T6145镗床主轴套筒的加工工艺规程及铣齿夹具设计

郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 摘要 主 轴 套筒 就 是镗 床 的关 键 零件 之 一 ， 套 筒 中间 安 装镗 床 主轴 ， 它 的 精度 将 会直 接 影 响 到 镗床 的 精度 以 及其 加 工精 度 。 所 以 它的 精 度要 求 较 高 ， 尤 其 尺寸 精度 、 形 位 精度和 表面粗糙度。 为 此 在加 工 内孔 和 外圆 表 面时 能 很好 保 证它 的 加工 质 量 ， 在 加 工的 最 后安 排 了研磨 工序，在加工齿条时为能保证齿条的齿间距，就要求有很好的分度，为此专为铣齿工序 设 计 了加 工 所用 的 专用 夹 具 ， 此 外 在镗 床 主轴 套 筒的 机 械加 工 工艺 过 程 中 ， 为 了 改善工 件 的 切削 性 能、 消 除工 件 内应 力 、改 善 工件 材 料的 力 学性 能 和提 高 工件 表 面性 能 等 ， 在 整个加工过程中先后安排了调质、 高温时效、氮化和定性处理等热处理工序，并在最后 具体安排各项精度的检测及检测方法。 本 论 文主 要 为由 三 大部 分 组成 ， 第一 部 分简 单 介绍 了 机械 加 工工 艺 的相 关 概念 、 原 则 、 步 骤 等 ； 第 二 部分 重 点针对 床 主轴 套 筒加 工 工艺 进 行研 究 ， 并 编 制出 合 理 的加工文艺文件；第三部分是对主轴套筒的铣齿加工设计专用夹具。 关键词： 镗床；套筒；机械加工；工艺 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 目录 第一章 绪论 . 1 第二章 工艺规程及方法简介 . 2 第一节 工艺规程基本概念 . 2 一、工艺规程的作用 . 2 二、机械加工工艺过程的组成 . 2 三、工艺规程的设计原则 . 3 四 、 工艺 规 程设 计 所需 原 始资料 . 3 第二节 加 工工艺规程设计方法 . 3 一、机械加工工艺规程设计的内容步骤 . 3 二、工艺路线的拟订 . 4 第三章 床主轴套筒加工工艺设计 . 9 第一节 零件图分析 . 9 一、结构特点 . 9 二、技术要求 . 10 第二节 生产类型的确定 . 12 第三节 毛坯的选择 . 13 第四节 选择定位基准 . 13 一、 选择精基准和确定夹紧方案 . 13 二、选择粗基准和确定夹紧方案 . 15 第五节 拟定套筒的工艺路线 . 15 一、加工阶段的划分 . 15 二、确定各表面的加工方法 . 15 三、加工顺序安排 . 19 四、热处理工序及表面处理工序的安排 . 19 五、其他工序的安排 . 21 六、工序过程安排 . 21 七、确定套筒程工序加工余量及工序尺寸 . 22 第六节 机床设备和工艺装备的选择。 . 24 一、 机床设备的选择 . 24 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 二、刀具的选择 . 26 三、夹具的选择 . 27 第七节 切削用量的选择 . 28 一、切削用量的选择原则 . 28 二、确定各工序的切削用量 . 29 第八节 精度检验 . 35 第四章 夹具设计 . 37 第一节 概述 . 37 三、夹具的基本要求 . 38 四、夹具设计的步骤 . 38 第二节 套筒铣齿夹具设计过程 . 39 一、分析 床主轴套筒零件图 . 39 二、夹具结构设计 . 39 三、主要零件设计的说明 . 43 四、使用说明 . 43 第五章 床主轴套筒机械加工工艺规程卡 . 45 结论 . 69 致谢 . 70 参考文献 . 71 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 1 绪论 镗 床 是主 要 用镗 刀 对工 件 已有 的 孔进 行 镗削 的 机床 ， 使 用 不同 的 刀具 和 附件 还 可进 行 钻 削 、 铣 削 、 切 削 ， 它 的 加工 精 度和 表 面质 量 要高 于 钻床 。 镗 床 是大 型 箱体 零 件加工 的主要设备，螺纹及加工外圆和端面等。 由于制造武器的需要，在 15 世纪就已经出现了水力驱动的炮筒镗床。 