制订高精度薄壁隔离衬套零件的机械加工工艺规程及夹具设计

沈阳化工大学成教院毕业设计（论文）论文题目：制订高精度薄壁隔离衬套零件的机械加工工艺规程及夹具设计函授站： 湖南函授站年级专业：09级 机械设计制造及自动化学生姓名：曾汉龙指导教师：董卫国老师论文提交日期 2011年 5 月 20 日论文答辩日期 2011年 5 月 28 日沈阳化工大学成教院毕业设计（论文）开题报告函授站：湖南函授站 年级专业：09级 机械设计制造及自动化 层次：专升本 姓名：曾汉龙论文题目：制订高精度薄壁隔离衬套零件的机械加工工艺规程及夹具设计论文选题的目的意义、内容：薄壁隔离衬套是某航空发动机桨轴上的支承衬套，本文主要论述了薄壁隔离衬套的加工工艺及其夹具设计。薄壁隔离衬套的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而薄壁隔离衬套的刚性比较差，容易产生变形，因此在安排工艺过程时，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开。逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用，并修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术要求。指导教师意见：指导教师签字：年 月 日函授站意见：函授站长签字：年 月 日成教院意见：成教院院长签字：年 月 日毕业设计（论文）任务书函授站：湖南函授站 年级专业：09级 机械设计制造及自动化 层次：专升本 姓名：曾汉龙 毕业设计（论文）题目: 制订高精度薄壁隔离衬套零件的机械加 工工艺规程及夹具设计毕业设计（论文）内容：薄壁隔离衬套是某航空发动机桨轴上的支承衬套，本文主要论述了薄壁隔离衬套的加工工艺及其夹具设计。薄壁隔离衬套的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而薄壁隔离衬套的刚性比较差，容易产生变形，因此在安排工艺过程时，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开。逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用，并修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术要求。 指 导 教师： 签字 年 月 日函 授 站长： 签字 年 月 日成教院院长： 签字 年 月 日指导教师评语 指导教师： 签字 年 月 日沈阳化工大学成教院毕业设计（论文）答辩成绩评定沈阳化工大学成教院 函授站毕业设计（论文）答辩委员会于 年 月 日审查了 专业学生 的毕业设计（论文）设计（论文）题目：设计（论文）共 页，设计图纸 张指导教师：评 阅 人：毕业设计（论文）答辩委员会意见： 成 绩： 函授站答辩委员会主任委员 （签字）年 月 日摘要薄壁隔离衬套是某航空发动机桨轴上的支承衬套，本文主要论述了薄壁隔离衬套的加工工艺及其夹具设计。薄壁隔离衬套的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而薄壁隔离衬套的刚性比较差，容易产生变形，因此在安排工艺过程时，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开。逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用，并修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术要求。