分离轴承套筒工艺及夹具设计

专业夹具设计 机械制造基础课程设计设计题目：制订分离轴承套筒工艺及钻 4 孔夹具设计全套图纸加 153893706专业夹具设计 - 1 -班 级：学 生：指导教师：目 录设计任务书一、 零件的分析二、 工艺规程设计（一） 、确定毛坯的制造形式（二） 、基面的选择(三) 工艺阶段划分（三） 、制订工艺路线（四） 、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定（五） 、确定切削用量及基本工时三、 夹具设计四、 参考文献专业夹具设计 - 2 -一、 零件的分析（一）零件的工艺分析 分离轴承套筒是一种常见零件，在机械产品中，常具有定位，联接的作用，这个零件从零件图上可以看出，他的设计基准是 44mm 孔中心，加工表面是以44mm 为中心的加工表面：加工表面包括：51mm，52mm，53mm， 62mm 圆柱面；44mm，4mm，5mm 孔，1/8螺纹孔；B,C,D,E，F 面及端面；由以上分析可知，对于这些加工表面而言，我们关键是加工出 44 孔，并以此为其准加工其它表面，并且保证其它表面与孔之间的位置精度要求。专业夹具设计 - 3 -图 1 零件图二、 工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式零件材料为 HT18-36，考虑到该零件在机械产品中的受力并保证零件的工作可靠性，零件为大批生产，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯采用金属模型铸造，采用专用压力设备。（二）基面的选择基准面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择：以上下表面和两侧面作为粗基准，以消除 ， ， 三个自zxy由度，用以消除 ， ， 三个自由度，达到完全定位。xyz对于精基准而言，根据基准重合原则，选用设计基准作为精基准。(四)工艺阶段划分当零件表面精度和粗糙度要求比较高时，往往不可能在一个工序中加工完成，而划分为几个阶段来进行加工。专业夹具设计 - 4 -A 粗加工阶段 主要切除各表面上的大部分加工余量，使毛坯形状和尺寸接近于成品。该阶段的特点是使用大功率机床，选用较大的切削用量及尽可能提高生产率和降低刀具磨损等。 B 半精加工阶段 完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工作准备。 C 精加工阶段 保证主要表面达到图样要求。 D 光整加工阶段 对表面粗糙度及加工精度要求高的表面，还需进行光整加工。这个阶段一般不能用于提高零件的位置精度。 就本零件而言,零件精度要求不是很高,有三组表面需要经过半精加工和精加工,其它加工表面只要粗加工即可.需要经过半精加工和精加工的表面是 44mm孔， 52mm 柱面，及铣 B,C,D,E 表面。（四）制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证。在生产纲领为小批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以部分专用夹具来提高生产效率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。1工艺路线方案一工序 铸造成型。工序 时效处理并涂漆。工序 粗车端面，粗车 。620.5工序 车端面 E,车孔 ，粗车 ，半精车 ，精车 ，倒4.3940.3940.394角 C1.工序 半精车 ，粗车 ，粗车 ，精车 ，精车620.50.520.2510.5，倒角。0.51工序 粗铣面 B，C ，D ，E,精铣面 B，C，D， E工序 钻孔 4工序 钻孔 35工序 铣 端面16工序 钻管螺纹 1/8螺纹底孔，攻丝专业夹具设计 - 5 -工序 清洗检验。2.工艺路线方案二工序 铸造成型。工序 时效处理并涂漆。工序 铣端面 E工序 粗车端面，粗车 。620.5工序 车孔 ，粗车 ，半精车 ，精车 ，倒角 C1.46.390.3940.394工序 半精车 ，粗车 ，粗车 ，精车 ，精车50.25010.5，倒角。0.251工序 粗铣面 B，C ，D ，E,精铣面 B，C，D， E工序 钻孔 3工序 钻孔 4工序 铣 端面16工序 钻管螺纹 1/8螺纹底孔，工序 攻丝工序 清洗检验。工艺方案的比较与分析：上述两个工艺方案的特点在于：方案二是加工工序较分散，适合大中批生产，缩短装换刀具的时间。加工完前次的又可成为下次加工的基准，这样使工序非常清晰易提高加工精度，是对大、中批量生产。方案一把工件加工工序分得很集中，能减少设备投资，增加换刀及铺助时间，适合小批量生产。两种方案的装夹都比较多，但是考虑到加工零件的方便性，及加工精度，且是大批量生产，所以采用方案二比较合适。（五）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 缸盖零件材料为 HT18-36，毛坯重量约为 1.0Kg，生产类型为小批生产，采用手工木模砂型铸造。