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套筒零件加工工艺及钻铰径向孔夹具设计与建模

摘要
零件的加工工艺编制，在机械加工中占有非常重要的地位，零件工艺编制得合不合理，这直接关系到零件最终能否达到质量要求；夹具的设计也是不可缺少的一部分，它关系到能否提高其加工效率的问题。本文对套筒类零件作了简要概述，并对零件的工艺进行了分析，最后提出了零件加工工艺及夹具设计的制作流程，其设计方式更加简化、高效，提高了生产效率及保证加工精度。

关键字：工艺设计；基准选择；切削用量；定位误差
套筒零件加工工艺及钻铰径向孔夹具设计与建模
一、概述
（一）套筒零件的功用和结构特点
套筒零件是机械加工中经常碰到的一种零件，它的应用范围很广。例如：支承旋转轴的各种形式的轴承、夹具上的导向套、内燃机的汽缸套以及液压系统中的油缸等。
机器中的套筒零件起支承或导向作用。由于功用不同，套筒零件的结构和尺寸有很大的差别，但结构上仍有共同的特点：零件的主要表面为不同轴度要求较高的内、外旋转表面；零件壁的厚度较薄：零件的长度一般大于直径等。
（二）套筒零件的技术要求
套筒零件的主要表面是内孔和外圆，其主要技术要求如下：
1、内孔
内孔是套筒零件起支承作用或导向作用最主要的表面，它通常与运动着的轴、刀具或活塞相配合。内孔直径的尺寸精度一般为2级，精密轴套有时取1级，油缸由于与其相配的活塞上有密封圈，故要求较低。
内孔的形状精度，一般应控制在孔径公差以内，有些精密轴套控制在孔径公差的1/2-1/3，甚至更严。对于长的套筒除了圆柱度和同轴度外，还应注意孔轴线直线度的要求。
为保证零件的功能和提高其耐磨性，内孔表面粗糙度一般为3.2~0.2aaRR，有的高达0.05aR以上。
2、外圆
外圆表面一般是套筒零件的支承表面，常以静配合或过渡配合同箱体或机架沙锅内的孔相连接。外径的尺寸精度通常为2~3级；形状精度控制在外径公差以内；粗糙度一般为6.3~0.8aaRR。
1）内外圆之间的同轴度
当内径的最终加工系将套筒装入机座后进行时，套筒内外圆间的同轴度要求较低；如果最终加工是在装配前完成时要求较高，一般为0.01~0.05mm。
2）孔轴线与端面的垂直度
套筒的端面（包括凸缘端面）如工作中承受轴向载荷，或虽不承受载荷但加工中是作为定位面时，与孔轴线的垂直度要求较高，一般为0.02~0.05mm。
（三）套筒零件的材料与毛坯
套筒零件一般都是用钢、铸铁、青铜或黄铜等材料制成。有些滑动轴承采用双金属机构，即用离心铸造法在钢或铸铁套的内壁上浇注巴氏合金等轴承合金材料，这样既可节省贵重的有色金属，又能提高轴承的寿命。
套筒零件的毛坯选择与其材料、结构和尺寸等因素有关。孔径较小（如d<20mm）的套筒一般选择热轧或冷拉棒料，也可以采用实心铸件。孔径较大时，采用无逢钢管或带孔的铸件和锻件。大量生产时可以采用冷挤压和粉末冶金等先进的毛坯制造工艺，既提高生产率又节约金属材料。
二、零件的分析
（一）零件的作用
液压缸又称为油缸，它是液压系统中的一种执行元件，其功能就是将液压能转变成直线往复式的机械运动。缸筒是液压缸的重要组成部分。
（二）零件的工艺分析
1、加工方法的选择
套筒零件的主要加工表面为孔和外圆表面。外圆表面加工根据精度要要求可选择车削和磨削。孔加工方法的选择比较复杂，需要考虑零件的结构特点、孔径大小、长径比、精度和粗糙度要求以及生产规模等各种因素。对于精度要求较高的孔往往还要采用几种不同的方法顺次进行加工。本次设计的油缸，为保证孔的精度和表面质量将先后经过粗镗、半精镗、精镗和滚压等四道加工（零件毛坯为无缝钢管）。
2、保证套筒表面间位置精度的方法
由套筒零件的技术要求知，套筒零件内外表面间的同轴度以及端面与孔轴线的垂直度一般均有较高要求。为保证这些要求通常可采用下列方法：
1）在一次安装中完成内外表面及端面的全部加工。这种方法除了工件的安装误差，所以可获得很高的相对位置精度。但是，这种方法的工序比较集中，对于尺寸较大（尤其是长径比较大）套筒也不便与安装，故多用于尺寸较小轴套的车削加工。
2）套筒主要表面加工分在几次安装中进行，先终加工孔，然后以孔为精基准最终加工外圆。这种方法由于所用夹具（心轴）机构简单，且制造和安装误差小，因此可保证较高的位置精度，在套筒加工中一般多采用这种方法。
套筒主要表面加工在几次安装中进行，先终加工外圆，然后以外圆为精基准最终加工内孔。采用这种方法时工件装夹迅速可靠，但因一般卡盘安装误差较大，加工后工件的位置精度较低。若欲获得较小的同轴度，则必须采用定心精度高的夹具，如弹性膜片卡盘、液体塑料夹头和经过修磨的三爪卡盘等。
对于较长的套筒零件，为保证位置精度，往往以外圆定位，采用一端夹持，另一端用中心夹支托来最终加工内孔。对于本次设计加工零件的工艺不采用这种方法,是因为加工内孔时,安装工件需