車床尾座套筒加工工藝規程及夾具設計設計說明書(編輯修改稿)

　

【文章內容簡介】 =5000， n=1， a%=3%， b%=%； 代入 式 ()有： ? ?? ?%1%1 baQnN ??? = ? ? ? ?%%3115000 ????? =(件 /年 ) 根據計算結果，查《機械制造技術基礎》第 292 頁，表 73[3]可確定 該 套筒 零件 屬北華大學學士學位論文 7 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 21。 表 21 車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 編制詳細的工藝規程、工序卡片、檢驗卡片和調整卡片 生產率 高 成本 低 發展趨勢 用計算機控制的自動化制造系統、車間或無人工廠，實現自適應 控制 車床尾座套筒 的材料和毛坯 確定 車床尾座套筒 毛坯 材料 、 加工 方法 及技術要求 選擇毛坯應綜合考慮一下幾方面的因素： 1） 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。 2） 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。 北華大學學士學位論文 8 3） 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 ，以節約材料減少機械加工工作量，因此所節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。 4） 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。 5） 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～ 32HRC。 套筒 毛坯主要技術要求有： 1)熱處理： 正火 28～ 32HRC。 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 1mm； 3)棒料 彎曲不大于 1mm。 車床尾座套筒 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。 鍛 造的毛坯 尺寸確定 鍛造后的毛坯尺寸應該為 Ф60285mm， 選擇標準熱軋圓鋼 (GB/T 7021986)，d=80mm， 根據體積相等的原則， 所選坯料尺寸為 Ф80165mm,則滿足 ≤H≤要求 。 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，按照 圓形鍛件進行處理 ；鍛件形狀復雜系數是鍛件重量 fm 與相應的鍛件外廓包容體重量 Nm 之比 ，即： NfmmS? () 則此 套筒 零件的 1??NfmmS 根據 S 值的大小，鍛件形狀復雜系數分為 4 級： S1 級 (簡單 )： S≤1； S2 級 (一般 )： S≤； 北華大學學士學位論文 9 S3 級 (較復雜 )： S≤； S4 級 (復雜 )： 0S≤； 故該 套筒 的形狀復雜系 數屬于 1S 級， 簡單 。 M 由于該 套筒 選用的 材料為 45 鋼， 其中 碳的質量分數 [4]小于 %，故該鍛件的材質系數屬 M1 級。 由零件圖可知，該 套筒 待加工表面中，粗糙度值既有大于等于 ，也有小于 。 根據上述因素， 查 《 金屬切削 手冊》 [6]表 18 有 該鍛件的 錯差公差為 ,殘留飛邊公差為 ,最大尺寸方向上的公差值為 。 其機械加工余量為 主軸頸和連桿軸頸的余量取 7mm，法蘭盤外圓余量取 6mm,內孔直 徑的加工余量取 ，水平方向單面余量為 ～ ,徑 向 余量為 ～ 。 