尾座体的工艺及组合夹具设计
尾座体的工艺及组合夹具设计
1 绪论
尾座是车床的基础零件。尾座分为尾座体和尾座套筒。主要的作用是装配实现顶尖对工件的支撑，从而极大保证了加工的精度。
组合夹具是一种先进的工艺装备，它是由一套预先制造好的各种不同的形状、不同规格、不同尺寸、具有互换性、高耐磨性和高精度的标准元件组成，组合夹具的形状丰富，通用性强，许多夹具经清洗后可以重新组装使用，目前已为众多制造行业所采用。利用三维CAD技术设计组合夹具可以大大减少设计人员的工作量，并且有效地降低了工作强度。
本毕业设计的研究对象为车床尾座体，并且对尾座体工艺加工中的组合夹具进行设计，并且研究相关的工艺路线与规程，用二维与三维绘图技术绘制装配总图与零件图。
2 零件分析
尾座体主要是用来固定顶尖的零件（如图1.1所示）。尾座体上部的圆柱体内的基准孔与顶尖研配，再用螺钉将顶尖固定；底面、底面上的斜面与机床工作台相连，再用螺栓将尾座体紧固在工作台上。其具体的用途如下：
（1）安装时利用尾座调整车床精度；
（2）使用尾座可以钻孔，打中心孔，加工长轴可以顶着另一端。
（3）利用尾座可以车偏心轴。
2.1 零件的特点
图2.1 尾座体
由图2.1可知，尾座体总体形状为不太规则，大致上为一下三个主要的加工面：
（1）以Φ17H6孔为中心的加工面。包括Φ17H6孔、Ra=6.3μm的Φ35圆柱体左右端面和M6的螺纹孔。
（2）以圆凸台面为中心的加工面。包括Φ14mm通孔、Φ26×1的沉头孔和Ra=12.5μm的Φ40圆凸台面。
（3）以尾座体底面为中心的加工面。包括Ra=1.6μm的基准面A、基准面B、Ra=12.5μm的凹槽底面、Ra=6.3μm的底部右端面和底面。
其中第一组和第三组加工面有位置度要求，具体数值如下：
（1）Φ17基准孔圆度公差为3μm；
（2）Φ17基准孔圆柱度公差为4μm；
（3）Φ17基准孔中心线与基准面A平行度公差为5μm；
（4）Φ17基准孔中心线与基准面B平行度公差为5μm；
（5）Φ17基准孔轴心线与导轨面的位置度误差为0～0.1μm；
（6）ΦΦ17基准孔与燕尾面的位置度误差不超过0.15μm；
此外，Φ17H6的孔还需精加工和研配，且各面的表面粗糙度都需要满足设计图纸的要求。
根据零件图可知、主要进行基准面A的铣削加工、钻孔和孔加工、攻螺纹,并且基准孔的精度要求很高。由于该零件生产纲领属于中小批量生产，为了在生产过程中提高劳动效率、降低成本，本课题将设计合理的加工工艺保证加工质量。
3 工艺规程设计
3.1 确定毛坯的制造形式
由于该零件的形状有许多不规则的斜面，整体较为复杂，用锻造加工非常困难，所以使用手工铸造法铸件。生产纲领为中小批量生产，所以采用批量造型生产，此外为了提高毛坯力学性能、消除残余应力还应安排人工时效处理。各个加工表面加工余量根据零件主要加工表面的表面粗糙度值来确定，查阅参考文献[3]《机械加工工艺手册》。
3.2 基面的选择
基面的选择是机械加工工艺规程中的重要的基础工作之一，合理地选择正确的基面直接影响到最后成品的精度。
（1）尾座体粗基准的选择。依据粗基准的选择原则，应选择工件上的不加工表面，加工余量最小的表面，重要表面或较为平整光洁、面积较大的表面作粗基准，综合考虑选择不需要加工的Φ35外圆表面与圆柱体表面作为定位粗基准用来加工工件的基准面A、基准面B与底面。
（2）尾座体精基准的选择。粗基准使用一次后，零件就应该用精基准定位。依据精基准选择原则,遵循“基准重合”与“基准同一”这两个原则，选择精度高的基准面A、基准面B、Φ17H6孔作为精基准。
3.3制定工艺路线
制定工艺路线的原则应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。因为尾座体的生产纲领是中小批量，可以从通用性考虑采用万能机床配以组合夹具，在制订工艺路线的时候尽量使用工序集中以提高生产率、降低成本。
3.3.1 工艺路线方案一
工序1：粗铣基准面A
工序2：粗铣凹槽底面
