南昌航空毕业设计车床尾座体的机械加工工艺及夹具设计.docx
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南昌航空毕业设计车床尾座体的机械加工工艺及夹具设计
毕业设计（论文）
题目：
车床尾座体机械加工工艺与工装设计
系别
专业名称
班级学号
学生姓名
指导教师
二O**年六月
摘要
尾座体是车床上的重要的部件之一，是车床上用以支撑轴类零件车削加工和实施钻孔的主要车床附件。
本文针对某类给定的尾座体进行了加工工艺与工装的设计，完成了以下工作：
（1）概述了尾座体的技术和现状发展；
（2）对尾座体进行了工艺分析，并提出了两种方案进行比较；
（3）编制了尾座体的工艺规程，完成了其工序卡的设计；
（4）针对工艺中的某重要工序，设计完成了一套铣槽夹具和镗孔夹具，包括定位元件，夹紧机构、对刀块、夹具体的设计并分析了定位误差。
关键词：
尾座体工艺工装设计
指导老师签名：
Abstract
stalkspareparts,thecarparestoprocessthemainlatherenclosurethatdrillsaholewithimplementation.
Thistextaimsatacertainthetailbodygivingcertainlycarriedontoprocessthedesignthatcraftandworkpackandcompletedoncework:
（1）Allsaidatailthetechniqueandpresentconditiondevelopmentofthebody;
（2）Carriedoncraftanalysistothetailbody,andputforwardtwokindsofprojectstocarryonacomparison;
（3）Drewupatailbodyofcraftregulations,completedthedesignofitsworkprefacecard;
（4）Aimatacraftinofsomeimportantworkpreface,designedtocompleteasetofXianslottongs,includingfixedpositioncomponent,clippedtightorganization,totheknifepiece,clipaconcretedesignandanalyzedafixedpositionerrormargin.
Keywords:
tailstockcraftclampingdesign
Signatureofsupervisor:
1.绪论
机械制造工业是国家建设和社会发展的支柱之一。
机械制造可分为热加工和冷加工两部分，热加工指铸造、塑性加工、焊接、表面处理等；冷加工一般是指零件的机械加工工艺过程和装配工艺过程，当前还包括特种加工技术等。
一般机械制造多指机械制造的冷加工部分。
机床尾座体作为各种机床不可缺少的一部分有着它的特别作用。
零件是机床尾座体，尾座安装在机床的右端导轨上，尾座上的套筒可以安装顶尖，以支承较长的工件的右端（即顶持工件的中心孔）、安装钻头、绞刀，进行孔加工，也可以安装丝锥攻螺纹工具、圆析牙套螺纹工具加工内、外螺纹。
尾座体可以沿尾座导轨作纵向调整移动，然后压下尾座紧固手轮将尾座夹紧在所需位置，摇动尾座手轮可以实现对工件的顶紧、松开或对工件进行切削的纵向进给。
在生产过程中，毛坯的制造、零件的机械加工与热处理、产品的装配等工作将直接改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或半成品，这一过程称为工艺过程。
工艺过程是生产过程的主要部分。
