床车尾座套筒生产加工工艺设计 说明书本科毕业设计.docx
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床车尾座套筒生产加工工艺设计说明书本科毕业设计
湖南电气职业技术学院
毕业设计
题目：
车床尾座套筒生产加工工艺设计
学生姓名：
卢曼
专业：
机械设计与制造
系别：
机械工程系
指导教师：
罗佳
2012年11月30日
第一章绪论
毕业设计的目的：
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。
第二章毕业设计任务书
课题一：
车床尾座套筒生产加工工艺设计
零件图：
生产批量：
单件小批生产，每次50件
设计要求：
1完成零件图工艺过程卡、工序卡、刀具卡、手工
绘制零件图一张说明书一份。
2、要求设计方案必须注重经济性，尽量选用选用工装及设备，减少实际生产加工的外委加工。
3、说明书必须有设计结果的总结分析？
参考文献。
第三章零件图样分析（重点）
:
3.1图样
图2.1车床尾座套筒零件简图
3.2零件图样功能分析:
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尺寸精确，并且润滑可靠。
3.3加工工艺的分析
1、加工要求;
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：
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）锥孔涂色检查其接触面积应大于75％。
6）调质处理28～32HRC。
7）局部外圆及锥孔淬火45～50HRC。
2、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号锥孔与右端Ф28mm、Ф30mm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（a）或者（b）。
如图2.4（a），2.4（b）。
4）精磨Ф
mm外圆时，采用专用心轴（c）定位装夹工件。
如图2.4（c）。
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。
6）Ф
mm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Ф
mm外圆。
加工时还应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Ф
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Ф8的孔，将工件1夹在V形块2内，在Ф8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
9）Ф
mm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
10）
mm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%。
第四章零件的生产类型
1.毛坯的制造方法及加工余量：
车床尾座套筒毛坯的制造方法及加工余量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：
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，现采用模锻[5]方法制造毛坯。
（1）毛坯的制造方法：
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型零件，且生产类型属单件小批量生产，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
Ф80㎜×165㎜坯料加热至1180～1240℃，经模锻尺寸为
Ф80㎜×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28～32HRC。
套筒毛坯主要技术要求有：
1）热处理：
正火28～32HRC。
正火：
指将钢材或钢件加热到或（钢的上临界点温度）以上，30～50℃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）加工余量：
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3.0～4.5mm,径向余量为3.0～4.0mm。
2、机床设备及布置形式：
a.下料采用锯床
b.粗车、半精车、精车外圆，钻、半精镗孔，本零件外廓尺寸不大且单件小批量生产，选用C620式车床即可
c、以
±0.05mm外圆和
mm×200mm键槽定位装夹铣R2深2mm，长160mm圆弧槽采用X62W、专用铣床夹具
