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m8
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毕业设计说明书设计题目：设计“轴承座”零件的机械加工工艺规程及工艺装备班 级 设 计 者 指导教师 2机械制造工艺学设计任务书题目：设计轴承座零件的加工工艺规程生产纲领： 5000 件生产类型： 批量生产内容：1. 产品零件图 1 张2. 产品毛坯图 1 张3. 机械加工工艺过程卡片 1 套4. 机械加工工序卡片 1 套5.设计说明书(50008000 字) 1 份班 级 学 生 指导教师 3目 录前言 设计说明书正文一、零件的分析（一） 、零件的作用 （二） 、零件的工艺性分析二、确定生产类型三、确定毛坯(一)、确定毛坯的种类4(二)、绘制铸造件毛坯图四、工艺规程设计 (一)定位基准的选择 (二)工艺路线的拟定（三） ，机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定五、工装设计分析提设计任务书六、小结七、主要参考文献5前言机械制造工艺学课程是在学完了机械制造工艺学包括机床夹具设计和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上的一个教学环节。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的全面的总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在今年的学习中占有重要的地位。我个人的感想是，希望经历了这次设计，对自己的将来所从事的工作，进行一次适应性的训练，通过这次设计锻炼自己的分析问题，解决问题的能力，为毕业后的工作打下一个良好的基础。由于自己的理论知识的不完善，实践能力的缺乏，设计之中不免有一些不合理的地方，学生我肺腑的恳请各位老师能够给予指教批评。一 零件的分析（一）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。6（二）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）（1） 由零件图可知，零件的底座底面、内孔、端面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、内孔、端面及内孔的精度要求均为 6.3。轴承座在工作时，静力平衡。（2） 铸件要求不能有砂眼、疏松等缺陷，以保证零件的强度、硬度及疲劳度，在静力的作用下，不至于发生意外事故。二 确定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。三 确定毛坯（1）确定毛坏种类零件材料为 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7选择木摸手工砂型铸件毛坯。查机械制造工艺设计简明手册第 41 页表 2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为 CT-9。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）绘制铸造件零件图四 工艺规程的设计（一）定位基准的选择根据零件图纸及零件的使用情况分析，知 62.5H9 的孔，轴承端面、顶面、16 及 12 的孔等均需正确定位才能保证。故对基准的选择应予以分析。（1）粗基准的选择 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。(2 )精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。（二） 工艺路线的拟定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,8可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,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：方案一：工序一：粗铣轴承座的下底面。以轴承座的底座的上表面为定位粗基准， 采用 X6132 卧式铣床加工。粗铣轴承座的端面，以轴承座的下底面为基准，使用 X6132 卧式万能铣床进行加工。铣轴承座上面的小圆柱的上顶面，还以下表面为定位基准，同样使用 X6132 卧式铣床铣削。工序二：粗镗及半精镗 62.5 的内孔， 以内孔轴线为基准，采用镗床专用夹具。工序三：钻、扩 12 的孔，钻、扩 16 的孔。采用Z525 立式钻床加专用夹具方案二： 工序一：粗铣轴承座的下底面。以轴承座的底座的上表面为定位粗基准，采用 X6132 卧式铣床加工。工序二：粗镗及半精镗 62.5 的内孔， 以内孔轴线为基准，采用镗床专用夹具。工序三：粗铣轴承座的端面，以轴承座的下底面为基准，使用 X6132 卧式万能铣床进行加工。工序四：钻、扩 12 的孔，钻、扩 16 的孔。9采用 Z525 立式钻床加专用夹具工序五： 铣轴承座上面的小圆柱的上顶面，还以下表面为定位基准，同样使用 X6132 卧式铣床铣削。