轴承座工艺规程及夹具设计

轴承座工艺规程及夹具设计机械加工工艺规程及 机床夹 具设计鸡西大学学院机械及汽车工程学院专业材料成型及控制工程学生姓名 指导教师一、设计任务1 .设计课题：轴承座机械加工工艺规程设计加工M4螺纹专用夹具设计生产纲领：中批量生产3.设计要求:(1)零件毛坯图(2)机械加工工艺过程卡片3 / 26机械加工主要工序的工序卡片(4)定位方案图轴承座工艺规程及夹具设计匚图12. 2主要技术要求：零件调质HB230250、锐边倒钝，未注倒角0.5X45°、表面做 防锈处理（发蓝）。2. 3加工表面及其要求：1）从零件图上可知主要的加工难点在及03y罂外圆及0221018内孔 的加工，表面粗糙度为Rai. 6um以及它们之间同轴度（00.02）的要 求。2）零件总长的要求保证尺寸18±0. 05,同时两端面的粗糙度为 Ra3. 2umo3）大端外圆及1. 5X033为自由公差，除了保证尺寸在公差范围之内 同时保证表而粗糙度Ra3. 2um即可。4）保证4X04.5通孔的尺寸要求，其定位尺寸为自由公差只要满足 要求即可，同时保证表面粗糙度Ra3. 2um05） M4螺纹加工主要保证其定位尺寸的要求。2. 3零件材料:零件材料为45号钢，是中碳钢，其强度较高，塑性和韧性尚高, 焊接性差。用于承受较大载荷的小截而调质件和应力较小的大型正火 件，以及对心部要求不高的表面淬火件：曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、 键、销等。水淬时有形成裂纹的倾向，形状复杂的零件应在热水或油 水中淬火。2. 4毛坯选择2. 4. 1确定毛坯的类型及制造方法由于零件的材料为45号钢，零件的形状规则，同时由于零件 属于中批生产，零件的轮廓尺寸不大，为了便于生产故选用模锻毛坯。模锻加工工艺的几点优势：由于有模膛引导金属的流动，锻 件的形状可以比较复杂；锻件内部的锻造流线比较完整，从而提高 了零件的机械性能和使用寿命。锻件表面光洁，尺寸精度高，节约 材料和切削加工工时；生产率较高；操作简单，易于实现机械化; 生产批量越大成本越低。从零件材料及力学性能要求，零件的结构形状及大小，生产类 型，现有生产条件，充分利用新工艺、新材料等多方面综合考虑选择 模锻加工工艺中的锤上模锻。2. 4. 2确定毛坯的形状、尺寸及公差毛坯的形状及尺寸如图所示2. 4. 3绘制毛坯图根据零件结构形状，在各加工表面加上加工余量，毛坯图如附图所示。2. 5基准的选择2. 5.1粗基准的选择：由于所选毛坯为型材且每个表面都需要加 工，零件外形规则，选用外圆表面作为粗基准是完全合理的。2. 5.2精基准的选择：从零件图中可知034-0. 007 -0. 025外圆 及022+0. 018 0内孔有较高的同轴度要求（00. 02）,按照有关的精 基准的选择原则7P151 （某些位置度要求很高的表面，常采用互为 基准反复加工的办法来达到位置度要求），同时还要考虑基准重合的 问题，当设计基准及工序基准不重合时应进行尺寸换算。根据粗，精 基准选择原则，确定各加工表面的基准如下：（1）扩-粗较一一精较0221013内孔：左端面及034外表面（2）半精车右端而及03式罂外圆：心轴及左端面（3）半精车左端面及052外圆：心轴及右端而（4）钻一一较4X04.5通孔：右端面（5）粗铳一一精铳平面至尺寸要求：心轴及互为基准（6）精车03仁%外圆：心轴及左端面（7）钻M4螺纹底孔：一端面及034外表面（8）攻M4螺纹：一端面及034外表面2. 6制订机械加工工艺路线2. 6. 1确定各加工表面的加工方法该轴承座的加工表面为：022：es内孔及端面、052外圆、0341；：鬻 外圆、1.5X033槽、高度为38的平面、4X04. 5通孔、M4螺纹、以 及总长的要求18±0. 05。根据各加工表面尺寸精度及表面粗糙度要 求，034二;黑夕卜圆的力口工路线为粗车一一半精车一一精车；052外圆的力口 工路线为粗车-一半精车；两端面的加工路线为粗车-一半精车； 4X04.5通孔的加工路线是钻-一较；022-S内孔的加工路线为粗较 -一精较；高度为38的平面的加工路线是粗铳-精铳。