車床尾座套筒加工工藝規(guī)程及夾具設計設計說明書
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河北機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 目 錄 第 1 章 緒 論 ...................................................................................................................... 1 床尾座套筒加工技術現狀及發(fā)展方向 .............................................................. 1 課題研究的目的、意義 ...................................................................................... 3 題的主要內容 ...................................................................................................... 4 第 2 章 車床尾座套筒的機械加工工藝規(guī)程設計 .............................................................. 5 床尾座套筒的工藝分析及生產類型的確定 ...................................................... 5 床尾座套筒概述 ........................................................................................ 5 床尾座套筒零件的技術要求 .................................................................... 5 定車床尾座套筒的生產類型和工藝特征分析 ........................................ 6 床尾座套筒的材料和毛坯確定 .......................................................................... 7 床尾座套筒毛坯材料、加工方法及技術要求 ........................................ 7 床尾座套筒毛坯的尺寸公差和機械加工余量 ........................................ 8 制車床尾座套筒毛坯簡圖 ........................................................................ 9 定車床尾座套筒工藝路線 .................................................................................. 9 位基準的選擇 ............................................................................................ 9 面加工方法的確定 .................................................................................. 10 工階段的劃分 .......................................................................................... 10 工工藝路線方案確定 .............................................................................. 10 床設備及工藝裝備的選用 ................................................................................ 12 床設備的選用 .......................................................................................... 12 藝裝備的選用 .......................................................................................... 12 工余量、工序尺寸及其公差的確定 ................................................................ 13 定切削用量及時間定額 .................................................................................... 15 削用量的計算 .......................................................................................... 15 間定額的確定 .......................................................................................... 16 寫工藝文件 ........................................................................................................ 