关键词: 薄壁隔离衬套 变形 加工工艺 夹具设计AbstractThe sleeve is one of the main driving medium of diesel engine, this text expounds mainly the machining technology and the design of clamping device of the connecting rod. The precision of size, the precision of profile and the precision of position , of the connecting rod is demanded highly , and the rigidity of the connecting rod is not enough, easy to deform, so arranging the craft course, need to separate the each main and superficial thick finish machining process. Reduce the function of processing the surplus , cutting force and internal stress progressively , revise the deformation after processing, can reach the specification requirement for the part finally . Keyword: sleeve Deformination Processing technology Design of clamping device引言薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门，因为它具有重量轻，节约材料，结构紧凑等特点。但薄壁零件的加工是车削中比较棘手的间题，原因是薄壁零件刚性差，强度弱，在加工中极容易变形，使零件的形位误差增大，不易保证零件的加工质量。为此对薄壁零件的装夹，刀具的合理选用，切削用量的选择，进行了大量的试验，为今后更好地加工薄壁零件，保证质量，提供了理论依据。因为具有重量轻、节约材料、结构紧凑等特点，薄壁零件已日益广泛地应用在各工业部门。但薄壁零件的加工是比较棘手的，原因是薄壁零件刚性差、强度弱，在加工中极容易变形，不易保证零件的加工质量。如何提高薄壁零件的加工精度将是业界越来越关心的话题。 套筒类零件加工在机械加工中的主要工艺问题是保证内外圆的相互位置精度(即保证内、外圆表面的同轴度以及轴线与端面的垂直度要求)和防止变形。保证相互位置精度要保证内外圆表面间的同轴度以及轴线与端面的垂直度要求，通常可采用下列三种工艺方案在一次安装中加工内外圆表面与端面。这种工艺方案由于消除了安装误差对加工精度的影响，因而能保证较高的相互位置精度。在这种情况下，影响零件内外圆表面间的同轴度和孔轴线与端面的垂直度的主要因素是机床精度。该工艺方案一般用于零件结构允许在一次安装中，加工出全部有位置精度要求的表面的场合。为了便于装夹工件，其毛坯往往采用多件组合的棒料，一般安排在自动车床或转塔车床等工序较集中的机床上加工。全部加工分在几次安装中进行，先加工孔，然后以孔为定位基准加工外圆表面。用这种方法加工套筒，由于孔精加工常采用拉孔、滚压孔等工艺方案，生产效率较高，同时可以解决镗孔和磨孔时因镗杆、砂轮杆刚性差而引起的加工误差。当以孔为基准加工套筒的外圆时，常用刚度较好的小锥度心轴安装工件。小锥度心轴结构简单，易于制造，心轴用两顶尖安装，其安装误差很小，因此可获得较高的位置精度。这样应用在无缝钢管上，也会有很不错的效果。全部加工分在几次安装中进行，先加工外圆，然后以外圆表面为定位基准加工内孔。这种工艺方案，如用一般三爪自定心卡盘夹紧工件，则因卡盘的偏心误差较大会降低工件的同轴度。故需采用定心精度较高的夹具，以保证工件获得较高的同轴度。较长的套筒一般多采用这种加工方案。防止变形的方法薄壁套筒在加工过程中，往往由于夹紧力、切削力和切削热的影响而引起变形，致使加工精度降低。需要热处理的薄壁套筒，如果热处理工序安排不当，也会造成不可校正的变形。防止薄壁套筒的变形，可以采取以下措施减小夹紧力对变形的影响夹紧力不宜集中于工件的某一部分，应使其分布在较大的面积上，以使工件单位面积上所受的压力较小，从而减少其变形。例如工件外圆用卡盘夹紧时，可以采用软卡爪，用来增加卡爪的宽度和长度，同时软卡爪应采取自镗的工艺措施，以减少安装误差，提高加工精度。