资源描述
目录 机械制造工艺学课程设计任务书3 前言.4 1. 零件的分析5 1.1.零件的作用 5 1.2.零件的工艺分析 5 2.确定生产类型5 3.确定毛坯6 4. 工艺规程的设计.6 4.1.定位基准的选择.6 4.1.1.粗基准的选择.6 4.1.2.精基准的选择.6 4.2. 工艺路线的拟定7 5.机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定10 5.1 .毛坯尺寸的确定 10 5.2.粗铣底底座底面 .10 5.3.40 端面的加工.12 5.4.11 面的加工.12 5.5.60 内孔.12 5.6.钻 17 孔 13 5.7.钻 55 的孔 14 5.8.时间定额计算 .14 6.夹具设计.17 7.参考文献.18 2 机械制造工艺学课程设计任务书机械制造工艺学课程设计任务书 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 题目：设计轴承座零件的加工工艺规程 生产纲领： 5000 件 生产类型： 批量生产 内容： 1. 产品零件图 1 张 2. 产品毛坯图 1 张 3. 机械加工工序卡片 1 套 4. 课程设计说明书(50008000 字) 1 份 3 前言前言 机械制造工艺学课程是在学完了机械制造工艺学和大部分专业 课，并进行了生产实习的基础上的一个教学环节。这是我们在进行 毕业设计之前对所学课程的一次深入的全面的总复习，也是一次理 论联系实际的训练。因此，它在今年的学习中占有重要的地位。 我个人的感想是，希望经历了这次课程的设计，对自己的将来 所从事的工作，进行一次适应性的训练，通过这次课程设计锻炼自 己的分析问题，解决问题的能力，为毕业后的工作打下一个良好的 基础。 由于自己的理论知识的不完善，实践能力的缺乏，设计之中不 免有一些不合理的地方，学生我肺腑的恳请老师能够给予指教批评。 4 1. 零件的分析零件的分析 1.1.零件的作用零件的作用 上紧定螺丝，以达到内圈周向、轴向固定的目的 但因为内圈内 孔是间隙配合，一般只用于轻载、无冲击的场合。 5 1.2.零件的工艺分析零件的工艺分析 该零件为轴承支架，安装轴承，形状一般，精度要求并不高， 零件的主要技术要求分析。 （1）由零件图可知，零件的底座底面、内孔、端面及轴承座的 顶面有粗糙度要求，其余的表面精度要求并不高，也就是说其余的 表面不需要加工，只需按照铸造时的精度即可。底座底面的精度为 Ra6.3、内孔端面及内孔的精度要求均为 6.3,轴承座的顶面为 Ra12.5。轴承座在工作时，静力平衡。 （2）铸件要求不能有砂眼、疏松等缺陷，以保证零件的强度、 硬度及疲劳度，在静力的作用下，不至于发生意外事故。 2.确定生产类型确定生产类型 已知此轴承座零件的生产纲领为 5000 件/年，零件的质量不 足 100Kg，查第 7 页表 1.1-3，可确定该零件生产类型为中批生产， 所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加 工设备以通用设备为主， 采用专用工装。 3.确定毛坯确定毛坯 零件材料为 HT200，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大， 零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型 铸件毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第 41 页表 2.2-5,选 6 用铸件尺寸公差等级为 CT-9。这对提高生产率，保证产品质量有帮 助。此外为消除残余应力还应安排人工时效。 4. 工艺规程的设计工艺规程的设计 4.1.定位基准的选择定位基准的选择 根据零件图纸及零件的使用情况分析，知 40H8 的孔，轴承端 面、顶面、17 及 11 的孔等均需正确定位才能保证。故对基准 的选择应予以分析。 4.1.1.粗基准的选择粗基准的选择 按照粗基准的选择原则为保证不加工表面和加工表面的位置求， 应选择不加工表面为粗基准。根据零件图所示，故应选轴承底座上 表面为粗基准，以此加工轴承底座底面以及其它表面。 4.1.2.