車床尾座套筒的材料與加工工藝設(shè)計(jì)

第二章加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)車床尾座套筒零件的作用車床尾座是車床上常用的部件，在軸類工件的加工、端面鉆孔、較孔等工序中經(jīng)常應(yīng)用，其工作狀況好壞對(duì)工件加工質(zhì)量有著較大的影響。車床尾座的主要作用是為軸類零件定心，同時(shí)具有輔助支撐和夾緊的功能。尾座頂尖的定位精度直接影響機(jī)床加工工件的徑向尺寸精度，以及圓度、圓柱度、同軸度等形位精度，而車床尾座套筒直接用來裝載頂尖，對(duì)頂尖，對(duì)加工的零件會(huì)產(chǎn)生重要的影響。車床尾座套筒的零件圖分析嬲枷5』就^[―I｛々J猛Ci燃三PF嬲枷5』就^[―I｛々J猛Ci燃三PF#工和用制省日EN結(jié)"?』聃膈旃孔就仃y明前.城堆福州懿*翱蟻于方君.Ibrse他i圖2-1車床尾座套筒零件車床尾座的具體技術(shù)要求如下:@550mm外圓的圓柱度公差為0.005mm。-0.013(2)莫氏4號(hào)錐孔軸心線與@550mm外圓軸心線的同軸度公差為@0.01mm。-0.013(3)莫氏4號(hào)錐孔軸心線對(duì)@550mm外圓軸心線的徑向跳動(dòng)公差為0.01mm。-0.013(4)鍵槽8+0.085mm對(duì)@550 mm外圓軸心線的平行度公差為0.025mm,對(duì)稱度公差為0.1mm。+0.035 -0.013（5）錐孔涂色檢查其接觸面積應(yīng)大于75%。（6）調(diào)質(zhì)處理28?32HRC。（7）局部外圓及錐孔淬火45?50HRC。車床尾座套筒的毛坯設(shè)計(jì)毛坯材料的選擇在制訂機(jī)械加工工藝規(guī)程時(shí)，正確選擇合適的毛坯，對(duì)零件的加工質(zhì)量、材料消耗和加工時(shí)都有很大的影響。顯然毛坯的尺寸和形狀越接近成品零件，機(jī)械加工的勞動(dòng)量就越少，但是毛坯的制造成本就越高，所以應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，綜合考慮毛坯制造和機(jī)械加工的費(fèi)用來確定毛坯，以求得最好的經(jīng)濟(jì)效益。機(jī)械加工中常用的毛坯有鑄件、鍛件、沖壓件和型材等，選用時(shí)主要考慮一下因素。（1）零件的材料與力學(xué)性能；（2）零件的結(jié)構(gòu)形狀與外形尺寸；（3）生產(chǎn)類型；（4）毛坯車間的生產(chǎn)條件；（5）利用新工藝、新技術(shù)、新材料的可能性。本設(shè)計(jì)根據(jù)零件圖的技術(shù)要求采用45鋼作為毛坯材料。毛坯的成型方式、尺寸套筒類零件的毛坯制造形式主要有鑄造與鍛造（壓）等方法。本設(shè)計(jì)中，毛坯制造形式為模鍛。下面是兩種方案的比較與選用過程：（1）鑄造：鑄造是指熔煉金屬，制造鑄型，并將熔融金屬澆入鑄型，凝固后獲得一定形狀、尺寸和性能鑄件的成形方法。鑄造方法常用于制造承受靜載荷及壓應(yīng)力的結(jié)構(gòu)件，如箱體、床身、支架等。此外，有一些特殊性能要求的構(gòu)件，如球磨機(jī)的軋輥等也常用鑄造方法制造。優(yōu)點(diǎn)：1）較強(qiáng)的適應(yīng)性；a、鑄件材料不受限制。工業(yè)生產(chǎn)中常用的金屬材料，如各種合金鋼、鑄鐵、有色金屬等，都可用鑄造方法成形。b、鑄件形狀不受限制。鑄造可生產(chǎn)出形狀復(fù)雜的鑄件，特別是能夠制造具有復(fù)雜內(nèi)腔的鑄件。C、鑄件的尺寸、質(zhì)量和生產(chǎn)批量不受限制。