机械制造技术课程设计-油缸体加工工艺及铣夹具设计

机械制造工艺设备课程设计设计课题：油缸体零件机械加工工艺规程及装备设计专业：班级：姓名：学号：指导老师：年月日PAGE20摘要目前，国内使用的油缸体主要来自专业配套工厂，包括资深国有企业和新兴乡镇企业。其生产主要采用通用机床和专用夹具来分散和组织工序。主要存在加工质量不稳定、精度低、废品率高等问题;一些关键精度要求一般难以保证，使得整个气缸的性能难以达到标准，成为困扰行业的技术难题。该行业一直在不断进行技术研究，但收效甚微。本文对油缸体零件的工艺和工装进行了整体设计修改，对各工序进行了详细的工艺和工装设计，并对一些关键工序进行了校核和安全分析。关键词：油缸体；夹具；工装；工艺；AbstractAtpresent,theoilcylindersusedinChinamainlycomefromprofessionalsupportingfactories,includingseniorstate-ownedenterprisesandemergingtownshipenterprises.Itsproductionmainlyusesgeneralmachinetoolsandspecialclampstodisperseandorganizeprocesses.Themainproblemsareunstableprocessingquality,lowaccuracyandhighscraprate;somekeyaccuracyrequirementsaregenerallydifficulttoguarantee,whichmakestheperformanceofthewholecylinderdifficulttomeetthestandard,andbecomesatechnicalproblemthatpuzzlestheindustry.Theindustryhasbeenconstantlycarryingouttechnicalresearch,butwithlittleeffect.Inthispaper,theoveralldesignoftheprocessandtoolingoftheoilcylinderpartsismodified,thedetailedprocessandtoolingdesignofeachprocessiscarriedout,andsomekeyprocessesarecheckedandsafetyanalyzed.Keywords：Boxbody;Process;Processing;Fixture;Efficiency;目录TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 IAbstract II第1章 前言 4第2章 零件的分析 52.1零件的作用 52.2零件的工艺分析 52.3毛坯的制造形式 6第3章工艺规程设计 83.1基准的选择 83.2制定加工工艺路线 83.3切削用量及切削时间的确定 9第4章专用夹具设计 154.1设计类型及机床选择 154.2定位方案的确定 154.3夹紧方案的确定 164.4定位误差分析 174.5夹紧力和切削力计算 184.6夹具设计简要操作说明 19结论 20致谢 21参考文献 22前言油缸体是一种液压执行机构，它将液压能量转化为机械能，作直线往复运动(或摆动运动)。结构简单，运行可靠。当用于实现往复运动时，可避免减速器，无传动间隙，运动平稳，被广泛应用于各种机械液压系统中。气缸的输出力与活塞的有效面积和两侧的压差成正比;气缸主要由缸筒和缸盖、活塞和活塞杆、密封装置、缓冲装置和排气装置组成。缓冲和排气装置取决于应用程序，其他装置是必不可少的。油缸体是液压传动系统的执行元件，是将液压能量转换为机械能的能量转换装置。液压马达实现连续旋转运动，气缸实现往复运动。气缸结构有三种:活塞缸、柱塞缸和摆动缸。活塞缸和柱塞缸实现往复直线运动，输出速度和推力，摆动缸实现往复摆动，输出角速度(转速)和转矩。除单次使用外，油缸体还可与两种或多种机构组合使用。完整的特殊功能。液压缸结构简单，工作可靠，在机床液压系统中得到了广泛的应用。目前，国内使用的油缸体主要来自专业配套工厂，包括资深国有企业和新兴乡镇企业。其生产主要采用通用机床和专用夹具来分散和组织工序。主要存在加工质量不稳定、精度低、废品率高等问题;一些关键精度要求一般难以保证，使得整个气缸的性能难以达到标准，成为困扰行业的技术难题。该行业一直在不断进行技术研究，但收效甚微。

