工艺过程说明书Word文档格式.docx
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对一些非典型零件无法完成工艺规程设计；
数据库容量过大；
计算机所生成的加工工艺规程和夹具并不一定是最优的方案。
同时，国外在创成试CAPP系统方面也有一定发展，这种系统可以定义为一个能综合加工信息，自动为新的零件制定出工艺规程的系统，即根据零件信息，系统能够自动提取制造知识，产生零件所需要的各个工序和工步的加工内容；
自动完成机床、工具的选择和加工过程的最优化；
通过应用决策逻辑，可以模拟工艺设计人员的决策过程。
由于一个真正的创成型CAPP系统是要求很高的，现在的技术很难达到完全创成，尤其对于一些较为复杂的零件，所以完全创成的CAPP系统应用范围很小，只适用一些简单的零件。
现在应用比较广泛的是半创成型CAPP系统，是将以上两种CAPP系统相结合，即采用
2
变异型CAPP系统与自动决策相结合的方式。
（3）发展方向
在新世纪里，随着电子信息等高科技技术的发展以及市场需求的个性话与多样化，先进制造技术正在向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化、全球化方向发展。
车床尾座套筒的生产效率也会随着CAD/CAM技术和机床技术的发展不断得到提高，随着计算机集成制造系统（CIMS）和并行工程（CE）的迅速崛起，它的生产成本也会不断降低。
1.2本课题研究的目的、意义
车床顶尖滑套加工工艺规程设计属于一种典型零件的加工工艺规程设计，在编写它的加工工艺规程的过程中涉及到热处理、各类机床的选用、夹具设计等很多方面的知识，它综合了«
机械工程制图»
«
机械设计基础»
互换性与机械零件的测量»
《机械制造工艺学》、《机床刀具的选择技术》、《工程材料》、《机床夹具设计》、《机床概论》等多门机械制造专业的主干专业课，因此在这个过程中不但可以使我加深以前所学的专业课的理解，也可以让我把以前所学的一些专业课程融会贯通，起到温故而知新的作用，为以后的继续学习和深造打下坚实的基础。
车床的顶尖滑套属于一类典型的零件，掌握了它的加工工艺规程就等于掌握了这一类零件的加工工艺规程。
研究车床的顶尖滑套加工工艺规程就等于在研究一类零件的加工工艺规程，因此制定出一套经济的加工工艺规程意义深远。
车床的顶尖滑套同时又属于一种精度要求比较高的难加工零件，它包括高精度外圆表面加工、内圆表面加工、内锥面加工、键槽加工等，加工方法包括车削、钻削、铣削、磨削等几种应用最广泛的加工方法，所以研究它的工艺规程有利于我们对几种常用的加工方法有一个更深层次的了解。
1.3课题的主要内容
分析对比综合现有车床尾座套筒加工工艺的基础上，设计出高效的加工工艺规程和夹具设计方案，达到降低成本，提高生产效率的目的。
3
车床尾座套筒需求量大，所编写的工艺规程主要适用于大量生产的情况使用。
在加工过程中主要有一下问题：
（1）车床顶尖滑套属于回转件在以内圆为基准加工半精加工和精加工外圆面时装夹固定必须使用夹具实现定心，因此在进行半精加工和精加工前必须分别设计一套夹具；
（2）由于顶尖滑套是回转件，在铣床上铣键槽时没有夹具无法实现定心和夹紧，所以在铣键槽前也要设计一套夹具；
（3）国内车床顶尖滑套生产工艺基本成型，要在前人基础上提出一套更加优化的方案也是一个很大的挑战.
