轴承座的机械加工工艺规程及夹具设计-课设.doc

西南大学工程技术学院课程设计(论文) 工艺综合课程课程设计(论文)题目: 轴承座的机械加工工艺规程及夹具设计 学生姓名 杨 进 专 业机械设计制造及其自动化学 号_ 222012322220278 班 级_ 2012 级 5班 指导教师 何 辉 波 成 绩_ 工程技术学院2015年 7 月机械制造工艺学课程设计任务书题目：轴承座的机械加工工艺规程及夹具设计 生产纲领： 40000件生产类型： 大批大量生产内容：1. 产品零件图 1张2. 产品毛坯图 1张3. 夹具零件图 2张4. 夹具装配图 1张5. 夹具体图 1张6. 机械加工工艺过程卡片 1张7. 机械加工工序卡片 2张 8. 课程设计说明书 1份目录目录31 引言42 课程设计目的43 零件的工艺分析53.1 零件的机构及工艺性分析53.2 零件技术要求分析64毛坯的选择65零件机械加工工艺路线拟定75.1 定位基准的选择75.1.1 粗基准、精基准的选择75.2拟定工艺路线85.2.1 加工方法的选择及加工阶段划分85.2.2零件加工工艺路线95.3 机械加工余量及工序尺寸拟定105.4 切削用量确定115.5 时间定额的确定136. 夹具设计156.1 确定设计方案156.2 定位方式及定位元件156.3导向装置的分析156.4 确定夹紧机构166.5定位误差分析167.小结168.参考文献179.致谢17轴承座的机械加工工艺规程及夹具设计 杨进工程技术学院机制五班1 引言这个学期我们进行了机械制造技术基础课程的学习，对机床夹具及其设计有了一定的了解和掌握，并通过此次课程设计检验自己的学习成果，从而进行一次适应性训练，从中锻炼和加强自己分析问题、解决问题的能力，同时，在课程设计过程中，通过我们认真查阅资料，切实地锻炼了我们自我学习的能力。在课程设中我们分组进行设计，在团队的实际操作过程中也发生过一些摩擦，不过在大家的责任心驱使下结果还是团结一致去分析，不仅完成了任务，而且也让大家培养了团队协作的意识，相信在以后的学习生活中我们也会受益于此。2 课程设计目的机械制造技术基础课程设计旨在继承材料成型技术基础课程设计，让学生完成一次机械零件的机械加工工艺规程制定和典型夹具设计的锻炼，其目的如下：（1） 在结束了机械制造技术基础等前期课程的学习后，通过本次设计使学生所学到的知识得到巩固和强化，培养学生全面综合得应用所学知识去分析和解决机械制造中问题的能力。（2）通过设计提高学生的自学能力，使学生熟悉机械制造中的有关手册、图表和技术资料，特别是熟悉机械加工工艺规程制订和夹具设计方面的资料，并学会结合生产实际正确使用这些资料。（3）通过设计使学生树立正确的设计理念，懂得合理的设计应该在技术上是先进的、在经济上是合理的，并且在生产实践中是可行的。（4）通过编写设计说明书，提高学生的技术文件整理、写作和组织编排能力，为学生将来撰写专业技术及科研论文打下基础。23 零件的工艺分析3.1 零件的机构及工艺性分析轴承座是用来支撑轴承的，固定轴承的外圈，仅仅让内圈转动，外圈保持不动，始终与传动的方向保持一致，并且保持平衡；轴承座是轴承和箱体的集合体,以便于应用,这样的好处是可以有更好的配合,更方便的换用,减少了换件的成本。其零件图如图2-1。轴承座的主要几何元素为支承孔、安装底面，因为这是与其他零件直接接触的表面，对加工及加工精度有很大的要求。分析零件图可知，轴承座前后端面要求切削加工和倒角加工，并在轴向方向上均大于相邻表面。12mm孔和22mm孔的端面均为平面可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；47mm孔和42mm孔由车床加工出来；底面和前后孔俩个端面用铣床加工；另外，该零件其余表面精度都较低，不需要加工，通过铸造就可以达到加工要求。由此可见，该零件的工艺性较好。