第2章 车床尾座套筒的机械加工工艺规程设计
2.1车床尾座套筒的工艺分析及生产类型的确定 2.1.1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。 2.1.2车床尾座套筒零件的技术要求
图2.1是车床尾座套筒的简图，图2.2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；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。 ?6的小孔是排气孔，
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)?550?0.013mm外圆的圆柱度公差为0.005mm；
2)莫氏4号锥孔轴心线与?550?0.013mm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?550?0.013mm外圆轴心线的径向跳动公差为0.01mm；
0.08504)键槽8??0.035mm对?55?0.013mm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28～32HRC；
7)局部外圆及锥孔淬火45～50HRC。
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图2.1
车床尾座套筒零件简图
图2.2
车床尾座套筒三维图样
2.1.3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：
N?Qn?1?a%??1?b%? （件/年） (2.1)
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：
N?Qn?1?a%??1?b%?=5000?1??1?3%???1?0.5%?=5175.75(件/年) 根据计算结果，查《机械制造技术基础》第292页，表7-3[3]可确定该套筒零件属
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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2-1。
表2-1 车床尾座套筒生产纲领及工艺特征 生产类型 毛坯特点 机床设备及组织形式 夹具及尺寸保证 大量生产 广泛采用模锻，机械造型等高效方法，毛坯精度高、余量小 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 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 工 艺 特 征 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 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 发展趋势 2.2车床尾座套筒的材料和毛坯确定
2.2.1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。
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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?80㎜×165㎜坯料加热至1180～1240℃，经模锻尺寸为?60㎜×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28～32HRC。套筒毛坯主要技术要求有：
1)热处理：正火28～32HRC。正火：指将钢材或钢件加热到 或 （钢的上临界点温度）以上，30～50℃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。 2.2.2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Ф60×285mm，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Ф80×165mm,则满足1.25D≤H≤2.5D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mf与相应的锻件外廓包容体重量mN之比，即：
S?则此套筒零件的 S?mfmN (2.2)
mfmN?1
根据S值的大小，锻件形状复杂系数分为4级： S1级(简单)： 0.63 8
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