车床尾座套筒课程设计

沈 阳 工 程 学 院

课 程 设 计

设计题目： 车床尾座套筒

系 别 机械制造与自动化 班级 机制101 学生姓名 王可 学号 2010543122 指导教师 王天煜 白斌 职称 起止日期 ：2012 年 6 月 25 日起—至 2012年6 月29 日止

目录

1零件的工艺分析………………………………………………….3

2毛坯的选择………………………………………………………3

3 基准的选择…………………………………………………….4

4拟定机械加工工艺一路线………………………………………5

5确定机械加工余量、工序尺寸的公差………………………...7

6选择机床及工艺设备…………………………………………...9

7 确定切削用量及基本工时………………………………….…9

8个人总结……………………………………………………….10

9参考文献……………………………………………...10

1零件的工艺分析

1.1 零件的功用、结构及特点

车床尾座套筒是车床的主要零件，其结构合理与否、质量的好坏对加工过程、加工精度等有很大的影响，其主要作用是为轴类零件定心，同时具有辅助支撑和夹紧的功能。尾座顶尖的定位精度直接影响机床加工工件的径向尺寸精度，以及圆度、圆柱度、同轴度等形位精度。而套筒是直接用来装夹顶尖的，由此可见，车床套筒的加工质量将直接影响到机床的工作精度和使用寿命。是一个运动频繁技术要求高的运动部件，对同轴度、耐磨性要求严格。

1.2 主要表面及其技术要求

1. φ55-0.013mm×276mm自身圆柱度公差为0.005mm。

2. Morse No.4的轴心线与φ55-0.013mm外圆的中心轴线的同轴度公差为φ0.01mm。 3. Morse No.4的轴心线的圆跳动公差为0.01。

4. 键槽8 0.035mm相对于φ55 0.013mm外圆轴心线的平行度公差为0.025mm，对称度公差为0.1mm。

5. φ50-0.013mm×160mm表面淬火45～50HRC，Morse No.4内锥面表面淬火45～50HRC。 6. 锥孔涂色检查其接触面积应大于75%。

0.085

2毛坯的选择

2.1确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及公差

因尾座套筒对耐磨性和强度要求较高，其精度对车床的加工精度有很大影响，所以要选用材料为45钢，锻造成型，按GB/T1263-2003确定机械加工余量

（1）锻件公差等级由该零件的功用和技术要求，确定其锻件公差等级为普通级。 （2）质量估算mf=7.85X∏/4X(55X55-28X28)X276=3.81Kg

估算锻件质量Mn=∏/4X55X55X276X7.85=5.14Kg

(3)锻件复杂系数S=mf/Mn=0.74 该锻件复杂系数为s1级 （4）该锻件直径方向单边余量为2.5mm方向单边余量为2mm （5）锻件的模锻的斜度为5°，外圆角半径为2.5mm

计算得毛坯尺寸为φ60X285mm(查表5-32)

2.2 绘制毛坯图

3 基准的选择

该零件图中较多尺寸及形位公差是以内孔及端面为设计基准的。因此，采用先加工内孔，然后以内孔为精基准加工外圆。根据各加工表面的基准如下表所示：

1. 选择外圆表面作为粗基准定位加工孔，为后续工序加工出精基准，这样使外圆

加工时的余量均匀，避免后续加工精度受到“误差复印”的影响。

2. 选择孔作为精基准，这样能在一次装夹中把大多数外圆表面加工出来，有利于

保证加工面间相互位置精度。

4拟定机械加工工艺一路线

4.1确定各表面的加工方法

根据各表面的加工精度和表面的粗糙度的要求，选定如下加工方法：套筒的端面、0

φ55-0.013mm外圆表面及倒角用车削,键槽及油槽采用铣削, φ28的内孔采用钻－扩，

0.025

Morse No.4内锥面采用车—粗磨—精磨， 300mm 孔采用车—半精车—精

4.2拟定加工工艺路线

2.

