CA10B解放汽车中间轴轴承支架工艺及粗车内孔φ140H7夹具设计

机械制造技术课程设计说明书设计题目：CA10B解放汽车中间轴轴承支架零件的机械加工工艺规程及夹具设计全套图纸加扣 3346389411或3012250582学生： 学号：班级：指导教师：_目录序 言3一、零件的分析3一零件的作用3二零件的工艺分析4二、工艺规程的设计5 确定毛坯的制造形式5 基准的选择5 制定工艺路线6 机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定7 切削用量以及机床的确定9三、 零件专用夹具的设计12四课程设计总结14参考书目15序 言课程设计是机械制造装备设计课程的一个实践性教学环节，是在我们学完了机械制造技术基础、机械设计、机械制造装备基础等专业基础课之后进行的。其目的在于，通过机床主传动设计和成型刀具的设计，使学生受到方案比较、结构分析、零件计算、机械制图、技术条件编写及技术资料查询等方面的综合训练，培养初步具有机床部件和工具的设计能力。对我们来讲，我将会抓住这样一次难得的机会，继续巩固我们已经学过的机械制造技术基础等课程；不断提高自己的发现问题，分析问题，解决问题的能力；为明年的毕业设计及今后的工作打下良好的基础。最后，感谢老师对我们的指导！一、零件的分析一零件的作用 题目给出的是CA10B解放牌汽车中间轴轴承支架，它的主要作用是（1)起到稳固滚子的作用 (2)在安装时起到固定滚珠的作用,利于安装。要求零件的配合符合要求。（轴承的正面观察图）二零件的工艺分析零件的加工过程中，要保证零件上部的折弯部分在竖直方向与140孔成5.5的夹角，同时要保证支架两侧板的平面与水平面成30的夹角，孔中心到顶小孔所在平面的距离为40mm，且每孔中心线与竖直方向零件的夹角成60夹角。要保证以上尺寸要求，先将的内孔和端面加工完成，再以内孔和端面为定位基准对上凸台表面进行加工，最后以内孔，端面，和上13的小孔（一面两销）为定位基准，加工支架两侧板，其中主要加工面粗糙度为6.3m，其余表面粗糙度为50m.加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/m加工方案50+00.4IT1250粗铣1400+0.26IT96.3粗铣-半精铣13+00.4IT1250钻二、工艺规程的设计 确定毛坯的制造形式 零件的材料为HT200,故它的零件承受的冲击载荷不是很大，且零件的轮廓尺寸较大，又是大批量生产，而且表面粗糙度质量要求也不是很高，故可采用铸件，以提高生产效率和效益。 基准的选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。1 粗基准的选择先选取155外圆为定位基准，利用专用夹具上的垫板，挡销，固定V型块为定位元件，铣155两端面，再以155外圆为定位基准，利用专用夹具上的垫板，挡销，固定V型块为定位元件，铣内孔。2 精基准的选择 以内孔，155端面，13孔（两面一销）为定位精基准，加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度的技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能机床以及专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外还应当考虑经济效果，以便生产成本尽量降低。工序号工艺名称机床设备刀具量具1粗铣一端面立式铣床莫氏锥柄立铣刀游标卡尺2粗车，半精车内孔140H7卧式车床硬质合金车刀游标卡尺3铣削中间凸平面立式铣床镶齿套式面铣刀游标卡尺4钻中间孔立式钻床高速钢麻花钻游标卡尺5粗铣两侧平面立式铣床镶齿套式面铣刀游标卡尺6钻侧平面的孔立式钻床高速钢麻花钻游标卡尺7钻圆柱上的孔立式钻床高速钢麻花钻游标卡尺8测量,检查钳工台9清洗清洗机10终检 机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定 CA10B中间轴轴承支架零件材料为HT200,生产类型为大批量产.