C620车床尾架套筒的工艺规程设计和铣8mm槽的夹具设计.docx
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C620车床尾架套筒的工艺规程设计和铣8mm槽的夹具设计
毕业设计（论文）
题目C620车床尾架套筒的工艺规程
设计和铣8mm槽的夹具设计
摘要
本次设计的主要内容是C620车床尾架套筒零件加工工艺规程和铣8mm键槽夹具设计。
套筒零件是和尾架部分配合使用的，其主要加工面是外圆表面及莫氏四号孔。
由加工工艺原则可知，保证外圆面的加工精度要比保证孔的加工精度容易。
所以本设计遵循先面后孔的原则。
并将孔与外圆面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证加工精度。
整个加工过程选用通用机床。
其中莫氏四号内孔及外面表面粗糙度要求较高，经过磨削后能达到粗糙度要求。
铣削8mm键槽时，主要是以外圆面和套筒孔中心线做定位基准，采用V型块作为定位夹具，分析定位夹具的误差来源，对掌握保证和提高加工精度的方法非常重要。
本文的研究重点在于通过对机床尾架套筒的工艺性和力学性能进行分析，对加工工艺进行合理安排，结合实践，最终完成C620机床尾架套筒的设计要求。
关键词:
套筒，加工工艺，铣槽，定位，夹具
目 录
引言................................................................4
1套筒加工工艺规程设计.................................................5
1.1生产纲领及生产类型的确定...........................................6
1.2零件的分析........................................................6
1.3选择毛坯..........................................................6
1.4工艺规程计........................................................6
1.4.1定位基准的选择...................................................6
1.4.2零件表面加工工方法的选择.........................................6
1.4.3制定工艺路线.....................................................7
1.4.4确定机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯——零件综合图...............8
1.4.5工序设计.........................................................9
1.4.6.确定切削用量及基本时间（机动时间）.............................13
2夹具设计............................................................21
2.1夹具的结构方案....................................................21
2.1.1确定夹具的类型..................................................21
2.1.2确定套筒的定位方案..............................................22
2.1.3确定套筒的夹紧形式..............................................22
2.1.4确定刀具的导向方式或对刀装置....................................22
2.1.5确定其它机械，如分度、装卸用的辅助装置等........................23
2.1.6夹具体的结构类型的设计..........................................23
2.1.7夹具总图设计....................................................23
2.2夹具精度的校核....................................................23