夹左端外圆，中心架托右端外圆， 找正外圆，车 30 0 29 . 5 0 0 . 05

0 . 025

mm 孔至

mm,深 44.5mm,车

Ф34mm× 1.7mm 槽，保

证 3.5mm 和 1.7mm 3. 调头，夹右端外圆，中心架托左 端外圆，找正外圆，车 Morse No.4 内 锥面，至大端尺寸为 30 . 5 0 0 . 05

mm,

车左端头 Ф36mm× 内锥面。 60° 7 划线 钳工划 R2× 160mm 油槽线， 8 0 .035 mm× 200mm 键槽线，Ф6mm 的孔线 8 铣 0 . 085

外圆表面

V 形块

1. 以 55 ± 0.05mm 外圆定位装夹铣 键槽 8 0 .035 mm× 200mm,并保证50 . 5 0 . 2 mm( 注 意 外 圆 加 工余0 0 . 085

铣床夹具

量)保证键槽与 Ф 55 0 . 013 mm 外0

圆轴心线的平行度和对称度 2. 调头，以 55 ± 0.05mm 外圆定位 装夹铣 R2× 160mm 油槽 9 10 钻孔 热处理 钻 Ф6mm 的孔，保证长度 25mm 孔，外圆表面 机用平口钳 垫铁

左端 Morse No.4 锥孔及 55 ± 0.05× 160mm 长的外圆部分， 加热淬火 45~ 50HRC

11 12

研磨 粗磨

研磨两端 60° 内锥面 夹右端外圆，中心架左托外圆，找正 外圆，粗磨 Morse No.4 锥孔，留余量 0.2mm 采用两顶尖定位装夹工件，粗磨 Ф 55 0 . 013 mm 外圆，留余量 0.2mm0

外圆表面 外圆表面

研磨机 两顶尖，中心 架，磨床

13

粗磨

孔

两顶尖，磨床

5确定机械加工余量、工序尺寸的公差

1.加工余量可采用查表修正法确定，确定工序尺寸的一般加工方法是，由加工表面的最后工序往前一步推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（或工步）的加工余量有关。当基准不重合时，工序尺寸用工艺尺寸链解算。中间工序尺寸按“单向、入体”原则标注，但毛坯和孔心距尺寸公差带一般去双向对称布置。中间工序尺寸的公差可以从相应的加工经济精度表中查得。

尾座套筒车 30内孔（工序3、7和16）的加工余量、工序尺寸及其公差的确定

按照钻→扩→半精车→精车加工方案，查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-15确定各工序尺寸的加工精度等级为，精车：IT8；半精车：IT10；扩孔：IT12；钻孔：IT13。根据上诉结果，再查标准公差数值表可确定各公步的公差值分别为，精车：0.025mm；半精车：0.05mm；扩孔：0.18mm；钻孔：0.27mm。

0.025

综上所述，该工序加工该定位孔各工步的工序尺寸及公差分别为，精车： 300mm； 0.05 0.18 0.27半精车： 29.50mm；扩孔： 260；钻孔： 200mm；它们的相互关系如表2.3

所示。

根据上述原始资料和加工工艺，查各种表面加工余量表分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差，如表所示。

机械加工余量及工序尺寸

按照粗车→半精车→粗磨→精磨的加工方案，查表选定各工序尺寸的加工精度等级为，精磨：IT6；粗磨：IT8；半精车：IT9；粗车：IT12。根据上述查询到的结果，再查对标准公差数值表5-16可以确定各工步的公差值分别为，精磨：0.013mm；粗磨：0.05mm；半精车：0.1mm；粗车：0.28mm。

综上所述，各工序的工序尺寸及公差分别为，精磨： 550 0.013mm；粗磨：

00

55.20 0.05mm；半精车：55.5 0.10mm；粗车： 58 0.28mm。

3.莫氏四号锥孔的加工余量、工序尺寸及公差

按照钻孔→精车→热处理→粗磨→精磨的加工方案，查表5-15选定各工序尺寸的加工精度等级为，精磨：IT7；粗磨：IT8；精车：IT9；钻孔：IT11。根据上述查询到的结果，再查对标准公差数值表可以确定各工步的公差值分别为，精磨：0.020mm；粗磨：0.05mm；精车：0.1mm；钻孔：0.20mm。

6选择机床及工艺设备

6.1 选择机床

1）工序3

由于该加工零件是一根细长套筒，该工序又包含了7个工步，为了减少装夹次数，和装刀时间，故选用C6140型卧式车床和Z512.

