车床尾座套筒加工工艺设计规程及夹具设计说明书

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1、.摘要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间定额的计算,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,根据结果确定定位方案,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27 / 31.AbstractThis papercarries on the design in vi

2、ew 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. Idraw up the sleeveroute, and choosethe process unit. And then I carry on the computatio

3、n of the cutting specifications and the time norm, next I fill above-mentionedresults in machine-finishing technological process card and the machine-finishing working procedure card.In order to guarantee the processing quality and enhance the production efficiency, I carry outthe jig designto the e

4、ssential 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. Ihave alsoemphatically analyzed the characteristicand the request of the working procedure, determined the localization plan according

5、to the result, and designedthe localization part, the clamp organization, the guidingcomponent and the jig body.Therefore, the processing precision and the design quality havebeen guaranteed.Keywords: tailstock sleeve；Technological process design；Jig design；Production plan.目录第1章绪 论11.1车床尾座套筒加工技术现状及发

6、展方向11.2本课题研究的目的、意义21.3课题的主要内容3第2章车床尾座套筒的机械加工工艺规程设计52.1车床尾座套筒的工艺分析及生产类型的确定5车床尾座套筒概述5车床尾座套筒零件的技术要求5确定车床尾座套筒的生产类型和工艺特征分析62.2车床尾座套筒的材料和毛坯确定7车床尾座套筒毛坯材料、加工方法及技术要求7车床尾座套筒毛坯的尺寸公差和机械加工余量8绘制车床尾座套筒毛坯简图92.3拟定车床尾座套筒工艺路线9定位基准的选择9表面加工方法的确定9加工阶段的划分10加工工艺路线方案确定102.4机床设备及工艺装备的选用11机床设备的选用11工艺装备的选用122.5加工余量、工序尺寸及其公差的确定

7、132.6确定切削用量及时间定额14切削用量的计算14时间定额的确定162.7填写工艺文件172.8工艺分析19第3章机床夹具设计213.1机床夹具设计概述21夹具的主要工作原理21夹具的作用21机床夹具的分类21专用机床夹具的组成223.2车床夹具设计223.2.1问题的提出22定位方案及定位元件选择和设计22确定夹紧方式、设计夹紧机构24设计对刀元件、连接元件及夹具体24绘制夹具总图及零件图25夹具的使用说明及注意点25夹具的其他设计方案253.3磨床夹具设计26问题的提出26定位方案及定位元件选择和设计26连接元件及夹具体27绘制夹具总图及零件图28夹具的使用说明及注意点283.4快速可

8、调铣床夹具设计29问题的提出29定位方案及定位元件选择和设计29确定夹紧方式、设计夹紧机构30设计对刀元件、连接元件及夹具体30绘制夹具总图及零件图31夹具的使用说明及注意点31第4章结 论32致 谢33参 考 文 献34.第1章绪论1.1车床尾座套筒加工技术现状及发展方向(1) 国内研究现状车床尾座套筒现在已经有很多可以供参考的工艺规程,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很困难。很多厂家在新编写加工工艺规程的过程中,虽然他们有大量的可以提供的参考加工工艺规程,但还是要由技术人员添加很多详细的加工过程、进行大量的计算和分析、新设计加工过程中所用的的夹具。

9、同时由于我国的制造业落后,尤其在CAD/CAM方面落后与发达国家好几十年,所以以上过程大多是技术人员手工完成的。这样不仅浪费了大量的人力和物力,而且生产效率低下,生产成本高,使的技术人员的大量时间和精力都用在了重复繁重的体力劳动上,从而限制了他们创造思维的发展。国内有很多大的老牌机床厂虽然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。根据我的总结这些大型国企还是有缺陷：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。这样虽然在一段时间内可以暂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发展的,尤其在这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

10、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。这样就使得新进的技术人员得不到锻炼的机会,新进的设备得不到最好的使用,造成了人力物力的大量浪费。同时竞争力逐渐衰退,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,尤其是大批量生产,此问题更为突出。国内车床现在大多采用顶尖式心轴夹紧如图1。所以在制定车床尾座加工工艺过程中可以在夹具上有所创新,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技术发展相对较成熟。而且车床尾座套筒属于典型零件

