车床尾座套筒加工工艺规程及夹具设计设计说明书.docx

1、车床尾座套筒加工工艺规程及夹具设计设计说明书车床尾座套筒加工工艺规程及夹具设计设计说明书本次毕业设计针对车床尾座套筒工艺规程进行设计，涉及套筒的选材、确定毛坯和机械加工余量及工序尺寸与公差、拟定工艺路线、选择工艺设备；并进行切削用量和时刻定额的运算，填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡片。为了保证加工质量，提高生产效率，对关键工序进行夹具设计。本文对夹具的工作原理、作用、分类和组成做了简单概述；着重分析了工序特点和要求，依照结果确定定位方案，设计定位元件、夹紧机构、对刀元件和夹具体。因此，保证了加工精度和设计质量。关键词：车床尾座套筒；工艺规程设计；夹具设计；生产规划AbstractThis

2、 paper carries on the design in view of the tailstock sleeve technological process, involves the selection of the sleeve, the determination of semi-finished materials, the machining allowance, the working procedure size and the common difference. I draw up the sleeve route, and choose the process un

3、it. And then I carry on the computation of the cutting specifications and the time norm, next I fill above-mentioned results in machine-finishing technological process card and the machine-finishing working procedure card. In order to guarantee the processing quality and enhance the production effic

4、iency, I carry out the jig design to the essential working procedure. In this paper I have made the simple outline to the operating principle, the function, the classification and the composition of the jig. I have also emphatically analyzed the characteristic and the request of the working procedur

5、e, determined the localization plan according to the result, and designed the localization part, the clamp organization, the guiding component and the jig body. Therefore, the processing precision and the design quality have been guaranteed.Keywords: tailstock sleeve；Technological process design； Ji

6、g design；Production plan第1章 绪 论1.1车床尾座套筒加工技术现状及进展方向(1)国内研究现状车床尾座套筒现在差不多有专门多能够供参考的工艺规程，但大多工艺规程过于笼统，要找到较为详细的加工工艺规程和加工过程中所用的夹具专门困难。专门多厂家在新编写加工工艺规程的过程中，尽管他们有大量的能够提供的参考加工工艺规程，但依旧要由技术人员添加专门多详细的加工过程、进行大量的运算和分析、新设计加工过程中所用的的夹具。同时由于我国的制造业落后，专门在CAD/CAM方面落后与发达国家好几十年，因此以上过程大多是技术人员手工完成的。如此不仅白费了大量的人力和物力，而且生产效率低下，生

7、产成本高，使的技术人员的大量时刻和精力都用在了重复繁重的体力劳动上，从而限制了他们制造思维的进展。国内有专门多大的老牌机床厂尽管他们有比较成熟的加工工艺规程，而且生产效率相对其它小的厂家较高。依照我的总结这些大型国企依旧有缺陷：一、为了减少竞争压力，他们的工艺规程大多是保密的不外泻的。如此尽管在一段时刻内能够临时保住他们的龙头地位，但从长远看它却是阻碍我国制造也进展的，专门在那个各种先进制造系统正在不断孕育而生的时代。二、他们现在所用的工艺规程和夹具大多数是十几年前甚至几十年前的老工艺。如此就使得新进的技术人员得不到锤炼的机会，新进的设备得不到最好的使用，造成了人力物力的大量白费。同时竞争力逐

8、步衰退，经不起外界竞争的冲击。车床尾座套筒作为辅助支撑工件之用，存在着生产效率低、生产劳动强度大的缺陷，专门是大批量生产，此问题更为突出。国内车床现在大多采纳顶尖式心轴夹紧如图1。因此在制定车床尾座加工工艺过程中能够在夹具上有所创新，实现更高的定心精度。图1 顶尖式心轴1心轴 2固定顶尖套 3工件 4活动顶尖套5快换垫圈 6螺母(2)国外研究状况发达国家制造业比我国先进，CAD/CAM技术进展相对较成熟。而且车床尾座套筒属于典型零件的范畴，他们现在做机床尾座套筒加工工艺规程要紧用CAPP,、CAFD完成，然后用人工做一些简单的修改就能够完成了。现在常用的变异型CAPP系统要紧是基于成组技术GT

