车床套筒工艺规程设计Word下载.docx
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4．《机械制造技术基础》
5．《机床夹具设计图册》
6．《机床夹具设计手册》
7．《切削用量手册》
课程设计的工作计划：
1）设计动员，完成零件分析，绘制零件图；
2）完成毛坯的选择，绘制毛坯图；
3）制定零件的机械加工工艺过程；
4）完成指定工序的工序设计；
5）撰写设计说明书；
6）课程设计答辩。
任务下达日期2011年12月19日
完成日期2011年12月28日
指导教师（签名）
学生（签名）
第二章零件分析
2.1计算生产纲领，明确生产类型
生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。
零件在计划期为一年时的生产纲领N可按下式计算：
N=Qn（1+α%+β%）
式中N—零件的年生产纲领（件/年）；
Q—产品的年产量（台/年）；
n—产品中，该零件的数量（件/台）；
α%—备品率；
β%—废品率。
本次设计的CA6140车床上的尾座套筒，产品类型属于轻型机械。
现认定其年产量为3000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%；
有：
N=Qn（1+α%+β%）=5000（1+3%+0.5%）=3105（件/年）
根据计算结果，查《机械制造工艺学》第12页，表1—5可确定该套筒零件属于轻型机械零件，从而确定其生产类型为中批生产。
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前，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。
所以，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。
2.2、零件的功用、结构及特点：
车床尾座套筒是车床尾座箱的重要零件。
它的作用是:
一、用来安装尾座套筒顶尖，利用尾座套筒顶尖来顶紧工件，并和主轴卡盘一起起支撑作用，做为工件车削时的定位基准；
二、莫氏四号锥孔可以安装钻头、铰刀、镗刀，用来在工件上加工孔。
车床尾座套筒在工作时承受不断变化的压力、惯性力和它们的力矩作用，而且它的精度直接影响工件的定位精度，因此要求车床尾座套筒具有强度高、刚度大、耐磨性好，莫氏四号锥孔表面加工尺寸精确，并且润滑可靠。
2.3、零件的工艺分析：
课题已知的零件图是常用的一种车床尾座套筒类型。
车床尾座套筒的结构简单，加工尺寸精确、形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，属易变形的套筒类零件。
车床尾座套筒的主要加工表面有：
莫氏四号锥面、外圆表面、内圆表面和键槽面等。
具体分析如下：
2.3.1莫氏四号锥孔：
如图2.1所示，是尾座套筒的莫氏四号锥孔简图。
锥孔可以用来插入后顶尖和其他加工刀具；
所以锥面精度和耐磨性要求都很高。
图2.1
2.3.2外圆表面及键槽：
如图2.2所示，外圆和箱体之间经常来回运动，因此外圆的耐磨性要求比较高。
平键槽是用来安装平键的，起导向作用，所以尾座套筒只能轴向移动，不能够转动。
图2.2
2.3.3其他结构：
如图2.3所示，Ф6的孔是排气孔，位置精度和尺寸精度要求精度不高。
Ф30的内孔是用来安装手轮丝杆的，因此有配合精度要求。
图2.3
除上述技术要求外还应满足下列加工要求：
1）
mm外圆的圆柱度公差为0.005mm；
2）莫氏4号锥孔轴心线与
mm外圆轴心线的同轴度公差为0.01mm；
3）莫氏4号锥孔轴心线对
mm外圆轴心线的径向跳动公差为0.01mm；
4）键槽
mm对
