外筒衬套工艺及钻模铣床夹具设计.docx
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外筒衬套工艺及钻模铣床夹具设计
本科毕业设计论文
题目外筒衬套工艺及钻模铣床夹具设计
专业名称机械设计制造及其自动化
学生姓名贾邵波
指导教师邓修瑾
毕业时间2014年6月
毕业设计论文任务书
一、题目
外筒衬套工艺及钻模铣床夹具设计
二、指导思想和目的要求
毕业设计（论文）是培养学生自学能力、综合应用能力、独立工作能力的重要教学实践环节。
在毕业设计中，学生应独立承担一部分比较完整的工程技术设计任务。
要求学生发挥主观能动性，积极性和创造性，在毕业设计中着重培养独立工作能力和分析解决问题的能力，严谨踏实的工作作风，理论联系实际，以严谨认真的科学态度，进行有创造性的工作，认真、按时完成任务。
三、主要技术指标
1、零件图一张；
2、毛坯图一张；
3、工艺规程一本；
4、工艺装备（夹具1-2套）；
5、说明书一份
四、进度和要求
1、分析并绘制零件图2周
2、绘制毛坯图1周
3、设计工艺路线及编制工艺规程5周
4、设计工艺装备4周
5、编写说明书（论文）2周
五、主要参考书及参考资料
1、闫光明主编《现代制造工艺基础》西北工业大学出版社2007
2、哈工大李益民主编《机械制造工艺设计简明手册》机械工业出版社，1994
摘要
本次毕业设计的主要任务是对外筒衬套零件的加工工艺规程及某些工序的专用夹具设计。
外筒衬套零件是飞机液压助力器执行机构中的主要部件之一。
它在产品中一端与液压助力器外筒组件连接，中间孔与活塞外圆配合，起到一端的支撑作用。
本文共有四大章，第一章对外筒衬套零件进行了详细的工艺分析；第二章详细介绍了零件工艺规程的编制，包括工艺路线和工序的设计；第三章对某些工序的专用夹具的设计方法及步骤进行了详细的说明;第四章对毕业设计的整体设计过程进行总结概括。
关键词：
外筒衬套，工艺分析，工艺规程，专用夹具
ABSTRACT
Thisgraduationdesignistosetofsparepartsoftheprocessplanningandprocessesthespecialfixturedesign.Thispartistheexecutingagencyforthehelpofthemajorcomponents.Itisoneoftheendofthehydraulichelpwiththecomponentconnection,themiddleofavastandroundanduptotheendofthesupportingrole.
Thispassageincludeoffourchapters,thefirstchaptercarriedoutadetailedprocessanalysis;secondchapterintroducesthecomponentsofthepreparationprocessplanning,includingprocessroutesandprocessdesign;thirdchapteronsomespecialfixturedesignprocessmethodsandstepsdescribedindetail;thefourthchapterofthegraduatedesignsummeduptheoveralldesignprocess.
KEYWORD:
Outertubebushing,Processplanning,Processanalysis,Thespecialfixture，Sum
目录
前言-1-
第1章零件的分析-2-
1.1零件的作用-2-
1.2零件的工艺分析-3-
1.2.1结构工艺分析-3-
1.2.2材料加工性-4-
第2章工艺规程设计-5-
2.1工艺路线设计-5-
2.1.1确定毛坯的尺寸-5-
2.1.2主要表面的加工方法-5-
2.1.3加工阶段划分-5-
2.1.4基准选择-5-
2.1.5工序集中与分散-7-
2.1.6制订工艺路线-8-
2.2工序设计-9-
2.2.1工序尺寸、机械加工余量的确定-9-
2.2.2机床及工艺装备的选择-11-
第3章夹具设计-14-
3.1钻模铣床夹具设计-14-
3.1.1拟定夹具方案-14-
3.1.2自由度分析-14-
3.1.3绘制夹具总图-18-
3.1.4绘制夹具零件图-18-
3.1.5夹具精度分析-19-
致谢-22-
参考文献-23-