9、的。所谓成组技术GT是一门生产技术科学，即利用事物相似性，把相似问题归类成组，寻求解决这一类问题相对统一的最优方案，从而节约时刻和精力以取得所期望的经济效益。成组技术的核心问题是充分利用零件上的几何形状及加工工艺相似性组织生产，以获得最大的经济效益。利用如此的技术大大提高了生产效率，降低了产品的生产成本和缩短了产品研发周期，也能够把技术人员从繁琐重复的劳动中解放出来，能够充分发挥他们的制造性。但这门技术也有缺点：对一些非典型零件无法完成工艺规程设计；数据库容量过大；运算机所生成的加工工艺规程和夹具并不一定是最优的方案。同时，国外在创成试CAPP系统方面也有一定进展，这种系统能够定义为一个能综合

10、加工信息，自动为新的零件制定出工艺规程的系统，即依照零件信息，系统能够自动提取制造知识，产生零件所需要的各个工序和工步的加工内容；自动完成机床、工具的选择和加工过程的最优化；通过应用决策逻辑，能够模拟工艺设计人员的决策过程。由于一个真正的创成型CAPP系统是要求专门高的，现在的技术专门难达到完全创成，专门关于一些较为复杂的零件，因此完全创成的CAPP系统应用范畴专门小，只适用一些简单的零件。现在应用比较广泛的是半创成型CAPP系统，是将以上两种CAPP系统相结合，即采纳变异型CAPP系统与自动决策相结合的方式。CA6140尾座箱的组成图如图2。3进展方向在新世纪里，随着电子信息等高科技技术的进

11、展以及市场需求的个性话与多样化，先进制造技术正在向周密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化、全球化方向进展。车床尾座套筒的生产效率也会随着CAD/CAM技术和机床技术的进展不断得到提高，随着运算机集成制造系统CIMS和并行工程CE的迅速崛起，它的生产成本也会不断降低。1.2本课题研究的目的、意义车床尾座套筒加工工艺规程设计属于一种典型零件的加工工艺规程设计，在编写它的加工工艺规程的过程中涉及到热处理、各类机床的选用、夹具设计等专门多方面的知识，它综合了机械制造技术基础、材料成型、工程材料、夹具设计、机床概论等多门机械制造专业的主干专业课，因此在那个过程中不但能够使我加深往常所学的

12、专业课的明白得，也能够让我把往常所学的一些专业课程融会贯穿，起到温故而知新的作用，为以后的连续学习和深造打下坚实的基础。车床尾座套筒属于一类典型的零件，把握了它的加工工艺规程就等于把握了这一类零件的加工工艺规程。研究车床尾座套筒加工工艺规程就等于在研究一类零件的加工工艺规程，因此制定出一套经济的加工工艺规程意义深远。这不紧阻碍到这一类零件的加工成本，还能够为今后CAPP系统的进展预备出一套最优的检索资料。车床尾座套筒同时又属于一种精度要求比较高的难加工零件，它包括高精度外圆表面加工、内圆表面加工、内锥面加工、键槽加工等，加工方法包括车削、钻削、铣削、磨削等几种应用最广泛的加工方法，因此研究它的

13、工艺规程有利于我们对几种常用的加工方法有一个更深层次的了解。基于以上的加工缘故，本课题研究的目的在于设计比较经济的工艺规程和设计一套专用的夹具，使得作为车床重要附件的尾座套筒能够更好的便于机械加工为今后实现集成化生产制造条件。1.3课题的要紧内容分析对比综合现有车床尾座套筒加工工艺的基础上，设计出高效的加工工艺规程和夹具设计方案，达到降低成本，提高生产效率的目的。车床尾座套筒需求量大，所编写的工艺规程要紧适用于大量生产的情形使用。在加工过程中要紧有一下问题：(1)车床尾座套筒属于回转件在以内圆为基准加工半精加工和精加工外圆面时装夹固定必须使用夹具实现定心，因此在进行半精加工和精加工前必须分别设

14、计一套夹具；(2)由于套筒是回转件，在铣床上铣键槽时没有夹具无法实现定心和夹紧，因此在铣键槽前也要设计一套夹具；3国内车床尾座套筒生产工艺差不多成型，要在前人基础上提出一套更加优化的方案也是一个专门大的挑战。如图3所示是车床尾座套筒零件图设计的要紧内容：1)车床尾座套筒零件图和各部分所起的作用进行分析；2)各类机床加工工艺研究；3)重点对车床加工工艺进行研究；4)车床尾座套筒加工工艺规程设计； 5)车床尾座套筒半精加工、精加工、铣键槽过程中所用到的定心夹具的设计；6)加工终止后检验过程的设计；编写加工工艺规程卡片、夹具总图设计、论文撰写。图3 车床尾座套筒第2章 车床尾座套筒的机械加工工艺规程

