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内容摘要：

将 棒料 80 ㎜ 165 ㎜ 坯料加热至 1180～ 1240℃ ，经模锻 尺寸为 60 ㎜ 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。 车床尾座套筒 毛坯的 尺寸公差 和机械加工余量 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。 锻 造的毛坯 尺寸确定 锻造后的毛坯尺寸应该为 Ф60285mm， 选择标准热轧圆钢 (GB/T 7021986)，d=80mm， 根据体积相等的原则， 所选坯料尺寸为 Ф80165mm,则满足 ≤H≤要求。 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，河北机电职业技术学院毕业设计（论文） 9 按照 圆形锻件进行 处理 ；锻件形状复杂系数是锻件重量 fm 与相应的锻件外廓包容体重量 Nm 之比 ，即： NfmmS () 则此 套筒 零件的 1 NfmmS 根据 S 值的大小，锻件形状复杂系数分为 4 级： S1 级 (简单 )： S≤1； S2 级 (一般 )： S≤； S3 级 (较复杂 )： S≤； S4 级 (复杂 )： 0S≤； 故该 套筒 的形状复杂系数属于 1S 级， 简单。 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 %，故该锻件的材质系数属 M1 级。 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 ，也有小于。 根据上述因素， 查 《 金属切削 手册》 [6]表 18 有 该锻件的 错差公差为 ,残留飞边公差为 ,最大尺寸方向上的公差值为。 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， 水平方向单面余量为 ～ ,径 向 余量为 ～。 绘制 车床尾座套筒 毛坯简图 结合加工的实际情况，综合上面的数据，绘制毛坯简图如图 所示。 图 套筒毛坯简图 车床尾座套筒 工艺路线 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则：（ 1）“基准重合”原则；（ 2）“基准统一”原则；（ 3）“互为基准”河北机电职业技术学院毕业设计（论文） 10 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 Ф58mm，长 200mm，车端面、钻孔、扩孔。 倒头，夹 Ф58mm 外圆，车另外一端外圆、车端面、钻孔。 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 所示。 表 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/μm 加工方案 套筒 外圆 面 IT6 粗车→粗磨→精磨→抛光 莫氏 4 号锥 面 IT6 粗 车 →粗磨→ 精磨 →抛光 套筒内 孔 右表 面 IT7 钻→扩 → 粗 铰 →精铰 套筒内孔中表面 IT12 钻→扩 平键槽 IT7 粗铣→半精铣 → 精铣 半圆键槽 IT8 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 28～ 32HRC； 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 45～ 50HRC； 研磨两端 60176。 内锥面； 粗磨、精磨外圆和莫氏 4 号锥面。 加工工艺路线 方案 确定 工艺路线方案 工序 1 棒料 Ф80mm165mm 河北机电职业技术学院毕业设计（论文） 11 工序 2 锻造尺寸 Ф600mm285mm 工序 3 正火 工序 4 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 工序 5 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 钻通 工序 6 调质 28～ 32HRC 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Ф26mm 孔至 Ф28mm，深 186mm，车右端头 Ф32mm60176。 内锥面 工序 8 采 用两顶尖装夹工件，上卡箍，车外圆至 55 177。 倒头，车另外一端外圆，光滑接刀。 右端倒角 245176。 ，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 ，车 Ф34mm 槽，保证 和 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 Ф36mm60176。 工序 11 划 R2160mm 槽线，  mm200mm 键槽线， Ф6mm 孔线 工序 12 以 55 177。 外圆定位装夹铣键槽  mm200mm，并保证0  mm（注意外圆加工余量）保证键槽与 Ф 0  mm 外圆轴心线的平行度和对称度 工序 13 以 55 177。 外 圆定位装夹铣 R2 深 2mm，长 160mm 圆弧槽 工序 14 钻 Ф6mm 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45～ 50HRC 工序 17 研磨 60176。 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 工序 19 采用两顶尖定位装夹工件，粗磨 Ф 0  mm 外圆，留磨余量 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 Ф 177。 ，涂色检查，接触面积应大于 75%。 修研 60176。 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Ф  mm 至图样尺寸，深 45177。 ，修研 60176。 锥面 工序 22 采用两顶尖定位装夹工件，精磨外圆至尺寸 Ф 0  mm 河北机电职业技术学院毕业设计（论文） 12 工序 23 按照图样检查各部分尺寸精度 工序 24 涂油入库 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。 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；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 加工零件合河北机电职业技术学院毕业设计（论文） 13 乎要求，现选用各工序所采用的设备如表 所示。 表 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 CA61中心架 游标卡尺 8 半精车 CA6140 立 铣刀 游标卡尺 9 精车 CA61专用夹具 组 刀 游标卡尺 10 精车 CA61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 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 60176。 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 、工序尺寸及其公差 的确定 车 30 内 孔 （工序 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=； 半精车 余量 Zbjc=；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 120 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 ： ； 半精车 ： ；扩孔： ；钻孔：。 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 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+=； Zmin=+=； 余量校核的结果河北。