车床尾座套筒课程设计说明书.docx
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车床尾座套筒课程设计说明书
机械制造工艺学课程设计
设计说明书
题目：
车床尾座套筒
学校：
湖南工业大学
学院：
机械工程学院
专业：
机械工程及其自动化
班级：
姓名：
指导老师：
设计时间：
2011年12月19日
至2011年12月25日
机械工程学院
2011年12月
《机械制造工艺课程设计》任务书
一．设计题目：
2、原始数据和技术要求：
零件图一张
三、设计内容与要求：
（1）零件图 1张
（2）机械加工工艺规程卡片 不少于10张
（3）课程设计说明书 1份
序言
车床尾座套筒是车床的主要零件，其结构合理与否、质量的好坏对加工过程、加工精度等有很大的影响，因此，在机床零件设计的过程中为主要考虑对象。
而车床尾座中有两大重要表面外圆面以及莫氏四号锥孔，这两大重要表面决定了车床尾座套筒主要性能，这两大重要表面加工的成败直接影响到整个零件的加工的成败。
所以大多时间要花费在这两个表面的加工。
对于外圆表面采用粗车→半精车→粗磨→精磨的加工方案来达到所要求的精度。
对于莫氏四号锥孔采用钻孔→半精车→热处理→粗磨→精磨来保证精度。
并用塞规加以检验。
由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指导。
目录
1零件的工艺分析------------------------------------------------------------------------------------5
1.1零件的功用、结构及特点----------------------------------------------------------------5
1.2主要表面及其要求--------------------------------------------------------------------------5
2毛坯的选择----------------------------------------------------------------------------------------6
2.1确定毛坯的类型、制造方法和尺寸公差----------------------------------------------6
2.2确定毛坯的技术要求----------------------------------------------------------------------6
2.3绘制毛坯图----------------------------------------------------------------------------------6
3基准的选择----------------------------------------------------------------------------------------7
4确定机械加工余量、工序尺寸及公差-------------------------------------------------------8
5拟定加工工艺路线-------------------------------------------------------------------------------9
5.1确定各表面的加工方法------------------------------------------------------------------9
5.2拟定加工工艺路线-------------------------------------------------------------------------9
6选择机床及工艺装备----------------------------------------------------------------------------13
6.1选择机床-------------------------------------------------------------------------------------13