零件的分析2.1零件的作用油缸体属于典型的箱体类零件，它用于将机器和部件中的轴、套。齿轮等有关零件连接成一个整体，并使之保持正确的相互位置，以传递转矩或改变转速来实现规定的运动。它的结构特点是结构复杂，壁薄且不均匀，加工部位多，加工难度大。对油缸体上体的加工主要集中在对一些孔的加工，基本孔可分为通孔、阶梯孔、盲孔、交叉孔等，通孔工艺性最好；深孔、阶梯孔、相贯通的交叉孔工艺性较差；盲孔工艺性最差，所以在设计上也尽量避免。零件图如下：图2.1零件图2.2零件的工艺分析工艺分析的目的，一是根据图纸审查零件的形状结构及尺寸精度、性能（包括物理性能、化学性能、机械性能等）以及相对位置关系的过程、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工和装配；是否符合实际。二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程。零件的材料为Q235，生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削。（1）直径为φ68、φ58、φ34、φ47的孔具有较高的精度要求，表面粗糙度Ra的值为3.2um，是加工的关键表面。（2）零件的上下端面的表面粗糙度Ra的值为3.2um，是加工的重要表面。（3）零件的φ68的端面的表面粗糙度Ra的值为1.6um，是加工的重要表面。（4）零件内孔按尺寸预留余量2mm。（5）零件所有的螺纹孔系需要实心铸造，加工成型。2.3毛坯的制造形式根据市场需求和企业自身的市场定位，产品的生产确定为中批量生产。材料选择HT200;由于灰铸铁成本低，具有良好的耐磨性、可铸性、可加工性和阻尼特性;从设计图纸部分,可以看出部分的孔直径不大,如果是直接赶出去,很容易出现缺陷,如“收缩孔隙裂缝砂洞,所以在实际的技术,空白是固体,和空白津贴取决于生产批次和铸造方法;毛坯在铸件后应进行退火热处理，以提高切削性能，消除铸件内应力。铸件成本相对较低，零件毛坯尺寸不大，形状也不复杂。根据现有工厂的生产设备和技术水平，选用金属型铸造。该铸造方法可铸造形状较简单的铸件。铸件尺寸精度可达0.1mm~0.5mm，表面粗糙度Ra可达12.5~6.3，铸件力学性能良好，可减少加工余量，节省材料，降低消耗。为了确定毛坯的铸件尺寸，首先必须确定铸件的加工余量。铸件加工余量的确定:铸件的加工余量是在铸件工艺设计过程中预先添加的金属层厚度，在加工过程中进行切割，以保证铸件的加工表面尺寸和零件精度。铸件图上给出的铸件尺寸称为铸件基本尺寸，包括加工余量。铸件尺寸公差是指铸件基本尺寸的最大极限尺寸与最小极限尺寸之差。对铸件表面一侧进行加工，分配铸件加工余量(MA)和铸件尺寸公差(CT)。加工余量等级及铸件选择:由于圆柱是典型的箱体零件，主要是孔加工，而毛坯铸件的表面加工并不复杂，所以可以用一个简单实用的查表来确定毛坯铸件的尺寸。对于大批量生产和大批量生产的铸件，可根据加工余量表选择加工余量等级(MA)。在保证毛坯成形质量要求的前提下，为适当降低工人对毛坯铸件的技术要求，我们选择铸件尺寸公差等级为CT10，加工余量等级为G。在确定铸件尺寸公差水平时，砂型铸件顶面(相对于浇注位置)的加工余量水平比底部和侧面的加工余量水平低一级。在确定铸件的尺寸公差水平和加工余量水平时，应根据加工所需表面的最大基本尺寸与加工基准之间的较大尺寸来选择加工余量值。毛坯图见下图：图2.2毛坯图

第3章工艺规程设计3.1基准的选择基准的选择是过程规划设计中的重要工作之一。正确合理地选择基准，可以保证加工质量，提高生产效率。否则不仅会在加工过程中出现上百个问题，而且会有大量的零件报废，使生产无法正常进行。1、粗基准的选择粗基准选择应为后续加工提供精基准，由于该零件毛坯图没有内孔，故以零件的端面及外表面为粗基准，精加工外表面。2、精基准的选择精基准主要考虑如何保证加工精度和装夹方便，加工完的端面及内孔等表面可以作为精基准，进行加工内孔和钻孔等。

3.2制定加工工艺路线工艺路线的制定是整个工艺过程设计的主线。工作交替进行，确定工艺基准、空白、工艺和尺寸，工作量大。根据相关原则，在充分调研的基础上，从我厂和车间人员、材料、技术水平等方面考虑引进新技术的可能性。从零件的技术条件分析可以看出，对油缸体的尺寸精度、形状精度和位置精度都有很高的要求。随着对油缸体需求的快速增长，传统工艺已经不能适应大规模生产，因此我们应该努力寻找更适合社会生产能力条件的加工工艺路线。制定零件加工路线的主要任务是制定工艺规范的总体布局。主要任务是选择各表面的加工方法，定位基准面，确定加工顺序，机床和各工序使用的工艺设备等。这部分是批量生产的。可使用配有专用夹具的机床进行加工，并可适当配备专用机床。这个过程主要是分散的。有些流程可以适当地集中。加工阶段分为粗加工和精加工两个阶段。工具和测量工具的选择可以结合特殊和适用的工具。