2）良好的經(jīng)濟(jì)性；3）實(shí)現(xiàn)了少切削和無切削；鑄件的形狀和尺寸與零件非常相近，鑄型精密，型腔表面極為光潔，鑄件的精度可達(dá)CT5?CT7級(jí)，表面粗糙度可達(dá)Ra25?3.2um,實(shí)現(xiàn)少切削和無切削加工。缺點(diǎn)：鑄件力學(xué)性能較差：由于鑄造生產(chǎn)工藝的特點(diǎn)是液態(tài)成形，鑄造的工序多，鑄件在澆注、凝固和固態(tài)冷卻過程中，受許多因素影響，故鑄件缺陷往往較多，如晶粒粗大、成分偏析、縮孔、氣孔、夾渣等，廢品率較高，質(zhì)量不夠穩(wěn)定。所以，鑄件的力學(xué)性能較差，其應(yīng)用范圍也受到一定限制。（2）鍛造：鍛造是對(duì)坯料施加外力，使其產(chǎn)生塑性變形，改變尺寸、形狀及改善性能，用以制造機(jī)械零件、工件或毛坯的成形加工方法。大多數(shù)金屬材料在冷態(tài)或熱態(tài)下都具有一定的塑性，因此他們可以在室溫或高溫下進(jìn)行各種鍛壓加工。常見的鍛壓方法有自由鍛造、模鍛、軋制、擠壓等。優(yōu)點(diǎn)：1）鍛壓加工后，可使金屬獲得較細(xì)密的晶粒；可以壓合鑄造組織內(nèi)部的氣孔、縮松等缺陷；能使高合金工具鋼中的合金碳化物被擊碎和均勻分布；并能合理控制金屬纖維方向，以使纖維方向與應(yīng)力方向相適應(yīng)，提高零件的性能。2）鍛壓加工后，坯料的形狀和尺寸發(fā)生改變而其體積基本不變，與切削加工相比可節(jié)約金屬材料和加工工時(shí)。3）除自由鍛外，其它鍛壓方法如模鍛、沖壓、冷鐓等都具有較高的勞動(dòng)生產(chǎn)率。4）能制造各種形狀、不同質(zhì)量和批量的零件，適用范圍廣。一般常用的金屬型材、板材、管材和線材等原材料，大都是通過軋制、擠壓、拉拔等方法制成的。機(jī)器制造工業(yè)中常用壓力加工的方法來制造毛坯和零件。凡承受重載荷的機(jī)器零件，如機(jī)器的主軸、重要齒輪、連桿、炮管和槍管等，通常需采用鍛件作毛坯，再經(jīng)切削加工而制成。鍛件在制造方法上又分自由鍛和模鍛兩種。自由鍛使用的設(shè)備比較簡單，但毛坯精度較低、余量較大、生產(chǎn)率低，只是用于單件小批生產(chǎn)。模鍛一般在模鍛壓力機(jī)上進(jìn)行，設(shè)備比較昂貴，并需要專用鍛模，但毛坯精度高、加工余量小、生產(chǎn)率高。由于本設(shè)計(jì)是加工車床尾座套筒，是大批量加工，所以選擇摸鍛。模鍛件的公差及機(jī)械加工余量按GB/T12362-2003確定.要確定毛坯的尺寸公差首先要確定以下幾個(gè)因素:（1）鍛件公差等級(jí)由該零件的功用和技術(shù)要求,確定其鍛件公差等級(jí)為普通級(jí)。（2）鍛件質(zhì)量mf估計(jì)其質(zhì)量為6kg。（3）該零件的形狀復(fù)雜系數(shù)為S1級(jí)。（4）鍛件毛坯的直徑方向單邊余量為2.5mm,水平方向的單邊余量為2mm。（5）鍛件的模鍛斜度為5。；外圓角半徑為2.5mm。工件基準(zhǔn)的選擇液壓缸零件內(nèi)、外表面軸線的同軸度以及端面與孔軸線的垂直度要求較高,若能在一次裝夾中完成內(nèi),外表面及端面的加工,則可獲得很高的位置精度,但這種方法的工序比較集中,對(duì)于尺寸較大的,尤其是長徑比大的液壓缸,不便一次完成。于是,將液壓缸內(nèi)、外表面加工分在幾次裝夾中進(jìn)行。一般可以先加工孔然后以孔為精基準(zhǔn)最后加工外圓。由于這種方法所用夾具（心軸）的結(jié)構(gòu)簡單、定心精度高,可獲得較高的位置精度,因?yàn)榇藨?yīng)用甚廣,這是采用孔定位的方式。