d.钻Ф6mm孔，其中心距右端面为25mm采用Z512组合夹具
e.粗磨莫氏4号锥孔，采用M2110A、中心架。
粗磨
Ф
mm外圆，采用M1432A。
精磨莫氏4号锥孔，采用M2110A、莫氏4号锥度塞规
f、精车内孔采用C620、中心架
g、精磨外圆，采用M1432A
3、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。
4、刀具与量具：
刀具选择：
1）车削加工选用整体式外圆车刀，刀片材料选YT类硬质合金
2）铣削加工时采用立铣刀、专用铣刀
3）钻孔加工时采用深孔钻枪
4）磨削加工时粗磨采用莫氏四号砂轮、外圆砂轮，精磨时采用莫氏四号砂轮、外圆砂轮
量具：
游标卡尺、千分尺、对称度量规、偏摆仪、莫氏4号圆锥量规
5、对工人的要求：
要具备合理选择生产设备、刀具和工艺参数的能力；了解热处理知识；对常用的机械材料能够合理选用；对零件进行工艺分析、拟定工艺路线；及时发现生产过程中存在的不足之处，并提出合理的解决办法；针对某一重要工序进行夹具设计；应用三维机械设计软件进行机械设计；能够对工时定额计算。
6、工艺文件：
（工序卡见附件）
车床尾架套筒机械加工工艺过程卡
工序号
工序名称
工序内容
工艺装备
1
下料
棒料Ф80mm×165mm
锯床
2
锻造
锻造尺寸Ф60mm×285mm
3
热处理
正火
4
粗车
夹一端粗车外圆尺寸Ф58mm，长200mm，车端面见平即可。
钻孔Ф20mm，深188mm，扩孔Ф26mm深188mm
C620
5
粗车
倒头，夹Ф58mm外圆并找正，车另外一端面外圆至Ф58mm，与上工序光滑接刀，车端面保证总长280mm。
钻孔Ф23.5mm钻通
C620
6
热处理
调质28～32HRC
7
车
夹左端外圆，中心架托右端外圆，车右端面保证总长278mm，扩Ф26mm孔至Ф28mm，深186mm，车右端头Ф32mm×60°内锥面
C620、中心架
8
半精车
采用两顶尖装夹工件，上卡箍，车外圆至
±0.05mm。
右端倒角2×45°，左端R3圆角，保持总长276mm
C620
9
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Ф34mm×1.7mm槽，保证3.5mm和1.7mm
C620、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Ф36mm×60°
C620、中心架
11
划线
划R2×160mm槽线，
mm×200mm键槽线，Ф6mm孔线
12
铣
以
±0.05mm外圆定位装夹铣键槽
mm×200mm，并保证
mm（注意外圆加工余量）保证键槽与Ф
mm外圆轴心线的平行度和对称度
X62W万能铣床专用工装或组合夹具
13
铣
以
±0.05mm外圆和
mm×200mm键槽定位装夹铣R2深2mm，长160mm圆弧槽
X62W专用工装或组合夹具、专用检具
14
钻
钻Ф6mm孔，其中心距右端面为25mm
Z512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45～50HRC
17
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0.2mm
M2110A、中心架
19
粗磨
采用两顶尖定位装夹工件，粗磨
Ф
mm外圆，留磨余量0.2mm
M1432A
20
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
Ф
±0.05mm，涂色检查，接触面积应大于75%。
修研60°锥面
M2110A、莫氏4号锥度塞规
21
精车
夹左端外圆，中心架托右端外圆，找正外圆，精车内孔Ф
mm至图样尺寸，深45±0.05mm，修研60°锥面
C620、中心架
22
精磨
采用两顶尖和心轴C定位精磨外圆至尺寸Ф
mm
M1432A
23
检验
按照图样检查各部分尺寸精度
24
入库
涂油入库
第五章拟定零件加工工艺路线分析
5.1选择零件各表面的加工方法
工序名称
加工方法
加工经济精度（公差等级表示）
经济表面粗糙度（Ra/um）
切削速度m/min
进给量mm/r
主轴转速r/min
外圆
粗车
mm
IT6
0.4
32.5
0.2
500
半精车
mm
18
0.2
800
粗磨
mm
0.25
500
精磨
mm
0.1
1200
莫氏锥孔
粗车-半精车-粗磨-精磨
IT6
0.4
32.5
0.2
500
钻孔
Ф20
IT11
12.5
11.6
0.45
188
扩孔
Ф26
6.37
0.8
188
Φ300+0.025内孔
钻-扩-粗车-精车
IT7
1.6
18
0.25
380
通孔两端的600锥角及键槽
粗车-半精车-精车
IT7
0.8
32.5
0.25
800
5.2估算毛坯的机械加工余量
下料时：
棒料Ф80mm×165mm