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、 工序尺寸及毛坯尺寸如下：专业夹具设计 - 6 -1. 车外圆及端面考虑圆柱面的粗糙度 Ra 为 12.5，参照机械制造工艺设计手册 以下简称“手册” ，表 143，确定工序尺寸为 Z=2mm，其中粗加工的加工余量Z=1.5mm，半精加工的加工余量 Z=0.5mm。2. 车 52mm 外圆及端面考虑端面的粗糙度 Ra 为 6.3，参照机械制造工艺设计手册 以下简称“手册” ，表 143，确定工序尺寸为 Z=2mm，其中粗加工的加工余量Z=1.0mm，半精加工余量为 0.6mm,精加工余量为 0.4mm。3车孔 44根据“手册”表 149，考虑端面的粗糙度 Ra 为 3.2，参照机械制造工艺设计手册 以下简称“手册” ，表 143，确定工序尺寸为 Z=2mm，其中粗加工的加工余量Z=1.0mm，半精加工余量为 0.6mm,精加工余量为 0.4mm。4铣 B,C,D,E 面及 16 端面，考虑端面的粗糙度 Ra 为 3.2，参照机械制造工艺设计手册 以下简称“手册” ，表 143，确定工序尺寸为 Z=2mm，其中粗加工的加工余量Z=1.0mm，半精加工余量为 0.6mm,精加工余量为 0.4mm。毛坯制造尺寸及技术要求见毛坯图。专业夹具设计 - 7 -图 2 毛坯图（六）确定切削用量及基本工时工序 铣端面 E机床：X5032 型立式铣床刀具：立式端铣刀，材料： ， 。15YT60Dm因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度 ：pa2参照参考文献3表 2.4-81，取 0.6/Vs机床主轴转速 ：n，100.619/min34Vnrd按照参考文献3表 3.30 25实际铣削速度 ： v3.460.7/10ds进给量 ： fV.52/1./ffaZnm工作台每分进给量 ： m.670infVs专业夹具设计 - 8 -：根据参考文献3表 2.4-81,a 2am切削工时被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 53l走刀次数为 1， 5302.64minmLtf工序 粗车端面，粗车 。20.5机床：C6140 车床刀具：YT15 硬质合金车刀确定切削用量及加工工时粗车端面：确定加工余量为 1.5mm，查切削用量简明手册 ，加工切削深度 1.5pam由表 4 ，根据3表 1 当用 YT15 硬质合金车刀加工铸rmf/6.05铁时： ;ap7svt821切削修正系数： .tvk9.0xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.1049/nrsD由机床 .3/minc156.0.93/0cv s28.17in.3mLtnf粗车 ：6205确定加工余量为 1.5mm，查切削用量简明手册 ，加工切削深度 1.5pam专业夹具设计 - 9 -由表 4 ，根据3表 1 当用 YT15 硬质合金车刀加工铸rmf/6.05铁时： ;ap7svt821切削修正系数： .tvk9.0xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.104/nrsD由机床 .3/minc1625.1.03/00cv s.in.3mLtnf工序 车孔 ，粗车 ，半精车 ，精车 ，倒角 C1.460.390.3940.394机床：C6140 车床刀具：YT15 硬质合金车刀确定切削用量及加工工时车孔 ：46确定加工余量为 1.5mm，查切削用量简明手册 ，加工切削深度 1.5pam由表 4 ，根据3表 1 当用 YT15 硬质合金车刀加工铸rmf/6.05铁时： ;ap7svt821切削修正系数： .tvk9.0xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.102/nrsD专业夹具设计 - 10 -由机床 6./40/mincnrs31.6.9/0cDv s20.1in.5mLtnf走刀两次20.3imt粗车 孔：.94确定加工余量为 1mm，查切削用量简明手册 ，加工切削深度 1.0pam由表 4 ，根据3表 1 当用 YT15 硬质合金车刀加工铸rmf/6.05铁时： ;ap7svt821切削修正系数： .tvk9.0xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.1029/nrsD由机床 .4/mincr316.0.92/0cv s25.in6.mLtnf半精车 孔：0.394确定加工余量为 0.6mm，查切削用量简明手册 ，加工切削深度 0.6pam由表 4 ，根据3表 1 当用 YT15 硬质合金车刀加工铸rmf/6.05铁时： ;ap7svt821专业夹具设计 - 11 -切削修正系数： 65.0tvk92.0xtvk8.svk1tT故 smkvt /7.01.8.82. 