17 藝分析 ................................................................................................................ 19 第 3 章 機 床夾具設計 ........................................................................................................ 21 床夾具設計概述 ................................................................................................ 21 具的主要工作原理 .................................................................................. 21 具的作用 .................................................................................................. 22 床夾具的分類 .......................................................................................... 22 用機床夾具的組成 .................................................................................. 22 床夾具設計 ........................................................................................................ 23 題的提出 .................................................................................................. 23 位方案及定位元件選擇和設計 .............................................................. 23 定夾緊方式、設計夾緊機構 .................................................................. 25 計對刀元件、連接元件及夾具體 .......................................................... 25 制夾具總圖及零件圖 .............................................................................. 26 具的使用說明及注意點 .......................................................................... 26 具的其他設計方案 .................................................................................. 26 河北機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 床夾具設計 ........................................................................................................ 27 題的提出 .................................................................................................. 27 位方案及定位元件選擇和設計 .............................................................. 27 接元件及夾具體 ...................................................................................... 28 制夾具總圖及零件圖 .............................................................................. 29 具的使用說明及注意點 .......................................................................... 29 速可調銑床夾具設計 ........................................................................................ 30 題的提出 .................................................................................................. 30 位方案及定位元件選擇和設計 .............................................................. 30 定夾緊方式、設計夾緊機構 .................................................................. 