基于PROE车床尾座设计毕业设计

J I A N G S U U N I V E R S I T Y本 科 毕 业 论 文 基于Pro/E的车床尾坐体设计毕业设计（论文）原创性声明和使用授权说明原创性声明本人郑重承诺：所呈交的毕业设计（论文），是我个人在指导教师的指导下进行的研究工作及取得的成果。尽我所知，除文中特别加以标注和致谢的地方外，不包含其他人或组织已经发表或公布过的研究成果，也不包含我为获得 及其它教育机构的学位或学历而使用过的材料。对本研究提供过帮助和做出过贡献的个人或集体，均已在文中作了明确的说明并表示了谢意。作 者 签 名： 日 期： 指导教师签名： 日期： 使用授权说明本人完全了解 大学关于收集、保存、使用毕业设计（论文）的规定，即：按照学校要求提交毕业设计（论文）的印刷本和电子版本；学校有权保存毕业设计（论文）的印刷本和电子版，并提供目录检索与阅览服务；学校可以采用影印、缩印、数字化或其它复制手段保存论文；在不以赢利为目的前提下，学校可以公布论文的部分或全部内容。作者签名： 日 期： 学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到本声明的法律后果由本人承担。作者签名： 日期： 年 月 日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期： 年 月 日导师签名： 日期： 年 月 日目录第一章 绪论11.1车床尾座体国内外加工技术现状及发展方向1.1.1车床尾座体国内加工技术现状1.1.2车床尾座体国外加工技术现状1.1.3车床尾座体设计发展方向1.2本课题研究的目的、意义1.3本课题的主要研究内容第二章 PRO/E软件介绍2.1 proe的概述2.1.1 proe的特点和优势2.1.2 proe的历届版本2.2 proe软件的主要模块组成第三章 车床尾座精度设计3.1车床尾座的分析3.2公差与配合的使用3.3零部件精度的确定3.3.1丝杆3.3.2螺母3.3.3套筒第四章 车床尾座套筒的机械加工工艺规程设计4.1车床尾座套筒的工艺分析及生产类型的确定4.1.1车床尾座套筒概述4.1.2车床尾座套筒零件的技术要求4.1.3确定车床尾座套筒的生产类型和工艺特征分析4.2车床尾座套筒的材料和毛坯确定4.2.1车床尾座套筒毛坯材料、加工方法及技术要求4.2.2车床尾座套筒毛坯的尺寸公差和机械加工余量4.2.3绘制车床尾座套筒毛坯简图4.3拟定车床尾座套筒工艺路线4.3.1定位基准的选择4.3.2表面加工方法的确定4.3.3加工阶段的划分4.3.4加工工艺路线方案确定4.4机床设备及工艺装备的选用4.4.1机床设备的选用4.4.2工艺装备的选用4.5加工余量、工序尺寸及其公差的确定4.6确定切削用量及时间定额4.6.1切削用量的计算4.6.2时间定额的确定4.7填写工艺文件4.8工艺分析第五章 车床尾坐精度检测5.1丝杆的精度检测5.2螺母的精度检测5.3套筒的精度检测5.4其他工件的检测第六章 结论结论致谢参考文献基于Pro/E的车床尾坐体设计专业班级： 学生姓名：潘国涛 指导教师：许鹏辉 职称：摘要： 利用ProE强大的三维设计功能，针对车床尾座体的工艺规程进行设计，涉及套筒的选材、确定毛坯和机械加工余量及工序尺寸与公差、拟定工艺路线、选择工艺设备；并进行切削用量和时间定额的计算，填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡片。为了保证加工质量，提高生产效率，对关键工序进行夹具设计。本文对夹具的工作原理、作用、分类和组成做了简单概述；着重分析了工序特点和要求，根据结果确定定位方案，设计定位元件、夹紧机构、对刀元件和夹具体。因此，保证了加工精度和设计质量。关键词： ProE 车床尾座套筒 工艺规程设计 生产规划Lathe Tail Body Design Based upon Pro/EAbstract Making use of powerful 3D design function of ProE software, this paper carries on the design in view of the technological process, involves the selection of the sleeve, the determination of semi-finished materials, the machining allowance, the working procedure size and the common difference. I draw up the sleeve route, and choose the process unit. And then I carry on the computation of the cutting specifications and the time norm, next I fill above-mentioned results in machine-finishing technological process card and the