈6經(jīng)蓋板2使?jié)L柱3沿軸向右移，結(jié)果使?jié)L壓頭徑向尺寸增大。滾壓頭徑向尺寸應(yīng)根據(jù)孔的滾壓過盈量確定，一般鋼材的滾壓過盈量為0.10~0.12mm，滾壓后孔徑向增大0.02~0.03mm。 滾壓過程中滾柱3所受軸向力，經(jīng)銷子4、套圈6、襯套8作用在止推軸承9上，而最終還是經(jīng)過過渡套10、調(diào)節(jié)螺母11及心軸1傳至和滾壓頭右端M40×4相連的刀桿上，當(dāng)滾壓完畢后，滾壓頭從內(nèi)孔反向退出時(shí)，滾柱3會(huì)受到一個(gè)向左的軸向力，此力傳給蓋板2，經(jīng)套圈6、襯套8壓縮彈簧7，實(shí)現(xiàn)了向左移動(dòng)，同時(shí)滾壓頭在彈簧力的作用下復(fù)位，是徑向尺寸又恢復(fù)到原調(diào)數(shù)值。 滾壓中滾壓速度： 走刀量： 冷卻潤(rùn)滑液采用50%硫化油加50%柴油或煤油。 2.5.5 工序5： 車去工藝外圓，將兩端外圓加工到尺寸￠82，割R3.5槽； 鏜內(nèi)錐孔及車端面； 調(diào)頭，車去工藝螺紋，將兩端外圓加工到尺寸￠82，割R3.5槽； 鏜內(nèi)錐孔及車端面，取總長(zhǎng)685mm ①、 車去工藝外圓，將兩端外圓加工到尺寸￠82，割R3.5槽 切削深度： 進(jìn)給量f：根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》（第三版）（以下簡(jiǎn)稱《切削手冊(cè)》）表1.4，當(dāng)?shù)稐U尺寸為16mm×25mm,以及工件直徑為100mm時(shí)：f=0.6~0.9。按CA6140車床的說明書（見《切削手冊(cè)》表1.30）取f=0.7。 計(jì)算切削速度：按《切削手冊(cè)》表1.27，切削速度的公式為（壽命選T=60min）： （m/min） 式中，=242，=0.15，=0.35，m=0.2。修正系數(shù)見《切削手冊(cè)》表1.28，即：=1.44，=0.8，=1.04，=0.81，=0.97。 所以： = =115.8 (m/min) 確定主軸轉(zhuǎn)速： = = 410 (r/min) 與438 r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為500 r/min，?，F(xiàn)選取，所以實(shí)際切削速度 m/min. 檢驗(yàn)機(jī)床功率： 主切削力 按《切削手冊(cè)》表1.29所示公式計(jì)算 式中： =0.89 所以： = =765 N 切削時(shí)消耗功率為： = =1.57 (kw) 由《切削手冊(cè)》表1.30中CA6140機(jī)床說明書知，CA6140主電動(dòng)機(jī)功率為7.5kw，故機(jī)床功率足夠，可以正常工作。 校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度：已知主切削力= 791 N，徑向力按《切削手冊(cè)》表1.29所示公式計(jì)算 式中： 所以： = =116.9 N 軸向切削力 式中 ： 所以： = =267 N 取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍系數(shù)=0.1，則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)的作用力為： =267+0.1（784+116.9） =357.09 357 N 而機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)可承受的最大縱向力為3530N（見《切削手冊(cè)》表1.30），故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可以正常工作。 切削工時(shí)： 式中：,, 所以：×2 =0.36（min） 割R3.5槽，換成型車刀。 ②、鏜內(nèi)錐孔及車端面。 2.5.6 工序6、檢查 第三章 專用夾具設(shè)計(jì) 3.1 概述 在機(jī)床上對(duì)零件進(jìn)行機(jī)械加工時(shí)，為保證工件加工精度，首先要保證工件在機(jī)床上占有正確的位置，然后通過夾緊機(jī)構(gòu)使工件在正確位置上固定不動(dòng)，這一任務(wù)就是由機(jī)床夾具完成。對(duì)于單件、小批量生產(chǎn)，應(yīng)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?shī)A緊時(shí)往往比較費(fèi)時(shí)間，并且操作復(fù)雜，生產(chǎn)效率低，也難以保證加工精度。 經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第3道工序——深孔推鏜：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￠700.02粗糙度R=3.2。 3.2 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題。為了防止產(chǎn)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 3.3、夾具設(shè)計(jì) 3.3.1、問題的提出 本夾具主要用來推鏜深孔。該孔對(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。 3.3.2 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（如下圖3-1）——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允分地潤(rùn)滑，從而減少鏜套的磨損。 ?? 圖３-１固定式鏜套 3.3.3 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：①單支承后引導(dǎo)；②單支承前引導(dǎo)；③雙支承前后引導(dǎo)；④雙支承后引導(dǎo)。其中雙支承前引導(dǎo)如圖3-2所示，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＝(1.5～2)d來選取，則取H＝63mm。 圖3-2雙支承前后引導(dǎo) 圖3-3 鏜桿導(dǎo)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(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： 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 設(shè)計(jì)鏜桿時(shí)，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 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) 10x10 10x10 12~12 16x16 16x1620x20 表中所列鏜桿直徑的范圍，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： ①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)。 ②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Ra0.8μm。 ③鏜桿的直線度公差為0.1mm。刀孔表面粗糙度一般為Ra1.6μm，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(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(dāng)，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(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。 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Ra0.32μm。 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0.01～0.005mm。 3.3.7 定位基準(zhǔn)的選擇 對(duì)于工件的技術(shù)要求：①內(nèi)孔必須光潔無縱向刻痕；②內(nèi)孔位置度和圓柱度全長(zhǎng)度不大于0.4mm；③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；④內(nèi)孔對(duì)兩端外圓（）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（）。 3.3.8 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。 3） 切削力的計(jì)算 本工序有4個(gè)工步，選擇其中切削力最大的粗鏜孔Φ61mm工步進(jìn)行計(jì)算。已知，工件材料為35鋼，切削參數(shù)：a=2.5 mm，= 0.1，=100r/min，查《工藝手冊(cè)》表2.4-14得： 主切削力： 徑向切削力： 走刀力： 4） 夾緊力的計(jì)算 計(jì)算夾緊力時(shí)，通常將夾具和工件看成一個(gè)剛性系統(tǒng)，根據(jù)工件所受切削力、夾緊力（大型工件還應(yīng)該考慮工件的重力，運(yùn)動(dòng)的工件還應(yīng)該考慮慣性力等）的作用情況，找出在加工過程中對(duì)夾具不利的瞬時(shí)狀態(tài)。按靜力平衡原理（），計(jì)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(shù)，作為實(shí)際所需夾緊力的值， 即 式中： ——實(shí)際所需夾緊力（N）； W——在一定條件下，由靜力平衡原理，計(jì)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(jì)算： 式中，為各種因素的安全系數(shù)，查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）》表1-2-1得， 則計(jì)算得， K=2.18， 但由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)（第二版）》表1-2-1備注知，當(dāng)K值計(jì)算結(jié)果小于2.5時(shí)，取K=2.5。 則 理論夾緊力，因此實(shí)際夾緊力 =720×2.5=1800 N 則 加工工件時(shí)所需要的夾緊力為： 1800÷2=900 N 3.4 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)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(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