15、设计2.1车床尾座套筒的工艺分析及生产类型的确定2.1.1车床尾座套筒概述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、莫氏四号锥孔能够安装钻头、铰刀、镗刀，用来在工件上加工孔。车床尾座套筒在工作时承担着不断变化的压力、惯性力和它们的力矩作用，而且它的精度直截了当阻碍工件的定位精度，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，同时润滑可靠。2.1.2车床尾座套筒零件的技术要求图2.1是车床尾座套筒的简图，图2.2是它的三维图样。它是常用的一种车床

16、尾座套筒类型，有一个莫氏四号锥面，锥面能够用来插入后顶尖和其他加工刀具；平键槽是用来安装平键的，起导向作用，因此尾座套筒只能轴向移动，不能够转动；的小孔是排气孔，要紧用来排气的；与平键相对的半圆键要紧也是用来导向的。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。车床尾座套筒的要紧加工表面有：莫氏四号锥面、外圆表面、内圆表面和键槽面等。其机械加工的要紧技术要求已标注在零件图上，但还应满足以下加工要求：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

17、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)锥孔涂色检查其接触面积应大于75；6)调质处理2832HRC；7)局部外圆及锥孔淬火4550HRC。图2.1 车床尾座套筒零件简图图2.2 车床尾座套筒三维图样2.1.3确定车床尾座套筒的生产类型和工艺特点分析零件的生产类型对工艺规程的制订，具有决定性的阻碍。生产类型确实是对企业或车间、工段、班组、工作地生产专业化程度的分类，一样分为大量生产、成批生产和单件生产三种生产类型。不同的生产类型有着完全不同的工艺特点。零件的生产类型是按零件的生产纲领来确定的。生产纲领

18、是指企业在打算期内应当生产的产品产量和进度打算3。零件在打算期为一年的生产纲领N可按下式运算： 件/年 (2.1)式中，Q产品的年产量台/年；n每台产品中该零件的数量件/台；a%备品的百分率，取2%4%；b%废品的百分率，取0.3%0.7%。本次设计的CA6140车床上的尾座套筒，产品类型轻型机械，年产量为5000台/年，依照实际生产情形分两批投产，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%；代入式(2.1)有：=5175.75(件/年)依照运算结果，查机械制造技术基础第292页，表7-33可确定该套筒零件属于轻型零件，其生产类型为大批量生

19、产。由于零件机械加工工艺过程与其所采纳的生产组织类型紧密相关，因此在制定零件机械加工工艺规程时，应第一确定零件机械加工的生产组织类型。而生产组织类型又要紧是与零件的年生产纲领有关。现在所制定的车床尾座套筒生产类型要紧针对大批量生产的情形下制定的。因此车床尾座套筒的生产纲领及工艺特点如表2-1。表2-1 车床尾座套筒生产纲领及工艺特点 生产类型大量生产工艺特征毛坯特点广泛采纳模锻，机械造型等高效方法，毛坯精度高、余量小机床设备及组织形式广泛采纳自动机床、专用机床，采纳自动线或专用机床流水线排列夹具及尺寸保证高效专用夹具，采纳定程及在线自动测量来操纵尺寸刀具、量具专用刀具、量具，自动测量仪零件的互

20、换性全部互换，高精度偶件采纳分组装配、配磨工艺文件的要求编制详细的工艺规程、工序卡片、检验卡片和调整卡片生产率高成本低进展趋势用运算机操纵的自动化制造系统、车间或无人工厂，实现自适应操纵2.2车床尾座套筒的材料和毛坯确定2.2.1车床尾座套筒毛坯材料、加工方法及技术要求选择毛坯应综合考虑一下几方面的因素：1）零件材料及对零件力学性能的要求。图纸上明确要求零件材料是45号钢料，且零件力学性能要求较高，因此不管形状简单与复杂，套筒毛坯都应该选择锻件。假如零件材料是铸铁或青铜，毛坯就只能够采纳铸造，而不是锻造。2）零件结构形状与外形尺寸。套筒外圆表面直径平均，因此能够选择棒料。属于小型零件，能够选用