其中，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量使其成为零件的过程，称为机械加工工艺过程。
机械加工工业规程是指导生产的重要的技术性文件，它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。
在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。
在机械制造中，工艺是使各种原材料、半成品成为产品的方法和过程。
它是生产中最活跃的因素，它既是构思和想法，又是实在的方法和手段，并落实在由工件、刀具、机床、夹具所构成的工艺系统中。
它对提高劳动生产率、保证产品质量降低产品成本和提高企业经济效益有十分重要的作用。
在机械加工过程中，为了保证加工精度，固定工件，使之占有确定位置以接受加工或检测的工艺装备统称为机床夹具。
夹具设计是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。
机械产品是由若干个零件和部件组成的。
所谓装配就是按规定的技术要求和精度，将构成机器的零件结合成组件、部件和产品的工艺过程。
把零件装配成组件，或零件和组件装配成部件，以及把零件、组件和部件装配成最终产品的过程分别称为组装、部装和总装。
装配的准备工作包括零部件清洗、尺寸和重量分选、平衡等。
零件的装入、联结、部装总装以及装配过程中的检验、调整、试验和装配后的试运转、油漆和包装等都是装配工作的主要内容。
装配不但是决定产品质量的重要环节，而且通过装配还可以发现产品设计、零件加工以及装配过程中存在的问题，为改进和提高产品质量提供依据。
装配工作量在机器制造过程中占有很大的比重。
目前，在多数工厂中，装配工作大部分靠手工劳动完成。
所以装配工艺工作更显重要。
选择合适的装配方法、制定合理的装配工艺规程，不仅是保证产品质量的重要手段，也是提高劳动生产率、降低制造成本的有力措施。
2.尾座体的工艺设计
2.1机械加工工艺规程概述
用表格的形式将机械加工工艺过程的内容书写出来，成为指导性技术文件，就是机械加工工艺规程。
它是在具体的生产条件下，以比较合理的工艺过程和操作方法，并按规定的形式书写成的工艺文件，经审批后用来指导生产地。
其主要内容包括：
零件加工工序内容、切削用量、工时定额以及工序所采用的设备和工艺装备等。
2.1.1工艺规程的作用
（1）它是指导生产的主要技术文件
工艺规程是最合理的工艺过程的表格化，是在工艺理论和时间经验的基础上制定的。
工人只有按照工艺规程进行生产，才能保证产品质量和较高的生产率及较好的经济效果。
（2）它是组织和管理生产的基本依据
在产品投产前要根据工艺规程进行有关的技术准备和生产准备工作，如安排原材料的供应、通用工装设备的准备、专用工装设备的设计与制造、生产计划的编排、经济核算等工作。
生产中对工人业务的考核也是以工艺规程为主要依据。
（3）它是新建和扩建工厂的基本资料
新建和扩建工厂或车间时，要根据工艺规程来确定所需要的机床设备的品种和数量、机床的布置、占地面积、辅助部门的安排等。
2.1.2制定工艺规程的原则
工艺规程的制定原则:
所制定的工艺规程，能在一定的生产条件下，以最快的速度、最少的劳动量和最低的费用，可靠地加工出符合要求的零件。
同时，还应在充分利用本企业现有生产条件的基础上，尽可能采用国内外先进工艺技术和经验，并保证有良好的劳动条件。
工艺规程是直接指导生产和操作的重要文件，在编制时还应做到正确、完整、统一、和清晰，所用术语、符号、计量单位和编号都要符合相应标准。
2.1.3制订工艺规程的步骤
（1）分析零件图和产品装配图；
（2）选择毛坯；
（3）选择定位基准；
（4）拟定工艺路线；
（5）确定加工余量和工序尺寸；
（6）确定切削用量和工时定额；
（7）确定各工序的设备、刀夹量具和辅助工具；