1769 年 特 取 得实 用 蒸汽 机 专利 后 ， 汽 缸 的加 工 精度 就 成了 蒸 汽机 的 关键 问 题 。 1774 年英国人 J. 威 尔 金森 发 明炮 筒 镗 床 ， 次 年 用于 为 瓦特 蒸 汽机 加 工汽 缸 体 。 1776 年 他 又制 造 了一 台 较 为 精 确的 汽 缸镗 床 。 1880 年 前 后， 在 德国 开 始生 产 带前 后 立柱 和 工作 台 的 卧 式 镗 床 。 为 适 应 特 大 、 特 重 工件 的 加工 ， 20 世纪 30 年 代 发展 了 落地 镗 床 。 随 着 铣削 工 作量 的 增 加 ， 50 年代出现了落地式镗铣床。 20 世纪初，由于钟表仪器制造业的发展，需要加工孔距 误差较小的设备，在瑞士出现了坐标镗床。为了提高镗床的定位精度，已广泛采用光学 读数头或数字显示装置。有些镗床还采用数字控制系统实现坐标定位和加工过程自动 化。 镗 床 分为 卧 式镗 床 、落 地 式镗 铣 床、 金 刚镗 床 和坐 标 镗床 等 类型 。 卧 式 镗床 ： 应 用最多、性能最广的一种镗床，适用于单件小批生产和修理车间。落地镗床和落地镗 铣 床 ： 特 点 是工 件 固定 在 落地 平 台上 ， 适 宜 于加 工 尺寸 和 重量 较 大的 工 件 ,用 于 重型 机 械 制 造 厂 。 金 刚 镗床 :使 用 金刚 石 或硬 质 合金 刀 具 ， 以 很 小的 进 给量 和 很高 的 切削 速 度镗 削 精 度较 高 、 表 面 粗糙 度 较小 的 孔 ， 主 要 用于 大 批量 生 产 中 。 坐 标 镗床 ： 具 有 精密的 坐标定位装置，适于加工形状、尺寸和孔距精度要求都很高的孔，还可用以进行划线 、 坐 标 测量 和 刻度 等 工 作 ， 用 于 工具 车 间和 中 小批 量 生产 中 。 其 他 类型 的 镗床 还 有立 式 转 塔镗铣床、深孔镗床和汽车、拖拉机修理用镗床等。 主 轴 套筒 是 镗床 的 关键 零 件之 一 ， 该 零 件质 量 直接 影 响机 床 的精 度 和镗 床 对工 件 的 加 工 质量 和 精 度 ， 尤 其 尺寸 精 度 、 形 位 精度 、 表 面 粗糙 度 等的 要 求都 较 高 ， 两 端 内孔表 面的圆柱度公差、径向圆跳动公差 内；镗床主轴套筒的主要表面粗糙度 值是 之该零件是精密套筒，此外镗床主轴套筒属于长型薄壁套筒零 件，其最薄处仅有 件的全长为 476 从 零 件的 实 际情 况 出发 ， 安 排 好合 理 正确 的 加工 方 法 ， 编 制 出正 确 可行 的 机械 加 工 工艺文件是此次设计的主要任务。 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 2 工艺规程及方法简介 一 台 相同 结 构相 同 要求 的 机器 或 一个 相 同要 求 的机 器 零件 ， 可 以 采用 几 种不 同 的工 艺 过 程完 成 ， 但 其 中总 有 一种 工 艺过 程 在某 一 具体 条 件下 是 最合 理 的 ， 人 们 把合 理 的工 艺过程有关内容写在工艺文件中，用以指导生产，这些工艺文件就是工艺规程。工艺规 程 是 在总 结 工作 及 工程 技 术人 员 实践 经 验基 础 上 ， 依 据 科学 理 论和 必 要的 工 艺试 验 制订 的。经审定批准的工艺规程是指导生产的工艺文件，企业有关人员须严格执行，不得有 各 行 其 是 。 当 然 ， 工 艺 规程 也 不是 一 成不 变 的 ， 随 着 科学 技 术的 发 展 ， 一 定 会有 新 的更 为 合 理的 工 艺规 程 代替 旧 的相 对 不合 理 的工 艺 规 程 。 但是 ， 工 艺 规程 的 修订 必 须经 过 充 分的试验认证，并须严格履行呈报审批手续。 第一节 工艺规程基本概念 一、工艺规程的作用 1工艺规程是工厂进行生产准备工作的主要依据 产 品 在投 入 生产 之 前要 作 大量 的生产 准 备工 作 ， 包 括 材料 和 毛坯 的 供应 ， 机 床 的配 备和调理中，专用工艺装备的设计制造，核算生产成本以及配备人员等，所有这些工作 都要根据工艺规程进行。 