11、的范畴,他们现在做机床尾座套筒加工工艺规程主要用CAPP,、CAFD完成,然后用人工做一些简单的修改就可以完成了。现在常用的变异型CAPP系统主要是基于成组技术GT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,从而节约时间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。利用这样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,也可以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创造性。但这门技术也有缺点：对一些非典型零件无法

12、完成工艺规程设计；数据库容量过大；计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系统方面也有一定发展,这种系统可以定义为一个能综合加工信息,自动为新的零件制定出工艺规程的系统,即根据零件信息,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,可以模拟工艺设计人员的决策过程。由于一个真正的创成型CAPP系统是要求很高的,现在的技术很难达到完全创成,尤其对于一些较为复杂的零件,所以完全创成的CAPP系统应用范围很小,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

13、上两种CAPP系统相结合,即采用变异型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发展方向在新世纪里,随着电子信息等高科技技术的发展以及市场需求的个性话与多样化,先进制造技术正在向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化、全球化方向发展。车床尾座套筒的生产效率也会随着CAD/CAM技术和机床技术的发展不断得到提高,随着计算机集成制造系统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

14、等很多方面的知识,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,因此在这个过程中不但可以使我加深以前所学的专业课的理解,也可以让我把以前所学的一些专业课程融会贯通,起到温故而知新的作用,为以后的继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,掌握了它的加工工艺规程就等于掌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。这不紧影响到这一类零件的加工成本,还可以为将来CAPP系统的发展准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

15、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,所以研究它的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。基于以上的加工原因,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将来实现集成化生产创造条件。1.3课题的主要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,所编写的工艺规程主要适用于大量生产的情况使用。在加工过程中

16、主要有一下问题：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计一套夹具；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,所以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基本成型,要在前人基础上提出一套更加优化的方案也是一个很大的挑战。如图3所示是车床尾座套筒零件图设计的主要内容：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

17、心夹具的设计；6) 加工结束后检验过程的设计；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设计2.1车床尾座套筒的工艺分析及生产类型的确定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

18、尺寸精确,并且润滑可靠。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尾座套筒类型,有一个莫氏四号锥面,锥面可以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,所以尾座套筒只能轴向移动,不能够转动；的小孔是排气孔,主要用来排气的；与平键相对的半圆键主要也是用来导向的。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。其机械加工的主要技术要求已标注在零件图上,但还应满足下列加工要求：1m

19、m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确定车床尾座套筒的生产类型和工艺特征分析零件的生产类型对工艺规程的制订,具有决定性的影响。生产类型就是对企业或车间、工段、班组、工作地生产专业化程度的分类,一般分为大量生产、成批生产和单件生产三种生产类

20、型。不同的生产类型有着完全不同的工艺特征。零件的生产类型是按零件的生产纲领来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划3。零件在计划期为一年的生产纲领N可按下式计算：件/年 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,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%；代入式有：=5175.75根据计算结果,查机械制造技术基础第292页,

21、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时,应首先确定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。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。因此车床尾座套筒的生产纲领及工艺特征如表2-1。表2-1 车床尾座套筒生产纲领及工艺特征 生产类型大量生产工艺特征毛坯特点广泛采用模锻,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用自动机床、专用机床,采用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,采用定程及在线自

22、动测量来控制尺寸刀具、量具专用刀具、量具,自动测量仪零件的互换性全部互换,高精度偶件采用分组装配、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发展趋势用计算机控制的自动化制造系统、车间或无人工厂,实现自适应控制2.2车床尾座套筒的材料和毛坯确定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,所以不管形状简单与复杂,套筒毛坯都应该选择锻件。如果零件材料是铸铁或青铜,毛坯就只能够采用铸造,而不是锻造。2） 零件结构形状与外形尺寸。套筒外圆

23、表面直径均匀,所以可以选择棒料。属于小型零件,可以选用模锻。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况、外协的可能性等。5） 充分考虑利用新工艺、新技术和新材料。本次设计套筒采用的是45号钢。由于该套筒在工作过程中要承受冲击载荷和摩擦,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

24、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,现采用模锻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；最后经热处理消除内应力,调整其硬度值到2832HRC。套筒毛坯主要技术要求有：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保持适当时间后,在静止的空气中冷却的热处理的工艺。正火的目的：主要是提高材料的力学性能,改善切削加工性,细化晶粒,消除组织缺陷,为后道热处理作好组织准备等。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.