（8）确定各工序的技术要求和检验方法；
（9）填写工艺文件；
2.2工艺分析
2.2.1零件的技术条件
车床尾座体的零件图如下。
该零件是车床上的一部分。
尾座体的底面一方面与车床的导轨相结合，在车床上滑动；另一方面尾座体通过顶针支持轴类零件的车削加工，对尾座体而言，则要求有一定的支持刚性，故尾座体构成不规则的结构。
为了提高尾座体的强度和刚度，尾座体采用机械性能强的珠光体灰口铁（牌号HT200）铸造而成。
零件的主要工作表面为底面，零件的主要配合面为φ60H6,φ35H8的孔。
主要技术要求为：
1、铸件不得有砂眼、气孔、缩松、裂纹等缺陷，
2、零件加工表面上，不应有划痕、擦伤等损伤零件表面的缺陷。
3、未注倒角R2.5～3
4、生产纲领：
年产约500件；
2.2.2加工表面及其要求
⑴Φ60H6的孔：
孔径φ60+0.0190㎜，右端倒角为1×45°，表面粗糙度Ra0.8,对于D面的平行度为0.1，对于A面的垂直度为0.03，圆柱度为0.01
⑵底面：
表面粗糙度Ra0.8
⑶左端面：
表面粗糙度Ra3.2
⑷右端面：
表面粗糙度Ra3.2
⑸底部右端面：
表面粗糙度Ra3.2
⑹Φ35H8的孔：
孔径φ35+0.0390㎜，表面粗糙度Ra3.2
⑺Φ18H8的孔：
孔径φ18+0.0270㎜，表面粗糙度Ra3.2
⑻Φ5的孔：
孔径φ5㎜，表面粗糙度Ra3.2
⑼Φ32H7的孔：
孔径φ32+0.0250㎜，表面粗糙度Ra3.2
⑽Φ10H9的孔：
孔径φ10+0.0360㎜，表面粗糙度Ra12.5
⑾Φ10H7的孔：
孔径φ10+0.0390㎜，表面粗糙度Ra1.6
⑿Φ16H7的孔：
孔径φ16+0.0180㎜，表面粗糙度Ra3.2
⒀Φ32H8的孔：
孔径φ32+0.0390㎜，表面粗糙度Ra3.2
⒁底面槽：
49×10，45°的斜面，表面粗糙度Ra3.2
2.2.3零件的材料
零件的材料为HT200，是珠光体灰口铁。
其特性是该材料能承受较大的应力（抗拉强度达200MN/㎡；抗弯强度达400MN/㎡）。
其金相组织结构为铁素体和渗碳体组成的机械混合物，由于它是硬的渗碳体和软的铁素体相间组成的混合物，所以其机械性能介于铁素体和渗碳体之间，故强度较高，硬度适中，有一定的塑性，从金相组织显微来看，铸铁中化合碳正好等于0.77%，珠光体中的铁素体与渗碳体一层层交替间隔，呈片状排列，而其余的碳是以片状石墨存在，使切削过程中切屑不能连续成形。
2.3毛坯的选择
选择毛坯的基本任务是选定毛坯的制造方法及其制造精度。
毛坯的选择不仅影响毛坯的制造工艺和费用，而其影响到零件机械加工工艺及其生产率与经济性。
如选择高精度的毛坯，可以减少机械加工劳动量和材料消耗，提高机械加工生产率，降低加工成本。
但是，却提高了毛坯的费用。
因此毛坯要从机械加工和毛坯制造两方面综合考虑，以求得到最佳效果。
正确选择毛坯是工艺技术人员应高度重视的问题，零件加工过程中工序的内容或工序数目、材料消耗、热处理方法、零件制造费等都与毛坯的材料、制造方法、毛坯的误差与余量有关。
2.3.1毛坯的种类
1、铸件铸件适用于形状较复杂的零件毛坯。
其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属型铸造、压力铸造等。
较常用的是型砂铸造。
当毛坯精度要求低、生产批量较小时，采用木模手工造型法；当毛坯精度要求高、生产批量很大时，采用金属型机器造型法。
铸件材料有铸铁、铸钢及铜、铝有色金属。
2、锻件锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。
其锻造方法有自由锻和模锻两种。
自由锻毛坯精度低、加工余量大、生产率低，适用于单件小批量生产以及大型零件毛坯。