根据以上分析，初步过程如下：1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣左端面4铣铣右端面5车车φ68、φ58、φ40的孔6车车φ28、φ34、φ47的孔7铣铣98x92的四周端面8钻钻4-φ9的孔，锪孔φ149铣铣尺寸R5的槽10钻钻2-φ5.1的螺纹底孔，攻丝M611钻钻4-M5的螺纹孔12检验检验3.3切削用量及切削时间的确定3.3.1铣左端面刀具：YG6硬质合金端铣刀,齿数z=10,刀具直径d=40背吃刀量：=2mm每齿进给量：查《机械加工工艺师手册》表30-15，取=0.18mm/z铣削速度：查《机械加工工艺师手册》表30-23，取=30m/min机床主轴速度：，查表4-16，取=135r/min实际铣削速度：每分进给量：铣削宽度：=35mm刀具切入长度：查《机械加工工艺师手册》表30-38公式如下：具切出长度：查《机械加工工艺师手册》取=2mm机动时间：查查《机械加工工艺师手册》公式如下：铣右端面与上述结果相同3.3.2车φ68、φ58、φ40的孔1)切削深度单边余量为Z=2mm2)进给量根据《机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r3)计算切削速度其中：=342,=0.15,=0.35,m=0.2。=1.44,=0.8,=1.04,=0.81,=0.97。所以1.440.81.040.810.97=92m/min4)确定机床主轴转速ns==636r/min与636r/min相近的机床转速为650r/min。现选取=650r/min。所以实际切削速度==5)切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。t=i=0.37(min)3.3.3车φ28、φ34、φ47的孔1)切削深度单边余量为Z=2mm2)进给量根据《机械加工工艺手册》取f=0.2mm/r3)计算切削速度其中：=342,=0.15,=0.35,m=0.2。=1.44,=0.8,=1.04,=0.81,=0.97。所以1.440.81.040.810.97=92m/min4)确定机床主轴转速ns==545r/min与545r/min相近的机床转速为575r/min。现选取=600r/min。所以实际切削速度==5)切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。t=i=0.48(min)3.3.4铣98x92的四周端面刀具：高速钢面铣刀，D=40mm，齿数z=10背吃刀量：=0.8mm每齿进给量：查《机械加工工艺师手册》表30-15，取=0.15mm/z铣削速度：查《机械加工工艺师手册》表30-23，取=30m/min机床主轴速度：，查表，取=250r/min实际铣削速度：每分进给量：铣削宽度：=56mm刀具切入长度：查《机械加工工艺师手册》表30-38公式如下：具切出长度：查《机械加工工艺师手册》取=2mm机动时间：查查《机械加工工艺师手册》公式如下：3.3.5钻4-φ9的孔，锪孔φ14采用的麻花钻的材质是硬质合金钻头，它的具体的数值在下面：，根据相关设计资料和设计指南，取切削速度的确定，取。主轴的转动速度，查主轴转速表，取；计算实际切削速度，。机动工时=0.19min。锪孔φ14刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取锪孔钻Φ141)进给量取f=0.13mm/r2)切削速度V=24~34m/min.取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns==735r/min与735r/min相近的机床转速为750r/min。现选取=750r/min。所以实际切削速度==5)切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。t==0.21（min)3.3.6铣尺寸R5的槽刀具：YG6硬质合金立铣刀,齿数z=6,每齿进给量：查《机械加工工艺师手册》表30-15，取=0.2mm/z铣削速度：查《机械加工工艺师手册》表30-23，取=30m/min机床主轴速度：取=255r/min实际铣削速度：具切出长度：查《机械加工工艺师手册》取=2mm机动时间：查查《机械加工工艺师手册》公式如下：3.3.7钻2-φ5.1的螺纹底孔，攻丝M6工步一：钻螺纹底孔选用高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.1－6）由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得（《切削》表2.15）500r/min按机床选取n=500r/min切削工时：，，则机动工时为工步二：攻丝选择M6mm高速钢机用丝锥等于工件螺纹的螺距，即f=0.45mm/r398r/min按机床选取n=400r/min切削工时：，，则机动工时为3.3.8钻4-M5的螺纹孔进给量：查《机械加工工艺师手册》表28-13，取=0.25mm/r钻削速度：查《机械加工工艺师手册》表28-13，取=15m/min机床主轴速度：查表4-9，取=600r/min实际钻削速度：每分进给量：机动时间：由《机械加工工艺师手册》表28-42得：