毕业设计小结-24-
前言
这次毕业设计是我们专业在学完了大学的全部基础课、技术基础课以及相关的专业课之后进行的。
外筒衬套零件的工艺及夹具设计是属于工艺类的毕业设计，它是我们在大学期间的最后一门课，也是我们步入社会参加工作或者继续学习深造的重要过渡环节。
通过这次毕业设计，我们将理论与实践相结合，训练了我们分析问题、解决问题的能力，为今后参加工作、深造学习奠定了一定的专业技术基础。
因此，它在我们四年的大学生活中占有非常重要的地位。
对我来说，我希望能通过这次毕业设计对自己进行一次检测，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，并对零件的加工工艺及夹具设计有了比较深入的了解，在以后的学习中能够理论结合实践，解决实际问题。
由于能力所限，这次毕业设计难免有不足之处，恳请各位老师给予指教。
第1章零件的分析
1.1零件的作用
题目所给定的零件是飞机液压助力器执行机构中的主要部件之一。
它在产品中一端与液压助力器外筒组件连接，中间孔与活塞外圆配合，起到一端的支撑作用。
从整体上来看，飞机液压助力器是安装在飞机副翼操纵机构中或方向舵操纵系统中，用于不可逆的液压助力器操纵。
当飞机液压系统损坏或压力下降时，液压助力器外筒左右两腔沟通，即助力器当一拉杆使用，以实现人力应急操纵。
每架飞机上装有两台液压助力器。
分别操纵左右副翼或方向舵。
1.2零件的工艺分析
1.2.1结构工艺分析
图1-1零件图
外筒衬套构形并不复杂，但从整体构形看刚性差、壁薄，最小壁厚只有1.975mm.其主要表面有：
内孔Φ26
，两槽Φ32.55
和Φ32.35
，外圆
柱面Φ37.5
及其端面T，Φ47.5外圆端面K.非主要表面为：
2个Φ8的螺纹孔。
且该零件尺寸精度与位置精度高，因此，在设计工艺过程时，首先要解决变形对精度的影响问题。
这里特别强调要注意温度产生变形和内应力产生变形对精度的影响问题。
如上图1-1
零件轴向主要设计基准为Φ37.5
外圆端面T且外圆柱面Φ37.5
和Φ47.5外圆端面K它们要在最后工序进行磨削。
因此，涉及到多尺寸保证问题。
在确定工序的尺寸，公差时要经过尺寸链计算，基准选择和工序安排也要考虑这一问题。
Φ37.5
外圆表面A对Φ26
内孔表面B的跳动量0.01，Φ47.5外圆端面K对Φ37.5
外圆表面A的跳动量0.01，Φ37.5
外圆端面T对Φ37.5
外圆表面A的跳动量0.03，Φ32.55
两槽表面C、D对Φ26
内孔表面B的跳动量0.05。
采用互为基准给予保证。
零件主要表面的加工精度为IT6-IT10，表面粗糙度Ra=1.6,Ra=0.8,Ra=0.4，Ra=0.2；非主要表面粗糙度为Ra=6.3,Ra=3.2。
零件主要表面要求较低的粗糙度是为提高工件抗疲劳强度。
位置关系精度要求较高，相互之间的跳动量允差为0.01～0.05。
1.2.2材料加工性
QAl9-4材料是一种含铁的铝青铜，有较高的强度和减摩性，良好的耐腐性，且热态下压力加工性良好，因此切削加工无特别困难。
第2章工艺规程设计
2.1工艺路线设计
2.1.1确定毛坯的尺寸
零件材料为QAl9-4。
从零件图纸知此零件的最大尺寸:
Φ47.5×28。
当零件外径为Φ47～Φ48，长度≦200mm时，查实用机械加工工艺手册（第2版）表6-5知：
外径（材料）为50mm,单端面加工余量1.5。
所以毛坯长度尺寸为28+2×1.5。
即毛坯尺寸：
Φ50×31
2.1.2主要表面的加工方法
37.5
外圆表面A加工精度为IT6级，表面粗糙度为0.4，最终加工方法为磨削。
Φ26
内孔表面B及Φ32.55
两槽表面C和Φ32.35
D的加工精度分别为：
IT7、IT10、IT10,粗糙度分别为：
Ra=0.2、Ra=0.8、Ra=1.6,最终加工方法应选用研磨，而准备工序应为粗镗，半精镗。
Φ47.5外圆端面K精度要求较低，但表面粗糙度Ra为0.8，因此也选用磨削。
非主要表面2×Φ8，应选用铣削。
2×M4-2应选用攻螺纹。
2.1.3加工阶段划分
由于该加工精度高，因此，必须划分加工阶段。
该零件某些表面精度达IT6,粗糙度Ra=0.4,所以整个工艺路线划分为四各阶段，即粗加工、半精加工、精加工、光整加工阶段。
2.1.4基准选择
（1）粗基准选择应当满足以下要求：
⑴．粗基准的选择应以加工表面为粗基准。
目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。