machine-finishing working procedure card. In order to guarantee the processing quality and enhance the production efficiency, I carry out the jig design to the essential working procedure. In this paper I have made the simple outline to the operating principle, the function, the classification and the composition of the jig. I have also emphatically analyzed the characteristic and the request of the working procedure, determined the localization plan according to the result, and designed the localization part, the clamp organization, the guiding component and the jig body. Therefore, the processing precision and the design quality have been guaranteed.Key words ProE Tailstock Sleeve Technological Process Planning Production Planning引言车床尾座体的设计现在已经有很多可以供参考的工艺规程，但大多工艺规程过于笼统，要找到较为详细的加工工艺规程和加工过程中所用的夹具很困难。很多厂家在新编写加工工艺规程的过程中，虽然他们有大量的可以提供的参考加工工艺规程，但还是要由技术人员添加很多详细的加工过程、进行大量的计算和分析、新设计加工过程中所用的的夹具。同时由于我国的制造业落后，尤其在CAD/CAM方面落后与发达国家好几十年，所以以上过程大多是技术人员手工完成的。这样不仅浪费了大量的人力和物力，而且生产效率低下，生产成本高，使的技术人员的大量时间和精力都用在了重复繁重的体力劳动上，从而限制了他们创造思维的发展。掌握了车床尾座体的加工工艺规程就等于掌握了这一类零件的加工工艺规程。而基于PRO/E的研究设计不失为一条既成本低，又效率高，同时还能具有很大的灵活性，因此设计出一套完整的模型也来意义深远。这不紧影响到这一类零件的加工成本，还可以为将来CAPP系统的发展准备出一套最优的检索资料。所以研究它的工艺规程有利于我们对几种常用的加工方法有一个更深层次的了解。第一章 绪论1.1车床尾座体国内外加工技术现状及发展方向1.1.1车床尾座体国内加工技术现状车床尾座体的设计现在已经有很多可以供参考的工艺规程，但大多工艺规程过于笼统，要找到较为详细的加工工艺规程和加工过程中所用的夹具很困难。很多厂家在新编写加工工艺规程的过程中，虽然他们有大量的可以提供的参考加工工艺规程，但还是要由技术人员添加很多详细的加工过程、进行大量的计算和分析、新设计加工过程中所用的的夹具。同时由于我国的制造业落后，尤其在CAD/CAM方面落后与发达国家好几十年，所以以上过程大多是技术人员手工完成的。这样不仅浪费了大量的人力和物力，而且生产效率低下，生产成本高，使的技术人员的大量时间和精力都用在了重复繁重的体力劳动上，从而限制了他们创造思维的发展。国内有很多大的老牌机床厂虽然他们有比较成熟的加工工艺规程，而且生产效率相对其它小的厂家较高。根据我的总结这些大型国企还是有缺陷：一、为了减少竞争压力，他们的工艺规程大多是保密的不外泻的。这样虽然在一段时间内可以暂时保住他们的龙头地位，但从长远看它却是阻碍我国制造也发展的，尤其在这个各种先进制造系统正在不断孕育而生的时代。二、他们现在所用的工艺规程和夹具大多数是十几年前甚至几十年前的老工艺。这样就使得新进的技术人员得不到锻炼的机会，新进的设备得不到最好的使用，造成了人力物力的大量浪费。同时竞争力逐渐衰退，经不起外界竞争的冲击。车床尾座体存在着生产效率低、生产劳动强度大的缺陷，尤其是大批量生产，此问题更为突出。国内车床现在大多采用顶尖式心轴夹紧。所以在制定车床尾座加工工艺过程中可以在夹具上有所创新，实现更高的定心精度。1.1.2车床尾座体国外加工技术现状发达国家制造业比我国先进，CAD/CAM技术发展相对较成熟。而且车床尾座套筒属于典型零件的范畴，他们现在做机床尾座套筒加工工艺规程主要用CAPP、CAFD完成，然后用人工做一些简单的修改就可以完成了。现在常用的变异型CAPP系统主要是基于成组技术（GT）的。所谓成组技术（GT）是一门生产技术科学，即利用事物相似性，把相似问题归类成组，寻求解决这一类问题相对统一的最优方案，从而节约时间和精力以取得所期望的经济效益。成组技术的核心问题是充分利用零件上的几何形状及加工工艺相似性组织生产，以获得最大的经济效益。