6.2 选择刀具

工序3

该零件不需要加工特性表面，大量生产，故选用专用或标准刀具即可，选用硬质合金钢刀16X25（YT15）

6.4选择量具

工序3

工序3属于粗加工阶段，对尺寸精度要求不高，故可选用测量范围在0~300的大量程游标卡尺。

7 确定切削用量及基本工时

1.工序3

步骤如下：

(1)工步1——粗车外圆

1)确定背吃刀量：取套筒外圆面的ap1=2mm。

2)确定进给量f：

根据机械制造课程设计指导书表5-114f=0.5~0.7mm/r；查表5-55据机床的纵向进给量，取f=0.64mm/r。 3)确定切削速度Vc:

查表2-8和2-9，查得Cv=291，xv=0.15，yv=0.2，m=0.2，修正系数KMv=1.44，KHv=1.04，Khv=0.8，Kkrv=0.81，Ktv=1，刀具寿命为T=60min（5-119） Vc=（ Cv/Tmapxvfyv）Kv(2-9)

=291×0.81×1.44×1.04×0.8/（60

0.2

×20.12×0.860.36）=97.69m/min

4)确定机床转速n：

n=1000Vc/πdw=1000×97.69/3.14×60=518.52r/min

查表5-5得相近的机床转速为500r/min,所以实际切削速度为94.2m/min。 5)计算基本时间Tj：切削加工长度200mm

tj

l l1 l2

i=（200+4）/500×0.86=0.48min nf

8 个人总结

短短的一周课程设计很快就结束了，在这一周时间里我们有说有笑，也有紧张的忙碌。本次课程设计我们小组设计的是车床尾座套筒，在老师的指导下我们对其进行分析，设计毛坯尺寸，加工路线等等。在设计过程中我们也遇到过困难，但在我们的共同努力下都一个一个的解决了。在设计的过程中虽然很枯燥也很累但是我们一直坚持，并且越发努力。课程设计结束后我们也很开心。

本次课程设计使理论与实际更加接近，不仅加深了对所学知识的理解，而且为将来继续学习深造打下了坚实的基础。这次设计主要内容是尾座套筒的机械加工工艺规程设计。其中包括了熟悉尾座套筒的用途和相关技术要求，根据生产纲领确定生产类型，尾座套筒毛坯的材料选用，加工方法及毛坯尺寸公差与加工余量的确定。在工艺路线拟定过程中还涉及到定位基准的选择，合理的表面加工方法和划分加工阶段，然后对提出的多个方案经过分析，确定最终的加工方案。方案确定后，就需要选用机床设备和工艺装备，确定加工余量，计算工序尺寸及公差。最后选用合适的切削用量和计算时间定额，将上述结果填入机械加工工艺过程卡片和尾座套筒加工工序卡片中。

在本次设计全部完成之后，具备了合理选择生产设备、刀具和工艺参数的能力；了解热处理知识；对常用的机械材料能够合理选用；对零件进行工艺分析、拟定工艺路线；及时发现生产过程中存在的不足之处，并提出合理的解决办法；针对某一重要工序进行夹具设计；应用三维机械设计软件进行机械设计；能够对工时定额计算。

参考文献

【1】 【2】 【3】 【4】 【5】 【6】 【7】

刘长青.主编.机械制造课程技术指导.华中科技大学出版社 王茂原.主编.机械制造技术基础 机械工业出版社

刘守勇.主编.机械制造工艺与机床夹具 机械工业出版社 赵玉齐.主编.机械制造基础与实训 机械工业出版社

陆同.主编.机械制造常用资料及新旧标准对照手册 机械工业出版社 赵瑾.主编.互换性与测量技术技术基础 华中科技大学出版社 姜全新.主编 .机械制图 华中科技大学出版社

沈阳工程学院

机械加工工序卡片

产品型号 产品名称

零件图号 零件名称 尾座套筒 共 12 页 第 1 页 车 间 工序号 工序名 材料牌号 3 车，钻 45 钢 毛坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 1 锻件 设备名称 设备型号 设备编号 C6140 车床 夹具编号 夹具名称 通用夹具 工位器具编号 工位器具名称 每台件数 1 同时加工件数 1 切削液 2~3%乳化液 工序工时 准终 单件 工步工时 机动 辅助 0.48 1.3

工 步 号 1

工

步

内

容

工

艺 车床

装

备

主轴 切削 进给量 背吃 转速/ 速度/ / 刀量/ (r/min) (m/min (mm/r) (mm) ) 500 94.2 0.86 2

进给 次数

夹一端车外圆至φ 58mm,长 200mm,车端面见平车φ 20 的孔，深 188mm

2 描图 描校 底图 号 装订 号 4

车床

250

15.7

0.4

10

1.95

0.12

3

扩φ 20 孔至φ 26 调头车外圆

320 500

25 94.2

0.5 0.86

3 2

1.23 0.21

0.1 1.3

设计(日期) 审核(日期) 标准化(日期)

会签(日期)