mm外圆轴心的平行度公差为0.025mm，对称度公差为0.1mm；
5）链孔涂色检验其母线在全长上应大于75％；
6）调质处理197～220HBS；
7）局部外圆及锥孔淬火45～55HRC。
第三章工艺规程设计
3.1毛坯设计
3.1.1毛坯材料的选择
在制订机械加工工艺规程时，正确选择合适的毛坯，对零件的加工质量、材料消耗和加工时都有很大的影响。
显然毛坯的尺寸和形状越接近成品零件，机械加工的劳动量就越少，但是毛坯的制造成本就越高，所以应根据生产纲领，综合考虑毛坯制造和机械加工的费用来确定毛坯，以求得最好的经济效益。
机械加工中常用的毛坯有铸件、锻件、冲压件和型材等，选用时主要考虑一下因素。
（1）零件的材料与力学性能；
（2）零件的结构形状与外形尺寸；
（3）生产类型；
（4）毛坯车间的生产条件；
（5）利用新工艺、新技术、新材料的可能性。
本设计根据零件图的技术要求采用45钢作为毛坯材料。
3.1.2毛坯的成型方式、尺寸
套筒类零件的毛坯制造形式主要有铸造与锻造（压）等方法。
本设计中，毛坯制造形式为模锻。
模锻一般在模锻压力机上进行，设备比较昂贵，并需要专用锻模，但毛坯精度高、加工余量小、生产率高。
由于本设计是加工车床尾座套筒，是中批量加工，所以选择摸锻。
3.1.3毛坯图形
3.2基准的选择
该零件图中较多尺寸及形位公差是以内孔及端面为设计基准的。
因此，采用先加工内孔，然后以内孔为精基准加工外圆。
根据各加工表面的基准如表3—1所示：
1.选择外圆表面作为粗基准定位加工孔，为后续工序加工出精基准，这样使外圆加工时的余量均匀，避免后续加工精度受到“误差复印”的影响。
2.选择孔作为精基准，这样能在一次装夹中把大多数外圆表面加工出来，有利于保证加工面间相互位置精度。
表3-1加工表面的基准
序号
加工部位
基准选择
1
端面
外圆毛坯表面
2
粗车外圆
3
φ29的内孔
粗车后外圆表面
4
Ф35mm×
1.7mm槽
5
MorseNo.4内锥面
φ560-0.013mm外圆表面
6
60°
内锥面
7
φ6孔
外圆及端面
8
铣R2×
160mm油槽
9
铣
mm×
200mm键槽
10
磨内孔
11
磨外圆
3.3零件加工方法的选择
本零件的加工面有外圆、内孔、端面、槽及小孔等，材料为45钢。
参考教材中有关资料，根据各表面的加工精度和表面的粗糙度的要求，选定加工方法如表3—2所示：
表3-2加工方法选择
待加工表面
经济精度
表面粗糙度Ra/μm
加工方案
φ56mm外圆面
IT6级
0.4
粗车→半精车→粗磨→精磨
半圆键槽（油槽）
IT8级
3.2
粗铣→半精铣→精铣
粗车→半精车
莫氏4号锥面
IT6
0..4
粗钻→半精车→热处理→粗磨→精磨→倒角
φ29内孔
粗钻→扩→半精车
φ31mm内孔
IT7级
1.6
粗钻→扩→半精车→精车
φ35mm内孔
平键槽
槽宽IT7
0.8
槽深IT6
φ6mm小孔
钻削
3.4制定工艺路线
加工顺序的安排一般应按“先粗后精、先面后孔、先主后次、基准先行”的原则进行，热处理工序应分段穿插进行，检验工序则按需要来安排。
在本设计中，套筒的加工工艺路线是先进行内孔的加工，再进行圆柱表面及端面的加工。
按照先加工粗基准面及“先粗后精”的原则，对套筒的加工可按表3—3所示的工艺路线进行。
（需加加工余量）
表3-3工艺路线
工序号
工序名称
工序内容
定位基准
工装
00
备料
取棒料φ60×
285mm
热处理
正火
20
粗车
1．夹一端车外圆至φ59mm，长200mm，车端面见平即可，钻孔φ21mm，深188mm，扩孔φ27mm，深188mm。
2.调头，装夹φ59mm外圆并找正，车另一端外圆至φ59mm，与另一端已加工部分光滑接刀，车端面保证总长280mm。
钻孔22.5mm，钻通。
毛坯外圆表面
三抓卡盘
中心架
