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钻床主轴套筒工艺路线拟定及重点工序卡摘要本文主要以钻床主轴套筒的机械加工工艺规程进行了零件分析，毛坯的选择，定位基准的选择，工艺路线的拟定；及重点工序卡片的拟定等。关键词：套类零件加工 钻床主轴套筒设计 加工工艺 工序卡片目录绪 论1第一章 概 述211套类零件的分类及作用21.11套类的功用和种类21.1.2套类零件的材料和毛坯21.2套类零件的主要技术要求31.2.1尺寸与形状精度31.2.2位置精度312.3表面粗糙度31.3套类零件机械加工的主要工艺问题41.3.1套类零件的工艺特点41.3.2位置精度的保证方法41.3.3防止加工中变性的措施5第二章 零件分析62.1零件的作用62.2零件的工艺分析62.2.2形位公差62.2.3工艺特点62.3主要面及精度72.4主要面加工方法选择72.5热处理安排7第三章 工艺规程的设计83.1确定毛坯的制造形式83.2定位基准的选择83.2.1定位基准选择的基本原因83.2.2定位基准的分类83.2.3粗、精基准的选择93.2.4定位分析103.3制定工艺路线103.3.1工艺路线拟定113.3.2工艺过程113.4工艺中常见问题分析143.5机械加工余量、工序尺寸、毛抷尺寸确定15第四章 钻床主轴套筒重点工序卡片17总 结22致 谢23参考文献24任务书25附表126西安工业大学继续教育学院毕业设计（论文）绪 论伴谁着科学技术的不断进步，各行各业也随之进步完善，特别是用于机械制造中越来越广。随之得到的机械零件更加精密。机械制造工艺课程设计是我们对所学课程的一次深入综合性的复习，更是一次理论性的训练。因此，它在我们学科学习日常生活中占有重要地位。套类零件的种类，功用，主要技术要求和加工中的问题分析是套类零件加工的条件。而本文主要以钻床主轴套筒为例，对其进行了零件分析，毛丕，基准的选择，工艺路线的拟定和重点工序卡片进行分析第一章 概 述11套类零件的分类及作用1.11套类的功用和种类套类零件的功用在机械产品中套类零件通常起支撑和（或）导向的作用。套类零件的种类根据套类零件的功用可将其分为四类：a.轴承类：起支撑作用，支承轴及轴上零件，承受回转部件的重力和惯性力。如滑动轴承。b.导套类：起导向作用，引导与导套内孔相配合的零件或刀具的运动。如导套，钻套。c.缸套类：既起支撑作用又起导向作用。d.压套类：其固定定心的作用。如锥孔压套。1.1.2套类零件的材料和毛坯（1）套类零件的材料套类零件所有的材料随零件工作条件而异，常用的材料有低碳，中碳结构钢，以及合金钢，铸铁，青铜，黄铜等。有些滑动轴承采用双金属材料结构。即用离心铸造的方法在钢或铸铁套的内壁上浇注锡青铜，铅青铜，轴承合金（巴氏合金）等材料，既可提高轴承的使用寿命又可以节省贵重的有色金属。（2）套类零件的毛坯套类零件的毛坯选择与零件的材料，结构及尺寸等因素有关。孔径较小（d20mm)的套类零件毛坯，一般选用无缝钢管，带铸件或锻件。大量生产时，可采用冷挤压，粉末冶金等先进的毛皮制造工艺，以提高生产率和节约金属材料。1.2套类零件的主要技术要求1.2.1尺寸与形状精度（1）内圆表面套类零件的内圆表面是起支撑和（或）导向作用的主要表面，它通常与运动着的轴，刀具或活塞等相配合。其直径的尺寸精度一般为IT7，精密的轴套达IT6。形状精度主要是圆度，长的套类零件还需考虑圆柱度，形状误差一般应控制在孔径公差的范围内。