2工艺规程是企业组织生产的指导性文件 工厂管理人员根据工艺规程规定的要求，编制生产作业计划，组织工人进行生产 ， 并 按 照工 艺 规程 要 求验 收 产品。 3工艺规程是新建和扩建机械制造厂（或车间）的重要文件 新 建 和扩 建 机械 制 造 厂 （或 车 间 ） 须 根 据工 艺 规程 确 定 机 床 和其 他 辅助 设 备的 种 类、 型号规格和数量，厂房面积，设备布置，生产工人的工种、等级及数量等。 此 外 ， 先进 的工 艺 规程 还 起着 交 流和 推 广先 进 制造 技 术的 作用 。 典 型 工艺 规 程可能 缩短工厂摸索和试制的过程。 二、机械加工工艺过程的组成 1工艺过程：改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品或 半成品的过程。工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配 等工艺过程。 2机械加工工艺过程：用机械加工方法，改变毛坯形状、尺寸和表面质量，使其 成 为 零件 的 过 程 。 零 件 的机 械 加工 工 艺过 程 由许 多 工 序 组 合而 成 ， 每 个 工序 又 可分 为 若 干 个 安装 、 工位 、 工步 和 走刀。 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 3 3工序：一个或一组工人，在一个工作地对同一个或同时对几个工件所连续完成 的那一部分工艺过程。 4安装：工件经一次装夹（定位和夹紧）后所完成的那一部分工序。 5工位：为了完成一定的工序部分，一次装夹工件后，工件与夹具或设备的可动 部分一起，相对刀具或设备的固定部分所占据的每一个位置。 6工步：当加工表面、加工刀具和切削用量中的转速和进给量均保持不变的情况 下完成的那一部分工序。 三、工艺规程的设计原则 工艺规程设计必须遵循以下原则： 1. 所 设 计的 工 艺规 程 必须 保 证机 器 零件 的 加工 质 量和 机 器的 装 配质量 ， 达 到 设计图 样上规定的各项技术要求； 2. 工艺过程应具有较高的生产效率，使产品能尽快投放市场； 3. 尽量降低制造成本； 4. 注意减轻工人的劳动强度，保证生产安全。 四、工艺规程设计所需原始资料 设计工艺规程必须具备以下原始资料： 1. 产品装配图； 2. 产品验收质量标准； 3. 产品的年生产纲领； 4. 毛坯材料与毛坯生产条件； 5. 制造厂的生产条件，包括机床设备和工艺装备的规格、性能和当前的技术状 态 ， 工人的技术水平，工厂自制工艺装备的能力以及工厂供电、供气的能力等有关资料； 6. 工艺规程设计所用设计手册和有关标准； 7. 国内外有关制造技术资料等。 第二节 加工工艺规程设计方法 一、机械加工工艺规程设计的内容步骤 1分析零件图和产品装配图 设 计 工艺 规 程时 ， 首 先 应分 析 零件 图 和该 零 件所 在 部件 或 总成 的 装配 图 ， 了 解 该零 件 在 部件 或 总成 中 的位 置 和功 用 以及 部 件或 总 成对 该 零件 提 出的 技 术要 求 ， 分 析 其主要 技术关键和应相应采取的工艺措施，形成工艺规程设计总体构思。 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 4 2对零件图和装配图进行工艺审查 审 查图样上的视图、尺寸公差和技术要求是否正确、统一、完整，对零件设计的结 构 工 艺性 进 行评 价 ， 如 发 现有 不 合理 之 处应 及 时提 出 ， 并 同 有关 设 计人 员 商讨 图 样修改 方案，报主管领导审批。 3由产品的年生产纲领研究确定零件生产类型 4确定毛坯 提高毛坯制造质量，可以减少机械加工劳动量，降低机械加工成本，但同时可能会 增 加 毛坯 的 制造 技 术成 本 ， 得 根 据生 产 类型 和 毛坯 制 造的 生 产条 件 综合 考虑 。 应 当 指 出 ， 我国机械制造工厂的材料利用率较低，只要有可能，应提出采用精密铸造、精密锻造 、 冷轧、冷挤压、粉末冶金等先进制造方法来制造毛坯。 材料利用系数是衡量工艺规程是 否合理的一个重要参数。 5拟订工艺路线 其主要内容包括：选择定位基准，确定各表面加工方法，划分加工阶段，确定工序 集中和分散成度，确定工序顺序等。