车床尾座套筒课程设计.docx
《车床尾座套筒课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《车床尾座套筒课程设计.docx（29页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
车床尾座套筒课程设计
洛阳理工学院
课程设计说明书
课程名称机械制造工艺学
设计课题车床尾座套筒课程设计
专业机械设计制造及其自动化
班级
姓名
学号
2013年4月14日
课程设计任务书
机械工程系机械设计制造及其自动化专业
学生姓名：
班级：
学号：
课程名称：
机械制造工艺学
设计题目：
车床尾座套筒的机械加工工艺规程设计
设计内容：
1．产品零件图1张
2．毛坯图1张
3．机械加工工艺过程综合卡片1份
4．机械加工工艺工序卡片1份
5．课程设计说明书1份
设计要求：
中批生产
设计（论文）开始日期年月日
设计（论文）完成日期年月日
指导老师
课程设计评语
机械工程系机械设计制造及其自动化专业
学生姓名：
班级：
学号：
课程名称：
机械制造工艺学
设计题目：
车床尾座套筒的机械加工工艺规程设计
课程设计篇幅：
图纸共2张
说明书共29页
指导老师评语：
年月日指导老师
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。
车床尾座在轴类工件的加工、端面钻孔、铰孔等工序中经常应用，其工作状况好坏对工件加工质量有着较大的影响。
车床尾座的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。
这次设计使我们能够综合机械制造学中的理论基础，并综合生产学习中学到的实践知识，独立的分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次实践，可为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础。
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。
一、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确定各加工面及其技术要求
（1）φ550-0.013mm×276mm自身圆柱度公差为0.005mm。
（2）MorseNo.4的轴心线与φ550-0.013mm外圆的中心轴线的同轴度公差为φ0.01mm。
（3）MorseNo.4的轴心线的圆跳动公差为0.01。
键槽8
mm相对于φ55
mm外圆轴心线的平行度公差为0.025mm，对称度公差为0.1mm。
（4）φ500-0.013mm×160mm表面淬火45～50HRC，MorseNo.4内锥面表面淬火45～50HRC。
（5）锥孔涂色检查其接触面积应大于75%。
二、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φ60×285mm。
2.2确定毛坯的技术要求
（1）调质处理硬度为28~32HRC，以改善切削加工性能，为切削加工做准备。
（2）零件左侧局部外圆及锥孔要求有较高硬度和耐磨性，故需淬火处理，要求硬度达到45~50HRC。
（3）锥孔涂色检查接触面积硬大于75%。
（4）材料为45#钢，未注圆角0.5×45°。
2.3绘制毛坯图
三、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“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
外圆毛坯表面
3
φ28的内孔
粗车后外圆表面
4
Ф34mm×1.7mm槽
粗车后外圆表面
5
MorseNo.4内锥面
φ550-0.013mm外圆表面
6
60°内锥面
φ550-0.013mm外圆表面
7
φ6孔
外圆及端面
8
铣R2×160mm油槽
φ550-0.013mm外圆表面
9
铣
mm×200mm键槽
φ550-0.013mm外圆表面
10
磨内孔
φ550-0.013mm外圆表面
11
磨外圆
60°内锥面
四、拟定机械加工工艺一路线
4.1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、φ550-0.013mm外圆表面及倒角用车削,键槽及油槽采用铣削,φ28的内孔采用钻－扩，MorseNo.4内锥面采用车—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→精车→粗磨→精磨
莫氏4号锥面
IT6
0.4
粗车→精车→粗磨→精磨
套筒内孔右表面
IT7
1.6
钻→扩→粗铰→精铰
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
4.2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φ60×285mm
10
热处理
正火
20
粗车
1．夹一端车外圆至φ58mm，长200mm，车端面见平，钻孔φ20mm，深188mm，扩孔φ26mm，深188mm。
2.调头装夹φ58mm外圆并找正，车另一端外圆至φ58mm，与另一端已加工部分接刀，车端面，保证总长280mm，钻孔23.5mm，钻通。
毛坯外圆表面
三抓卡盘
中心架
车床
30
热处理
调质28~32HRC
40
扩孔和车端面
夹左端外圆，中心架托右端外圆，车右端面，保证总长278mm，扩φ26mm孔至φ28mm，深186mm，车右端φ32×60°内锥面。
50
半精车
1.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。
内孔
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44.5mm，车Ф34mm×1.7mm槽，保证3.5mm和1.7mm
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。
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
铣削
1.以