25、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普通级。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,d=80mm,根据体积相等的原则,所选坯料尺寸为80165mm,则满足1.25DH2.5D要求。3.锻件形状复杂系数对套筒零件图进行分析计算,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：则此套筒零件的 根据S值的大小,锻件形状复杂系数分为4级：S1级：0.63S1；S2级：0.32S0.63；S3级：0.16S0.32；S

26、4级：0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则：1基准重合原则；2基准统一原则；3互为基准原则；4自为基准原则。加工外圆表面时候应该遵循基准统一原则,采用内孔作统一基准加工各外圆表面,这样可以保证个外圆表面之间较高的同轴度要求,并简化夹具的设计和制造工作。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,二是要考虑怎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

27、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主要加工表面有：外圆表面、内圆表面及键槽8等。根据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曲轴零件主要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粗铣半精铣精铣加工阶段的划分在选定了车床尾座套筒主要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

28、路线中的安排顺序,这就涉及到加工阶段的划分。对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阶段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,可以将加工阶段划分成粗加工、半精加工、精加工和光整加工几个阶段9。分析车床尾座套筒零件,其工艺工程大致包括以下几个阶段：定位基准的加工；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。加工工艺路

29、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280mm。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采用两顶尖装夹工件,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

30、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, mm200mm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

31、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 采用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采用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

32、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。机床和工艺装备都是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影响。为了合理地选择机床及工艺装备,必须对各种机床、工艺装备的规格、性能等有较详细的了解。机床设备的选用选择机床等加工设备时,应做到以下四个适应：1所选机床的尺寸规格应与被加工零件的尺寸相适应。2所选择机床的精度应该与被加工零件的工序加工要求相适应。3所选择机床的电动机功率应与工序加工所需切削功率相适应。4所选机床的自动化程度和生产率应与被加工零件的生产类型相适应

33、。工艺装备的选用工艺装备主要包括刀具、夹具和量具。在工艺卡中应简要写出它们的名称。本次设计车床尾座套筒的生产类型为大批量生产,所选用的夹具多为专用夹具。1机床夹具的选择主要考虑生产类型。单件小批量生产应尽量选用通用夹具和机床自带的卡盘和钳台、转台等；大批大量生产时,应采用高生产效率的专用机床夹具,如气、液传动的专用夹具。在推行计算机辅助制造、成组技术等新工艺或为提高生产效率时,应采用成组夹具、组合夹具。夹具的制造精度应该与零件的制造精度相适应。2金属切削刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸大小、工件材料、要求的加工精度、表面粗糙度、生产率和经济性等。在选择时应尽可能采用标准

34、刀具。在组合机床上加工时,由于机床按照工序集中原则组织生产,考虑到加工质量和生产率的要求,可采用专用复合刀具,如复合扩孔钻等,这不仅可以提高加工精度和生产率,其经济效果也十分明显。自动线和数控机床所使用的刀具应着重考虑其寿命期内的可靠性,加工中心机床所使用的刀具还要注意选择与其相适应的刀夹、刀套结构。3量具、检具和量仪的选择主要根据生产类型和要求的检验精度进行。对于尺寸误差在单件小批量生产中,广泛采用通用量具游表卡尺、千分尺等；成批生产多采用极限量规,大量生产多采用自动化程度高的量仪,如电动或气动量仪等,对于形位误差,在单件小批量生产中,一般采用通用量具百分表,千分表等,也有采用三坐标测量机的

35、；在成批大量生产中多采用专用检具。根据一般工厂的现有生产条件,为了满足生产的需要,同时保证被加工零件合乎要求,现选用各工序所采用的设备如表2.2所示。表2.2机床设备及工艺装备工序号工序名加工设备刀具量辅具1下料锯床锯条游标卡尺2锻造液压机游标卡尺3热处理特种淬火机4粗车CA6140组刀游标卡尺5粗车CA6140组刀游标卡尺6热处理特种淬火机7车CA6140、中心架游标卡尺8半精车CA6140立铣刀游标卡尺9精车CA6140、专用夹具组刀游标卡尺10精车CA6140、专用夹具组刀游标卡尺11划线游标卡尺12铣X62W、组合夹具专用铣刀游标卡尺13铣X62W、组合夹具、专用检具专用铣刀千分尺14