2.2.1绘制夹具零件图样................................................25
总 结...............................................................26
参考文献.............................................................26
附 录...............................................................27
1.引言
制造业是向国民经济各部门提供装备的部门，是现代经济的支柱产业；装备制造业的发达程度，是衡量一个国家工业化阶段的重要标准。
而机床行业又是装备制造业的基础行业，是向传统机械工业、国防工业、汽车工业、航空航天工业、电子信息技术工业以及其他加工工业提供加工装备的部门，是“支柱的支柱”。
振兴装备制造业，必须首先发展机床制造业。
车床是应用最为广泛机床之一。
车床是主要用车刀对旋转的工件进行车削加工的机床。
车床除了用于车外圆外还能用于镗孔，车端面、钻孔和铰孔，车床的多功能性可以使工件在一次定位安装中完成多种加工，提高了生产效率。
是机械制造和修配工厂中使用最广的一类机床。
车床适用于车削内外圆柱面，圆锥面及其它旋转面，车削各种公制、英制、模数和径节螺纹，并能进行钻孔，铰孔和拉油槽等工作，是现代制造业必不可少的设备。
对车床加工生产而言，特别是在对超长的工件进行加工时，尾座可以起到支撑作用，防止工件在刀具的作用下偏离中心线过远而不能加工或不能保证加工精度，亦能安装各种钻具，对车件进行钻孔或者打中心孔之类的工作。
保证了加工中产品质量，提高了生产效率。
本次设计的主要任务是C620机床尾架套筒的设计，是普通车床组成之一。
C620机床尾架套筒具有制造容易、价格低廉、坚实耐用、便于维修保养等特点。
本设计中主要是对普通机床的尾架套筒设计。
机械的加工工艺及夹具设计是在完成了大学的全部课程之后，进行的一次理论联系实际的综合运用，培养学生综合运用所学基础理论、专业知识与技能，独立分析和解决问题的能力，有助于学生对专业知识、技能的进一步提高，为以后从事专业技术的工作打下基础。
专用夹具的设计对加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的性能有着重要的影响。
本课题讨论的目的是通过分析C620机床尾架套筒的特点，论述了设计时应注意的问题及其应用范围。
2.C620车床尾架套筒零件工艺过程分析
2.1计算生产纲领，确定生产类型
图示1为C620车床尾架零件，该产品年产量为1000台，设其备用率为8%，机械加工废品率为1%，现制定该套筒零件的机械加工工艺规程。
图1
N＝Qn（l+a%+b%）=1000×1×（l+8%+l%）=1090（件／年）
套筒零件的年产量为1090件，现已知该产品属于轻型机械，根据教材中生产类型与生产纲领的关系，确定其生产类型为中批生产。
2.2零件的分析
套筒零件的图样视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。
本零件外圆表面φ55及锥孔φ31.269±0.02精度要求较高，圆柱度要求0.005，要求精车（镗）后作热处理以提高零件刚性及耐磨性等。
孔φ28为放置丝杆用，表面粗糙度一般要求。
螺母孔φ34要求Ra0.8、φ30要求Ra1.0有些偏高，一般要求Ral.6即可。
键槽8mm以孔中心线定位与车床尾架配合要求保证位置精度。
R2为油槽深度为2mm，关于φ6mm的小孔，其位置是在外圆柱面上，孔中心线距右侧面距离为2.5mm。
分析该小孔是做油孔之用，位置精度不需要太高，只要钻到沟槽之内，即能使油路畅通，因此孔加工亦不成问题。
2.3选择毛坯
套筒零件是常用的传动件，要求具有一定的强度。
该零件的材料为45钢，轮廓尺寸不大，形状亦不复杂，又属成批生产，做毛坯可采用模锻成型。
零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近。
即圆柱形，因内孔尺寸较小不宜锻出故采用实心件。
毛坯尺寸通过确定加工余量后决定。
2.4工艺规程设计
2.4.1定位基准的选择
本零件是圆柱形实心件，全部表面都需加工，表面精度要求较高，因此应选外圆及一端面为粗基准。
孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。
孔作为精基准应先进行加工，外圆φ55选为粗基准。
2.4.2零件加工方法的选择