繪制 車床尾座套筒 毛坯簡圖 結合加工的實際情況，綜合上面的數據，繪制毛坯簡圖如圖 所示 。 圖 套筒毛坯簡圖 擬定 車床尾座套筒 工藝路線 定位基準的選擇 定位基準有粗基準和精基準之分，通常先確定精基準，然后確定粗基準 [7]。 1)精 基準的選擇 選擇精基準時，應從整個工藝過程來考慮 ，如何保證工件尺寸精度和位置精度，并使工件裝夾方便可靠，夾具結構簡單。選擇精基準應該遵循以下原則： （ 1）“基準重合”原則；（ 2）“基準統一”原則；（ 3）“互為基準”原則；（ 4）“自為基準”原則。加工外圓表面時候應該遵循“基準統一”原則，采用 內 孔作統一基準加工各外圓表面，這樣可以保證個外圓表面之間較高的同軸度要求，并簡化夾具的設計和制造工作 。 2)粗基準的選擇 選擇粗基準時，應從零件加工的全過程來考慮。一是要考慮如何合理分配各加工表面的余量，二是要考慮怎樣保證不加工表面與加工表面間的尺寸及相互位置關系。夾一端粗車外圓至尺寸 Ф58mm，長 200mm，車端面、鉆孔、擴孔。倒頭，夾 Ф58mm外圓，車另外一端 外圓、車端面、鉆孔。 表面加工方法 的確定 套筒 的主要加工表面有： 外圓表面、內圓表面及鍵槽 [8]等。根據曲軸零件圖 上各 加工表面的 尺寸精度、形位公差和表面粗糙度，選定 加工 件各 表面的加工方法如北華大學學士學位論文 10 表 所示。 表 曲 軸零件主要表面加工方案 加工表面 經濟精度 表面粗糙度 Ra/μm 加工方案 套筒 外圓 面 IT6 粗車→粗磨→精磨→拋光 莫氏 4 號錐 面 IT6 粗 車 →粗磨→ 精磨 →拋光 套筒內 孔 右表 面 IT7 鉆→擴→ 粗 鉸 →精鉸 套筒內孔中表面 IT12 鉆→擴 平鍵槽 IT7 粗銑→半精銑 → 精銑 半圓鍵槽 IT8 粗銑→半精銑→精銑 加工階段的劃分 在選定了 車床 尾座套筒 主要表面的加工方法以后，還需要進一步確定這些加工方法在工藝路線中的安排順序，這就涉及到加工階段的劃分。對于精度要求較高的表面 ，總是先粗加工后精加工，但工藝過程劃分成幾個階段是對整個加工過程而言的，不能拘泥于某一表面的加工。 考慮到 車床 尾座套筒 零件的技術要求，可以 將加工階段劃分成粗加工、半精加工、 精加工 和光整加工 幾個階段 [9]。 分析 車床尾座套筒 零件， 其工藝工程大致包括以下 幾個階段：定位基準的加工；粗車外圓 表面 、端面 和鉆孔 ； 調質 28～ 32HRC； 擴孔、半精車外圓和倒角 ； 精車孔、槽和莫氏 4 號錐孔 ； 劃線 ； 銑平鍵和半圓鍵 ； 鉆孔 ； 修毛刺 ； 左端莫氏 4 號錐孔及160mm 長的外圓部分，高頻感應加熱淬火 45～ 50HRC； 研磨兩端 60176。 內錐面； 粗磨、精磨外圓和莫氏 4 號錐面 。 加工工藝路線 方案 確定 工藝路線方案 工序 1 棒料 Ф80mm165mm 工序 2 鍛造尺寸 Ф600mm285mm 工序 3 正火 工序 4 夾一端粗車外圓尺寸 Ф58mm，長 200mm，車端面見平即可。鉆孔Ф20mm，深 188mm，擴孔 Ф26mm深 188mm 工序 5 倒頭，夾 Ф58mm 外圓并找正，車另外一端面外圓至 Ф58mm，與上工序光滑接刀，車端面保證總長 280mm。鉆孔 工序 6 調質 28～ 32HRC 工序 7 夾左端外圓，中心架托右端外圓，車右端面保證總長 278mm，擴Ф26mm孔至 Ф28mm，深 186mm，車右端頭 Ф32mm60176。內錐面 工序 8 采 用兩頂尖裝夾工件，上卡箍，車外圓至 55? 177。 倒頭，車另外一端外圓，光滑接刀。右端倒角 245176。，左端 R3 圓角，保持總長 276mm 工序 9 夾左端外圓，中心架托右端外圓，找正外圓，車 ?? mm 孔至 ?? mm，深 ，車 Ф34mm，保證 工序 10 倒頭，夾右端外圓中心架左端外圓，找正外圓，車莫氏 4 號內錐孔，北華大學學士學位論文 11 至大端尺寸為 ?? mm，車左端頭 Ф36mm60176。 