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四 川 理 工 學 院
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）說 明 書
題 目 套 筒 加 工 工 藝
及 夾 具 設(shè) 計
學 生 陳 定 國
系 別 機 電 工 程 系
專 業(yè) 班 級 機械設(shè)計制造及自動化
學 號 2003111034
指 導(dǎo) 教 師 何 禮 雄
28
川 理 工 學 院
畢業(yè)設(shè)計（論文）任務(wù)書
設(shè)計（論文）題目： 套筒加工工藝及夾具設(shè)計
系：機電工程專業(yè)：機械設(shè)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(dǎo)教師： 何禮雄
接受任務(wù)時間 2007.03.05
教研室主任 （簽名） 系主任 （簽名）
1．畢業(yè)設(shè)計（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)計加工工藝并編制工藝規(guī)程、工序卡；
⑶、設(shè)計夾具裝配圖；
⑷、編制夾具安裝調(diào)整及使用維護說明書；
⑸、編制設(shè)計說明書。
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及說明
⑴、機械設(shè)計手冊
⑵、機械加工工藝手冊
⑶、夾具設(shè)計手冊
⑷、機床圖冊
⑸、其他相關(guān)資料
3．進度安排
設(shè)計（論文）各階段名稱
起 止 日 期
1
查閱和收集設(shè)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(shè)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(shè)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(shè)計說明書
2007.05.20-2007.06.05
6
畢業(yè)設(shè)計(論文)的修改、答辯的準備時間
2007.06.06-2007.06.24
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(shè)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(fù)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(shè)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(wù)就是由機床夾具完成。對于單件、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，所以夾緊時往往比較費時間，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)計專用夾具。
關(guān)鍵詞：工藝設(shè)計、基準選擇、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.
四川理工學院畢業(yè)設(shè)計
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 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(shè)計......................................................................................................20
3.1 概述....................................................................................................................20
3.2 鏜床夾具設(shè)計要則...............................................................................................20
3.3 夾具設(shè)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
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(shè)計..............................................................................................28
3.3.8 夾緊機構(gòu)的設(shè)計...........................................................................................28
3.4 夾具工作原理及動作說明...................................................................................25
第四章 結(jié)論 26
設(shè)計體會……………………………………………………………………………. 27
參考文獻 28
致謝 29
附錄 30
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(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?。毫慵拈L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(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。對于長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(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。
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?。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(chǎn)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(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)式的機械運動。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、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(shè)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位置精度。但是，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(gòu)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(nèi)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(jīng)過修磨的三爪卡盤等。
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(nèi)孔。對于本次設(shè)計加工零件的工藝不采用這種方法,是因為加工內(nèi)孔時,安裝工件需要φ88工藝外圓,只有當內(nèi)孔加工完后,才可能車去工藝螺紋,進而車出與內(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.
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：
1．為減少切削力和切削熱的影響，粗、精加工應(yīng)分開進行。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)計中的零件加工。兩端想車出的φ88外圓,即為加工內(nèi)孔時實現(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
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，也可采實心鑄件。孔徑較大時，常采用無縫鋼管或帶孔的鑄件和鍛件。大量生產(chǎn)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(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，抗拉強度：；屈服強度：；硬度：HBS為197。
2.2 基準的選擇
基準的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基準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，還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
2.2.1 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(yīng)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(nèi)孔。
根據(jù)這個原則，本零件選取無逢鋼管外圓為粗基準。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(jīng)過修磨的三爪卡盤等。
2.2.2 精基準的選擇
精基準的選擇主要應(yīng)該考慮的是基準重合的問題。當設(shè)計基準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸的換算，這在以后還要專門計算，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)點應(yīng)當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)當考慮經(jīng)濟效果，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￠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685mm。
工序5.檢查。
2.4 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(chǎn)類型大批量，毛坯形式：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。
2.4.1 兩端外圓表面：
兩外圓（φ82dmm）表面一端加工長度為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，因此在計算最大、最小加工余量時，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
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》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（浮動鏜刀）：φ70±0.20mm
2.5 確定切削用量及基本工時
2.5.1 工序1：無縫鋼管（35鋼，）切斷，取總長687mm
2.5.2 工序2：車削，本工序采用計算法確定切削用量。
（1）、加工條件
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，
。
（2）、計算切削用量
①、車￠82到￠88
切削深度：
進給量f：根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第三版）（以下簡稱《切削手冊》）表1.4，當?shù)稐U尺寸為16mm×25mm,以及工件直徑為100mm時：f=0.6~0.9。按CA6140車床的說明書（見《切削手冊》表1.30）取f=0.7。
計算切削速度：按《切削手冊》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》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相近的機床轉(zhuǎn)速為500 r/min，?，F(xiàn)選取，所以實際切削速度 m/min.