利用这样的技术大大提高了生产效率，降低了产品的生产成本和缩短了产品研发周期，也可以把技术人员从繁琐重复的劳动中解放出来，能够充分发挥他们的创造性。但这门技术也有缺点：对一些非典型零件无法完成工艺规程设计；数据库容量过大；计算机所生成的加工工艺规程和夹具并不一定是最优的方案。同时，国外在创成试CAPP系统方面也有一定发展，这种系统可以定义为一个能综合加工信息，自动为新的零件制定出工艺规程的系统，即根据零件信息，系统能够自动提取制造知识，产生零件所需要的各个工序和工步的加工内容；自动完成机床、工具的选择和加工过程的最优化；通过应用决策逻辑，可以模拟工艺设计人员的决策过程。由于一个真正的创成型CAPP系统是要求很高的，现在的技术很难达到完全创成，尤其对于一些较为复杂的零件，所以完全创成的CAPP系统应用范围很小，只适用一些简单的零件。现在应用比较广泛的是半创成型CAPP系统，是将以上两种CAPP系统相结合，即采用变异型CAPP系统与自动决策相结合的方式。1.1.3车床尾座体设计发展方向在新世纪里，随着电子信息等高科技技术的发展以及市场需求的个性话与多样化，先进制造技术正在向精密化、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化、全球化方向发展。车床尾座的生产效率也会随着CAD/CAM技术和机床技术的发展不断得到提高，随着计算机集成制造系统（CIMS）和并行工程（CE）的迅速崛起，它的生产成本也会不断降低。1.2本课题研究的目的、意义车床尾座体加工工艺规程设计属于一种典型零件的加工工艺规程设计，在编写它的加工工艺规程的过程中涉及到热处理、各类机床的选用、夹具设计等很多方面的知识，它综合了机械制造技术基础、材料成型、工程材料、夹具设计、机床概论等多门机械制造专业的主干专业课，因此在这个过程中不但可以使我加深以前所学的专业课的理解，也可以让我把以前所学的一些专业课程融会贯通，起到温故而知新的作用，为以后的继续学习和深造打下坚实的基础。掌握了它的加工工艺规程就等于掌握了这一类零件的加工工艺规程。研究车床尾座套筒加工工艺规程就等于在研究一类零件的加工工艺规程，因此制定出一套经济的加工工艺规程意义深远。这不紧影响到这一类零件的加工成本，还可以为将来CAPP系统的发展准备出一套最优的检索资。所以研究它的工艺规程有利于我们对几种常用的加工方法有一个更深层次的了解。基于以上的加工原因，本课题研究的目的在于设计比较经济的工艺规程和设计一套专用的夹具，使得作为车床重要附件的尾座套筒能够更好的便于机械加工为将来实现集成化生产创造条件。1.3本课题的主要研究内容分析对比综合现有车床尾座套筒加工工艺的基础上，设计出高效的加工工艺规程和夹具设计方案，达到降低成本，提高生产效率的目的。车床尾座需求量大，所编写的工艺规程主要适用于大量生产的情况使用。在加工过程中主要有一下问题：(1)车床尾座套筒属于回转件在以内圆为基准加工半精加工和精加工外圆面时装夹固定必须使用夹具实现定心，因此在进行半精加工和精加工前必须分别设计一套夹具；(2)由于套筒是回转件，在铣床上铣键槽时没有夹具无法实现定心和夹紧，所以在铣键槽前也要设计一套夹具；（3）国内车床尾座套筒生产工艺基本成型，要在前人基础上提出一套更加优化的方案也是一个很大的挑战。第二章 PRO/E软件介绍2.1 proe概述proe是美国PTC公司旗下的产品Pro/Engineer软件的简称。Pro/E（Pro/Engineer操作软件）是美国参数技术公司（Parametric Technology Corporation，简称PTC）的重要产品。是一款集CAD/CAM/CAE功能一体化的综合性三维软件，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，并作为当今世界机械CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广，是现今最成功的CAD/CAM软件之一。在中国也有很多用户直接称之为“破衣”。1985年，PTC公司成立于美国波士顿，开始参数化建模软件的研究。1988年，V1.0的Pro/ENGINEER诞生了。经过10余年的发展，Pro/ENGINEER已经成为三维建模软件的领头羊。目前已经发布了Pro/ENGINEER WildFire5.0（中文名野火5)。PTC的系列软件包括了在工业设计和机械设计等方面的多项功能，还包括对大型装配体的管理、功能仿真、制造、产品数据管理等等。Pro/ENGINEER还提供了全面、集成紧密的产品开发环境。是一套由设计至生产的机械自动化软件，是新一代的产品造型系统，是一个参数化、基于特征的实体造型系统，并且具有单一数据库功能的综合性MCAD软件。2.1.1 proe的特点和优势经过20多年不断的创新和完善，pore现在已经是三维建模软件领域的领头羊之一，它具有如下特点和优势： 1. 参数化设计和特征功能 Pro/Engineer是采用参数化设计的、基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以随意勾画草图，轻易改变模型。这一功能特性给工程设计者提供了在设计上从未有过的简易和灵活。 2. 