6.2选择刀具------------------------------------------------------------------------------------14
6.3选择夹具------------------------------------------------------------------------------------14
6.4选择量具------------------------------------------------------------------------------------14
7确定切削用量及基本工时-----------------------------------------------------------------------15
8总结--------------------------------------------------------------------------------------------------21
参考文献------------------------------------------------------------------------------------------------22
1零件的工艺分析
1.1零件的功用、结构及特点
车床尾座套筒是车床的主要零件，其结构合理与否、质量的好坏对加工过程、加工精度等有很大的影响，其主要作用是为轴类零件定心，同时具有辅助支撑和夹紧的功能。
尾座顶尖的定位精度直接影响机床加工工件的径向尺寸精度，以及圆度、圆柱度、同轴度等形位精度。
而套筒是直接用来装夹顶尖的，由此可见，车床套筒的加工质量将直接影响到机床的工作精度和使用寿命。
是一个运动频繁技术要求高的运动部件，对同轴度、耐磨性要求严格。
1.2主要表面及其技术要求
1.Φ580-0.013mm×279mm自身圆柱度公差为0.005mm。
2.MorseNo.4的外圆对φ580-0.013mm外圆的中心轴线对的圆跳动公差为0.01。
3.键槽10
mm相对于φ58
mm外圆轴心线的平行度公差为0.025mm，对称度公差为0.1mm。
4.局部外圆及锥孔淬火45～50HRC。
5.莫氏四号锥孔涂色检查,母线在全长接触大于75%。
6.调质硬度197～220HBS
2毛坯的选择
2.1确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及公差
因尾座套筒对耐磨性和强度要求较高，其精度对车床的加工精度有很大影响，所以要选用材料为45钢，锻造成型，毛坯的尺寸为φ63×285mm。
2.2确定毛坯的技术要求
1.调质处理硬度为197~220HBS，以改善切削加工性能，为切削加工做准备。
2.3绘制毛坯图
图2-1毛坯图
3基准的选择
该零件图中重要的表面是莫氏四号锥孔以及外圆表面。
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下表所示：
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基准选择错误的影响。
2.选择孔作为精基准，这样能保证重要表面莫氏四号锥孔和外圆表面的精度，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
外圆毛坯表面
3
Φ31的内孔
粗车后外圆表面
4
Ф37mm×3mm槽
粗车后外圆表面
5
MorseNo.4内锥面
φ580-0.013mm外圆表面
6
60°内锥面
φ580-0.013mm外圆表面
7
φ6孔
外圆及端面
8
铣R2×163mm油槽
φ580-0.013mm外圆表面
9
铣
mm×203mm键槽
φ580-0.013mm外圆表面
10
磨内孔
φ580-0.013mm外圆表面
11
磨外圆
60°内锥面
4确定机械加工余量、工序尺寸的公差
1.加工余量可采用查表修正法确定，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。
尾座套筒车
内孔（工序20、60和150）的加工余量、工序尺寸及其公差的确定
按照钻→扩→半精车→精车加工方案，根据文献3可知精车余量Zjc=0.5mm；半精车余量Zbjc=3.5mm；扩孔余量Zk=4mm；钻孔余量Zz=25mm。