设计的主要内容：
1.车床尾座套筒零件图和各部分所起的作用进行分析；
2.各类机床加工工艺研究；
3.重点对车床加工工艺进行研究；
4.车床尾座套筒加工工艺规程设计；
5.车床尾座套筒半精加工、精加工、铣键槽过程中所用到的定心夹具的设计；
6.加工结束后检验过程的设计；
1.4设计的指导思想
2>
适当采用数控加工条件能显著提高生产效率和精度。
3>
降低生产成本，1>
保证零件加工质量
适应性强。
4>
工艺合理，工艺资料齐全，说服力强。
5>
结合零件的结构特点，选择相应的工艺装夹设备，便于提高精度和生产效率。
4
第二章顶尖滑套的机械加工工艺规程分析
第一节零件图形的分析
2.1.1材料的选用及热处理分析
1>
材料的性能及成分
材料牌号:
45
材料名称
优质碳素钢
标准号
GB699-88
试样状态
退火钢
抗拉强度
≥600（MPa）
屈服强度
≥355（MPa）
延长率
≥16%
断面收缩率
≥40%
布氏硬度
≤197HBS
5
45钢元素含量:
含碳量为0.42-0.50%
含硅量为0.17-0.37%
含锰量为0.50-0.80%
含硫量≤0.035%
含磷量≤0.035%
含铬量≤0.20%
含镍量≤0.30%[1]
材料的热处理分析
1.45钢的调质淬火
调质是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。
为使调质件得到好的综合性能，一般含碳量控制在0.30~0.50%。
调质淬火时，要求工件整个截面淬透，使工件得到以细针状淬火马氏体为主的显微组织。
通过高温回火，得到以均匀回火索氏体为主的显微组织。
小型工厂不可能每炉都搞金相分析，一般只作硬度测试，这就是说，淬火后的硬度必须达到该材料的淬火硬度，回火后硬度按图要求来检查。
45钢的调质：
45钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。
它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。
45号钢的淬火温度在820~840度左右，在实际操作中，一般是取上限的。
偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少。
为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间,一般为1min/mm,如果实际装炉量大，就需适当延长保温时间。
不然，可能会出现因加热不均匀造成硬度不足的现象。
但保温时间过长，也会也出现晶粒粗大，氧化脱碳严重的弊病，影响淬火质量。
我们认为，如装炉量大，加热保温时间需延长1/5。
因为45钢淬透性低，故应采用冷却速度大的10%盐水溶液,45号钢水淬火容易有软点的.。
水温要小于30°
。
工件入水后，应该淬透，但不是冷透，如果工件在盐水中冷透，就有可能使工件开裂，这是因为当工件冷却到180℃左右时，奥氏体迅速转变为马氏体造成过大的组织应力所致。
因此，当淬火工件快冷到该温度区域，就应采取空冷的方法。
由于出水温度难以掌握，须凭经验操作，当水中的工件抖动停止，即可出水空冷（如能油冷更好）。
另外，工件入水宜动不宜静，应按照工件的几何形状，作规则运动。
静止的冷却介质加上静止的工
6
件，导致硬度不均匀，应力不均匀而使工件变形大，甚至开裂。
45钢调质件淬火后的硬度应该达到HRC56~59，截面大的可能性低些，但不能低于HRC48，不然，就说明工件未得到完全淬火，组织中可能出现索氏体甚至铁素体组织，这种组织通过回火，仍然保留在基体中。
45钢淬火后的回火，加热温度通常为200℃，硬度要求为HRC44~48。
200℃回火金相为回火马氏体.图纸有硬度要求的，就要按图纸要求调整回火温度，以保证硬度。
关于回火保温时间，视硬度要求和工件大小而定，我们认为，回火后的硬度取决于回火温度，与回火时间关系不大，但必须回透，一般工件回火保温时间总在一小时以.
2、45钢淬火后硬度不足，主要原因有两方面：
（1）45钢加热温度偏低，或保温时间不足。
在此状态下，组织中奥氏体的碳和合金元素含量不够，甚至组织中还残存着未转变的珠光体或未溶铁素体，导致45钢淬火后硬度达不到。
（2）45钢加热温度过高，或保温时间过长，造成45钢表面脱碳，导致硬度变低。
3、回火目的（淬火组织的问题）
a.消除淬火应力，降低脆性
b.稳定工件尺寸，由于M，残余A不稳定
c.获得要求的强度、硬度、塑性、韧性
4、回火工艺及其应用
回火类型
回火温度
组织
性能及作用
组织形态
低温回火
120-250
回火M
保持高硬度,降低脆性及残余应力,用于工模具钢,表面淬火.
过饱和a-Fe+e碳化物
中温回火
350-500
回火T
硬度下降韧性,弹性极限和屈服强度上升.
保留马氏体针形F+细粒Fe3C
高温回火
500-650
回火S
强度,硬度,塑性,韧性,良好综合机械性能.优于正火得到的组织.中碳钢应用比较好.