36、钻气孔Z512组合夹具深孔钻枪游标卡尺15钳工人工序号工序名加工设备刀具量辅具16热处理特种淬火机17研磨研磨机60砂轮塞规18粗磨M2110A中心架莫氏四号砂轮游标卡尺、塞规19粗磨M1432磨床、专用夹具外圆砂轮千分尺20精磨M2110A莫氏四号锥度塞规莫氏四号砂轮塞规21精车CA6140中心夹高速钢车刀游标卡尺、塞规22精磨M1432外圆砂轮千分尺23检验千分尺、塞规24入库涂油2.5加工余量、工序尺寸及其公差的确定1.尾座套筒车内孔工序4、9和21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

37、；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表1-20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

38、-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。表2.3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0.5IT8 Tjc=0.02530.0030.0+0.0250半精车3.5IT10 Tbjc=0.05030-0.5=29.529.5+0.0500扩孔6IT12 Tk=0.18029.5-3.5=2626.0+0.1800钻孔20IT13 Tz=0.27026-6=2020.0+0.2700毛坯3020-20=02.套筒外圆表面工序4、5、8、19和22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

39、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=5

40、5.2550.013=0.213mm；Z4min=55.20.0555=0.15mm；Z3max=55.555.20.05=0.4mm；Z3min=55.50.1055.2=0.2mm；Z2max=5855.50.10=2.4mm；Z2min=580.2855.5=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2.4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0.2IT6 Tjc=0.01355.0030.00-0.013半精车0.3IT8 Tbjc=0.05055+0.20=55.2029.50-0.050扩孔2

41、.5IT9 Tk=0.10055.20+0.3=55.5026.0+0.050-0.050钻孔2IT12 Tz=0.28055.50+2.5=58.0020.00-0.280毛坯5IT14 Tmp=0.58058+2=60.00600.2903.莫氏四号锥孔工序5、10、16、18和20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

42、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。对其他工序尺寸进行类似的计算,对于加

43、工要求较高的工序尺寸及公差进行校核,所得结果参见北华大学毕业设计工艺卡片上的工序图。2.6确定切削用量及时间定额切削用量的计算1.工序4和5粗车外圆工步1粗车外圆1背吃刀量的确定 取套筒外圆面的ap1=2mm。2进给量的确定 参照切削加工简明实用手册10的表8-50,刀具材料为硬质合金YT5,车刀刀杆尺寸BH取2525mm的,工件直径按照60mm,参照机械制造技术基础课程设计表5-57选取每转进给量为f=0.8mm/r。3切削速度的计算根据表5-60选取切削速度v=18m/min。 根据公式可求主轴转速为,参照实用机械制造工艺设计手册表10-7所列CA6140车床的主轴转速,取转速。则可求得该

44、工步的实际切削速度工步2钻孔和扩孔1钻孔 参照机械制造技术基础课程设计表5-21选取20的锥柄麻花钻；进给量参照机械制造技术基础课程设计表5-64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5-66切削速度v=18m/min。2切削速度的计算根据公式得参照实用机械制造工艺设计手册表10-7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2.工序7车套筒右端面,扩孔,车右端60内锥面工步1车套筒右端面1背吃刀量的确定 背吃刀量直接取为加工余量,故有背吃刀量ap1=3mm；2进给量的确定 参照机械制造技术基础课程设计表5-32,按被加工端面直径为60mm的条

45、件选取,工步1的每转进给量f取为0.10mm/r；3切削速度的计算参照该书表5-32,切削速度v可取为10m/min。切削速度 可求主轴转速为,参照实用机械制造工艺设计手册表10-7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。工步2扩孔1背吃刀量的确定 而工步2按照表521选择28锥柄麻花钻确定,取背吃刀量ap2=d2-d1/2=28-26/2=1mm。2进给量的确定 由该书表5-22,可选取工步2的每转进给量f=0.25mm/r。3切削速度的计算由表5-22,根据工件材料为45钢的条件选取,切削速度v可取为22m/min。由式可求得该工步钻头转速n=330.32r/

46、min,参照表4-9所列CA6140车床的主轴转速,取转速n=320r/min。则可求得该工步的实际钻削速度3.工序19粗磨外圆背吃刀量的确定 依据工序尺寸及工序余量,取轴径方向ap1=0.3mm；纵向的背吃刀量ap2=0.1mm。进给量的确定 参照使用机械制造工艺设计手册表5-58,工件磨削表面直径按55mm选取,工件回转的圆周速度取为18m/min,则取工件每转的纵进给量f=0.5mm/r；采用切入的磨削方法。磨削速度的计算 参照金属机械加工工艺人员手册13的表10-213,取切削速度v为25m/min。由式可以求得转速为,查找机械制造装备设计书中图2-6机床主传动系统转速图,取转速n=1