另一種方法是先加工外圓,然后以外圓為精基準(zhǔn)最后加工孔。采用這種方法時(shí),工件裝夾迅速、可靠,但夾具較上述定位的復(fù)雜,加工精度略比上法差。本設(shè)計(jì)采用先加工孔然后以孔為精基準(zhǔn)最后加工外圓的方法定位。（1）選擇外圓表面作為粗基準(zhǔn)。以它作粗基準(zhǔn)定位加工孔,為后續(xù)工序加工出精基準(zhǔn)。這樣使外圓加工時(shí)的余量均勻,避免后續(xù)工序加工精度受到“誤差復(fù)映”的影響。(2)選擇孔作為精基準(zhǔn)。這樣還能在一次裝夾中把大多數(shù)外圓表面加工出來，有利于保證加工面間的相互位置精度。(3)在加工R2X160mm槽，8+0.085mmX200mm鍵槽時(shí)以半精車后外圓為定位基準(zhǔn)。+0.035工藝路線擬訂工藝路線是指擬訂零件加工所經(jīng)過的有關(guān)部門和工序的先后順序。工藝路線的擬訂是制訂工藝規(guī)程的重要內(nèi)容，其主要任務(wù)是選擇各個(gè)加工表面的加工方法，確定各個(gè)表面的加工順序以及整個(gè)工藝過程的工序數(shù)目和工序內(nèi)容。它與零件的加工要求，生產(chǎn)批量及生產(chǎn)條件等多種因素有關(guān)。本節(jié)主要敘述工藝路線擬訂的一些共性問題，具體擬訂時(shí)，應(yīng)結(jié)合實(shí)際情況分析比較，確定較為合理的工藝路線。車床尾座套筒的生產(chǎn)類型是大批量生產(chǎn)；毛坯材料是45鋼；毛坯種類是模鍛件。車床尾座套筒工藝路線見下表2.1所示。表2.1車床尾座套筒的工藝路線表工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容工藝裝備1備料460mmX285mm2鍛造3熱處理正火4粗車粗車外圓及端面CA61405鉆孔鉆孔420mmZ5356熱處理調(diào)質(zhì)28~32HRC7粗車車外圓及端面，擴(kuò)孔，車右端頭432mmX60°內(nèi)錐面CA6140中心架8半精車車外圓及倒角CA61409精車車外圓和切槽10精車車莫氏4號(hào)內(nèi)錐孔CA614011精車精車內(nèi)孔430廿035CA6140中心架12劃線劃R2X160mm槽線，8+0.035mmX200mm鍵槽線，力6mm孔線13銑銑R2深2mm,長160mm圓弧槽X62W專用工裝或組合夾具14銑銑鍵槽8+0.-03|mm長200mmX62W專用工裝或組合夾具、專用檢具

15鉆鉆@6mm孔Z535組合夾具16鉗修毛刺17熱處理左端莫氏4號(hào)錐孔及160mm長的外圓部分，高頻感應(yīng)加熱淬火45?50HRC18研磨研磨兩端60°內(nèi)錐面19粗磨粗莫氏4號(hào)錐孔M2110A中心架20粗磨粗磨@550mm外圓-0.013M1432A表2.1車床尾座套筒的工藝路線表(續(xù))工序號(hào)工序名稱工序內(nèi)容工藝裝備21粗磨磨莫氏4號(hào)錐孔至圖樣尺寸，涂色檢查，接觸面積應(yīng)大于75%。修研60°錐面M2110A莫氏4號(hào)錐度塞規(guī)22精磨精磨外圓至圖樣尺寸@550mm-0.013M1432A24檢驗(yàn)按圖樣檢查各部尺寸及精度25入庫涂油入庫(1)在安排加工工序時(shí)，應(yīng)將粗、精加工分開，以減少切削應(yīng)力對(duì)加工精度的影響。并在調(diào)質(zhì)處理前進(jìn)行粗加工，調(diào)質(zhì)處理后進(jìn)行半精加工和精加工。