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 T6145 镗 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 T6145 镗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 T6145 镗床主轴套筒零件图 . 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 T6015 镗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 J.瓦 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 0.02mm 之内；镗床主轴套筒的主要表面粗糙度 Ra 数值是 0.04 和 0.02，总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 4.5mm，零件的全长为 476mm。 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 T6145 镗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38CrMoAlA； 2、氮化深度 0.5，硬度 HV900； 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 2.1 镗床主轴套筒 图 2.1 为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 90mm 与 85mm 孔内安装轴承，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 90mm 与 85mm 孔和 105mm 的外圆是该零件的主要加工的表面。 此外，该零件全长 476mm，两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 4.5mm， 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 0.8 和 1.6， 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 2.1： 表 2.1 镗 床主轴套筒的技术要求 项目 说明 90mm 内孔轴线对 105mm 外圆轴线的 同轴度公差为 0.01mm。 90mm 内孔表面圆柱度公差 0.002mm； 90mm 内孔表面对 105mm 外圆轴线的 径向圆中跳动公差为 0.002mm。 55 0.1 长度的左端面对 90mm 内孔和 85mm 内孔的 公共轴线端面 圆跳动公差 为 0.002mm。 55 0.1 长度的左右端面任选基准的平等 度公差为 0.01mm。 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 11 项 目 说明 105mm 外 圆 表 面 圆 柱 度 公 差 为 0.002mm。 齿条齿形中心平面对 105mm 外圆轴线的 垂直度公差为 0.02mm。 85mm 内孔表面圆柱度公差为 0.002mm； 85mm 内孔表面对 105mm 外圆轴线的 径向圆跳动公差为 0.002mm。 32 长度右端面对 90mm 和 85mm 内孔 的公共轴线端面圆跳动公差为 0.002mm。 氮化深度 0.5， HV900 热 处 理 氮 化 工 艺 后 ， 工 件 的 氮 化 层 深 0.5mm,维氏硬度在 900 左右。 38CrMoAlA 含碳为 0.38%的中碳优质合金结构钢 1 105mm 外圆表面的轴线是设计基准，其尺寸公差等级很高为 IT4 级，表面粗 糙度为 Ra0.04 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 85mm 和 90mm 内孔表面对 105mm 外圆轴线的径向圆跳动公差为 0.002mm，圆柱度为 0.002mm，其表面粗糙度值为 Ra0.32mm，这些技术条件 都是为了 满足与轴承配合的要求，以保证主轴的回转精度； 90mm 和 85mm 孔的内端面对 90 mm 和 85mm 内 孔 的公 共 轴线 端 面圆 跳 动公 差 为 0.002mm， 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 105mm 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 105mm 外圆轴线的垂直度公差为 0.02mm，这项技术条 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 T6145 镗 床 主轴 套 筒的年 产量定为 100 件 /年，查表 2.2 可知，该生产类型属于小批生产。 表 2.2 机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 T6145 镗 床 主轴 套 筒的 材 料为 38CrMoAlA， 所 以 选择 毛 坯类 型 为圆 钢 ， 成 品 外形尺 寸为 105mm 476mm，所以参考表 2.3 外圆表面加工余量表， T6145 镗床主轴套筒 选 择毛坯尺寸为 120mm 497mm。 表 2.3 外圆表面加工余量表（单位： mm） 最大尺寸 200 200 500 零件 表面 粗 糙 度 Ra/ m 6.3 25 1.6 6.3 6.3 25 1.6 6.3 6.3 25 1.6 6.3 6.3 25 1.6 6.3 零件外径 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 1.5 2.0 110 110 2.0 2.5 104 105 120 106 120 120 第四节 选择定位基准 一、 选择精基准和确定夹紧方案 图 2.2 外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， T6145 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 2.2； 2以 74 作为车削或磨削各内孔的精基准，如图 2.3； 3以 85 作为齿条加工的精基准， 如图 2.4 图 2.3 内孔加工时的精基准 图 2.4 齿条加工的精基准 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， T6145 镗床主轴套筒加工时以 105 外圆表面为粗基准， 如图 2.5。 