1069/nrsD由机床 .40/mincr31.6.92/0cv s250.in6.mLtnf精车 孔：0.394确定加工余量为 0.4mm，查切削用量简明手册 ，加工切削深度 0.4pam由表 4 ，根据3表 1 当用 YT15 硬质合金车刀加工铸rmf/6.05铁时： ;ap7svt821切削修正系数： .tvk9.0xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.1029/nrsD由机床 .4/mincr316.0.92/0cv s25.in6.mLtnf工序 半精车 ，粗车 ，粗车 ，精车 ，精车20.50.520.2510.5，倒角。0.51专业夹具设计 - 12 -机床：C6140 车床刀具：YT15 硬质合金车刀确定切削用量及加工工时半精车 ：620.5确定加工余量为 0.5mm，查切削用量简明手册 ，加工切削深度 0.5pam由表 4 ，根据3表 1 当用 YT15 硬质合金车刀加工铸rmf/6.铁时： ;ap7svt821切削修正系数： 5.0tvk9.0xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.68.104/nrsD由机床 5.30/minc162.1.3/0cv s50.in.3mLtnf粗车 ：0.52确定加工余量为 1.5mm，查切削用量简明手册 ，加工切削深度 1.5pam由表 4 ，根据3表 1 当用 YT15 硬质合金车刀加工铸rmf/6.05铁时： ;ap7svt821切削修正系数： .tvk9.0xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.1032/nrsD专业夹具设计 - 13 -由机床 5.3/20/mincnrs1486/0cDv s8.520.14in3mLtnf精车 ：0.52确定加工余量为 0.5mm，查切削用量简明手册 ，加工切削深度 0.5pam由表 4 ，根据3表 1 当用 YT15 硬质合金车刀加工铸rmf/6.05铁时： ;ap7svt821切削修正系数： .tvk9.0xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.1032/nrsD由机床 ./minc145.0.86/0cv s8.2.14in3mLtnf粗车 ：0.251确定加工余量为 1.5mm，查切削用量简明手册 ，加工切削深度 1.5pam由表 4 ，根据3表 1 当用 YT15 硬质合金车刀加工铸rmf/6.05铁时： ;ap7svt821切削修正系数： .tvk9.0xtvk8.svktT专业夹具设计 - 14 -故 smkvt /87.01.8092.658.103/nrsD由机床 ./mincr145.20.853/0cv s3.1in.6mLtnf精车 ：0.251确定加工余量为 0.5mm，查切削用量简明手册 ，加工切削深度 0.5pam由表 4 ，根据3表 1 当用 YT15 硬质合金车刀加工铸rmf/6.05铁时： ;ap7svt821切削修正系数： .tvk9.0xtvk8.svktT故 smkvt /7.01.82.6508.103/nrsD由机床 ./mincr145.20.853/0cv s3.1in.6mLtnf工序 粗铣面 B，C ，D ，E,精铣面 B，C，D， E机床：X5032 型立式铣床刀具：立式端铣刀，材料： ， 。15YT30m粗铣面 B，C，D，E,因其单边余量：Z=1.5mm所以铣削深度 ：pa.专业夹具设计 - 15 -参照参考文献3表 2.4-81，取 0.6/Vms机床主轴转速 ：n，100.6382/in314Vnrd按照参考文献3表 3.30 75实际铣削速度 ： v.140.59/06dms进给量 ： fV.23/87ffaZn工作台每分进给量 ： m.12./infVs：根据参考文献3表 2.4-81,a 5a切削工时被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 24.lm走刀次数为 2， 4.510.3minmLtf2.6int精铣面 B，C，D，E,因其单边余量：Z=0.5mm所以铣削深度 ：pa0.5m参照参考文献3表 2.4-81，取 .6/Vs机床主轴转速 ：n，10.6382/in3140Vnrd按照参考文献3表 3.30 75实际铣削速度 ： v.140.59/6dms进给量 ： fV.23/87ffaZn工作台每分进给量 ： m.12./infVs：根据参考文献3表 2.4-81,a 5a切削工时被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 24.lm走刀次数为 2， 4.510.3minmLtf专业夹具设计 - 16 -20.6mint工序 钻孔 