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，其加工方法选择如下：
φ55mm外圆面：
公差等级IT6级，表面粗糙度为Ra0.4μm，精度要求较高需进行粗车、半精车、精车及磨削。
φ28内孔：
公差为一般要求，表面粗糙度为Ra3.2μm，毛坯为实心件，为未淬火钢，因零件孔为通孔加工方法可采取φ25钻对钻成通孔或粗镗（钻）、半精镗等，都能满足加工要求。
φ30mm内孔：
表面粗糙度为Ra1.6μm，粗、精镗至尺寸。
φ34mm内孔：
表面粗糙度为Ra1.6μm，粗、精镗至尺寸，倒角。
φ31.239mm内孔：
莫氏4，公差等级按IT7，表面粗糙度为Ra0.4μm，孔已钻出，加工方法粗镗、半精镗、精镗及磨削，倒角。
端面：
本零件的端面为回转体端面，尺寸精度要求不高，表面粗糙度为Ra3.2μm，要求Ra3.2μm的端面经粗车和半精车。
槽：
槽宽和槽深的公差等级分别为IT7和IT6，表面粗糙度为Ra0.8μm需采用盘形铣刀精铣和磨削。
油槽：
槽宽和槽深分别为2mm，表面粗糙度Ra3.2μm，粗铣。
φ6mm小孔：
采用钻削加工出，精度要求不高。
2.4.3制定工艺路线
套筒的加工工艺路线一般是先进行内孔的加工，再进行圆柱表面及端面的加工。
按照先加工基准面及先粗后精的原则，套筒的加工可按下述工艺路线进行。
（需加加工余量）
工序10：
以外圆φ55mm及端面定位，粗车另一端面，粗车外圆φ55mm，钻孔φ26.5mm，半精镗孔φ28、φ30、φ34孔。
工序20：
以粗车后的外圆φ55mm及端面定位，粗车另一端面，粗车外圆φ55mm，钻孔φ26.5mm（钻通孔），半精镗（莫氏4）。
工序30：
以粗车后的外圆φ55mm及端面定位，半精车另一端面，半精车外圆，精镗孔φ30、φ34，倒角。
工序40：
以外圆φ55mm及端面定位，半精车另一端面，半精车外圆，精镗锥孔φ31.269（莫氏4），留磨削余量，倒角。
工序50：
以孔轴心线定位，双面顶，精车外圆，留磨削余量。
工序60：
以孔轴心线定位，磨削外圆。
工序70：
以外圆和孔轴心线定位，磨削锥孔。
槽与小孔的加工安排在最后，考虑定位方便，应先铣槽后钻孔。
工序80：
以孔φ28及端面定位，粗铣2个槽。
工序90：
以孔φ28、端面及粗铣后的一个槽定位，铣8mm槽，留磨削余量。
工序100：
以孔φ28、端面及粗铣后的一个槽定位，磨削8mm槽。
工序110：
以孔φ28、端面及外圆定位，钻油孔φ6。
工序120：
钳工去毛刺。
工序130：
终检。
2.4.4确定机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯——零件综合图
（1）确定机械加工余量。
钢质模锻件的机械加工余量按有关标准确定。
确定时，根据估算的锻件质量、加工精度及锻件形状复杂系数，由附表1可查得除孔以外各内、外表面的加工余量。
孔的加工余量由表查得。
①锻件质量：
根据零件成品质量1.95kg，估算毛坯质量为5.77kg
②加工精度：
零件孔以及外圆各表面加工精度较高。
③锻件形状复杂系数S为：
假设最大直径为φ59mm，长为280mm，则：
＝
＝3.14*2.95
*28*7.85
＝6.006
m
＝5.77
S＝
故按表1查得锻件复杂系数为S
，级别简单
表1锻件开关复杂系数S
④机械加工余量，根据锻件质量、F2、S1确定直径方向为2.0~2.5mm。
即锻件外径的单边余量为2.0~2.5mm，轴向尺寸的单边余量为2.0~2.5mm
（2）确定毛坯尺寸。
上表查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra≥1.6μm。
Ra＜1.6μm的表面，余量应适当增大，因属成批生产故选单边余量为2.0mm。
（3）设计毛坯-零件综合图
本零件锻件质量为5.77Kg，形状复杂系数为S1，45钢含碳量为0.42%~0.50%，最高为0.50%，按表2查得锻件材质系数为M1 ，热处理为粗车后调质。
表2锻件材质系数
1.4.5工序设计
（1）选择加工设备与工艺装备。
①选择机床。
a.工序10、20、30、40是粗车、半精车和钻、半精镗孔。
本零件外廓尺寸不大，选用最常用的CA6140型卧式车床即可。
b.工序50为精镗孔。
由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上镗孔，选CA6140型。
c.工序60是精车外圆，采用CA6140型卧式车床，精度较高，中心孔定位用双面顶尖加工。
d.工序70磨外圆，采用M1420型磨床。
e.工序80为磨内孔（莫氏4号），工件放在V形块上，工件中心与磨头中心必须等高，磨床同上。
