钻床主轴套筒零件的加工工艺规程和滚齿用夹具设计

XXXX
毕业设计（论文）
毕业设计题目钻床主轴套筒零件的机械加工工艺规
程设计和滚齿用夹具设计
学院 XXXXXX
专业_ 机械设计制造及自动化
姓名____ XXXX_______ __
学号__ XXX_ __
指导老师______XXX_____ __
日期__ XXXXX
机械制造工业是为现代化建设提供各种机械装备的部门，在国民经济的发展中具有十分重要的地位。

本文针对钻床主轴套筒的机械加工工艺规程分析和滚齿用夹具设计，进行了零件图分析、毛坯选择、基准的选择、工艺路线的确定、工序尺寸的确定、选择机械加工工艺设备、填写了机械加工工艺过程卡片和指定工序机械加工工序卡片，进行了滚齿夹具设计，并进行了定位误差分析等。

关键词：钻床套筒设计、加工工艺、滚齿夹具
中文摘要 (2)
1. 引言 (4)
2. 计算生产纲领，确定生产类型 (4)
3. 零件的分析 (4)
4. 选择毛坯 (5)
5. 工艺规程设计 (5)
5.1 定位基准选择 (5)
5.2零件的加工方法的选择 (5)
5.3定制工艺路线 (6)
5.4确定机械加工的余量及毛坯尺寸，设计毛坯——零件综合图 (7)
6. 工序设计 (8)
6.1选择加工设备工艺装备 (8)
6.2工序尺寸的确定及计算 (9)
6.3选择切削用量、确定时间定额 (10)
7. 滚齿用夹具设计 (11)
7.1拟定滚齿夹具的结构方案 (11)
7.2确定刀具的导向方式或对刀装置 (12)
7.3夹具精度的计 (12)
7.4夹具总图 (13)
7.5夹具零件图 (14)
8. 课题总结 (14)
参考文献 (15)
附表 (16)
机械制造工业是为现代化建设提供各种机械装备的部门。

在国民经济的发展中具有十分重要的地位。

机械制造工业的发展规模和水平，是反映国民经济实力和科学技术水平的重要标志。

本次毕业设计题目是钻床主轴套筒零件的工艺规程设计和滚齿用夹具设计，我认为好的工艺规程可以保证和提高产品质量;提高劳动生产率；提高经济效益。

所以本次的毕业设计有三个特点：
(1).实践性强 把学习过程中掌握的基本概念在实际中应用。

(2).涉及面广 把多门课程联系在一起融会贯通。

(3).灵活性大 工艺理论与工艺方法的应用具有很大的灵活性。

本次毕业设计可以为我们在机械类工作奠定坚实的基础。

因此本次毕业设计具有重要的意义。

2 计算生产纲领，确定生产类型
该产品年产量2000台，设其备用率为7%，机械加工废品率为1%，试进行该零件的机械加工工艺规程设计和滚齿用夹具设计。

零件生产纲领可按下式计算：%)%1(b a Qn N ++==2000x(1+7%+1%) =2160(件/年)
该产品的年产量为2160件，根据《机械制造技术基础》中生产类型与生产纲领的关系，确定其生产类型为中批生产。

3 零件的分析
零件图如图1所示。

钻床主轴套筒在钻床机械中主要起传递钻孔所需的旋转运动，承受并传递钻孔时的作用力，安装定位钻套。

此零件外圆直径Ф50mm 、内圆直径Ф24mm ，零件结构不是很难，精度要就也不是太高，加工可以以车床加工套筒主体，然后铣齿，最后在上磨床研磨即可。

图 1 钻床主轴套筒零件图
4 选择毛坯
综合考虑加工效率和效益，材料选择45，尺寸为mm mm 18055⨯φ。

5工艺规程设计
5.1 定位基准选择
本零件应选外圆和端面为粗基准加工内孔，再把内孔做为加工的精基准。

5.2零件的加工方法的选择
本零件的加工面为外圆、内孔、端面、齿、槽、螺纹等，材料为45钢。

Ф50mm 外圆面表面粗糙度为Ra0.4μm ，采用粗车、半精车及磨削。

Ф24通孔表面粗糙度为Ra12.5μm ，才用深孔钻。

Ф42mm 孔表面粗糙度为Ra12.5μm ，采用车。

两端Ф40mm 孔表面粗糙度为Ra1.6μm ，采用车。

其它表面粗糙度为Ra6.3μm 的孔也采用车床来加工。

mm mm 246⨯φ的槽和mm mm M 145⨯左螺纹，采用车削加工。

5.3定制工艺路线
该套筒的加工用两道热处理工序将工艺路线分成三个阶段：调制以前为粗加工阶段；时效处理之前为半精加工阶段；时效以后为精加工阶段。

套筒可按下述工艺路线进行加工。

工序 10：夹紧Ф50mm 的外圆，钻深孔Ф24mm 孔至尺寸
工序 20：定位孔（两端顶夹）粗车A 面外圆至Ф52.4mm 。

工序 30：热处理，调质HRC21~26。

工序 40：定位孔（两端顶夹），半精车A 面外圆至0
30.06.50-φ。

工序 50：定位外圆车端面，车孔Ф42mm 至尺寸，车孔Ф40mm 至Ф39 0-0.062mm
车Ф28mm 至图样尺寸并倒角，调头，车端面，保证尺寸175mm 。