檢驗機床功率：
主切削力 按《切削手冊》表1.29所示公式計算
式中：
=0.89
所以：
=
=784 N
切削時消耗功率為：
=
=1.85 (kw)
由《切削手冊》表1.30中CA6140機床說明書知，CA6140主電動機功率為7.5kw，故機床功率足夠，可以正常工作。
校驗機床進給系統(tǒng)強度：已知主切削力= 791 N，徑向力按《切削手冊》表1.29所示公式計算
式中：
所以：
=
=116.9 N
軸向切削力
式中 ：
所以：
=
=267 N
取機床導(dǎo)軌與床鞍系數(shù)=0.1，則切削力在縱向進給方向?qū)M給機構(gòu)的作用力為：
=267+0.1（784+116.9）
=357.09
357 N
而機床進給機構(gòu)可承受的最大縱向力為3530N（見《切削手冊》表1.30），故機床進給系統(tǒng)可以正常工作。
切削工時：
式中：,,
所以：×2
=0.36（min）
②、車工藝外圓：
計算切削速度：按《切削手冊》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)
按機床說明書取 n=96r/min，
所以實際切削速度 m/min.
由《切削手冊》表1.30中CA6140機床說明書知，CA6140主電動機功率為7.5kw，故機床功率足夠，可以正常工作。
計算切削工時：
切削工時：
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：已知毛坯長度方向的加工余量為2mm
確定進給量f：根據(jù)《切削手冊》表1.4，當?shù)稐U尺寸為16mm×25mm,以及工件直徑為100mm時：f=0.6~0.9。按CA6140車床的說明書（見《切削手冊》表1.30）取f=0.7。
計算切削速度：按《切削手冊》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》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相近的機床轉(zhuǎn)速為500 r/min，。現(xiàn)選取，所以實際切削速度 m/min.
檢驗機床功率：
主切削力 按《切削手冊》表1.29所示公式計算
式中：
=0.89
所以：
=
=768 N
切削時消耗功率為：
=
=1.81 (kw)
由《切削手冊》表1.30中CA6140機床說明書知，CA6140主電動機功率為7.5kw，故機床功率足夠，可以正常工作。
計算切削工時：
切削工時：
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。對于小批量生產(chǎn)中的非標準孔、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)控機床上進行，能獲得的尺寸精度為1~3級，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，鏜孔時容易產(chǎn)生振動，生產(chǎn)率低。但是由于不需要專用的尺寸刀具（絞刀），鏜刀機構(gòu)簡單，又可以在各種機床上進行鏜孔，故單件、小批生產(chǎn)中，鏜孔是較經(jīng)濟的方法。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。
精細鏜孔（又稱金剛鏜）
精細鏜常用于有色金屬合金及鑄鐵件的光整加工，在汽車與拖拉機的連桿和汽缸套加工中應(yīng)用較多。為了達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。精細鏜孔時，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，故能達到1級精度和小的粗糙度，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
選用機床：T612臥式鏜床
進給量： f=0.1mm/r
切削速度：
根據(jù)有關(guān)手冊確定T612臥式鏜床的切削速度為：m/min,
則 =
=359 r/min
根據(jù)《工藝手冊》表4.2-20知，和359r/min相近的有320r/min、414r/min,故取=320r/min。
切削工時：=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（浮動鏜刀）孔到￠700.20粗糙度=3.2
圖2-2 油缸浮動鏜刀
浮動鏜孔是鏜深孔后的精加工方法。圖3-3是浮動鏜刀頭，浮動鏜刀塊在刀柄長方形孔內(nèi)可以自由滑動。浮動鏜孔的特點是：消除了由于刀具及機床等誤差引起孔尺寸不穩(wěn)定；由于刀塊浮動且處于旋轉(zhuǎn)的情況下，刀塊有自動對中性；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，又可自動補償數(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，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，在工作時能自動磨去而保持較準確導(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，滾壓時滾柱與工件有一個或的斜角，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可使其相對心軸1軸向移動，當其向右移動時，推動過渡套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。當其向右移動時，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，同時襯套8右移時帶動套圈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，當滾壓完畢后，滾壓頭從內(nèi)孔反向退出時，滾柱3會受到一個向左的軸向力，此力傳給蓋板2，經(jīng)套圈6、襯套8壓縮彈簧7，實現(xiàn)了向左移動，同時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：
進給量f：根據(jù)《切削用量簡明手冊》（第三版）（以下簡稱《切削手冊》）表1.4，當?shù)稐U尺寸為16mm×25mm,以及工件直徑為100mm時：f=0.6~0.9。按CA6140車床的說明書（見《切削手冊》表1.30）取f=0.7。
計算切削速度：按《切削手冊》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》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相近的機床轉(zhuǎn)速為500 r/min，?，F(xiàn)選取，所以實際切削速度 m/min.