模锻毛坯精度高、加工余量小、生产率高，但成本也高，适用于中小型零件毛坯的大批大量生产。
3、型材型材有热轧和冷拉，热轧适用于尺寸较大、精度较低的毛坯；冷拉适用于尺寸较小、精度较高的毛坯。
4、焊接件焊接件是根据需要将型材或钢板焊接而成的毛坯件，它简单方便，生产周期短。
但需经过时效处理后才能进行机械加工。
5、冷冲压件冷冲压件毛坯可以非常接近成品要求，在小型机械、仪表、轻工电子产品方面应用广泛。
但因冲压模具昂贵而仅用于大批大量生产。
2.3.2毛坯选择时应考虑的因素
1.零件的材料及机械性能要求
由于材料的工艺特性，决定了其毛坯的制造方法，当零件的材料选定后，毛坯的类型就大致确定了。
例如材料为灰口铸铁的零件比用铸造毛坯；对于重要的钢质零件，为获得良好的力学性能，应选用锻件，在形状较简单及机械性能要求不高时可用型材毛坯，有色金属零件常用型材或铸造毛坯。
2.零件结构形状与大小
大型且结构简单的零件毛坯多用型砂铸造或自由锻；结构复杂的毛坯多用铸造；小型零件可用模锻件或压力铸造毛坯；板状钢质零件多用锻件毛坯；轴类零件的毛坯，如直径和台阶相差不大可用棒料；如各台阶尺寸相差较大，则宜选用锻件。
3.生产纲领的大小
当零件的生产批量较大时，应选用精度和生产率均较高的毛坯制造方法，如模锻、金属型铸造和精密铸造等。
当单件小批生产时，则应选用木模手工造型铸造或自由锻造。
4.现有生产条件
确定毛坯时，必须结合具体的生产条件，如现场毛坯制造水平和能力、外协的可能性。
5.充分利用新工艺、新材料
为节约材料和能源，提高机械加工生产率，应充分考虑精炼、精锻、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料等在机械中的应用，这样，可大大减少机械加工量，甚至不需进行加工，大大提高经济效益。
2.3.3确定毛坯的类型及制造方法
由于零件材料为HT200，零件的形状不规则，由零件的生产纲领为成批生产
和零件图技术要求可知，选择的零件应为铸件，采用砂型铸造方法。
确定毛坯的形状、尺寸及公差
毛坯的形状如图2.1-1
图1毛坯图
尺寸公差为：
GB/T1804—m
机械加工余量等级为：
AM-H
确定毛坯的技术要求：
铸件无明显的铸造缺陷
未注圆角R2.5～3
2.4基准的选择
基准是用来确定工件上几何要素之间的几何关系所依据的那些点、线、面。
基准可分为：
设计基准、工艺基准、定位基准、工序基准、测量基准和装配基准。
由于零件在加工过程中，定位基准选择不仅对保证加工精度和确定加工顺序有很大影响，而且对工装的设计、制造成本也有很大的影响。
因此，定位基准的选择实际上是定位基面的选择。
根据作为定位基准的工件表面状态不同，定位基准有粗基准和精基准两种。
粗基准的选择原则
为保证不加工表面与加工表面之间的位置要求，应选不加工表面为粗基准。
粗基准的选择，应合理分配各加工表面的加工余量。
作为粗基准的表面应平整光洁，没有浇口、冒口或飞边等其它表面缺陷，以便使工件定位可靠，夹紧方便。
粗基准应避免重复使用，在同一尺寸方向上，通常只允许使用一次。
精基准的选择原则
基准重合原则应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准。
统一基准原则当工件以某一组精基准可以比较方便地加工其它各表面时，应尽可能在多数工序采用此同一组精基准定位。
互为基准原则为了使加工面间有较高的位置精度，又为了使其加工余量小而均匀可采取反复加工、互为基准的原则。
自为基准原则某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，可选择加工表面本身作为定位基准。
便于装夹原则
由附图B.1（零件图）所示的尾座体上的多数尺寸及公差以底面为设计基准，因此，必须先加工底面，为后续的工序准备基准。
