尾座套筒课程设计说明书

机械制造工艺学课程设计说明书课题:学生姓名：专业：机械制造及自动化学号：班级：指导教师：机械工程学院2011年12月28日车床尾座套筒是车床的主要零件，其结构合理与否、质量的好坏对加工过程、加工精度等有很大的影响，因此，在机床零件设计的过程中为主要考虑对象。

车床尾座在轴类工件的加工、端面钻孔等工序中经常应用，其工作状况好坏对工件加工质量有着较大的影响。

车床尾座的主要作用是为轴类零件定心，同时具有辅助支撑和夹紧的功能。

尾座顶尖的定位精度直接影响机床加工工件的径向尺寸精度，以及圆度、圆柱度、同轴度等形位精度。

而套筒是直接用来装夹顶尖的，由此可见，车床套筒的加工质量将直接影响到机床的工作精度和使用寿命。

所以，研究车床套筒的成形工艺是非常重要的。

此篇课程设计主要内容是对套筒零件的材料选用以及成形方法的研究及设计。

首先，简述了车床套筒的作用与工艺分析，然后对成形工艺作了详细的研究与设计。

这其中包括如何选材及热处理要求，分析了毛坯的制造方案与选用原则，分析了基准面的选取，叙述了切削用量对加工精度的影响以及如何选用。

在此基础上，制定了加工工艺路线与工艺规程设计，进行了各道工序的加工方法，机床、刀具、夹具、辅具、量具的选择，最后编制了机械加工工艺过程卡片与典型的工序卡片。

由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指导。

第一章机械制造工艺学课程设计任务书 (4)第二章零件分析 (5)第三章工艺规程设计 (9)3.1 选择毛坯 (9)3.2 基准的毛坯 (9)3.3 零件加工方法的选择 (10)3.4 确定工艺路线 (11)3.5 工艺分析 (14)第四章工序设计 (16)4.1 确定加工余量、工序尺寸及公差 (16)4.2 工艺装备选择 (19)4.3 确定各工序的切削余量 (23)第五章机械加工工艺过程卡 (35)第六章机械加工工序卡片 (36)第七章收获及心得体会 (37)致谢 (39)参考文献 (40)第一章机械制造工艺学课程设计任务书课程设计题目车床套筒工艺规程设计学院机械工程学院专业机械制造及自动化年级2009级已知参数：1、零件图（见附件）。

设计要求：1、确定零件选择毛胚的制造方法，指定毛胚的技术要求。

2、拟定车床主轴的机械加工工艺过程。

3、合理选择各工序的定位基准。

4、确定各工序所用的加工设备。

5、确定刀具材料、类型和规定量具的种类。

6、确定一个加工表面的工序余量和总余量。

7、确定一个工序的切削用量。

8、确定工序尺寸，正确拟定工序技术要求。

9、计算一个工件的单件工时。

10、编写工艺文件。

学生应完成的工作：1．绘制零件图；2．制定零件的机械加工工艺过程卡片和工序卡片；3．撰写课程设计说明书。

目前资料收集情况（含指定参考资料）：1．《机械制造工艺及专用夹具设计指导》；2．《机械制造工艺设计手册》；3．《材料成型技术基础》4．《机械制造技术基础》5．《机床夹具设计图册》6．《机床夹具设计手册》7．《切削用量手册》课程设计的工作计划：1）设计动员，完成零件分析，绘制零件图；2）完成毛坯的选择，绘制毛坯图；3）制定零件的机械加工工艺过程；4）完成指定工序的工序设计；5)撰写设计说明书；6)课程设计答辩。

任务下达日期 2011 年 12 月 19 日完成日期 2011 年 12 月 28 日指导教师（签名）学生（签名）第二章零件分析2.1 计算生产纲领，明确生产类型生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。

零件在计划期为一年时的生产纲领N可按下式计算：N=Qn(1+α%+β%)式中N—零件的年生产纲领（件/年）；Q—产品的年产量（台/年）；n—产品中，该零件的数量（件/台）；α%—备品率；β%—废品率。