单一数据库 Pro/Engineer是建立在统一基层上的数据库上，不象一些传统的CAD/CAM系统建立在多个数据库上。所谓单一数据库，就是工程中的资料全部来自一个库，使得每一个独立用户在为一件产品造型而工作，不管他是哪一个部门的。换言之，在整个设计过程的任何一处发生改动，亦可以前后反应在整个设计过程的相关环节上。 例如，一旦工程详图有改变，NC（数控）工具路径也会自动更新；组装工程图如有任何变动，也完全同样反应在整个三维模型上。这种独特的数据结构与工程设计的完整的结合，使得一件产品的设计结合起来。这一优点，使得设计更优化，成品质量更高，产品能更好地推向市场，价格也更便宜。 3. 全相关性Pro/ENGINEER的所有模块都是全相关的。这就意味着在产品开发过程中某一处进行的修改，能够扩展到整个设计中，同时自动更新所有的工程文档，包括装配体、设计图纸，以及制造数据。全相关性鼓励在开发周期的任一点进行修改，却没有任何损失，并使并行工程成为可能，所以能够使开发后期的一些功能提前发挥其作用。 4. 基于特征的参数化造型Pro/ENGINEER使用用户熟悉的特征作为产品几何模型的构造要素。这些特征是一些普通的机械对象，并且可以按预先设置很容易的进行修改。例如：设计特征有弧、圆角、倒角等等，它们对工程人员来说是很熟悉的，因而易于使用。 装配、加工、制造以及其它学科都使用这些领域独特的特征。通过给这些特征设置参数（不但包括几何尺寸，还包括非几何属性），然后修改参数很容易的进行多次设计叠代，实现产品开发。 5. 数据管理加速投放市场，需要在较短的时间内开发更多的产品。为了实现这种效率，必须允许多个学科的工程师同时对同一产品进行开发。数据管理模块的开发研制，正是专门用于管理并行工程中同时进行的各项工作，由于使用了Pro/ENGINEER独特的全相关性功能，因而使之成为可能。 6.装配管理Pro/ENGINEER的基本结构能够使您利用一些直观的命令，例如“啮合”、“插入”、“对齐”等很容易的把零件装配起来，同时保持设计意图。高级的功能支持大型复杂装配体的构造和管理，这些装配体中零件的数量不受限制。 7.易于使用菜单以直观的方式联级出现，提供了逻辑选项和预先选取的最普通选项，同时还提供了简短的菜单描述和完整的在线帮助，这种形式使得容易学习和使用。2.1.2 proe的历届版本proe最早进入中国市场的版本是proe18版，其后经过十几年的发展和完善，逐渐发行了下列的后续主版本： 图21Pro/Engineer WildFireProe2000i1996Proe200i-21998Proe20012000WildFire2001WildFire2.02003WildFire3.02005WildFire4.02007WildFire5.02008表21历届proe版本当然,其中每个主版本中间还会有发现一些小改动的日期代码变化的小版本2.2proe软件的主要模块组成1. Pro/Engineer Pro/Engineer是软件包，并非模块，它是该系统的基本部分，其中功 能包括参数化功能定义、实体零件及组装造型，三维上色实体或线框造型棚完整工程图产生及 不同视图（三维造型还可移动，放大或缩小和旋转）。Pro/Engineer是一个功能定义系统，即造型是通过各种不同的设计专用功能来实现，其中包括：筋（Ribs）、槽（Slots）、倒角 （Chamfers）和抽空（Shells）等，采用这种手段来建立形体，对于工程师来说是更自然，更 直观，无需采用复杂的几何设计方式。这系统的参数比功能是采用符号式的赋予形体尺寸，不象其他系统是直接指定一些固定数值于形体，这样工程师可任意建立形体上的尺寸和功能之间 的关系，任何一个参数改变，其也相关的特征也会自动修正。这种功能使得修改更为方便和可令设计优化更趋完美。造型不单可以在屏幕上显示，还可传送到绘图机上或一些支持Postscript格式的彩色打印机。Pro/Engineer还可输出三维和二维图形给予其他应用软件，诸如有限元分析及后置处理等，这都是通过标准数据交换格式来实现，用户更可配上Pro/Engineer软件的其它模块或自行利用 C语言编程，以增强软件的功能。它在单用户环境下(没有任何附加模块)具有大部分的设计能力，组装能力(人工)和工程制图能力(不包括ANSI， ISO， DIN或JIS标准)，并且支持符合工业标准的绘图仪(HP，HPGL)和黑白及彩色打印机的二维和三维图形输出。Pro/Engineer功能如下：图22Proe模块（1） 特征驱动（例如：凸台、槽、倒角、腔、壳等）； （2） 参数化（参数=尺寸、图样中的特征、载荷、边界条件等）； （3） 通过零件的特征值之间，载荷/边界条件与特征参数之间（如表面积等）的关系来进行设计。 （4）支持大型、复杂组合件的设计(规则排列的系列组件，交替排列，Pro/PROGRAM的各种能用零件设计的程序化方法等)。 （5）贯穿所有应用的完全相关性(任何一个地方的变动都将引起与之有关的每个地方变动)。其它辅助模块将进一步提高扩展 Pro/ENGINEER的基本功能。 2. Pro/ASSEMBLY Pro/ASSEMBLY是一个参数化组装管理系统，能提供用户自定义手段去生成一组组装系列及可自动地更换零件。