21、模锻。3）生产类型。车床尾座套筒生产属于大批量生产，应选毛坯精度和生产率都较高的先进毛坯制造方法，使毛坯的形状、尺寸精良接近零件的形状、尺寸，以节约材料减少机械加工工作量，因此所节约的费用远远超出毛坯制造所增加的费用，获得好的经济效益。4）生产条件。选择套筒毛坯时应尽可能考虑现有的生产条件，如现有的毛坯制造水平和设备情形、外协的可能性等。5）充分考虑利用新工艺、新技术和新材料。本次设计套筒采纳的是45号钢。由于该套筒在工作过程中要承担冲击载荷和摩擦，为增强套筒的耐摩强度和抗冲击韧度，获得更好的纤维组织，毛坯选用锻件。又因为该套筒属于轻型零件，且生产类型属大批生产，为提高生产效率和锻件精度，现采

22、纳模锻5方法制造毛坯。其锻造工艺过程为：将棒料165坯料加热至11801240，经模锻尺寸为165；在压床上切边；再在模锻锤上进行热校正；最后经热处理排除内应力，调整其硬度值到2832HRC。套筒毛坯要紧技术要求有：1)热处理：正火2832HRC。正火：指将钢材或钢件加热到 或 钢的上临界点温度以上，3050保持适当时刻后，在静止的空气中冷却的热处理的工艺。正火的目的：要紧是提高材料的力学性能，改善切削加工性，细化晶粒，排除组织缺陷，为后道热处理作好组织预备等。 2)棒料端面对主轴中心线的垂直度不大于1mm；3)棒料弯曲不大于1mm。2.2.2车床尾座套筒毛坯的尺寸公差和机械加工余量1.公差等

23、级由套筒零件的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为一般级。2.用锻造的毛坯尺寸确定锻造后的毛坯尺寸应该为60285mm，选择标准热轧圆钢(GB/T 702-1986)，d=80mm，依照体积相等的原那么，所选坯料尺寸为80165mm,那么满足1.25DH2.5D要求。3.锻件形状复杂系数对套筒零件图进行分析运算，可大致确定锻件外廓包容体的长度、宽度和高度，按照圆形锻件进行处理；锻件形状复杂系数是锻件重量与相应的锻件外廓包容体重量之比，即： (2.2)那么此套筒零件的 依照S值的大小，锻件形状复杂系数分为4级：S1级(简单)： 0.63S1； S2级(一样)：0.32S0.63；S3级(较复杂

24、)：0.16S0.32； S4级(复杂)：0S0.16；故该套筒的形状复杂系数属于级，简单。4.锻件材质系数M由于该套筒选用的材料为45钢，其中碳的质量分数4小于0.65%，故该锻件的材质系数属M1级。5.零件表面粗糙度由零件图可知，该套筒待加工表面中，粗糙度值既有大于等于1.6m的，也有小于1.6m的。依照上述因素，查金属切削手册6表1-8有该锻件的错差公差为1.8mm,残留飞边公差为2.0mm,最大尺寸方向上的公差值为8.0mm。其机械加工余量为主轴颈和连杆轴颈的余量取7mm，法兰盘外圆余量取6mm,内孔直径的加工余量取2.0mm，水平方向单面余量为3.04.5mm,径向余量为3.04.0

25、mm。2.2.3绘制车床尾座套筒毛坯简图结合加工的实际情形，综合上面的数据，绘制毛坯简图如图2.3所示。图2.3 套筒毛坯简图2.3拟定车床尾座套筒工艺路线2.3.1定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后确定粗基准7。1)精基准的选择 选择精基准时，应从整个工艺过程来考虑，如何保证工件尺寸精度和位置精度，并使工件装夹方便可靠，夹具结构简单。选择精基准应该遵循以下原那么：1基准重合原那么；2基准统一原那么；3互为基准原那么；4自为基准原那么。加工外圆表面时候应该遵循基准统一原那么，采纳内孔作统一基准加工各外圆表面，如此能够保证个外圆表面之间较高的同轴度要求，并简化夹具

26、的设计和制造工作。2)粗基准的选择 选择粗基准时，应从零件加工的全过程来考虑。一是要考虑如何合理分配各加工表面的余量，二是要考虑如何样保证不加工表面与加工表面间的尺寸及相互位置关系。夹一端粗车外圆至尺寸58mm，长200mm，车端面、钻孔、扩孔。倒头，夹58mm外圆，车另外一端外圆、车端面、钻孔。2.3.2表面加工方法的确定套筒的要紧加工表面有：外圆表面、内圆表面及键槽8等。依照曲轴零件图上各加工表面的尺寸精度、形位公差和表面粗糙度，选定加工件各表面的加工方法如表2.1所示。表2.1 曲轴零件要紧表面加工方案加工表面经济精度表面粗糙度Ra/m加工方案套筒外圆面IT60.4粗车粗磨精磨抛光莫氏4