由文献1表4-7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。
根据上述结果确定各工步的公差值分别为，精车：
0.025mm；半精车：
0.05mm；扩孔：
0.18mm；钻孔：
0.27mm。
综上所述，该工序加工该定位孔各工步的工序尺寸及公差分别为，精车：
mm；半精车：
mm；扩孔：
；钻孔：
mm；它们的相互关系如表4-1所示。
表4-1机械加工余量及工序尺寸
工序名称
工序基本余量
工序精度IT标
准公差值T
工序基本尺寸
工序尺寸及偏差
精车
0.5
IT8T=0.025
33.00
Ф33.0
+0.025
0
半精车
3.5
IT10T=0.050
33-0.5=32.5
Ф32.5
+0.050
0
扩孔
4
IT12T=0.180
32.5-3.5=29
Ф29.0
+0.180
0
钻孔
25
IT13T=0.270
29-4=25
Ф23.0
+0.270
0
毛坯
2.套筒外圆表面（工序20、50、130和160）的加工余量、工序尺寸及公差的确定
按照粗车→半精车→粗磨→精磨的加工方案，文献3表5-14，有工序间的余量：
精磨余量Zjm=0.2mm；粗磨余量Zcm=0.3mm；半精车余量Zbjc=1.5mm；粗车余量Zcc=3mm。
查文献1表4-7选定各工序尺寸的加工精度等级为，精磨：
IT6；粗磨：
IT8；半精车：
IT10；粗车：
IT12。
根据上述查询到的结果，再查对文献4可以确定各工步的公差值分别为，精磨：
0.013mm；粗磨：
0.05mm；半精车：
0.1mm；粗车：
0.28mm。
综上所述，各工序的工序尺寸及公差分别为，精磨：
mm；粗磨：
mm；半精车：
mm；粗车：
mm。
它们的相互关系如表4-2所示。
表4-2工序尺寸及公差计算（单位：
mm）
工序名称
工序基本余量
工序精度IT标
冷公差值T
工序基本尺寸
工序尺寸及偏差
精磨
0.2
IT6Tjc=0.013
58.00
Ф58.0
0
-0.013
粗磨
0.3
IT8Tbjc=0.050
58+0.20=58.20
Ф58.2
0
-0.050
半精车
2.5
IT9Tk=0.100
58.20+0.3=58.50
Ф58.5
+0.050
-0.050
粗车
2
IT12Tz=0.280
58.50+2.5=60.00
Ф20.0
0
-0.280
毛坯
3
IT14Tmp=0.580
60+3=63.00
63±0.290
3.莫氏四号锥孔（工序20、60、100、140）的加工余量、工序尺寸及公差
莫氏四号锥孔因为是锥孔所以一般以大锥面直径作为测量标准，根据钻孔→半精车→热处理→粗磨→精磨的加工方案，根据文献3，有工序间的余量：
精磨余量Zj=0.2mm；粗磨余量Zcm=0.5mm；半精车余量Zbjc=5mm；钻孔余量Zcc=25.5mm。
查表选定各工序尺寸的加工精度等级为，精磨：
IT7；粗磨：
IT8；半精车：
IT10；钻孔：
IT11。
根据上述查询到的结果，再查对文献4可以确定各工步的公差值分别为，精磨：
0.020mm；粗磨：
0.05mm；精车：
0.1mm；钻孔：
0.20mm。
综上所述，各工序的工序尺寸及公差分别为，精磨：
mm；粗磨：
mm；半精车：
mm；钻孔：
mm。
它们的相互关系如表4-3所示。
表4-3工序尺寸及公差计算（单位：
mm）
工序名称
工序基本余量
工序精度IT标
冷公差值T
工序基本尺寸
工序尺寸及偏差
精磨
0.2
IT7Tjc=0.20
31.269
Ф31.269
+0.02
-0.02
粗磨
0.5
IT8Tbjc=0.050
31.269-0.2=31
Ф31
0
-0.050
半精车
5
IT10Tk=0.100
31-0.5=30.5
Ф30.5
0
-0.050
钻孔
25.5
IT11Tz=0.280
30.5-5=25.5
Ф20.0
0
-0.20
毛坯
5拟定机械加工工艺一路线
5.1确定各表面的加工方法
根据各表面的加工精度和表面的粗糙度的要求，选定如下加工方法：
套筒的端面、倒角倒圆弧用车削,套筒外圆面采用粗车—半精车—粗磨—精磨，键槽及油槽采用铣削,φ31的内孔采用钻－扩，MorseNo.4内锥面采用钻—车—粗磨—精磨，
mm孔采用车—半精车—精车，60°内锥面采用车—研磨。
各部分加工方法如下：
加工表面
经济精度
表面粗糙度Ra/μm
加工方案
套筒外圆面
IT6
0.4
