薄壁套筒零件的夹具设计
薄壁零件夹具设计开题报告
薄壁零件夹具设计开题报告本科生毕业论文，设计，开题报告题目: 关于薄壁零件的夹具设计的研究姓名: 潘玉霞学院: 工学院专业: 材料成型及控制工程班级: 92班学号: 30209125指导教师: 肖茂华职称:2013年 3月 4日南京农业大学教务处制本课题的意义、国内外研究概况、应用前景等(列出主要参考文献) 一、选题的目的、意义及相关研究动态和自己的见解:选题目的:近几年来，随着经济社会的发展，各行各业的生产加工技术都发生了翻天覆地的变化，为了满足人们不断增长的需求，机械行业正在寻找合适的生产加工材料。
而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，构紧凑等优点。
上述优点在很大程度上促进了工业部门的发展。
例如在航天航空领域引入的薄壁零件，其重要性不言而喻。
随着科技的发展,我们期待着有更好的改进方法,能取其精髓,去其糟粕,使解决问题的效果达到最优。
目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。
现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场激烈的竞争。
另一面，在多品种生产的企业中，约隔4年就要更新80%左右的专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为15%左右。
因此需要有能装夹一组具有相似特征工件的夹具。
但薄壁零件的加工是车削和铣削中比较棘手的问题，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。
对于批量大的生产，我们可利用数控车床高加工精度及高生产效率的特点，并充分地考虑工艺问题对零件加工质量的影响，为此对工件的装夹、刀具几何参数、程序的编制等方面进行试验，有效地克服薄壁零件加工过程中出现的变形，保证了加工精度,为今后更好的加工薄壁零件提供了好的依据及借鉴。
选题意义:1、我国无论农业还是工业都是世界制造大国，但却不是生产大国，在国际上缺乏竞争力，简单点说就仅仅是给别的先进大国打工。
随着中国加入世界贸易组织，工业产品市场的进一步开放，使我国零件加工产业面临更加严峻的挑战。
套筒的磨外圆夹具设计
定距套的磨外圆夹具设计小组：第四小组学院：机电工程学院2016.10.20一、加工工件的工艺和结构分析图1.1中是定距套，一种空心的薄壁套筒零件，直接在磨床上磨外圆的难度太大，必须制定相应的加工工艺并设计制造专门的磨床夹具。
而该道工序是磨定距套的外圆，只能设计心轴夹具进行装夹。
以已经加工好的内孔作为定位基准，应当注意保证工件轴线与夹具端面的垂直度。
心轴与端面限制工件的五个自由度。
夹紧力沿轴线方向，对加工过程影响很小。
图1.1二、定位方式与定位元件的选择工件在夹具中位置的确定，主要是通过各种类型的定位元件实现的。
工件在夹具中定位时，可根据各自的结构特点和工序加工精度要求，选择其上的平面、圆柱面，圆锥面或它们之间的组合表面作为定位基准。
为此，在夹具设计中可根据需要选用各类型的定位元件。
在夹具设计中常用于圆孔表面的定位元件有定位销、刚性心轴和锥度心轴等。
工件以圆孔表面定位时使用定位销定位；套类零件，为了简化定心装置，常常采用刚性心轴作为定位元件。
从图1.1可知，此工件要加工的面是圆柱外表面，且内表面已经加工过，所以采用带台阶定位面的刚性心轴作为定位元件，以内圆柱表面作为基准。
心轴和端面限制了工件的5个自由度，满足加工要求。
但是由于工件直径较大，而且还有薄壁特征，如果直接设计刚性心轴进行装夹，会造成夹具重量过大，增大主轴载荷。
造成主轴损耗并使工件轴线与主轴的同轴度误差增加。
所以采用心轴与顶尖套组合式的定位方式较好，如图2.1和图2.2所示。
采用这种分体式心轴还能增加夹具的装夹范围。