Pro/ASSEMBLY是 Pro/ADSSEMBLY的一个扩展选项模块，只能在 Pro/Engineer环境下运行，它具有如下功能： （1） 在组合件内自动零件替换(交替式) （2） 规则排列的组合(支持组合件子集) （3） 组装模式下的零件生成(考虑组件内已存在的零件来产生一个新的零件) （4） Pro/ASSEMBLY里有一个 Pro/Program模块，它提供一个开发工具。使用户能自行编写参数化零件及组装的自动化程序，这种程序可使不是技术性用户也可产生自定义设计，只需要输入一些简单的参数即可。 （5） 组件特征(绘零件与，广组件组成的组件附加特征值如：给两中零件之间加一个焊接特征等）。 3. Pro/CABLING Pro/CABLING提供了一个全面的电缆布线功能，它为在Pro/ENGINEER的部件内真正设计三维电缆和导线束提供了一个综合性的电缆铺设功能包。三维电缆的铺设可以在设计和组装机电装置时同时进行，它还允许工程设计者在机械与电缆空间进行优化设计。Pro/CABLING功能包括： （1） 新特征包括：电缆、导线和电线束； （2）用于零件与组件的接插件设计； （3）在Pro/ENGINEER零件和部件上的电缆、导线及电线束铺设； （4）生成电缆/导线束直线长度及BOM信息； （5） 从所铺设的部件中生成三维电缆束布线图； （6）对参数位置的电缆分离和连接； （7） 空间分布要求的计算，包括干涉检查； （8） 电缆质量特性，包括体积、质量惯性、长度； （9） 用于插头和导线的规定符号。 4. Pro/CAT Pro/CAT是选用性模块，提供 Pro/ENGINEER与 CATIA的双向数据交换接口，CATIA的造型可直接输入 Pro/ENGINEER软件内，并可加上 Pro/ENGINEER的功能定义和参数工序，而Pro/Engineer也可将其造型输出到 CATIA软件里。这种高度准确的数据交换技术令设计者得以在节省时间及设计成本的同时，扩充现有软件系统的投资。 5.Pro/CDT Pro/CDT是一个 Pro/ENGINEER的选件模块，为 CADAM 2D工程图提供 PROFESSIONALCADAM与 Pro/ENGINEER双向数据交换直接接口。CADAM工程图的文件可以直接读入Pro/ENGINEER，亦可用中性的文件格式，经由PROFESSIONAL CADAM输出或读入任何运行 Pro/ENGINEER 的工作站上。Pro/CDT避免了一般通过标准文件格式交换信息的问题，并可使新客户在转入 Pro/ENGINEER后，仍可继续享用原有的 CADAM数据库。 6.Pro/CMPOSITE Pro/COMPOSITE是一个 Pro/ENGINEER的选件模块，需配用 Pro/ENGINEER及Pro/SURFACE环境下运行。该模块能用于设计、复合夹层材料的部件。Pro/COMPOSITE在Pro/ENGINEER的应用环境里具备完整的关联性，这个自动化工具提供的参数化、特征技术适用于整个设计工序的每个环节。 7.Pro/DEVELOP Pro/DEVELOP是一个用户开发工具，用户可利用这软件工具将一些自己编写或第三家的应用软件结合并运行在 Pro/ENGINEER软件环境下。Pro/IDEVELOP包括C语言的副程序库,用于支 援 Pro/ENGINEER的交接口，以及直接存取Pro/ENGINEER数据库。 8.Pro/DESIGN Pro/DESIGN可加速设计大型及复杂的顺序组件，这些工具可方便地生成装配图层次等级，二维平面图布置上的非参数化组装概念设计，二维平面布置上的参数化概念分析以及3D部件平面布置。Pro/DESIGN也能使用2D平面图自动组装零件。它必须在 Pro/Engineer环境下运行。其功能有： （1） 3D装配图的连接层次等级设计； （2） 整体与局部的尺寸、比例和基准的确定； （3） 情况研究-参数化详细草图（2D解算器、工程记录和计算）绘制； （4） 组装：允许使用3D图块表示零组件了定位和组装零件位置； （5） 自动组装。第三章 车床尾座精度设计3.1车床尾座的分析1功能的分析C616车床尾座的作用主要是以顶尖顶住工件或安装钻头、铰刀等，车削工件时承受大的切削力。顶尖既能灵活伸缩，又能精确定位。2技术要求分析见图31，C616车床属中等精度、多属小批量生产的机械。为了保证车削工件时有较高的尺寸精度和形位精度，要求尾座与主轴严格同轴，要求顶尖不能有明显的摇晃和扭动。为适应不同长度的工件，尾座要能沿床身导轨移动。移动到位后，扳动扳手11，通过偏心轴12使拉紧螺钉13上提，再由连接件18上的杠杆15，通过小压块16、压块22使压板17紧压床身，从而固定尾座位置。转动手抡9，通过丝杆5，可推动螺母6连带顶尖套筒3和顶尖1沿轴向移动（由定位块4导向），以顶住工件。扳动小扳手21，通过螺杆20拉紧夹紧套19，可紧抱顶尖套筒（转动手轮前要先松开小扳手21），从而使顶尖位置固定。根据以上要求确定C6132车床尾座有关部位的配合选择。图31c616车床尾座3.2公差与配合的选用1选择基准制（1）顶尖套筒3的外圆柱面与尾座体2上60孔的配合结构无特殊要求，优先采用基孔配合制，即尾座体2上孔的基本偏差代号为H。