根据上诉资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机加工余量,工序尺寸以及毛坯尺寸如下:155两端面： 参照,因其表面质量要求比较低(粗糙度为50m),故可直接对其表面进行铣销;铣销厚度为2mm,故毛坯两表面之间的厚度为50mm+2mm=52mm厚;140内孔的加工： 参照,其加工余量为0.5mm,粗镗0.4mm,精镗0.1mm,故毛坯的尺寸为140mm-0.5mm=mm;铣中凸台面： 参照,因其表面质量要求比较低(粗糙度为50m),故可直接对其表面进行铣销;铣销厚度为2mm,故毛坯凸台平面的厚度为12mm+2mm=14mm;钻中间13的孔：参照,因其表面质量要求比较低(粗糙度为50m),故可直接对其进行钻孔;铣侧两平面：参照,因其表面质量要求比较低(粗糙度为50m),故可直接对其表面进行铣销;铣销厚度为2mm,故毛坯两侧平面的厚度为12mm+2mm=14mm;钻两侧平面孔：参照,因其表面质量要求比较低(粗糙度为50m),故可直接对其进行钻孔;钻圆柱面上两小孔参照,因其公差等级要求比较低(两孔轴线之间的距离为320.1mm,两孔的直径为,故可直接对其进行钻孔; 切削用量以及机床的确定1. 铣两端面,选用X52-K立式铣床,采用镶齿套式面铣刀=16mm,z=3,切削速度:参考有关手册,V=37m/min.进给量为0.5mm/r;（1）背吃刀量ap =mm（2）进给量由指导表，按，齿数为的立铣刀，选fz=0.05mm/z f=0.055=0.25mm/r（3）铣削速度 由表513查得 v=68m/min 由式51 由表415取n=1225r/min 实际. 时间定额当1225r/min时，工作台的每分钟进给量应为=0.251012253137.5（mm/min）切削工时：由于是精铣，故整个铣刀刀盘必需铣过整个工件，可得出铣刀的行程mm,则机动工时为 t=2. 粗车140mm内孔, 选用C-620-1卧式车床,采用硬质合金车刀,d=25mm,车销速度:参考有关手册V=25m/min,进给量为0.5mm/r; 半精车140mm内孔,选用C-620-1卧式车床,采用硬质合金车刀,d=25mm,车销速度:参考有关手册V=20m/min,进给量为0.2mm/r、切削用量（1）背吃刀量ap =1mm（2）进给量由指导表，选fz=0.mm/r（3）铣削速度 由表5查得 v=m/min 由前面已知毛坯的加工余量为所以最大加余量为.mm,粗加工余量为mm,据指导教程表5-2,当材料为碳钢时粗车.取,一次加工4)确定机床主轴转速5）切削工时，按指导教程表5-39 mm 6）切削工时，按指导教程表5-39 mm 3. 铣中间凸平面,选用X51立式铣床, 采用w18Cr4V立铣刀,=16mm,z=3,切削速度:参考有关手册,V=37m/min.进给量为0.25mm/r;4. 钻中间直径为13的孔,选用Z525立式钻床,采用直柄小麻花钻,d=13mm, 钻削速度:参考有关手册,V=23m/min.进给量为0.3mm/r; 、切削用量）背吃刀量取ap =2mm）进给量 由表5查得f=(0.100.20)mm/r, 结合表选f0.10mm/r）切削速度由表5，v可取mmin，由式n=r/min，参照表，取n=960r/min实际v=m/min、时间定额mm mm 3mm=min5. 铣支架两侧平面,选用X51卧式铣床采用w18Cr4V面铣刀,=16mm,z=3,切削速度:参考有关手册,V=50m/min.进给量为0.25mm/r;6. 钻支架两侧平面小孔, 选用Z525立式钻床,采用直柄小麻花钻,d=13mm, 钻削速度:参考有关手册,V=23m/min.进给量为0.3mm/r;7. 钻圆柱面上两小孔, 选用Z525立式钻床,采用直柄小麻花钻,d=7.2mm, 切削速度:参考有关手册,V=18m/min.进给量为0.2mm/r.四、 零件专用夹具的设计4.1 车床夹具设计要求说明车床夹具主要用于加工140内孔夹具。因而车床夹具的主要特点是工件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴。（1） 安装在车床主轴上的夹具。这类夹具很多，有通用的三爪卡盘、四爪卡盘，花盘，顶尖等，还有自行设计的心轴；专用夹具通常可分为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式。这类夹具的特点是加工时随机床主轴一起旋转，刀具做进给运动定心式车床夹具 在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。角铁式车床夹具 在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。花盘式车床夹具 这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。（2） 安装在托板上的夹具。某些重型、畸形工件，常常将夹具安装在托板上。刀具则安装在车床主轴上做旋转运动，夹具做进给运动。由于后一类夹具应用很少，属于机床改装范畴。而生产中需自行设计的较多是安装在车床主轴上的专用夹具，所以零件在车床上加工用专用夹具。