f.工序90为铣键槽，采用X6132铣床
g.工序100为磨键槽，使用M1420磨床
h．工序110钻小孔φ6mm，可采用V型块定位在立式钻床上加工，可选Z516－A式钻床。
②选择夹具。
除磨外圆和内孔及铣槽使用专用夹具外，其余各工序全部使用通用夹具即可。
前几道车床工序用三爪自定心卡盘、顶尖等。
③选择刀具。
a.在车床上加工，一般都选用硬质合金车刀和镗刀。
加工钢质零件采用YT类硬质合金，粗加工用YTS，半精加工用YT，精加工用YT30。
为提高生产率及经济性，可选用可转位车刀。
镗孔前先钻孔，采用φ26锥钻。
b.在磨床上加工，一般使用砂轮。
c.铣刀选盘形铣刀，零件要求铣切深度为4.5mm、宽8mm，留有余量磨削，因此所选铣刀为：
盘铣8×27×50。
铣R2油槽选用盘铣刀为：
27×5×30×R5。
d.钻小孔φ6mm，用φ6直柄麻花钻，带900倒角的锪钻。
④选择量具。
本零件属成批生产，一般均采用通用量具．选择量具的方法有两种：
是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。
a.选择各外圆加工面的量具。
现按计量器具的测量方法极限误差选择该表面加工时所用量具，该尺寸公差T=0.013mm。
按工艺人员手册，选择测量范围50-75mm，分度值为0.01mm外径千分尺。
按照上述方法选择本零件各外圆加工面的量具见表3。
表3 外圆加工面所用量具
工序
加工面尺寸
尺寸公差
量具
10~20
φ57
－0.3
分度值，测量范围 游标卡尺
30~40
φ56
－0.19
60
φ55.4
+0.4
分度值，测量范围 外径千分尺
70
φ55
0.013
b.选择加工孔用量具。
孔φ28、φ34公差为一般要求，选用分度值0.02，测量范围0-150mm 游标卡尺或内卡。
φ
孔公差等级约为IT7级，半精加工选用内径百分表，精加工选用极限量规。
孔φ31.269为莫氏4号轴，锥度1：
19.254 小滑板转动角度
，车刀必须对准工件中心，以防母线不直。
粗车时，进刀不宜过深，应先找正锥度。
精加工锥面时，
都不能太大，否则影响锥面加工质量。
最后一刀的切削深度一般取0.1-0.2mm为宜。
可加润滑液，以减小表面粗糙度。
检查锥度方法：
用锥度界限塞规涂色检查锥度。
c.加工轴向所用量具（未注公差按IT12）
表4 轴向加工所用量具
工序
加工面尺寸
尺寸公差
量具
10
276
-0.97
分度值0.02，测量范围0-300mm 游标卡尺
20
3.5
25
45
－
分度值，测量范围 深度游标卡尺
30
90
－
90
160
200
－
分度值0.02，测量范围0-300mm 游标卡尺
d.加工键槽所用量具，槽经半精铣后槽宽为公差IT11级，槽深公差为IT12级，均选用分度值0.02mm，测量范围0~150mm的游标卡尺进行测量。
（2）确定工序尺寸的一般办法，是由加工表面的最后工序往前推算。
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。
当有基准转换时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。
a.确定圆柱面的工序尺寸。
前面根据有关资料已查出，本零件各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），然后查出各工序加工余量（粗加工除外），总加工余量减去各工序加工余量之和由为粗加工余量。
中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。
本零件各圆柱表面、孔及槽的加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度等见表5（余量较大为加工总余量，公差为经济公差）
表5各圆柱表面、孔加工余量
加工内容
工序双边余量/mm
工序尺寸及公差/mm
表面粗糙度/μm
粗
半精
精
磨
粗
半精
精
磨
粗
半精
精
磨
外圆
2.0
1.2
0.5
0.3
-0.3
0.13
0.021
-0.013
3.2
1.6
0.8
0.4
φ28内孔
－
1.5
-0.52
-0.19
－
－
－
3.2
－
－
内孔莫氏4号
－
3.5
1.0
0.3
-0.47
-0.12
0.04
3.2
1.6
0.8
0.4
φ34内孔
5
2.5
-0.4
-0.20
－
－
－
3.2
－
－
内孔
2
1.5
－
－
-0.4
-0.20
－
－
3.2
1.0
－
－
φ6油孔
－
－
－
-0.22