多边形F+粒状Fe3C
5、钢在回火时的组织转变
a.马氏体分解（200℃以下）：
7
析出ε-Fe2.4C碳化物（亚稳定）
组织：
回火马氏体M→过饱和α固溶体十分稳定ε碳化物（极细的）
作用：
晶格畸变降低，淬火应力有所下降。
b.残余A分解（200-300℃）：
A→M（或A→B下）
回火马氏体M’
c.回火屈氏体T形成（250-400℃）：
ε→Fe3C;
α→F－维持M外形
回火屈氏体T（F+Fe3C）
d.碳化物的聚集长大，铁素体的回复与再结晶（>
400℃）
回火索氏体S—F（等轴晶）+Fe3C（粒）
结论：
45号钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。
但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好，45号钢可以淬硬至HRC42~46。
所以如果需要表面硬度，又希望发挥45＃钢优越的机械性能，常将45＃钢表面渗碳淬火，这样就能得到需要的表面硬度。
2.1.2零件图形的分析
顶尖滑套为套类零件,属于薄壁零件,加工时,应特别注意防止零件的变形.顶尖滑套它是常用的一种套类零件.有一个莫氏4号锥面,锥面可以用来插入后顶尖和其他加工刀具;
键槽是用来安装平键的,起导向作用.所以顶尖滑套只能轴向移动,不能够转动.
车床的顶尖滑套的结构简单,加工尺寸精确,行位精度和表面质量要求较高;
刚性差,定位和夹紧都比较困难,属于易变形的套筒类零件.
1,外圆Φ60的圆柱表面,圆度公差为0.015.
2,Φ32的中心孔
3,Φ36深40的内孔.
4,Φ26.59深90的莫氏4号锥度对基准面A的跳动公差为0.015.粗糙度为0.8.其硬度为HRC43-48.C1的倒角.
5,10的键槽宽对基准面A的对称度公差为0.02.键槽的长度为136.深为6.半径为R2的油槽,长为123.
6,3×
M6的内螺纹呈均布分布.深为15.
7,锐棱倒钝.
8,粗加工后进行调质处理220－270HB.
8
9,莫氏4号锥面及外圆淬火43－48HRC.
2.1.3加工表面的分析
该零件为顶尖滑套,结构简单，形状普通，属于一般的套类零件.其主要加工表面有Φ36,Φ32,Φ26.59,Φ31.27的内孔,莫氏4号锥孔,Φ32的内孔深为40.内孔的粗糙度Ra1.6.Φ32的孔为中心孔.Φ26.59Φ31.27的孔为莫氏4号锥度,表面粗糙度为Ra0.8,表面硬度为HRC43-48.总长为280,左右端面的粗糙度为Ra3.2.外圆直径为60,表面粗糙度为Ra0.4,硬度为HRC43-48.零件外圆的圆度公差为0.015.深为6宽为10长为136的槽,其表面粗糙度Ra3.2对于A基准对称度公差为0.02.深为2宽为4长为123的槽.3×
M6的内螺纹深为15.粗糙度Ra6.3.由以上分析及结合零件图（见附录）可知：
其中各个孔的端面都为平面，可以防止在加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度。
该零件除3×
M6的内螺纹和左右端面粗糙度要求较低.其余要求都比较高.需要高精度机床加工，辅助以热处理,再通过铣削、钻、磨床的加工就可达到要求。
且在加工过程中容易受到切削力、切削热和夹紧力的影响而产生变形，减少切削力与切削热的影响，粗、精加工应该分开进行；
使粗加工产生的变形在精加工之前得到矫正。
2.1.4加工精度的分析<
尺寸,形状,位置>
1>
尺寸精度的分析.根据零件图形所示,该零件的外圆和内孔以及槽的尺寸精度要求较高.其余的尺寸精度不是很高.因此在加工零件的过程当中,要根据不同的部位做具体的分析.在加工尺寸精度较高的尺寸时:
选用精度较高的量具,选用较锋利的刀具,保证刀具的安装精度,精粗加工要分开,合理的确定调整尺寸,正确选择定位基准,提高进给机构精度等一系列措施来保证尺寸精度.例如外圆尺寸Φ60的圆柱表面上偏差-0.030下偏差-0.049.内孔Φ36的上偏差+0.039,下偏差0.宽为10的槽,上偏差为+0.076下偏差+0.040.对于其他尺寸精度不是很高的部位,应按照常规加工的方法既可.例如,保证零件的总长280.内孔的深度.
2>
形状精度分析.根据零件图形所示,该零件的形状精度要求较高,要保证较高的形状精度,在加工该零件时要选用:
精度较高的机床,尽量缩小机床主轴的回转误差以及机床导轨的几何误差;
找正进给运动与主运动的相互位置关系;
缩小机床传动误差和成形运动原理误差;
保持刀具的锋利程度,提高刀具的安装精度,选用好的刀具材料,选用合理的切削用量;
减小工件的热变形等一系列措施来改善加工条件,提高零件的形状精度.例如,零件的总长280应该保证它的圆度公差为0.015.莫氏4号锥度相对于A基准面的跳动公差为0.015.宽为10的槽相对于A基准面的对称度公差为0.02.