在拟定工艺路线时，需同时提出几种可能的加工方 法方案，然后通过技术、经济的对比分析，最后确定一种最为合理的工艺方案。 6 确 定 各工 序 所用 机 床设 备 和工 艺 装 备 （含 刀 具 、 夹 具 、 辅 具 等 ） ， 对 需 要改 装 或 设计的专用工艺装备提出设计任务书。 7确定各工序的加工余量，计算工序尺寸公差。 8确定各工序的技术要求及检验方法。 9确定各工序的切削 用量和工时定额。 10编制工艺文件。 二、工艺路线的拟订 拟订工艺路线是设计工艺规程最为关键的一步，需顺序完成以下几个方面的工作。 （一）选择定位基准 在工艺规程设计中，正确选择定位基准，对保证零件技术要求、确定加工先后顺序 有 着 至关 重 要的 影 响 。 定 位 基准 有 精基 准 与粗 基 准之 分 。 用 毛 坯未 经 加工 的 表面 定 位基 准 称 为粗 基 准 ； 用 加 工过 的 表面 作 定位 基 准称 为 精基 准 。 在 选 择定 位 基准 时 一般 都 是先 根 据 零件 的 加工 要 求选 择 精基 准 ， 然 后 再考 虑 用那 一 组表 面 作粗 基 准才 能 把精 基 准加工 出来 。 1精基准的选择原则 选择精基准一般应遵 循以下几项原则： 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 5 （ 1）基准重合原则 为 了 较容 易 地获 得 加工 表 面对 其 设计 基 准的 相 对位 置 精度 要 求 ，应 选 择加 工 表面的 设计基准为其定位基准。这一原则称为基准重合原则 。如果加工表面的设计基准与定 位基准不重合，则会增大定位误差，如果选择所加工表面的工序基准为精基准，这样可 以避免由于基准一重合收起的定位误差。 （ 2）统一基准原则 应 尽 可能 选 择用 同 一组 精 基准 加 工工 序 上尽 可 能多 的 表面 ， 以 保证所 加 工的 各 个表 面之间具有正确的相对位置关系。例如，加工轴类零件时，一般都采用两个顶尖作为驻 的 精 基准 来 加工 轴 类零 件 上的 所 有 外 圆 表面 和 端 面 ， 这 样 可以 保 证各 外 圆表 面 间的 同 轴 度 和 端面 对 轴心 线 的垂 直 度 。 采 用 统一 基 准进 行 加工 还 有减 少 夹具 种 类 、 降 低 夹具 设 计 制造费用的作用。 （ 3）互为基准原则 当 工 件上 两 个加 工 表面 之 间的 位 置精 度 要比 较 高时 ， 可 以 采用 两个表 面 互为 基 准的 方法进行加工。例如，车床主轴前后支承轴颈与主轴锥孔间有严格的同轴度要求，常先 以主轴锥孔为定位基准磨主轴前、后支承轴颈表面，然后再以前、后支承轴颈表面为定 位基准磨主轴锥孔，最后达到图样上规定的同轴度要求。 （ 4）自为基准原则 一 些 表面 的 精加 工 工序 ， 要 求 加工 余 量小 而 均 匀 ， 常 以 加工 表 面自 身 为精 基 准进行 加工。 2粗基准的选择原则 工 件 加工 的 第一 道 工序 所 用基 准 都是 粗 基准 ， 粗 基 准选 择 得正 与 否 ， 不 但 与第 一 道 工 序 的加 工 有 关 ， 而 且 还将 对 该工 件 加工 的 全过 程 产生 重 大影 响 。 选 择 精基 准 ， 一 般 应 遵循以下几项原则： （ 1）保证零件表面相对于不加工表面具有一定位置精度的原则 被 加 工零 件 上如 有不加 工 表面 应 选不 加 工面 作 粗基 准 ， 这 样 可以 保 证不 加 工不 表 面 相对于加工表面具有一定的相对位置关系。 （ 2）合理分配加工余量的原则 从保证重要表面加工余量均匀考虑，应选择重要表面作为粗基准。 （ 3）便于装夹的原则 为使工件定位稳定，夹紧可靠，要求所选用的粗基准尽可能平整、光洁，不允许有 锻造飞边、铸造浇冒、切痕或其他缺陷，并有足够的支承面积。 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 6 （ 4）粗基准不重复使用原则 粗 基 准通 常 只允 许 使用 一 次 ， 这 是 因为 粗 基准 一 般都很 粗糙 ， 重 复 使用 同 一粗 基 准 所加工的两组表面之间的位置误差会相当大，所以，粗基准一般不得重复使用。 （二）表面加工方法的选择 机 器 零件 的 结构 形 状虽 然 多种 多 样， 但 它们 都 是由 一 些最 基 本的 何 表面 组 成的 ， 机 器 零 件的 加 工过 程 实际 就 是获 得 这些 几 何表 面 的过 程 。 同 一 种表 面 可以 选 用各 种 不同的 加工方法加工，但每种方 法的加工质量、加工时间和花费的费用却是各不相同的。工程 技 术 人员 的 任 务 ， 就 是 要根 据 具体 加 工条 件 选用 最 适当 的 加工 方法 ， 加 工 出合 乎 图样要 求 的 机器 零 件。 （三）加工阶段的划分 当零件的质量要求较高时，一般都要经过粗加工，半精加工和精加工等三个阶段 ； 如 果 零件 的 加工 精 度要 求 特别 高 、 表 面 粗糙 度 要求 特 别小 时 ， 还 要 经过 精 整和 光 整加工 阶段。各个加工阶段的主要任务是： 1粗加工阶段 高效地切除加工表面上的大部分余量，使毛坯在形状和尺寸上接近成品零件。 2半精加工阶段 切除粗加工后留下的误差，全被加工工件达到一定精度， 为精加工做准备，并完成 一些次要的加工，例如，钻孔、攻螺纹、铣键槽等。 3精加工阶段 保证主要表面达到零件图规定的质量要求。 4精整和光整加工阶段 其 主 要任 务 是减 小 表面 粗 糙度 和 进一 步 提高 尺 寸精 度 和开 状 精度 ， 但 一 般没 有 提高 表面间位置精度的作用。 （四）工序集中与分散 确 定 加工 方 法后 ， 就 要 按零 件 加工 的 生产 类 型和 工 厂具 体 条件 确 定工 艺 过程 的 工序 数。确定零件加工过程工序数有两种迥然不同的原则，一种是工序集中原则，另一种是 工 序 分散 原 则 。 按 工 序集 中 原则 组 织工 艺 过程 ， 就 是 使每 个 工序 包 括的 加 工内 容 尽量 些 ， 组成一个 集中工序；按工序分散就是使每个工序所包括的加工内容尽量少些。 （五）工序先后顺序的安排 1机械加工工序的安排 机械加工工序先后顺序的安排，一般应遵循以下原则： 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 7 （ 1） 先 加工 定 位基 面 ，再 加 工其 他 表面； （ 2） 先 加工 主 要表 面 ，后 加 工次 要 表面； （ 3）先安排粗加工工序，后安排精加工工序； （ 4）先加工平面，后加工孔。 2热处理工序及表面处理工序的安排 为改善工件材料切削性能安排的热处理工序，例如退火、正火、调质等，应在切削 加工前进行。 为消除工件内应力安排的热处理工序，例如人工时效、退火等，最好安排在粗 加工 阶段 之后 进 行。 为了改善工件材料力学性能的热处理工序，例如淬火、渗碳淬火等，一般都安排在 半 精 加工 和 精加 工 之间 进 行 ， 这 是 因为 淬 火处 理 后尤 其 是渗 碳 淬火 后 工件 会 有加 较 大的 变 形 产 生 ， 为 了 修正 渗 碳 、 淬 火 处理 产 生和 变 形 ， 热 处 理后 需 要安 排 精加 工 工序 。 在淬 火处理进行之前，需将铣槽、钻孔、攻螺纹、去行刺等次要表面的加工进行完毕。当工 件 需 要淬 火 处理 时 ， 由 于 渗碳 过 程工 件 会有 较 大的 变 形产 生 ， 常 将 渗碳 过 程放 在 次要表 面加工之前进行，这样可以减少次要表面与淬硬表面间的位置误差。 为 提 高工 件 表面 耐 磨性 、 耐 蚀 性安 排 的热 处 理工 序 以及 装 饰旷 目 的而 安 排的 热 处理 工序，例如镀铬、镀锌、发兰等，一般都安排在工艺过程最后阶段进行。 3其他工序的安排 为保证零件制造质量，防止产生废品，需在下列场合安排检验工序： （ 1）粗加工全部结束之后； （ 2）送往外车间加工的前后； （ 3） 工 时较 长 工序 和 重要 工 序的 前 后来； （ 4）最终加工后。 除了安排几何尺寸检验工序外，有的零件还要安排擦伤、密封、稳重、平衡等检验 工序。 零 件 表层 或 内腔 的 毛刺 对 机器 装 配质 量 影响 甚 大 ， 切 削 加工 之 后 ， 应 安 排去 毛 刺工 序。 