轴承座的铣削工艺设计说明书

工艺装备课程设计说明书设计题目：轴承座的铣削工艺设计学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：机制四班指导教师：学生姓名： 2014 年 7 月 5 日2目录目录 .21 绪论 .31.1 课题背景 .31.2 夹具的发展史 .31.3 小结 .42 轴承座加工工艺规程设计 .52.1 零件的分析 .52.2 确定生产类型 .52.3 确定毛坯 .62.4 工艺规程设计 .62.5 铣削底面工序 .92.6 本章小结 .113 夹具设计 .123.1 夹具结构设计 .123.2 切削力与夹紧力计算 .123.3 误差分析与计算 .133.4 夹具体总体分析 .143.5 本章小结 .144 结论 .155 致谢 .166 参 考 文 献 .1731 绪论1.1 课题背景随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。工具是人类文明进步的标志。自 20 世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。1.2 夹具的发展史夹具在其发展的 200 多年历史中，大致经历了三个阶段：第一阶段，夹具在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置，发挥着夹固工件的最基本功用。随着军工生产及内燃机，汽车工业的不断发展，夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性，各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善，夹具逐步发展成为机床工件工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。这是夹具发展的第二阶段。这一阶段，夹具发展的主要特点是高效率。在现代化生产的今天，各类高效率，自动化夹具在高效，高精度及适应性方面，已有了相当大的提高。随着电子技术，数控技术的发展，现代夹具的自动化和高适应性，已经使夹具与机床逐渐融为一体，使得中，小批量生产的生产效率逐步趋近于专业化的大批量生产的水平。这是夹具发展的第三个阶段，这一阶段，夹具的主要特点是高精度，高适应性。可以预见，夹具在不一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。41.3 小结一项优秀的夹具结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大地稳定。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的拔叉类，杆类工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。目前，中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的 50%80%。生产设计阶段，对夹具的选择和设计工作的重视程度，丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。夹具的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。52 轴承座加工工艺规程设计2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用题目所给的零件是车床的轴承座。它位于车床主轴上，使主轴回转运动按照工作的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。且它是用来支撑轴承，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，（比如电机运转方向，主轴转动方向）并且保持平衡，它能稳定轴承及其所连接的回转轴，确保轴和轴承内圈平稳回转避免因承载回转引起的轴承扭动或跳动。当上紧定螺丝，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。2.1.2 零件的工艺分析零件的材料为 HT200，即灰铸铁，它属于脆性材料，故不能锻造和冲压。但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。以下是轴承座需要加工的表面以及加工表面之间的形状、位置尺寸精度要求： （1）轴承孔轴线与底面平面及底座拉紧凸台侧面的平行度为 0.02。（2）轴承座底平面的平面度为 0.03。综上分析可知，首先可以先加工轴承座底面，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此轴承座零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。2.2 确定生产类型已知此轴承座零件的生产纲领为 1200 件/年，查阅有关参考文献可知：灰铸铁的密度为 ，按照零件图纸，用 proe 建出模型，并测出其3/)4.76(cmg6体积为 7151.169 。由公式 查现3cmkgv526.52918.714. 代机械制造工艺表 1-3 可知因为 52kg100kg 则该零件属于轻型零件，又因为该零件要求月产量为 100 件，则一年也就大概生产 1200 件，则查表 1-3 可知：该产品生产类型为中批量生产。所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序应当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用夹具。2.3 确定毛坯2.3.1 确定毛坯种类由于零件材料为 HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构不是太复杂，生产类型为中批生产，又因为其具有较好的的铸造性和切削加工性，而且吸震性和耐磨性较好，价格也较低廉，故选择金属型铸造毛坯。