檢驗機床功率：
主切削力 按《切削手冊》表1.29所示公式計算
式中：
=0.89
所以：
=
=765 N
切削時消耗功率為：
=
=1.57 (kw)
由《切削手冊》表1.30中CA6140機床說明書知，CA6140主電動機功率為7.5kw，故機床功率足夠，可以正常工作。
校驗機床進給系統(tǒng)強度：已知主切削力= 791 N，徑向力按《切削手冊》表1.29所示公式計算
式中：
所以：
=
=116.9 N
軸向切削力
式中 ：
所以：
=
=267 N
取機床導(dǎo)軌與床鞍系數(shù)=0.1，則切削力在縱向進給方向?qū)M給機構(gòu)的作用力為：
=267+0.1（784+116.9）
=357.09
357 N
而機床進給機構(gòu)可承受的最大縱向力為3530N（見《切削手冊》表1.30），故機床進給系統(tǒng)可以正常工作。
切削工時：
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
3.1 概述
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(wù)就是由機床夾具完成。對于單件、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，所以夾緊時往往比較費時間，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（浮動鏜刀鏜孔）孔到￠700.02粗糙度R=3.2。
3.2 鏜床夾具設(shè)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(shè)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(dǎo)向裝置的合理性，以保證達到產(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、機床工作行程等多方面的問題。為了防止產(chǎn)生錯誤，在設(shè)計鏜床夾具時應(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)計定位與夾緊結(jié)構(gòu)時，應(yīng)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(shè)置必要的起吊裝置，并保證起吊時夾具不致變形
3.3、夾具設(shè)計
3.3.1、問題的提出
本夾具主要用來推鏜深孔。該孔對兩端外圓表面，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(shù)要求外，還應(yīng)該提高加工效率，降低勞動強度。
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(shè)計。一般鏜孔用的鏜套，主要有固定式的和回轉(zhuǎn)式兩類，都已標準化了。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，加工時鏜套不隨鏜桿轉(zhuǎn)動。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(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)。當鏜桿導(dǎo)向部分直徑d<50mm時，鏜桿常采用整體式。確定鏜桿直徑時，應(yīng)考慮鏜桿的剛度和鏜孔時應(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
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，在加工小孔時取大值，在加工大孔時，若導(dǎo)向好，切削負荷小則可取小值；一般取中間值，若導(dǎo)向不良，切削負荷大時可取大值。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(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：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)孔對兩端外圓（）的不同軸度不大于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（）。
3.3.8 夾緊機構(gòu)的設(shè)計
在滿足考慮了夾緊裝置的自動化程度和復(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Φ61mm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，查《工藝手冊》表2.4-14得：
主切削力：
徑向切削力：
走刀力：
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(yīng)該考慮工件的重力，運動的工件還應(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
式中：
——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(shù)。
安全系數(shù)K按下式計算：
式中，為各種因素的安全系數(shù)，查《機床夾具設(shè)計手冊（第二版）》表1-2-1得，
則計算得， K=2.18，
但由《機床夾具設(shè)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
=720×2.5=1800 N
則 加工工件時所需要的夾緊力為：
1800÷2=900 N
3.4 夾具設(shè)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(shè)計為以圓弧面與工件配合以增加工件的支承剛