根据粗、精基准的选择原则，确定各加工表面的基准如下：
Φ60H6的孔：
底面
左端面：
右端面
右端面：
左端面
底部右端面：
左端面
Φ35H8的孔：
底面
Φ18H8的孔：
底面
Φ5的孔：
Φ35H8的孔
Φ32H7的孔：
底部右端面
Φ10H9的孔：
Φ32H7的孔
Φ10H7的孔：
左端面
Φ16H7的孔：
Φ60H6的孔
Φ32H8的孔：
Φ60H6的孔
槽：
底面及右端面
2.5机械加工工艺路线的拟订
2.5.1.表面的加工方法的选择
确定各表面的加工方法：
表面加工的选择，就是为零件上每一个有质量要求的表面，选择一套合理的加工方法。
在选择加工方法时，首先要满足加工质量，同时也要兼顾生产率和经济性。
确定加工方法时必须根据被加工表面的精度和粗糙度要求，选定最终加工方法，然后再选定精加工前的一系列准备工序的加工方法，由粗到精逐渐达到要求。
选择加工方法时还应考虑到工件材料的性质，工件的结构和尺寸，生产类型，具体生产条件和其它特殊要求。
加工Φ60H6的孔，加工精度IT6，查《简明机械加工工艺手册》P10表1—9，加工方法有细铰、细镗、研磨。
而孔的表面粗糙度为0.8，对于D面的平行度为0.1，对于A面的垂直度为0.03，圆柱度为0.01，查《简明机械加工工艺手册》P11表1—11，查得其加工路线为粗镗—半精镗—精镗—细镗。
对于孔进行研磨不方便，因此，不采用。
细铰不能保证其形位公差，所以也不采用。
加工Φ16H7的孔，加工精度IT7，查《简明机械加工工艺手册》P10表1—9，加工方法有细铰，粗拉或钻孔后精拉，细镗，精磨，挤扩孔。
而孔的表面粗糙度为3.2，考虑到加工的经济和方便，查《简明机械加工工艺手册》P11表1—11，查得其加工路线为钻—扩—粗铰—精铰—细铰。
由于孔在零件的位置和形状，采用粗拉或钻孔后精拉，不能对孔进行加工。
而细镗又会在加工中增加设备和工序，不够经济。
精磨孔不方便；挤扩孔，不能保证孔的位置和精度要求，所以这些加工方法不选择。
加工底面，查《简明机械加工工艺手册》P9表1—8，加工方法有刨削及铣削，拉削，磨削，研磨，滚压，刮研，由于其表面粗糙度为0.8，查《简明机械加工工艺手册》P12表1—12，其加工方法应为粗铣—精铣—刮研。
刨削及铣削不能保证其表面粗糙度，拉削加工不方便，磨削、研磨滚压等均不能对工件方便的加工。
平面的加工
加工要求
加工方案
说明
IT7~IT8
表面粗糙度Ra（2.5~1.6）μm
粗刨—半精刨—精刨
1.因刨削生产率较低故常只用于单件
和中小批生产
2.加工一般精度的未淬硬表面
3.因调整方便故适应性较大，可在工件的一次装夹中完成若干平面、斜面、倒角、槽等加工
IT7
表面粗糙度Ra（2.5~1.6）μm
粗铣—半精铣—精铣
1.大批大量生产中一般平面加工的典型方案
2.若采用高速密齿精铣，质量和生产率更有所提高
IT5~IT6表面粗糙度
Ra（0.8~0.1μm）
粗刨（铣）—半精刨（铣）—精刨（铣）—刮研
1.刮研可达很高的精度（平面度、表面接触斑点数、配合精度）
2.但劳动量大，效率低、故只适用于单件、小批生产
IT5
表面粗糙度
Ra（0.8~0.2μm）
粗刨（铣）—半精刨（铣）—精刨（铣）—宽刀低速精刨
1.宽刀低速精刨可大致取代刮研
2.适用于加工批量较大，要求较高的不淬硬平面
IT5~IT6表面粗糙度
Ra（0.8~0.2μm）
粗铣—半精铣—粗磨—精磨
1.适用于加工精度要求较高的淬硬和不淬硬平面
2.对要求更高的平面可后续滚压或研磨工序
IT8
表面粗糙度
Ra（0.8~0.2μm）
粗铣—拉削
1.适用于加工中、小平面
2.生产率很高，用于大量生产
3.刀具价格昂贵
IT7~IT8表面粗糙度
Ra（2.5~1.6μm）
对大型圆盘、圆环等回转零件的端平面，一般常在车床（立式车床）上与外圆（或孔）一同加工（粗车—半精车—精车），这还可保证它们之间的相互位置精度