本次设计的CA6140车床上的尾座套筒，产品类型属于轻型机械。

现认定其年产量为3000台/年，根据实际生产情况分两批投产，备品率取3%，而废品率取0.5%。

依设计课题知：Q=5000，n=1，a%=3%，b%=0.5%；有：N=Qn(1+α%+β%)=5000(1+3%+0.5%)=3105（件/年）根据计算结果，查《机械制造工艺学》第12页，表1—5可确定该套筒零件属于轻型机械零件，从而确定其生产类型为中批生产。

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前，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。

所以，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。

2.2、零件的功用、结构及特点：车床尾座套筒是车床尾座箱的重要零件。

它的作用是:一、用来安装尾座套筒顶尖，利用尾座套筒顶尖来顶紧工件，并和主轴卡盘一起起支撑作用，做为工件车削时的定位基准；二、莫氏四号锥孔可以安装钻头、铰刀、镗刀，用来在工件上加工孔。

车床尾座套筒在工作时承受不断变化的压力、惯性力和它们的力矩作用，而且它的精度直接影响工件的定位精度，因此要求车床尾座套筒具有强度高、刚度大、耐磨性好，莫氏四号锥孔表面加工尺寸精确，并且润滑可靠。

2.3、零件的工艺分析：课题已知的零件图是常用的一种车床尾座套筒类型。

车床尾座套筒的结构简单，加工尺寸精确、形位精度和表面质量要求较高；刚性差，定位和夹紧都比较困难，属易变形的套筒类零件。

车床尾座套筒的主要加工表面有：莫氏四号锥面、外圆表面、内圆表面和键槽面等。

具体分析如下：2.3.1莫氏四号锥孔：如图2.1所示，是尾座套筒的莫氏四号锥孔简图。

锥孔可以用来插入后顶尖和其他加工刀具；所以锥面精度和耐磨性要求都很高。

图2.12.3.2外圆表面及键槽：如图2.2所示，外圆和箱体之间经常来回运动，因此外圆的耐磨性要求比较高。

平键槽是用来安装平键的，起导向作用，所以尾座套筒只能轴向移动，不能够转动。

图2.22.3.3 其他结构：如图2.3所示，Ф6的孔是排气孔，位置精度和尺寸精度要求精度不高。

Ф30的内孔是用来安装手轮丝杆的，因此有配合精度要求。

图 2.3除上述技术要求外还应满足下列加工要求：1)013.056-Φmm 外圆的圆柱度公差为0.005mm ； 2)莫氏4号锥孔轴心线与013.056-Φmm 外圆轴心线的同轴度公差为0.01mm ；3)莫氏4号锥孔轴心线对0013.055-Φmm 外圆轴心线的径向跳动公差为0.01mm ；4)键槽035.0025.08++mm 对0013.055-Φmm 外圆轴心的平行度公差为0.025mm ，对称度公差为0.1mm ；5)链孔涂色检验其母线在全长上应大于75％； 6)调质处理197～220HBS ；7)局部外圆及锥孔淬火45～55HRC 。

第三章工艺规程设计3.1 毛坯设计3.1.1 毛坯材料的选择在制订机械加工工艺规程时，正确选择合适的毛坯，对零件的加工质量、材料消耗和加工时都有很大的影响。

显然毛坯的尺寸和形状越接近成品零件，机械加工的劳动量就越少，但是毛坯的制造成本就越高，所以应根据生产纲领，综合考虑毛坯制造和机械加工的费用来确定毛坯，以求得最好的经济效益。