调节两顶尖套的距离就可以装夹不同长度的工件。
图2.1图2.2顶尖套的的外表面的角度与工件的内圆柱的倒角角度相同，在更换零件的时候也需要制造相应角度的顶尖套。
顶尖套与工件直接接触，为了减少磨损需要对表面进行强化处理。
而心轴只要保证足够的刚性就行了。
分体式设计让不同的零件满足不同方面的性能要求。
降低了制造成本。
三、夹紧装置的组成夹紧力的方向与工件定位的基本配置情况，以及工件所受外力的作用方向等有关。
薄壁零件加工夹具
薄壁零件加工夹具由于薄壁件本身刚性较差, 在加工过程中容易变形、破裂, 使用传统的加工工艺操作有一定的难度, 加工的表面质量难以保证, 对工人的技术要求较高。
为此, 我们在实践中, 对薄壁件的特性进行了认真研究, 针对一批型芯精铸机的薄壁件, 设计制造了几种在车床上加工薄壁件的辅具, 取得了较好的效果, 加工效率与加工质量大幅度提高。
对于图所示薄壁圆筒件我们采用了简易的专用卡爪和刀具体, 将三爪卜盘的三个卡爪以专制的卡爪代替。
专用卡爪的凸弧面块的弧面半径与工件内孔半径吻合, 并用螺钉与夹爪相连。
此辅具能加工不同直径的薄壁圆筒件, 因为专用卡爪内、外圆的凸弧面块均可任意调换如图中双点划线表示, 其弧面半径外、内可随工件直径的变化而改变。
装夹时, 先将工件套在专用卡爪上, 用夹头扳手将工件夹紧, 由于三爪卡盘具有自动定心功能, 节省了以往加工校圆心所需的时间。
为了保证薄壁件两端的平行度要求, 刀具由一刀切削改为双刀同时切削两端面。
这样减少了一次装夹, 减轻了劳动强度。
又由于采用双刀切削的方法, 大大缩短了切削和测量时间, 同时还满足了对工件形位公差方面的要求, 此夹具装夹加工也很方便, 技术水平一般的车工都能保证质量。
对于图所示细长的薄壁圆筒件, 我们设计了一种两圆锥挤胀簧的辅具, 其三爪夹头夹紧端的圆锥与芯轴为一个整体, 而另一胀芯是套在芯轴上间隙配合。
芯轴的另一头带螺纹, 通过螺母的拧紧力作用, 活动的胀芯逐渐向左移动, 利用圆锥的作用将带槽的胀簧撑开, 从而将工件紧固在芯轴上。
由于该辅具采用的是一夹一顶的加工方式, 为保证工件的圆跳动达到要求, 因此加工前应将芯轴一夹一顶打表测量, 合格后方能批量加工。
对于工件长度小于的薄壁件, 可不必一夹一顶, 芯轴只需一头有胀芯即可。
对于图所示工件, 根据其一头有内螺纹, 并内孔带锥的特点, 可将芯轴加工出二段螺纹, 芯轴的左端是左旋螺纹, 而右端的是右旋螺纹加工时, 先将工件旋在右旋螺纹上, 再用左旋的螺母将工件固定。
毕业设计---薄壁类零件夹具设计
X X学院毕业设计说明书课题：薄壁类零件夹具子课题:同课题学生姓名:专业学生姓名班级学号指导教师完成日期目录摘要-------------------------------------------------3一、机床夹具概述----------------------------------------4二、审查零件图样的工艺性--------------------------------5三、毛坯的选择------------------------------------------5四、工艺过程设计----------------------------------------6五、确定机械加工余量及毛坯设计毛图----------------------8六、工序设计-------------------------------------------10七、夹具的设计-----------------------------------------13八、毕业设计小结 --------------------------------------24 致谢---------------------------------------------------25 参考文献-----------------------------------------------26摘要薄壁衬套是某型发动机火焰筒上的一个零件，加工难度较高。