图 2.5 主轴套筒的粗基准 一、加工阶段的划分 第五节 拟定套筒的工艺路线 T6145 镗 床 主轴 套 筒主 要 表面 精 度很 高 （ 最 高 精度为 IT4） ， 表 面 粗糙 度 值很 小 （最 小为 0.002） ， 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 2.4 外 圆 表面 的 加工 方 案 ， 表 2.5 孔 加工方案，表 2.6 平面加工方案，可得各加工表面的方案，详见表 2.7。 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 17 表 2.4 外圆表面的加工方案 序 号 加工方案 经济加工精 度 等 级（ IT） 加工表面 粗糙度 Ra 适用范围 1 粗车 11 12 5012.5 适 用 于 淬 火 钢 以 外 的各种金属。 2 粗车 半精车 8 10 6.3 3.2 3 粗车 半精车 精车 6 7 1.6 0.8 4 粗 车 半精车 精车 液压（抛光） 5 6 0.20.025 5 粗车 半精车 磨削 6 7 0.8 0.4 主要用于淬火钢，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 0.4 0.1 7 粗车 半精车 粗磨 精磨 超中精加工 (轮式超精磨 ) 5 6 0.10.012 8 粗车 半精车 精车 金刚石车 5 6 0.40.025 主 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 0.025 极 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 0.1 表 2.5 孔加工方案 序 号 加工方案 经济加 工精度 （ IT） 加工表面 粗糙度 Ra 适用范围 1 钻 1112 12.5 加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 20mm. 2 钻 铰 8 9 3.21.6 3 钻 粗铰 精铰 7 8 1.60.8 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 18 4 钻 扩 11 12.56.3 加工未淬火钢及铸铁的实心毛 5 钻 扩 铰 8 9 3.21.6 6 钻 铰 粗铰 精铰 7 1.60.8 坯 ， 也可用于加工非铁金 属 （但 粗焅度稍高 ） ，孔径大于 20mm. 7 钻 扩 机铰 手铰 6 7 0.40.1 8 钻 （扩） 拉（或推） 7 9 1.60.1 大批大量生产中小零件的通孔。 9 粗镗（扩孔） 1112 12.56.3 除淬火 钢 外的各种材 料 ，毛 10 粗镗（ 粗 扩） 半精镗 （ 精扩） 9 10 3.21.6 11 粗 镗 （粗扩 ） 半精 镗 （精 扩 ） 精 镗 （铰） 7 8 1.60.8 坯有铸出孔或锻出孔。 12 粗镗（粗扩） 半精镗（精扩） 精镗 浮动镗 刀 块精镗 6 7 0.80.4 13 粗镗 (扩 )半精镗 磨孔 7 8 0.80.2 主要用于加工淬火钢 ， 也可用开 14 粗镗 (扩 )半精镗 粗磨 精磨 6 7 0.20.1 不淬火钢，不宜用于非铁金属。 15 粗镗 半精镗 精镗 金刚石镗 6 7 0.40.05 主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 0.2 精度要求很高的孔 钻 （扩） 拉 珩磨 0.025 粗镗 半精镗 精镗 珩磨 17 以研磨代替上述的珩磨 5 6 0.1 18 钻（粗镗） 扩（半精镗） 脉滚挤 6 7 0.1 成批大量生产的非铁金属 零件中 的 小孔 ， 铸铁箱 体 上 的孔。 表 2.6 平面加工方案 序 号 加工方案 经济加 工精度 等级 （ IT） 加工表面粗 糙度 Ra 适用范围 1 粗车 半精车 8 9 6.3 3.2 端面 2 粗车 半精车 精车 6 7 1.6 0.8 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 19 3 粗车 半精车 磨削 7 9 0.8 0.2 4 粗刨（粗铣） 精刨（精铣） 7 9 6.3 1.6 一般不 淬 硬的平 面 （端 铣粗糙度可较低） 5 粗刨（粗铣） 精刨（精铣） 刮研 5 6 0.8 0.1 精 度 要求较高的 不淬 硬平面 ， 批量 较大 时宜 采用精刨宽刃方案。 6 粗刨（粗铣） 精刨（精铣） 宽刃精刨 6 7 0.8 0.2 7 粗刨（粗铣） 精刨（精铣 ） 磨削 6 7 0.8 0.2 精 度 要求较高 的 淬硬 平面或不淬硬平面。 8 粗刨（粗铣） 精刨（精铣） 粗磨 精磨 5 6 0.4 0.25 9 粗铣 拉 6 9 0.8 0.2 大量生 产 ， 较小的 平面 10 粗铣 精铣 磨削 研磨 5 级以上 0.1 高精度平面 表 2.7 确定各表面的加工方法 加工表面 精度要求 表面粗糙度 Ra 加工方案 105m4 外圆 IT4 0.04 粗车 半精车 粗磨 精磨 研磨 74 内孔 IT13 2.5 钻孔 镗孔 85F8 内孔 IT8 1.25 粗车 半精车 粗磨 精磨 85K4 内孔 IT4 0.32 粗车 半精车 粗磨 精磨 研磨 90K4 内孔 IT4 0.32 粗车 半精车 粗磨 精磨 研磨 76H8 内孔 IT8 粗车 半精车 粗磨 精磨 96 和 94 越程槽 IT13 2.5 粗车 96 和 94 内端面 IT6 0.63 粗车 粗磨 精磨 60 倒角内锥面 IT6 半精车 粗磨 精磨 齿条 1.25 粗铣 精铣 粗磨 精磨 M4 孔螺纹 钻孔 攻丝 3H7 内孔 IT7 钻孔 铰孔 端面 IT7 1.25 粗车 半精车 精磨 三、加工顺序安排 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 20 根 据 机械 加 工的 安 排原 则 ， 先 安 排基 准 和主 要 表面 的 粗加 工 ， 然 后 再安 排 基准 和 主 要表面的精加工。首先以 105mm 外圆表面作为粗基准来加工中心孔，然后中心孔为 基 准 来加 工 外圆 表 面 ， 再 以 105mm 外圆表面为精基准来粗加工各个孔和 60 倒角内锥 面 （ 精基准 ） ， 最 后 以 105mm 外 圆 表面 和 60 倒 角 内锥 面 互为 精 基准 来 完成 零 件外 圆 和内孔的加工；以 105mm 外圆表面和端面为基准完 成齿条的加工。 