零件在进入装配之前，一般都应安排清洗工序。在用磁力 夹紧的工序之后，要安排 去磁工序，不让带有剩磁的工件进入装配线。 （六）机床设备与工艺装备的选择 正 确 选择 机 床设 备 是一 件 很重 要 的工 作 ， 它 不 但直 接 影响 工 作的 质 量 ， 而 且 还影响 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 8 工 件 的加 工 效率 和 制造 成 本。 所 选机 床 设备 的 尺寸 规 格应 与 工件 的 加工 质 量相 适 应 ， 机 床 精 度等 级 应与 本 工序 加 工要 求 相适 应 ，电 动 机功 率 应与 本 工序 加 工所 需 功率 适 应 ， 机 床设备的自动化程度和生产效率应与工件类型相适应。 工 艺 装备 的 选择 将 直接 影 响工 件 的加 工 精度 、 生 产 效率 和 制造 成 本 ， 应 根 据不 同 情 况适当选择。在中小批生产条件下，应首先考虑选用通用工艺 装备（包括夹具、夹具 、 量 具 和辅 具 ） ； 在 大批 量 生产 中 ，可 根 据加 工 要求 设 计制 造 专用 工 艺装 备 。 （七）切削用量的选择 切 削 用量 是 指在 切 削过 程 中， 选 取的 切 削速 度 、进 给 量和 被 吃刀 量 的具 体 数值 。 合 理 选 择切 削 用 量 ， 对 于 保证 质 量 、 提 高 生产 率 和降 低 成本 具 有重 要 作用 。 提 高 切削 速 度、 加大 进给 量 和被 吃 刀 量 ， 都 使 得单 位 时间 内 金属 的 切除 增多 ， 因 而 都有 利 于生 产 率的提 高。但实际上它们受工作材料、加工要求、刀具耐用度、机床动力、机床和工件的刚性 等因素限制，不可能任意选取。合理选择切削用量，就是在一定条件下选择的切削用量 三要素的最 佳组合。其基本原则是：应首先选择一个尽可能大的切削深度，其次选择一 个 较 大的 进给 量 ， 最 后 ， 在 刀 具耐 用 度和 机 床功 率 允许 条 件下 选 择一 个 合理 的 切削 速 度。 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 9 深 床主轴套筒加工工艺设计 第一节 零件图分析 一、结构特点 主 轴 套筒 是 镗床 的 关键 零 件之 一 ， 它 的 质量 直 接影 响 机床 的 精度 和 镗床 对 工件 的 加 工质量和精度，所以它的精度要求较高，尤其尺寸精度、形位精度和表面粗糙度等。 技术要求： 1、 材料为382、氮化深度 度 3、其它棱角倒角 ; 4、齿顶棱边倒角 R . 均布 深 均布 深 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 10 图 床主轴套筒 图 镗床主轴套筒零件图。其结构特点如下：主轴套筒中间安装镗床主轴，在 两端 90 85内安装轴承，轴承内孔与主轴轴颈相配合用来支承主轴并保 证 主 轴的 回 转精 度 ； 在 套 筒的 圆 表面 上 铣出 齿 条与 主 轴箱 中 的齿 轮 相啮 合 ， 由 齿 轮带动 齿条，使主轴套筒与主轴实现进给运动；主轴套筒外圆与抽轴承相配合，要求主轴套筒 既能在横向运动时无阻滞，以要求在主轴旋转时不 产生晃动，以保证主轴的回转精度 。 所以 90 85和 105外圆是该零件的主要加工的表面。 此外，该零件全长 476端内孔的形状和位置公差是不易掌握的，并且其最 薄处仅有 工 序 安排 不 易会 产 生变 形 ， 将 直 接影 响 到零 件 的加 工 精 度 ， 套 筒 的主 要 面 的粗 糙 度 加 工 表面 全 部需 要 磨 削 ， 并 在 磨削 前 必须 要 安排 合 理的 热 处 理 ， 总之该零件的主要加工表面必须经过多道加工，才能逐步提高精度以达到要求。 