轴承座加工工艺规程及镗削120孔专用夹具设计

目 录1、轴承座的工艺分析及生产类型的确定11.1、轴承座的用途11.2、轴承座的技术要求：21.3、审查轴承座的工艺性21.4、确定轴承座的生产类型32、确定毛胚、绘制毛胚简图32.1选择毛胚32.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量32.2.1公差等级32.2.2轴承座铸造毛坯尺寸工差及加工余量32.2.3绘制轴承座毛坯简图43、拟定轴承座工艺路线43.1、定位基准的选择43.1.1精基准的选择43.1.2粗基准的选择43.2 、表面加工方法的确定43.3、加工阶段的划分53.4、工序的集中与分散53.5、工序顺序的安排53.5.1机械加工工序53.5.2热处理工序63.5.3辅助工序63.6、确定工艺路线64、加工余量、工序尺寸和工差的确定75、切削用量、时间定额的计算75.1、切削用量的计算75.75.2、时间定额的计算85.2.1基本时间tj的计算85.2.2辅助时间ta的计算85.2.3. 其他时间的计算85.2.4单件时间tdj的计算96.夹具设计96.1提出问题96.2设计思想106.3夹具设计106.3.1定位分析106.3.2切削力及夹紧力的计算106.3.3夹具操作说明117. 体会与展望12参考文献131、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（mm）公差及精度等级表面粗糙度(um)形位公差(mm)低端面400X160IT106.3轴承座前后端面130IT1012.554上端面54IT1012.5120上端面250+0.03IT101.6120上侧端面1700+0.16IT101.6/0.06A轴承座上端面50X160IT103.2300x80的槽140IT1012.5120的半孔1200+0.14 IT1012.525的孔25IT1012.526的孔26IT1012.526孔上表面凸台54IT1012.540*40孔,40*40IT1012.555*55孔55*55IT1012.51.3、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5.22.865.21.454上端面5.22.865.21.4轴承座上端面5.23.6145.21.8120上端面53.61301.8120上侧端面541602120的半孔4.43.6115.61.8轴承座前后端面5.24170.422.2.3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400X160底面IT106.3粗铣-半精铣120上端面IT101.6粗铣-半精铣54上端面IT1012.5粗铣轴承座前后端面IT1012.5粗铣160x25的槽IT1012.5粗铣-精镗120的半孔IT1012.5粗镗-半精镗26孔IT1012.5钻25的孔IT1012.5钻40*40孔IT1012.5粗铣55*55孔IT1012.5粗铣130的半孔IT1012.5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。（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160x25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160x25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表5-29,镗孔的进给量f=0.3mm/r，由文献表5-22求得镗孔时的切削速度v=30m/min由此算出转速为：n=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=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表5-29,镗孔的进给量f=0.2mm/r，由文献表5-22求得镗孔时的切削速度v=30m/min由此算出转速为：n=79.61r/min按镗床的实际转速取n=80r/min，则实际切削速度为：v=dn/1000=30.1445.2、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)=0.711s5.2.4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）/2TD =0.060mmT d =0.011mmS=0.010mmj=0.0365mm6.3.2切削力及夹紧力的计算刀具：120的镗刀。镗孔切削力：查机床夹具设计手册P70表3-6，得镗削力计算公式： =2795x2.2x0.30.75x36.86-0.15x0.89=1291.4N =1940x2.20.9x0.30.6x36.86-0.3x0.5 =324.5N =2880x2.2x0.30.5x36.86-0.4x1.17=959.3N=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P70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：式中 螺纹摩擦角平头螺杆端的直径工件与夹紧元件之间的摩擦系数,0.16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 =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。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。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，19912李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社，19933崇 凯主编.机械制造技术基础.化学工业出版社，19934王绍俊主编.机械制造工艺设计手册.机械工业出版社，19875黄如林主编.切削加工简明实用手册.化学工业出版社，20046薛源顺主编.机床夹具设计.机械工业出版社，19957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，2006.128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，199110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，1999.1111艾兴，肖诗纲主编.切削用量简明手册.机械工业出版社，2002