四、热处理工序及表面处理工序的安排 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 ， 必 须 要严 格 安排 合 理正 确 的热处 理工序。 1为了细化零件晶粒，使镗床主轴套筒获得高的韧性和足够的强度，使其具有良 好的综合机械性能，在粗车工序以后安排调质处理。 调质外理的过程是将淬火钢件加热到 500 600 表 2.8 常用钢材调质外理规范 钢号 淬火 回火 调质硬度 HBS 温度 / 冷却介质 温度 / 冷却介质 60Si2MnA 840 860 油 650 700 空气 220 250 35CrMo 850 870 油 600 660 空气 250 280 38CrMoAlA 930 950 油 620 690 空气 240 300 45MnB 840 860 油 630 670 600 650 550 600 空气或油 200 230 220 250 250 280 根常用钢材调质处理规范（如表 2.8 所示）可确定 38CrMoAlA 的调质时的淬火温 度为 930 950 2镗床 主轴套筒经过调质工序以后，虽然能够获得高的韧性和足够的强度，良好 的综合机械性能，但调质过程中在淬火后组织不太稳定，虽然高温回火，消除部分的淬 火应力，但仍有保留下来的，在这以后还有可能会引起尺寸的微小变形。这对普通零件 影 响 不 大 ， 但 对 高精 度 的镗 床 主轴 套 筒零 件 是不 允 许 的 。 那 么 只要 还 存在 淬 火应 力 及粗 加 工 切削 应 力 ， 是 无 法达 到 图纸 要 求的 。 而 经 过高 温 时效 ， 可 以 消除 残 余应 力 ， 使 镗 床 主轴套筒的尺寸稳定下来。 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 20 38CrMoAlA 的镗床主轴套筒零件氮化（是将氮原子渗入钢件表层的化学热处理） 后 ； 表 面 硬度 可 以保 证 达 到 技 术要求 HV900， 和 较 高的 疲 劳强度 、 较 高 的抗 蚀 性和 较 高 的 抗 咬合 性 能 。 氮 化 工序 中 零件 的 渗氮 层 薄而 脆 ， 其 渗 氮工 件 不可 能 承受 太 大的 接 触压 力和冲击。渗氮后所允许磨削余量较小，因此氮化工序要安排在精磨工序以前、粗磨工 序以后即可。 图 2.6 38CrMoAlA 钢二段氮化工艺曲线 3为了加快渗氮速度及获得更深的渗层，可采用二段渗氮的热处理工艺。如图 2.6 所示，其渗氮的过程分两个阶段进行，第一阶段先在 510 520，第二阶段在 550-560 ，出炉时在 180-200。 4.镗床主轴 套筒在氮化后安排定性外理，垂直吊挂，油炉定性工作，并且不许人为 较 真 ， 从 而 保证 工 件表 面 机械 性 能良 好 ， 消 除 机械 加 工累 积 的应 力 集中 ， 稳 定 尺寸 精 度， 从而提高镗床主轴套筒在实际使用中的寿命。 五、其他工序的安排 1在完成外圆和内孔的半精加工后、铣齿前，对工件安排磁粉探伤，这能够及时 发现工件的表面与近表面是否有裂纹和夹渣等缺陷，保证工件合格的进入下道工序。 磁粉探伤的原理，是对导磁材料制成的工件，进行磁化到饱和程度，若材料内部非 常均匀，没有缺陷，将在其内部将产生均匀分布的磁化线；如果工件表面或近表面区域 存 在 裂 纹 、 夹 渣 或气 孔 等缺 陷 时 ， 这 些 缺陷 两 侧的 表 面上 产 生一对 N、 S 极 的 局部 磁 场。 这 时 ，若 在 被检 工 件的 表 面上 撒 放磁 铁 粉和 磁 铁粉 悬 液， 磁 粉就 会 被漏 磁 场所 吸 附 ， 产 生磁粉集聚，因而把缺陷的形象清楚地显示出来。 但磁粉探伤完成后要对套筒进行去磁。 2为了使镗床主轴套筒上非渗氮面得到防护，提高零件的使用价值，在工件进行 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 21 渗氮工序前安排一道钳工，及取螺钉旋入套筒两端孔内。 六、工序过程安排 根 据 以上 的 分析 ， 初步 拟 订机 械 加工 工 艺过 程 如下 （ 表 2.9） ： 表 2.9 T6145 镗床主轴套筒加工工艺过程 序号 工 序名称 工序内容 1 划线 在毛坯一端划中心线。 2 钳工 按线钻 5 60 的中心孔。 3 粗车 1 粗车外加圆，留余量，调头加工注意外圆的接平。 4 粗车 2 粗 车 两端面 ， 留 余 量 ； 钻 通 孔 74， 扩孔 74， 粗 车 孔 84、 90， 、 85，均留余量；并在靠 85 孔的端面打上标号。 5 热处理 1 调质处理，硬度达 HBS257。 6 半精车 1 在 打 标号 一 端车割 6mm 的 试 片 ， 工 件 相应 端 再打 同 样标 号 ， 试 片金 相组织检验合格后转入下道工序。 7 半精车 2 车外圆 105，调头 加工要保持接刃平整，留余量；车 1： 10 锥面。 8 半精车 3 车两端面，车孔 74、 90、 85，均留余量；切 6 96， 6 94 槽，车倒角 60 。 9 粗磨 1 粗磨外圆 105，留余量。 10 探伤 磁粉探伤。 11 铣 粗、精铣齿条，中径留磨量。 12 热处理 2 高 温 时效 （ 不准 使 用工 具 校正 ） 。 13 粗磨 2 粗磨外圆 ，留余量。 14 粗磨 3 粗磨孔 74、 90、 85，槽内肩面磨出即可，磨 60 倒角内锥面。 15 磨齿 1 粗磨齿条，中径留磨量。 16 钳工 两端面上钻孔，攻 6 M4-6H 深 10 的螺纹，铰 2 3 深 6 的孔， 锉刀修齿顶棱角倒圆为 R0.5，其余棱角倒角 0.3 45 。 17 精磨 1 精磨外圆至， 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 22 18 钳工 两端螺纹孔旋入 M4 的螺钉，待氮化后取出。 19 热处理 3 氮化处理，硬度达 HV900，渗层深为 0.5，试片随工件氮化。 20 热处理 4 定性处理，垂直吊挂，油炉定性。 21 精磨 2 磨外圆，留余量。 22 精磨 3 外圆面定位，精磨 90、 85 均留余量；磨 76 和 90 至图样尺 寸，磨两端尺寸为 476 0.2 至 476 0.2。 23 磨齿 2 精磨齿条至图样要求。 24 研磨 研磨外圆至图样要求。 研磨 90 至图样要求，研磨 85 至图样要求。 25 检验 按图样对零件各项技术要求检验。 26 入库 上油、包装、入库。 