31 計對刀元件、連接元件及夾具體 .......................................................... 32 制夾具總圖及零件圖 .............................................................................. 32 具的使用說明及注意點 .......................................................................... 32 第 4 章 結 論 .................................................................................................................... 33 致 謝 .................................................................................................................... 34 參 考 文 獻 ....................................................................................................................... 35 河北機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） I 摘 要 本次畢業(yè)設計針對車床尾座套筒工藝規(guī)程進行設計，涉及套筒的選材、確定毛坯和機械加工余量及工序尺寸與公差、擬定工藝路線、選擇工藝設備；并進行切削用量和時間定額的計算，填寫機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡片。為了保證加工質量，提高生產效率，對關鍵工序進行夾具設計。本文對夾具的工作原理、作用、 分類和組成做了簡單概述；著重分析了工序特點和要求，根據結果確定定位方案，設計定位元件、夾緊機構、對刀元件和夾具體。因此，保證了加工精度和設計質量。 關鍵詞： 車床尾座套筒；工藝規(guī)程設計；夾具設計；生產規(guī)劃 ；計算河北機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 1 第 1 章 緒 論 床尾座套筒 加工技術現狀及發(fā)展 方向 內研究現狀 車床 尾座套筒現在已經有很多可以供參考的工藝規(guī)程，但大多工藝規(guī)程過于籠統(tǒng)，要找到較為詳細的加工工藝規(guī)程和加工過程中所用的夾具很困難。很多廠家在新編寫加工工藝規(guī)程的過程中，雖然他們有大量的可以提供的參考加工工藝規(guī)程，但 還是要由技術人員添加很多詳細的加工過程、進行大量的計算和分析、新設計加工過程中所用的的夾具。同時由于我國的制造業(yè)落后，尤其在 面落后與發(fā)達國家好幾十年，所以以上過程大多是技術人員手工完成的。這樣不僅浪費了大量的人力和物力，而且生產效率低下，生產成本高，使的技術人員的大量時間和精力都用在了重復繁重的體力勞動上，從而限制了他們創(chuàng)造思維的發(fā)展。 國內有很多大的老牌機床廠雖然他們有比較成熟的加工工藝規(guī)程，而且生產效率相對其它小的廠家較高。根據我的總結這些大型國企還是有缺陷：一、為了減少競爭壓力，他們的 工藝規(guī)程大多是保密的不外瀉的。這樣雖然在一段時間內可以暫時保住他們的龍頭地位，但從長遠看它卻是阻礙我國制造也發(fā)展的，尤其在這個各種先進制造系統(tǒng)正在不斷孕育而生的時代。二、他們現在所用的工藝規(guī)程和夾具大多數是十幾年前甚至幾十年前的老工藝。這樣就使得新進的技術人員得不到鍛煉的機會，新進的設備得不到最好的使用，造成了人力物力的大量浪費。同時競爭力逐漸衰退，經不起外界競爭的沖擊。 車床尾座 套筒 作為輔助支撐工件之用，存在著 生產 效率低、 生產 勞動強度大的缺陷，尤其是大批量生產，此問題更為突出。 國內車床現在大多采用頂尖式 心軸夾緊如圖 1。所以在制定車床尾座加工工藝過程中可以在夾具上有所創(chuàng)新，實現更高的定心精度。 河北機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 2 圖 1 頂尖式心軸 1— 心軸 2— 固定頂尖套 3— 工件 4— 活動頂尖套 5— 快換墊圈 6— 螺母 外研究狀況 發(fā)達國家制造業(yè)比我國先進， 術發(fā)展相對較成熟。而且車床尾座套筒屬于典型零件的范疇，他們現在做機床尾座套筒加工工藝規(guī)程主要用 成，然后用人工做一些簡單的修改就可以完成了?，F在常用的變異型 組技術（ 。所謂成組技術（ 一門生產技術科學，即利用事物相似性，把相似問題歸類成組，尋求解決這一類問題相對統(tǒng)一的最優(yōu)方案，從而節(jié)約時間和精力以取得所期望的經濟效益。成組技術的核心問題是充分利用零件上的幾何形狀及加工工藝相似性組織生產，以獲得最大的經濟效益。利用這樣的技術大大提高了生產效率，降低了產品的生產成本和縮短了產品研發(fā)周期，也可以把技術人員從繁瑣重復的勞動中解放出來，能夠充分發(fā)揮他們的創(chuàng)造性。但這門技術也有缺點：對一些非典型零件無法完成工藝規(guī)程設計；數據庫容量過大；計算機所生成的加工工藝 規(guī)程和夾具并不一定是最優(yōu)的方案。 同時，國外在創(chuàng)成試 統(tǒng)方面也有一定發(fā)展，這種系統(tǒng)可以定義為一個能綜合加工信息，自動為新的零件制定出工藝規(guī)程的系統(tǒng)，即根據零件信息，系統(tǒng)能夠自動提取制造知識，產生零件所需要的各個工序和工步的加工內容；自動完成機床、工具的選擇和加工過程的最優(yōu)化；通過應用決策邏輯，可以模擬工藝設計人員的決策過程。 