27、号锥面IT60.4粗车粗磨精磨抛光套筒内孔右表面IT71.6钻扩粗铰精铰套筒内孔中表面IT1212.5钻扩平键槽IT70.8粗铣半精铣精铣半圆键槽IT83.2粗铣半精铣精铣2.3.3加工时期的划分在选定了车床尾座套筒要紧表面的加工方法以后，还需要进一步确定这些加工方法在工艺路线中的安排顺序，这就涉及到加工时期的划分。关于精度要求较高的表面，总是先粗加工后精加工，但工艺过程划分成几个时期是对整个加工过程而言的，不能拘泥于某一表面的加工。考虑到车床尾座套筒零件的技术要求，能够将加工时期划分成粗加工、半精加工、精加工和光整加工几个时期9。分析车床尾座套筒零件，其工艺工程大致包括以下几个时期：定位基准

28、的加工；粗车外圆表面、端面和钻孔；调质2832HRC；扩孔、半精车外圆和倒角；精车孔、槽和莫氏4号锥孔；划线；铣平键和半圆键；钻孔；修毛刺；左端莫氏4号锥孔及160mm长的外圆部分，高频感应加热淬火4550HRC；研磨两端60内锥面；粗磨、精磨外圆和莫氏4号锥面。2.3.4加工工艺路线方案确定工艺路线方案工序1 棒料80mm165mm工序2 锻造尺寸600mm285mm工序3 正火工序4 夹一端粗车外圆尺寸58mm，长200mm，车端面见平即可。钻孔20mm，深188mm，扩孔26mm深188mm工序5 倒头，夹58mm外圆并找正，车另外一端面外圆至58mm，与上工序光滑接刀，车端面保证总长2

29、80mm。钻孔23.5mm钻通工序6 调质2832HRC工序7 夹左端外圆，中心架托右端外圆，车右端面保证总长278mm，扩26mm孔至28mm，深186mm，车右端头32mm60内锥面工序8 采纳两顶尖装夹工件，上卡箍，车外圆至0.05mm倒头，车另外一端外圆，光滑接刀。右端倒角245，左端R3圆角，保持总长276mm工序9 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34mm1.7mm槽，保证3.5mm和1.7mm工序10 倒头，夹右端外圆中心架左端外圆，找正外圆，车莫氏4号内锥孔，至大端尺寸为mm，车左端头36mm60工序11 划R2160mm槽线， mm2

30、00mm键槽线，6mm孔线工序12 以0.05mm外圆定位装夹铣键槽 mm200mm，并保证 mm注意外圆加工余量保证键槽与mm外圆轴心线的平行度和对称度工序13 以0.05mm外圆定位装夹铣R2深2mm，长160mm圆弧槽工序14 钻6mm孔，其中心距右端面为25mm工序15 修毛刺工序16 左端莫氏4号锥孔及160mm长的外圆部分，高频感应加热淬火4550HRC工序17 研磨60内锥面工序18 夹右端外圆，中心架左托外圆，找正外圆，粗磨莫氏4号锥孔，留磨余量0.2mm工序19 采纳两顶尖定位装夹工件，粗磨mm外圆，留磨余量0.2mm工序20 夹右端外圆，中心架托左端外圆，找正外圆，精磨莫氏

31、4号锥孔图样尺寸，大端为0.05mm，涂色检查，接触面积应大于75%。修研60锥面工序21 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450.05mm，修研60锥面工序22 采纳两顶尖定位装夹工件，精磨外圆至尺寸mm工序23 按照图样检查各部分尺寸精度工序24 涂油入库2.4机床设备及工艺装备的选用 工艺装备包括加工过程中所需要的夹具、量具、检具、量仪、刀具、工具及辅助等，选择机床及工艺装备是制订工艺规程的一个重要环节。机床和工艺装备差不多上零件加工质量和生产率的重要保证条件。同时，机床及工艺装备的选择，对零件加工的经济性也有较大的阻碍。为了合理地选择机床及工艺装备，必须对各种