七、确定套筒程工序加工余量及工序尺寸 1 105 外圆工序尺寸计算 2 90 内孔工序尺寸计算 工序名称 工序余量 工序公差 工序基本尺寸 工 序 尺寸 和 偏差 研磨 0.01 IT4 105 105 精磨 0.09 IT5 105+0.01=105.01 105.01 精磨 0.1 IT6 105.01+0.09=105.1 105.1 粗磨 0.4 IT7 105.1+0.1=105.2 105.2 粗磨 0.4 IT8 105.2+0.4=105.6 105.6 半精车 1 IT8 105.6+0.4=106 106 粗车 13 IT13 106+1=107 107 毛坯 107+13=120 120 工序名称 工序余量 工序公差 工序基本尺寸 工 序 尺寸 和 偏差 研磨 0.01 IT4 90 90 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 23 精磨 0.09 IT5 90-0.01=89.99 89.99 粗磨 0.3 IT7 89.99-0.09=89.9 89.9 半精车 1.6 IT10 89.9-0.3=89.6 89.6 粗车 IT13 89.6-1.6=88 88 3 85 内孔工序尺寸计算 4 85 内孔工序尺寸计算 工序名称 工序余量 工序公差 工序基本尺寸 工 序 尺寸 和 偏差 精磨 0.1 IT8 85 85 粗磨 0.3 IT7 85-0.1=84.9 84.9 半精车 1.6 IT10 84.9-0.3=84.6 84.6 粗车 IT13 84.6-1.6=83 83 5 76 内孔工序尺寸计算 工序名称 工序余量 工序公差 工序基本尺寸 工 序 尺寸 和 偏差 研磨 0.01 IT4 85 85 精磨 0.09 IT5 85-0.01=84.99 84.99 粗磨 0.3 IT7 84.99-0.09=84.9 84.9 半精车 1.6 IT10 84.9-0.3=84.6 84.6 粗车 IT13 84.6-1.6=83 83 工序名称 工序余量 工序公差 工序基本尺寸 工 序 尺寸 和 偏差 精磨 0.1 IT8 76 76 粗磨 0.3 IT7 76-0.1=75.9 75.9 半精车 1.6 IT10 75.9-0.3=75.6 75.6 粗车 9 IT13 75.6-1.6=74 74 扩孔 25 74-19=65 65 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 24 钻孔 65-25=30 30 第六节 机床设备和工艺装备的选择。 一、 机床设备的选择 由于 T6145 镗 床 主轴 套 筒属 于 小批 量 生产 的 零 件 ， 所 以 在选 择 机床 设 备是 尽 量选择 通用机床来加工，根据机床设备的选择原则，各工序所需的机床选择如下： 表 2.10 普通车床 C6140 的技术参数 普通车 床型号 技术参数 工 作 精度 /mm 最大加工直径 /mm 最大 加工 长度 /mm 主轴转速 圆度 圆柱度 平面度 表面粗 糙度 Ra/ m 床 身 上 刀 架 上 棒 料 级 数 范围 (r/min) C6140 400 220 52 750 24 91600 0.01 0.03/300 0.02/300 1.6 1工序 2 至工序 8 中的粗车和半精车加工选用普通车床 C6140，普通车床 C6140 的技术参数如表 2.10 所示。 2工序 11 粗、精铣齿条加工选用立式升降台铣床 X5030，立式升降台铣床 X5030 的技术参数如表 2.11 所示。 如表 2.11 立式升降台铣床 X5030 技术参数 立式升 降台铣 床 型号 工作台面尺 寸/mm (宽长 ) 技术参术 工作精度 工 作 台最 大 行程 主轴转速 /(r/min) 纵向 机 /手 横向 机 /手 垂向 机 /手 级 数 范围 平面度 (mm/mm2) 表面粗糙 度 Ra/ m X5030 300 1150 680 235 400 12 351600 0.02 2.5 3工序 9 至工序 17 中的粗、精磨外圆或内孔工序选用万能外圆磨床 M1432A，万 能外圆磨床 M1432A 的技术参数如表 2.12 所示。 表 2.12 万能外圆磨床 M1432A 的技术参数 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 25 万能外 最大磨削 技术参数 工作精度 最小 磨削 最大磨 中心高 砂轮最 圆度圆 表面粗 圆磨床 直径长 磨削 孔径 削孔深 中心 大外径 柱度 糙度 型号 度 /mm 直径 范围 厚度 /mm /mm /mm 距 （ mm） （ mm） /mm Ra/ m M1432A 320 8 13 125 180 40050 0.005 0.16 1500 100 1500 0.008 4工序 2 和工序 16 的钻孔加工和攻丝加工选用圆柱立式钻床 Z5025，圆柱立式钻 床 Z5025 的技术参数如表 2.13 所示。 表 2.13 圆柱立式钻床 Z5025 的技术参数 圆柱立 式钻床 型号 技术参数 主轴行程 /mm 最大钻孔直径 /mm 主轴端至底 座面距离 /mm 主轴轴 线 至立柱 表面距离 /mm 主轴转速 (r/min) 级数 范围 Z5025 25 1200 315 8 1002900 145 5工序 15 和工序 22 的磨齿加工选用万能工具磨 MA6025，万能工具磨 MA6025 的技术参数如表 2.14 所示。 6工序 20 至工序 25 的精加工选用万能外圆磨床 F13 1000，万能外圆磨床 F13 1000 的技术参数如表 2.15 所示。 表 2.14 万能工具磨 MA6025 的技术参数 万能工具 磨型号 技术参数 加工精度 最大磨削 尺寸 /mm 中心高 中心 距 （ mm） 回转角度 /(中心高中 心距 ( ) 转速 直线度 /mm 表面 粗糙 度 Ra/ m 工 作 台 砂轮架 工件 砂轮 直 径 长 度 水平 垂直 MA6025 250 270 130630 45 360 15 170 270 2700 4000 5500 0.005 0.63 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 26 表 2.15 万能外圆磨床 F13 1000 的技术参数 二、刀具的选择 由于 T6145 镗 床 主轴 套 筒属 于 小批 量 生产 的 零 件 ， 所 以 在加 工 过程 中 尽量 选 择通用 刀具来完成加工，各工序的刀具具体如下： 1工序 2，钻 5 60 的中心孔选用不带护锥中心钻（ A 型） 1 60 钻头。 2工序 3，车外圆选用外圆车刀。 3工序 4，车端面选用端面车刀，钻孔和扩孔选用 30、 40、 50、 60 的钻 头和镗刀，车内孔选用内圆车刀。 4工序 6，切断选用 6mm 宽的切断刀。 5工序 7，车外圆选用外圆车刀。 6工序 8，车端面选用端面车刀，车内孔选用内圆车刀。 