第4章专用夹具设计4.1设计类型及机床选择由指导老师的分配了工序铣槽的专用夹具。根据课题，选择了最重要的工序之一的铣面进行夹具设计。根据工艺规程可知，铣削加工采用立式铣床。如图立式铣床是一种常见的机械加工装备，立式铣床的主轴是垂直布置的，决定了他的加工方向是工作台水平移动。在夹具设计时，要考虑到机床工作台的进给方向和进给行程。图4.1立式铣床4.2定位方案的确定1.设计夹具定位方案定位面是加工工件的参考。定位面选择可根据零件图进行指导。加工平面时，通常选择与被加工表面有相对关系的零件图上的平面作为加工定位面。一般情况下，夹具定位元件的设计可以参考它们之间的相对关系(距离、角度、垂直度等)，实现定位基准与图纸基准的一致性。根据上述原理，选择被加工零件的内孔和端面作为加工参考。2.选择夹具定位元件定位元件的选择是夹具设计中非常重要的一项工作，它会影响加工零件时刀具的相对位置。根据夹具设计规范，定位元件有很多种，如定位板、定位销、支撑销、定位轴、v形挡板等。本次设计中选择的定位元件包括：支承板、定位销和菱形销。3.定位要素的不确定性分析零件的六自由度是物体所占的最高空间。一个零件最多只能有6个自由度。如果一定的自由度是有限的，则零件在这个方向上的运动将会停止，在这个方向上的位置度将会被确定。零件的定位是为了限制零件的相对自由度。从夹具图中可以看出，从原理分析的角度来看，这是一种单面两孔的定位方法。在底部的基础上，利用支承板可以限制工件的三个自由度。在零件加工内孔的基础上，利用定位轴来限制两个方向的自由度。基于零件上的另一个孔，用菱形销限制一个方向的自由度，此时为零。该部分被限制在6个自由度内，并且该部分被完全定位。4.3夹紧方案的确定夹紧装置的设计必须符合零件的生产工艺。如果零件比较大，则需要设计比较复杂的夹紧装置。考虑到本文设计的夹具零件不是很复杂，且夹具用于钻孔，加工力平行于垂直水平面。通过一边和两个销子定位零件。只要有向上运动的趋势，在拧紧螺栓和螺母及配合时，将压盘压紧，并将压盘压在零件表面进行夹紧。夹紧元件包括:螺母、移动压板。图4.2夹紧机构4.4定位误差分析这次设计的定位方式是一面两个孔，也就是在零件中需要确认这个加工面和两个孔的位置，这次设计用底端面为基准面，孔为底面上的两个孔φ14。由零件两个孔之间的孔距计算出工序简图，可计算出两孔中心距。查询《机床夹具设计手册》参考手册，手册中对孔的定义分析：夹具使用用的定位方式为一面两销定位。图4.3定位简图由加工工艺孔工序简图可计算出两工艺孔中心距L由于两工艺孔有位置度公差，所以其尺寸公差未标注，取0.3mm。两工艺孔尺寸为Φ11，取偏差为（0.1,0）两定位销偏差对圆柱销查参考文献[2]表8-7，极限偏差取r6即圆柱销尺寸为。对削边销查参考文献[2]表8-7，。削边销与基准孔的最小配合间隙4.5夹紧力和切削力计算由资料《机床夹具设计手册》查表可得：切削力公式：式中查表得：即：切削扭矩公式：即：根据作用在工件上的切削力和夹紧力，找出加工过程中夹紧最不利的瞬时状态，根据静力平衡原理计算理论夹紧力。最后，为了保证夹持的可靠性，将安全系数乘以实际所需的夹持力。取，，即：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算：式中参数由《机床夹具设计手册》可查得：其中：螺旋夹紧力：4.6夹具设计简要操作说明夹具的设计应以手动夹紧为基础，因为压力板的夹紧结构简单，制造方便，是提高劳动生产率的主要途径。夹具上设有定位销，便于工件的良好定位。以前提到过许多设计原则。在本次夹具设计中，为了提高生产率和缩短工作时间，考虑了机械夹紧的形式，并对压板夹紧机构进行了螺栓和螺母的压缩。使用夹具时，将夹具固定在工作台上，确定零件的相对位置。当同一批零件再次加工时，一次装夹即可完成。当工件被夹紧时，只需松开螺母，退出压板，即可方便快捷地取出工件。图4.4夹具装配图

结论在这个设计的过程中，我真正的认识到了自己的不足，认识到了以前在课堂上没有学到的知识，也参与到了这个设计中，让我真正感受到知识的重要性和必要性，感受到老师和同学们的帮助。在本次设计中，我学到了很多知识，如机械制造技术基础、公差与协调、机械制图、工程材料、热处理工艺等，都是串联起来的，起到了主导作用，巩固了所学知识的作用。在课程设计中，第一步是制定工件的加工工艺规范，这样在加工工件时，就可以知道要用什么机床，如何加工，加工设备和设备等。因此，制定工件的加工规范是非常重要的。在本次课程设计中，另一件重要的事情就是专用夹具的设计。因为机床夹具的设计只是在学习过程中描述的理论知识，不是自己设计的。因此，在设计过程的开始，就存在这样那样的问题。老师的细心