【正文】 經(jīng)濟的工藝規(guī)程和設(shè)計一套專用的夾具，使得作為車床重要附件的尾座套筒能夠更好的便于機械加工為將來實現(xiàn)集成化生產(chǎn)創(chuàng)造條件。 第二章 PRO/E 軟件介紹 proe 概述 proe 是 美國 PTC 公司旗下的產(chǎn)品 Pro/Engineer 軟件 的簡稱。 1985 年， PTC 公司成立于 美國 波士頓，開始參數(shù)化建模 軟件 的研究。 PTC 的系列軟件包括了在工業(yè)設(shè)計和機械設(shè)計等方面的多項功能，還包括對大型裝配體的管理、功能仿真、制造、 產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理 等等。這一功能特性給工程設(shè)計者提供了在設(shè)計上從未有過的簡易和靈活。 例如，一旦工程詳圖有改變， NC（數(shù)控）工具路徑也會自動更新；組裝工程圖如有任何變動，也完全同樣反應在整個三維模型上。這就意味著在 產(chǎn)品開發(fā)過程 中某一處進行的修改，能夠擴展到整個設(shè)計中，同時自動更新所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。例如：設(shè)計特征有弧、圓角、倒角等等，它們對工程人員來說是很熟悉的，因而易于使用。為了實現(xiàn)這種效率，必須允許多個學科的工程師同時對同一產(chǎn)品進行開發(fā)。 菜單以直觀的方式聯(lián)級 出現(xiàn)，提供了邏輯選項和預先選取的最普通選項，同時還提供了簡短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學習和使用。這種功能使得修改更為方便和可令設(shè)計優(yōu)化更趨完美。Pro/Engineer 功能如下： 圖 2－ 2Proe 模塊 （ 1） 特征驅(qū)動（例如：凸臺 、槽、倒角、腔、殼等）； （ 2） 參數(shù)化（參數(shù) =尺寸、圖樣中的特征、載荷、邊界條件等）； （ 3） 通過零件的特征值之間，載荷 /邊界條件與特征參數(shù)之間（如表面積等）的關(guān)系來進行設(shè)計。 2. Pro/ASSEMBLY Pro/ASSEMBLY 是一個參數(shù)化組裝管理系統(tǒng)，能提供用戶自定義手段去生成一組組裝系列及可自動地更換零件。 3. Pro/CABLING Pro/CABLING 提供了一個全面的電纜布線功能，它為在 Pro/ENGINEER 的部件內(nèi)真正設(shè)計三維電纜和導線束提供了一個綜合性的電纜鋪設(shè)功能包。這種高度準確的 數(shù)據(jù)交換技術(shù) 令設(shè)計者得以在節(jié)省時間及設(shè)計成本的同時，擴充現(xiàn)有軟件系統(tǒng)的投資。 Pro/COMPOSITE 是一個 Pro/ENGINEER 的選件模塊，需配用 Pro/ENGINEER 及Pro/SURFACE 環(huán)境下運行。 Pro/IDEVELOP 包括‘C’ 語言的副 程序庫 ,用于支 援 Pro/ENGINEER 的交接口，以及直接存取 Pro/ENGINEER 數(shù)據(jù)庫。其功能有： （ 1） 3D 裝配圖的連接層次等級設(shè)計； （ 2） 整體與局部的尺寸、比例和基準的確定； （ 3） 情況研究 參數(shù)化詳細草圖（ 2D 解算器、工程記錄和計算）繪制； （ 4） 組裝：允許使用 3D 圖塊表示零組件了定位和組裝零件位置； （ 5） 自動組裝。