轴承座加工工艺规程及镗削Φ120孔专用夹具设计说明书

梧州学院 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 题 目： 轴承座加工工艺规程及镗削 120 孔专用夹具设计 班 级： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 辽宁工程技术大学课程设计 I 一、设计题目 设计轴承座加工工艺规程及镗削 120 孔专用夹具设计 二、原始资料 (1) 被加工零件的零件图 1 张 (2) 生产类型 :（中批或大批 大量生产） 三、上交材料 1绘制零件图 1 张 2毛坯图 1 张 3编制机械加工工艺过程综合卡片 1 套 4编制机械加工工艺卡片（仅编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工艺卡片） 1 套 5绘制夹具装配图（ A0 或 A1） 1 张 6绘制夹具中 1 个零件图（ A1 或 A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。 1 张 7编写课程设计说明书（约 5000-8000 字）。 1 份 四、进度安排 本课程设计要求在 3 周内完成。 1第 l 2 天查资料，熟悉题目阶段。 2第 3 7 天，完成零件的工艺性分析 ,确定毛坯的类型、制造方法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。 3第 8 10 天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设 计的下一步）。 4第 11 13 天，完成夹具总装图的绘制。 5第 14 15 天，零件图的绘制。 6第 16 18 天，整理并完成设计说明书的编写。 7第 19 天，完成图纸和说明书的输出打印。 8第 20 21 天，答辩 辽宁工程技术大学课程设计 II 五、指导教师评语 成 绩： 指导教师 日 期 辽宁工程技术大学课程设计 III 摘 要 机械制造基础课程设计是我们学完了大学的机械制造基础课程、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们大学中进行的第二次的课程 设计，每次课程设计对毕业设计有着很大的帮助 这次设计的是端盖，有零件图、毛坯图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与所设计夹具对应那道工序的工序卡片各一张。首先我们要熟悉零件，题目所给的零件是端盖。了解了端盖的作用，接下来根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。然后我们再根据定位基准先确定精基准，后确定粗基准，最后拟定端盖的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。 辽宁工程技术大学课程设计 IV Abstract Machinery manufacturing foundation course design is we learned university machinery manufacturing base course, course and the most specialized technical after. This is our university in the second course design, each course design of graduation design has a lot of help This design is cover, have part drawing, casting chart, each one, mechanical drawings machining process card and with the design fixtures corresponding that procedure process card every one. First we must be familiar with the parts, the title of the parts are cover. Understand the role of the cover, next according to the properties and parts drawing parts on each end of the roughness of blank size and determined mechanical machining allowance. Then we can decide according to the locating datum, pure benchmark crude benchmark, and finally determined after worked out the process, formulate the roadmap cover the workpiece clamping fixture, draw assembly drawings. 辽宁工程技术大学课程设计 V 目 录 1、轴承座的工艺分析及生产类型的确定 . 