用开缝套筒装夹薄壁工件，由于开缝套筒与工件接触面大，夹紧力均匀分布在工件外圆上，不易产生变形。当薄壁套筒以孔为定位基准时，宜采用涨开式心轴。采用轴向夹紧工件的夹具。由于工件靠螺母端面沿轴向夹紧，故其夹紧力产生的径向变形极小。在工件上做出加强刚性的辅助凸边，加工时采用特殊结构的卡爪夹紧。当加工结束时，将凸边切去。减少切削力对变形的影响常用的方法有减小径向力，通常可借助增大刀具的主偏角来达到。内外表面同时加工，使径向切削力相互抵消。粗、精加工分开进行，使粗加工时产生的变形能在精加工中能得到纠正。减少热变形引起的误差工件在加工过程中受切削热后要膨胀变形，从而影响工件的加工精度。为了减少热变形对加工精度的影响，应在粗、精加工之间留有充分冷却的时间，并在加工时注入足够的切削液。热处理对套筒变形的影响也很大，除了改进热处理方法外，在安排热处理工序时，应安排在精加工之前进行，以使热处理产生的变形在以后的工序中得到纠正。目 录一、设计内容与要求21、内容22、 数控技术报告和要求2 3、 编写设计说明说2二、设计步骤2 1、分析设计对象2 2、确定毛坯制造方法及总余量3 3、制定零件工艺规程4三、工艺分析6 1、零件的工艺分析6 2、毛坯的选择11 3、实施方案11 4、选用合理的切削用量12 5、合理选择刀具的几何角度13四、工艺尺寸链131、套同类电镀件工序尺寸形成的工艺过程142、套同类电镀件的工序尺寸出现负、正公差的解决方案173、结论18五、夹具19 1、衬套的主要技术要求21 2、衬套的加工工艺分析223、衬套加工工序安排分析224、夹具设计23六、加工方案23 1、拟定方案232、套筒加工路线263、热处理27七、附录27一、设计内容与要求1、 内容： （1)绘制零件图样 l张 (2)绘制毛坯图样 l张 (3)编制机械加工工艺规程 l套(包括工艺过程卡和工序卡) (4)设计某道工序夹具 1套 (5)拆画夹具零件图图样 2张 (6)编制设计说明书 1份2、 数控技术报告和要求（1）零件的功用技术条件及工艺分析;（2）毛坯的选择; （3）加工方案的比较和论证;（4）基准的选择;（5）加工过程中的难点与工艺措施;（6）对今后生产的改进与设想.3、编写设计说明书。参加论文答辩，答辩时要求回答正确、思路清晰、要点明确、语言流畅。二、设计步骤1、分析设计对象 阅读零件图1-1，了解其结构特点、技术要求及其在所装配部件中的作用（如有装配图，可参阅）。分析时着重抓住主要加工面的尺寸、形状精度、表面粗糙度以及主要表面的相互位置精度要求。由于衬套的材料是铁镍基高温合金，此种合金具有良好的抗氧化性，有高的塑性和韧性，足够的热强性和良好的热疲劳性，是一种难加工材料。由图1-1可知，当完成两外圆和内部形状加工后，衬套的壁较薄，受力差，内部空间位置也较小。要加工出槽和两处内弧形面，并保证对称，比较困难。如直接夹持衬套加工，不仅容易变形，而且不好直接加工。因此必须设计专用的夹具，才能加工出合格的衬套零件。图 1-12、确定毛坯制造方法及总余量确定毛坯种类和制造方法时应考虑与规定的生产类型（批量）相适应。对应锻件，应合理确定其分模面的位置，对应铸件应合理确定其分型面及浇冒口的位置，以便在粗基准选择及确定定位和夹紧点时有所依据。查手册或访问数据库，确定主要表面的总余量、毛坯的尺寸和公差。如若对查表值或数据库所给数据进行修正，需说明修正的理由。绘制毛坯图。毛坯轮廓用粗实线绘制，零件实体用双点画线绘制，比例尽量取1：1。毛坯图上应标出毛坯尺寸、公差、技术要求，以及毛坯制造的分模面、圆角半径和拔模斜度等。3、制定零件工艺规程零件的结构、技术特点和生产批量将直接影响到所制定的工艺规程的具体内容和详细程度，这在制定工艺路线的各项内容时必须随时考虑到。（1）表面加工方法的选择针对主要表面的精度和粗糙度要求，由精到粗地确定各表面的加工方法。可查阅工艺手册中典型表面的典型加工方案和各种加工方法所能达到的经济加工精度，选择与生产批量相适应的加工方案和加工方法，对其它加工表面也作类似处理。（2）定位基准的选择根据定位基准的选择原则，并综合考虑零件的特征及加工方法，选择零件表面最终加工所用精基准和中间工序所用的精基准以及最初工序的粗基准。