精基准的选择精基准的选择 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准合” 原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准， 即以轴承座的下底面为精基准。 4.2. 工艺路线的拟定工艺路线的拟定 方案方案 1 7 (2).工 艺 路 线 方案二： 工序 1：粗铣轴承座的下底面。以轴承座的底座的上表面为定 位粗基准，采用 X6132 卧式铣床加工。 工序 2：粗镗及半精镗 40 的内孔， 以内孔轴线为基准，采 用镗床专用夹具。 工序 3：粗铣轴承座的端面，以轴承座的下底面为基准，使用 X6132 卧式万能铣床进行加工。 工序 4：钻、扩 11 的孔，钻、扩 16 的孔。采用 Z525 立式 1 40 前端 面 半精铣轴承座 40 前端面，使前后端面距为 50mm 2 40 后端 面 半精铣轴承座 40 后端面，使前后端面距为 50mm 3座顶、底面粗铣轴承座顶面，使其与定面台面距 60mm 4顶内侧面 半精铣顶内侧面，使两内侧面相距 70mm 5 11 上端 面 半精铣上端面，使其与顶面台面距 50mm 6 45 内端 面 半精铣扩口至 45mm 7 40 内端 面 扩孔至 40mm 8 40 内倒 角 车一个 2.5mm 的倒角 911 孔 钻、铰孔至 11mm 101317 孔 钻、铰孔至 1317 11去毛刺 12中检 8 钻床加专用夹具 工序 5： 铣轴承座上面的小圆柱的上顶面，还以下表面为定 位基准，同样使用 X6132 卧式铣床铣削。 (3).工艺路线方案三： 工序 1：铣轴承座上面的小圆柱的上顶面，还以下表面为定位 基准，同样使用 X6132 卧式铣床铣削。 工序 2：粗铣轴承座的下底面。以轴承座的底座的上表面为定 位粗基准，采用 X6132 卧式铣床加工。 工序 3： 粗铣轴承座的端面，以轴承座的下底面为基准，使 用 X6132 卧式万能铣床进行加工。 工序 4：粗镗及半精镗 40 的内孔， 以内孔轴线为基准，采 用镗床专用夹具。 工序 5：钻、扩 11 的孔，钻、扩 16 的孔。采用 Z525 立 式钻床加专用夹具。 4.3.工艺方案的比较与分析工艺方案的比较与分析 方案一在第一道工序内容多，工序集中，操作方便。方案二 工序分散，方案三在第一道工序时，选择的粗基准为底面，这样不 符合粗基准选择的原则，即不了保证加工面与不加工面的位置要求 时，应选择不加工面为粗基准这一原则。 方案 1 与其相比，在铣完底面后，直接在铣床上铣削底面及顶 面，如此，相对来说，装夹次数少，可减少机床数量、操作人员数 量和生产面积还可减少生产计划和生产组织工作并能生产率高。另 9 外，零件的加工要求就整体来说，其精度并不高，若采用工序分散 （方案二）法，其加工经济性并不是很好。但在选择方案的时候， 还应考虑工厂的具体条件等因素，如设备，能否借用工、夹、量具 等。 故本次设计选择方案一。根据工序方案一制定出详细的工序划 分如下所示： 毛坯为精铸件，清理后，退火处理，以消除铸件的内应力及改 善机械加工性能，在毛坯车间铣削去浇冒口，达到毛坯的技术要求， 然后送到机械加工车间来加工。 5.机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 5.1 .毛坯尺寸的确定毛坯尺寸的确定 轴承座其材料为 HT200。由于产品的精度要求不高，生产纲领 为中批生产，所以毛坯选用砂型铸造。毛坯铸出后进行退火处理， 以消除铸件在铸造过程中产生的内应力。 由文献（1）表 2-2，该种铸件的尺寸公差等级为 IT9 级。 由文献（1）表 2-2，可查出铸件主要尺寸的公差。 5.2.粗铣底底座底面粗铣底底座底面 底面由粗铣和精铣两次加工完成，采用三面刃圆盘铣刀（高 速钢） ，铣刀的规格为 110 x15， 机床的型号X6132 刀具：YG6 硬质合金端铣刀。由于铣刀在工作时，是断续切削， 10 刀齿受很大的机械冲击，在选择几何角度时，应保证刀齿具有足 够的强度。由金属切削原理与刀具可取 -10 o 0 s 0 =60 =10 。 r 0 0 0 加工要求 粗铣轴承座的下底面。 a) 确定加工余量 由毛坯图可知：总加工余量为 2mm，文献表 8-30 可知精加 )2( 工余量为 1mm，由于两脚底面较小，根据实际情况，调整为 0.2mm， 故其粗加工余量为(2-0.2)=1.8mm。 