9
3>
位置精度分析.根据零件图所示,该零件的位置精度不是很高,按照常规加工方法即可.但是在加工的过程当中仍然要选用精度较高的机床;
提高夹具的制造精度和安装精度;
以设计基准为定位基准,提高设计基准与定位基准之间的位置精度;
尽量采用统一精基准,以避免基准转换,尽量采用工序集中原则.
2.1.5加工表面粗糙度的分析
根据零件图所示,零件加工表面的粗糙度较小,精度要求较高.零件的左右端面粗糙度Ra3.2,槽的粗糙度Ra3.2.3×
M6的内螺纹粗糙度Ra6.3.其余表面粗糙度较小,精度要求较高.外圆Φ60的粗糙度Ra0.4.莫氏4号锥度的粗糙度Ra0.8.Φ36的内孔粗糙度Ra1.6.根据零件图所示的加工要求;
左右端面和铣槽根据常规加工方法既可.其它表面的加工应尽量减少残留面积,鳞刺,积屑瘤,切削过程中的变形等现象的出现,负责会影响加工表面的粗糙度.辅助以相应的热处理来提高表面的加工质量,减少粗糙度,保持加工表面的质量.例如,在精加工之前进行淬火处理,使硬度达到HRC43-48,减小进给量和被吃刀量,加大机床主轴的运动速度,以及锋利的刀具.车削时选用较好的切削液.就能很好的保证加工表面的质量.能保证零件所示的粗糙度的要求.在进行磨削加工的过程当中,用同样的方法进行淬火处理.
2.1.6生产纲领和生产类型
企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划称为生产纲领。
零件的生产纲领还包括一定的次品和废品于率。
生产类型的划分主要由生产纲领决定，不同生产类型采用的制造工艺，工装设备、技术措施及经济效果不同。
此零件是小批量生产，精度要求较高在普通机床上难以加工，采用普通机床和数控机床结合。
工序可用相对集中的原则，既可以提高生产效率、稳定产品质量。
不同的生产类型对企业的生产经营管理工作和各项经济技术指标有着显著的影响。
不同生产类型具有不同的经济效益。
大量大批生产的产品成本较单件生产和成批生产的产品成本要低。
因此，大量大批生产是较优越的一种生产类型，成批生产次之，单件小批生产最差。
所以，摆再生产组织者面前的一项重要任务是如何通过一切可能的措施和方法，在单件小批生产中，按成批生产方式组织生产，在成批生产中按大量大批生产方式组织生产，从而改善企业的技术指标。
实践证明，可以通过下列途径来扩大生产批量，提高工作地专业化程度，从而改变企业的生产类型。
1,在全面规划、统筹安排的原则下，积极发展工业生产的专业化协作，包括产品专业化、零部件专业化、工艺专业化和辅助生产专业化，以及相应的各种形式的生产协作，为减
10
少重复生产，增加同类产品产量，简化企业的生产结构和提高专业化水平创造条件。
2、在产品设计方面，进行产品结构分析，改进产品设计，加强产品的系列化、标准化和通用化工作，广泛采用标准件和通用件。
3、在生产组织方面，采用成组技术，组织同类型零件的集中加工和成组工艺。
4、在计划工作方面，加强计划工作，合理搭配产品品种，减少在同一时期内出产的产品品种数。
5、在劳动组织方面，增加必要的设备和工人，以相对减少每个工作地平均担负的工序数目。
通过上述各种措施，就能在一定程度上使企业的生产类型升级，增加大量大批生产的因素，提高企业生产经营的经济效果。
但需要指出的是，改变生产类型，并非在生产上无限制加大批量。
企业的生产类型取决于产品数量和生产的稳定性和重复性。
而采取什么样的品种轮换方式，确定每种产品的批量多大，这是一个组织生产的具体方式、方法问题。
零件在计划期为一年的生产纲领N可按下式计算：
（件/年）（2.1）
式中，Q——产品的年产量（台/年）；
n——每台产品中该零件的数量（件/台）；
a%——备品的百分率，取2%～4%；
b%——废品的百分率，取0.3%～0.7%。
本次设计的CA6140车床上的顶尖滑套，产品类型轻型机械，年产量为5000台/年，根据实际生产情况分两批投产，备品率取3%，而废品率取0.5%。
依设计课题知：
Q=5000，n=1，a%=3%，b%=0.5%；
代入式（2.1）有：
=
=5175.75（件/年）