7工序 9 和工序 13，磨外圆所选砂轮为： 1 100 40 20 A 50 K 5 B 50m/s，其中 1 为表示砂轮形状为平形砂轮， 100 40 20 表示砂轮外径 100mm、厚 40mm 和孔径为 20mm， A 表 示 棕刚 玉 ， 50 表 示 粒度 50 ， L 表 示 砂轮 的 硬度 等 级 ， 5 表 示 砂轮 的 组织 号 ， B 表示结合剂为树脂， 50m/s 为砂轮最高工作速度。 8工序 11，粗精铣齿条选用模数为 3 成型齿轮铣刀。 9工序 14，粗磨内圆所选砂轮为： 1 40 10 6 A 50 K 5 B 50m/s。 10工序 15，粗磨齿条所选砂轮为： D1 100 40 20 A 50 K 5 B 50m/s。 11工序 17 和工序 20，精磨外圆所选砂轮为： 1 100 40 20 A 70 P 5 B 50m/s。 12工序 19，钻 1 60 中心孔选用不带护锥中心钻（ A 型） 1 60 钻头，加工 M4 的螺纹用 3.3 的钻头和 M4 丝锥，加工 3 的孔选用 2.8 的钻头和 3 的铰刀。 13工序 22，精磨内圆所选砂轮为： 1 40 10 6 A 70 P 5 B 50m/s。 14工序 23，精磨齿条所选砂轮为： D1 100 40 20 A 70 P 5 B 50m/s 万能外 最大磨削 技术参数 工作精度 最小 磨削 最大磨 中心高 砂轮最 圆度圆 表面粗 圆磨床 直径长 磨削 孔径 大外径 型号 度 /mm 直径 范围 削孔深 中心 厚度 柱度 糙度 /mm /mm /mm 距 （ mm） （ mm） /mm Ra/ m F13 350 8 16 200 175 50080 0.002 0.04 1000 1000 125 1000 0.005 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 27 15工序 24，研磨外圆表面研具选用三点式研具，磨料选用粒度为 W3.5 的碳化硼 BC。 16工序 24，研磨内孔面研具选用不开槽的可调式研具，磨料选用粒度为 W3.5 的 碳化硼 BC。 三、夹具的选择 在 机 床上 加 工工 件 时 ， 为 了 保证 加 工精 度 ， 首 先 需要 用 夹具 来 使工 件 在机 床 上占有 正确的位置，然后将工件夹紧。夹具是机械加工中必不可少的工艺装备，夹具的作用具 体有便于在工序中正确装夹（安装）工件并保证质量，保证位置精度，还可减少振动 ， 均匀余量，使有利于工序其他要求得到保证。还可以提高 劳动生产率，降低劳动强度 ， 扩大或改变原机床的使用范围和缩短新产品试制周期。 正 确 选用 夹 具 ， 对 保 证加 工 质量 和 提高 生 产率 ， 扩 大 机床 使 用范 围 及减 轻 劳动 强 度 都 有 重要 作 用 。 同 时 ， 使 用 夹具 还 有助 于 工人 掌 握复 杂 或精 密 零件 的 加工 质 量及 解 决较 为复杂的工艺问题。在选择夹具时，首先要考虑通用夹具是否能满足装夹条件，然后在 考 虑 专用 夹 具等 其 他类 型 夹具。 镗 床 主轴 套 筒是 属 小批 量 生产 的 零件 ， 所以 在 选择 夹 具是 应 尽量 选 择通 用 夹具 。 具 体选择如下： 1在车床上进行粗精加工时选用三爪卡盘 K11130、顶尖和中心架就能满足加工的 需要 。 2 由 于 在齿 条 加工 中 存在 分 度问 题 ， 为 了 更好 的 保证 其 加工 精 度和 提 高加 工 效率， 所以为其设计了专用的夹具。详见第三章夹具设计。 3磨削孔时用双 V 型铁安装工件，且为了削除传动中的扭力，保证工件在 V 形铁 上的旋转自如，工件与头架主轴之间可用传动夹头传动夹头连接，如图 2.7 所示。 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 28 4磨削外圆时利用两个 60 倒角内锥面定位采用锥套心轴来安装工件，如图 2.8 所 示。 图 2.7 套筒在 V 形铁上安装 图 2.8 套筒心轴 第七节 切削用量的选择 一、切削用量的选择原则 切 削 用量 的 选择 主 要依 据 工件 材 料 、 加 工 精度 和 表面 粗 糙度 的 要求 ， 还 应 考虑 刀 具 合理的耐用度，工艺系统刚度及机床功率等条件。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。 1切削深度 ap 的选择 切削深度应根据工件的加工余量和工艺系统刚度来确定。粗加工时，留下精加工 、 半精加工余量外，尽可能一次走刀将粗加工余量切除，不能一次切除时，也应按先多后 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 29 少的不等余量法加工。精加工时，切削深度应根据粗加工所留下的余量确定 ，往往采用 逐渐减少切削深度的方法，逐步提高加工精度与表层质量。 2进给量 f 的选择 粗 加 工时 ， 进 给 量的 选 择主 要 考虑 工 艺系 统 的强 度 和刚 度 。 工 艺系统 强 度和 刚 度好 时，可选用大一些的进给量；反之，应适当减少进给量。 精加工、半精加工时，进给量应按工件表面粗糙度的要求选择。 3切削速度 v 的选择 切削速度主要根据工件材料和刀具材料的性质来确定，在已选定的 a p 和 f 的基础 上，选用切削速度，应使刀具耐用度有合理值。精加工时，应尽量避开积屑溜、鳞刺产 生 的 切削 速 度区 域 。 断 续 切削时 ， 为 减 小冲 击 和热 应 力 ， 应 适 当降 低 切削 速 度 。 车 端 面 时，其切削速度是一个变量，其最大值应选得比车外圆时适当提高。在易发生振动的条 件下，切削速度应避开自激振动的临界速度。 二、确定各工序的切削用量 1粗车 外圆 确定切削深度 a p ： 单边总余量 h = 110 105 = 2.5 mm，留 1mm 精加工余量， 2 故粗车切削深度 ap =1.5mm。 