2. 6制订机械加工工艺路线2. 6. 1确定各加工表面的加工方法该轴承座的加工表面为：0221015内孔及端面、052外圆、0341膘; 外圆、1.5X033槽、高度为38的平面、4X04. 5通孔、M4螺纹、以 及总长的要求18±0. 05。根据各加工表面尺寸精度及表面粗糙度要 求,03心黑外圆的加工路线为粗车-半精车-精车；052外圆的加 工路线为粗车-一半精车；两端面的加工路线为粗车-一半精车； 4X04.5通孔的加工路线是钻-一较；022-浮内孔的加工路线为粗较 -精较；高度为38的平面的加工路线是粗铳-精铳。工艺路线方案一：工序1：模锻工序2：调质处理HB 230250工序3：扩一一粗较一一精较0221-018内孔至尺寸工序4：半精车右端面及03媚状外圆工序5：半精车左端面及052外圆同时保证总长尺寸工序6：钻较4X04. 5通孔工序7：粗铳一一精铳平面至尺寸要求工序8：精车0341：嘤;外圆至尺寸要求同时切槽至尺寸工序9：钻M4螺纹底孔，并倒角工序10：攻M4螺纹工序11：钳工去毛刺工序12：表面防锈处理（发蓝）工序13：检验工艺路线方案二：工序1：模锻工序2：调质处理HB 230250工序3：扩-一粗较一一精较0221-015内孔至尺寸工序4：半精车右端面工序5：半精车034：鬻外圆工序6：半精车左端面工序7：半精车052外圆同时保证总长尺寸工序8：钻较4X04. 5通孔工序9：粗铳一一精铳平面至尺寸要求工序10：精车034：黑外圆至尺寸要求同时切槽至尺寸工序11：钻M4螺纹底孔，并倒角工序12：攻M4螺纹工序13：钳工去毛刺工序14：表面防锈处理（发蓝）工序15：检验2. 6. 3工艺路线比较工艺路线一是按照工序集中原则组织工序，优点是工艺路线短， 减少工件的装夹次数，易于保证加工面相互位置精度，使需要的机床 数量少，减少工件工序间的运输，减少辅助时间和准备终结的时间， 同时产量也较高，同时在为了保证034（需外圆和022一；as内孔的相互 位置精度，采用了互为基准的原则，能达到零件间所标的精度。工艺路线二是工序分散的原则组织工序，优点是可以采用通用机 床和通用夹具，缺点是工艺路线长，增加了工件的装夹次数，而且工 序2及工序3、工序4及工序5重复使用粗基准，违背了 7P149 （粗 基准一般不得重复使用，两次装夹重复使用同一粗基准，就会造成相 当大的定位误差。为了修正由于粗基准重复使用而产生的定位误差，同时也照顾了 原有的加工路线中装夹方便的特点，因此最后的加工工艺路线确定如 下：工序1：模锻工序2：调质处理HB 230250工序3：扩一一粗较一一精较022f 内孔至尺寸工序4：半精车右端面及0341：%外圆工序5：半精车左端面及052外圆同时保证总长尺寸工序6：钻较4X04. 5通孔工序7：粗铳一一精铳平面至尺寸要求工序8：精车0341：嘿外圆至尺寸要求同时切槽至尺寸工序9：钻M4螺纹底孔，并倒角工序10：攻螺纹工序11：钳工去毛刺工序12：表面防锈处理（发蓝）工序13：检验2. 7机械加工余量、工序尺寸及公差轴承座零件材料为45钢，硬度为HBS 230250,毛坯重量约为 0. 119389,生产类型为中批生产。根据上述原始资料及加工工艺分别确定各加工表面的机械加工 余量，查机械制造工艺设计简明手册（简称工艺手册），分别确定各加工表面的加工余量，工序尺寸及公差如下:工序工序内容单边余量（mm）工序尺寸（mm）表面粗糙度 Ra （ 口 m）工序3扩022内孔至021.80. 921.812. 5粗较0224r8内孔0. 0721.946.3精较022f内孔至尺寸0. 03221.6工序4半精车右端面1193.2半精车0341；嚷外圆0. 934.23.2工序5半精车左端面118±0. 053.2半精车052外圆1523.2工序6钻4X04. 5通孔2. 1754. 3512. 5较4X04. 5通孔0. 0754.53.2工序7粗铳平面1. 53912. 5精铳平面至尺寸要 求0. 5383.2工序8精车03猿黑外圆0. 1341.6切槽至尺寸0. 5333.2工序9钻M4螺纹底孔1.653. 