车床
30
调质28~32HRC
40
车
1.夹左端外圆，中心架托右端外圆，车右端面，保证总长278mm，扩φ27mm孔至φ29mm，深186mm，车右端头φ33×
内锥面。
50
半精车
1采用两顶尖装夹工件，上卡箍，车外圆至
±
0.05mm，调头，车另外一端外圆，与前面已加工部分光滑接刀。
右端倒角2×
45°
，左端倒R3圆角，保持总长276mm。
孔
两顶尖
60
精车
1.夹左端外圆，中心架托右端外圆，找正外圆，车
mm孔至
mm，深44.5mm。
车Ф35mm×
1.7mm槽，保证3.5mm和1.7mm尺寸
2.调头，夹右端外圆，中心架托左端外圆，找正外圆，车MorseNo.4内锥孔，至大端尺寸为
mm，车左端头Ф37mm×
70
划线
钳工划R2×
160mm油槽线，
mm×
200mm键槽线，Ф6mm的孔线
外圆表面
V形块
80
1.以
0.05mm外圆定位装夹铣平键槽
200mm，并保证
mm（注意外圆加工余量），以及保证键槽与Ф
mm外圆轴心线的平行度和对称度
2.调头，以
0.05mm外圆定位装夹铣R2深2mm，长160mm的圆弧油槽。
铣床夹具
90
钻孔
钻Ф6mm的孔，中心距右端面保证长度为25mm。
孔，外圆表面
机用平口钳
垫铁
100
钳工
修毛刺
110
对左端MorseNo.4锥孔及
0.05×
160mm长的外圆部分，进行高频淬火，保证硬度为45～50HRC。
120
研磨
研磨两端60°
研磨机
130
粗磨
夹右端外圆，中心架左托外圆，找正外圆，粗磨MorseNo.4锥孔，留磨余量0.2mm。
磨床
140
采用两顶尖定位装夹工件，粗磨Ф
mm外圆，留磨余量0.2mm。
150
精磨
夹右端外圆，中心架托左端外圆，找正外圆，精磨MorseNo.4锥孔至图纸计要求，大端为Ф
0.05mm，并保证锥孔面与Ф
mm轴心线在轴端处的斜向圆跳动为0.01，离轴端处300mm处的斜向圆跳动为0.02。
涂色检查，接触面积应大于75%。
修研60°
锥面。
160
夹左端外圆，中心架托右端外圆，找正外圆，精车内孔
mm至图样尺寸，深45±
0.15mm，修研60°
Ф
mm外圆表面
170
采用两顶尖装夹，精磨外圆至图样尺寸Ф
mm。
180
检查
按图样检查各部分尺寸以及精度要求。
190
入库
涂油入库。
3.5工艺分析
1）在安排加工工序时，应将粗、精加工分开，以减少切削应力对加工精度的影响。
并在调质处理前进行粗加工，调质处理后进行半精加工和精加工。
2）车床尾座套筒左端莫氏4号锥孔与有端φ29mm、φ31mm孔，应在进行调质处理前钻通，这样有利于加热和内部组织的转变，使工件内孔得到较好的处理。
3）精磨φ56
mm外圆时，以两端60°
锥面定位，分两次装夹，这样有利于消除磨削应力引起工件变形。
也可采用专用锥度心轴定位装夹工件，精磨φ56
mm外圆。
4））工序130以后，再采用中心架托夹工件外圆时，由于键槽
的影响，这时应配做一套筒配合中心架的装夹，以保证工件旋转平稳，不发生振动。
5）φ56
mm外圆的轴心线是工件的测量基准，所以磨削莫氏4号锥孔时，定位基准必须采用φ56
加工时还应找正其上母线与侧母线之后进行。
6）加工
mm键槽时，应在夹具上设置对称度测量基准，在加工对刀时，可边对刀边测量，以保证键槽
mm对φ56
mm外圆轴心线的对称度。
7）φ56
mm外圆的圆柱度检验，可将工件外圆放置在示准V形块上（V形块放在标准平板上），用百分表测量出外圆点的圆度值，然后再算出圆柱度值（图3—1）。
也可采用偏摆仪方法，先测出工件的圆度值，然后再计算出圆柱度值。
图3—1在V形块上检测工件的圆度值
8）
键槽对称度的检验，采用键槽时对称度量规进行检查（图3—2）。
a）内孔键槽量规b）外圆键槽量规
图3—2键槽对称度量规