表 2.16 粗车外圆和端面时的进给量 加工 材料 车刀刀 杆尺寸 B H 工件 直径 d 切 削 深 度 a p （ mm） 3 5 8 12 以上 进给量 f（ mm/r） 碳素 1625 60 0.50.7 0.40.6 0.30.5 结构 100 0.60.9 0.50.7 0.50.6 0.40.5 钢和 400 0.81.2 0.71.0 0.60.8 0.50.6 合金 2030 2525 60 100 600 0.0.60.7 0.81.0 1.21.4 0.50.7 0.70.9 1.01.2 0.40.6 0.50.7 0.81.0 0.40.7 0.60.9 0.40.6 结构 钢 确定进给量 f： 由表 2.16 可以查得， f=0.60.9mm，取 f=0.8mm/r； 选择切削速度 v 和主轴转速 n： 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 30 查表 2.17 得， v=1.3331.83mm/s 故取 v=1.5mm/s=90m/min 所以 n = 1000v = 1000 90 = 270.4r / min d 3.14 106 圆整后取： n=270r/min， 根据 C6140 参数取： n=260 r/min, 所以实际切削速度 v = nd = 260 3.14 107 = 87.35m / min 1000 1000 最 后 选定 粗 车外 圆 切削 用 量为： a p =1.5mm， f=0.8mm/r， n=260r/min, v=87.35m/min。 表 2.17 外 圆 车削 切 削速 工件 材料 热处理 状态 硬度 HB 硬 质 合 金 刀 具 ap =0.32mm f=0.080.3mm/r a p =26mm f=0.30.6mm/r ap =610mm f=0.61mm/r 切 削 速 度 v（ m/s） 中碳钢 热轧 179255 2.172.667 1.51.83 1.01.333 调质 200250 1.6672.17 1.1671.5 0.8331.167 淬火 347547 1.01.333 0.6671.0 合金 热轧 212269 1.6672.17 1.1671.5 0.8331.167 结构钢 调质 200293 1.3331.83 0.8331.167 0.6671.0 2 粗加工各孔 1 钻 30mm 通孔 切削深度 a = d = 30 = 15 mm p 2 2 查表 2.18 得， f=0.450.55mm/r f=0.48 mm/r 查表 2.19 得，切削速度 v=0.25m/s=15m/min 所以 n = 1000v = 100015 = 159.2 r/min d 3.14 30 根据 C6140 参数取： n=132 r/min 所以实际切削速度 v = nd = 132 3.14 30 = 12.43m / min 1000 1000 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 31 最 后 选 定 钻 30mm 通 孔 切 削 用 量 为 ： a p =15mm ， f=0.48mm/r ， n=132r/min, v=12.43m/min。 表 2.18 高速钢钻头钻孔时的进给量 钻 头 钢 b （ GPa） 铸铁、铜及铝合金 HB 直 径 0.784 0.7840.981 0.981 200 200 （ mm） 进 给 量 f(mm/r) 1620 0.350.43 0.260.32 0.210.25 0.700.86 0.430.53 2025 0.390.47 0.290.35 0.230.29 0.780.96 0.470.57 2530 0.450.55 0.320.40 0.270.33 0.91.1 0.540.66 3060 0.600.70 0.400.50 0.300.40 1.01.2 0.70.8 表 2.19 高速钻头钻孔时的切削速度 加工材料 硬度 HB 切削速度 v（ m/s） 中高碳钢 125175 0.37 175225 0.33 225275 0.25 275325 0.20 合金钢 175225 0.30 225275 0.25 275325 0.20 325375 0.17 2 扩 30mm 至 40mm 切削深度 ap = 40 30 = 5 mm 2 查表 2.20 得， f=0.8mm/r，切削速度 v=27.9m/min 所以 n = 1000v = 1000 27.9 = 222.1 r/min d 3.14 40 根据 C6140 参数取： n=170r/min 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 32 所以实际切削速度 v = nd = 170 3.14 40 = 21.35m / min 1000 1000 最 后 选 定 钻 30mm 通 孔 切 削 用 量 为 ： a p =5mm ， f=0.8mm/r ， n=170r/min, v=21.35m/min。 同理可得：扩 40mm 至 50mm 切削用量为： a p =5mm， f=0.8mm/r， n=170r/min, v=26.69m/min； 扩 50mm 至 60mm 切 削 用量 为 ： a p =5mm， f=0.8mm/r， n=132r/min, v=24.86m/min。 表 2.20 扩孔钻的切削用量 D0 钢 b =650MPa 加切削液 f v n v n v n d=15mm d=20mm d=30mm 40 0.6 25.1 199 28 223 32.2 256 0.8 21.7 173 24.3 193 27.9 223 1.0 19.4 155 21.7 173 25 198 50 0.6 26.9 171 29.2 186 33.6 214 0.8 23.3 149 25.3 161 29 185 1.0 20.8 133 22.6 144 26 166 60 0.6 27.8 148 30.2 160 34.7 159 0.8 24.1 128 26.1 139 30.1 142 1.0 21.5 114 23.3 124 26.9 130 3 粗 车 60mm 至 74mm 切削深度 ap =3.5mm 查表 2.21 有，进给量 f=0.3mm/r，切削速度 v=4060m/min，取 v=50m/min 主轴转速： n = 1000v = 1000 50 = 215.2 r/min d 3.14 74 根据 C6140 参数取： n=210r/min 所以，实际切削速度 v = nd = 3.14 210 74 = 44.18 r/min 1000 1000 最 后 选定 粗 车 60mm 至 74mm 孔 切 削用 量 为： a p =3.5mm， f=0.3mm/r， n=210r/min, v=44.18m/min。 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 33 同 理 可得 ： 粗 车 74mm 至 84mm 孔 切 削用 量 为： a p =5mm， f=0.3mm/r， n=170r/min, v=44.89m/min； 粗车 74mm 至 83mm 孔切削用量为： a p =4.5mm， f=0.3mm/r， n=170r/min, v=44.89m/min； 粗车 84mm 至 88mm 孔切削用量为： a p =2mm， f=0.3mm/r， n=170r/min, v=46.97m/min。 