工序3：粗铣2×2退刀槽
工序4：粗铣基准面B
工序5：钻Φ14mm通孔，锪Φ26×1沉头孔
工序6：粗铣凸台面
工序7：钻孔、扩孔、攻M6螺纹
工序8：在圆柱体内钻Φ11mm孔
工序9：粗铣上部圆柱体左右端面
工序10：粗镗、半精镗、精镗Φ17H6孔
工序11：半精铣圆柱体左右端面
工序12：粗铣右端面
工序13：半精铣右端面
工序14：精铣基准面A
工序15：精铣基准面B
工序16：精铣2×2的槽
工序17：车Φ17基准孔倒角
工序18：研配Φ17基准孔
工序19：检查
3.3.2 工艺路线方案二
工序1：粗铣圆柱体左右端面
工序2：钻Φ11mm孔
工序3：钻孔，攻M6的螺纹
工序4：粗铣基准面A
工序5：粗铣凹槽底面
工序6：粗铣2×2的槽
工序7：粗铣基准面B
工序8：钻Φ14mm孔，锪Φ26×1的沉头孔
工序9：粗铣右端面
工序10：粗铣凸台面
工序11：粗镗、半精镗、精镗Φ17H6孔
工序12：精铣基准面A
工序13：精铣基准面B
工序14：精铣2×2的槽
工序15：半精铣圆柱体左右端面
工序16：半精铣右端面
工序17：车Φ17基准孔倒角
工序18：研配Φ17H6孔
工序19：检查
3.3.3.工艺方案的比较分析
上述两个工艺路线的区别在于方案一是先加工基准面A和B，然后加工Φ17H6孔；方案二是先加工Φ17H6孔，然后加工基准面A和B。通过对比发现，方案二能保证Φ17H6孔中心线到基准面A和B的距离，因此满足方向公差与位置度的要求。方案一则不能确保Φ17H6孔与基准面A和B的准确距离，因此不满足方向公差与位置度的要求。另外，直接钻螺纹孔也能满足精度要求，所以省略扩孔工序，方案二改进：
工序1：粗铣圆柱体左右两个端面。尾座底面作为定位粗基准，选用XA5032立式铣床。
工序2：钻Φ11mm的通孔。圆柱体左右两个端面作为定位粗基准，选用Z3025摇臂钻床。
工序7：钻孔、攻M6的螺纹。Φ17H6孔作为定位粗基准，选用Z3025摇臂钻床。
工序3：粗铣基准面A、底面。Φ17H6孔作为定位粗基准，选用XA5032立式铣床。
工序4：粗铣2×2的槽。Φ17H6孔作为定位粗基准，选用XA5032立式铣床。
工序5：粗铣基准面B。基准面A作为定位粗基准，选用XA5032立式铣床
工序6：粗铣右端面、凸台面。基准面A作为定位粗基准，选用XA5032立式铣床。
工序7：粗、半精、精镗Φ17H6孔。基准面A和B作为定位粗基准，选用Z3025摇臂钻床。
工序8：钻Φ14mm通孔，锪Φ26×1沉头孔。尾座体端面A，B定位，选用Z3025摇臂钻床。
工序9：精铣基准面A、精铣2×2的槽。Φ17H6孔作为定位精基准，选用XA5032立式铣床。
工序10：精铣基准面B。Φ17H6孔作为定位精基准，选用XA5032立式铣床。
工序11：半精铣圆柱体左右两个端面。Φ17H6孔作为定位精基准，选用XA5032立式铣床。
工序12：半精铣底部右端面。基准面A作为定位精基准，选用XA5032立式铣床。
工序13：锪Φ17H6基准孔倒角，去毛刺。Φ17H6孔作为定位精基准，选用Z3025摇臂钻床。
工序14：研配Φ17H6基准孔。基准面A和B,右端面与Φ17H6孔两端面作为定位精基准。
工序15：检查
1 绪论 1
2 零件分析 1
2.1 零件的特点 2
3 工艺规程设计 3
3.1 确定毛坯的制造形式 3
3.2 基面的选择 3
3.3 制定工艺路线 3
3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定 6
3.5 确定切削用量及基本工时 9
4 组合夹具设计 21
4.1 明确设计任务 21
4.2 审查方案与改进设计 21
4.3 组合夹具装配图 22
4.4 组合夹具零件图 22
4.5 问题的提出 22
4.6 组合夹具设计 23
5 组合夹具库 26
5.1 组合夹具库的介绍 26
5.2 组合夹具库 27
结论 31
致谢 32
参考文献 33
1 绪论