9）用标准莫氏4号锥塞规涂色检查工件的锥孔，其接触面积应大于75%。
第四章工序设计
4.1确定加工余量、工序尺寸及公差
合理地选择加工余量对零件的加工质量和整个工艺过程的经济性都有很大影响。
余量过大，将造成材料和工时的浪费，增加机床和刀具的磨损；
余量过小，则不能去掉加工前存在的误差和缺陷，影响加工质量，甚至造成废品。
那么在对零件的设计时加工余量的确定变得必不可少。
并且，应在保证加工质量的前提下，尽量减少加工余量。
本设计参阅有关机械加工工艺手册，采用查表修正法按工艺路线的安排，一道道工序、一个个表面地加以确定，必要的根据使用时的具体条件对手册中查出的数据进行修正。
工序尺寸公差通过查阅加工工艺手册，按经济加工精度确定。
工序尺寸的一般加工方法是：
由加工表面的最后工序往前一步推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。
1）、当定位基准与设计基准不重合时，可采用“层层包裹”的方法，即将余量一层层叠加到被加工表面上，可以清楚地看出每道工序的工序尺寸，再按每种加工工艺方法的经济加工精度公差按“入体原则”标注在对应的工序尺寸上。
2）、当定位基准与设计基准不重合时，即加工基准多次变换时，此时应按尺寸链原理来计算确定工序尺寸与公差，并校核余量层是否满足加工要求。
相关元素的加工余量、工艺尺寸以及公差的具体内容确定如下：
4.1.1尾座套筒车Ф31内孔（工序20、40、60和160）
按照粗钻→扩→半精车→精车加工方案，查阅《机械加工余量手册》，有精车余量Zjc=0.5mm；
半精车余量：
Zbjc=3.5mm；
扩孔余量：
Zk=6mm；
钻孔余量：
Zz=20mm。
查《机械制造技术基础课程设计指导教程》第四章各个表，确定各工序尺寸的加工精度等级为——精车：
IT8；
半精车：
IT10；
扩孔：
IT12；
钻孔：
IT13。
根据以上查表所得的结果，再查《标准公差数值表》确定各公步对应的公差值分别为——精车：
0.025mm；
0.05mm；
0.18mm；
0.27mm。
综上所述，此工序加工该定位孔时各工步的工序尺寸及公差分别为——精车：
mm；
；
为验证确定的尺寸及公差是否合理，进行精加工余量校核：
Zmax=31+0.025-30.5=0.525m；
Zmin=30.5+0.05-31=-0.45mm；
上述余量校核的结果表明，以上确定的工序尺寸公差是合理的。
根据上述原始资料和加工工艺，结合查表可分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差，如表4-1所示。
表4-1加工余量、工序尺寸及公差（单位：
mm）
工序基本余量
工序精度IT
标准公差值T
工序基本尺寸
标注工序尺寸及公差
0.5
IT8Tjc=0.025
31.00
Ф31.0
+0.025
3.5
IT10Tbjc=0.050
31-0.5=30.5
Ф30.5
+0.050
扩孔
IT12Tk=0.180
30.5-3.5=27
Ф27.0
+0.180
20
IT13Tz=0.270
27-6=21
Ф21.0
+0.270
毛坯
30
21-21=0
4.1.2套筒外圆表面φ56
mm（工序20、50、150和170）
按照粗车→半精车→粗磨→精磨的加工方案，查阅《机械加工余量手册》，有各工序间余量——精磨余量：
Zj=0.2mm；
粗磨余量：
Zcm=0.3mm；
Zbjc=2.5mm；
粗车余量：
Zcc=2mm。
查表选定各工序尺寸的加工精度等级分别为——精磨：
IT6；
粗磨：
IT9；
粗车：
IT12。
根据上述查询到的结果，再查《标准公差数值表》可以确定各工步对应的公差值分别为——精磨：
0.013mm；
0.1mm；
0.28mm。