二、技术要求 镗床主轴套筒的技术要求见表 表 床主轴套筒的技术要求 项目 说明 90孔轴线对 105圆轴线的 同轴度公差为 90孔表面圆柱度公差 90孔表面对 105圆轴线的 径向圆中跳动公差为 55 度的左端面对 90孔和 85孔的 公共轴线端面 圆跳动公差 为 55 长度的左右端面任选基准的平等 度公差为 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 11 项 目 说明 105 外 圆 表 面 圆 柱 度 公 差 为 齿条齿形中心平面对 105 外圆轴线的 垂直度公差为 85孔表面圆柱度公差为 85孔表面对 105圆轴线的 径向圆跳动公差为 32 长度右端面对 90 85孔 的公共轴线端面圆跳动公差为 氮化深度 处 理 氮 化 工 艺 后 ， 工 件 的 氮 化 层 深 氏硬度在 900 左右。 38碳为 中碳优质合金结构钢 1 105圆表面的轴线是设计基准，其尺寸公差等级很高为 ，表面粗 糙度为 m，这些技术条件都是为了保证与抽轴承的配合精度和运动的平稳。 2两端 85 90孔表面对 105圆轴线的径向圆跳动公差为 柱度为 表面粗糙度值为 些技术条件 都是为了 满足与轴承配合的要求，以保证主轴的回转精度； 90 85的内端面对 90 85 孔 的公 共 轴线 端 面圆 跳 动公 差 为 这 是 因为 这 两处 端面都 是推力轴承的安装基准，它的精度直接影响轴向窜动。 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 12 3中间的 60 倒角是工艺基准，专为精磨 105外圆时用顶尖式心轴而设计的 ， 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 13 以保证两端内孔与外圆有很高的同轴度。 4齿条齿形中心平面对 105圆轴线的垂直度公差为 项技术条 件是保证齿轮与齿条啮合时接触良好，传动平稳。 第二节 生产类型的确定 生 产 类型 是 企业 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， 其 中 成批 生 产又 分 为小 批 生 产 、 中 批 生产 和 大批 生 产 。 由 于 该 床 主轴 套 筒的年 产量定为 100 件 /年，查表 知，该生产类型属于小批生产。 表 械加工各种生产类型 生产类型 生产纲领 单件 生产 成批生产 大量 生产 小批 中批 大批 产品类型 重型机械 1000 中型机械 5000 轻型机械 50000 小批量生产纲领的工艺特点如下： 1 毛坯的制造方法及加工余量：自由锻、木模手工造型；毛坯精度低余量大。 2 机 床 设备 及 机床 布 置 ： 通 用 机床 按 机群 式 排列 ； 部 分 采用 数 控机 床 及柔 性 制 造单元。 3 夹具及尺寸保证：通用夹具、标准附件或组合夹具；划线试切保证尺寸。 4 刀具及量具：通用刀具，标准量具。 5 零件互换性：配对制造，互换性低，多采用钳工修配。 6 工序集中 成度：工序集中，加工工序少，每工序加工内容多。 7 工艺文件的要求：编制简单的工艺过程卡片。 8 生产率：用传统加工方法，生产率低，用数控机床可提高生产率。 9 成本：较高。 10 对工人的技术要求：需要技术熟练地工人。 10发展趋势：采用成组工艺、数控机床、加工中心及柔性制造系统。 第三节 毛坯的选择 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 14 床 主轴 套 筒的 材 料为 38所 以 选择 毛 坯类 型 为圆 钢 ， 成 品 外形尺 寸为 105476以参考表 圆表面加工余量表， 床主轴套筒 选 择毛坯尺寸为 120497 表 圆表面加工余量表（单位： 最大尺寸 200 200 500 零件 表面 粗 糙 度 m 25 25 25 25 件外径 外径 （材料） 单端面 加工余量 外径 （材料） 单端面 加工余量 103 110 110 10 110 04 105 120 106 120 120 第四节 选择定位基准 一、 选择精基准和确定夹紧方案 图 圆表面加工时的精基准 的轴线是该零件的设计基准，根据精基准的选择原则， 镗床主轴套筒加工 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 15 时的精基准具体选择如下： 1以 60 倒角内锥面作为车削或磨削 105 外圆表面的精基准，如图 2以 74 作为车削或磨削各内孔的精基准，如图 3以 