為了保證車削工件時有較高的尺寸精度和形位精度，要求尾座與主軸嚴格同軸，要求頂尖不能有明顯的搖晃和扭動。扳動小扳手 21，通過螺桿 20 拉緊夾緊套 19，可緊抱頂尖套筒（轉(zhuǎn)動手輪前要先松開小扳手 21），從而使頂尖位置固定。 （ 3） 套筒 3 上長槽與定位塊 4 側(cè)面的配合是按定位塊的寬度是按平鍵標準，為基軸制配合，偏差帶號為 h。 （ 7）絲桿 5 軸端與手輪 9上 Ф 18 孔的配合結(jié)構(gòu)無特殊要求，優(yōu)先采用基孔配合制，即手輪孔的基本偏差代號為 H。 2 確定公差等級 （ 1）根據(jù)參考文獻 [5]表 37（各個公差等級的應用范圍）和 38（配合尺寸 512級的應用） ,又考慮工藝等價原則，選擇尾座體 2 上孔的公差等級為 IT6，頂尖套筒 3外圓柱面公差等級為 IT5。 （ 5）根據(jù)參考文獻 [5] 表 37（各個公差等級的應用范圍）和 38（配合尺寸 512級的應用），以及考慮加工 高精度孔與軸的工藝等價原則，應選擇尾座體 2 上 Φ60 孔公差等級為 IT6，后端蓋 8 凸肩公差等級為 IT5。 （ 9）根據(jù)參考文獻 [5] 表 37（各個公差等級的應用范圍）和 38（配合尺寸 512級的應用），以及考慮加工高精度孔與軸的工藝等價原則，選擇尾座體 Ф 18和 Ф 35 孔的公差等級為 IT8，偏心軸的 公差等級為 IT7。另外移動速度很低，又無轉(zhuǎn)動，所以應選高精度的小間隙配合。根據(jù)參考文獻 [9]，選擇相配件螺母外圓柱面基本偏差代號為 h。故套筒 3 上長槽與定位塊 4側(cè)面的配合為 Φ12D10/h9 。 （ 5）后蓋 8 要求可沿徑向挪動，以補償其與絲桿軸裝配后可能產(chǎn)生的偏心誤差，從而保證絲桿轉(zhuǎn)動的靈活性。故后端蓋 8凸肩與 尾座體 2上 Φ60 的配合為 Φ60H6/js5 。 （ 7）手輪通過半圓鍵帶動絲桿一起轉(zhuǎn)動，選擇配合應考慮拆裝方便并避免手輪在該軸端上晃動。這樣在裝配時兩者要能作相對的回轉(zhuǎn)，其配合應有間隙但無需過大。 故偏心軸 10 兩軸頸與尾座體 2 上 Ф 18 和 Ф 35 兩支承的配合為 Ф 18 H8/d7 和 Ф 35 H8/d7。 （ 13）底板 13 上 Ф 32 孔與件拉緊螺釘?shù)呐浜?，要求在有橫向推力時不松動，裝配時可用錘擊，選 Ф 32H7/n6。 [13] 按中等精度和中等旋合長度 N，選用中徑公差帶為 7h，查表知牙頂間隙為 ，直徑公差及表面粗糙度 Ra值見圖標注。 [16] 套筒 1．頂尖套筒外徑與尾座體上 Ф60 孔的配合要求很嚴，如有晃動，將直接影響車床的加工精度。為了檢測方便，這里是規(guī)定同軸度誤差，故選用比較一般的 8級精度公差，查表為 30 m? 。在靠近端部處徑向圓跳動值不得大于 8 m? ，由于軸線可能歪斜，在離端部 300mm 處檢測徑向圓跳動值不得大于 20 m? 。 [9] 第四章 車床尾座套筒的機械加工工藝規(guī)程設(shè)計 車床尾座套筒的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 車床尾座套筒概述 車床尾座套筒是車床尾座箱的重要零件。它是常用的一種車床尾座套筒類型，有一個莫氏四號錐面，錐面可以用來插入后頂尖和其他加工刀具；平鍵槽是用來安裝平鍵的，起導向作用，所以尾座套筒只能軸向移動，不能夠轉(zhuǎn)動； 6? 的小孔是排氣 孔，主要用來排氣的；與平鍵相對的半圓鍵主要也是用來導向的。 