1 1.1、轴承座的用途 . 1 1.2、轴承座的技术要求： . 2 1.3、审查轴承座的工艺性 . 2 1.4、确定轴承座的生产类型 . 3 2、确定毛胚、绘制毛胚简图 . 3 2.1 选择毛胚 . 3 2.2 确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量 . 3 2.2.1 公差等级 . 3 2.2.2 轴承座铸造毛坯尺寸工差及加工余量 . 3 2.2.3 绘制轴承座毛坯简图 . 4 3、拟定轴承座工艺路线 . 4 3.1、定位基准的选择 . 4 3.1.1精基准的选择 . 4 3.1.2粗基准的选择 . 4 3.2 、表面加工方法的确定 . 4 3.3、加工阶段的划分 . 5 3.4、工序的集中与分散 . 5 3.5、工序顺序的安排 . 5 3.5.1 机械加工工序 . 5 3.5.2热处理工序 . 6 3.5.3辅助工序 . 6 3.6、确定工艺路线 . 6 4、加工余量、工序尺寸和工差的确定 . 7 5、切削用量、时间定额的计算 . 7 5.1、切削用量的计算 . 7 5. . 7 5.2、时间定额的计算 . 8 5.2.1基本时间 tj 的计算 . 8 辽宁工程技术大学课程设计 VI 5.2.2辅助 时间 ta 的计算 . 8 5.2.3. 其他时间的计算 . 8 5.2.4单件时间 tdj 的计算 . 9 6.夹具设计 . 9 6.1 提出问题 . 9 6.2 设计思想 . 10 6.3 夹具设计 . 10 6.3.1 定位分析 . 10 6.3.2 切削力及夹紧力的计算 . 10 6.3.3 夹具操作说明 . 11 7. 体会与展望 . 12 参考文献 . 13 辽宁工程技术大学课程设计 1 1、轴承座的工艺分析及生产类型的确定 1.1、轴承座的用途 1 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。 2 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如下：（参阅附图 1）由零件图可知，零件的底座底面、端面、槽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，端面及内孔的精度要求为 Ra12.5，槽的精度要求为 Ra1.6，轴承座顶面精度要求为 Ra3.2。轴承座在工作时，静力平衡。 1.2、轴承座的技术 要求： 该轴承座的各项技术要求如下表所示： 加工表面 尺 寸 偏 差 公差及精度 表面粗糙度 形位公差辽宁工程技术大学课程设计 2 （ mm） 等级 (um) (mm) 低端面 400X160 IT10 6.3 轴承座前后端面 130 IT10 12.5 54 上端面 54 IT10 12.5 120 上端面 250+0.03IT10 1.6 120 上 侧端面 1700+0.16 IT10 1.6 / 0.06 A 轴承座上端面 50X160 IT10 3.2 300 x80 的槽 140 IT10 12.5 120 的半孔 1200+0 .1 4 IT10 12.5 25 的孔 25 IT10 12.5 26 的孔 26 IT10 12.5 26 孔上表面凸台 54 IT10 12.5 40*40 孔 , 40*40 IT10 12.5 55*55 孔 55*55 IT10 12.5 1.3、审查轴承座的工艺性 该轴承座结构简单，形状普通，属一般的底座类零件。主要加工表面有 120 上 侧 端面 ，要求其两个端面平行度满足 0.06mm，其次就是； 25 和 26 孔通过专用的夹具和钻套能够保证其加工 工艺要求。该零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求。由此可见，该零件的加工工艺性较好。 1.4、确定轴承座的生产类型 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，查机械制造工艺 与夹具 第 7 页表 1.1-3，可确定该拨叉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 。 2、确定毛胚、绘制毛胚简图 辽宁工程技术大学课程设计 3 2、确定毛胚、绘制毛胚简图 2.1选择毛胚 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 机械 砂型铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级为 CT10。 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。 2.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量 由表 2-1 至表 2-5 可知，可确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量。 2.2.1 公差等级 由轴承座的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为 CT=10。 