85 作为齿条加工的精基准， 如图 孔加工时的精基准 图 条加工的精基准 二、选择粗基准和确定夹紧方案 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 16 根据粗基准的选择原则， 镗床主轴套筒加工时以 105 外圆表面为粗基准， 如图 图 轴套筒的粗基准 一、加工阶段的划分 第五节 拟定套筒的工艺路线 床 主轴 套 筒主 要 表面 精 度很 高 （ 最 高 精度为 ， 表 面 粗糙 度 值很 小 （最 小为 ， 是 高 精度 零 件 ， 所 以 加工 阶 段化 分 除了 一 般的 粗 加工 阶 段 、 半 精 加工 阶 段 和精加工阶段外 ，还要安排精整和光整加工阶段。各阶段的主要任务如下： 1粗加工阶段 在该阶段高效地切除加工表面的大部分余量，使毛坯形状和尺寸上接近成品套筒 ， 主要加工完成粗车外圆和各个孔。 2半精加工阶段 切除粗加工后留下的误差，使被加工工件达到一定精度，为精加工做准备，并完成 一些次要表的加工。 3精加工阶段 保 证 各主 要 表面 达 到零 件 规定 的 加工 质 量和 要 求 ， 主 要 有粗 磨 外圆 面 、内 孔 和齿条。 4精整和光整加工阶段 对高精度的 105 外圆表面， 90 和 85 的孔表面进行研磨，使其达到图样要求。 二、确定各表面的加工方 法 根 据 加工 表 面的 精 度和 表 面粗 糙 度要 求 ， 查表 圆 表面 的 加工 方 案 ， 表 加工方案，表 面加工方案，可得各加工表面的方案，详见表 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 17 表 圆表面的加工方案 序号 加工方案 经济加工精 度 等 级（ 加工表面 粗糙度 适用范围 1 粗车 11 12 50 用 于 淬 火 钢 以 外 的各种金属。 2 粗车 半精车 8 10 粗车 半精车 精车 6 7 粗 车 半精车 精车 液压（抛光） 5 6 5 粗车 半精车 磨削 6 7 要用于淬火钢，也 可用于未淬火钢，但 不宜加工非铁金属。 6 粗车 半精车 粗磨 精磨 5 6 粗车 半精车 粗磨 精磨 超中精加工 (轮式超精磨 ) 5 6 粗车 半精车 精车 金刚石车 5 6 要 用 于 要 求 较 高 的非铁金属的加工。 9 粗车 半精车 粗磨 精磨 超精磨（镜 面磨） 5 级以上 高 精 度 的 钢 或 铸 铁的外 圆 加工。 10 粗车 半精车 粗磨 精磨 研磨 5 级以上 加工方案 序号 加工方案 经济加 工精度 （ 加工表面 粗糙度 适用范围 1 钻 1112 工未淬火钢及铸铁的实 心毛坯 ， 也可用 于 加工非铁 金 属（ 但 粗 焅 度稍高 ） ， 孔 径小于 202 钻 铰 8 9 3 钻 粗铰 精铰 7 8 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 18 4 钻 扩 11 工未淬火钢及铸铁的实心毛 5 钻 扩 铰 8 9 钻 铰 粗铰 精铰 7 ， 也可用于加工非铁金 属 （但 粗焅度稍高 ） ，孔径大于 207 钻 扩 机铰 手铰 6 7 钻 （扩） 拉（或推） 7 9 批大量生产中小零件的通孔。 9 粗镗（扩孔） 1112 淬火 钢 外的各种材 料 ，毛 10 粗镗（ 粗 扩） 半精镗 （ 精扩） 9 10 1 粗 镗 （粗扩 ） 半精 镗 （精 扩 ） 精 镗 （铰） 7 8 有铸出孔或锻出孔。 12 粗镗（粗扩） 半精镗（精扩） 精镗 浮动镗 刀 块精镗 6 7 3 粗镗 (扩 )半精镗 磨孔 7 8 要用于加工淬火钢 ， 也可用开 14 粗镗 (扩 )半精镗 粗磨 精磨 6 7 淬火钢，不宜用于非铁金属。 15 粗镗 半精镗 精镗 金刚石镗 6 7 要用于精度要求较高的 非铁金 属 加工。 16 钻 （扩） 粗铰 精铰 珩磨 6 7 精度要求很高的孔 钻 （扩） 拉 珩磨 镗 半精镗 精镗 珩磨 17 以研磨代替上述的珩磨 5 6 8 钻（粗镗） 扩（半精镗） 脉滚挤 6 7 批大量生产的非铁金属 零件中 的 小孔 ， 铸铁箱 体 上 的孔。 表 平面加工方案 序号 加工方案 经济加 工精度 等级 （ 加工表面粗 糙度 适用