车床套筒工艺规程设计Word下载.docx

1、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+%+%） 式中 N零件的年生产纲领（件/年）；

2、 Q产品的年产量（台/年）； n产品中，该零件的数量（件/台）； %备品率； %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+%+%）=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15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

3、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

4、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2.12.3.2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2.22.3

5、.3 其他结构：如图2.3所示，6的孔是排气孔，位置精度和尺寸精度要求精度不高。30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197220HBS；7）局部外圆及锥孔淬火4555HRC。第三章 工艺规程设计3.1 毛坯设计3.1.1 毛

6、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

7、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31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

8、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329的内孔粗车后外圆表面435mm1.7mm槽5Morse No.4内锥面560-0.013mm外圆表面660内锥面76孔外圆及端面8铣R2160mm油槽9铣mm200mm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32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/m加工方案56mm外圆面IT6级0.4粗车半精车粗磨精磨半圆键槽（油槽）IT

9、8级3.2粗铣半精铣精铣粗车半精车莫氏4号锥面IT60.4粗钻半精车热处理粗磨精磨倒角29内孔粗钻扩半精车31mm内孔IT7级1.6粗钻扩半精车精车35 mm内孔平键槽槽宽IT70.8槽深IT66mm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33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

10、60285mm热处理正火20粗车1夹一端车外圆至59mm，长200mm，车端面见平即可，钻孔21mm，深188mm，扩孔27mm，深188mm。2. 调头，装夹59mm外圆并找正，车另一端外圆至59mm，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2832HRC40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27mm孔至29mm，深186mm，车右端头33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245，左端倒R

11、3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35mm1.7mm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Morse No.4内锥孔，至大端尺寸为mm，车左端头37mm70划线 钳工划R2160mm油槽线， mm200mm键槽线， 6mm的孔线外圆表面V形块801. 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

12、90钻孔钻6mm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Morse No.4锥孔及0.05 160mm长的外圆部分，进行高频淬火，保证硬度为4550HRC。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Morse No.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Morse No.4锥孔至图纸计要求，大端为0.05mm，并保证锥孔面与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

13、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450.15mm，修研60mm外圆表面170采用两顶尖装夹，精磨外圆至图样尺寸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29mm、31mm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56mm外圆时，以两

14、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56mm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）56mm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56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56mm外圆轴心线的对称度。 7）56mm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

15、外圆点的圆度值，然后再算出圆柱度值 （图31）。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31 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32）。a）内孔键槽量规 b）外圆键槽量规图32 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

16、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）

17、、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31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

18、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0.5IT

19、8 Tjc=0.02531.0031.0+0.0253.5IT10 Tbjc=0.05031-0.5=30.530.5+0.050扩孔IT12 Tk=0.18030.5-3.5=2727.0+0.18020 IT13 Tz=0.27027-6=2121.0+0.270毛坯30 21-21=04.1.2 套筒外圆表面56mm（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

20、；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=56.2560.013=0.213mm； Z4min=56.20.0556=0.15mm；Z3max=56.556.20.05=0.35mm； Z3min=56.50.1056.2=0.2mm；Z2max=59.056.50.10=2.6mm； Z2min=590.2856.5=2.22mm；上述余量校核的结果表明，以上确定的工序

21、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0.2IT6 Tjm=0.01356.0056.00-0.0130.3IT8 Tcm=0.0556+0.2=56.2056.20-0.0502.5IT9 Tbjc=0.156.20+0.3=56.5056.50IT12 Tcc=0.28056.50+2.5=59.0059.00-0.280IT14 Tmp=0.580 59.00+2=61.00610.2904.1.3 莫氏四号锥孔（工序20、60、110、130、150）

22、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

23、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：IT7 Tjc=0.02032.26932.269+0.020IT8 Tbjc=0.0532.269-0.2=32.06932.069+0.05IT9 Tk=0.132.069-0.5=31.56931.5690.0523.5IT11 Tz=0.2031.569-7=24.56924.569+0.2024.569-23.5=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