圖 4－ 1 車床尾座套筒零件簡 圖 圖 4－ 2 車床尾座套筒三維圖樣 確定車床尾座套筒的生產(chǎn)類型和工藝特征分析 零件的生產(chǎn)類型對工藝規(guī)程的制訂，具有決定性的影響。生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃 [3]。由于零件機械加工工藝過程與其所采用的生產(chǎn)組織類型密切相關(guān)，所以在制定零件機械加工工藝規(guī)程時，應首先確定零件機械加工的生產(chǎn)組織類型。 生產(chǎn)類型 大量生產(chǎn) 工 藝 特 征 毛坯特點 廣泛采用模鍛，機械造型等高效方法，毛坯精度高、余量小 機床設(shè)備及組織形式 廣泛采用自動機床、專用機床，采用自動線或?qū)Ｓ脵C床流水線排列 夾具及尺寸保證 高效專用夾具，采用定程及在線自動測量來控制尺寸 刀具、量具 專用刀具、量具，自動測量儀 零件的互換性 全部互換，高精度偶件采用分組裝配、配磨 工藝文件的要求 編制詳細的工藝規(guī)程、工序卡片、檢驗卡片和調(diào)整卡片 生產(chǎn)率 高 成本 低 發(fā)展趨勢 用計算機控制的自動化制造系統(tǒng)、車間或無人工廠，實現(xiàn)自適應控制 表 41 車床尾座套筒生產(chǎn)綱領(lǐng)及工藝特征 車床尾座套筒的材料和毛坯確定 車床尾座套筒毛坯材料、加工方法及技術(shù)要求 選擇毛坯應綜合考慮一下幾方面的因素： （ 1） 零件材料及對零件力學性能的要求。套筒外圓表面直徑均勻，所以可以選擇棒料。 （ 4） 生產(chǎn)條件。由于該套筒在工作過程中要承受沖擊載荷和摩擦，為增強套筒的耐摩強度和抗沖擊 韌度，獲得更好的纖維組織，毛坯選用鍛件。正火：指將鋼材或鋼件加熱到 或 （鋼的上臨界點溫度）以上， 30～ 50℃ 保持適當時間后，在靜止的空氣中冷卻的熱處理的工藝。 鍛造后的毛坯尺寸應該為 Ф60285mm ，選擇標準熱軋圓鋼 (GB/T 7021986)，d=80mm，根據(jù)體積相等的原則，所選坯料尺寸為 Ф80165mm, 則滿足 ≤H≤要求。 根據(jù)上述因素，查《金屬切削手冊》 [6]表 18有該鍛件的錯差公差為 ,殘留飛 邊公差為 ,最大尺寸方向上的公差值為 。 （ 1)精基準的選擇 選擇精基準時，應從整個工藝過程來考慮，如何保證工件尺寸精度和位置精度，并 使工件裝夾方便可靠，夾具結(jié)構(gòu)簡單。一是要考慮如何合理分配各加工表面的余量，二是要考慮怎樣保證不加工表面與加工表面間的尺寸及相互位置關(guān)系。根據(jù)曲軸零件圖上各加工表面的尺寸精度、形位公差和表面粗糙度，選定加工件各表面的加工方法如表 4－ 1所示。 分析車床尾座套筒零件，其工藝工程大致包括以下幾個階段：定位基準的加工；粗車外圓表面、端面和鉆孔；調(diào)質(zhì) 28～ 32HRC；擴孔、半精車外圓和倒角；精車孔、槽和莫氏 4號錐孔；劃線；銑平鍵和半圓鍵；鉆孔；修毛刺；左端莫氏 4號錐孔及 160mm 長的外圓部分，高頻感應加熱淬火 45～ 50HRC；研磨兩端 60176。鉆孔 鉆通 工序 6 調(diào)質(zhì) 28～ 32HRC 工 序 7 夾左端外圓，中心架托右端外圓，車右端面保證總長 278mm，擴 Ф26mm孔至 Ф28mm ，深 186mm，車右端頭 Ф 32mm60176。 ，左端 R3 圓角，保持總長 276mm 工序 9 夾左端外圓，中心架托右端外圓，找正外圓，車 ?? mm 孔至 ?? mm，深 ，車 Ф 34mm 槽，保證 和 工序 10 倒頭，夾右端外圓中心架左端外圓，找正外圓，車莫氏 4 號內(nèi)錐孔，至大端尺寸為 ?? mm，車左端頭 Ф 36mm60176。 