47、50r/min。再将此转速代入上面的公式,可以反求得该工序的实际磨削速度为。对其他切削用量进行类似的计算,对于加工要求较高的工序尺寸及公差进行校核,所得结果参见北华大学毕业设计工艺卡片上的工序图。时间定额的确定时间定额式在一定生产条件下规定完成一道工序所需要的时间消耗量。它是安排生产计划,计算零件成本和企业进行经济核算的重要依据之一。合理确定时间定额能促进工人生产技能的提高和推动生产发展,因此,确定时间定额药防止过紧和过松两种倾向,应该按平均先进水平来确定,并随着生产水平发展不断改善。1.时间定额的组成1基本时间直接改变生产对象的尺寸、形状、性能和相对位置关系所消耗的时间称为基本时间。对切削加

48、工、磨削加工而言,基本时间就是去除加工余量所花费的时间,可按下式计算 求得。公式中,为螺纹有效长度；1=P,2=P,P为工件螺纹螺距；为工件或丝锥的每分钟转数；为使用丝锥的数量；0为丝锥或工件回程的每分钟转数。2.辅助时间tf的计算为实现基本工艺工作所作各种辅助动作所消耗的时间,称为辅助时间；例如,装卸工件、开停机床、改变切削用量、测量加工尺寸、引进或退回刀具等动作所花费的时间。确定辅助时间的方法与零件生产类型有关。在大批大量生产中,为使辅助时间规定得合理,须将辅助动作进行分解,然后通过实测或者查表求得各分解动作时间,再累计相加；在中小批生产中,一般用基本时间的百分比进行估算。基本时间和辅助时

49、间的总和称为作业时间。3.其他时间的计算除了作业时间基本时间与辅助时间之和以外,每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于本次设计为套筒的生产类型为大批生产,分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微,可忽略不计；布置工作地时间tb是作业时间的2%7%,休息与生理需要时间tx是作业时间的2%4%,本设计均取为3%。4.单件时间的计算本工序的单件时间为上诉各项之和,Tdj=tj+tf +tb+tx2.7填写工艺文件将上述零件工艺规程设计的结果,填入北华大学毕业设计工艺卡片中,卡片分为机械加工工艺过程卡表2-5和机械加工工序卡见附件前后两部分。表2-5 车床尾座套筒

50、机械加工工艺过程卡片工序号工序名称工序内容工艺装备1下料棒料80mm165mm锯床2锻造锻造尺寸600mm285mm3热处理正火4粗车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188mmCA61405粗车倒头,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280mm。钻孔23.5mm钻通CA61406热处理调质2832HRC7车夹左端外圆,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CA6140、中心架工序号工序名称工序内容工艺装备8半

51、精车采用两顶尖装夹工件,上卡箍,车外圆至0.05mm。右端倒角245,左端R3圆角,保持总长276mmCA6140、心轴a或者心轴b9精车夹左端外圆,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1.7mmCA6140、中心架10精车倒头,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36mm60CA6140、中心架11划线划R2160mm槽线, mm200mm键槽线,6mm孔线12铣以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X62

52、W、专用铣床夹具工序号工序名称工序内容工艺装备13铣以0.05mm外圆和 mm200mm键槽定位装夹铣R2深2mm,长160mm圆弧槽X62W、专用铣床夹具如图2.514钻钻6mm孔,其中心距右端面为25mmZ512组合夹具15钳修毛刺16热处理左端莫氏4号锥孔及160mm长的外圆部分,高频感应加热淬火4550HRC17研磨研磨60内锥面18粗磨夹右端外圆,中心架左托外圆,找正外圆,粗磨莫氏4号锥孔,留磨余量0.2mmM2110A、中心架19粗磨采用两顶尖定位装夹工件,粗磨mm外圆,留磨余量0.2mmM1432A20精磨夹右端外圆,中心架托左端外圆,找正外圆,精磨莫氏4号锥孔图样尺寸,大端为0