312. 5孔口倒角0. 50. 5X45°12. 5工序10攻M4螺纹0. 35M42. 8选择机床设备及工艺装备根据一般工厂现有的生产条件，为了满足生产需要，现选用各工序所 用的设备为：工序3：摇臂钻床型号为Z3040X10/2,刀具为021. 8扩孔钻,021. 94 机用钱刀，022f 较刀，量具为：（T125/0. 02游标卡尺, 025内径百分表，圆柱塞规，切削液为柴油。工序4：卧式车床型号为C6136,刀具为YT30外圆车刀，量具为：0125/0. 02游标卡尺，2550mm千分尺，切削液为柴油。工序5：卧式车床型号为C6136,刀具为YT30外圆车刀，量具为：0125/0. 02游标卡尺，025mm千分尺，切削液为柴油。工序6：摇臂钻床型号为Z3040X10/2,刀具为04. 35直柄麻花钻,04. 5较刀，量具为：(T125/0.02游标卡尺，切削液为柴 油。工序7：立式升降台铳床型号为X5032,刀具为080三面刃铳刀，量 具为：0125/0. 02游标卡尺，切削液为柴油,切削液为柴 油。工序8：卧式车床型号为C6136,刀具为YT30外圆车刀，YT15外切槽刀刀宽为1.5mm,量具为：(T125/0. 02游标卡尺，2550mm 千分尺，切削液为柴油。工序9：摇臂钻床型号为Z3040X10/2,刀具为03. 3直柄麻花钻，0125/0. 02游标卡尺，切削液为柴油。工序10： 攻丝机型号为S4006,刀具为M4丝锥，量具为标准M4螺 纹塞规。，切削液为柴油。2. 9确定切屑用量及基本工时：工序3：(1)扩022内孔至021. 8A.确定被吃刀量：aP=0. 9 mnioB.确定进给量：根据工艺手册表8-13确定f= (2. 22. 4) f 钻vt= (1/21/3) v 钻取 f=2. 3X0. 26=0. 598 mm/r。vt.=0. 4X15 m/min=6 m/minC.确定主轴主轴转速：nK. =88 r/min根据4表10T6及88 r/min相近的机床转速为80 r/min及 100r/min,现选 80 r/min,实际切削速度v, =5. 5 m/min。D.计算基本时间：按工艺手册表8-32,/尸5 mm, /,二24mm,选(Ymmth=0. 52 min(2)粗较022内孔至021. 94A.确定被吃刀量：aP=0. 07 mmB.确定进给量：根据工艺手册表8-13确定，选用f=0.33 mm/rC.计算切削速度：根据工艺手册表11-282,选用v,=10 m/minD.确定主轴主轴转速:nh =145 r/min根据工艺手册表10-16及145 r/min相近的机床转速为125 r/min 及 160 r/min,现选 160 r/min,实际切削速度 vf=ll m/minoE.计算基本时间：按工艺手册表8-32, 1=18 mm, /,=5 mm, /9=2mmth=0. 47 min(3)精较022Ts内孔至尺寸A.确定被吃刀量：ap=0. 03 mmB.确定进给量：根据工艺手册表8T3确定，选用f=0.3 mm/rC.计算切削速度：根据工艺手册表11-282,选用v,=7 m/minD.确定主轴主轴转速：nH=101 r/min根据工艺手册表10-16及101 r/min相近的机床转速为100r/min 及 125 r/min,现选 100r/min,实际切削速度 Vc=6. 9 m/min。.E.计算基本时间：按工艺手册表8-32, 1=18 mm,/2=5mmtb=O. 833 min工序4：（1）半精车右端面A.确定被吃刀量：ap=l mmB.确定进给量：根据工艺手册表8-5确定，选用f=0.3 Omm/rC.计算切削速度：根据工艺手册表8-6,选用v54m/ininD.确定主轴主轴转速：nH=478 r/min根据工艺手册表10-7及478 r/min相近的机床转速为350r/min 及 500 r/min,现选 500r/min,实际切削速度 v=57 m/mino.E.计算基本时间：按工艺手册表8-32, 1=19 mm,2mm, /?=0mmth=0. 