（3）拟定零件加工工艺路线根据零件加工顺序安排的一般原则及零件的特征，拟定零件加工工艺路线。在各种工艺资料中介绍的各种典型零件在不同产量下的工艺路线（其中已经包括了工艺顺序、工序集中与分散和加工阶段的划分等内容），以及在生产实习和工厂参观时所了解到的现场工艺方案，皆可供设计时参考。对热处理工序、中间检验、清洗、终检等辅助工序，以及一些次要工序（或工步）如去毛刺、倒角等，应注意在工艺方案中安排适当的位置，防止遗漏。（5）工艺方案和内容的论证根据设计零件的不同的特点，可有选择地进行以下几方面的工艺论证：1）对比较复杂的零件，可考虑两个甚至更多的工艺方案进行分析比较，择优而定，并在说明书中论证其合理性。2）当设计零件的主要技术要求是通过两个甚至更多的工序综合加以保证时，应用工艺尺寸链方法加以分析计算，从而有根据地确定有关工序的工序尺寸公差和工序技术要求。3）对于影响零件主要技术要求且误差因素较复杂的重要工序，需要分析论证如何保证该工序技术要求，从而明确提出对定位精度、夹具设计精度、工艺调整精度、机床和加工方法精度甚至刀具精度（若有影响）等方面的要求。 4）其它的在设计中需要应加以论证分析的内容。（6）填写工艺过程卡片工艺过程卡片的格式可参考表2-1。该工艺过程卡片的格式较工厂所用的工艺过程卡片（实际上各行各业甚至各工厂其卡片格式也不尽相同）有所简化，更适于学习阶段使用。机械加工以前的工序如铸造、人工时效等在工艺工程卡片中要有所记载，但不编工序号，工艺过程卡片在课程设计中只填写本次课程设计所涉及到的内容表 2-1 机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片零件图号零件名称材料牌号毛坯种类毛坯外形工序号工序名称工序内容设备夹具刀具量具辅具工时名称型号名称规格名称规格（7）机械加工工序设计1）划分工步 根据工序内容及加工顺序安排的一般原则，合理划分工步。2）确定加工余量 用查表法确定各主要加工面的工序（工步）余量。因毛坯总余量已由毛坯（图）在设计阶段定出，故粗加工工序（工步）余量应由总余量减去精加工、半精加工余量之和而得出。3）确定工序尺寸及公差 对简单加工的情况，工序尺寸可由后续加工的工序尺寸加上名义工序余量简单求得，工序公差可用查表法按加工经济精度确定。对加工时有基准转换的较复杂的情况，需用工艺尺寸链来求算工序尺寸及公差。4）选择切削用量 切削用量可用查表法或访问数据库方法初步确定，再参照所用机床的实际转速、走刀量档数最后确定。三、工艺分析1、零件的工艺分析（1）结构特点薄壁隔离衬套是某航空发动机桨轴上的支承衬套，其内孔与桨轴外圆配合，并以键槽作角向定位，以保证其外圆上的2一46油孔与桨轴外圆上的两油孔对准.两者配合后为防止油的泄漏，所以对内孔的圆柱度和两端平行度误差提出较高要求。加工这种大尺寸、高精度的薄壁工件(衬套外径126 mm、壁厚仅3 mm,8级精度，见图1)，其精度和尺寸要求是非常苛刻的。由于工件的大尺寸和薄壁结构的特点，使工件在切削加工和表面处理过程中不可避免地会产生变形，怎样最大限度地控制工件变形。从而保证工件的加工精度是我们要研究的主要问题。（2）加工特点 车薄壁工件时，由于工件的刚性差，在车削过程中，可能产生以下现象。 1）、因工件壁薄，在夹压力的作用下容易产生变形。从而影响工件的尺寸精度和形状精度。当采用如图1所示三爪卡盘夹紧工件加工内孔时，在夹紧力的作用下，会略微变成三角形，但车孔后得到的是一个圆柱孔。当松开卡爪，取下工件后，由于弹性恢复，外圆恢复成圆柱形，而内孔则如图2所示变成弧形三角形。若用内径千分尺测量时，各个方向直径D相等，但已变形不是内圆柱面了，这种现象称之为等直径变形。 2）、因工件较薄，切削热会引起工件热变形，从而使工件尺寸难以控制。对于线膨胀系数较大的金属薄壁工件，如在一次安装中连续完成半精车和精车，由切削热引起工件的热变形，会对其尺寸精度产生极大影响，有时甚至会使工件卡死在夹具上。 3）、在切削力（特别是径向切削力）的作用下，容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度，形状、位置精度和表面粗糙度。