表 2.21 镗削加工的切削用量 加工 方式 刀具材料 刀具 类型 铸铁 钢 a p /mm (直径上 ) /(m/nin) /(mm/r) /(m/nin) /(mm/r) 粗镗 高速钢 刀头 2035 0.31.0 2040 0.31.0 58 镗刀块 2540 0.30.8 硬质合金 刀头 4080 0.31.0 4060 0.31.0 镗刀块 3560 03.0.8 半精镗 高速钢 刀头 2540 0.20.8 3050 0.20.8 1.53 镗刀块 3.040 0.20.6 硬质合金 刀头 60100 0.20.8 80120 0.20.8 镗刀块 5080 0.20.6 3铣削齿条 表 2.22 硬质合金铣刀进给量 铣刀直径 铣 削 宽 度 /mm 1 3 5 8 每齿进给量 fz /(mm/z) 10 12 14 16 18 22 0.03 0.025 0.06 0.04 0.08 0.05 0.04 0.03 0.06 0.04 0.04 0.03 切削深度 ap =5.5mm 查表 2.22 有，进给量 f=0.3mm/r 查表 2.23 有，切削速度 v=3580m/min，取 v=50m/min 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 34 主轴转速： n = 1000v = 1000 40 = 769.2 r/min d 3.1416 根据 X5030 参数取： n=800r/min 所以，实际切削速度 v = nd = 3.14 800 16 = 40.19 r/min 1000 1000 最 后 选定 粗 铣齿 条 切削 用 量为： a p =5.5mm， f=0.3mm/r， n=800r/min， v=40.19r/min。 表 2.23 铣削速度 工件材料 硬度 HBS 铣削速度 /(m/min) 硬质合金铣刀 高速钢 合金钢 220 55 120 15 35 225 325 35 80 10 25 325 425 30 60 5 10 同 理 可得 精 铣齿 条 切削 用 量为： a p =1.2mm， f=0.4mm/r， n=1600r/min， v=80.38r/min。 4粗磨 外圆 确定切削深度 a p ： 单边总余量 h = 106 105 = 1mm，留 0.8mm 精加工余量， 2 故粗磨磨削深度 ap =0.2mm。 确定进给量 f: 由表 2.24 可以查得， f=(0.50.8)bsmm 由于所选砂轮的宽度为 40mm，所确定 f=24mm； 表 2.24 纵进给粗磨外圆磨削用量 工作速度 工 件 直 径 /mm 20 30 50 80 120 工件速度/(m/min) 10 20 11 22 12 24 13 26 1428 纵向进给量 fa=(0.50.8)bs， 式中 bs 表示砂轮宽度（ mm） 表 2.25 外圆磨削砂轮速度 砂轮速度 /(m/min) 陶瓷结 合 剂砂轮 35 树脂结 合 剂砂轮 50 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 35 选择切削速度 v 和主轴转速 n: 由表 2.25 选定砂轮的速度为 40m/s，及 2400m/min, 由表 2.24 确定工件速度为 25m/min， 所以 n = 1000v = d 1000 25 3.14 105.6 = 75.6r / min 所以： n=76r/min 实际工件速度 v = nd = 76 3.14105.6 = 25.2m / min w 1000 1000 所以切削速度 v=2400+25.2=2425.2m/min 最 后 选定 粗 磨外 圆 切削 用 量为： a p =0.2mm， f=24mm/r， n=76r/min, v=2425.2m/min。 4研磨 外圆 表 2.26 研磨速度的选择 (m/min) 研磨类型 平面 外圆 内孔 其他 单面 双面 湿研 20 120 20 60 50 75 50 100 10 70 干研 10 0 10 25 10 25 10 0 2 8 确定切削深度 a p ： 单边总余量 h = 105.01 105 = 0.005 mm， 2 故研磨磨削深度 ap =0.0.5mm， 由 2.26 查得： v=20m/min 主轴转速 n = 1000v = 1000 20 = 60.6r / min d 3.14 105 所以确定主轴转速 n=60r/min， 实际工件速度 v = nd = 60 3.14 105 = 19.78m / min w 1000 1000 最后选定研磨外圆磨削用量为： a p =0.05mm， n=60r/min, v=20m/min。 其 它 各工 序的切 削 用量 同 理可 计 算得 到 ， 详 见 本章 第 九节 T6145 镗 床 主轴 套 筒机械 加工工艺文件中的工序卡片。 第八节 精度检验 1径向圆跳动及同轴度的误差检验 以 mm 外圆为基准轴线来检验 ， 内孔的径向圆跳动 与 同 轴 度 ， 如图 2.8 所 示 ， 千 分 表分 别 在若 干 个截 面 上测 量 ， 其 最 大与 最 小读 数 之差 值 ， 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 36 即 是 内孔 对 外圆 轴 线的 同 轴 度 ， 径 向 圆跳 动 误 差 。 但在 V 形 铁 上检 验 时 ， 因 为 镗床 主 轴 轴 套 长度 较 长。 图 2.8 在 V 形铁上检验同轴度和径向圆跳动 2 端 面平 行 度的 误 差检验 零件 55 0.1 长 度 两端 的 平行 度 的公 差 为 0.01mm， 可 参 照图 2.8 千 分 表分 别 在被测 表面上的测量，二端面上千分表示值最大与最小读数之差值，即是端面平行度的误差。 3 20 齿形中心平面垂直度的误差检验 零 件 上 254.47mm 长 度 内齿 形 中心 平 面 对 mm 外 圆 轴线 垂 直度 公 差为 0.02mm，检 验时将套筒零件放置在投影放大仪中先调整 mm 外圆的表面国母线， 然后角度放大， 检验齿形的牙型半角 20 5 及垂直度。 4齿形齿间误差的检验 零 件 上齿 形 齿距为 9.4248 0.016mm， 其 检 验办 法 是单 针 测量 ， 用 6mm 的 钢 针嵌 入齿形中，然后用分厘卡测量，测量值是与 mm 外圆实际尺寸的半值加上。 