14 min（2）半精车半精车034外圆A.确定被吃刀量：aP=0. 9 mmB.确定进给量：根据工艺手册表8-5确定，选用f=0.3 2mm/rC.计算切削速度：根据工艺手册表8-6,选用Vc=L 667m/s=100 m/minD.确定主轴主轴转速：nH.=931r/min根据工艺手册表10-7及931r/min相近的机床转速为700r/min 及 1000 r/min,现选 lOOOr/min,实际切削速度 =107 m/min。.E.计算基本时间：按工艺手册表8-32, 1=12 mm,/2=0mm匕=0. 043 min工序5：（1）半精车左端面A.确定被吃刀量：aP=l mmB.确定进给量：根据工艺手册表8-5确定，选用f=0. 30mm/rC.计算切削速度：根据工艺手册表8-6,选用vf=54 m/minD.确定主轴主轴转速：nH.=318r/min根据二艺手册表10-7及318r/min相近的机床转速为250r/min 及 350 r/min,现选 350r/min,实际切削速度 v0=59 m/mino.E.计算基本时间：按工艺手册表8-32, 1=27 mm, /尸2 mm, /2=0 mm"tb =0. 27 min（2）半精车052外圆A.确定被吃刀量：aP=l mmB.确定进给量：根据工艺手册表8-5确定，选用f=0. 30mm/rC.计算切削速度：根据工艺手册表8-6,选用Vc=L 667m/s=100 m/minD.确定主轴主轴转速：nH=590r/min根据工艺手册表10-7及590r/min相近的机床转速为500r/min 及 700 r/min,现选 700r/min,实际切削速度 v( =119 m/min。.E.计算基本时间：按工艺手册表8-32, 1=6 mm, /尸2 mm, 4=0mmth=0. 038 min工序6：(1)钻4X04. 5通孔A.确定进给量：根据切削手册表2. 13查得，按5类加工性暂定 f=0. 16mm/r,查机械加工工艺手册(2)表10. 4T6查得,v,.=17m/min B.确定主轴主轴转速：nM=1245r/min根据4表10-16及1245 r/min相近的机床转速为800 r/min及 1250r/min,现选 1250r/min,实际切削速度v,=17 m/minoD.计算基本时间：按工艺手册表8-32, 1=6 mm, /.=5 mm, /2=2 4mm,l2 =4mmth=0. 075 min(2)较4X04. 5通孔A.确定被吃刀量：aP=0. 075 mmB.确定进给量：根据工艺手册表8-13确定，选用f=0. 30mm/rC.计算切削速度：根据机械加工工艺手册（2）表10.4-39,选用 v=8 m/minD.确定主轴主轴转速：nK.=586r/min根据工艺手册表10-7及590r/min相近的机床转速为500r/min及 630 r/min,现选 630r/min,实际切削速度 v=8. 5 m/min。.E.计算基本时间：按工艺手册表8-32, l=6mm, /尸5 mm, 4二4 mm th=0. 079 min工序7：（1）粗铳两平面A.确定被吃刀量：aP=l. 5 mmB.根据切削手册表3. 5,查得fz=0. 09-0. 18mm/z ,所以选 fz=0. 13mm/zo选择铳刀磨钝标准及耐用度根据切削手册表3. 7,铳刀刀齿后 而最大磨损度为1. 2mm,耐用度T180min确定切削速度及工作分每分钟进给量根据 切削手册 表 3.27 查得Cr=332, Qv=O. 21, Yv=O. 4, Uv=O. 4, Pv=O, m=0. 35, Kv=l. 0v ,：k = 149w/min/ Cl p J z Cie z确定主轴主轴转速：nM=593r/min 根据工艺手册表10-18及593r/min相近的机床转速为500r/min 及 600 r/min,现选 600r/min,实际切削速度 v,=151 m/mino 工作台的每分钟进给量Fm= fz X z XnM.=785mm/min 根据工艺手册表10T8选用Fm=750 mm/minE.