零件是大尺寸、高精度的薄壁衬套（衬套外径126毫米、壁厚3毫米、8级精度，见图1），加工这种精度要求和尺寸的零件是非常苛刻的；在很多场合下，众多条件，缺一不可。由于零件的大尺寸和薄壁结构的特点，使零件再切削加工和表面处理过程中不可避免产生变形，怎样最大限度的控制零件变形，从而保证零件的加工精度使我们研究的主要问题。 （3）技术要求项目说明mm内孔轴线对mm外圆轴线的同轴度公差为0.02mm。没标注的粗糙度都为1.6m 特别标注的粗糙度为0.8um38CrA含碳为0.38%的中碳优质合金结构钢表 3-1（4）加工方案的分析 衬套零件的材料为38crA合金结构钢棒，常用于制造轴、杆类调质件。金属材料再切削过程中的变形与切削力、切削温度以及刀具磨损直接相关。由于零件毛料和结构决定加工时材料的去除量高达百分之九十五以上。因此，加工前工件夹装的合理设计；加工中合理的切削用量选择、切削方式的确定和切削过程的调整以及切削刀具参数的合理选用是控制薄壁大衬套变形的首要工作；其次考虑采用热处理时效的方法，控制薄壁大衬套由应力释放造成的变形。一般套筒类零件在机械加工中的主要工艺问题是保证内外圆的相互位置精度(即保证内、外圆表面的同轴度以及轴线与端面的垂直度要求)和防止变形。薄壁零件的加工问题，一直是较难解决的。薄壁件目前一般采用数控车削的方式进行加工，为此要对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行试验，从而有效地克服了薄壁零件加工过程中出现的变形，保证加工精度。影响薄壁零件加工精度的因素有很多，但归纳直来主要有以下三个方面：1受力变形 因工件壁薄，在夹紧力的作用下容易产生变形，从而影响工件的尺寸精度和形状精度.2受热变形 因工件较薄，切削热会引起工件热变形，使工件尺寸难于控制。3振动变形 在切削力（特别是径向切削力）的作用下，很容易产生振动和变形，影响工件的尺寸精度、形状、位置精度和表面粗糙度。（五）防止薄壁套筒变形宜采取的措施薄壁套筒在加工过程中，往往由于夹紧力、切削力和切削热的影响而引起变形，致使加工精度降低。需要热处理的薄壁套筒，如果热处理工序安排不当，也会造成不可校正的变形。防止薄壁套筒的变形，可以采取以下措施： 1）减小夹紧力对变形的影响夹紧力不宜集中于工件的某一部分，应使其分布在较大的面积上，以使工件单位面积上所受的压力较小，从而减少其变形。例如工件外圆用卡盘夹紧时，可以采用软卡爪，用来增加卡爪的宽度和长度，如图772所示。同时软卡爪应采取自镗的工艺措施，以减少安装误差，提高加工精度。图773是用开缝套筒装夹薄壁工件，由于开缝套筒与工件接触面大，夹紧力均匀分布在工件外圆上，不易产生变形。当薄壁套筒以孔为定位基准时，宜采用涨开式心轴。采用轴向夹紧工件的夹具。如图774所示，由于工件靠螺母端面沿轴向夹紧，故其夹紧力产生的径向变形极小。 在工件上做出加强刚性的辅助凸边，加工时采用特殊结构的卡爪夹紧，如图775所示。当加工结束时，将凸边切去。2）减少切削力对变形的影响常用的方法有下列几种： 减小径向力，通常可借助增大刀具的主偏角来达到。内外表面同时加工，使径向切削力相互抵消，见图775所示。 粗、精加工分开进行，使粗加工时产生的变形能在精加工中能得到纠正。 3）减少热变形引起的误差 工件在加工过程中受切削热后要膨胀变形，从而影响工件的加工精度。为了减少热变形对加工精度的影响，应在粗、精加工之间留有充分冷却的时间，并在加工时注入足够的切削液。 热处理对套筒变形的影响也很大，除了改进热处理方法外，在安排热处理工序时，应安排在精加工之前进行，以使热处理产生的变形在以后的工序中得到纠正。2、毛胚的选择某航空发动机桨轴上的支承衬套为38CrA调质棒料，成品外形尺寸：外圆126mm内圆12030mm，计算可得某航空发动机桨轴上的支承衬套选择毛坯尺寸为130mm50mm。3、实施方案 在工件生产中采用数控加工技术，可以大幅度减少应力变形的问题，但由于生产设备和加工能力的限制，现阶段无法全部达到。因此要保证最终交付产品的质量，只能控制影响零件精度的应力变形，优化工艺方案，对切削参数、加工过程控制、热处理消除应力等进行调整。