精密套类零件内圆表面的圆度，圆柱度误差应控制在孔径公差的甚至更小。（2）外圆表面套类零件的外圆表面是零件自身的支撑表面，常以过盈配合或过渡配合与箱体，机架上的孔相连，其直径尺寸精度一般为IT7IT6.形状误差应控制在其直径公差范围内。1.2.2位置精度内，外圆之间的同轴度是套类零件最主要的相互位置精度要求，外圆轴线相对内圆轴线的同轴度公差一般为0.050.01mm.当套类零件的端面，凸缘端面在工作中需要承受轴向载荷或在加工时用做定为基准时，端面，凸缘端面对圆轴线应有较高的垂直度要求，其垂直度公差一般为0.020.05mm.12.3表面粗糙度为保证零件的功用和提高其耐磨性，套类零件的主要表面应有较小的表面粗糙度值。内圆表面：表面粗糙度Ra值为1.60.1um。精密套类零件为Ra0.025um.外援表面：表面粗糙度Ra值为3.20.4um.1.3套类零件机械加工的主要工艺问题1.3.1套类零件的工艺特点1.孔的加工方法孔的加工方法很多，选择是需要考虑零件的加工特点，材料，孔径的大小，长径比，精度及表面粗糙度要求以及生产规模等各种因素。孔常用的粗加工，半精加工方法有钻孔，扩孔，车孔，镗孔，铣孔等。常用的精加工方法有铰孔，磨孔，拉孔，孔，研孔等。2.套类零件的工艺特点套类零件的结构特点是壁厚较薄，刚性差，且内孔与外圆之间有较高的相互位置精度要求。因此，机械加工中工艺的共性问题主要是位置精度上的保证和防止加工中的变形。1.3.2位置精度的保证方法为保证相互位置精度的要求，加工中应遵循基准统一原则，互为基准原则。具体方法有：1）再一次安装中完成内孔，外圆及端面的全部加工。由于基准统一消除了工件安装误差的影响，所以可以获得很高的相互位置精度。但受零件结构限制，不是所有套类零件都能在一次安装中完成内孔，外圆的加工。由于这种方法工序比较集中，当工件结构尺寸较大(特别对于长径比较大的套类零件)时，不易实现。因而，多适用于尺寸较小的轴类零件的加工。2）在不能与一次安装中同时完成内孔，外圆表面加工时，内孔，外圆的加工才用互为基准，反复加工的原则。一般采用先终加工孔，在以孔为精基准最终加工外圆的顺序。这种方法的有点是以内孔为定位基准，所用的夹具（长为心轴）结构简单，易于制造精确且在机床上安装误差较小，因次可保证较高的位置精度。此外，最终加工外圆时，刀具在刀架上悬身较短，刚性好，容易纠正内孔加工时产生的同轴度误差。3）当由于工艺需要必须先终加工外圆，在以外圆为精基准终加工内孔时，用一般卡盘装夹工件虽迅速可靠，但误差大，加工后工件的位置精度较低，为获得较高的位置精度，必须采用定心精度高的夹具。如弹性膜片卡盘，液性塑料夹具，经过修磨后的三爪自定心卡盘和软爪等。1.3.3防止加工中变性的措施套类零件孔壁较薄，加工中因夹紧力，切削力，内应力和切削热等因素的影响，容易产生变形，精度不易保证。为防止套类零件加工中的变形在工艺上应注意：为减小切削力和切削热的影响，粗，精加工应分开进行。是粗加工中产生的变形在精加工中得以纠正。对于壁厚很薄，加工中极易变形的工件，采用工序分散原则，并在加工时控制切削用量。减小夹紧力的影响，工艺上可采取改变夹紧力方向的措施。该径向夹紧为轴向夹紧。当只能采用径向夹紧时，应使用过渡套，弹簧套等夹紧工件，使径向力沿圆周方向均匀分布。为减小热处理的影响，应将热处理工序安排在粗，精加工阶段之间，并适当增加精加工工序的加工余量、以保证热处理引起的变形能在精加工中得以纠正。