材料为GH135，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。
并且是薄壁零件，当完成两外圆和内部形状加工之后，零件的壁较薄，受力差，因此要考虑其如何夹紧的问题。
为了加工出符合图样要求的零件，必须编制合理的工艺路线，并要求设计专用的夹具。
关键词：薄壁衬套、专用磨床夹具、专用钻模、铣槽夹具、铣弧形面夹具一机床夹具概述在机械制造中，用来固定加工对象，使这占有正确位置，以接受加工或检测的装置，统称为夹具。
车削薄壁套类零件夹具设计
具 体 也 紧 密贴 合 ， 紧后 可 以进 行 切 削加 工 。零件 加 工 完 压
毕， 松开 螺 母 ８ 为 了便 于工 件 的拆 卸 ， 铜 棒 或橡 胶 棒 穿 ， 用
过 夹 具 体 的通 槽 ，敲 击 工件 的左 端 面 ，工 件 很 容 易取 出 来 。用 铜 棒 或橡 胶 棒 敲 击 拆 卸 工件 ， 影 响 工件 的变 形 ， 不
内孔配 合精 度要 求较 高 ， 用 间隙 配合 （ ６ｌ）工 件 １ 采 Ｈ／ ， Ｉ ５ ０的
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现代 技 装 制造 术与 备
２ ８ 期总 ８期 ０ 第６ 第１ ０ ７
车削薄壁套类零件夹具设计
史 家 迎
（ 东劳 动 职 业技 术 学 院 ， 南 ２０２ ） 山 济 ５０ ２
摘 要 ： 床 夹具 设计 Ｇ ＿ 艺装 备设 计 中的一 个 重要 组 成部 分 ， 整 个机 械加 工过 程 中 ， 机 ｒ － 在 夹具 除 了 夹 紧、 固
糙 度 为 Ｒ １６， ０ 外 圆 有 圆度 要 求 ， ａ ． ￣５ｍｍ 精度 为 ０ ０ｒｍ。 ．２ ａ
（ ） 了保证 零件 的加工 精度 ， １为 可换 套 ２外 圆与夹 具体
从 零 件 的 表 面粗 糙 度 、 何 精 度 及 形 状 精度 来 看 ， 件 在 几 零 加 工 过 程 中 ，夹 紧 力 和切 削力 都 对 零 件 的加 工 质量 有 影 响 ，关 键 问题 是 在 加 工零 件 的 内孔 时 ， 防止 零 件 产 生 变
定被 加 工 零件 外 ， 还要 求保 证加 工零 件 的位 置精 度 、 高加 工生 产 率 。本 文主 要 阐述 了车 削 薄壁 套 类 零件 夹具 提
薄壁套的加工工艺与夹具设计
本文采用有限元分析软件 ANSYS 对不同剪切间隙下 的钢管剪切过程进行了分析，采用接触类型单元处理模具 与钢管的贴合与分离，提高了准确性，并通过对分析结果 进行比较得出了剪切间隙与断面品质的关系。
参考文献：
［1］ 齐克敏，丁 桦． 材料成 形工艺 学［M］． 北 京： 冶金工业出版 社，2006．
件变形大。因此要充分考虑如何装夹定位的问题。如果
采用常规方法装夹 工 件 及 切 削 加 工 ，将 会 受 到 轴 向 切 削
力和热变形的影响，工件会出现弯 曲 变 形，很 难 达 到 技
术要求。
b） 机械加工工艺
1） 用三爪卡盘装夹，找正工件。粗车零件各直径尺
寸留 1 mm 半精车和精车余量；
2）
·62·
http： ∥ZZHD． chinajournal． net． cn E-mail： ZZHD@ chainajournal． net． cn《机械制造与自动化》
套筒类零件的加工工艺及夹具设计
套筒类零件的加工工艺及夹具设计套筒是一种常用的机械零件，广泛应用于汽车、机械设备等领域。
套筒的加工工艺及夹具设计对于产品质量和生产效率有着重要影响。
下面将从套筒类零件的加工工艺和夹具设计两个方面进行详细介绍。
一、套筒类零件的加工工艺1.材料选择：套筒常用的材料有铸铁、合金钢等。
根据产品的要求和使用环境选择合适的材料。
2.工艺规划：在确定套筒的形状和尺寸后，进行工艺规划。
包括确定加工顺序、加工方法、工艺参数等。