由于一個真正的創(chuàng)成型 統(tǒng)是要求很高的，現在的技術很難達到完全創(chuàng)成，尤其對于一些較為復雜的零件，所以完全創(chuàng)成的 統(tǒng)應用范圍很小，只適用一些簡單的零件?，F在應用比較 廣泛的是半創(chuàng)成型 統(tǒng)，是將以上兩種統(tǒng)相結合，即采用變異型 統(tǒng)與自動決策相結合的方式。 座箱的組成圖如圖 2。 河北機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 3 （ 3）發(fā)展方向 在新世紀里，隨著電子信息等高科技技術的發(fā)展以及市場需求的個性話與多樣化，先進制造技術正在向精密化、柔性化、網絡化、虛擬化、智能化、清潔化、集成化、全球化方向發(fā)展。 車床尾座套筒的生產效率也會隨著 術和機床技術的發(fā)展不斷得到提高，隨著計算機集成制造系統(tǒng)（ 并行工程（ 迅速崛起，它的生產成本也會不斷降低。 課題 研究的目的 、 意義 車床尾座套筒 加工工藝規(guī)程設計屬于一種典型零件的加工工藝規(guī)程設計，在編寫它的加工工藝規(guī)程的過程中涉及到熱處理、各類機床的選用、夾具設計等很多方面的知識，它綜合了《機械制造技術基礎》、《材料成型》、《工程材料》、《夾具設計》、《機床概論》等多門機械制造專業(yè)的主干專業(yè)課，因此在這個過程中不但可以使我加深以前所學的專業(yè)課的理解，也可以讓我把以前所學的一些專業(yè)課程融會貫通，起到溫故而知新的作用，為以后的繼續(xù)學習和深造打下堅實的基礎。 車床尾座套筒屬于一類典型的零件，掌握了它的加工工藝規(guī)程就等于掌握了 這一類零件的加工工藝規(guī)程。研究車床尾座套筒加工工藝規(guī)程就等于在研究一類零件的加工工藝規(guī)程，因此制定出一套經濟的加工工藝規(guī)程意義深遠。這不緊影響到這一類零件的加工成本，還可以為將來 統(tǒng)的發(fā)展準備出一套最優(yōu)的檢索資料。 車床尾座套筒同時又屬于一種精度要求比較高的難加工零件，它包括高精度外圓表面加工、內圓表面加工、內錐面加工、鍵槽加工等，加工方法包括車削、鉆削、銑削、磨削等幾種應用最廣泛的加工方法，所以研究它的工藝規(guī)程有利于我們對幾種常用的加工方法有一個更深層次的了解。 基于以上的加工原因，本課題研究的目 的在于設計比較經濟的工藝規(guī)程和設計一套專用的夾具，使得作為車床重要附件的尾座套筒能夠更好的便于機械加工為將來實現集成化生產創(chuàng)造條件。 河北機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 4 題的主要內容 分析對比綜合現有車床尾座套筒加工工藝的基礎上，設計出高效的加工工藝規(guī)程和夾具設計方案，達到降低成本，提高生產效率的目的。 車床尾座套筒需求量大，所編寫的工藝規(guī)程主要適用于大量生產的情況使用。在加工過程中主要有一下問題： (1)車床尾座套筒屬于回轉件在以內圓為基準加工半精加工和精加工外圓面時裝夾固定必須使用夾具實現定心，因此在進行半精加工和精加工前必須分別設 計一套夾具； (2)由于套筒是回轉件，在銑床上銑鍵槽時沒有夾具無法實現定心和夾緊，所以在銑鍵槽前也要設計一套夾具；（ 3）國內車床尾座套筒生產工藝基本成型，要在前人基礎上提出一套更加優(yōu)化的方案也是一個很大的挑戰(zhàn)。 如圖 3 所示 是車床尾座套筒零件圖 設計的主要內容： 1) 車床尾座套筒零件圖和各部分所起的作用進行分析； 2) 各類機床加工工藝研究； 3) 重點對車床加工工藝進行研究； 4) 車床尾座套筒加工工藝規(guī)程設計； 5) 車床尾座套筒半精加工、精加工、銑鍵槽過程中所用到的定心夾具的設計 ； 6) 加工結束后檢驗過程的設計； 編寫加工工藝規(guī)程卡片 、夾具總圖設計、論文撰寫。 圖 3 車床尾座套筒 河北機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 5 第 2 章 車床尾座套筒 的機械加工工藝規(guī)程設計 床尾座套筒 的工藝分析及生產類型的確定 床尾座套筒 概述 車床尾座套筒 是 車床尾座箱 的重要零件。它的作用是 :一、用來安裝尾座套筒頂尖 ， 利用尾座套筒頂尖來頂緊工件，并和主軸卡盤一起起支撐作用，做為工件車削時的定位基準；二、莫氏四號錐孔可以安裝鉆頭、鉸刀、鏜刀，用來在工件上加工孔。 車床尾座套筒 在工作時承受著不斷變化的壓力、慣性力和它們的力矩作用， 而且它的精度直接影響工件的定位精度， 因此要求 車床尾座 套筒 具有強度高、剛度大、耐磨性好， 莫氏四號錐孔 表面加工尺寸精確，并且潤滑可靠。 床尾座套筒 零件 的技術要求 圖 車床 尾座套筒 的簡圖，圖 它的三維圖樣。 它是 常用的一種車床尾座套筒類型，有一個莫氏四號錐面 ，錐面可以用來插入后頂尖和其他加工刀具 ；平鍵槽是用來安裝平鍵的 ， 起導向作用 ，所以尾座套筒只能軸向移動，不能夠轉動；6? 的小孔是排氣孔，主要用來排氣的； 與平鍵相對的半圓鍵主要也是用來導向的。 車床尾座套筒 的 結構 簡單 ，加工 尺寸精確、形位精度和表面質量要 求較高；剛性差， 定位和夾緊都比較困難，屬易變形的套筒 類零件。 車床尾座套筒的主要加工表面有：莫氏四號錐面 、外圓表面、內圓表面和鍵槽面 等。