(2)車床尾座套筒左端莫氏4號(hào)錐孔與右端@28mm、@30mm孔，應(yīng)在進(jìn)行調(diào)質(zhì)處理前鉆通，這樣有利于加熱和內(nèi)部組織的轉(zhuǎn)變，使工件內(nèi)孔得到較好的處理。(3)精磨@550 mm外圓時(shí)，以兩端60°錐面定位，分兩次裝夾，這樣有利于消除磨削應(yīng)力引-0.013起工件變形。也可采用專用錐度或心軸定位裝夾工件，精磨@550 mm外圓。-0.013(4)工序18以后，再采用中心架托夾工件外圓時(shí)，由于鍵槽8-0-085mm的影響，這時(shí)應(yīng)配做一套+0.035筒配合中心架的裝夾，以保證工件旋轉(zhuǎn)平穩(wěn)，不發(fā)生振動(dòng)。(5)@550 mm外圓的軸心線是工件的測(cè)量基準(zhǔn)，所以磨削莫氏4號(hào)錐孔時(shí)，定位基準(zhǔn)必須采-0.013用@55。 mm外圓。加工時(shí)還應(yīng)找正其上母線與側(cè)母線之后進(jìn)行。-0.013(6)加工8+0Q85mm鍵槽時(shí)，應(yīng)在夾具上設(shè)置對(duì)稱度測(cè)量基準(zhǔn)，在加工對(duì)刀時(shí)，可邊對(duì)刀邊測(cè)量，+0.035以保證鍵槽8+0.085mm對(duì)@550 mm外圓軸心線的對(duì)稱度。+0.035 -0.013(7)@55。 mm外圓的圓柱度檢驗(yàn)，可將工件外圓放置在示準(zhǔn)V形塊上(V形塊放在標(biāo)準(zhǔn)平板-0.013上)，用百分表測(cè)量出外圓點(diǎn)的圓度值，然后再算出圓柱度值。也可采用偏擺儀方法，先測(cè)出工件的圓度值，然后再計(jì)算出圓柱度值。(8)8+0.085mm鍵槽對(duì)稱度的檢驗(yàn)，采用鍵槽時(shí)對(duì)稱度量規(guī)進(jìn)行檢查。+0.035(9)用標(biāo)準(zhǔn)莫氏4號(hào)錐塞規(guī)涂色檢查工件的錐孔，其接觸面積應(yīng)大于75%。加工余量和工序尺寸的確定加工余量是指在加工過程中從被加工表面上切除的金屬層厚度。加工余量可分為總加工余量和工序加工余量(工序余量)兩種?？偧庸び嗔繛橥槐砻嫔厦鞒叽缗c零件圖設(shè)計(jì)尺寸之差(即從加工表面上切除的金屬層總厚度)；工序余量是指某一表面相鄰兩工序尺寸之差(即在一道工序中所切除的金屬層厚度)。加工余量又可分為單邊余量和雙邊余量兩種。顯然某表面總加工余量等于該表面各工序余量之和。表2.2零件的加工余量與工序尺寸表加工表面加工余量工序尺寸粗車半精車粗磨精磨粗車半精車粗磨精磨①55-0.0132.520.30.2①57.500.30①55.5-0.074①55.2-0.030①55-0.013①28262①26①28①302621.50.5①26①28①29.5±0.05①30+0.025①342①34槽R2X1602鍵槽8X2004.5①66①6切削用量的確定切削用量包括背吃刀量ap，進(jìn)給量f和切削速度v。正確選擇切削用量，對(duì)保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)率，合理利用設(shè)備，降低加工成本和刀具的消耗等都有很大的作用。因此，在選擇切削用量時(shí)，應(yīng)根據(jù)加工表面的質(zhì)量、生產(chǎn)率、切削時(shí)引起的工藝系統(tǒng)的變形與振動(dòng)、刀具的耐用度及機(jī)床的功率等因素來進(jìn)行選擇。單件小批生產(chǎn)中，為簡化工藝文件一般不具體規(guī)定切削用量，由操作工人根據(jù)具體情況確定。