图2-1 轴承座零件图3.2 零件技术要求分析本零件的主要作用是支承作用，根据零件的复杂程度，我们选择铸件为制作毛坯。材料为HT250，其强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性良好，铸造性能较优，需要进行人工时效处理。4毛坯的选择 根据生产纲领的要求，本零件是大批大量生产，还有零件的复杂程度及加工表面与非加工表面的技术要求，我们选择毛坯的制造方式为铸造。零件材料为HT250，采用金属型铸造。是由于铸铁具有良好的铸造性、吸振性、切削加工性及一定的力学性能，并且价格低廉，生产设备简单，所以在机械零件材料中占有很大的比重，广泛地用来制作各种机架、底座、箱体等形状复杂的零件。又由于灰铸铁具有良好的铸造性、耐磨性、抗振性和切削加工性，所以选择灰铸铁作为铸造的材料根据文献2表5-7至5-11，铸件的公差等级为CT810，取CT9。加工余量等级为DF，取F级。尺寸40的机械加工余量为0.5mm，即其基本尺寸为40.5mm，尺寸公差为2mm,即毛坯尺寸42.5mm。孔42mm的机械加工余量为0.5mm，即该孔的基本尺寸为41.5mm，尺寸公差为2mm,即孔的直径为39.5mm。底面机械加工余量为0.5mm，尺寸公差为1.7mm，。其它尺寸参照零件图查得。最后按入体形式标注毛坯尺寸，得到图2-2所示毛坯尺寸。图2-2 轴承座零件毛坯尺寸5零件机械加工工艺路线拟定5.1 定位基准的选择5.1.1 粗基准、精基准的选择 1、粗基准面的选择可依据以下原则：不加工表面与加工表面有位置要求，主要表面要求保证余量均匀粗基准表面的质量要求要高粗基准不可以重复使用。2、在铣床上加工底面的时候，考虑到轴承座上的支承孔的加工余量要保证均匀，故可以以轴承座上的支承孔作为粗基准来加工底面。 选择精基准应遵循以下的原则：基准重合原则；基准统一原则；互为基准原则；自为基准原则；便于安装原则。 在遵循上述原则的前提下，轴承座前后端面的加工，就是互为精基准，遵循互为基准原则。孔47mm的精加工以一面俩孔定位，自为基准加工。（同时以两孔的轴线为精基准，保证孔的同轴度，精加工时，还以端面为精基准，保证孔与端面的垂直度，孔的圆柱度。）5.2拟定工艺路线5.2.1 加工方法的选择及加工阶段划分根据轴承座零件图上各加工表面的表面粗糙度，确定加工件个表面的加工方法选择、加工阶段划分，如表2-1，2-2。表2-1 轴承座各表面加工方法加工表面表面粗糙度尺寸精度形位公差加工方法42Ra 12.5IT12无粗镗孔47Ra 1.6IT8 圆柱度0.01粗镗半精镗精镗底面Ra 6.3IT8孔的平行度为0.08粗铣 半精铣支承孔左右端面Ra 6.3IT8要求有一定的对中性粗铣半精铣4个螺栓孔Ra 6.3IT8无钻4个沉头孔Ra12.5IT12无粗铣4个轴承盖连接螺纹孔无IT8无钻攻丝表22轴承座零件加工阶段的划分加工阶段加工内容说明基准面加工粗铣底面互为基准，反复加工粗铣支承孔左端面粗铣支承孔右端面精铣支承孔右端面粗铣支承孔右端面精铣支承孔右端面粗加工粗镗孔去除材料，达到精加工基本尺寸（含精加工余量），为精加工做准备。粗镗孔钻螺栓孔粗铣沉头孔精加工半精镗、精镗内孔47mm倒角、去毛刺5.2.2零件加工工艺路线毛坯为精铸件，清理后，进行人工时效处理，以消除铸件的内应力，在毛坯车间铣削去浇冒口，达到毛坯的技术要求，然后送到机械加工车间加工。