其機械加工的主要技術要求已標注在 零件圖上 ，但還應滿足下列加工要求： 1) 0 圓的圓柱度公差為 2)莫氏 4 號錐孔軸心線與 0 圓軸心線的同軸度公差為 3)莫氏 4 號錐孔軸心線對 0 圓軸心線的徑向 跳動公差為 4)鍵槽 0 圓軸心的平行度公差為 對稱度公差為 5)錐孔涂色檢查其接觸面積應大于 75％ ； 6)調質處理 28～ 32 7)局部外圓及錐孔淬火 45～ 50 河北機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 6 圖 床尾座套筒 零件 簡 圖 圖 床尾座套筒 三維圖樣 定 車床尾座套筒 的生產類型 和工藝特征分析 零件的生產類型對工藝規(guī)程的制訂，具有決定 性的影響。 生產類型就是對企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地）生產專業(yè)化程度的分類，一般分為大量生產、成批生產和單件生產三種生產類型。 不同的生產類型有著完全不同的工藝特征。零件的生產類型是按零件的生產綱領來確定的。 生產綱領是指企業(yè)在計劃期內應當生產的產品產量和進度計劃 [3]。零件在計劃期為一年的生產綱 領 N 可按下式計算： ? ?? ?%1%1 ?? （件 / 年） (式中， Q—— 產品的年產量（臺 /年）； n—— 每臺產品中該零件的數量（件 /臺）；a%—— 備品的百分率 ，取 2%～ 4%； b%—— 廢品的百分率 ，取 本次設計的 床上的尾座套筒 ， 產品類型輕型機械 ， 年產量為 5000臺 /年，根據實際生產情況分兩批投產 ，備品率 取 3%，而廢品率 取 依設計課河北機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 7 題知： Q=5000， n=1， a%=3%， b%= 代入 式 (： ? ?? ?%1%1 ?? = ? ? ? ?%115 0 0 0 ????? = /年 ) 根據計算結果，查《機械制造技術基礎》第 292 頁，表 7]可確定 該 套 筒 零件 屬于輕型零件，其 生產類型為大批量生產。 由于零件機械加工工藝過程與其所采用的生產組織類型密切相關，所以在制定零件機械加工工藝規(guī)程時，應首先確定零件機械加工的生產組織類型。而生產組織類型又主要是與零件的年生產綱領有關。現在所制定的車床尾座套筒生產類型主要針對大批量 生產的情況下制定的。因此車床尾座套筒的生產綱領及工藝特征如表 2 表 2床尾座套筒生產綱領及工藝特征 生產類型 大量生產 工 藝 特 征 毛坯特點 廣泛采用模鍛，機械造型等高效方法，毛坯精度高、余量小 機床設備 及組織形式 廣泛采用自動機床、專用機床，采用自動線或專用機床流水線排列 夾具及尺寸保證 高效專用夾具，采用定程及在線自動測量來控制尺寸 刀具、量具 專用刀具、量具，自動測量儀 零件的互換性 全部互換，高精度偶件采用分組裝配、配磨 工藝文件的要求 編制詳細的工藝規(guī)程、工序卡片、檢驗卡片和調整卡片 生產率 高 成本 低 發(fā)展趨勢 用計算機控制的自動化制造系統(tǒng)、車間或無人工廠，實現自適應 控制 床尾座套筒 的材料和毛坯 確定 床尾座套筒 毛坯 材料 、 加工 方法 及技術要求 河北機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 8 選 擇毛坯應綜合考慮一下幾方面的因素： 零件材料及對零件力學性能的要求。圖紙上明確要求零件材料是 45 號鋼料，且零件力學性能要求較高，所以不管形狀簡單與復雜，套筒毛坯都應該選擇鍛件。如果零件材料是鑄鐵或青銅，毛坯就只能夠采用鑄造，而不是鍛造。 零件結構形狀與外形尺寸。 套筒外圓表面直徑均勻，所以可以選擇棒料。屬于小型零件，可以選用模鍛。 生產類型。車床尾座套筒生產屬于大批量生產，應選毛坯精度和生產率都較高的先進毛坯制造方法，使毛坯的形狀、尺寸精良接近零件的形狀、尺寸 ，以節(jié)約材料減少機械加工工作量，因此所節(jié)約的費用遠 遠超出毛坯制造所增加的費用，獲得好的經濟效益。 生產條件。選擇套筒毛坯時應盡可能考慮現有的生產條件，如現有的毛坯制造水平和設備情況、外協的可能性等。 充分考慮利用新工藝、新技術和新材料。 本次設計 套筒 采用的是 45 號 鋼。 由于該 套筒 在工作過程中要承受沖擊載荷 和摩擦 ，為增強 套筒 的 耐摩 強度和 抗 沖擊韌度，獲得更好的纖維組織，毛坯選用鍛件。又因為該 套筒 屬于輕型零件，且生產類型屬大批生產，為提高生產效率和鍛件精度，現采用模鍛 [5]方法制造毛坯。 其鍛造工藝過程為：將 棒料 80? ㎜× 165 ㎜ 坯料加熱至 1180～ 1240℃ ，經模鍛 尺寸為 60? ㎜× 165 ㎜ ；在壓床上切邊；再在模鍛錘上進行熱校正；最后經熱處理消除內應力，調整其硬度值到 28～ 32套筒 毛坯主要技術要求有： 1)熱處理： 正火 28～ 32正火：指將鋼材或鋼件加熱到 或 （鋼的上臨界點溫度）以上， 30～ 50℃ 保持適當時間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理的工藝。正火的目的：主要是提高 材料 的力學性能，改善切削加工性，細化晶粒，消除組織缺陷，為后道熱處理作好組織準備等。 2)棒料 端面對主軸中 心線的垂直度不大于 1 3)棒料 彎曲不大于 1 床尾座套筒 毛坯的 尺寸公差 和機械加工余量 由 套筒 零件的功用和技術要求，確定該零件的公差等級為普通級。 造的毛坯 尺寸確定 鍛造后的毛坯尺寸應該為 Ф60×285選擇標準熱軋圓鋼 ( 702d=80根據體積相等的原則， 所選坯料尺寸為 Ф80×165滿足 ≤ 對 套筒 零件圖 進行分析計算，可大致確定鍛件外廓包容體的長度、寬度和高度，河北機電職業(yè)技術學院畢業(yè)設計（論文） 9 按照 圓形鍛件進行 處理 ；鍛件形狀復雜系數是鍛件重量 相應的鍛件外廓包容體重量 比 ，即： (則此 套筒 零件的 1?? 值的大小，鍛件形狀復雜系數分為 4 級： (簡單 )： ≤1； (一般 )： ≤ (較復雜 )： ≤ (復雜 )： 0
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