锻造后：
锻造尺寸Ф600mm×285mm
Φ550-0.013mm
粗车：
mm
半精车：
mm
粗磨：
mm
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=55.2－55＋0.013=0.213mm；Z4min=55.2－0.05－55=0.15mm；
Z3max=55.5－55.2＋0.05=0.4mm；Z3min=55.5－0.10－55.2=0.2mm；
Z2max=58－55.5＋0.10=2.4mm；Z2min=58－0.28－55.5=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
0.2
IT6Tjc=0.013
55.00
Ф30.0
0
-0.013
半精车
0.3
IT8Tbjc=0.050
55+0.20=55.20
Ф29.5
0
-0.050
扩孔
2.5
IT9Tk=0.100
55.20+0.3=55.50
Ф26.0
+0.050
-0.050
钻孔
2
IT12Tz=0.280
55.50+2.5=58.00
Ф20.0
0
-0.280
毛坯
5
IT14Tmp=0.580
58+2=60.00
60±0.290
5.3拟定零件加工工艺路线
机械加工中，加工路线对零件的加工精度，表面质量以及加工效率有着直接的影响。
因此，确定好的加工路线是保证加工精度、表面质量、提高效率的工艺措施之一，其确定与工件要求的零件表面质量、机床进给机构间隙、刀具耐用度以零件轮廓形状有关。
以下便是针对本零件的结构确定其工艺路线。
1、划分加工阶段
为能保证零件的技术要求及尺寸精度，可分为：
粗加工-半精加工-粗加工-半精加工-精加工，并用到车，铣和钻三个工种，完成其全部加工过程。
2、安排加工顺序
按先面后孔，先粗后精，先主后次的原则确定具体的加工顺序为:
3、拟定工艺路线（重点提问）
机械加工中，加工路线对零件的加工精度，表面质量以及加工效率有着直接的影响。
因此，确定好的加工路线是保证加工精度、表面质量、提高效率的工艺措施之一，其确定与工件要求的零件表面质量、机床进给机构的间隙，刀具耐用度以及零件轮廓形状有关。
以下便是针对本零件的结构确定其工艺路线。
1）工艺路线一：
1.分析车床尾座零件图，
2.尾座套筒的墓氏四号锥孔。
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。
3.外圆表面及键槽,外圆和箱体之间经常来回运动，因此耐磨性要求比较高。
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。
4.其他结构;Φ6的孔是排气孔，位置精度和尺寸精度要求精度不高。
Φ30的内孔是用来安装手轮丝杆的，因此有配合精度要求。
5.制造毛坯；下料：
棒料Φ80mmx165mm，锻造：
锻造尺寸Φ60mmx285mm，热处理：
正火。
6.粗车：
夹一端粗车外圆尺寸Φ58mm，长200mm，车端面见平即可。
钻孔Φ20mm，深188mm，扩孔Φ26mm,深188mm。
倒头，夹Φ58mm外圆并找正，车另外一端面外圆至Φ58mm，与上工序光滑接刀，车端面保证总长280mm，钻孔Φ23.5mm钻通。
7.热处理：
调质28-32HRC，一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。
作用：
调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为优，为后续加工作准备。
8.1半精车：
夹左端外圆，中心架托右端外圆，车右端面保证总长278mm，扩Φ26mm孔至Φ28mm，深186mm，车右端头Φ34mmx60°内锥面。
2半精车：
采用心轴装夹工件，车外圆至Φ55±0.05mm。
右端倒角2x45°，左端R3圆角，保持总长276mm。
9.精车：
夹左端外圆，中心架托右端外圆，找正外圆，车Φ30，深45mm，车Φ34x1.7mm槽，保证3.5mm和1.7mm。
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Φ31.2mm，车左端Φ36mmx60°。
10.划线﹑铣键槽：
划R2x160mm槽线，8﹢0.085﹢0.035mmx200mm键槽线，Φ6mm孔线。
以Φ55.5±0.05mm外圆定位装夹铣键槽8+0.085+0.035mmx200mm，并保证50.5+0-0.2mm{注意外圆加工余量}保证键槽与Φ55+0-0.013mm外圆轴心线的平行度对称度。
11.划线、铣键槽：
以Φ55.5±0.05mm外圆定位装夹铣R2深2mm，长160mm圆弧槽。
12.钻Φ6mm孔，其中心距右端面为25mm。
13.修毛刺。
14.左端莫氏4号锥孔及160mm长的外圆部分，高频感应加热淬火45~50HRC。