b）确定每齿进给量 由切削加工简明实用手册表 8-95 ，取每齿粗铣的进给量为 0.2mm/Z,取精加工每齿的进给量为 1.5mm/Z.粗铣走刀一次 ap=1.8mm，精 铣走刀一次 ap= 0.2mm。 c)计算切削用量 由表 8-56，取粗铣、精铣的主轴转速分别为 150r/min 和 300r/min，由前面选择的刀具直径 110mm，故相应的切削速度分 别为：V = dn/1000= =56.52m/min 粗 1000 150120 x V = dn/1000=m/min=113m/min 精 1000 300120 x d) 校核该机床功率（只需校核粗加工即可） 。 由文献表 2.4-96 得切削功率为 P =92.4x10-5ZnK )2( m 14 . 0 0 D 86 . 0 e a 72 . 0 f a p a m p 取 Z=16 n=2.5r/s =10mm =0.2mm 60 150 e a f a =1.8mm p a 11 而 K=K KF2 由文献表 2.4-94 可知 K =1 KF2=1 m p v )2( v 故 K=1 m p 故=92.4xxxxx1.8x16x2.5x1=0.35KW m p 5 10 14. 0 120 86 . 0 10 72 . 0 2 . 0 其所消耗量功率远小于机床功率，故可用。 5.3.60 两端面的加工两端面的加工 两端面的加工由铣削来完成，此时，刀具：YG6 硬质合金端铣 刀，刀具不变，机床不变。工序单边总余量由毛坯图与零件图 可知为mm，由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不 考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。 由表 8-95 可得：=2mm f=2mm/r 由文献表 8-56 可 p a )2( 得 n=600r/min 则就可确定相应的切削的速度：故 V= 1000 dn =226.08m/min 1000 600120 x 5.4.65 顶面的加工顶面的加工 顶面的加工由铣削来完成，工序余量为 2mm 由文献表 8- )2( 95 可得=3mm 且上表面精度要求不高，故上表面可一次性加工完 p a 成。由于上表面较小，可采用端铣刀加工，但是增加了换刀时间， 降低了效率。故刀具仍可用刀具刀具直径为 110 的 YG6 硬质合金 面铣刀。可取 f=1.5mm/r 由文献表 8-56 可取 n=600r/min 则 )2( 相应的切削速度 V=117.75m/min 1000 dn 1000 600120 x 12 5.5.40 内孔内孔 由零件图及毛坯图知，加工总余量为mm，由于精度要求，须 粗镗和半精镗各一次。由文献表 8-86，粗加工时，取进给量 )2( F=0.5mm/r =mm 精加工时，=1mm,F=0.2mm/r。 由表 8-87 p a p a 查得粗镗 40mm 内孔的切削速度 V =1.2m/min V =1.6m/min 由 粗精 此算出转速为 n =61.15r/min 粗 d v 1000 5 . 62 2 . 11000 x x n =81.5m/min 精 d v 1000 5 . 62 6 . 11000 x x 5.6.钻钻 17 孔孔 该孔可选由高速钢钻头钻出底孔后，再由扩孔钻钻出。由文 献表 8-81 得扩孔时的余量为mm，根据实际情况可取为 2mm,故钻 )2( 孔的余量为 Z =12-2=10mm 钻 钻孔工序尺寸及公差为 拉孔工序尺寸及公差为 0044 . 0 0 10 11H9()。由文献表 8-69,钻孔的进给量 f=0.2mm/r，由文献 043 . 0 0 )2( 表 8-71 求得钻孔时的切削速度 v=0.35m/s=21m/min 由知 )2( 扩孔的进给量为 0.8mm/s。由此算出转速为： n=668.8r/min D v 1000 10 211000 x x 按钻床的实际转速取 n=600r/min，则实际切削速度为： v= dn/1000=21.85m/min 1000 6 . 11x 由表 8-78 得 F=CFd Ff FK =588.6xd xfxK x 0 y F0 8 . 