由于是粗铳平面故整个铳刀刀盘不必铳过整个工件表面，利用做图 法，以及按工艺手册表8-32,确定1=6 mm, /,=5 mm, mm t“=0. 18 min（2）精铳平面A.确定被吃刀量：ap=0. 5 mmB.确定每齿进给量：通过查表得到f=0. 5 mm/r, vf=f Xn=fzXzXn 通过条件得到fz=O. 05 mm/zC.计算切削速度：根据切削手册表3. 27确定，即为v,=151m/minD.确定主轴主轴转速：nH.=593r/min根据工艺手册表10-18及593r/min相近的机床转速为500r/min 及 600r/min,现选 600r/min,实际切削速度 vt.=151 m/minoFm= fz X z Xn” =300 mm/min根据工艺手册表10T8选用Fm=300 mm/minE.计算基本时间：按工艺手册表8-32,确定1=6 mm, /.=5 mm, /2=4 mm th=0. 05 min 工序8：（2）精车精车03媚黑外圆保证尺寸为03心黑A.确定被吃刀量：ap=0. 1 mmB.确定进给量:根据工艺手册表8-5确定，选用f=0. 20、0. 30mm/r, 所以选用f-0. 25mm/rC.计算切削速度：根据工艺手册表8-6 ,选用 vt.=l. 667m/s2. 170m/s,所以选用 v<.=2m/s=120m/minD.确定主轴主轴转速：nK=1117r/min根据工艺手册表10-7及1117r/min相近的机床转速为lOOOr/min 及 2000 r/min,现选 1000r/min,实际切削速度 v, =107 m/mino.E.计算基本时间：按工艺手册表8-32, 1=12 mm,产2nmi, /,二0 mm匕二二0. 05 min（2）切槽尺寸A.确定被吃刀量：ap=0. 5 mmB.确定进给量：根据工艺手册表8-5确定，选用f=0. 06mm/rC.计算切削速度：根据工艺手册表8-6,选用v, =2.65m/s,所以 选用 vc=160m/minD.确定主轴主轴转速：nK=1544r/min根据工艺手册表10-7及1544/min相近的机床转速为1000r/min 及 2000 r/min,现选 2000x7min,实际切削速度 Vr=207 m/mino.E.计算基本时间：按工艺手册表8-32, 1=0.5 mm, /,=10 mm, /2=0 mm th=0. 16 min工序9：（1）钻 M4A.确定进给量：根据工艺手册表8-10,选用f=0.08mm/rB.计算切削速度：根据切削手册表2-17确定，选用=16m/minC.确定主轴主轴转速：nH=1544r/minD.根据工艺手册表10T6及1544/min相近的机床转速为 1250r/min 及 2000 r/min ,现选 1250r/min ,实际切削速度 vc=13m/min0.E.计算基本时间：按工艺手册表8-32, l=6mm, /尸7 mm, 1,二2 mm3=二0. 15 min（2）孔口倒角仍为1250r/min,手动进给。工序10：攻M4螺纹A.查工艺手册确定切削速度：取v, =6 m/minB.确定主轴主轴转速：nH=477 r/min根据2表7T61选用480 r/min, no=580 r/min （刀具的回程转速）, 实际切削速度v6. 03 m/minoC.计算基本时间：按工艺手册表8-32,1=6 mm, /尸0. 5*3mm=l. 5mm, /2=0. 5*3mm=l. 5mmt=+=0. 13 min20 / 26轴承座工艺规程及夹具设计3、专用夹具设计3.1问题的提出夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程 地切削加工、热处理、装配等工艺过程中。机床夹具按在不同生产类型中的通用性，可以分为通用夹具.专用夹 具.可调夹具.组合夹具等。为了提高劳动生产率，保证加工质量， 降低劳动强度，采用4个工件同时加工，并根据零件图实际需要，需 要设计加工M4螺纹的夹具。3. 2夹具的设计3. 