尾座是车床的基础零件。尾座分为尾座体和尾座套筒。主要的作用是装配实现顶尖对工件的支撑，从而极大保证了加工的精度。
组合夹具是一种先进的工艺装备，它是由一套预先制造好的各种不同的形状、不同规格、不同尺寸、具有互换性、高耐磨性和高精度的标准元件组成，组合夹具的形状丰富，通用性强，许多夹具经清洗后可以重新组装使用，目前已为众多制造行业所采用。利用三维CAD技术设计组合夹具可以大大减少设计人员的工作量，并且有效地降低了工作强度。
本毕业设计的研究对象为车床尾座体，并且对尾座体工艺加工中的组合夹具进行设计，并且研究相关的工艺路线与规程，用二维与三维绘图技术绘制装配总图与零件图。
2 零件分析
尾座体主要是用来固定顶尖的零件（如图1.1所示）。尾座体上部的圆柱体内的基准孔与顶尖研配，再用螺钉将顶尖固定；底面、底面上的斜面与机床工作台相连，再用螺栓将尾座体紧固在工作台上。其具体的用途如下：
（1）安装时利用尾座调整车床精度；
（2）使用尾座可以钻孔，打中心孔，加工长轴可以顶着另一端。
（3）利用尾座可以车偏心轴。
2.1 零件的特点
图2.1 尾座体
由图2.1可知，尾座体总体形状为不太规则，大致上为一下三个主要的加工面：
（1）以Φ17H6孔为中心的加工面。包括Φ17H6孔、Ra=6.3μm的Φ35圆柱体左右端面和M6的螺纹孔。
（2）以圆凸台面为中心的加工面。包括Φ14mm通孔、Φ26×1的沉头孔和Ra=12.5μm的Φ40圆凸台面。
（3）以尾座体底面为中心的加工面。包括Ra=1.6μm的基准面A、基准面B、Ra=12.5μm的凹槽底面、Ra=6.3μm的底部右端面和底面。
其中第一组和第三组加工面有位置度要求，具体数值如下：
（1）Φ17基准孔圆度公差为3μm；
（2）Φ17基准孔圆柱度公差为4μm；
（3）Φ17基准孔中心线与基准面A平行度公差为5μm；
（4）Φ17基准孔中心线与基准面B平行度公差为5μm；
（5）Φ17基准孔轴心线与导轨面的位置度误差为0～0.1μm；
（6）ΦΦ17基准孔与燕尾面的位置度误差不超过0.15μm；
此外，Φ17H6的孔还需精加工和研配，且各面的表面粗糙度都需要满足设计图纸的要求。
根据零件图可知、主要进行基准面A的铣削加工、钻孔和孔加工、攻螺纹,并且基准孔的精度要求很高。由于该零件生产纲领属于中小批量生产，为了在生产过程中提高劳动效率、降低成本，本课题将设计合理的加工工艺保证加工质量。
3 工艺规程设计
3.1 确定毛坯的制造形式
由于该零件的形状有许多不规则的斜面，整体较为复杂，用锻造加工非常困难，所以使用手工铸造法铸件。生产纲领为中小批量生产，所以采用批量造型生产，此外为了提高毛坯力学性能、消除残余应力还应安排人工时效处理。各个加工表面加工余量根据零件主要加工表面的表面粗糙度值来确定，查阅参考文献[3]《机械加工工艺手册》。
3.2 基面的选择
基面的选择是机械加工工艺规程中的重要的基础工作之一，合理地选择正确的基面直接影响到最后成品的精度。
（1）尾座体粗基准的选择。依据粗基准的选择原则，应选择工件上的不加工表面，加工余量最小的表面，重要表面或较为平整光洁、面积较大的表面作粗基准，综合考虑选择不需要加工的Φ35外圆表面与圆柱体表面作为定位粗基准用来加工工件的基准面A、基准面B与底面。
（2）尾座体精基准的选择。粗基准使用一次后，零件就应该用精基准定位。依据精基准选择原则,遵循“基准重合”与“基准同一”这两个原则，选择精度高的基准面A、基准面B、Φ17H6孔作为精基准。
3.3制定工艺路线
制定工艺路线的原则应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。因为尾座体的生产纲领是中小批量，可以从通用性考虑采用万能机床配以组合夹具，在制订工艺路线的时候尽量使用工序集中以提高生产率、降低成本。
3.3.1 工艺路线方案一
工序1：粗铣基准面A
工序2：粗铣凹槽底面
工序3：粗铣2×2退刀槽
工序4：粗铣基准面B
工序5：钻Φ14mm通孔，锪Φ26×1沉头孔