2.3.2 确定铸件加工余量及形状查简明机械加工工艺手册13 页表 1-13，选用各个加工面的铸件机械加工余量均为 3mm：其中平面加工表面加工余量为 3mm、铸件、内腔各加工表面加工余量为 。并在铸件毛胚底部需制出两个工艺拉紧凸台，并于凸台上m53制出一个螺纹孔，供螺钉拉紧，以便在装夹时，能快速定位且将工件装夹牢固、制止其窜动。2.3.3 绘制铸件零件图（CAD 出图即可）2.4 工艺规程设计2.4.1 选择定位基准定位基准的选择：根据零件图纸及零件的使用情况分析，轴承端面、螺纹孔中心距、底面等均需要正确定位才能保证，故对基准的选择应予以分析。粗基准的选择：选择粗基准的出发点是为后续的工序提供合理的定位精基准，保证各加工7面的余量足够并分配合理，由于粗基准是对毛坯进行第一次加工的定位基准，因此与毛坯的形状关系很大，则确定粗基准时应按：1）用零件非加工面为粗基准，可保证零件的加工面与非加工面的相互位置关系，且能在一次安装中尽可能加工较多的表面。2）用零件的重要表面为粗基准，优先保证了重要表面的余量和表面组织性能的一致。3）应选则较大、形状简单、加工量大的表面为粗基准，使切削总量最少。4）应选毛坯精度高，余量小的表面为粗基准，易保证各加工表面的余量足够，分配合理。5）应选定位精度高，夹紧可靠的表面为粗基准。6）粗基准原则上是在第一道工序中使用一次并尽量避免重复使用。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，据零件图所示，故应选择轴承座上表面为粗基准，以此加工轴承底面。精基准的选择：选择精基准的出发点是保证加工精度，特别是加工表面的相互位置精度的实现，以及定位安装的准确方便。选择精基准应遵循以下原则：1）基准重合原则：确定精基准时，应尽量用设计基准作为定位基准，易消除基准不重合误差，提高零件的表面的位置精度和尺寸精度。2）统一基准原则：拟定工艺路线时，各个工序应尽可能用同一个定位基准来精加工各个表面，以保证各表面间的相互位置精度，并且还减少了夹具的数量和工件的装夹次数，降低了成本，提高了生产率。3）互为基准原则：可逐步提高两相关表面的位置精度。4）自为基准原则：可使加工余量均匀，保证加工面自身形状精度，而位置精度由前面的工序保证。同时，精基准选择时，一定要保证工件的夹、压稳定可靠，夹具结构简单及操作简便，由以上分析，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，以精加工后的底面为主要的定位精基准，即以轴承座的下表面为精基准。2.4.2 制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用各种机床配以专8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，以便使生产成本尽量下降。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：表 2.1 工艺路线方案工序号工序名称 工序内容 车间 设备粗铣底面 粗铣轴承座下底面，以轴承座的底座上表面为定位粗基准金工 X6132 1精铣底面 在工序 1 的基础上，进一步精加工底面 金工 X61322 去毛刺、清洗终检 / / /按照方案所示工序在铣完底面后，以此为基准直接在铣床上铣削端面及顶面。如此，相对来说，装夹次数少，可减少机床数量，操作人员数量和生产面积还可减少生产计划和生产组织工作，并能提高生产效率。另外，零件的加工要求就整体来说，其精度并不高。根据工序方案制定出详细的工序划分如下所示：毛胚为精铸件，清理后，退火处理，以消除铸件的内应力及改善机械加工性能。在毛胚车间铣削去浇冒口。达到毛胚的技术要求。然后送到机械加工车间来加工。2.4.3 选择加工设备和工艺设备机床的选择工序 1、2 采用 X6132 型卧式铣床选择夹具该零件的生产纲领为中批量生产，所以采用专用夹具。2.4.4 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：9表 2.4 各加工工序的加工余量及达到的尺寸、经济度、粗糙度2.5 铣削底面工序2.5.1 粗铣底面机床：X6132 卧式铣床刀具：硬质合金面铣刀 材料 YG6 齿数 L=36 D=80mm10Z据任务书可知平面表面加工余量 Z=3mm 则切削深度为 (留有map21mm 的精铣余量)即铣削深度： map2每齿进给量 ：根据简明机械加工工艺手册表 11-24，取f0.15/faZ铣削速度 ：参照简明机械加工工艺手册表 11-28，取V smv/1机床主轴转速 =238.7r/ min80/610/1Dvn参考文献得 mi240r实际铣削速度： sDV /1.)/()24.3()6/() 进给量： smZnaff 6015工作台每分进给量： in/3/Vfm工序余量工序号工序内容加工余量经济精度工序基本尺寸表面粗糙度工序尺寸及偏差小 大粗铣底面 3 IT12（0.46）108（距中心孔）6.3 46.0182.46 3.531精铣底面 1 IT8（0.072）105（距中心孔）1.6 072.5/ /2去毛刺、清洗终检 / / / / /10切削工时计算：被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知l ml230刀具切入长度： mBDl 5.13)(6085.)1(5.0 221 （其中 值为铣削宽度， ）值 为 刀 具 直 径刀具切出长度 ：查金属机械加工工艺人员手册表 15-14 取2l l2走刀次数为 4i查简明机械加工工艺手册表 1-31 得：辅助时间：（估算值）min548.07.2).015.()20.15.( jf tt工作地点的服务时间：in164.0).(.7. fjwtt（估算值）休息时间：（估算值）min0657.)48.7.2(0.)(02. fjxtt则总工时定额为：（估算值