±0.05mm外圆定位装夹铣键槽
mm×200mm，并保证
mm（注意外圆加工余量）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R2×160mm油槽
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
±0.05×160mm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，留余量0.2mm
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Ф
mm外圆，留余量0.2mm
内孔
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
±0.05mm，涂色检查，接触面积应大于75%。
修研60°锥面
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44.5mm至图样尺寸，修研60°锥面
Ф
mm外圆表面
中心架，车床
160
精磨
采用两顶尖装夹，精磨外圆至图样尺寸
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
五、确定机械加工余量、工序尺寸的公差
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。
当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。
当基准不重合时，工序尺寸用工艺尺寸链解算。
中间工序尺寸按“单向、入体”原则标注，但毛坯和孔心距尺寸公差带一般去双向对称布置。
中间工序尺寸的公差可以从相应的加工经济精度表中查得。
1.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，查阅《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。
根据上诉结果，再查标准公差数值表可确定各公步的公差值分别为，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2.3所示。
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=30+0.025-29.5=0.525mm；Zmin=29.5+0.05-30=-0.45mm；余量校核的结果表明，所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，查各种表面加工余量表分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差，如表5-1所示。
表5-1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
冷公差值T
工序基本尺寸
工序尺寸及偏差
精车
0.5
IT8
T=0.025
30.00
Ф30.0
+0.025
0
半精车
3.5
IT10
T=0.050
30-0.5=29.5
Ф29.5
+0.050
0
扩孔
6
IT12
T=0.180
29.5-3.5=26
Ф26.0
+0.180
0
钻孔
20
IT13
T=0.270
26-6=20
Ф20.0
+0.270
0
毛坯
30
20-20=0
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，查阅《机械加工余量手册》，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=2.5mm；粗车余量Zcc=2mm。
查表选定各工序尺寸的加工精度等级为，精磨：
IT6；粗磨：
IT8；半精车：
IT9；粗车：
IT12。
根据上述查询到的结果，再查对标准公差数值表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2.4所示。
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=55.2－55＋0.013=0.213mm；Z4min=55.2－0.05－55=0.15mm；
Z3max=55.5－55.2＋0.05=0.4mm；Z3min=55.5－0.10－55.2=0.2mm；
Z2max=58－55.5＋0.10=2.4mm；Z2min=58－0.28－55.5=2.22mm；
余量校核的结果表明，所确定的工序尺寸及公差是合理的。
表5-2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
精车
0.2
IT6
Tjc=0.013
55.00
Ф30.0
0
-0.013
半精车
0.3
IT8
Tbjc=0.050
55+0.20=55.20
Ф29.5
0
-0.050
扩孔
2.5
IT9
Tk=0.100
55.20+0.3=55.50
Ф26.0
+0.050
-0.050
钻孔
2
IT12
Tz=0.280
55.50+2.5=58.00
Ф20.0
0
-0.280
毛坯
5
IT14
Tmp=0.580
58+2=60.00
60±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
按照钻孔→精车→热处理→粗磨→精磨的加工方案，查阅《机械加工余量手册》，有工序间的余量：
精磨余量Zj=0.2mm；粗磨余量Zcm=0.5mm；精车余量Zbjc=7mm；钻孔余量Zcc=23.5mm。
查表选定各工序尺寸的加工精度等级为，精磨：
IT7；粗磨：
IT8；精车：
IT9；钻孔：
IT11。
根据上述查询到的结果，再查对标准公差数值表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。
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。
六、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，和Z512.