粗车→半精车→粗磨→精磨
莫氏4号锥面
IT6
0.4
钻→车→粗磨→精磨
套筒内孔右表面
IT7
1.6
钻→扩→半精车→精车
套筒内孔中表面
IT12
12.5
钻→扩
平键槽
IT7
0.8
粗铣→半精铣→精铣
半圆键槽
IT8
3.2
粗铣→半精铣→精铣
5.2拟定加工工艺路线
工序号
工序名称
工序内容
定位基准
工装
00
备料
取棒料φ80×180mm
05
锻造
φ63×285mm
10
热处理
正火
20
粗车钻孔
1．夹一端车外圆至φ60mm，长200mm，车端面见平，钻孔φ25mm，深180mm，扩孔φ29mm，深180mm。
2.调头装夹φ60mm外圆并找正，车另一端外圆至φ60mm，与另一端已加工部分接刀，车端面，保证总长283mm，钻孔φ25.5mm，钻通。
毛坯外圆表面
三抓卡盘
中心架
车床
30
热处理
调质197~220HBS
40
扩孔
夹左端外圆，中心架托右端外圆，车右端面，保证总长281mm，扩φ29mm孔至φ31mm，深186mm，车右端φ35×60°内锥面。
毛坯外圆表面
三抓卡盘
中心架
车床
50
半精车
1.用两顶尖装夹工件，上卡箍，车外圆至
，调头，车另外一端外圆，与前面已加工部分光滑接刀，车左端面保持总长279mm。
右端倒角2×45°，左端倒R3圆角，
孔
两顶尖
车床
中心架
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47.5mm，车Ф37mm×3mm槽，保证6.5mm和3mm
2.调头，夹右端外圆，中心架托左端外圆，找正外圆，车MorseNo.4内锥面，至大端尺寸为
mm，车左端头Ф36mm×60°内锥面。
半精车后的外圆
三抓卡盘
中心架
车床
70
划线
钳工划R2×163mm油槽线，
mm×203mm键槽线，Ф6mm的孔线
外圆表面
V形块
80
铣
1.以
外圆定位装夹铣键槽
mm×203mm，并保证
mm，保证键槽与Ф
mm外圆轴心线的平行度和对称度
2.调头，以
外圆定位装夹铣R2×163mm油槽
外圆表面
铣床夹具
90
钻孔
钻Ф6mm的孔，保证长度25mm
孔，外圆表面
机用平口钳
垫铁
100
热处理
左端MorseNo.4锥孔及
×160mm长的外圆部分，加热淬火45～50HRC
110
研磨
研磨两端60°内锥面
外圆表面
研磨机
120
粗磨
夹右端外圆，中心架左托外圆，找正外圆，粗磨MorseNo.4锥孔，大端为
外圆表面
两顶尖，中心架，磨床
130
粗磨
采用两顶尖定位装夹工件，粗磨外圆到
，留余量0.2mm
孔
两顶尖，磨床
140
精磨
夹右端外圆，中心架托左端外圆，找正外圆，精磨MorseNo.4锥孔至设计要求，大端为Ф
±0.02mm，涂色检查，母线在全长上接触大于75%。
粗磨后的外圆
中心架，磨床
150
精车
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48mm至图样尺寸，
粗磨后的外圆表面
三爪卡盘，中心架，车床
160
精磨
采用两顶尖装夹，精磨外圆至图样尺寸
mm
内孔
两顶尖，磨床
170
检查
检查各部分尺寸精度要求
180
入库
清洗涂油入库
6选择机床及工艺设备
6.1选择机床
1）工序20
由于该加工零件是一根细长套筒，该工序又包含了7个工步，为了减少装夹次数，和装刀时间，故选用C6140型卧式车床.
2）工序40
加工外圆最大直径为φ580-0.013mm，该工序包括3个工步，为减少装卸刀时间，选择CA6140型卧式车床及组合夹具。
3）工序50
此工序为半精车，选择CA6140型卧式车床及组合夹具。
4）工序60
此工序为半精车，选择CA6140型卧式车床及组合夹具。
5）工序80
该工序加工油槽和键槽，包括2个工步，选择X62W万能铣床即可满足要求。
6）工序90
由于该工序只有1个工步，且钻孔要求不高，选择Z512及组合夹具即可满足要求。
7）工序110
该工序只有一个工步研磨60°内锥面，选择研磨机即可。
8）工序120
该工序为粗磨MorseNo.4,同时需要用到中心架，所以选择M2110A内圆磨床及中心架即可满足要求。
9）工序130
该工序为粗磨φ580-0.013mm的外圆，为了保证同轴度，所以需要用两顶尖装夹，所以选用M1432磨床、专用夹具及中心架即可。
10）工序140