其余的加工表面的加工方法及加工路线的选择方法按上面的方法进行查表选择。
2.5.2加工工艺路线的拟订
工艺方案一：
00领取毛坯铸件
05人工时效
10粗铣底面
15粗镗孔Φ60H6处
20铣左右端面
25铣底部右端面
30钻M20-7H，Φ32H7，M8-7H等处的孔
35钻Φ10H9处的孔
40钻Φ35H8，Φ5，Φ18H8，M6-7H等处的孔
45钻孔Φ16H7，Φ32H8处孔
50钻孔Φ10H7处
55检验
60去应力处理
65精铣底面
70粗、精铣槽49×10处
75半精镗孔Φ60H6处
80精铣左右端面
85精铣底部右端面
90扩—粗铰—精铰M20-7H，Φ32H7，M8-7H等处的孔
95扩—粗铰—精铰Φ10H9处的孔
100扩—粗铰—精铰Φ35H8，Φ5，
Φ18H8，M6-7H等处的孔
105扩—粗铰—精铰Φ16H7，Φ32H8处孔
110扩—粗铰—精铰Φ10H7处的孔
115精镗Φ60H6处的孔
120细铰Φ32H7的孔
125细铰Φ16H7的孔
130细铰Φ10H7的孔
135细镗Φ60H6的孔
140攻螺纹M6-7H
145攻螺纹M20-7H，M8-7H
150刮研底面
155终检
工艺方案二：
00领取毛坯铸件
05人工时效
10铣底面
15铣左右端面
20铣底部右端面
25精铣底面
30精铣左右端面
35精铣底部右端面
40钻—扩—粗铰—精铰—细铰M20-7H，Φ32H7，M8-7H等处的孔
45钻—扩—粗铰—精铰Φ10H9处的孔
50钻—扩—粗铰—精铰Φ35H8，Φ5，Φ18H8，M6-7H等处的孔
55钻—扩—粗铰—精铰—细铰Φ16H7，Φ32H8处孔
60钻—扩—粗铰—精铰—细铰Φ10H7处
65检验
70去应力处理
75粗、精铣槽49×10处
80粗镗—半精镗—精镗孔—细镗Φ60H6处
85攻螺纹M6-7H
90攻螺纹M20-7H，M8-7H
100刮研底面
105终检
选择工艺路线方案一，是按工序分散原则组织工序，设备及工艺装备结构简单，调整和维修方便，工人容易掌握操作技术，生产准备简单，易于平衡工序时间，易适应产品变换，可采用最合理的切削用量，既可缩减机动时间，又可更好的保证各个加工表面的加工质量。
而方案二采用结构复杂的专用设备，使投资大，调整和维修复杂，生产准备工作量大，不利于转产。
根据零件的形状和生产批量为成批，选择工艺方案一。
2.6机械加工余量、工序尺寸及公差的确定
加工余量是指在加工过程中，所切去的金属层厚度。
余量有工序余量和加工总余量（毛坯余量）之分。
工序余量是相邻两工序的工序尺寸之差；加工总余量是毛坯尺寸与零件设计尺寸之差。
为了便于加工，工序尺寸都按“入体原则”标注极限偏差。
影响加工余量的因素有
1.）上工序的各种表面缺陷和误差因素
表面粗糙度Ra和缺陷层Da
上工序的尺寸公差Ta
上工序的形位误差ρa
2.）本工序加工时的装夹误差。
确定加工余量的方法有经验估算法、查表法和分析计算法。
根据上述原始资料及加工工艺，查《简明机械加工工艺手册》，分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差如下：
Φ60H6的孔
工序号
工序内容
加工余量
工序公差
工序尺寸
表面粗糙度μm
135
细镗
0.1
IT6
Φ60
1.6
115
精镗
1.3
IT8
Φ59.9
1.6
75
半精镗
4
IT11
Φ58.6
3.2
15
粗镗
13.5
IT12
Φ54.6
6.3
Φ16H7的孔
工序号
工序内容
加工余量
工序公差
工序尺寸
表面粗糙度μm
125
细铰
0.01
IT7
Φ16
3.2
105
扩铰孔
2
IT8
Φ16
3.2
45
钻孔
2.01
IT11
Φ14
6.3
底面
工序号
工序内
升级会员 