根据计算结果，查《机械制造技术基础》第292页，表7-3[3]可确定该套筒零件属于轻型零件，其生产类型为大批量生产。
由于零件机械加工工艺过程与其所采用的生产组织类型密切相关，所以在制定零件机械加工工艺规程时，应首先确定零件机械加工的生产组织类型。
而生产组织类型又主要是与零件的年生产纲领有关。
现在所制定的车床尾座套筒生产类型主要针对大批量生产的情况下制定的。
因此车床尾座套筒的生产纲领及工艺特征如表2-1。
11
表2-1车床顶尖滑套生产纲领及工艺特征
生产类型
大量生产
工
艺
特
征
毛坯特点
广泛采用模锻，机械造型等高效方法，毛坯精度高、余量小
机床设备及组织形式
广泛采用自动机床、专用机床，采用自动线或专用机床流水线排列
夹具及尺寸保证
高效专用夹具，采用定程及在线自动测量来控制尺寸
刀具、量具
专用刀具、量具，自动测量仪
零件的互换性
全部互换，高精度偶件采用分组装配、配磨
工艺文件的要求
编制详细的工艺规程、工序卡片、检验卡片和调整卡片
生产率
高
成本
低
发展趋势
用计算机控制的自动化制造系统、车间或无人工厂，实现自适应控制
2.1.7结构工艺性分析
根据零件图所示,该零件的加工表面主要分为三类:
外圆和端面的车削加工.2>
内孔各个部位的加工.3>
槽形的加工.
外圆和端面的车削加工.该加工表面主要有:
确定总长车削左右端面,Φ60的外圆.其中外圆加工的精度与粗糙度要求较高,还要与相应的热处理工艺相配和,才能达到较高的精度和较小的粗糙度,以保证加工表面的质量;
外圆的圆柱度公差要求高.应此,在车削外圆的时候要选用精度较高的机床;
倒C1的角,倒R1的圆弧.按照常规加工方法即可.
内孔各个部位的加工.根据零件图所示,内孔各部位的位置精度配合不是很高,按照常规加工方法即可,但是加工表面的质量较高.Φ32的内孔,Φ36深40的内孔阶台,莫氏4号锥度.Φ32的内孔粗糙度没有明确要求,精度不是很高,按照常规加工方法即可.Φ36深40的内孔阶台,精度要求较高,按照工艺规程加工,选用合理的设备,保证加工表面的粗糙度.莫氏4号锥
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度,根据图纸的说明加工表面质量和位置精度要求高,加工时要采用2种设备:
车削和磨削.为保证表面的质量要与相应的热处理相配合.
槽形的加工.根据图纸要求零件加工主要是铣10的键槽和铣Φ4的油槽.
第二节毛坯设计<
类型,加工余量,毛坯处理>
毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比较重要的阶段，毛坯的形状和特征（硬度，精度，金相组织等）对机械加工的难易，工序数量的多少有直接影响，因此，合理选择毛坯在生产占相当重要的位置，同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。
2.2.1确定毛坯类型
毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：
1、型材2、锻造3、铸造4、焊接5、其他毛坯。
该零件体的材料为45号钢， 45号钢广泛用于机械制造，这种钢的机械性能很好。
但是这是一种中碳钢，淬火性能并不好，45号钢可以淬硬至HRC42~46。
所以如果需要表面硬度，又希望发挥45#钢优越的机械性能，常将45#钢表面淬火（高频淬火或者直接淬火），这样就能得到需要的表面硬度.
2.2.2确定毛坯各表面的加工余量
加工时如果余量留得过大，不但浪费材料，而且增加机械加工劳动量和生产工时。
使生产成本增高，余量留得过小，一方面使毛坯制造困难，另一方面在机械加工时也常因余留得过小而迫使用画线找正等方法，不仅增加了生产工时，而且还有可能造成废品，因此，必须合理的选择加工余量。
零件的材料为45号钢，毛坯（铸件）图是根据产品零件设计的，经查《金属机械加工工艺人员手册》，内孔进行钻削加工.左端面留4mm的加工余量、右端面留3mm的加工余量。
φ60的外圆柱面留单边余量3mm.
2.2.3毛坯处理
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