0 f M=C d mfK x10 =225.63x dxfx K x0 m x 0 ym m 39 . 1 0 8 . 0 m 3 因为加工灰铸铁时 K =K 由文献表 8-78，可查的 K =1， Mf )3( f 13 故 F=588.6x11.6x0.2x1=1884.1N 8 . 0 M=225.63x11.6x0.2x1x10 =6.6N.m 9 . 18 . 03 它们均小于机床所能提供的进给率和扭转力矩,故机床刚度足够。 5.7.钻钻 11 的孔的孔 该孔先由高速钢钻头钻出后，再由圆孔拉刀拉出。由文献表 )3( 8-24 拉孔时的余量为 0.5mm，故 Z =7.75mm 钻 2 5 . 016 钻孔：工序尺寸及公差为 15.5 0044. 0 0 拉孔：工序尺寸及公差为 16 H9（） 043 . 0 0 由文献表 8-69 取钻孔的进给量 F=0.25mm/r 由文献表 )3()3( 8-71 求得钻孔时的切削速度为 V=0.35m/s=21m/min 由此算出转速 为：n=431.4r/min。按钻床的实际转速为 d v 1000 5 .11 211000 x x 480r/min。则实际切削速度为 V=23.36m/min。由表 1000 dn 1000 4805 .15 xx 8-78 得 F=588.6xd xfxK 0 8 . 0 f M=225.63xxfxK x10 9 . 1 0 d 8 . 0 m 3 因为加工灰铸造铁时，K = K ，由 8-78 可查得 K =1 故 mff F=588.6 x15.5x0.25x1=3009.6N 8 . 0 M=225.63x15.5x0.25x1x10 =13.6N.m 9 . 18 . 03 它们均小于机床所能提供的进给率和扭转力矩，故机床刚度足 够。 14 5.8.时间定额计算时间定额计算 根据设计要求，只计算一道工序的工时，下面计算加工 11 孔 的工时定额。 （）机动时间 由文献机械加工工艺手册表 2.5-7 得钻孔时的计算公 式为：t= fn lll 21 式中 l =cotK +(1) 1 2 D y l =，钻盲孔时，l 0 22 l=30 l =2 f=0.3 n=600 2 l =cot()+1.5=5.1 1 2 12 2 118 因此，t=0.206min 所以 t =4t=0.824min 3 . 0600 21 . 530 x b ()辅助时间 由机械加工工艺手册表 2.5-41 确定 开停车 0.015min 升降钻杆 0.015min 主轴运转 0.02min 清除铁屑 0.04min 卡尺测量 0.1min 装卸工件时间由机械加工工艺手册表 2.5-42 取min 故辅助时间 t =(0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1)=1.19min a (3)作业时间 15 t t （.824）=2.014minB ab （4）常量工作场地时间 T 由机械制造工艺学取则 T ss x=2.014x3%=0.06。B （）休息与生理需要时间r 由机械制造工艺学取则 x=0.06。 r B （）准备与终结时间 e 由机械加工工艺手册可知表 2.5-44 取部分时间为 简单件 26min 深度定位 0.3min 使用钻模式 6min 由设计给定 5000 件，则 T /n=(26+0.3+6)/5000=0.00646min。 e （7） 单件时间 t t T T .134min pab sr （8） 单件计算时间 T /n2.14min。 cpe 六、夹具设计六、夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专 用夹具。夹具体是夹具的基础件，夹具上的所有组成部分都必须最 终通过这一基础件组成一个有机整体。 （1）足够的刚度和强度 设计夹具时，应保证在夹紧力和切削力等 外力条件下，不产生过大的变形和振动。必要时，可在适当位置设 16 置若干条加强筋。 （2）夹具安装稳定 机床夹具通过夹具体安装在机床工作台上，安 装应稳定，为此，机床夹具重心和切削力等力的作用点应处在夹具 安装基面内。机床夹具高度越大，要求夹具体底面面积也越大。为 使夹具体平面与机床工作台接触良好，夹具体底平面中间部位应适 当挖空。 （3） 夹具体结构工艺性良好 设计时应注意夹具体的毛坯制造工艺 性、机械加工工艺性和装配的工艺性。 （4）便于清除切屑 为防止加工中切屑聚积在定为元件工作表面或 其他装置中，影响工件的正确定位和夹具的正常工作，在设计家具 时，要考虑切屑排除问题。 (一)问题的提出 本夹具是用来铣两个台阶面,零件图中上面和轴承孔中心线有公 差要求,因此这两个平面也有一定的公差要求.另外,上面为该零件的 配合面,有一定的粗糙度要求.但此工序只是粗加工,因此本工序加工 时主要考虑如何提高劳动生产率,降低劳动强度,而精度则不是主要问 题. (二)夹具设计 1 定位基准选择 上面对孔的中心线有一定的平面度、同轴度公差要求,因此应以地 面为主要定位基准由于铸件的公差要求较大,利用轴承孔的内圆表 面作为辅助定位基准时,会产生过定位，只有采用削边销才能保证零 17 件的定位要求. 2 切削力及夹紧力计算 对夹紧机构要求： 1夹紧时不破坏工件在夹具中占有的正确位置； 2夹紧力要适当，既保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止 因夹紧力过大损伤工件表面及产生夹紧变形； 3夹紧机构操作安全、省力、夹紧迅速； 4夹紧机构的复杂程度、工作效率与生产类型相适应。结构应尽量简 单，便于制造与维修； 5具有良好的自锁性。 由于实际加工的经验可知,立铣刀铣削时的主要切削力为铣刀的切 削方向,即平行于第一定位基准面,在前后两端面需要采用挡块适当夹 紧后本夹具即可安全工作.因此,无须再对切削力进行计算. 3 定位误差分析 1） 根据定位基准的选择原则，采用以 17 孔以及端面来定位。 2）切削力及夹紧力计算 3） 0 9.81 ZfYf FF FC dfK 查表可得=42.7、 xf=1.0、 yf=0.7、.= . 0.9FC Z F K 因此 Fz=.595N 0 9.81 ZMYM MM MC dfK 查表可得=0.021、 xM=2.0、 yM=0.8、.= . 0.87 MC M K 18 因此 扭矩 M=1.6Nm 由夹紧力机构产生的实际夹紧力应满足下式 P=K F 其中：其余系数 K=K1K2K3K4 K1基本安全系数 1.3 K2加工性质系数 1.1 K3刀具钝化系数 1.15 K4断续刀削系数 1.2 所以 K=1.31.11.151.2.=1.98 考虑实际夹紧力较小，以及所加工零件的结构特征，决定选用 滑动压板夹紧结构 而且不需要进行强度.校核.。 19 小结 时间过得真快，转眼几个星期以来的课程设计实践就结束了，这 次的课程设计让我不断探索研究机械加工及设计的具体理论与方法， 在指导老师的耐心指导下，使我们逐渐了解运用一系列的可操作的 机械设计的方法。我们从生活中区体会机械工艺设计的无处不在， 同时在该过程中发现机械工艺设计中的种种不足之处，我们根据所 学知识与实际生活相结合。在开始的设计中，虽然有很好的想法， 但是要把它实践与书面理论相结合还是有困难的，于是我们咨询老 师请求帮助，在老师的建议指导下我们一步步从简单开始，在我们 慢慢探索中，我们辛苦并愉快的实现我们的设计。为得出大概实物 图，我们运用了 CAD,WORD 等软件，从中我们也复习了以前的功 课，让我们受益匪浅。这次设计让我们自己动脑动手，从理论到实 践，一步步通过与老师，与同学相互沟通，相互帮助，综合大家的 智慧得到最好的方案。我们学到的远比书本上的多得多，相信这些 经历会在以后的生活中给我们更多的帮助。 再次感谢指导老师在这几周里给我们的精心指导与帮助！ 参考文献： 1 机械加工工艺手册，机械工业出版社，孟少农，1991 2 机械制造工艺与夹具指导，机械工业出版社，张进生，2000 3 机械制造工艺简明手册，机械工业出版社，李益民，1997 20 4 切削用量简明手册，机械工业出版社，艾兴，肖涛纲，2000 5 机械加工余量手册，机械工业出版社，孙本绪，熊万武， 1999 6 机械加工工艺手册，机械工业出版社，李洪，2002 7机械制造技术基础，机械工业出版社（第 2 版） ，卢秉恒 8机械制造工艺学（第 3 版） ，机械工业出版社，王先逵 9机械加工工艺设计实用手册，北京航天工业出版社，李耀辰
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