《顶尖滑套的工艺设计》由会员分享，可在线阅读，更多相关《顶尖滑套的工艺设计（70页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第一篇 顶尖滑套的工艺设计第1章绪论1.1顶尖滑套加工技术现状及发展方向(1) 国内研究现状车床的顶尖滑套现在已经有很多可以供参考的工艺规程，但大多工艺规程过于笼统，要找到较为详细的加工工艺规程和加工过程中所用的夹具很困难。很多厂家在新编写加工工艺规程的过程中，虽然他们有大量的可以提供的参考加工工艺规程，但还是要由技术人员添加很多详细的加工过程、进行大量的计算和分析、新设计加工过程中所用的的夹具。同时由于我国的制造业落后，尤其在CAD/CAM方面落后与发达国家好几十年，所以以上过程大多是技术人员手工完成的。这样不仅浪费了大量的人力和物力，而且生产效率低下，生产成本高，使的技术人员的大量时间和精
2、力都用在了重复繁重的体力劳动上，从而限制了他们创造思维的发展。国内有很多大的老牌机床厂虽然他们有比较成熟的加工工艺规程，而且生产效率相对其它小的厂家较高。根据我的总结这些大型国企还是有缺陷：一、为了减少竞争压力，他们的工艺规程大多是保密的不外泻的。这样虽然在一段时间内可以暂时保住他们的龙头地位，但从长远看它却是阻碍我国制造也发展的，尤其在这个各种先进制造系统正在不断孕育而生的时代。二、他们现在所用的工艺规程和夹具大多数是十几年前甚至几十年前的老工艺。这样就使得新进的技术人员得不到锻炼的机会，新进的设备得不到最好的使用，造成了人力物力的大量浪费。同时竞争力逐渐衰退，经不起外界竞争的冲击。车床的顶
3、尖滑套作为辅助支撑工件之用，存在着生产效率低、生产劳动强度大的缺陷，尤其是大批量生产，此问题更为突出。国内车床现在大多采用顶尖式心轴夹紧如图11。所以在制定车床尾座加工工艺过程中可以在夹具上有所创新，实现更高的定心精度。图11 顶尖式心轴1心轴 2固定顶尖套 3工件 4活动顶尖套5快换垫圈 6螺母(2) 国外研究状况发达国家制造业比我国先进，CAD/CAM技术发展相对较成熟。而且车床的顶尖滑套属于典型零件的范畴，他们现在做机床尾座套筒加工工艺规程主要用CAPP,、CAFD完成，然后用人工做一些简单的修改就可以完成了。现在常用的变异型CAPP系统主要是基于成组技术（GT）的。所谓成组技术（GT）
4、是一门生产技术科学，即利用事物相似性，把相似问题归类成组，寻求解决这一类问题相对统一的最优方案，从而节约时间和精力以取得所期望的经济效益。成组技术的核心问题是充分利用零件上的几何形状及加工工艺相似性组织生产，以获得最大的经济效益。利用这样的技术大大提高了生产效率，降低了产品的生产成本和缩短了产品研发周期，也可以把技术人员从繁琐重复的劳动中解放出来，能够充分发挥他们的创造性。但这门技术也有缺点：对一些非典型零件无法完成工艺规程设计；数据库容量过大；计算机所生成的加工工艺规程和夹具并不一定是最优的方案。同时，国外在创成试CAPP系统方面也有一定发展，这种系统可以定义为一个能综合加工信息，自动为新的
5、零件制定出工艺规程的系统，即根据零件信息，系统能够自动提取制造知识，产生零件所需要的各个工序和工步的加工内容；自动完成机床、工具的选择和加工过程的最优化；通过应用决策逻辑，可以模拟工艺设计人员的决策过程。由于一个真正的创成型CAPP系统是要求很高的，现在的技术很难达到完全创成，尤其对于一些较为复杂的零件，所以完全创成的CAPP系统应用范围很小，只适用一些简单的零件。现在应用比较广泛的是半创成型CAPP系统，是将以上两种CAPP系统相结合，即采用变异型CAPP系统与自动决策相结合的方式。（3）发展方向在新世纪里，随着电子信息等高科技技术的发展以及市场需求的个性话与多样化，先进制造技术正在向精密化