该工序包括3个工步，精磨MorseNo.4，并且检查，同时要修研60°内锥面，选择M2110A及莫氏四号锥度塞规即可满足设计要求。
11）工序150
该工序包括3个工步，精车外圆，精车内孔
mm至图样尺寸，修研60°内锥面，选择CA6140及中心架即可。
12）工序160
该工序只有一个工步，精磨φ580-0.013mm的外圆，选择M1432即可。
6.2选择刀具
工序20：
该零件不需要加工特性表面，小批量生产，故选用通用或标准刀具即可，选用45°端面刀和90°外圆车刀。
工序40：
该工序不需要加工特性表面，单件小批量生产，车端面用45°端面刀。
工序50：
该工序加工外圆及端面，选择选用45°端面刀和90°外圆车刀。
工序60：
此工序不需要加工特性表面，只车内孔，故选用内孔车刀即可。
工序80：
此工序包括两个工步，铣键槽和油槽，可选用键槽铣刀和R2球头铣刀。
工序90：
此工序主要内容是钻孔，且没有精度要求，所以选择φ6麻花钻即可满足要求。
工序110：
此工序主要是研磨60°内锥面，属于精加工，选择60°的角度砂轮。
工序120：
此工序主要是粗磨MorseNo.4锥孔，选择MorseNo.4砂轮即可。
工序130：
此工序主要是粗磨φ580-0.013mm的外圆，选择外圆砂轮即可满足要求。
工序140：
该工序主要是精磨MorseNo.4锥孔，选择MorseNo.4砂轮即可。
工序150：
此工序主要内容是精车内孔，选择高速钢车刀即可满足要求。
工序160：
此工序主要内容是精磨外圆，所以选择外圆砂轮即可满足精加工要求。
6.3选择夹具
该零件无特形加工表面，选用通用夹具，三爪卡盘，中心架，两顶尖。
铣键槽和油槽时，选用铣床专用夹具，也可以用铣槽夹具，主要保证键槽形状位置精度。
6.4选择量具
工序20，30：
工序20，30属于粗加工阶段，对尺寸精度要求不高，故可选用测量范围在0~300的大量程游标卡尺。
工序40：
此工序要测量孔深，保证孔的深度，古选择深度游标卡尺，测量范围0~200,
工序50,60,70：
工序50,60属于半精加工阶段，选择故可选用测量范围在0~300的大量程游标卡尺，
工序80：
此工序加工精度要求高，特别是键槽的精度，故选择千分尺。
工序90：
此工序加工的是非重要部分，不需要很高精度，故选择游标卡尺即可满足要求。
工序110：
此工序加工的是60°内锥面，选择塞规即可。
工序120：
此工序加工的是MorseNo.4锥孔，选择MorseNo.4塞规。
工序130：
此工序加工的是φ580-0.013mm的外圆，精度要求高，选择千分尺以保证精度要求。
工序140：
此工序是MorseNo.4锥孔的精加工，选择MorseNo.4塞规。
工序150：
此工序是空的精加工，所以选择游标卡尺及塞规以保证精度要求。
工序160：
此工序是外圆的精加工，此外圆要与其他孔配合，精度要求高，选择千分尺测量。
工序170：
此工序主要检验各部分的尺寸精度要求，需要用到游标卡尺，千分尺，塞规。
7确定切削用量
1.工序20
步骤如下：
（1）工步1——粗车外圆
1）确定背吃刀量：
ap=3mm。
2）确定进给量f：
根据文献2表8-50查得f=0.6~0.7mm/r；取f=0.6mm/r。
3）确定切削速度Vc:
根据文献2表8-57查得Vc=1.167~1.5m/s;取Vc=1.4m/s
4）确定机床转速n：
n=1000Vc/πdw=60×1000×1.4/3.14×63=424.62r/min
查表5-5得相近的机床转速为400r/min,所以实际切削速度为1.3m/s。
（2）工步2——车端面
切削用量与工步1一样
（3）工步3——钻孔
选取Ф25的高速钢钻头；进给量参照文献2表8-69f=0.39~0.47取f=0.4mm/r；根据参照文献2表8-71切削速度
=0.33m/s。
根据公式n=60
1000Vc/πdw=60
1000×0.33/3.14×25=252.2r/min
参照CA6140车床的主轴转速，取转速
。
则可求得该工步的实际切削速度
（4）工步4——扩孔
选取扩孔钻直径Ф29,ap=3mm，根据文献2表8-79进给量f=0.8~1.0mm/r,取f=0.9mm/r,根据文献2表8-82可知切削速度
=0.31m/s;
根据公式n=60
1000Vc/πdw=60
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