3.车削：套筒类零件的加工通常采用车削加工。
首先是粗车削，将套筒的外径、内径和长度粗略加工到指定尺寸。
然后进行精车削，将尺寸加工到精度要求的范围内。
4.放电加工：对于一些工艺要求高、难以进行车削的套筒类零件，可以采用放电加工。
通过电火花的烧蚀和溶解作用，使套筒的表面精度得到提高。
5.热处理：对于一些要求硬度和耐磨性的套筒类零件，可以进行热处理。
热处理方法包括淬火、调质等，可以提高套筒的使用寿命和性能。
6.光洁处理：对于一些外观要求高的套筒类零件，可以进行光洁处理。
包括抛光、喷砂等方法，使套筒表面变得光滑。
二、套筒类零件的夹具设计1.夹具类型选择：根据工件的形状和加工要求选择合适的夹具类型。
常用的夹具类型有卡盘夹具、槽铣夹具等。
2.夹紧力设计：根据套筒的材料和形状，设计夹具的夹紧力。
夹紧力要足够大，保证工件的刚性和位置精度。
3.夹具定位设计：设计夹具的定位方式，保证工件在加工过程中的位置精度。
常用的定位方式有销针定位、销楔定位等。
4.夹具结构设计：根据套筒的特点和工艺要求，设计夹具的结构。
包括夹具机构、夹具部件的尺寸和材料等。
5.夹具刀具设计：根据加工工艺的要求，设计夹具的刀具。
包括车刀、铣刀等。
刀具要具备良好的切削性能和耐磨性。
6.夹具的安装和调试：根据设计要求，进行夹具的安装和调试。
确保夹具能够正常工作并满足加工要求。
以上是关于套筒类零件的加工工艺及夹具设计的详细介绍。
加工工艺的合理选择和夹具的设计可以有效提高套筒类零件的加工效率和产品质量。
【精品】薄壁衬套加工及其夹具设计
一种薄壁衬套加工及其夹具设计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GH140,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。
一、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渗铝。
二、衬套的加工工艺分析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2-φ4＋0。
160孔，两处宽1±0.2mm的槽和两处内弧形面，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.三、衬套加工工序安排分析在完成两外圆和内部形状加工后,2-φ4＋0。
160孔，两处宽1±0.2mm的槽和两处弧形面,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1±0。
2mm槽或加工弧形面安排在前，则在加工2—φ4＋0.160孔时，无准确的定位基准,就不能保证2—φ4＋0。
160孔与两槽、两弧形面要求的位置。
加工槽和加工弧形面这两个工序，无论哪个工序安排在前，后一个工序都无准确的定位基准.因此，最好是把加工2—φ4＋0.160孔安排在前，其次是加工宽1±0。
2mm的槽，最后加工弧形面。
因槽加工后,加工弧形面的深度就到槽为止,容易控制。
在完成φ4＋0。
160孔、槽、弧形面加工后，在衬套内面产生了毛刺，需安排内、外面去毛刺工序。
四、夹具设计1。
钻模加工φ4+0。
160孔的简易钻模如图2所示.1。
钻模座 2.钻套 3.定位销图2钻模衬套以φ410－0.34外圆和台阶环形面C定位。
以台阶环形面C定位,保证2—φ4＋0.160孔中心与台阶环形面距离尺寸3。
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2018年第3期2018年第3
期时代农机
TIMES AGRICULTURAL MACHINERY
第45卷第3期Vol.45No.3
2018年3月Mar.2018
作者简介：卢开斌（1959-），男，山东沂南人，大学本科，副教授，主要研究方向：机械制造。