6、、柔性化、网络化、虚拟化、智能化、清洁化、集成化、全球化方向发展。车床尾座套筒的生产效率也会随着CAD/CAM技术和机床技术的发展不断得到提高，随着计算机集成制造系统（CIMS）和并行工程（CE）的迅速崛起，它的生产成本也会不断降低。1.2本课题研究的目的、意义车床顶尖滑套加工工艺规程设计属于一种典型零件的加工工艺规程设计，在编写它的加工工艺规程的过程中涉及到热处理、各类机床的选用、夹具设计等很多方面的知识，它综合了机械工程制图,机械设计基础,互换性与机械零件的测量,机械制造工艺学、机床刀具的选择技术、工程材料、机床夹具设计、机床概论等多门机械制造专业的主干专业课，因此在这个过程中不但可以使我
7、加深以前所学的专业课的理解，也可以让我把以前所学的一些专业课程融会贯通，起到温故而知新的作用，为以后的继续学习和深造打下坚实的基础。车床的顶尖滑套属于一类典型的零件，掌握了它的加工工艺规程就等于掌握了这一类零件的加工工艺规程。研究车床的顶尖滑套加工工艺规程就等于在研究一类零件的加工工艺规程，因此制定出一套经济的加工工艺规程意义深远。车床的顶尖滑套同时又属于一种精度要求比较高的难加工零件，它包括高精度外圆表面加工、内圆表面加工、内锥面加工、键槽加工等，加工方法包括车削、钻削、铣削、磨削等几种应用最广泛的加工方法，所以研究它的工艺规程有利于我们对几种常用的加工方法有一个更深层次的了解。1.3课题的
8、主要内容分析对比综合现有车床尾座套筒加工工艺的基础上，设计出高效的加工工艺规程和夹具设计方案，达到降低成本，提高生产效率的目的。车床的顶尖滑套需求量大，所编写的工艺规程主要适用于大量生产的情况使用。在加工过程中主要有一下问题：(1)车床顶尖滑套属于回转件在以内圆为基准加工半精加工和精加工外圆面时装夹固定必须使用夹具实现定心，因此在进行半精加工和精加工前必须分别设计一套夹具；(2)由于顶尖滑套是回转件，在铣床上铣键槽时没有夹具无法实现定心和夹紧，所以在铣键槽前也要设计一套夹具；（3）国内车床顶尖滑套生产工艺基本成型，要在前人基础上提出一套更加优化的方案也是一个很大的挑战.设计的主要内容： 1.车
9、床顶尖滑套零件图和各部分所起的作用进行分析； 2.各类机床加工工艺研究； 3.重点对车床加工工艺进行研究； 4.车床顶尖滑套加工工艺规程设计； 5.车床顶尖滑套半精加工、精加工、铣键槽过程中所用到的定心夹具的设计； 6.加工结束后检验过程的设计；1.4设计的指导思想1保证零件加工质量,适应性强。2适当采用数控加工条件能显著提高生产效率和精度。3降低生产成本.4工艺合理，工艺资料齐全，说服力强。5结合零件的结构特点，选择相应的工艺装夹设备，便于提高精度和生产效率。 第二章 顶尖滑套的机械加工工艺规程制订图21 顶尖滑套第一节 零件图形的分析2.1.1材料的选用及热处理分析 1材料的性能及成分 材
10、料牌号: 45 表21 45钢的力学性能材料名称优质碳素钢标 准 号 GB699-88试样状态 退火钢抗拉强度600 (MPa)屈服强度355 (MPa)延 长 率 16%断面收缩率 40%布氏硬度197 HBS45钢元素含量:表22 45钢的碳和合金元素的含量含碳量为0.42-0.50%含硅量为0.17-0.37%含锰量为0.50-0.80%含硫量0.035%含磷量0.035%含铬量0.20%含镍量0.30%1 2材料的热处理分析 1.45钢的调质淬火 调质是淬火加高温回火的双重热处理，其目的是使工件具有良好的综合机械性能。为使调质件得到好的综合性能，一般含碳量控制在0.300.50%。 调