－
－－
－
3.2
－
－
－
键槽
－
1.3
－
0.3
－
－
－
3.2
1.6
－
0.4
R2油槽
－
－
－
－
－
-0.1
－
－
3.2
1.6
－
－
确定轴向尺寸。
本零件各工序的轴向尺寸如图2所示
图2
表6各端面工序加工余量
工序
加工表面
总加工余量
工序加工余量
Ⅰ
1
2
3
4
2.5
7.5
3.5
1.5
Z1＝1.5
Z2＝7.5
Z3＝3.5
Z4＝1.5
Ⅱ
5
1.5
Z5＝1.5
6
0.09
Z6＝0.09
Ⅲ
1
2.5
Z13＝1.0
a.确定工序尺寸、
、
这些尺寸只与加工余量有关。
则
=
=（277+1.5）mm=278.5mm
=
=276+1.0＝277mm
＝
-
＝277-1.0＝276mm
b.确定工序尺寸
。
该尺寸应达到零件图样的要求，
mm，
＝3.5mm，
=90mm。
c.确定工序尺寸
及
，尺寸
、
需解工艺尺寸链才能确定，工艺尺寸链如图3所示。
图中
为未注公差尺寸，其共差等级按IT12，查公差表得公差值为0.21mm，则
图3
根据尺寸链计算公式有
L1＝
=276-90＝186mm
T=0.21
d.确定铣槽的工序尺寸
半精铣工序达零件图样的要求，该工序尺寸：
槽宽为
，槽深为4.5mm。
粗铣时，为半精铣留有加工余量：
槽宽双边余量为1.4mm；槽深余量为1.2mm。
由粗铣的工序尺寸：
槽宽为6.6mm，槽深为3.3mm。
1.4.6.确定切削用量及基本时间（机动时间）
工序Ⅰ：
车削端面、外圆、钻、镗孔。
本工序采用查表法确定切削用量。
（1）车端面，保持尺寸278.5mm
3）背吃刀量根据加工余量1.5mm，可以一次性切除。
8）进给量f根据《切削手册》，当刀杆尺寸为16mm×25mm,，<3mm，以及工件直径取60mm时。
f=0.5~0.7mm/r，可选f=0.5mm/r
11）切削速度按《切削手册》公式得：
粗车时 取=1.3m/s
4）确定工时取
=500r/min
l=1.5mm，=2mm，=3mm
=
N=1.56（min）
（2）车外圆¢57
1）背吃刀量根据加工余量2，可以一次性切除。
2）进给量f根据《切削手册》，当刀杆尺寸为16mmx25mm,<3mm,以及工件直径取60mm时
f=0.5~0.7mm/r
可选f=0.6mm/r
3）切4）削速度按《切5）削手册》公式得：
粗车时 取=1.3m/s
4）确定工时
L=2mm
计算得=1.4（min）
（3）钻内孔 选取直径为φ26.5锥钻
1）背吃刀量一次性钻出。
2）确定工时
计算得=3.2（min）
（4）镗孔¢28
1）背吃刀量根据加工余量1.5，可以一次性切除。
2）进给量f根据《切削手册》，当刀杆尺寸为10mm×10mm×300mm，<3mm,以及镗刀或镗杆伸出长度150mm时
f=0.4~0.7mm/r
选取f=0.5mm/r
3）切削速度按《切削手册》得
取=0.42mm/s。
4）确定工时
L=1.5mm
计算得=7.8（min）
（5）镗孔¢34
1）背吃刀量根据加工余量2.5，粗镗2次切除。
2）进给量f根据《切削手册》，当刀杆尺寸为10mm×10mm×300mm，<3mm,以及镗刀或镗杆伸出长度50mm时
f=0.08mm/r
按CA6140机床说明书选f=0.08mm/r
3）切削速度按《切削手册》得
取=0.5mm/s。
4）确定工时
L=2.5mm
计算得=1.9（min）
（6）镗孔¢30
1）背吃刀量根据加工余量2，可以1次切除。
2）进给量f根据《切削手册》，当刀杆尺寸为10mm×10mm×300mm，<3mm,以及镗刀或镗杆伸出长度50mm时
f=0.08mm/r
按CA6140机床说明书可选f=0.08mm/r
3）切削速度按《切削手册》得
取=0.5mm/s。
4）确定工时
L=1.7mm
计算得=2.2（min）
工序Ⅱ：
车端面，车外圆，镗孔。
（7）车端面，保持尺寸277
1）背吃刀量根据加工余量1.5mm，可以一次性切除。
2）进给量f根据《切削手册》，当刀杆尺寸为16mm×25mm,，<3mm，以及工件直径取60mm时。
f=0.5~0.7mm/r
可选f=0.5mm/r
5切削速度按《切削手册》公式得：
粗车时 取=1.3m/s
4）确定工时取
=500r/min
l=1.5mm，=2mm，=3mm
=
N=1.56（min）
（8）车外圆¢57（调头车，工时同上）
计算得=1.4（min）
（9）钻内孔 选取直径为φ26.5锥钻（因是通孔，加工同上）
确定工时=3.2（mi
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