（2）螺母6与套筒3上32内孔的配合结构无特殊要求，优先采用基孔配合制，即套筒3内孔的基本偏差代号为H。（3）套筒3上长槽与定位块4侧面的配合是按定位块的宽度是按平键标准，为基轴制配合，偏差带号为h。（4）定位块4与尾座体10孔的配合结构无特殊要求，优先采用基孔配合制，即尾座体上的孔的基本偏差代号为H。（5）后盖8凸肩与尾座体2上60孔的配合结构无特殊要求，优先采用基孔配合制，即后端盖8凸肩的基本偏差代号为H。（6）丝杆5的轴颈与后盖8上20内孔的配合结构无特殊要求，优先采用基孔配合制，即后盖内孔的基本偏差代号为H。（7）丝杆5轴端与手轮9上18孔的配合结构无特殊要求，优先采用基孔配合制，即手轮孔的基本偏差代号为H。（8）偏心轴10与扳手11孔的配合结构无特殊要求，优先采用基孔配合制，即扳手孔的基本偏差代号为H。（9）偏心轴10两轴颈与尾座体2上18各35两支承的配合无特殊要求，优先采用基孔配合制，即尾座体2的基本偏差代号为H。（10）偏心轴10偏心圆柱面与拉紧螺钉12的配合无特殊要求，优先采用基孔配合制，即尾座体2的基本偏差代号为H。2 确定公差等级（1）根据参考文献5表3-7（各个公差等级的应用范围）和3-8（配合尺寸5-12级的应用）,又考虑工艺等价原则，选择尾座体2上孔的公差等级为IT6，顶尖套筒3外圆柱面公差等级为IT5。（2）根据参考文献5 表3-7（各个公差等级的应用范围）和3-8（配合尺寸5-12级的应用），又因它是普通机床的主要配合部位，应选择套筒孔公差等级为IT7，螺母6外圆柱面公差等级为IT6。（3）根据参考文献5 表3-7（各个公差等级的应用范围）和3-8（配合尺寸5-12级的应用），此处配合仅起导向作用，不影响机床加工精度，属一般要求的配合，定位块侧面的公差等级可选用IT9，套筒3的上长槽的公差等级为IT10。（4）根据参考文献5 表3-7（各个公差等级的应用范围）和3-8（配合尺寸5-12级的应用），此处要求的精度不高，尾座体2上的孔的公差等级为IT9，定位块的公差等级为IT8。（5）根据参考文献5 表3-7（各个公差等级的应用范围）和3-8（配合尺寸5-12级的应用），以及考虑加工高精度孔与轴的工艺等价原则，应选择尾座体2上60孔公差等级为IT6，后端盖8凸肩公差等级为IT5。（6）根据参考文献5 表3-7（各个公差等级的应用范围）和3-8（配合尺寸5-12级的应用），根据丝杆在传动中的作用，该配合为重要的配合部位，应选内孔公差等级为IT7，考虑加工孔、轴的工艺等价性，选用丝杆轴颈为IT6。（7）根据参考文献5 表3-7（各个公差等级的应用范围）和3-8（配合尺寸5-12级的应用），以及考虑加工高精度孔与轴的工艺等价原则，选择手轮18孔的公差等级为IT7，丝杆的公差等级为IT6。（8）根据参考文献5 表3-7（各个公差等级的应用范围）和3-8（配合尺寸5-12级的应用），以及考虑加工高精度孔与轴的工艺等价原则，选择扳手19孔的公差等级为IT7，偏心轴的公差等级为IT6。（9）根据参考文献5 表3-7（各个公差等级的应用范围）和3-8（配合尺寸5-12级的应用），以及考虑加工高精度孔与轴的工艺等价原则，选择尾座体18和35孔的公差等级为IT8，偏心轴的公差等级为IT7。（10）根据参考文献5 表3-7（各个公差等级的应用范围）和3-8（配合尺寸5-12级的应用），以及考虑加工高精度孔与轴的工艺等价原则，选择尾座体26孔的公差等级为IT8，偏心轴的公差等级为IT7。3 选择配合（1）由于车床工作时承受较大的切削力，要保证顶尖高的精度，顶尖套筒的外圆柱面与尾座体上60孔的配合是尾座上直接影响使用功能的最重要配合。套筒要求能在孔中沿轴向移动，并且移动时套筒（连带顶尖）不能晃动，否则会影响工作精度。另外移动速度很低，又无转动，所以应选高精度的小间隙配合。根据参考文献9，选择顶尖套筒的外圆柱面的基本偏差代号为h。故顶尖套筒的外圆柱面与尾座体上60孔的配合为60H6/h5。（2）由于螺母零件装入套筒，靠圆柱面来径向定位，然后用螺钉固定，为了装配方便，应该没有过盈，但也不允许间隙过大，以免螺母在套筒中偏心，影响丝杆移动的灵活性。根据参考文献9，选择相配件螺母外圆柱面基本偏差代号为h。因此，外圆柱面与套筒内孔32的配合为32H7/h6。（3）定位块的侧面对套筒起导向作用，考虑长槽与套筒轴线有歪斜，故采用较松配合。根据参考文献9，选择长槽的基本偏差代号为D。故套筒3上长槽与定位块4侧面的配合为12D10/h9。（4）定位4应在套筒3的长槽内装配方便，其中轴应能在10孔内稍作回转，应有一定的间隙。根据参考文献9，选择轴的基本偏差代号为h。故定位块与尾座体10孔的配合为10H9/h8。（5）后盖8要求可沿径向挪动，以补偿其与丝杆轴装配后可能产生的偏心误差，从而保证丝杆转动的灵活性。这里需用小间隙配合，因尾座体孔与套筒3已选定为60H6/h5，故这里孔的公差带仍用60H6。又因配合长度很短，装配时，此间隙可使后盖窜动，以补偿偏心误差，使丝杠轴能够灵活转动。根据参考文献9，选择后盖凸肩的基本偏差代号为js。故后端盖8凸肩与尾座体2上60的配合为60H6/js5。（6）要求丝杆能在后盖孔中低速转动，间隙应比只有轴向移动稍大。