4.2车床夹具的设计要点（1）定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求当加工回转表面时，要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点。当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时，则应以夹具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转，故在加工过程中工件除受切削力矩的作用外，整个夹具还要受到重力和离心力的作用，转速越高离心力越大，这些力不仅降低夹紧力，同时会使主轴振动。因此，夹紧机构必须具有足够的夹紧力，自锁性能好，以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具，夹紧力的施力方式要注意防止引起夹具变形。（2）夹具与机床主轴的连接车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的加工精度有一定的影响。因此，要求夹具的回转轴线与卧式车床主轴轴线应具有尽可能小的同轴度误差。心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接，用螺杆拉紧。有的心轴则以中心孔与车床前、后顶尖安装使用。根据径向尺寸的大小，其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般有两种方式：1)对于径向尺寸D140mm，或D(23)d的小型夹具，一般用锥柄安装在车床主轴的锥孔中，并用螺杆拉紧，如图1-a所示。这种连接方式定心精度较高。2)对于径向尺寸较大的夹具，一般用过渡盘与车床主轴轴颈连接。过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前端的结构。图1-b所示的过渡盘，其上有一个定位圆孔按H7/h6或H7/js6与主轴轴颈相配合，并用螺纹和主轴连接。为防止停车和倒车时因惯性作用使两者松开，可用压板将过渡盘压在主轴上。专用夹具则以其定位止口按H7/h6或H7/js6装配在过渡盘的凸缘上，用螺钉紧固。这种连接方式的定心精度受配合间隙的影响。为了提高定心精度，可按找正圆校正夹具与机床主轴的同轴度。对于车床主轴前端为圆锥体并有凸缘的结构，如图1-c所示，过渡盘在其长锥面上配合定心，用活套在主轴上的螺母锁紧，由键传递扭矩。这种安装方式的定心精度较高，但端面要求紧贴，制造上较困难。图1-d所示是以主轴前端短锥面与过渡盘连接的方式。过渡盘推入主轴后，其端面与主轴端面只允许有0.050.1mm的间隙，用螺钉均匀拧紧后，即可保证端面与锥面全部接触，以使定心准确、刚度好。图1 车床夹具与机床主轴的连接过渡盘常作为车床附件备用，设计夹具时应按过渡盘凸缘确定专用夹具体的止口尺寸。过渡盘的材料通常为铸铁。各种车床主轴前端的结构尺寸，可查阅有关手册4.3 定位机构由零件图分析加工140内孔夹具的加工要求，必须保证孔轴向和径向的加工尺寸，得出，夹具必须限制工件的六个自由度，才可以达到加工要求。先设计夹具模型如下：选择定位元件为：支承板，挡销，固定V型块。支撑板限制了X,Y,Z方向的移动自由度，X,Y方向的转动自由度，支撑钉限制了Z方向的转动自由度。可见，定位方案选择合理。4.4夹紧机构选择工件的夹紧方案，夹紧方案的选择原则是夹得稳，夹得劳，夹得快。选择夹紧机构时，要合理确定夹紧力的三要素：大小、方向、作用点。夹紧装置的基本要求如下：1. 夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置；2. 夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不震动，又不因夹紧力过大而使工件表面损伤、变形。3. 夹紧机构的操作应安全、方便、迅速、省力。4. 机构应尽量简单，制造、维修要方便。分析零件加工要素的性质，确定夹紧动力源类型为手动夹紧，夹紧装置为压板，压紧力来源为螺旋力。夹具的具体结构与参数见夹具装配图和零件图。5.4 切削力及夹紧力的计算刀具： 粗车切削力：查现代机床夹具设计P104表，得车削切削力计算公式： 圆周分力Fc = 902 Kp径向分力Fp = 2383Kp轴向分力Ff =3326Kp其中背吃刀量 2.3mmf每转进给量 0.16mmVc切削速度m/min 60Kp修正系数1.08 所以切削时的各切削力Fc1= 566.8N Fp2=801.5N Ff3= 416.4N精车切削力：背吃刀量0.5mmf每转进给量 0.13mmVc切削速度m/min 38Kp修正系数 1.08所以切削时的各切削力Fc1= 105.45N Fp2= 57.23N Ff3= 97.96N4.5零件的车床夹具的加工误差分析工件在车床夹具上加工时，加工误差的大小受工件在夹具上的定位误差、夹具误差、夹具在主轴上的安装误差和加工方法误差的影响。