第二章 零件分析2.1零件的作用题中所给定零件为钻床主轴套筒零件图（见附表1）钻床主轴套筒是钻床主轴实现轴向进给运动的零件.主要作用为传递钻孔所需的旋转运动从而带动主轴上下移动,承受并传递钻孔时的作用力;安装定位钻套。2.2零件的工艺分析2.2.1钻床主轴套筒按装夹方法可分为两组外圆装夹用外圆装夹时可加工的表面包括两端面24mm的孔42mm的孔,两个40mm的孔及其中一个孔的端面28mm的孔。尺寸为46mmX2mm的内槽，尺寸为M45mmX1的内螺纹，31mm的孔及其端面.2)两顶尖装夹用两顶尖装夹时可加工面有外圆50mm,模数为2齿数为18压力角为20的齿,尺寸为8mm1.5mm的两处外槽!2.2.2形位公差1)孔28mm对50mm的轴的基准线圆跳动公差为0.01mm2)孔31mm对50mm的轴基准线圆跳动公差为0.01mm3)两个40mm孔50mm对的轴基准线同轴度公差为0.012mm2.2.3工艺特点1)钻床主轴套筒为长套筒，加工时可采用两种方法：一是用深孔钻加工出内孔再镗孔。二是利用管料直接镗孔。设计中应考虑加工成本故尽可能采用管料。2)对于外圆50j7的工艺可采用先粗磨再精磨的方法3)2-40j7的两个内孔的加工可以先粗车再精车。精车时用一夹一托装夹。4)28mm、31mm孔口到角260（工艺用）。2.3主要面及精度外圆50j7mm是套筒最主要的表面，尺寸精度为IT7，形状精度圆柱度公差为0.004mm，表面粗糙度Ra值为0.4um。其轴线是零件各项位置精度要求的基准要素。孔内结构比较复杂，两端40j7mm的台阶孔精度为IT7圆柱度公差为0.01mm，对外圆同轴度公差为0.02mm，Ra值为1.6um。台阶端面对外圆轴线圆跳动公差为0.01mm。外圆表面上的齿条精度等级为8级，齿面表面粗糙度Ra值为1.6um.2.4主要面加工方法选择1)50j7外圆的各项要求均较高，宜通过精磨完成。2)两个40J7台阶孔采用精车。3)齿条的齿形采用铣齿方法加工。2.5热处理安排调质热处理安排在精车后、半精车前进行。此外，为消除工艺过程中形成的各种应力在精磨前安排低温时效热处理工序。第三章 工艺规程的设计3.1确定毛坯的制造形式所给定的材料为45#钢，应当考虑到加工过程中钻床主轴会经常受到交变栽荷和冲击性栽荷。而且主轴是安装在套筒上，从而会经常受到交变栽荷的冲击，尤其为齿条的传动过程中受到作用力很大因此，应用锻件为毛坯，保证零件的可靠性，由于零件为中批量生产；而且轮廓尺寸不大，则用模锻即可。3.2定位基准的选择3.2.1定位基准选择的基本原因在各加工工序中，被加工表面位置精度的保证方法是制定工艺过程的重要任务，而定位基准的作用主要是保证工件各个表面的相互位置精度。因此，在研究和选择各类工艺基准时，首先应该选择定位基准。定位基准选择的基本原则是：1）应保证定位基准的稳定性和可靠性，以确保工件表面之间相互位置精度。2)力求与设计基准重合，也就是尽可能的从相互之间有直接位置精度要求的表面中选取定位基准，避免因基准不重合引起的误差。3)选择的定位基准，应使设计的夹具结构简单、装卸方便。因此，基准面的选择是工艺设计的重要工作之一，基面选择的正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会出现各种各样的问题，影响正常工作。3.2.2定位基准的分类按照工序性质和作用不同，定位基准分为粗基准和精基准两类。在最初的切削工序中，只能使用毛胚上未经加工的表面来定位，这种定位基准称为粗基准。也称毛基准。