综上所述，此工序的各工步的工序尺寸及公差分别为——精磨：
mm。
为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，现对加工余量进行校核。
Z4max=56.2－56＋0.013=0.213mm；
Z4min=56.2－0.05－56=0.15mm；
Z3max=56.5－56.2＋0.05=0.35mm；
Z3min=56.5－0.10－56.2=0.2mm；
Z2max=59.0－56.5＋0.10=2.6mm；
Z2min=59－0.28－56.5=2.22mm；
上述余量校核的结果表明，以上确定的工序尺寸及公差是合理的。
根据上述原始资料和加工工艺，结合查表可分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差，如表4-2所示。
表4-2加工余量、工序尺寸及公差（单位：
工序基本
余量
0.2
IT6Tjm=0.013
56.00
Ф56.00
-0.013
0.3
IT8Tcm=0.05
56+0.2=56.20
Ф56.20
-0.050
2.5
IT9Tbjc=0.1
56.20+0.3=56.50
Ф56.50
IT12Tcc=0.280
56.50+2.5=59.00
Ф59.00
-0.280
IT14Tmp=0.580
59.00+2=61.00
61±
0.290
4.1.3莫氏四号锥孔（工序20、60、110、130、150）
按照：
粗钻→精车→热处理→粗磨→精磨的加工方案，查阅《机械加工余量手册》，有各工序间余量——精磨余量：
Zcm=0.5mm；
精车余量：
Zjc=7mm；
Zzk=23.5mm。
查表选定各工序尺寸的加工精度等级为分别为——精磨：
IT7；
精车：
粗钻：
IT11。
根据上述查询所得结果，再查《标准公差数值表》可以确定各工步相对应的公差值分别为——精磨：
0.04mm；
0.10mm；
0.20mm。
综上所述，各工序的工序尺寸及公差分别为——精磨：
0.02mm（锥孔大端）；
mm（锥孔大端）；
mm（锥孔大端）。
同理对上述公差和尺寸进行核对，可以确定各工序尺寸和公差均为合理。
根据上述原始资料和加工工艺，结合查表可分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差，如表4-3所示。
表4-3加工余量、工序尺寸及公差（单位：
IT7Tjc=0.020
32.269
Ф32.269
+0.020
IT8Tbjc=0.05
32.269-0.2=32.069
Ф32.069
+0.05
IT9Tk=0.1
32.069-0.5=31.569
Ф31.569
—0.05
23.5
IT11Tz=0.20
31.569-7=24.569
Ф24.569
+0.20
24.569-23.5=1.069
热处理用高频感应淬火，淬火方法是将工件加热到临界温度Ac3（亚共析钢）或Ac1（过共析钢）以上某一温度，保温一段时间，使之全部或部分奥氏体化，然后以大于临界冷却速度的冷速快冷到Ms以下（或Ms附近等温）进行马氏体（或贝氏体）转变的热处理工艺。
淬火的目的是使过冷奥氏体进行马氏体或贝氏体转变，得到马氏体或贝氏体组织，然后配合以不同温度的回火，以大幅提高莫氏四号锥面的强度、硬度、耐磨性、疲劳强度以及韧性等，从而满足各种套筒的使用要求。
4.2工艺装备选择
选择工艺装备的总原则是根据生产类型与加工要求，使之既能保证加工质量，又经济合理。
把工艺装备的选择与工序精度要求、生产纲领以及现有的设备条件联系起来，使之能相适应。
批量生产条件下，通
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