在大量生產(chǎn)中，為充分利用高生產(chǎn)率設(shè)備的潛力以及高精度機(jī)床的使用，必須科學(xué)地、嚴(yán)格地確定切削用量，其選用原則如下：（1）粗加工切削用量的選擇原則粗加工毛坯余量大，加工的精度和表面粗糙度要求不高。因此，粗加工切削用量的選擇應(yīng)在保證必要的刀具耐用度的前提下，以盡可能提高生產(chǎn)率和降低成本為目的。通常生產(chǎn)率以單位時(shí)間內(nèi)的金屬切除率表示Z3您ufaX1000 （2-1）p式中Z3一單位時(shí)間內(nèi)金屬的切除率（mm3/s）。由上式可以看出，提高切削速度、增大進(jìn)給量和切削深度都能提高切削加工生產(chǎn)率。但在這三因素中對(duì)刀具耐用度T的影響以u(píng)最大，a最小，所以在粗加工中選擇切削用量時(shí)，應(yīng)首先選用盡可能大的p背吃刀量a，其次是選用較大的進(jìn)給量f，最后才根據(jù)合理的刀具耐用度，用計(jì)算法或用查表法確定一p個(gè)合理的切削速度u。1）背吃刀量的選擇粗加工時(shí)的背吃刀量由工件的加工余量和工藝系統(tǒng)的剛度決定。在保留必要的半精加工、精加工余量的前提下，盡可能將粗加工余量一次切除掉，只有在總余量太大，一次切不完時(shí)，才考慮分幾次走刀。2）進(jìn)給量的選擇粗加工時(shí)限制進(jìn)給量提高的主要因素是切削力。在工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度良好的情況下，可用較大的f值，反之適當(dāng)減小f值。具體可查表選用。3）切削速度的選擇切削速度主要受刀具耐用度的限制，在a及f選定后，u可按下式計(jì)算求得pux=C/Tfyaz （2-2）Tp切削用量a、f和口三者決定了切削功率，故在選用口時(shí)還必須考慮到機(jī)床的許用功率。p（2）精加工切削用量的選擇原則在精加工時(shí)，加工精度和表面粗糙度的要求都較高，加工余量小而均勻。因此，在選擇精加工的切削用量時(shí)，著重是考慮保證加工質(zhì)量，并在此基礎(chǔ)上盡量提高生產(chǎn)率。1）背吃刀量的選擇a由粗加工后留下的余量決定，一般a不能太大，否則會(huì)影響加工質(zhì)量。pp2)進(jìn)給量的選擇限制進(jìn)給量提高的主要因素是表面粗糙度。在車脆性材料時(shí)，理論粗糙度輪廓最大高度R=f2/8r(當(dāng)f<2rsink'時(shí))或R=f/(cotk+cotk')(當(dāng)?shù)都鈭A弧半徑r為零max ￡ ￡r max r r ￡時(shí))。因此，進(jìn)給量f是根據(jù)加工表面粗糙度的要求、刀尖圓弧半徑r、工件材料、主偏角k及副偏角k’￡ rr等來選取的。具體可查機(jī)械加工工藝手冊(cè)中的有關(guān)表格。時(shí)間定額的確定時(shí)間定額是在一定生產(chǎn)條件下，規(guī)定生產(chǎn)一件產(chǎn)品或完成一道工序所消耗的時(shí)間。它是說明生產(chǎn)率的指標(biāo)。時(shí)間定額是安排生產(chǎn)作業(yè)計(jì)劃、成本核算的主要依據(jù)。在新建或擴(kuò)建工廠時(shí)，也是計(jì)算設(shè)備數(shù)量、布置車間、計(jì)算人員數(shù)量的重要資料。因此，時(shí)間定額是工藝規(guī)程的重要組成部分。完成一個(gè)零件的一道工序的時(shí)間定額稱為單件時(shí)間定額，一般由下列部分組成：(1)基本時(shí)間才，指直接改變工件尺寸、形狀、相互位置和表面質(zhì)量等所消耗的時(shí)間。 