35机床：Z535刀具：高速钢麻花钻f=0.57mm/rK =0.570.93=0.52/s fl=0.2m/s （12m/min ） （表 342）n = = =12.73r/s swd10 v0.2345按机床选取 n =680r/min=11.33r/s故实际切削速度 = =0.2m/s 10ndsw切削工时 l=4mm，l = 2mm，l =1mm2t = = =1.2s=0.02minmfw21nl4.3053 个孔 3t =0.06min工序 钻孔 4机床：Z535刀具：高速钢麻花钻f=0.57mm/rK =0.570.93=0.52/s fl=0.2m/s （12m/min ） （表 342）n = = =15.9r/s swd10 v0.234按机床选取 n =960r/min=16r/s故实际切削速度 = =0.2m/s 10ndsw专业夹具设计 - 17 -切削工时 l=6mm，l = 2mm，l =1mm12t = = =1.08s=0.02min mfw21nl60.5工序 铣 端面6机床：X5032 型立式铣床刀具：立式端铣刀，材料： ， 。15YT30Dm因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度 ：pa2参照参考文献3表 2.4-81，取 0.6/Vs机床主轴转速 ：n，100.6382/min314Vnrd按照参考文献3表 3.30 75实际铣削速度 ： v.140.59/06ds进给量 ： fV.5237/.8/ffaZnm工作台每分进给量 ： m1.12.5infVs：根据参考文献3表 2.4-81,aa切削工时被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 ， l 16lm走刀次数为 1， 602.5min.mLtf工序 钻管螺纹 1/8螺纹底孔，刀具：高速钢麻花钻确定切削用量及工时f=0.75mm/rK =0.750.95=0.71/s (表 338)fl专业夹具设计 - 18 -=0.35m/s （ 21m/min） （表 342）n = = =15.92r/s swd10 v73.1450按机床选取 n =960r/min=16r/s故实际切削速度 = =0.35m/s 10ndsw切削工时 l=9mm，l = 3mm，l =1mm2t = = =9.86s=0.16min mfw21nl960.71三、 专用夹具设计（一） 问题提出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。利用本夹具主要用来加工工序（钻孔 ） 。在加工本工序前，其他重要表面4都已加工，因此，在本道工序加工时，主要考虑如何保证中心对齐，如何降低劳动强度、提高劳动生产率，而精度则不是主要问题。(二) 夹具设计1. 定位基准的选择由零件图可知，为了定位误差小，选择零件的中心孔为主定位基准面，由 51 端面为次要定位基准面，这样，由一个平面，一个定位销限制了工件五个自由度，再以 6mm 耳座为基准限制旋转方向的自由度，由一个支撑销定位，这样便限制了工件 6 个自由度，达到完全定位。专业夹具设计 - 19 -图 3 工件定位示意图2切削力及夹紧力计算 刀具：高速钢钻头，直径 d =4mm，f=0.52mm/r0钻头转速 n=16r/s工件材料：灰铸铁 HB=210则： 切屑扭矩 M= 10 （表 336）MyxKfdC03=225.634 0.52 1.059109.18.0=1.9（Nm）轴向力 F= =588.604 0.52 1.059FyxFKfdC018.0=1477（N）其中 K =K =( ) =( ) =1.059MF19HB6.026.0切削功率 P =2 Mn103=23.141.98.3310 3=0.1 KW专业夹具设计 - 20 -由零件定位、装夹方式可知，只有钻削时产生的轴向力能引起零件的松动。由夹紧机构产生的实际夹紧力应满足下式：P=KF式中，安全系数 321K4为基本安全系数 1.5；1K为加工性质系数 1.1；2为刀具钝化系数 1.2；3为断续切削系数 1.2。4K所以 （N） 1.5.14729FK所需的实际夹紧力为 2949N 是不算很大，为了使得整个夹具结构紧凑，决定选用螺纹夹紧机构。1位误差分析定夹具的主要定位元件为一平面和一定位销一挡销：定位销是与零件孔 相配合的，通过定位销、削边销与零件孔的配合来4确定加工孔的中心，最后达到完全定位。因此，定位销与其相配合的孔的公差相同，即公差为 h7。由于 是自由公差，因此满足公差要求。42夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，应首先着眼于采用何种夹紧装置以减少更换工件的辅助时间。本夹具设计时，尽量使夹具体简单，紧凑。专业夹具设计 - 21 -图 4 夹具设计四、参考文献1.机械制造工艺学课程设计指导书 机械工业出版社 赵家齐 编2.机械制造工艺设计手册 机械工业出版社 王绍俊 编3. 机床夹具设计手册