內(nèi)錐面 工序 18 夾右端外圓，中心架左托外圓，找正 外圓，粗磨莫氏 4 號錐孔，留磨余量 工序 19 采用兩頂尖定位裝夾工件，粗磨 Ф 0 ? mm 外圓，留磨余量 工序 20 夾右端外圓，中心架托左端外圓，找正外圓，精磨莫氏 4號錐孔圖樣尺寸，大端為 Ф 177。 ，修 研 60176。為了合理地選擇機床及工藝裝備，必須對各種機床、工藝裝備的 規(guī)格、性能等有較詳細的了解 。 4）所選機床的自動化程度和生產(chǎn)率應與被加工零件的生產(chǎn)類型相適應。 （ 1）機床 夾具的選擇主要考慮生產(chǎn)類型。 （ 2）金屬切削刀具的選擇主要取決于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸大小、工件材料、要求的加工精度、表面粗糙度、生產(chǎn)率和經(jīng)濟性等。 （ 3）量具、檢具和量儀的選擇主要根據(jù)生產(chǎn)類型和要求的檢驗精度進行。 砂輪 塞規(guī) 18 粗磨 M2110A 中心架 莫氏四號砂輪 游標卡尺 、塞規(guī) 19 粗磨 M1432 磨床、專用夾具 外圓砂輪 千分尺 20 精磨 M2110A 莫氏四號錐度塞規(guī) 莫氏四號砂輪 塞規(guī) 21 精車 CA6140 中心夾 高速鋼車刀 游標卡尺、塞規(guī) 22 精磨 M1432 外圓砂輪 千分尺 23 檢驗 千分尺、塞規(guī) 24 入庫 涂油 表 4－ 2 機床設(shè)備及工藝裝備 加工余量、工序尺寸及其公差的確定 30? 內(nèi)孔（工序 9 和 21）的加工余量、工序尺寸及其公差的確定 按照鉆 → 擴 → 半精車 → 精車加工 方案，查閱《加工余量手冊》，有精車余量 Zjc=；半精車余量 Zbjc=；擴孔余量 Zk=6mm；鉆孔余量 Zz=20mm。為驗證確定的尺寸及公差是否合理，進行精加工余量校核：Zmax=30+=； Zmin=+=；余量校核的結(jié)果表明，所確定的工序尺寸公差是合理的。 綜上所述，各工序的工序尺寸及公差分別為，精磨： 0 ?? mm；粗磨： 0 ?? mm；半精車： 0 ? mm；粗車： 0 ?? mm。 工序名稱 工序基本余量 工序精度 IT標 冷公差值 T 工序基本尺寸 工序尺寸及偏差 精車 IT6 Tjc= 0 半精車 IT8 Tbjc= 55+= 0 擴孔 IT9 Tk= += + 鉆孔 2 IT12 Tz= += 0 毛坯 5 IT14 Tmp= 58+2= 60177。 熱處理 用高頻感應淬火，淬火方法是將工件加熱到臨界溫度 Ac3（亞共析鋼）或 Ac1（過共析鋼）以上某一溫度，保溫一段時間，使之全部或部分奧氏體化，然后以大于臨界冷卻速度的冷速快冷到 Ms 以下（或 Ms附近等溫）進行馬氏體（或貝氏體）轉(zhuǎn)變的熱處理工藝。 2)進給量的確定 參照《切削加工簡明實用手冊》 [10]的表 850，刀具材料為硬質(zhì)合金 YT5，車刀刀桿尺寸 BH 取 2525mm 的，工件直徑按照 60mm,參照《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計》表 557 選取每轉(zhuǎn)進給量為 f=。 2)切削速度的計算 根據(jù)公式 ()得 m in/ 8 620m in //181 0 0 0 ???? mmmn ? 參照《實用機械制造工藝設(shè)計手冊》表 107 所列 CA6140 車床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速min/250rn?