如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择
铣床夹具装配图
3.1.3绘制夹具总图
当夹具的结构方案确定后，就可以正式绘制夹具总图。
绘图比例按1：
1（直观性好）。
主要视图必须按照加工时的工位状态表示，而主视图，尽可能选取与操作者正对着的位置。
被加工的工件要用双点化线绘出。
3.1.4绘制夹具零件图
夹具总图设计完成后，还要绘制夹具中非标准件的零件图，并对其提出相应
的技术要求。
所设计的零件图要求结构工艺性良好，以便于制造、检验和装配。
3.1.5夹具精度分析
在夹具结构方案确定及总图设计完成之后，还应该对夹具精度进行分析和计算，以确保设计的夹具能满足工件的加工要求。
在夹具结构方案确定及总图设计完成之后，还应该对夹具精度进行分析和计算，以确保设计的夹具能满足工件的加工要求。
1.影响精度的因素（造成误差的原因）
在加工工序所规定的精度要求中，与夹具密切相关的是被加工表面的位置精度——位置尺寸和相互位置关系的要求。
影响该位置精度的因素可分为δ定基δ安装，δ加工三部分，夹具设计者应充分考虑估算各部分的误差，使其综合影响不致超过工序所允许的限度。
δ定基是指由于定位基准与原始基准（亦称工序基准）不重合而引起的原始尺寸（工序尺寸）的误差，它的大小已由工艺规程所确定，夹具设计者对它无法直接控制，如果要减少或消除δ定基，则可建议修改工艺规程，另选定基准，最好采用基准重合的原则。
在25工序里基准重合，所以定基误差为零
δ安装是指与工件在夹具上以及夹具在机床上安装的有关误差，它包括以下因素：
（1）工件在夹具上定位所产生的定位误差δ定位，夹具设计者可以通过合理选择定位方法和定位件，将其限制在规定的范围内。
（2）工件因夹紧而产生的误差，是指在夹紧力作用下，因夹具和工件的变形而引起的原始基准或加工表面在原始尺寸方向上的位移。
在成批生产中，如果这一变形量比较稳定，则可通过调整刀具与工件之间的位置等措施，将它基本消除。
（3）夹具在机床上的安装误差δ夹安，是指由于夹具在机床上的位置不正确而引起的原始基准的原始尺寸方向上的最大位移。
造成δ夹安的主要因素有二：
其一是夹具安装面与定位件之间的位置误差，这可在夹具总图上作出规定；其二是夹具安装面与机床配合间隙所引起的误差或安装找正时的误差。
δ夹安的数值一般都很小。
在安装夹具中可以采用仔细校正或精修定位面等办法来减小δ夹安。
δ加工是指在加工中由于工艺系统变形、磨损以及调整不准确等而造成的原始尺寸的误差，它包括下列因素：
（1）与机床有关的误差δ机床。
如车床主轴的跳动、主轴轴线对溜板导轨的平行度或垂直度误差等。
（2）与刀具有关的误差δ刀具。
如刀具的形状误差、刀柄与切削部分的不同轴线以及刀具的磨损等。
（3）与调整有关的误差δ调整。
如定距装刀的误差、钻套轴线对定位件的位置误差等（这项可在夹具总图中予以限定）。
（4）与变形有关的误差δ变形。
这取决于工件、刀具和机床受力变形和热变形。
以上诸因素都是造成被加工表面位置误差的原因，它们在原始尺寸方向上的总和应小于该尺寸的公差δ，即应满足不等式
δ≥δ定基+δ定位+δ夹安+δ加工+δ夹紧
此式称为计算不等式，各符号分别代表各误差在原始尺寸方向上的最大值。
当原始尺寸不只一个时，应分别计算。
当然，这些误差也不会都按最大值出现，在校核计算中，应该按上述因素分析后，对总误差的合成宜按概率法计算，使其小于工件的允差δ。
2.精度分析
（1）由于工序基准与设计基准重合、定位基准不重合误差
=0
（2）夹具安装误差：
由于跟机床间为平面定位，取
=0
（3）加工过程中工艺系统变形、磨损以及调整不准确等造成的原始尺寸的误差
此处很小所以δ加工＝0.015
（4）由于定位件与安装面的平行度误差为0.02，所以=0.02故而满足
（5）因为加紧力所引起的变形方向对该原始尺寸无影响，则夹紧所致的误差
δ夹紧为零
δ≥δ定基+δ定位+δ夹安+δ加工+δ夹紧，即0.05≥0+0.02+0+0+0.015
所以夹具精度合适。
此夹具可以保证工件加工的相关精度要求、
图3-8钻模铣床总装图
1—底座2—心轴3—钻模板4—螺钉5—钻套6—钻套7—螺帽8-垫圈
9-轴套10-销子11-螺母
致谢
本设计的完成是在我们的导师邓修瑾老师的细心指导下进行的。
在每次设计遇到问题时老师不辞辛苦的讲解才使得我的设计顺利的进行。
从设计的选题到资料的搜集直至最后设计的修改的整个过程中，花费了邓老师很多的宝贵时间和精力，在此向导师表示衷心地感谢！