机械加工中常用的毛坯有铸件、锻件、冲压件和型材等，选用时主要考虑一下因素。

（1）零件的材料与力学性能；(2）零件的结构形状与外形尺寸；(3)生产类型；（4）毛坯车间的生产条件；（5）利用新工艺、新技术、新材料的可能性。

本设计根据零件图的技术要求采用45钢作为毛坯材料。

3.1.2 毛坯的成型方式、尺寸套筒类零件的毛坯制造形式主要有铸造与锻造（压）等方法。

本设计中，毛坯制造形式为模锻。

模锻一般在模锻压力机上进行，设备比较昂贵，并需要专用锻模，但毛坯精度高、加工余量小、生产率高。

由于本设计是加工车床尾座套筒，是中批量加工，所以选择摸锻。

3.1.3毛坯图形3.2 基准的选择该零件图中较多尺寸及形位公差是以内孔及端面为设计基准的。

因此，采用先加工内孔，然后以内孔为精基准加工外圆。

根据各加工表面的基准如表3—1所示：1. 选择外圆表面作为粗基准定位加工孔，为后续工序加工出精基准，这样使外圆加工时的余量均匀，避免后续加工精度受到“误差复印”的影响。

2.选择孔作为精基准，这样能在一次装夹中把大多数外圆表面加工出来，有利于保证加工面间相互位置精度。

表3-1加工表面的基准序号 加工部位 基准选择 1 端面 外圆毛坯表面 2 粗车外圆 外圆毛坯表面 3 φ29的内孔 粗车后外圆表面 4 Ф35mm×1.7mm 槽 粗车后外圆表面 5 Morse No.4内锥面φ560-0.013mm 外圆表面 6 60°内锥面φ560-0.013mm 外圆表面7 φ6孔外圆及端面 8 铣R2×160mm 油槽 φ560-0.013mm 外圆表面 9 铣 035.0025.08++ mm×200mm 键槽φ560-0.013mm 外圆表面 10 磨内孔 φ560-0.013mm 外圆表面11磨外圆60°内锥面3.3 零件加工方法的选择本零件的加工面有外圆、内孔、端面、槽及小孔等，材料为45 钢。

参考教材中有关资料，根据各表面的加工精度和表面的粗糙度的要求，选定加工方法如表3—2所示：表3-2 加工方法选择待加工表面经济精度表面粗糙度Ra/μm加工方案φ56mm 外圆面 IT6级 0.4 粗车→半精车→粗磨→精磨 半圆键槽（油槽）IT8级 3.2 粗铣→半精铣→精铣 端面IT8级3.2粗车→半精车3.4 制定工艺路线加工顺序的安排一般应按“先粗后精、先面后孔、先主后次、基准先行”的原则进行，热处理工序应分段穿插进行，检验工序则按需要来安排。

在本设计中，套筒的加工工艺路线是先进行内孔的加工，再进行圆柱表面及端面的加工。

按照先加工粗基准面及“先粗后精”的原则，对套筒的加工可按表3—3所示的工艺路线进行。

（需加加工余量）表3-3 工艺路线工序号 工序名称 工序内容 定位基准工装 00 备料 取棒料φ60×285mm10 热处理 正火20粗车1．夹一端车外圆至φ59mm ，长200mm ，车端面见平即可，钻孔φ21mm ，深188mm ，扩孔φ27mm ，深188mm 。

2. 调头，装夹φ59mm 外圆并找正，车另一端外圆至φ59mm ，与另一端已加工部分光滑接刀，车端面保证总长280mm 。

钻孔22.5mm ，钻通。

毛坯外圆表面三抓卡盘 中心架 车床30 热处理 调质28~32HRC莫氏4号锥面 IT6 0..4 粗钻→半精车→热处理→粗磨→精磨→倒角φ29内孔 IT8级 3.2 粗钻→扩→半精车 φ31mm 内孔 IT7级 1.6 粗钻→扩→半精车→精车 φ35 mm 内孔IT8级 1.6 粗钻→扩→半精车平键槽槽宽IT7 0.8 粗铣→半精铣→精铣槽深IT63.2 φ6mm 小孔 IT8级 3.2钻削40 车1. 夹左端外圆，中心架托右端外圆，车右端面，保证总长278mm，扩φ27mm孔至φ29mm，深186mm，车右端头φ33×60°内锥面。