方案如下表：加工工序表工序号加工内容说明010铸造毛坯020夹轴承孔两侧毛坯，粗铣轴承座底面，半精铣底面达到图样要求030粗铣42mm侧的77mm端面留精铣余量半精铣42mm侧的77mm端面达到图样要求040粗铣47mm侧的77mm端面留精铣余量半精铣47mm侧的77mm端面达到图样要求050粗镗内孔42mm达到图样要求060粗镗内孔mm ，达到图样要求半精镗内孔 mm,精镗内孔mm070钻4-12的孔达到图样要求080钻4-M6螺纹孔，孔口倒角达到图样要求090攻4-M6螺纹孔达到图样要求100铣4-22的沉头孔达到图样要求110去毛刺，倒角手工倒孔口角及去锐边毛刺120检验抽样检测130入库 5.3 机械加工余量及工序尺寸拟定 表2-4加工余量、工序尺寸工序工序基本尺寸工序尺寸偏差粗铣底面16mm，加工余量1.2mm半精铣地面15mm,加工余量1mm粗铣内孔侧端面（左端面）42.25mm,加工余量0.25mm半精铣内孔侧端面（左端面）h=41.25mm,加工余量1mm粗铣右端面d=41mm,加工余量0.25mm半精铣右端面h=40mm,加工余量1mm 内孔42mm，加工余量2.5mm 内孔 粗镗：45.5mm半精镗：46.5mm精镗：47mm钻孔加工余量为12mm，深度为15mm铣孔加工余量为22mm深度为2mm，钻4*M6连接螺孔加工余量为5mm，深度为40mm攻4*M6连接螺纹攻丝的加工余量为1mm，深度为40mm。5.4 切削用量确定工序：铣底面 1、确定背吃刀量：=1.2mm。2、确定进给量f：查文献2表5-86得，每齿粗铣的进给量为mm/Z,取0.3mm。每齿精铣的进给量为0.2mm.3、计算切削速度： 选取铣床的主轴转速为200r/min（粗铣）300r/min(半精铣)，铣刀的直径为10mm，所以切削速度为：粗铣切削速度 ： (5-1)半精铣切削速度：(5-2) 工序：粗铣42mm侧的77mm端面及粗铣47mm侧的77mm端面 1、确定背吃刀量：每个工序=0.25mm。2、确定进给量f：查文献2表5-86得，每齿粗铣的进给量为0.3mm/Z。3、计算切削用量：用10mm的圆柱立铣刀来加工，取铣床的主轴转速为n=200r/min（粗铣），300r/min(半精铣)，则切削速度 粗铣切削速度： (5-3)半精铣切削速度： (5-4) 工序：粗镗内孔42mm 1、确定背吃刀量：粗车=2.5mm。2、确定进给量f：查文献2表5-83得取值范围为,f=0.5 mm/r。 3、确定切削速度：粗镗时的取值范围是,取值。主轴转速定为n=550r/min。 (5-5)工序：粗镗、半精镗、精镗内孔47mm粗镗： 1、确定背吃刀量： =3.5mm。2、确定进给量f：又上已查文献2表5-83，可取f=0.5 mm/r。3、确定切削速度：粗镗时，取,主轴转速定为n=450r/min，半精镗： 1、确定背吃刀量： =1mm。2、确定进给量f：查文献2表5-83得f的取值范围,取f=0.5 mm/r。3、确定切削速度：粗车时，的取值范围为,取.主轴转速定为n=600r/min， (5-6)精镗： 1、确定背吃刀量： =0.5mm。2、确定进给量f：查文献2表5-83得f的取值范围,取f=0.3mm/r。3、确定切削速度：精镗时，的取值范围是,.主轴转速定为n=550r/min，(5-7)工序：铣4-22mm沉头孔 1、确定背吃刀量： =22mm，深度为2mm。2、进给量f：查文献 2 表5-78得f的取值范围, f=0.80mm/r。3、转速n：n=300r/min。4、确定切削速度：=20.7m/min=0.3m/s (5-8) 5.5 时间定额的确定工序：铣底面 查文献2表3-14 粗铣基本时间0.3min=18s, （5-9） 半精铣基本时间 （5-10）其中=70mm为切削加工长度；为刀具切入长度；为刀具切出长度； 为工作台水平进给量。 (5-12) (5-13)其中d=10mm；，=35，取=4mm， =240mm/min。 (5-14) (5-15)工序：粗镗、半精镗、精镗内孔47mm粗镗： （5-16）其中=27mm ，取 ，取，。=23，取=3mm，=5mm,进给两次，即i=2。半精镗： （5-17）精镗： (5-18)时间总额 （5-19）工序：粗镗内孔42mm 粗镗： （5-20） 6. 