2）工序40
加工外圆最大直径为φ550-0.013mm，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及中心架即可满足要求。
9）工序130
该工序为粗磨φ550-0.013mm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φ550-0.013mm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：
此工序只有一个工步，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：
此工序只有一个工步，主要是粗磨MorseNo.4锥孔，选择MorseNo.4砂轮即可。
工序130：
此工序只有一个工步，主要是粗磨φ550-0.013mm的外圆，选择外圆砂轮即可满足要求。
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,读数值0.01，示值误差±0.01。
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，读数值0.01，示值误差±0.01。
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φ550-0.013mm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。
七、确定切削用量及基本工时
1.工序30
步骤如下：
（1）工步1——粗车外圆
1）确定背吃刀量：
取套筒外圆面的ap1=2mm。
2）确定进给量f
根据机械制造课程设计指导书表5-102查得f=0.6~0.7mm/r；查表5-5根据机床的纵向进给量，取f=0.86mm/r。
3）确定切削速度Vc
查表5-109和5-110，查得Cv=235，xv=0.12，yv=0.36，m=0.2，修正系数KMv=1.44，KHv=1.04，Khv=0.8，Kkrv=0.81，Ktv=1，刀具寿命为T=60min。
Vc=（Cv/Tmapxvfyv）Kv
=235×0.81×1.44×1.04×0.8/（600.2×20.12×0.860.36）=97.69m/min
4）确定机床转速n
n=1000Vc/πdw=1000×97.69/3.14×60=518.52r/min
查表5-5得相近的机床转速为500r/min,所以实际切削速度为94.2m/min。
5）计算基本时间Tj：
切削加工长度200mm
=（200+4）/500/0.86=0.48min
6）辅助时间
装夹工件的时间为0.8min，测量时间为0.5min共计Ti=1.3min，总Tj=1.78min
（2）工步2——钻孔和扩孔
1）钻孔参照《机械制造技术课程设计指导》选取Ф20的锥柄麻花钻；进给量参照《机械制造技术课程设计指导》表5-113选取每转进给量f=0.4mm/r；参照《机械制造技术基础课程设计》表5-113切削速度v=20m/min。
2）切削速度的计算
根据公式n=1000Vc/πdw=1000×20/3.14×20=318.47r/min
参照《机械制造技术课程设计指导》表5-4所列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
3）计算基本时间Tj：
加工孔深188mm
切入量
Y=[d/2×cotФ+（1~2）]=6.8~7.8mm
式中d为钻头直径，Ф为钻头半顶角，常为60°
取y=7mm
Tj=（l+y）/nf=（188+7）/250/0.4=1.95min
4）确定辅助时间Tf
查表5-153，变换刀架的时间为0.05min,变速或者变换进给量的时间为0.02min,启动和调节切削液的时间为0.05min,总共用时Tf=0.12min
总Tj=1.95+0.12=2.07min
5）扩孔计算
方法同上，ap=3mm，进给量f=0.5mm/r,机床转速320r/min,切削速度v=25m/min,基本时间T=1.23min,辅助时间Tf=0.1min
总时间
T=3.4min
（3）工步3——调头车外圆
1）确定背吃刀量：
取套筒外圆面的ap1=2mm。
2）确定进给量f：
根据机械制造课程设计指导书表5-102查得f=0.6~0.7mm/r；查表5-5根据机床的纵向进给量，取f=0.86mm/r。
确定切削速度Vc:
查表5-109和5-110，查得Cv=235，xv=0.12，yv=0.36，m=0.2，修正系数KMv=1.44，KHv=1.04，Khv=0.8，Kkrv=0.81，Ktv=1，刀具寿命为T=60min。
Vc=（Cv/Tmapxvfyv）Kv
=235×0.81×1.44×1.04×0.8/（600.2×20.12×0.860.36）=97.69m/min
4）确定机床转速n：
n=100
升级会员 