5圆柱度误差的检验 如图 2.9 所 示 ， 将 被 测的 镗 床主 轴 套筒 放 在平 板 上的 V 形块上（ V 形块的升长度应 大 于 零 件 长度 ） 。 在 被 测 零 件 回 转 一 周 过 程 中 ， 测 量 一 下 截 面 上 的 最 大 与 最 小 读 数 。按 上 述 方 法 ， 连 续 测量 若 干个 横 截 面 ， 然 后 取各 截 面内 所 有读 数 中最 大 与最 小 读 数 的 差值 之 半 ，作 为 零件 的 圆柱 度 误差。 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 37 图 2.9 在 V 形铁上检验圆度 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 37 夹具设计 第一节 概述 机 床 夹具 是 在机 床 上加 工 零件 时 所使 用 的一 种 工艺 装 备 ， 用 它 来确 定 工件 与 刀具之 间的相对位置，即实现工件的定位与夹紧，以完成加工所需要的相对运动。 一 、机床夹具的分类 按照机床夹具的通用化程度，可以分为通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具 和 随 行夹 具 等。 1通用夹具 通 夹 具有 很 大的 通 用性 ， 无 需 调整 或 稍加 调 整就 可 以用 于 不同 的 工 件 。它 们 主要用 于 单 件小 批 生产 中 。 用 这 类夹 具 夹紧 工 件往 往 比较 费 时 间 ， 并 且 操作 复杂 ， 生 产 效率 低 ， 故在产品固定的大批量生产中很少使用通用夹。 2专用夹具 专 用 夹具 是 针对 某 一种 工 件的 一 定工 序 而门 设 计的 。 因 为 不需 要 考虑 通用 性 ， 所以 夹 具 可以 设 计得 结 构紧 凑 、 操 作 迅速 方 便 。 由 于 它可 以 很大 程 度的 提 高零 件 加工 的 精度 和效率，所以它们通常用于加工高精度零件或大批量生产中。 3成组夹具 成组夹具采用成组加工工艺，把工件按形状、尺寸和工艺的共性分组，两为每组工 件 设 计组 内 通用 的 专用 夹 具 ， 它 们 的特 点 是在 通 用夹 具 体 上 ， 只 需 对夹 具 的部 分 元件稍 加调整或更换，即可用于组内不同工件的加工。 4组合夹具 组 合 夹具 是 由一 套 预先 制 造好 的 标准 元 件组 装 成专 用 夹具 。 它 在 使用 上具有 专 用夹 具 的 优 点 ， 而 当 产品 变 换 时 ， 不 存 在夹 具 “ 报废 ” 问 题 。 成 组 夹具 还 具有 缩 短生 产 周 期 ， 减少专用夹具品种、数量和存放面积等优点，对于批量较大的生产也是适用的。 5随行夹具 随 行 夹具 为 自动 线 夹具 的 一种 。 它 除 了具 有 一般 夹 具所 担 负的 工 件的 任务 外 ， 还担 负 沿 自动 线 输送 工 件的 任 务 。 所 以 它是 跟 随被 加 工工 件 沿着 自 动线 从 一个 式 位移 到 下一 个工位的。 除了上面的分类外，夹具还可以按动力来源不同分为手动夹具、液压夹具、电动夹 具 、 磁力 夹 具、 真 空夹 具 以及 自 夹紧 夹 具等 。 按工 种 还可 分 为车 床 夹具 、 铣床 夹 具 、 磨 床夹具、钻床夹具等。 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 38 二 、 夹具 的 组成 夹 具 是由 各 种不 同 作用 的 元件 组 成的 。 根 据 元件 在 夹具 中 所起 的 作用 ， 可 将 它们分 为以下几类： 1定位元件 起定位作用的元件。夹具中定位元件的组全称为这定位装置。 2夹紧元件 起夹紧作用的元件。夹具中夹紧元件的组全称为夹紧装置。 3自动定心元件或装置 可同时起定位与夹紧作用的元件或元件的组合。 4引导元件 引导刀具确定刀具对夹具的相对位置的元件。 5夹具体 用以连接夹具上所有元件和装置，使其成为一个夹具整体的 零件。 6分度元件或装置 用于改变工件与刀具相对位置以获得多个工位的元件或元 件的组合。 7靠模元件或装置 用来加工型面的元件或元件的组合。 8动力元件装置 在非手动夹具中用来产生动力的部分发。 9其它元件 包括与机床连接用的零件、各种连接件、特殊元件以及其它的辅 助元件等。 三、夹具的基本要求 1能稳定保证工件的加工精度。 2能提高机械加工的劳动生产率，降低工件的制造成本。 3结构简单，操作方便，安全和省力。 4便于排屑。 5有良好的结构工艺性，便于夹具的制程。装配。检验。调整和 维修。 四、夹具设计的步骤 夹具设计的一般步骤如图 3.1 绘 制 夹具 零 件图 研究原始资料，明确设计任务 确定夹具的结构方案，绘制结构草图 绘制夹具总装配图 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 39 第二节 套筒铣齿夹具设计过程 一、分析 T6145 镗床主轴套筒零件图 由图 2.1 T6145 镗床主轴套筒零件图可知： T6145 镗床主轴套筒是长度比较长的高 精度的套筒类零件，齿条齿形中心平面对 mm 外圆轴线的垂直度公差为 0.02mm，并 且 齿 间距为 9.4248 0.016。 由 于 零件 是 属于 小 批量 生 产的 零 件 ， 所 以 在选 择 加工 机 床是 选择了普通的立式升降台铣床 X5030， 但 在 该铣 床 加工 时 最大 的 困难 是 保证 每 个齿 间 距 为 9.4248 0.016。如果不设计具体分度功能的专用夹具是无法完成的。 二、夹具结构设计 1确定工件的定位方案 对夹紧机构的基本要求如下： 1 夹 紧 作用 准 确， 处 于夹 紧 状态 时 应能 保 持自 锁 ，保 证 夹紧 定 位的 安 全可 靠 。 2 夹 紧 动作 迅 速， 操 作方 便 省力 ， 夹紧 时 不应 损 害零 件 表面 质 量 3 夹 紧 件应 具 备一 定 的刚 性 和强 度 ，夹 紧 作用 力 应是 可 调节 的 。 4 结 构 力求 简 单， 便 于制 造 和维 修 。 由图 3.1 T6145 镗床主轴套筒铣齿条工序图可知，是外圆表面和左 端面为基准定位 加 工 的 。 按 照 六点 定 位 ， 在 外 圆表 面 选择用 V 形 块 定 位 ， 右 端 用支 承 钉去 定 位 （如图 3.2） 。 图 3.1 主轴套筒铣齿条时的工序图 2确定对刀块 郑 州 华 信 学 院 毕业 设 计 （ 论 文 ） 40 对刀块用以确定夹具相同于铣刀的位置，由于零件上第一个齿距左端面（定位面 ） 的距离为 44mm，所以将对刀块与定位面设计在一起，这样可很好的保证工件的定位精 度，并且是夹具在结构上更紧凑。如图 3.2 所示。 图 3.2 对