基本時(shí)j間在切削用量確定以后，可以計(jì)算出來。(2)輔助時(shí)間才，是為了完成切削的各種輔助動(dòng)作的時(shí)間。對(duì)大批量生產(chǎn)，可將輔助動(dòng)作分解，f然后按各分解的動(dòng)作分別進(jìn)行查表確定。(3)布置工作地時(shí)間(4)休息和生理需要時(shí)間(5)準(zhǔn)備結(jié)束時(shí)間。在本工藝設(shè)計(jì)中，時(shí)間定額的計(jì)算主要是根據(jù)計(jì)算得出，具體的時(shí)間定額見附錄機(jī)械加工工藝過程卡片。本章小結(jié)本章內(nèi)容是車床尾座套筒加工的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)。首先選擇毛坯的制造形式，然后分析定位基準(zhǔn)對(duì)加工精度的影響，進(jìn)而制定工藝路線，其次，分析了機(jī)械加工余量、切削用量及時(shí)間定額的選用，在此基礎(chǔ)上，編寫了機(jī)械加工工藝過程卡片與工序卡片。4.1總結(jié)套筒類零件是指在回轉(zhuǎn)體零件中的空心薄壁件，是機(jī)械加工中常見的一種零件，在各類機(jī)器中應(yīng)用很廣，主要起支承或?qū)蜃饔?。本次設(shè)計(jì)以CA6140車床尾座套筒為設(shè)計(jì)對(duì)象，進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，毛坯材料選擇，成形方法選擇、加工方案及加工工藝設(shè)計(jì)。

在設(shè)計(jì)過程中，涉及到VV機(jī)械設(shè)計(jì)》、《工程材料與成形》、《機(jī)械工程原理》等機(jī)械類專業(yè)基礎(chǔ)或?qū)I(yè)課程，但這些課程都是在不同的時(shí)間段里分別獨(dú)立完成教學(xué)的，所以很多知識(shí)都有不同程度的遺忘，設(shè)計(jì)過程中遇到了不小的困難。但是經(jīng)過何紅媛老師的細(xì)心指導(dǎo)，以及對(duì)以前課程的復(fù)習(xí)，本次設(shè)計(jì)任務(wù)還是在一步步的進(jìn)展。在這過程中自己把設(shè)計(jì)做好的信心也一點(diǎn)點(diǎn)增強(qiáng)，自己的學(xué)習(xí)和信息搜索能力也有所提高。987654321工序號(hào)機(jī)械出口工工藝東南大學(xué)卡片工程名稱尾座套牌號(hào)角，另證采用錐，276mm55.2 5攵之45 口°,左端倒mm，倒頭，R3圓度裝擴(kuò)工件左。內(nèi)錐面26mm孔至廣、中心力28mm,深186mm車右，車右端車32m278mX,車外倒契托3端面彳法力im1角調(diào)鉆孔鉆通20m2端外圓深188n,擴(kuò)來證總長26m:深188n,鉆力序光滑頭m575皿外圓孔力280mmm。im57.51孔力，與，刀夾可夾一nm，車另一端57.51,長200nnm，車上端粗處一處圓至nmim端面見外1圓造“平1尺?祖60ml285nmnx工i序名稱與內(nèi)容生產(chǎn)類型零件編號(hào)零件CA6140CA6140Z535CA6140CA6140機(jī)床批量筒車床錐度中心架夾具毛坯重量毛坯種類材料成形車刀 外圓車刀錐柄麻花鉆7卜圓車刀外圓車刀刀具6KG鍛件45鋼游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺游標(biāo)卡尺量具審核指導(dǎo)編制輔助工具

1.51.050.20.840*8