如夹具图所示，在夹具上加工时，尺寸的加工误差的影响因素如下所述：（1）定位误差由于端面既是工序基准，又是定位基准，基准不重合误差为零。工件在夹具上定位时，定位基准与限位基准是重合的，基准位移误差为零。因此，尺寸的定位误差等于零。（2）夹具误差夹具误差为限位基面与轴线间的距离误差，以及限位基面相对安装基面C的平行度误差是0.01.（3）安装误差因为夹具和主轴是莫氏锥度配合，夹具的安装误差几乎可以忽略不计。（4）加工方法误差如车床主轴上安装夹具基准与主轴回转轴线间的误差、主轴的径向跳动、车床溜板进给方向与主轴轴线的平行度或垂直度等。它的大小取决于机床的制造精度、夹具的悬伸长度和离心力的大小等因素。一般取=/3=0.05/3=0.017mm零件的车床夹具总加工误差是： 精度储备：故此方案可行。4.6 确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体设计的基本要求（1）应有适当的精度和尺寸稳定性夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。（2）应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。（3）应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。（4）应便于排除切屑在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，如不及时排除，切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度，甚至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的情况，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的情况，一般应在夹具体上设置排屑槽。（5）在机床上的安装应稳定可靠夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，支承面积应足够大，安装基面应有较高的配合精度，保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空，大型夹具还应设置吊环或起重孔。确定夹具体的结构尺寸，然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。4.6 零件的车床专用夹具简单使用说明（1）夹具的总体结构应力力求紧凑、轻便，悬臂尺寸要短，重心尽可能靠近主轴。（2）当工件和夹具上个元件相对机床主轴的旋转轴线不平衡时，将产生较大的离心力和振动，影响工件的加工质量、刀具的寿命、机床的精度和安全生产，特别是在转速较高的情况下影响更大。因此，对于重量不对称的夹具，要有平衡要求。平衡的方法有两种：设置平衡块或加工减重孔。在工厂实际生产中，常用适配的方法进行夹具的平衡工作。（3）为了保证安全，夹具上各种元件一般不超过夹具的圆形轮廓之外。因此，还应该注意防止切削和冷却液的飞溅问题，必要时应该加防护罩。四课程设计总结首先我们由衷的感谢老师提供我们这样一个锻炼自己的机会，进过这十几天的学习，本次的课程设计就结束了，不过至今我感慨万分。的确，从选工序开始，从理论到实践，可以说是苦多于甜，有些东西根本很难下手，但还是学到了很多的东西。这次课程设计的确显得有点心有余而力不足，很多准备不是很充分 我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队。必须发挥团队协作的精神，团队协作是我们实训成功的一项非常重要的保证，并且这次的课程设计也正好锻炼了我们这一点，这也是非常宝贵的。程设计完满结束，总的来说，进过这门课的学习收获还是相当大的。参考书目1机械制造技术基础课程设计指导教程邹青主编，机械工业出版社，2006.7第一版。2机械制造技术基础于骏一邹青主编，机械工业出版社，2007.1第一版。3机械制造装备设计冯辛安主编，机械工业出版社，2006.6第二版。4工程材料及成形技术基础吕广庶张远明主编，高等教育出版社，2001.9第一版。5互换性与技术测量廖念钊古莹菴莫雨松李硕根杨兴骏主编，中国计量出版社，2000.1第四版。6画法几何与机械制图冯开平左宗义主编，华南理工大学出版社，2001.9第一版。7金属切削机床夹具设计手册 上海柴油机厂工艺设备研究所编，机械工业出版社，1984.12第一版