工序 60：定位外圆车槽246⨯mm φmm ，车螺纹mm mm M 145⨯左至图样要求，倒角，车孔Ф31mm 至图样要求并孔口倒角。

工序 70：粗磨A 面外圆至015.0010.02.50+
-φmm
工序 80：定位外圆或端面铣齿
工序 90：铣槽两处8mmx1.5mm
工序100：检验
工序110：热处理，低温时效
工序120：钳工修研两端孔口，倒角
工序130：精磨A 面外圆至015.0010.050+
-φmm ，至图样要求
工序140：检验
工序150：定位外圆，精车内孔014.0011.040+
-φmm ，Ф31及端面至图样要求
工序160：总检，入库。

5.4确定机械加工的余量及毛坯尺寸，设计毛坯——零件综合图
钢质的模锻件机械加工余量根据估算锻件的质量、加工精度及锻件形状复杂系数，按相关标准确定。

孔的加工余量由表1查得。

表1 铸件孔加工余量
表2 锻件形状复杂系数表
1) 锻件质量：估算为3.35kg
2) 加工精度：零件除控外的各表面加工外一般加工精度。

3) 锻件形状复杂系数S 为（假设锻件外型尺寸为：18055⨯mm φmm ） 外轮廓包容体锻件m m S =
(1) 355.385.775.214.322=⨯⨯==ρπl R m 外轮廓包容体 (2)
则S=3.355/3.35=1
按表2所示复杂系数S 的级别为简单
4) 机械加工余量：根据锻件的质量F2、S1确定直径方向单边余量2.5mm （实
际查的单边余量为2.0mm ，因为外圆精度要求较高所以适当增大0.5mm ），轴向方向的单边余量为2.5mm （实查单边余量为2.6mm ，因两端精度要求较低所以定位2.5mm ）。

5) 确定毛坯尺寸：
根据上面确定的机械加工余量，可得该零件的毛坯尺寸如下：
轴Ф50mm 的单边余量为2.5mm ，所以锻件尺寸为Ф55mm 。

长度方向175mm的单边加工余量为2.5mm，所以锻件尺寸为Ф180mm。

6)设计毛坯的零件综合图
零件的锻件质量为 3.35kg，形状复杂系数S1，45钢含碳量为
0.42%~0.50%，最高含碳量为0.50%，按表2查的锻件材质系数为M1，
才用平直分模线。

表3 锻件材质系数
6 工序设计
6.1选择加工设备工艺装备
1)选择机床
工序10.20.30.40.90选用车床，选用常用的CA6140型卧式车床即可。

工序50.80选用磨床，选用M120W型即可。

工序60选用滚齿机，选用YKJ3610数控高效卧式滚齿机床。

工序70选用铣床，采用M6132铣床。

2)选择夹具
本零件除滚齿、铣槽、磨外圆工序需要专用夹具外，其它工序使用标准夹具即可，车床加工时选用三爪自定心卡盘，磨床工序选用心轴。

3)选用刀具
车床上加工时，一般都采用硬质合金车刀。

加工钢制零件才用YT类硬质合金，粗加工时用YT5,半精加工用YT15，精加工用YT30。

磨床上加工，使用一般平行砂轮。

滚齿机床加工，使用模数1的，Mo5AL多头滚刀。

铣床上加工时，选用Ф6的普通平头立铣刀。

4)选择量具
本零件属成批生产，一般均采用通用量具．选择量具的方法有两种：是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。

a. 选择各外圆加工面的量具。

工序80中半精车外圆φ50mm达到图纸要求，现按计量器具的不确定度选择该表面加工时所用量具，该尺寸公差T=0.015mm。

按工艺人员手册，选择测量范围50-70mm，分度值为0.01mm外径千分尺。

表4 外圆加工面所用量具
按照上述方法选择此零件外圆加工面的量具见表4
b.选择加工孔的量具。

Ф24、Ф28、Ф31、Ф42、Ф46公差为自由公差，选
用分度值为0.02，测量范围0-150mm的内卡尺。

Ф40的两个孔的公差等级为J7，选用分度值0.01mm，测量范围35-50内径千分尺。

c.测量轴向的量具。

除以外其他公差全是自由公差，选用分度值
0.02，测量范围0-300mm 游标卡尺.
d.选择滚齿的量具。

滚齿在加工时测量公法线长度即可。

根据手册，选分度
值0.01mm，测量范围25-50mm的法线百分尺。

6.2工序尺寸的确定及计算
1)确定圆柱面的工序尺寸
根据前面的有关资料以确定此零件的毛坯余量和各工序的加工余量，总加
工余量减去各工序的加工余量之和，即为粗加工余量。

