基于DF技术的活塞杆液压缸工艺设计

1、太原科技大学毕业设计（论文）目录摘要IAbstractII第1章 深孔加工的历史的发展过程简述11.1 深孔加工概述11.2 深孔加工技术与深孔装备的特点21.2.1深孔加工的特点：21.2.2 要解决以下的问题31.3深孔加工的分类4第二章 DF系统的工作原理及BTA刀具的设计62.1DF系统的工作原理62.2DF系统与于其它加工方法的优势72.2.1DF系统与双管喷吸钻的比较72.2.2 DF系统与BTA技术的对比92.2.3DF系统与枪钻加工技术的对比92.3错齿BTA实体钻的设计要点9第三章工艺规程设计153.1 零件分析153.2 工艺规程设计153.3 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定183.4 确定切削用量及基本工时19第四章 DF加工系统的设计294.1 中心架的选取及其调整304.1.1中心架的分类304.1.2中心架的调整324.2输油器的工作原理及选择334.2.1输油器的作用334.2.2输油器的分类354.3负压抽屑装置的原理及选择36第五章 对深孔加工技术发展的展望39参考文献41致谢42附录43附录一：英文文献43附录二：文献翻译492626基于DF

2、技术的活塞杆液压缸工艺设计摘要在机械制造业中，一般将孔深超过孔径5倍的圆柱孔（内圆柱孔）称为深孔，即深径比大于5的孔。本次设计中详细分析了双作用单活塞杆液压缸的缸体的加工工艺，并以此为例对深孔加工做较为详细的说明。DF系统是内孔加工的一种先进的高效率的方法，它是利用流体喷射所产生的负压效应，设计出的一种深孔钻抽屑装置，装设在BTA钻进刀座位置，从钻杆末端产生负压以促进排屑。这种系统所用的深孔刀具与BTA刀具完全相同，其输油器与BTA钻也完全相同，只是将切削液分出另外一支用以产生喷流。因此，与BTA钻的单一油路相比，成为一种与之相区别的双向供油系统（Double Feeder System，简称DF系统），因而命名为DF系统。本次设计的另一部分是DF系统的结构的设计，包括其机床的改造以及其常用装置的结构等等。关键词：深孔加工，液压缸内孔，刀具，DF系统 Based on DFtechnology, process design of hydraulic cylinder piston rodAbstractIn the mechanical manufacturing industry,

3、 surpasses the depth of the hole the aperture 5 time of column holes (in column hole) to be called generally the deep hole, namely the deep diameter ratio is bigger than 5 holes. The detailed analysis of the design of the double acting single rod cylinder hydraulic cylinder process, and as an example of the deep hole to do a more detailed description of processing. DF system is an advanced deep processing of highly efficient method, which is the use of negative pressure generated by the fluid je

4、t effect, to design a deep-hole drilling cuttings pumping device, installed at the BTA drilling knife position the end of the negative pressure from the drill pipe to facilitate chip removal. This system uses exactly the same hole cutter tool and BTA, the BTA drilling and oil control are the same, just separate the cutting fluid jet to produce another one. Thus, a single oil drilling BTA compared to a corresponding difference in the way of a fuel supply system (Double Feeder System, referred to

5、as the DF system), so named for the DF system. Another part of this design is the design of the structure of DF system, including the transformation of the machine and its popular device structure and so on. Key words:the deep space processes，Hydraulic cylinder hole，Tools，DF system 第1章 深孔加工的历史的发展过程简述1.1 深孔加工概述在机械制造业中，一般将孔深超过孔径5倍的圆柱孔（内圆柱孔）称为深孔，即深径比大于5的孔。深空加工技术至今尚处于发展阶段，远不及一般金属切削技术那样成熟。所以很有研发前景。所谓深孔零件是具有深孔结构要素的机械零件的泛称，最常见的是带有同轴深孔的管形零件（合称为回转体零件）深孔加工技术产生于对枪炮管的制作过程。二战结实前的几个世纪里，深孔加工技术的发展和应用一直被局限于相对封闭的

6、军工领域，并以其高难度、高成本和神秘性而闻名于制造业。20世纪50年代，世界格局进入以和平和建设为主基调的时代，深孔加工技术随之脱颖而出，成为“军转民”技术中的一朵奇葩，迅速被扩展应用于能源采掘、航空航天、发动机制造、机床制造、石化及轻重化工、纺织机械、饲料机械、冶金、仪器仪表等广泛的产业领域。欧、日、美等先进的工业国，早在20世纪50年代就纷纷开展了深孔加工技术的学术研究，六七十年代形成专业化的深孔刀具和深孔机床装备制造体系，少数跨国公司迄今仍垄断着世界深孔加工装备的市场，使深孔加工技术成为制造技术门类中成本最昂贵的技术之一。阻碍深孔加工技术成为“大众化”制造技术的另一个深层次的原因在于深孔加工技术研究工作的滞后。自20世纪30年代枪钻问世到40年代BTA钻的推出，深孔加工刀具及其排屑技术在半个多世纪中鲜有突破性的发展。虽然枪钻和BTA钻各自有它们的固有缺陷，尽管为改进BTA钻而推出了双管喷吸钻和DF系统，但在实体深孔钻领域中至今仍存在着“钻小深孔靠枪钻、钻大深孔靠BTA钻、用不起深孔钻就靠麻花钻”的现实。深孔加工难度高，加工工作量大，已成为机械加工中的关键性工序。随着科学技术的进步