薄壁套筒零件的夹具设计
卢开斌
(,213022)
摘要：在机械加工中由于某种因素的制约，就要求设计专门的加工装备。
夹具的设计是不可缺少的一部分，关系到能否保证加工精度，提高其加工效率的问题。
文章对一个薄壁套筒零件的加工作了工艺分析，由该零件的加工难易程
度可知除以上分析的薄壁部分，其余各部分加工都比较容易，不是文章的关注点，重点是如何防止薄壁段在加工过程中变形。
最后提出了零件夹具设计的设计方案，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。
关键词：薄壁套筒；心轴；加工变形
1零件的分析
零件图如图1所示。
图1零件图
（1）加工方法的选择。
此件为薄壁套筒零件，主要加工表面为孔和外圆表面。
左段的外圆直径为10.7mm，公差0.1mm，粗糙度Ra1.6。
内孔直径为10mm，公差0.1mm，粗糙度Ra3.2。
单边壁厚基本尺寸仅为0.35mm。
加工过程中如何防止变形是保证加工精度的关键因素，内、外表面加工根据精度要求选择车削。
（2）工件安装方法分析。
由该零件的加工难易程度可知除以上分析的薄壁部分，其余各部分加工都比较容易，不是文章的关注点，重点是如何防止薄壁段在加工过程中变形。
内外圆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。
2夹具设计
（1）问题的提出。
本夹具主要用来左段直径为10.7mm，公差0.1mm，粗糙度Ra1.6的外圆表面，外圆表面与内孔有一定的技术要求。
因单边壁厚只有0.35mm，因此在本道工序加工时除了要满足技术要求外，还应该防止加工变形，提高加工效率，降低劳动强度。
（2）心轴结构形式的选择。
根据本零件的结构形式可知，其定位方式有圆柱心轴和过盈配合心轴。
圆柱心轴为间隙配合的定位心轴，制造简单，工件装卸方便，但由于配合间隙的影响，定位精度不高，容易产生同轴度误差，而且因为工件壁厚只有0.35mm 厚，在切削力的作用下极易发生撕裂工件的现象，不易采用。
过盈配合心轴有较小的圆锥度，可依靠锥度的自锁力定位，加工完成后，采用后螺母的螺旋力，克服工件对心轴的包
紧力，卸下工件，这种方法结构较复杂。
当圆锥度较大时，为了保证定位的稳定，也应采用前螺母作轴向夹紧。
这种方法薄壁件轴向各处所受的外张力不等，易造成工件损坏，这种方法也不适合。
集两种定位方法的优点，设计一款专用的心轴。
其理念是，根据零件尺寸加工一根两端带顶尖孔的圆柱心轴，体现安装方便的优点。
再将心轴沿轴向均匀分为四瓣，安装时两端采
用顶尖定位，在顶尖的挤压下四瓣轴块会径向膨胀，从而使工
件径向定位并夹紧，采用鸡心夹做圆周驱动。
工件受力均匀防止了工件受力变形，且安装方便。
（3）心轴机构设计。
心轴结构如图2所示，心轴外侧两端套有一个弹性圈，以便在卸下工件时，心轴的四瓣仍可以联成一体，便于工件装入。
图3为心轴与工件装配效果图。
图2心轴结构图
图3工件与心轴装配效果图
3结语
一个零部件其质量的高低取决于设计、加工等因素，那么机械加工就是不可缺少的一部分，零件从设计好，到拿到工厂去加工，要加工出合格的产品，就必须在工艺以及夹具上下工夫，工艺编制的合不合理，夹具结构设计的合不合理这些都是很重要的因素。
因此在加工零件之前，要认真的分析，然后编制合理的工艺和夹具设计，确保制造合格的产品，满足客户的需求。
参考文献
［1］机械零件设计手册编写组.机械零件设计手册（下册）［M ］.北京:冶
金工业出版社，1994.［2］吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册（第二版）［M ］.北京:高等教育出版社，1999.［3］李明望.机床夹具设计实例教程（第二版）［M ］.北京：化学工业出版社，2016.
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