车床尾座套筒加工工艺规程设计说明书

车床尾座套筒加工工艺规程设计说明书内容摘要：

=5000， n=1， a%=3%， b%=%； 代入 式 ()有：   %1%1 baQnN  =    %%3115000  =(件 /年 ) 根据计算结果，查《机械制造技术基础》第 292 页，表 73[3]可确定 该 套筒 零件 属北华大学学士学位论文 7 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 21。 表 21 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 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。 北华大学学士学位论文 8 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 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，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≤； 北华大学学士学位论文 9 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 拟定 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”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 表面的加工方法如北华大学学士学位论文 10 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 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 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，保证 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，北华大学学士学位论文 11 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。 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 工序 23 按照图样检查各部分尺寸精度 工序 24 涂油入库 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。 北华大学学士学位论文 12 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。