在以后的各个工序中，均采用已加工表面作为定位基准表面，这种定位基准称为精基准。3.2.3粗、精基准的选择选择初基准，应保证所有加工表面都有足够的加工余量，而且各加工表面对不加工表面具有一定的位置精度。选择粗基准时，应遵循下列原则：1)对于不需加工全部表面的零件，应采用始终不加工表面为粗基准，这样就可以较好保证加工表面对不加工表面的相互位置要求，并有可能在一次装夹中把大部分表面加工出来。2)选取加工表面余量均匀的作为粗基准，在加工时可以保证该表面余量均匀。3)对于所有表面都需要加工的零件，应选择加工余量最小的表面作为粗基准，这样可以避免因加工余量不足而造成废品。4)选择毛坏制造中尺寸和位置可靠、稳定、平整、光洁面积足够大的表面作为粗基准，这样可以减小定位误差和使工件装夹稳定。注意的是，粗基准只能使用一次，不允许重复使用。除上述外，精基准选择还必须遵循以下原则：1)基准重合原则即尽可能选用设计基准作为定位基准，以避免因定位基准与设计基准不重合而引起的定位误差。2)基准统一原则即选择同一定位基准来加工尽可能多的表面，以保证各个加工表面相互位置精度。避免产生因基准变换所引起的误差。3)互为基准原则对于零件上两个相互位置精度要求较高的表面，采取相互作为定位基准、反复进行加工的方法来保证达到精度要求。4)自为基准原则以被加工表面作为定位基准进行精加工、光整加工，可以使加工余量小而且均匀，易获得较好的加工质量，但被加工表面的相互位置精度必须由前面工序先予以保证。浮动绞孔、研磨内孔等均采用自为基准原则。5)基准不重合误差最小条件当实际生产中不宜选择设计基准作为定位基准时，则应当选择因基准不重合引起的误差最小的表面作为定位基准。对于一般零件而言，定位以外圆为粗基准定位。但是，套筒零件（附表一）由于零件内部复杂，而表面比较简单，应选择毛坯制造中尺寸和位置可靠，稳定切较好保证加工表面的相互位置要求，并且有可能在一次装夹中把大部分表面装夹出来。即可选用两中心孔为粗基准定位加工出外圆。然后以外圆为精基准加工出内孔，在以内孔为精基准加工外圆。最后以外圆为精基准精镗内孔。这样可以保证精度，并且符合互为基准原则。3.2.4定位分析1）车两端面采用粗基准定位。用一夹一托的方法，加工两端面保持长度177mm，打中心孔。2）粗车外圆用两顶尖装夹保证零件的外圆尺寸及同轴度。3）镗内孔时采用一夹一拖得方法进行半精加工。4）镗内孔右端28mm时孔口需要倒角（工艺用）。5）半精车外圆精磨外圆用一夹一顶得方式。即用顶尖顶住孔口倒角，这样可以保证加工精度。6）修研两端孔口倒角260锥面，精加工时用。7）精车50j7外圆用两顶尖装夹，保证基准统一原则。8）精车40J7两台阶孔至尺寸，用一夹一拖装夹，保证加工精度。小结：粗加工，精加工时用互为基准原则。当车削时，在同时出现多道工序情况下采用同一基准，符合基准统一原则。精加工过程要用基准先行原则，对工件余量加工时用互为基准原则保证零件达到精度要求，符合基准重合原则。3.3制定工艺路线在生产批量已确定为中批量的条件下工艺路线的拟定即要保证零件的几何形状，尺寸精度和位置精度，又要尽可能使工序集中，提高生产率，还要考虑经济效益降低成本。3.3.1工艺路线拟定a技术要求毛坯采用45#钢无缝钢管为54mm22mm179mm模锻处理。热处理采用调质处理210240HB。