根据参考文献9，选择丝杆轴颈的基本偏差代号为g。故丝杆5的轴颈与后盖8内孔的配合为20H7/g6。（7）手轮通过半圆键带动丝杆一起转动，选择配合应考虑拆装方便并避免手轮在该轴端上晃动。根据参考文献9，选择丝杆的基本偏差代号为js。故丝杆5轴端与手轮9上18孔的配合为18H7/js6（8）两件上备装销钉的小孔在装配时配作。配钻前，要紧定尾座的位置来调整扳手11的方向，此时偏心轴的应处于偏心向上的位置。这样在装配时两者要能作相对的回转，其配合应有间隙但无需过大。根据参考文献9，选择偏心轴的基本偏差代号为h。故偏心轴10与扳手11上19的配合为19H7/g6（9）偏心轴要能顺利回转，同时补偿偏心轴两轴颈与两支承孔的同轴度误差，故应分别用较大间隙的配合。根据参考文献9，选择偏心轴的基本偏差代号为d。故偏心轴10两轴颈与尾座体2上18和35两支承的配合为18 H8/d7和35 H8/d7。（10）此处的功能同（9），故偏心轴10偏心圆柱面与拉紧螺钉12的配合为26 H8/d7。（11）杠杆14上10孔与小压块16的配合，只要求装配方便，且在装拆后不易掉出，故选用间隙很小（少数情况下可略有过盈）的配合10H7/js6。（12）压板18上18孔与压块17的配合，要求同（11），选18H7/js6。（13）底板13上32孔与件拉紧螺钉的配合，要求在有横向推力时不松动，装配时可用锤击，选32H7/n6。（14）夹紧套20与尾座体2上32孔的配合，当扳手松开后，夹紧套应能很容易地退出，不与套筒3接触，故应选用间隙较大的配合32H8/e7。（15）小扳手21上16孔与螺杆的配合，二者用半圆键联结，功能与（7）相近，但二者要求能在较小范围内一起回转，故间隙可稍大于（7），选用16H7/h6。2.3 零部件精度的确定2.3.1 丝杆1.一般车床尾座丝杆只用作推动顶尖与套筒作轴向滑动，对传动精度要求不高，且不需表示位移量，故不用象车床中其他传动丝杆那样规定精度等级，只需按GB5796.41996梯形螺纹公差规定公差。1-3按中等精度和中等旋合长度N，选用中径公差带为7h，查表知牙顶间隙为0.25，直径公差及表面粗糙度Ra值见图标注。5-72半圆键轴槽宽公差带按一般联结取N9，对称度公差取12 (精度8级)。1-6图32丝杆2.3.2 螺母1和丝杆一样按GB5796.41996规定公差，从表5-3中按中等精度和中等旋合长度N查得中径公差带为7H，直径公差及表面粗糙度Ra值见图标注。5-7图33螺母2.58台肩面为螺母安装基准，故应以32h6的轴线为基准规定垂直度公差，可用端面圆跳动代替，公差值取30 （精度7级）。1-62.3.3 套筒1顶尖套筒外径与尾座体上60孔的配合要求很严，如有晃动，将直接影响车床的加工精度。因此除采用包容原则（标注60h5）外，还对圆柱度作进一步要求，采用7级公差，查表知为8 。1-3232H7孔是螺母6的定位孔。由于丝杆还通过后盖8联接在尾座体2上，故套筒上32H7孔对其与尾座体孔配合的60 h5外圆柱面，应有同轴度要求，否则将影响丝杆转动的灵活性与平衡性。为了检测方便，这里是规定同轴度误差，故选用比较一般的8级精度公差，查表为30 。5-7图34顶尖套筒3莫氏锥度孔：莫氏锥度孔用锥度量规检查，接触面积不少于80%，表面粗糙度Ra值取0.8 。莫氏锥度孔与 60h5轴线同轴，取同轴度公差为5级，公差值8 。考虑到检查方便，一般用锥度心轴插入锥孔，检查其径向圆跳动。在靠近端部处径向圆跳动值不得大于8 ，由于轴线可能歪斜，在离端部300mm处检测径向圆跳动值不得大于20 。94定位槽宽按表6-3，选用“较松联结”，公差带为12D10。对称度公差为20 （精度8级）。5-75表面粗糙度要求60 h5外圆柱面及顶尖的4号莫氏锥孔要求高，Ra值取0.8 ，其次为安装螺母的32H7孔表面，Ra值取1.6 。9第四章 车床尾座套筒的机械加工工艺规程设计4.1车床尾座套筒的工艺分析及生产类型的确定4.1.1车床尾座套筒概述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着不断变化的压力、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。4.1.2车床尾座套筒零件的技术要求图41是车床尾座套筒的简图，图42是它的三维图样。它是常用的一种车床尾座套筒类型，有一个莫氏四号锥面，锥面可以用来插入后顶尖和其他加工刀具；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；的小孔是排气孔，主要用来排气的；与平键相对的半圆键主要也是用来导向的。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。其机械加工的主要技术要求已标注在零件图上，但还应满足下列加工要求：（1)mm外圆的圆柱度公差为0.005mm；（2)莫氏4号锥孔轴心线与mm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mm外圆轴心线的径向跳动公差为0.01mm；（4)键槽mm对mm外圆轴心的平行度公差为0.025mm，对称度公差为0.1mm；（5)锥孔涂色检查其接触面积应大于75；（6)调质处理2832HRC；（7)局部外圆及锥孔淬火4550HRC。