2.2.2 轴承座铸造毛坯尺寸工差及加工余量 项目 机 械 加工 余 量/mm 尺 寸 工 差/mm 毛坯尺寸/mm 备注 低端面 5.2 2.8 65.21.4 54 上端面 5.2 2.8 65.21.4 轴承座上端面 5.2 3.6 145.21.8 120 上端面 5 3.6 1301.8 120 上 侧 端面 5 4 1602 120 的半孔 4.4 3.6 115.61.8 轴承座前后端面 5.2 4 170.42 辽宁工程技术大学课程设计 4 2.2.3 绘制轴承座毛坯简图 3、拟定轴承座工艺路线 3.1、定位基准的选择 3.1.1精基准的选择 按照粗基准的选择原则为保证不加工表面和加 工表面的位置要求，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。 3.1.2粗基准的选择 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据 “ 基准重合 ”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。 3.2 、表面加工方法的确定 根据轴承座零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如下表所示： 加工表面 尺寸精度等级 表面粗糙度Ra/um 加工方案 辽宁工程技术大学课程设计 5 400X160 底面 IT10 6.3 粗铣 -半精铣 120 上端面 IT10 1.6 粗铣 -半精铣 54 上端面 IT10 12.5 粗铣 轴承座前后端面 IT10 12.5 粗铣 160 x25 的槽 IT10 12.5 粗铣 -精镗 120 的半孔 IT10 12.5 粗镗 -半精镗 26 孔 IT10 12.5 钻 25 的孔 IT10 12.5 钻 40*40 孔 IT10 12.5 粗铣 55*55 孔 IT10 12.5 粗铣 130 的半孔 IT10 12.5 粗铣 3.3、加工阶段的划分 该轴承座加工质量要求 一般，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工两个阶段。 在粗加工阶段，首先将精基准（轴承座右端面和 26 孔）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他表面的精度要求；然后粗铣轴承座左端面、方形端面。在半精加工阶段，完成轴承座左端面的精铣加工和 120 孔的镗 -半精镗加工及 25孔等其他孔的加工。 3.4、工序的集中与分散 选用工序集中原则安排轴承座的加工工序。该轴承座的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间， 而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。 3.5、工序顺序的安排 3.5.1 机械加工工序 （ 1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准 轴承座右端面和 26 孔。 （ 2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 辽宁工程技术大学课程设计 6 （ 3）遵循“先面后孔”原则，先加工轴承座右端面，再加工25 孔。 3.5.2热处理工序 铸造成型后，对铸件进行退火处理，可消除铸造后产生的铸造应力，提高材料的综合力学性能。该轴承座在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，故采用退火处理即可满足零件的加工要求。 3.5.3辅助工序 在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。 综上所述，该轴承座工序的安排顺序为：在、热处理 基准加工 粗加工 精加工。 3.6、确定工艺路线 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表列出了轴承座的工艺路线 工序号 工序名称 工序内容 设备 工艺装备 1 退火 2 粗铣 粗铣 400X160 底面 X61 卧式万能铣床 端铣刀、游标卡尺 3 半精铣 半精底 面 X61 卧式万能铣床 端铣刀、游标卡尺 4 粗铣 粗铣 54 上端面 X61 卧式万能铣床 端铣刀、游标卡尺 5 粗铣 120 上端面 X61 卧式万能铣床 端铣刀、游标卡尺 6 半精 铣 半精 铣 上端面 X61 卧式万能铣床 端铣刀、游标卡尺 7 粗铣 粗铣轴承座前端、后端面 X61 卧式万能铣床 端铣刀、游标卡尺 8 粗铣 粗 铣 上端面的 160 x25 的槽 X61 卧式万能铣床 端铣刀、游标卡尺 9 精 铣 精 铣 上端面的 160 x25 的 槽 X61 卧式万能铣床 端铣刀、游标卡尺 10 钻 钻 26 孔 X61 卧式万能铣床 麻花钻、铰、卡尺、塞规 11 粗镗 粗镗 120 的半孔 X61 卧式万能铣床 高速钢镗刀、游标卡尺 12 半精镗 半精镗 120 的半孔 X61 卧式万能铣床 高速钢镗刀、游标卡尺 13 粗镗 粗镗 130 的半孔 X61 卧式万能铣床 高速钢镗刀、游标卡尺 14 钻 钻 25 的孔 X61 卧式万能铣床 麻花钻、铰、卡尺、塞规 15 粗铣 粗铣 26 孔上表面凸台 X61 卧式万能铣床 端铣刀、游标卡尺 16 粗铣 铣 40*40 孔 , 铣 55*55 孔 X61 卧式万能铣床 端铣刀、游标卡尺 17 去毛刺 去毛刺 钳工台 18 检验 检验 塞规、卡尺、百分表等 辽宁工程技术大学课程设计 7 4、加工余量、工序尺寸和工差的确定 在这只确定钻 120 孔的加工余量、工序尺寸和公差。 