通过下列途径予以解决: 1)由于工件易产生变形，在加工时从设备或工装上检测镀前的内、外径;内、外径检测合格后，工件在自由状态下必须保证壁厚尺寸(见表1) 2)对于工件的镀后尺寸不再进行检查(见表2，按标准控制镀层);但在成品检验时，零件在自由状态下记录的内、外径变形后的数值(包括变形后产生的最大和最小值)，随零件一起交付。4、选用合理的切削用量 薄壁零件车削时变形是多方面的。装夹工件时的夹紧力，切削工件时的切削力，工件阻碍刀具切削时产生的弹性变形和塑性变形，使切削区温度升高而产生热变形。 切削力的大小与切削用量密切相关。从金属切削原理中可以知道:背吃刀量ap，进给量f，切削速度V是切削用量的三个要素。在试验中发现：1) 背吃刀量和进给量同时增大，切削力也增大，变形也大，对车削薄壁零件极为不利。 2) 减少背吃刀量，增大进给量，切削力虽然有所下降，但工件表面残余面积增大，表面粗糙度值大，使强度不好的薄壁零件的内应力增加，同样也会导致零件的变形。 所以，粗加工时，背吃刀量和进给量可以取大些;精加工时，背吃刀量一般在0.2-0.5mm,进给量一般在0.1-0.2mm/r,甚至更小，切削速度6-120m/min,精车时用尽量高的切削速度，但不易过高。合理选用三要素就能减少切削力，从而减少变形。5、合理选择刀具的几何角度 在薄壁零件的车削中，合理的刀具几何角度对车削时切削力的大小，车削中产生的热变形、工件表面的微观质量都是至关重要的。刀具前角大小，决定着切削变形与刀具前角的锋利程度。前角大，切削变形和摩擦力减小，切削力减小，但前角太大，会使刀具的楔角减小，刀具强度减弱，刀具散热情况差，磨损加快。所以，一般车削钢件材料的薄壁零件时，用高速钢刀具，前角取6-30,用硬质合金刀具，前角取5-20。 刀具的后角大，摩擦力小，切削力也相应减小，但后角过大也会使刀具强度减弱。在车削薄壁零件时，用高速钢车刀，刀具后角取6-12,用硬质合金刀具，后角取4-12，精车时取较大的后角，粗车时取较小的后角。 主偏角在30-90范围内、车薄壁零件的内外圆时，取大的主偏角。 副偏角取8-15，精车时取较大的副偏角，粗车时取较小的副偏角。四、工艺尺寸链摘 要：通过对航机套筒类电镀件工艺过程的分析,探讨准确合理地应用尺寸链计算工序尺寸和尺寸公差分配的方法,并提出零、负公差解决的方法。关键词：尺寸链 零、负公差 工序尺寸 封闭环 电镀件尺寸链理论已成为解决机器结构设计、尺寸及公差标注、加工过程中工序的制订和保证装配精度的一种手段和工具。特别是在军工系统中，尺寸链分析计算显得尤为关键。许多航空发动机本来就是高精尖产品，如果要进一步提升其性能、动力就必然要提高系统的精确度和可靠性，这些对设计和加工特别是装配都提出了更高的要求。因此，根据产品技术要求，利用尺寸链进行计算，经济合理的决定零部件的尺寸公差、可以提高产品样图的设计水平，保证加工精度，提高产品质量，并使产品获得最佳的技术水平和经济效益。然而，在尺寸链计算过程中出现了负公差的问题，成为困扰设计人员的技术难题。本文针对尺寸链计算中需要解决的负公差关键技术，提出了运用工艺方法进行解决，并取得了良好的加工效益。图 4-1 1、套筒类电镀件工序尺寸形成的工艺过程薄壁隔离衬套是某航空发动机浆轴上的支承衬套，其内孔与浆轴外圆配合，见图1所示。其中薄壁隔离衬套的内孔表面要求精密耐磨，所以内孔表面要求镀银0.30.4后再镀铅锡合金0.010.02，精度等级为H8，粗糙度值Ra0.8m，这就需要在加工过程中对电镀件工序尺寸进行控制，必须保证最小镀层厚度，否则会降低零件的寿命，同时又不得超过最大镀层厚度，以免增加制造成本和影响镀层结合强度。 （1）套筒类电镀件工序尺寸的分析 D0 电镀银前的工序尺寸；D1 电镀银后的工序尺寸；D2 电镀铅锡合金后的尺寸；t1 镀银层的厚度；t2 镀铅锌合金层的厚度；如图4-2所示： 图 4-2由于镀层与轴线对称分布，为了讨论问题方便，在尺寸链中把镀层及余量合在一起建立尺寸链，如图4-3所示。 D1电镀银后的工序尺寸 D2电镀银前的工序尺寸图 4-3（2）套筒类电镀件两次镀层工序尺寸的计算在设计图形中,作相互联系的尺寸,以一定的顺序首尾相连,形成一个封闭环的尺寸图形称为尺寸链。本论文需要计算的是镀铅锡合金前的尺寸和镀银前的尺寸。首先计算镀铅锡合金前的工序尺寸D1,尺寸链图如图44所示。