15.研磨60°内锥面。
16.夹右端外圆，中心架左托外圆，找正外圆，粗磨莫氏4号锥孔，留余量0.2mm。
17.采用两顶尖定位装夹工件，粗磨Ф550-0.013外圆，留磨余量02.mm。
18.夹右端外圆，中心架托左端外圆，找正外圆，精磨莫氏4好锥孔图样尺寸，大端为Φ31.269±0.05mm，涂色检查，接触面应大于75%。
修研究60°锥面。
19.采用两顶尖定位装夹工件，精磨外圆至尺寸Ф550-0.013mm。
20按照图样检查各部分此存精度。
21.涂油入库。
：
2）工艺路线二：
1.分析车床尾座零件图，
2.尾座套筒的墓氏四号锥孔。
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。
3.外圆表面及键槽,外圆和箱体之间经常来回运动，因此耐磨性要求比较高。
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。
4.其他结构;Φ6的孔是排气孔，位置精度和尺寸精度要求精度不高。
Φ30的内孔是用来安装手轮丝杆的，因此有配合精度要求。
5.制造毛坯；下料：
棒料Φ80mmx165mm，锻造：
锻造尺寸Φ60mmx285mm，热处理：
正火。
6.粗车：
夹一端粗车外圆尺寸Φ58mm，长200mm，车端面见平即可。
钻孔Φ20mm，深188mm，扩孔Φ26mm深188mm。
倒头，夹Φ58mm外圆并找正，车另外一端面外圆至Φ58mm，与上工序光滑接刀，车端面保证总长280mm，钻孔Φ23.5mm钻通。
7.半精车：
夹左端外圆，中心架托右端外圆，车右端面保证总长278mm，扩Φ26mm孔至Φ28mm，深186mm，车右端头Φ36mmx60°内锥面。
2半精车：
采用心轴装夹工件，车外圆至Φ55±0.05mm。
右端倒角2x45°，左端R3圆角，保持总长276mm。
8.精车：
夹左端外圆，中心架托右端外圆，找正外圆，车Φ30，深45mm，车Φ34x1.7mm槽，保证3.5mm和1.7mm。
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Φ31.2mm，车左端Φ36mmx60°。
9.热处理：
调质28-32HRC，一般习惯将淬火加高温回火相结合的热处理称为调质处理。
作用：
调质处理后得到回火索氏体组织，它的机械性能均比相同硬度的正火索氏体组织为优，为后续加工作准备。
10.划线﹑铣键槽：
划R2x160mm槽线，8﹢0.085﹢0.035mmx200mm键槽线，Φ6mm孔线。
以Φ55.5±0.05mm外圆定位装夹铣键槽8+0.085+0.035mmx200mm，并保证50.5+0-0.2mm{注意外圆加工余量}保证键槽与Φ55+0-0.013mm外圆轴心线的平行度对称度。
11.划线、铣键槽：
以Φ55.5±0.05mm外圆定位装夹铣R2深2mm，长160mm圆弧槽。
12.钻Φ6mm孔，其中心距右端面为25mm。
13.修毛刺。
14.左端莫氏4号锥孔及160mm长的外圆部分，高频感应加热淬火45~50HRC。
15.研磨60°内锥面。
16.夹右端外圆，中心架左托外圆，找正外圆，粗磨莫氏4号锥孔，留余量0.2mm。
17.采用两顶尖定位装夹工件，粗磨Ф550-0.013外圆，留磨余量02.mm。
18.夹右端外圆，中心架托左端外圆，找正外圆，精磨莫氏4好锥孔图样尺寸，大端为Φ31.269±0.05mm，涂色检查，接触面应大于75%。
修研究60°锥面。
19.采用两顶尖定位装夹工件，精磨外圆至尺寸Ф550-0.013mm。
20按照图样检查各部分此存精度。
21.涂油入库。
方法一与方法二相比较，方法一对保证尺寸精度要求要高一些,所以在本设计中选择方法一进行加工。
3）在拟定工艺路线时要根据工序集中和工序分散两原则，来确定工序的数目或工序内容的多少。
a工序集中的特点：
b机床设备及工艺装备简单，由于此次设计属于单件小批生产，所以使用于采用工序集中的原则，以便简化生产计划和组织工作。
4）方法二加工工艺路线：
5.4尺寸、形状、位置精度的保证方法
保证尺寸精度的方法：
（1）试切法：
指操作工人在每个工步或走刀前进行对刀，然后切出一小段，测量其尺寸是否合适，如果不合适，将道具的位置调整一下，在试切一小段，直至达到尺寸要求后才加工者一尺寸的全部表面。
（2）调整法：
：
先试切削2~3mm，退刀测量尺寸，然后调整被吃刀量，来保证外圆尺寸。
（3）定尺寸法：
在本次设计中因为我们要加工的工件是单件小批量生产，在考虑到成本和工件所需要的精度，所以我们选取了…..法来保证尺寸精度。
保证形状精度的方法：
（1）轨迹法：
就是利用刀具做一定的规律的轨迹运动对工件进行的加工。
（2）成形法：
就是利用成型的刀具对工件进行加工的方法。
（3）仿形
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