标 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 记

产品型号

CA6140 车床 φ 60X285 车 每毛坯 可锻件 数

零部件图号 零部件名称 1 每台件 数 1 备注

机械加工工艺过程卡产品名称 材料牌号 45 钢 毛坯种 类 模锻件 毛坯外 形尺寸

工 序 号 1 2

工序 名称

工序内容 间

工段 备

设 工装 准 终

工时/s 单件

备料 热处 理

取棒料φ 60×285mm 正火

0.48

3

粗车

1.夹一端车外圆至φ 58mm,长 200mm,车端面见平，钻孔 φ 20mm,深 188mm,扩孔 φ 26mm,深 188mm。 2. 调头装夹φ 58mm 外圆并找 正，车另一端外圆至φ 58mm,与另一端已加工部 分接刀，车端面，保证总长 280mm,钻孔 23.5mm,钻 通。 C6140 Z512 三抓卡盘 中心架 车床

4

热处 理

调质 28~32HRC 夹左端外圆，中心架托右端外 圆， 车右端面， 保证总长 278mm, 扩 φ 26mm 孔 至 φ 28mm , 深 186mm, 车右端φ 32×60°内锥 面。 钻 台

5

扩孔

6

半精 车

1.

用两顶尖装夹工件，上卡 箍 ， 车 外 圆 至 两顶尖 车床 中心架

55 ± 0.05mm,调头，车另外一端外圆，与前面已加 工部分光滑接刀。 右端倒角 2× ,左端倒 R3 圆角，保 45° 持总长 276mm。 2. 夹左端外圆，中心架托右端 外圆，找正外圆，车 C6140

30

0 . 025 0

mm

孔 至

29 . 5 0

0 . 05

mm , 深

44.5mm, Ф34mm× 车 1.7mm 槽，保证 3.5mm 和 1.7mm 3. 调头，夹右端外圆，中心架 托左端外圆， 找正外圆， Morse 车 No.4 内 锥 面 ， 至 大 端 尺 寸 为

30 . 5 0

0 . 05

mm , 车 左 端 头

Ф36mm× 内锥面。 60° 7 划线 钳 工 划 R2× 160mm 油 槽 线 ， V 形块

8 0 . 035

mm× 200mm 键槽线，Ф6mm 的孔线

0 . 085

8

铣

1. 以 55 ± 0.05mm 外圆定位 装 夹 铣 键 槽 8 0 . 035 mm× 200mm , 并 保 证 0 . 085

铣 床 铣床夹具

50 . 5 0 . 2 mm(注意外圆加工 余 量 ) 保 证 键 槽 与 Ф 550 0 . 013

0

mm 外圆轴心线

的平行度和对称度 2. 调头，以 55 ± 0.05mm 外 圆定位装夹铣 R2× 160mm 油 槽 9 钻孔 钻 Ф6mm 的孔， 保证长度 25mm 台钻 机用平口 钳 垫铁 10 热处 理 左 端 Morse No.4 锥 孔 及

55 ± 0.05× 160mm 长的外圆部分，加热淬火 45~50HRC

11 12

研磨 粗磨

研磨两端 60° 内锥面 夹右端外圆，中心架左托外圆， 13

磨床

研磨机 两顶尖， 中

找正外圆，粗磨 Morse No.4 锥 孔，留余量 0.2mm 粗磨 采用两顶尖定位装夹工件， 粗磨 Ф 550 0 . 013

磨床

心架， 磨床

13

两顶尖， 磨 床 磨 床

mm 外 圆 ， 留 余 量

0.2mm 精磨 夹右端外圆，中心架托左端外 圆，找正外圆，精磨 Morse No.4 锥孔至设计要求，大端为 Ф 31 . 269 ± 0.05mm,涂 色检

14

中心架， 磨 床 磨 床

查，接触面积应大于 75%。修研 60° 锥面 精车 夹左端外圆，中心架托右端外 圆，找正外圆，精车内孔 中心架， 车 床

15

C 40

29 . 5 0

0 . 05

mm 至图样尺寸，

深 44.5mm 至图样尺寸， 修研 60° 锥面

16

精磨

采用两顶尖装夹， 精磨外圆至图 样尺寸

磨床

两顶尖， 磨 床

描图 描校 底图 号 装订 号

17

检查 入库

检查各部分尺寸精度要求 清洗、油打、刺 设计日期 审 核 日期 标准化 日期 会 签

18

标 记

处 数

更改 文件 号

签 字

日 期

标记

处数

更 改 文 件 号

签字

日期

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