计算时通常把镀层铅锡合金厚度0.010.02改写成。解：利用尺寸链公式中所规定的增环“”和减环“”符号标记，由极值法解出。封闭环为，增环为D1，减环为，工序尺寸计算如下：即：120=D1基本尺寸0.012 D1基本尺寸=120.02 ES=D1上偏差02 D1上偏差= +0.054 EI=D1下偏差0.012 D1下偏差= +0.02即： D1= 图 44工序尺寸的公差一般采用“入体原则”标注。所以得到镀铅锡合金前的工序尺寸为。同理可计算出镀银前的工序尺寸D2，尺寸链图如图45所示。 图 45计算时通常把镀银层的厚度0.30.4改写成，此时利用尺寸链公式中的规定判断出封闭环为，D2为增环，为减环。镀银层工序尺寸计算如下：即：D1=D2基本尺寸0.32 D2基本尺寸=120.64ES=D2上偏差02 D2上偏差=+0.034 EI=D2下偏差0.12 D2下偏差=+0.2 即： D2= 此时出现电镀件镀层工序尺寸的上偏差小于下偏差，工艺上把它称为负公差。负公差的特点是极限尺寸与正公差相反。这是由于组成环的公差远大于封闭环的公差。负公差尺寸制造不可能达到。根据封闭环的公差应等于各组成环公差之和的原则，考虑到加工内孔的困难，应给其留有较大的公差，可考虑大幅压缩组成环公差的工艺方法。如果再把镀银层厚度0.30.4改写成后；则镀层工序尺寸计算如下： 即： 120.04=D2基本尺寸0.32 D2基本尺寸=120.64 +0.034=D2上偏差02 D2上偏差=+0.034 0=D2下偏差0.0172 D2下偏差=+0.034 即： D2= 此时电镀件的工序尺寸出现零公差的现象。即公差为零，这是由于组成环的公差与封闭环的公差相等。工序尺寸D2的公差为零，即D2必须加工得绝对准确，这实际上是不可能的。工艺上工序尺寸出现负公差和零公差是绝对不允许出现的，也是不符合公差原理的。因此工艺设计人员必需解决这个问题。2套筒类电镀件的工序尺寸出现负、零公差的解决方案在上述计算中出现两种不符合公差原理的情况，我们应采取三种解决方案：（1）适当缩小组成环的公差如把镀银层厚度0.30.4的范围改成，工序尺寸计算如下： 即： 120.04=D2基本尺寸0.32 D2基本尺寸=120.64 +0.034=D2上偏差02 D2上偏差= +0.034 0=D2下偏差0.0052 D2下偏差= +0.01 即： D2=此方案可行，但加工精度要求过高，增加了操作者的加工难度，但这样也会增加加工成本。所以不能太小，尽量按等份原则进行分配。（2）适当扩大封闭环的公差此方案需经工艺设计人员同意，在加工精度允许范围内如把封闭环的公差改为 ，工序尺寸计算如下： 即： 120.04=D2基本尺寸0.32 D2基本尺寸=120.64 +0.3=D2上偏差02 D2上偏差= +0.3 0=D2下偏差0.12 D2下偏差= +0.2 即： D2=次方案优越于前一方案，加工精度降低了，加工难度也降低，加工成本自然也降低了。但一定要经过工艺设计人员的同意，方可执行；因为有可能影响到下道工序的加工。（3）改变零件的加工工艺原来加工工艺是： 粗车半精车精车镀银镀铅锡合金改变后的加工工艺是： 粗车半精车精车镀银磨镀铅锡合金实践证明粗车半精车精车镀银磨镀铅锡合金加工工艺对于所有内圆表面镀合金、尺寸精度高的套筒类电镀件是必须的，尺寸链如图4-6所示。根据经验确定，为了方便镀银后的磨削加工，镀银的厚度应在原来基础上增加到0.60.7mm。改变加工工艺顺序后封闭环也相应改变，而镀层厚度是间接保证的，封闭环为0.60.7mm；另外D2是电镀表面镀后的最终尺寸，它是通过电镀过程中不断测量来直接控制的，是组成环。 图 4-6计算中通常把镀银层厚度0.60.7mm改写成为封闭环。其中D2为增环，为减环。工序尺寸计算如下： 即： 0.62=D2基本尺寸120.04 D2基本尺寸=121.24 +0.12=D2上偏差0 D2上偏差= +0.2 02=D2下偏差0.034 D2下偏差= +0.034即： D2= 通过实践计算得出，此时工序尺寸的上偏差大于下偏差，完全符合公差原理。该加工方案就是对于套筒类电镀工件加工的最佳方案，几乎在电镀件加工中都采用车电镀磨电镀加工工艺过程，上述的方法可很方便地应用尺寸链原理计算有关工序尺寸，并能保证镀后加工有适宜的余量，又能保证镀层厚度和设计要求。