工序按排：粗加工调质半精加工低温时效精加工生产批量为中批b工艺路线外圆50mm圆跳动为0.004mm的工艺路线为粗车半精车粗磨精磨孔2-40mm的工艺路线为粗车半精车精车所以工艺主线为毛坏车端面粗车外圆粗车孔（调质）半精车孔半精车外圆（低温效）修研倒角精磨外圆精车内孔3.3.2工艺过程机械加工工艺过程卡片产品名称产品型号共页零件名称套筒零件图号BS1003第页材料牌号45钢毛坯种类模锻每毛坯件数1每台件数1备注工序号工序名称工序内容定位夹紧设备工艺装备0备料45钢无缝钢管DdL：5522179mm毛抷用模锻处理1车车两端面，保持总长177mm外圆卧式车床2车粗车外圆,留直径1.52mm中心孔（两顶尖定位）卧式车床3车车24mm内径至尺寸以外圆定位卧式车床4热处理调质210240HB5车（1）车右端面，车40J7孔,留直径余量0.30.4mm，其余各阶梯孔车至尺寸；外圆倒角，28mm孔口倒角60中心锥孔宽2mm（2）调头装夹，车右端面，总长至尺寸，40j7孔，留直径余量0.30.4mm其余的台阶车至尺寸；切内槽46mm2mm；车螺纹；外圆倒角，31mm孔口倒60锥孔宽2mm外圆卧式车床6车半精车外圆，留直径余量0.30.4mm孔（两顶尖装夹）卧式车床7磨磨外圆至50.10j7mm工艺倒角，两处装夹卧式铣床8铣粗精铣齿(注意留余量)外圆及端面外圆磨床9铣铣81.5mm两出槽外圆及齿槽外圆磨床10热处理低温时效11钳研磨两孔口60锥面。外圆专用研具12磨精磨外圆50j7至尺寸孔口倒角，两顶尖装夹外圆磨床13镗（1）40J7孔及台阶端面至尺寸，孔口倒角（2）调头夹紧，精镗40J7孔及台阶端面至尺寸，孔口倒角。外圆卧式车床14检验安零件图样技术要求项目检查3.4工艺中常见问题分析（1）由基准的选择可知，工序13中没有采用一次车完两个孔，而是调头车另一端孔是为了保证同轴度，实现较高的精度为目的。（2）洗齿后因结构不对称而引起内应力发生变形故采用调质处理，以稳定其组织性能。（3）调质，即淬火和高温回火，调质可使工件具有良好的综合力学性能，以高强度高韧性适当配合。（4）以外圆或外圆两端孔口的工艺倒角作为定位基准面，本质为外圆中心线，实现基准重合，因而外圆和工艺倒角（内孔）互为基准，提高同轴度尽可能减小加工误差，提高产品精度。3.5机械加工余量、工序尺寸、毛抷尺寸确定钻床主轴套筒为45钢生产类型为中批、毛抷采用模锻。由上述资料及加工工艺可分别确定加工表面的机械加工余量；工序尺寸；毛坯尺寸。1）孔24mm次孔精度要求为IT7IT8之间，可参照工艺手册确定工序尺寸及余量为：通孔22mm扩孔23.8mm2Z=1.8mm粗镗23.9mm2Z=0.1mm精镗24mm2Z=0.1mm2）外圆50j7mm坯料55mm粗车51.7mm2Z=3.3mm半精车50.7mm2Z=1.0mm粗磨50.4mm2Z=0.3mm精磨50j7mm2Z=0.4mm3）两内孔40mmJ7通孔24mm半精车39.7mm2Z=15.7mm精车40J7mm2Z=0.3mm4)毛坯尺寸确定取加工精度为F2，锻件复杂系数为S1.查工艺手册表2.22.5可知,锻件单边余量（直径方向）1.72.2mm,拟取Z=1.7mm;材质系数取M1;复杂系数取S1.毛坯名义尺寸；50.0mm1.72=53.4mm毛坯最大尺寸；53.4mm1.32=56mm毛坯最小尺寸；53.4mm0.72=52mm车削后最大尺寸；50.0mm0.52=51mm车削后最小尺寸；51.0mm0.22=50.78mm工序加工尺寸及公差毛坯半精车磨削加工前最大55mm51mm最小52mm50.78mm加工后最大56mm51mm50mm最小52mm50.78mm