工序6：粗铣凸台面
工序7：钻孔、扩孔、攻M6螺纹
工序8：在圆柱体内钻Φ11mm孔
工序9：粗铣上部圆柱体左右端面
工序10：粗镗、半精镗、精镗Φ17H6孔
工序11：半精铣圆柱体左右端面
工序12：粗铣右端面
工序13：半精铣右端面
工序14：精铣基准面A
工序15：精铣基准面B
工序16：精铣2×2的槽
工序17：车Φ17基准孔倒角
工序18：研配Φ17基准孔
工序19：检查
3.3.2 工艺路线方案二
工序1：粗铣圆柱体左右端面
工序2：钻Φ11mm孔
工序3：钻孔，攻M6的螺纹
工序4：粗铣基准面A
工序5：粗铣凹槽底面
工序6：粗铣2×2的槽
工序7：粗铣基准面B
工序8：钻Φ14mm孔，锪Φ26×1的沉头孔
工序9：粗铣右端面
工序10：粗铣凸台面
工序11：粗镗、半精镗、精镗Φ17H6孔
工序12：精铣基准面A
工序13：精铣基准面B
工序14：精铣2×2的槽
工序15：半精铣圆柱体左右端面
工序16：半精铣右端面
工序17：车Φ17基准孔倒角
工序18：研配Φ17H6孔
工序19：检查
3.3.3.工艺方案的比较分析
上述两个工艺路线的区别在于方案一是先加工基准面A和B，然后加工Φ17H6孔；方案二是先加工Φ17H6孔，然后加工基准面A和B。通过对比发现，方案二能保证Φ17H6孔中心线到基准面A和B的距离，因此满足方向公差与位置度的要求。方案一则不能确保Φ17H6孔与基准面A和B的准确距离，因此不满足方向公差与位置度的要求。另外，直接钻螺纹孔也能满足精度要求，所以省略扩孔工序，方案二改进：
工序1：粗铣圆柱体左右两个端面。尾座底面作为定位粗基准，选用XA5032立式铣床。
工序2：钻Φ11mm的通孔。圆柱体左右两个端面作为定位粗基准，选用Z3025摇臂钻床。
工序7：钻孔、攻M6的螺纹。Φ17H6孔作为定位粗基准，选用Z3025摇臂钻床。
工序3：粗铣基准面A、底面。Φ17H6孔作为定位粗基准，选用XA5032立式铣床。
工序4：粗铣2×2的槽。Φ17H6孔作为定位粗基准，选用XA5032立式铣床。
工序5：粗铣基准面B。基准面A作为定位粗基准，选用XA5032立式铣床
工序6：粗铣右端面、凸台面。基准面A作为定位粗基准，选用XA5032立式铣床。
工序7：粗、半精、精镗Φ17H6孔。基准面A和B作为定位粗基准，选用Z3025摇臂钻床。
工序8：钻Φ14mm通孔，锪Φ26×1沉头孔。尾座体端面A，B定位，选用Z3025摇臂钻床。
工序9：精铣基准面A、精铣2×2的槽。Φ17H6孔作为定位精基准，选用XA5032立式铣床。
工序10：精铣基准面B。Φ17H6孔作为定位精基准，选用XA5032立式铣床。
工序11：半精铣圆柱体左右两个端面。Φ17H6孔作为定位精基准，选用XA5032立式铣床。
工序12：半精铣底部右端面。基准面A作为定位精基准，选用XA5032立式铣床。
工序13：锪Φ17H6基准孔倒角，去毛刺。Φ17H6孔作为定位精基准，选用Z3025摇臂钻床。
工序14：研配Φ17H6基准孔。基准面A和B,右端面与Φ17H6孔两端面作为定位精基准。
工序15：检查
1 绪论 1
2 零件分析 1
2.1 零件的特点 2
3 工艺规程设计 3
3.1 确定毛坯的制造形式 3
3.2 基面的选择 3
3.3 制定工艺路线 3
3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定 6
3.5 确定切削用量及基本工时 9
4 组合夹具设计 21
4.1 明确设计任务 21
4.2 审查方案与改进设计 21
4.3 组合夹具装配图 22
4.4 组合夹具零件图 22
4.5 问题的提出 22
4.6 组合夹具设计 23
5 组合夹具库 26
5.1 组合夹具库的介绍 26
5.2 组合夹具库 27
结论 31
致谢 32
参考文献 33
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