53、.05mm,涂色检查,接触面积应大于75%。修研60锥面M2110A、莫氏4号锥度塞21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450.05mm,修研60锥面CA6140、中心架22精磨采用两顶尖和心轴C定位精磨外圆至尺寸mmM1432、心轴c23按照图样检查各部分尺寸精度24涂油入库1-工件；2-钢球；3-倾斜槽；4-顶尖；5-心轴；6-轴套；7-弹性支撑；8-垫圈；9-螺栓图a1-工件；2-定位套；4-心轴；6-垫圈；7-弹性支撑b1-拧紧螺母；2-30锥块；3,6-平键；4,8-有缝夹筒；5-工件；7-弹簧；9-心轴c图2.4 心轴2.8工艺分析1在安排加工

54、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号锥孔与右端28mm、30mm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,使工件内孔得到较号的处理。3工序8粗车外圆时,可以采用专用心轴或者。如图2.4,2.4。4精磨mm外圆时,采用专用心轴定位装夹工件。如图2.4。5工序18以后,再采用中心架托夹工件外圆时,由于键槽mm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,不发生震动。6mm外圆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mm外圆。加工时还应

55、找正其上母线与侧母线之后进行。7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mm外圆轴心线的对称度。8为了保证R2半圆槽和mm键槽的对称度。如图2.5,在夹具定位块4上开一个8的孔,将工件1夹在V形块2内,在8的孔中插入滑配销子5,将工件铣好的键槽mm卡在销子5上在夹紧,再铣R2半圆槽。图2.5 铣键槽夹具9mm外圆的圆柱度检验,可将工件外圆放置在标准V形块上V形块放在标准平板上,用百分表测量出外圆点的圆柱度值,然后再算出圆柱度值图2.6。也可以采用偏摆仪方法,先测出工件的圆柱度值,然后计算出圆柱度值。图2.6 在V形块上检测工件的圆度值10mm

56、键槽对称度的检验,采用键槽对称度量规进行检查图2.7。a b图2.7 键槽对称度量规a内孔键槽量规 b外圆键槽量规11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3章机床夹具设计3.1机床夹具设计概述机械制造业中广泛采用能迅速把工件固定在准确位置或同时能确定加工工具位置的一种辅助装置,这种装置统称为夹具14。在金属切削机床上采用的夹具称为机床夹具。夹具在机械加工中起着重要的作用,它直接影响机械加工的质量、工人劳动强度、生产率和生产成本。因此夹具设计是机械加工工艺准备和施工中的一项重要工作。3.1.1夹具的主要工作原理使工件在夹具中占有准确的加工位置。这是通过工件各定位面与

57、夹具的相应定位元件的定位工作面接触、配合或对准来实现的。夹具对于机床应先保证有准确的相对位置,而夹具结构有保证定位元件的定位工作面对夹具与机床相连接的表面之间的相对准确位置,这就保证了夹具定位工作面相对机床切削运动形成表面的准确几何位置,也就达到了工件加工面对定位基准的相互位置精度要求。使刀具相对有关的定位元件的定位工作面调整到准确位置,这就保证了刀具在工件上加工出的表面对工件定位基准的位置尺寸。3.1.2夹具的作用夹具是机械加工中不可缺少的一种工艺装备,它能起到下列作用：保证稳定可靠地达到各项加工精度要求；缩短加工工时,提高劳动生产率；降低生产成本；减轻工人劳动强度；可由较低技术等级的工人进

58、行加工；能扩大机床工艺范围。3.1.3机床夹具的分类根据机床夹具的应用范围和特点,分为通用夹具、专用夹具、组合夹具、通用可调夹具和成组夹具等类型。通用夹具该类夹具使用时无需调整或稍加调整,就可适应多种工件的装夹,因而被广泛用于单件小批生产之中。专用夹具它是指专门为某一工件的某道工序而设计的,一般不能用于其他零件或同一零件的其他工序。专用夹具适用于定型产品的成批大量生产。通用可调夹具和成组夹具它们的共同点是,在加工完一种工件后,只须对夹具进行适当调整或更换个别元件,即可用于加工形状、尺寸相近或加工工艺相似的多种工件。组合夹具是指按某一工件的某道工序的加工要求,由一套事先准备好的通用的标准元件和部件组合而成的夹具。它具有组装迅速、周期短、能反复使用的特点,所以在多品种、小批量生产或新产品试制中尤为适用。3.1.4专用机床夹具的组成机床夹具一般由以下几个部分组成：定位元件用于