本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度详见机械加工工序图。

2)确定轴向工序尺寸
此零件的各工序的轴向尺寸详见机械加工工序图。

6.3选择切削用量、确定时间定额
参考文献《机械制造工艺学》选取各工序机床转速，进给速度和切削深度，根据切削速度的计算可以推算出时间定额，根据表5、表6、表7、表8、表9可以计算出结果，计算结果详见机械加工工序卡片。

表5 外圆磨床装夹和松卸工件时间（min）
表6 内圆磨床装夹和松卸工件时间(min)
表7 磨床上各种操作所需时间
表8 滚齿机上装夹和松卸工件时间
表9 滚齿机上各种操作所用时间
7滚齿用夹具设计
7.1拟定滚齿夹具的结构方案
此工件以内孔和两端面为定位基准，限制5个自由度。

如图2所示。

图2 工件定位、夹紧
为了提高定心精度，采用精密可胀心轴以消除配合间隙，把夹具的定位与夹紧分开，可避免因夹紧影响齿坯的定心精度。

滚齿夹具的结构类型如图3所示。

图3 滚齿夹具
1- 压盖 2-心轴 3-垫圈 4-钢套 5-底座
2-
7.2确定刀具的导向方式或对刀装置
选定刀具的导向方式或对刀装置，工件在加工时，能否保证加工精度，主要取决于刀具定位的精度。

通常采用的对刀方法有三种：试切法对刀、样件法对刀和采用对刀装置或导向装置对刀。

本零件加工时的导向方式和对刀方式如下：
车床 通车道 试切法对刀 铣刀 平头铣刀 试切法对刀 磨床 砂轮 夹具定位 滚齿机床 滚齿刀 夹具定位
7.3夹具精度的计算
本夹具的零件加工精度如下：
定位心轴尺寸精度01.024-φ（0-0.1）mm 。

定位心轴安装表面精度Ф32g6mm 。

定位心轴与钢套同心度公差0.02mm 。

零件图中齿的位置尺寸为38精度没有特殊要求，所以夹具在高度方向精度均为0.05即可满足要求。

垂直度精度要求为0.025mm ，所以定位心轴垂直度要求为0.02mm 即可满足
零件加工要求。

定位心轴安装尺寸为32g6（009
.0025.0--）。

016.0=∆D ；012.0=∆A ； k A D δ320265.0)()(22<=∆+∆
故此夹具能保证加工精度。

7.4夹具总图（图4）
1:1
重庆大学网络教育学院
标准化
批准
设计校对审核工艺
（产品代号）
图4 夹具总图
7.5夹具零件图（图5、图6）
图5
1:1
重庆大学网络教育学院
标准化
批准
设计校对审核工艺
（产品代号）
图6
8课题总结
本次课题在XXX老师的精心指导下，我顺利完成了本次毕业设计。

但在本次设计研究中仍然存在很多不足之处，有的问题研究深度不够。

因为缺乏工作的经验，在设计和研究上有不是非常合理的地方存在，设计的零部件才现场实际使用中的强度磨损度方便性尚不明确。

但在完成设计的过程中，查阅了《机械制造工艺与装备课程设计指导书》《机床夹具设计》《机床夹具图册》《现代机械设备设计手册》《机械工程手册》等参考书，使设计和工艺方面的知识进一步完善，将所学的知识融会贯通，并运用于实践，能见学习和实践相结合，进一步扎实了所学的文化知识。

参考文献
[1] 机械设计手册.机械工业出版社.2004.
[2] 李华.机械制造技术.清华大学出版社.2006.
[3] 郑金兴.机械制造装备设计.哈尔滨工程大学出版社.2008.
[4] 胡家秀.机械零件设计实用手册.机械工业出版社.2004.
[5] 朱骥北.机械控制工程基础.机械工业出版社.1999.10.
[6] 倪森寿.机械制造工艺与装备课程设计指导书. 机械工业出版社.2004.
[7] 机床夹具图册.机械工业出版社.2001
[8] 现代机械设备设计手册.机械工业出版社.2006
[9] 机械工程手册.机械工业出版社.2003
[10] 机床夹具设计.机械工业出版社.2005
XXXXXXXX。