图41车床尾座套筒零件简图图42车床尾座套筒三维图样4.1.3确定车床尾座套筒的生产类型和工艺特征分析零件的生产类型对工艺规程的制订，具有决定性的影响。生产类型就是对企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类，一般分为大量生产、成批生产和单件生产三种生产类型。不同的生产类型有着完全不同的工艺特征。零件的生产类型是按零件的生产纲领来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划3。零件在计划期为一年的生产纲领N可按下式计算： （件/年） (41)式中，Q产品的年产量（台/年）；n每台产品中该零件的数量（件/台）；a%备品的百分率，取2%4%；b%废品的百分率，取0.3%0.7%。本次设计的CA6140车床上的尾座套筒，产品类型轻型机械，年产量为5000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%；代入式(2.1)有：=5175.75(件/年)根据计算结果，查机械制造技术基础第292页，表7-33可确定该套筒零件属于轻型零件，其生产类型为大批量生产。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时，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。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。因此车床尾座套筒的生产纲领及工艺特征如表4-1。 生产类型大量生产工艺特征毛坯特点广泛采用模锻，机械造型等高效方法，毛坯精度高、余量小机床设备及组织形式广泛采用自动机床、专用机床，采用自动线或专用机床流水线排列夹具及尺寸保证高效专用夹具，采用定程及在线自动测量来控制尺寸刀具、量具专用刀具、量具，自动测量仪零件的互换性全部互换，高精度偶件采用分组装配、配磨工艺文件的要求编制详细的工艺规程、工序卡片、检验卡片和调整卡片生产率高成本低发展趋势用计算机控制的自动化制造系统、车间或无人工厂，实现自适应控制表4-1 车床尾座套筒生产纲领及工艺特征4.2车床尾座套筒的材料和毛坯确定4.2.1车床尾座套筒毛坯材料、加工方法及技术要求选择毛坯应综合考虑一下几方面的因素：（1）零件材料及对零件力学性能的要求。图纸上明确要求零件材料是45号钢料，且零件力学性能要求较高，所以不管形状简单与复杂，套筒毛坯都应该选择锻件。如果零件材料是铸铁或青铜，毛坯就只能够采用铸造，而不是锻造。（2）零件结构形状与外形尺寸。套筒外圆表面直径均匀，所以可以选择棒料。属于小型零件，可以选用模锻。（3）生产类型。车床尾座套筒生产属于大批量生产，应选毛坯精度和生产率都较高的先进毛坯制造方法，使毛坯的形状、尺寸精良接近零件的形状、尺寸，以节约材料减少机械加工工作量，因此所节约的费用远远超出毛坯制造所增加的费用，获得好的经济效益。（4）生产条件。选择套筒毛坯时应尽可能考虑现有的生产条件，如现有的毛坯制造水平和设备情况、外协的可能性等。（5）充分考虑利用新工艺、新技术和新材料。本次设计套筒采用的是45号钢。由于该套筒在工作过程中要承受冲击载荷和摩擦，为增强套筒的耐摩强度和抗冲击韧度，获得更好的纤维组织，毛坯选用锻件。又因为该套筒属于轻型零件，且生产类型属大批生产，为提高生产效率和锻件精度，现采用模锻5方法制造毛坯。其锻造工艺过程为：将棒料165坯料加热至11801240，经模锻尺寸为165；在压床上切边；再在模锻锤上进行热校正；最后经热处理消除内应力，调整其硬度值到2832HRC。套筒毛坯主要技术要求有：（1)热处理：正火2832HRC。正火：指将钢材或钢件加热到 或 （钢的上临界点温度）以上，3050保持适当时间后，在静止的空气中冷却的热处理的工艺。正火的目的：主要是提高材料的力学性能，改善切削加工性，细化晶粒，消除组织缺陷，为后道热处理作好组织准备等。 （2)棒料端面对主轴中心线的垂直度不大于1mm；（3)棒料弯曲不大于1mm。4.2.2车床尾座套筒毛坯的尺寸公差和机械加工余量1.公差等级由套筒零件的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2.用锻造的毛坯尺寸确定锻造后的毛坯尺寸应该为60285mm，选择标准热轧圆钢(GB/T 702-1986)，d=80mm，根据体积相等的原则，所选坯料尺寸为80165mm,则满足1.25DH2.5D要求。3.锻件形状复杂系数对套筒零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的长度、宽度和高度，按照圆形锻件进行处理；锻件形状复杂系数是锻件重量与相应的锻件外廓包容体重量之比，即： (42)则此套筒零件的 根据S值的大小，锻件形状复杂系数分为4级：S1级(简单)： 0.63S1；S2级(一般)：0.32S0.63；S3级(较复杂)：0.16S0.32；S4级(