11、质淬火时，要求工件整个截面淬透，使工件得到以细针状淬火马氏体为主的显微组织。通过高温回火，得到以均匀回火索氏体为主的显微组织。小型工厂不可能每炉都搞金相分析，一般只作硬度测试，这就是说，淬火后的硬度必须达到该材料的淬火硬度，回火后硬度按图要求来检查。45钢的调质： 45钢是中碳结构钢，冷热加工性能都不错，机械性能较好，且价格低、来源广，所以应用广泛。它的最大弱点是淬透性低，截面尺寸大和要求比较高的工件不宜采用。45号钢的淬火温度在820840度左右，在实际操作中，一般是取上限的。偏高的淬火温度可以使工件加热速度加快，表面氧化减少。为使工件的奥氏体均匀化，就需要足够的保温时间,一般为1min/m
12、m,如果实际装炉量大，就需适当延长保温时间。不然，可能会出现因加热不均匀造成硬度不足的现象。但保温时间过长，也会也出现晶粒粗大，氧化脱碳严重的弊病，影响淬火质量。我们认为，如装炉量大，加热保温时间需延长1/5。因为45钢淬透性低，故应采用冷却速度大的10%盐水溶液,45号钢水淬火容易有软点的.。水温要小于30。工件入水后，应该淬透，但不是冷透，如果工件在盐水中冷透，就有可能使工件开裂，这是因为当工件冷却到180左右时，奥氏体迅速转变为马氏体造成过大的组织应力所致。因此，当淬火工件快冷到该温度区域，就应采取空冷的方法。由于出水温度难以掌握，须凭经验操作，当水中的工件抖动停止，即可出水空冷（如能油
13、冷更好）。另外，工件入水宜动不宜静，应按照工件的几何形状，作规则运动。静止的冷却介质加上静止的工件，导致硬度不均匀，应力不均匀而使工件变形大，甚至开裂。 45钢调质件淬火后的硬度应该达到HRC5659，截面大的可能性低些，但不能低于HRC48，不然，就说明工件未得到完全淬火，组织中可能出现索氏体甚至铁素体组织，这种组织通过回火，仍然保留在基体中。 45钢淬火后的回火，加热温度通常为200，硬度要求为HRC4448。200回火金相为回火马氏体.图纸有硬度要求的，就要按图纸要求调整回火温度，以保证硬度。关于回火保温时间，视硬度要求和工件大小而定，我们认为，回火后的硬度取决于回火温度，与回火时间关系
14、不大，但必须回透，一般工件回火保温时间总在一小时以. 2、45钢淬火后硬度不足，主要原因有两方面： （1）45钢加热温度偏低，或保温时间不足。 在此状态下，组织中奥氏体的碳和合金元素含量不够，甚至组织中还残存着未转变的珠光体或未溶铁素体，导致45钢淬火后硬度达不到。 （2）45钢加热温度过高，或保温时间过长，造成45钢表面脱碳，导致硬度变低。 3、回火目的(淬火组织的问题) a.消除淬火应力，降低脆性 b.稳定工件尺寸，由于M，残余A不稳定 c.获得要求的强度、硬度、塑性、韧性4、回火工艺及其应用 表2-3回火工艺及其应用回火类型回火温度组织性能及作用组织形态低温回火120-250回火M保持高
15、硬度,降低脆性及残余应力,用于工模具钢,表面淬火.过饱和a-Fe+e碳化物中温回火350-500回火T硬度下降韧性,弹性极限和屈服强度上升.保留马氏体针形F+细粒Fe3C高温回火500-650回火S强度,硬度,塑性,韧性,良好综合机械性能.优于正火得到的组织.中碳钢应用比较好.多边形F+粒状Fe3C 5、钢在回火时的组织转变 a.马氏体分解（200以下）：析出-Fe2.4C碳化物（亚稳定）组织：回火马氏体M过饱和固溶体十分稳定碳化物（极细的)作用：晶格畸变降低，淬火应力有所下降。 b.残余A分解（200-300）：AM（或AB下）组织：回火马氏体M c.回火屈氏体T形成（250-400 ）：Fe3C; F维持M外形组织：回火屈氏体T(F+ Fe3C) d.碳化物的聚集长大，铁素体的回复与再结晶（4