导师严谨的治学态度，开拓进取的精神和高度的责任心都将使学生受益终生！
还要感谢和我同一设计小组的几位同学，是你们在我平时设计中和我一起探讨问题，并指出我设计上的误区，使我能及时的发现问题把设计顺利的进行下去，没有你们的帮助我不可能这样顺利地结稿，在此表示深深的谢意。
参考文献
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西北工业大学出版社,2007.
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清华大学出版社,2006.
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中国林业出版社北京大学出版社,2007.
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高等教育出版社,2008.
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机械工业出版社,2008.
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机械工业出版社,2007.
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机械工业出版社,2007.
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机械工业出版社,2006.
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机械工业出版社,2007.
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机械工业出版社,2003.
[15]吴拓.现代机床夹具设计.北京：
化学工业出版社,2007.
毕业设计小结
以《外筒衬套工艺及铣床夹具设计》作为本次设计的题目，对此研究查阅了大量的资料。
首先明白机械加工工艺过程就是用切削的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的物理性质成为具有所需的一定精度、粗糙度等的零件。
为了能具体确切的说明过程，使工件能按照零件图的技术要求加工出来，就得制定机械加工工艺规程，作为生产的指导性技术文件，学习研究制定机械加工工艺规程的意义与作用。
我们必须仔细了解零件的结构，认真分析零件图，增强我们对零件的认识和了解，通过对零件图的绘制，增加我们的绘图能力和运用autoCAD软件的能力。
制定工艺规程、确定加工余量、工艺尺寸计算、工时定额计算、定位分析等。
在整个设计中非常重要的，通过这些设计，不仅让我们更为全面地了解零件的加工过程、加工尺寸的确定，而且让我们知道工艺路线和加工余量的确定，必须与工厂实际的机床相适应。
这对以前学习过的知识的复习，也是以后工作的铺垫。
在这个设计的过程中，我们还必须考虑工件的安装和夹紧，安装的正确与否直接影响工件的加工精度安装是否方便和迅速，又会影响辅助时间的长短，从而影响生产效率，夹具对保证加工精度、提高生产效率和减轻劳动量有很大作用。
这是整个设计的重点，也是一个难点。
近年来，机械制造工艺有着飞速的发展。
比如，应用人工智能选择零件的工艺规程。
因为特种加工的微观物理过程非常复杂，往往涉及电磁场、热力学、流体力学、电化学等诸多领域。
其加工机理的理论研究极其困难，通常很难加工用简单的解析式来表达。
近年来虽然各国学者采用各种理论对不同的特种加工技术进行了深入研究，并取得了卓越的理论成就，但离定量的实际应用尚有些距离。
受其限制，目前特种加工的工艺参数只能凭借经验选取，还很难实现最优化和自动化。
目前中国制造业的发展迅猛，以前的我国制造业普遍使用刚性专机加工各种各样的零部件，导致改型和生产个零件的周期较长。
随着我国制造业的发展和各种零件的需求的与日俱增，加工设备和工艺也向着柔性化的方向转变。
加工装
备的柔性概念和需求主要体现在对设备快速性和适应性的需求上，因此制造商不得不寻求柔性和产量之间的最佳组合。
夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精密、高效、模块、组合、通用、经济的方向发展。
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