夹具设计 设计对象：轴承座铣削77端面铣床夹具。设计要求：铣宽度为77mm的两端面，两端面间距42.5mm，通过每端铣1.25mm，使两端面间距达到40mm。6.1 确定设计方案本夹具体是铸件，由于轴承座上端为非加工表面，所以采用浮动V形块夹紧，可以避免较低加工精度，安装调节螺栓时，采用螺母防松机构。夹紧采用螺旋夹紧与铰链夹紧方式，结构简单，夹紧可靠，V型块可以伴随夹紧螺旋一起运动，实现基本的机械自动化，除此之外，V型块，夹紧螺旋，铰链夹紧元件都可以更换，更大限度提升了夹具体的利用率。其次，可以让夹具在车床上进行镗孔加工。 6.2 定位方式及定位元件1）工件定位方式定位方案：根据加工要求，用定位销定位轴承座底座侧边，限制两个自由度,，用定位板定位底面消除三个自由度、，以浮动V形块定位大端外圆77，可以消除一个自由度，实现完全定位。 2） 定位元件 定位销*2，滑动V型块，支承板6.3导向装置的分析夹具体中浮动V型块的运动路线要保证，故选用两块有沟槽的结构块限制V型块的运动。对刀装置：采用对刀塞尺4 JB/8032.1-1999，对刀块。6.4 确定夹紧机构1）工件夹紧方案及夹紧装置因为轴承座的大端外圆用浮动V形块定位及压紧，零件底面的夹紧选用铰链压板，两者共同作用。6.5定位误差分析该夹具以底面、侧面和孔中心线为定位基准，要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。孔与左侧面为线性尺寸一般公差。根据国家标准的规定，由资料6互换性与技术测量表可知：取（中等级）由机床夹具设计手册可得： 定位误差：定位尺寸公差，在加工尺寸方向上的投影，这里的方向与加工方向一致。即：故 夹紧安装误差，对工序尺寸的影响均小。即： 从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。 7.小结 通过这次设计，使我对工艺路线的制定和工艺规程的安排以及工装的选择和设计有了更深刻的了解和掌握。也使我对于一个工艺员所从事的工作有了深层次体会，培养了实际工作能力，特别是分析问题和解决问题的能力，可以说这次毕业设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过经过同组成员共同努力，最终大家都很顺利的完成了毕业设计。在课设的过程中，由于理论知识不够完善，实践能力尚不成熟，以及一些疏忽和大意的存在，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予批评指正。图5-1 轴承座铣端面夹具总装简图8.参考文献【1】 机械制造工艺学.第2版.清华大学.王先逵.机械工业出版社【2】 机械制造技术基础课程设计指导教程.邹青.机械工业出版社【3】 机床夹具设计.张权民.科学出版社【4】 机械精度设计与检测技术基础.杨沿平.机械工业出版社【5】 机械加工工艺手册.北京出版社【6】 互换性与技术测量.9.致谢专用夹具是为零件的某一道工序加工而设计制造的，它广泛用于大量生产中，它不但提高了生产率而且也提高加工精度，改善劳动条件。 通过这次课程设计，我个人对夹具有了更进一步的了解，夹具体是夹具的主体部分，是与铣床相接的部位、也是支撑夹紧元件、工件的主要部分：要求其有一定的强度和刚度、稳定性，自己的能力在这次课程设计中也得到了提升。在设计的过程中又一次把所学的知识做了一次综合式的复习，为接下来要做的毕业设计做好了很好的准备工作；同时在设计中也发现自己的很多不足之处：缺乏实际的经验，有些实物没有见过很难想像，只能通过找相应的参考资料，然后再通过想象把他们综合到一起，再通过实例对比，进行设计。因此在夹具设计中存在有很多的不足之处，还恳请老师您予以指导和指正。同时，也感谢老师在设计过程中的谆谆教导，使自己及时改正错误，收益良多.指导教师评语：成绩评定： 指导教师： 年 月 日18