工序 11 劃 R2160mm槽線， ?? mm200mm鍵槽線， Ф6mm孔線 工序 12 以 55? 177。 外圓定位裝夾銑鍵槽 ?? mm200mm，并保證0 ? mm（注意外圓加工余量）保證鍵槽與 Ф 0 ? mm 外圓軸心線的平行度和對稱度 工序 13 以 55? 177。 R2 深 2mm，長 160mm圓弧槽 工序 14 鉆 Ф6mm孔，其中心距右端面為 25mm 工序 15 修毛刺 工序 16 左端莫氏 4 號錐孔及 160mm 長的外圓部分，高頻感應加熱淬火45～ 50HRC 工序 17 研磨 60176。內錐面 工序 18 夾右端外圓，中心架左托外圓，找正外圓，粗磨莫氏 4 號錐孔，留磨余量 工序 19 采用兩頂尖定位裝夾工件，粗磨 Ф 0 ? mm 外圓，留磨余量 工序 20 夾右端外圓，中心架托左端外圓，找正外圓，精磨莫氏 4 號錐孔圖樣尺寸，大端為 Ф 177。，涂色檢查，接觸面積應大于 75%。修研 60176。錐面 工序 21 夾左端外圓，中心架托右端外圓，找正外圓，精車內孔Ф ? mm 至圖樣尺寸，深 45177。，修研 60176。錐面 工序 22 采用兩頂尖定位裝夾工件，精磨外圓至尺寸 Ф 0 ? mm 工序 23 按照圖樣檢查各部分尺寸精度 工序 24 涂油入庫 機床 設備及工藝裝備 的選用 工藝裝備 包括加工過程中所需要的夾具、量具、檢具、量儀、刀具、工具及輔助等，選擇機床及工藝裝備是制訂工藝規程的一個重要環節。機床和工藝裝備都是零件加工質量和生產率 的重要保證條件。同時，機床及工藝裝備的選擇，對零件加工的經濟性也有較大的影響。為了合理地選擇機床及工藝裝備，必須對各種機床、工藝裝備的規格、性能等有較詳細的了解。 機床設備的選用 選擇機床等加工設備時，應做到以下四個適應： 1）所選機床的尺寸規格應與被加工零件的尺寸相適應。 北華大學學士學位論文 12 2）所選擇機床的精度應該與被加工零件的工序加工要求相適應。 3）所選擇機床的電動機功率應與工序加工所需切削功率相適應。 4）所選機床 的自動化程度和生產率應與被加工零件的生產類型相適應。 工藝裝備的選用 工藝裝備主要包括刀具、夾具和量具。在工藝卡中應簡要寫出它們的名稱。本次設計車床尾座套筒的生產類型為大批量生產，所選用的夾具多為專用夾具。 1）機床夾具的選擇主要考慮生產類型。單件小批量生產應盡量選用通用夾具和機床自帶的卡盤和鉗臺、轉臺等；大批大量生產時，應采用高生產效率的專用機床夾具，如氣、液傳動的專用夾具。在推行計算機輔助制造、成組技術等新工藝或為提高生產效率時，應采用成組夾具、組合夾具。夾具的制造精度應該與零件的制造精度相適 應。 2）金屬切削刀具的選擇主要取決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、生產率和經濟性等。在選擇時應盡可能采用標準刀具。在組合機床上加工時，由于機床按照工序集中原則組織生產 ，考慮到加工質量和生產率的要求，可采用專用復合刀具，如復合擴孔鉆等，這不僅可以提高加工精度和生產率，其經濟效果也十分明顯。自動線和數控機床所使用的刀具應著重考慮 其壽命期內的可靠性，加工中心機床所使用的刀具還要注意選擇與其相適應的刀夾、刀套結構。 3）量具、檢具和量儀的選擇主要根據生產類型和要求 的檢驗精度進行。對于尺寸誤差在單件小批量生產中，廣泛采用通用量具（游表卡尺、千分尺等）；成批生產多采用極限量規，大量生產多采用自動化程度高的量儀，如電動或氣動量儀等，對于形位誤差，在單件小批量生產中 ，一般采用通用量具（百分表，千分表等），也有采用三坐標測量機的；在成批大