由表 2-28 可查得钻孔余量 Z 镗 =3.3mm。查表 1-20 可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，镗： IT10。根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，镗： 0.16mm。 综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，镗：1200+0.14mm,它们的相互关系 如下图所示。 5、切削用量、时间定额的计算 在这只计算粗镗 -半精镗 120 孔此工序的切削用量和时间定额。 5.1、切削用量的计算 5. 粗镗 120 孔 该孔可选由高速钢镗刀镗出半孔 由文献 )2( 表 5-29,镗孔的进给量 f=0.3mm/r，由文献 )2( 表 5-22 求得镗孔时的切削速度 v=30m/min 由此算出转速为： n= Dv1000 = .4117301000 x x =81.38r/min 按 镗床的实际转速取 n=100r/min，则实际切削速度为：v= dn/1000= 1000 24200 xx =36.86m/min 半精镗 120 孔 该孔可选由高速钢镗刀镗出半孔 由文献 )2( 表 5-29,镗孔的进给量 f=0.2mm/r，由文献 )2( 表 5-22 求得镗孔时的切削速度 v=30m/min 由此算出转速为： n= Dv1000 = .4117301000 x x =79.61r/min 辽宁工程技术大学课程设计 8 按镗床的实际转速取 n=80r/min，则实际切削速度为：v= dn/1000= 1000 24200 xx =30.144 5.2、时间定额的计算 5.2.1基本时间 tj 的计算 粗镗孔工步 根据表 5-41，镗孔的基本时间可由公式 tj =L/fn=(160+4+2)/fn 求得。式中切削工时 l=160mm； l2=2mm； l1=ap/2*cotkr+(12)=4/2*cot54+1.1mm=4mm； f=0.3mm/r；n=100mm/r.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间5.53s。 半精镗孔工步 根据表 5-41，镗孔的基本时间可由公式 tj =L/fn=(160+3+2)/fn 求得。式中切削工时 l=160mm； l2=2mm； l1=ap/2*cotkr+(12)=2.6/2*cot54+1.2mm=3mm； f=0.2mm/r；n=100mm/r.。将上述结果代入公式，则该工序的基本时间10.3s。 5.2.2辅助时间 ta 的计算 根据第五章第二节所述，辅助时 间 ta 与基本时间 tj 之间的关系为ta=(0.150.2) tj ,这里取 ta=0.15 tj ,则各工序的辅助时间分别为： 粗 镗 孔工步的辅助时间为： ta=0.15x5.53s=0.83s； 半精 镗 孔工步的辅助时间为： ta=0.15x10.3s=1.55s； 5.2.3. 其他时间的计算 除了作业时间（基本时间和辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要的时间和准备与终结时间。由于轴承座的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作的时间 tb 是作业时间的2%7%，休息与生理需要时间 tx 是作业时间的 2% 4%，这里均取 3%，则各工序的其他时间可按关系式（ 3%+3%）（ tj+ta）计算，它们分别辽宁工程技术大学课程设计 9 为： 粗镗孔工步的其他时间为： tb+tx =6%x(5.53s+0.83s)=0.38s； 半精镗孔工步的其他时间为： tb+tx =6%x(10.3s+1.55s)=0.711s 5.2.4单件时间 tdj 的计算 这里的各工序的单件时间分别为： 镗孔工步 tdj 钻 =5.53s+0.83s+10.3s+1.55s+0.38s +0.71s =19.30s； 因 此，此工序的单件时间 tdj=tdj 钻 =19.301s；将上述零件工艺规程设计的结果，填入工艺文件。 6.夹具设计 夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。 6.1提出问题 （ 1）怎样限制零件的自由 度；一个面限制 3 个自由度，长圆柱销限制 2 个自由度，定位销限制 1 个自由度。 （ 2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧工件。 （ 3）设计的夹具怎样排削；此次加工利用麻花钻和铰刀，排削辽宁工程技术大学课程设计 10 通过钻模板与工件之间的间隙排削。 （ 4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。 6.2设计思想 设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。 本夹具主要用来对 120 孔进行加工，这个孔尺寸精度要求为IT10，表面粗糙度 Ra12.5，镗以可满足其精度。所 以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。 6.3夹具设计 6.3.1 定位分析 （ 1）定位基准的选择 据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。故加工 120孔时，采用轴承座底面和 26 孔内圆柱面作为定位基准。 （ 2）定位误差的分析 定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个面与两个销定位，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合b=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。 j=（ TD+T d+ S） /2 TD =0.060mm T d =0.011mm S=0.010mm j=0.0365mm 6.3.2 切削力及夹紧力的计算 刀具： 120 的镗刀。 f c pF F F F 镗孔切削力：查机床夹具设计手册 P 70 表 3-6，得镗削力计算公式： 辽宁工程技术大学课程设计 11 F c F c F cccX Y Zc F p c FF C a f v k =2795x2.2x0.30.75x36.86-0.15x0.89=1291.4N F p F p F pppX Y Zpp F c FF C a f v k =1940 x2.20.9x0.30.6x36.86-0.3x0.5 =324.5N F f F f F fffX Y Zf F p c FF C a f v k =2880 x2.2x0.30.5x36.86-0.4x1.17=959.3N f c pF F F F =959.3N+0.1x(1291.4+324.5)N=1120.89 镗孔夹紧力：查机床夹具设计手册 P 70 表 3-6，查得工件以一个面和两个孔定位时所需夹紧力计算公式： dtd fLQWgz 132)(2 式中 螺纹摩擦角 d1 平头螺杆端的直径 f 工件与夹紧元件之间的摩擦系数 ,0.16 dz 螺杆直径 螺纹升角 Q 手柄作用力 L 手柄长度 则所需夹紧力 dtd fLQWgz 132)(2 =766（ N） 根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。 6.3.3 夹具操作说明 此次设计的夹具夹紧原理为：通过 26 孔和底面为定位基准，在圆柱 32 销、平面和定位销实现完全定位，。采用手动螺旋快速夹紧机构夹紧工件。 辽宁工程技术大学课程设计 12 定位元件： 定位元件是用以确定正确位置的元件。用工件定位基准或定位基面与夹具定位元件接触或配合来实现工件定位。该设计用可换定位销 7. 体会与展望 通过这三个星期的学习，我们在老师的修改与指导下下， 终于完成了夹具的设计。在这次设计中历练了我的设计的能力，以及对于一个零件加工方法的认知。 本次课程设计主要经历了两个阶段，第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我运用了基准选择、机床选用等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。 经过这三个星期的设计，我基本掌握了零件的加工过程分析及工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤，学会了查找相关手册、说明书等，以及选择使用工艺装备等等。 总之，这次设计使我在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得 到了一次较好的训练。让我们对机械制造的知识有了更加全方位的了解，也让我们充分认识到了自己的不足，在有些数据的查找与使用方面略显不足，而且对于有些公式中的未知量也不是很熟悉。 辽宁工程技术大学课程设计 13 参考文献 1孟少农主编 .机械加工工艺手册 .机械工业出版社， 1991 2李益民主编 .机 械制造工艺设计简明手册 .机 械工业出版社，1993 3崇 凯主编 .机械制造技术基础 .化学工业出版社， 1993 4王绍俊主编 .机械制造工艺设计手册 .机械工业出版社， 1987 5黄如林主编 .切削加工简明实用 手册 .化学工业出版社， 2004 6薛源顺主编 .机床夹具设计 .机械工业出版社， 1995 7崇 凯主编 .机械制造技术基础课程设计指南 . 化学工业出版社， 2006.12 8陈于萍，高晓康主编 .互换性与测量技术 .北京高等教育出版社，2005. 9司乃钧，许德珠主编 .热加工工艺基础 . 高等教育出版社， 1991 10张龙勋主编 .机械制造工艺学课程设计指导及习题 .机械工业出版社， 1999.11 11艾兴，肖诗纲主编 .切削用量简明手册 .机械工业出版社， 2002