7、，产品的更新换代十分频繁，新型高强度，高硬度的难加工零件不断出现，无论是对深孔加工的质量，加工效率，还是道具的耐用度都提出了更高的要求。因此，研究深孔加工的新工艺，深孔加工刀具的新结构，深孔加工的检测方法和检测系统等已成为人们十分关注的问题。麻花钻虽然是制造业中最常用的钻孔工具，但麻花钻缺点众多。使用麻花钻钻孔时，一次连续进给可钻出的孔深一般不超过孔径的3到5倍就必须退刀排屑，以免切屑堵塞、切削刃升温而损坏钻头和工件。钻孔深度如继续加大，则钻头退出的频率也随之增大。因此，麻花钻尽管是浅孔加工工效很高的刀具，但是由于钻深孔时必须频繁退刀、进刀（有时还需要对钻头和被加工空进行冷却和润滑）使工效大大降低。此外，由于麻花钻在钻孔时易于走偏（即钻头轴线偏离预定的孔中心线）、加工误差大、加工粗糙度大等原因，虽然历史上曾经长期被用于钻深孔，但麻花钻并非深孔加工的理想刀具。现代深孔制造技术的基本要求是：工效高并可以重复的进行机械化大生产；加工质量好，批量加工时产品质量有较高的一致性；废品率低，从而节约原材料；综合加工成本低；能连续自动排屑及冷却润滑；刀具应具备较好的自导向功能。我国机械工业技术基础不足

8、，改革开放以来，机械兵工企业一度发展处于低谷。20世纪80年代后期经济进入快速发展阶段，各行业对深孔加工技术和先进深孔加工装备提出了广泛的需求。但由于大多数企业无法承进口装备昂贵的价格和深孔加工刀具的高售价和高使用成本，同时没有自己的专业化深孔加工装备生产体系，致使需求与供给之间的矛盾不断扩大。可以预见的是，先进深孔加工技术和高性能价格比的深孔加工装备的短缺，将会成为制约我国装备制造业高速发展的瓶颈之一。1.2 深孔加工技术与深孔装备的特点1.2.1深孔加工的特点：深孔加工是处于封闭或半封闭状态下进行的，故具有以下的特点：1.不能直接观察到刀具的切削情况。且只能凭经验，通过听声言，看切屑，观察机床栽荷及压力表，触摸振动等外观现象等判切削过程是否正常。2.切削热不易传散。一般切削过程中80%的切削热被切屑带走，面深孔钻削只有40%，刀具点占切削热的比例较大、扩散迟，易过热、刃口切削温度可达支600。必须采用强制的冷却方式。3.切屑不易排出，由于孔深较大，切屑经过的路线长，容易发生阻塞，造成钻头山崩刃。因此，切屑的长短和形状要加以控制，并要进行强制性的排屑。4.工艺系统刚性差，易产生振动，

9、钻孔易走偏，因而支撑导向极为重要。1.2.2 要解决以下的问题对于深孔钻削来说能否连续的、无堵塞的自动排屑始终是成败关键的首要课题，现代深孔钻削刀具由于保证了供油的排屑通道以及高压切削液使自动连续排屑成为可能，但并未从根本上消除堵屑的发生，无堵塞的连续自动排屑必须同时得到以下三方面的保证缺一不可（1）供油排屑通道的结构合理排屑通道横截面积与被加工孔横截面积之比越大发生堵屑的可能性越小，排屑通道的最佳截形状是圆孔，其次是扇形，位于切屑刃附近的出屑口最好无收口（局部狭窄）和尖角以保证刚刚形成的切屑能顺畅无阻的进入排屑通道，如果无法避免出屑口收口现象如内排屑深孔钻应当采取加大出屑口切削液流速的措施，如在钻杆尾部造成负压加以补救，进油通道的相对截面积越大供油通畅对油压的要求越低，切削液流向切削刃一段的油路其截面积不易过小或过大。（2）保持正常合理油压和流量不同的深孔钻削技术对油压和流量的要求不相同，钻头直径的大小对油压和流量的要求也不相同，切削液的粘度也影响油压和流量，对一定的钻头直径和切削液油压的合理值和合理的变动范围是顺畅排屑的必要条件，油压过小必然不可，但油压过大也不利于正常排屑随着钻孔深度的增加，一般在钻孔深度超过孔径的4050时供油通道或排屑通道过长产生油压降低供油系统应具备自动升压功能。（3）合理的切屑形态从封闭而狭窄漫长的排屑通道中让切屑无阻碍地排除，即使具备了以上两个重要前提也不可能完全得到保证，主要原因在于工件材质各异产生不同的切屑形态。不难设想，要想让切削液携带切屑加速而顺利地通过钻头喉部，必要的条件应当是：切屑必须具有适当的轮廓尺寸而且切屑的形态规律一致，切削液的粘度也不应该太大，所谓“适当的轮廓尺”就是要保持切屑的长宽高任何一项均必须小于喉部的最狭窄部位。所谓“切屑形态一致”就是要保证切屑轮廓尺寸不发生大的变化，特别是要避免长卷

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