2.1定位方案及定位元件选择、设计定位方案的选择：根据加工要求，工件在夹具中的定位方案如下图IIIIIIII一"021 / 26轴承座工艺规程及夹具设计定位方案一（图2 ）定位方案二（图3）方案一：如图2所示，是以0221Ks作为主要定位基准，限制4个自 由度，以定位钉作为防转基准，限制1个自由度，以挡板作为止推基 准，限制1个自由度。方案二：如图3所示，是以034（隈作为主要定位基准，限制2个自 由度，以支撑板作为辅助定位基准，限制2个自由度，以V型块作为 止推基准，限制1个自由度，外加压板限制1个自由度。方案比较：方案一是按照基准统一及基准重合原则确定的，有利于夹 具的设计制造，加紧力方向指向定位元件刚性较大的方向。方案二是是按照基准统一原则确定的，有利于夹具的设计 制造，但不容易保证空的轴线及外圆对称面的重合，钻头进给的的轴 向力完全由定位元件承受，很容易引起变形。本工序加工M4螺纹孔，钻孔加工的切削力主要是钻头进给时的轴向 力和钻削扭矩，样工件轴向几乎没有切削力，所需要的加紧力不是很 大。综合考虑两个方案的优缺点，及加工的具体情况，采用方案一。 定位元件的设计：根据定位方案的选择，设计定位元件如下图所示:0图4查机床夹具设计手册，用Ml6及M10的螺纹限制两边的移动，022 用来限定4个自由度，作为定位基准，因为零件定位尺寸为自由公差, 一般加工即可满足定位要求。2.固定支撑钉：选用T7A材料，直径为05,如下图5所示3.1. 2导向方案及导向元件的选择和设计由于零件为中批生产，考虑加工孔比较小，故选择固定钻套。根 据夹具手册表2. 5-7,钻套至工件表面的距离按（1. 5） d=4'8mm 选取，考虑本工序加工时钻头较细，防止切屑将钻头憋断，应有足够 的排屑空间。根据夹具手册表2. 5-5,钻套和钻模板的配合选H7/n6,查 机床夹具设计手册，H=12, D=8, R=l,d对D的径向跳动不大于0.01 毫米，根据夹具设计手册，导向误差计算为T=0. 035mm,可以保证 位置精度要求。3.1. 3夹紧装置的设计以心轴定位，在两边螺母垫片夹紧的作用下，保证轴面接触良好， 定位误差小，而且结构简单，操作方便。3. 1. 4夹具体设计3. 1. 5绘制夹具装配图夹具装配图二维图如附图所示3. 1. 6夹具零件图按照夹具装配图，绘制零件图。夹具零件二维图如附图所示小 结为期两周的工艺、夹具课程设计基本结束，回顾整个过程，我觉 得受益匪浅。课程设计作为机械制造工艺学、机床夹具设计课 程的重要教学环节，使理论及实践更加接近，加深了理论知识的理解, 强化了生产实习中的感性认识。本次课程主要经过了两个阶段。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。第一阶段中认真复习了有关书本知识 学会了如何分析零件的工艺性，学会了查各类工艺手册。选择加工余 量，确定毛胚的形状，大小等，绘制出了毛胚图。又根据毛胚图和零 件图构想出了两种工艺方案，比较其中较合理的方案来编制工艺。其 中运用了基准选择，时间定额计算等方面的知识，、。还结合了我们生 产实习中所看到的实际情况来选择设备，填写了工艺文件。夹具设计 阶段，运用工件定位，夹紧及零件结构设计等方面的知识。通过本次设计，我基本掌握了一个比较简单零件的加工工艺过程 分析，工艺文件的编制，专用夹具设计的方法和步骤。学会查阅手册, 选择使用工艺设备等。总的来说，这次设计，使我在基本理论的综合运用以及正确解决 实际问题方面得到了一次较好的训练。提高了我独立思考问题，解决 问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。由于自己能力有限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师， 同学批评指正。参 考 书1艾心、肖钢主编切削用量简明手册2李益民主编 机械制造工艺设计简明手册3吴拓、方琼珊主编机械制造工艺及机床夹具课程设计指 导4沈鸿、孟少农主编机械加工工艺手册5徐浩、姚丹主主编夹具设计手册6长春汽车厂工人大学主编机床夹具设计手册26 / 26