3结论在航机设计和生产定型时都需要进行成套的尺寸链计算，以便对零件的可装配性进行检验，保证系统的精度要求。应用尺寸链计算套筒类电镀件工序尺寸的方法，在各种薄壁隔离衬套的工艺设计中已经得到广泛应用，它能够在保证设计要求的镀层厚度和尺寸精度的前提下，尽可能减少镀层金属不必要的浪费，同时使电镀件工序尺寸计算更为简单而准确，适应性强。尺寸链计算在公差技术中发挥着非常重要的作用。五夹具在机械车削加工、装配时,套类零件特别是薄壁衬套类零件极易产生变形。其主要表现为失圆现象严重,圆孔变为椭圆孔,尺寸达不到设计要求,严重影响了零部件加工装配精度。下面介绍效果理想的几种实用方法。 1 2 3 1）夹具采用与工件外圆相配的半圆形铜衬套来安装工件,并采用对称的浮动压块作为夹紧装置。这样较好地解决了由于工件受夹紧力和切削力变形 ,而造成尺寸误差和形状误差达不到技术要求的问题 4 图 5-1 1螺栓 2浮动压块 3半圆衬套 4夹具体 2）车一铸铁套筒(如图5-2所示)孔径比工件外圆直径d大001003毫米,沿套轴线锯一开口通槽,把套筒夹持在卡盘上,使夹紧力均匀地分布在工件外圆上,则工件不易变形。图 5-23）设计专用夹具进行装夹，即把径向夹紧改为轴向夹紧。见图5-3所示的夹具。工件用螺母端面来压紧工件，使夹紧力沿工件轴向分布，这样可防止夹紧变形。（轴向夹紧）4）采用辅助基准进行装夹。辅助基为 图 5-3工件下料时，轴向尺寸多出30一50 mm，内车有一小径通孔，主要是释放薄壁大衬套加工中的内应力，装夹时采用宽 图5-5软爪夹紧(见图4)5）加工前在薄壁筒坯料一端焊接法兰,焊后进行时效处理,消除焊接应力,再将法兰端面外圆加工后作为装夹基准来进行薄壁筒内孔和外圆的加工。内孔、外圆必须经多次反复留量粗、精镗,最后将外圆车到尺寸后,再将内孔镗到尺寸,切断,去掉法兰。 加工出来的薄壁筒内孔尺寸和圆柱度不理想,口部尺寸偏小,靠近法兰一端偏大。这是由于筒壁在靠近法兰一端刚性好而口部刚性弱产生让刀造成的。该方案无法进行大余量切削,加工效率较低。（辅助凸边） 薄壁衬套是某型航空发动机火焰筒上的一个零件，加工难度较高(材料为38Cr，属铁镍基高温合金)。为了加工出符合图样要求的零件，必须编制合理的工艺线路，并设计必要的夹具。 1、衬套的主要技术要求 如图1所示，衬套的几何尺寸及公差，表面粗糙度都有较高的要求。在加工完后还须进行热处理镀层。 2、衬套的加工工艺分析 由于衬套的材料是铁鉻基高温合金，此种合金具有良好的抗氧化性，有高的塑性和韧性，足够的热强性和良好的热疲劳性，是一种难加工材料。由图1可知，当完成外圆和内部形状加工后，衬套的壁较薄，受力差，内部空间位置也较小。要加工出63孔，一条宽6mm的退油槽，并保证对称，比较困难。如直接夹持衬套加工，不仅容易变形，而且不好直接加工。因此必须设计专用的夹具，才能加工出合格的衬套零件。 3、衬套加工工序安排分析 在完成外圆和内部形状加工后，63孔，两处宽6mm的退油槽，各道工序的安排顺序，决定着衬套的工艺性和经济性。如把加工宽6mm退油槽安排在前，则在加工63孔时，无准确的定位基准，就不能保证63孔与退油槽要求的位置。如果加工退油槽这个工序安排在加工63孔前，后一个工序都无准确的定位基准。因此，最好是把加工63孔安排在前，其次是加工宽6mm的退油槽。因槽加工后容易控制。在完成63孔、退油槽加工后，在衬套内面产生了毛刺，需安排内、外面去毛刺工序。 4、夹具设计 （1）钻模 加工4+0.160孔的简易钻模如图5-6所示。 1.钻模座2.钻套3.定位销 图 5-6钻模衬套以4100.34外圆和台阶环形面C定位。以台阶环形面C定位，保证240.160孔中心与台阶环形面距离尺寸3.80.2mm。使用时用虎钳钳口夹住钻模座1端面G和衬套大端面。钻模上340.150.05孔是为了衬套在钻孔后可能有毛刺不好取时，可从孔的左端往右端推出。在钻模上钻出第一个40.160孔后，松开钳口，将衬套转80，再插入定位销3，夹紧后钻第二个孔，从而保证了两孔轴心线之间夹角为80。 六加工方案要保证内外圆表面间的同轴度以及轴线与端面的垂直度要