方案三：工序一：铣轴承座上面的小圆柱的上顶面，还以下表面为定位基准，同样使用 X6132 卧式铣床铣削。工序二：粗铣轴承座的下底面。以轴承座的底座的上表面为定位粗基准，采用 X6132 卧式铣床加工。工序三： 粗铣轴承座的端面，以轴承座的下底面为基准，使用 X6132 卧式万能铣床进行加工。工序四：粗镗及半精镗 62.5 的内孔， 以内孔轴线为基准，采用镗床专用夹具。工序五：钻、扩 12 的孔，钻、扩 16 的孔。采用 Z525 立式钻床加专用夹具。三个工艺方案的比较与分析 方案一：在第一道工序内容多，工序集中，操作方便。方案二工序分散，方案三在第一道工序时，选择的粗基准为底面，这样不符合粗基准选择的原则，即不了保证加工面与不加工面的位置要求时，应选择不加工面为粗基准这一原则。方案一与其相比，在铣完底面后，直接在铣床上铣削底面及顶面，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10并能生产率高。另外，零件的加工要求就整体来说，其精度并不高，若采用工序分散（方案二）法，其加工经济性并不是很好。但在选择方案的时候，还应考虑工厂的具体条件等因素，如设备，能否借用工、夹、量具等。 故本次设计选择方案一。根据工序方案一制定出详细的工序划分如下所示：毛坯为精铸件，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来加工。工序：（1） 粗铣底座底面 以轴承座的上表面为粗基准，将毛坯装夹在X6132 万能卧式铣床上，按照粗加工的余量来进行粗铣毛坯。（2） 精铣底座底面 以粗铣床的基础上，根据实际情况，调整铣床的相关参数，精加工轴承座的 下底面。（3） 粗铣端面 （4） 粗铣顶面（5） 镗 62.5 的内孔（6） 钻 12 的孔（7） 钻 16 的孔11（8） 去毛刺（9） 检验根据此工序安排，编出机械加工工艺过程卡及工序卡片。见附表10：机械加工工艺过程卡；附表 2090；机械加工工序卡。（三） ，机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定。1 .毛坯尺寸的确定，画毛坯图。轴承座其材料为 HT200。由于产品的精度要求不高，生产纲领为中批生产，所以毛坯选用砂型铸造。毛坯铸出后进行退火处理，以消除铸件在铸造过程中产生的内应力。由文献 （1） 表 2-2，该种铸件的尺寸公差等级为 IT9 级。由文献 （1） 表 2-2，可查出铸件主要尺寸的公差，现将主要毛坯尺寸及公差所示：主要面尺寸零件尺寸总余量公差IT主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸 公差 IT62.5 两端面85 2+2 9 内孔 6254 58.5 9底面 30 2 9由此，可绘出其零件的毛坯图（见附图 2）2.粗铣底底座底面12底面由粗铣和精铣两次加工完成，采用三面刃圆盘铣刀（高速钢） ，铣刀的规格为 120x15， 机床的型号X6132 刀具：YG6 硬质合金端铣刀。由于铣刀在工作时，是断续切削，刀齿受很大的机械冲击，在选择几何角度时，应保证刀齿具有足够的强度。由金属切削原理与刀具可取 -10 o0s0=60 =10 。r00加工要求 粗铣轴承座的下底面。a) 确定加工余量由毛坯图可知：总加工余量为 2mm，文献 表 8-30 可知精)2(加工余量为 1mm，由于两脚底面较小，根据实际情况，调整为0.2mm，故其粗加工余量为(2-0.2)=1.8mm。b）确定每齿进给量由切削加工简明实用手册表 8-95 ，取每齿粗铣的进给量为 0.2mm/Z,取精加工每齿的进给量为 1.5mm/Z.粗铣走刀一次ap=1.8mm，精铣走刀一次 ap= 0.2mm。c)计算切削用量由表 8-56，取粗铣、精铣的主轴转速分别为 150r/min 和 300r/min，由前面选择的刀具直径 120mm，故相应的切削速度分别为：V = dn/1000= =56.52m/min V =粗 1052x 精dn/1000= m/min=113m/min1032xd) 校核该机床功率（只需校核粗加工即可） 。由文献 表 2.4-96 得切削功率为 P =92.4x10-5 ZnK)2( m14.0D86.ea72.0fp13mp取 Z=16 n= =2.5r/s =10mm =0.2mm 6015eafa=1.8mm pa而 K =K KF2 由文献 表 2.4-94 可知 K =1 KF2=1 mv )2( v故 K =1 故 =92.4x x x x x1.8x16x2.5x1=0.35KW mp51014.086.72.0其所消耗量功率远小于机床功率，故可用。3.62.5 两端面的加工两端面的加工由铣削来完成，此时，刀具：YG6 硬质合金端铣刀，刀具不变，机床不变。工序单边总余量由毛坯图与零件图可知为mm，由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。由表 8-95 可得： =2mm f=2mm/r 由文献 表 8-56 可pa )2(得 n=600r/min 则就可确定相应的切削的速度：故 V= =10dn=226.08m/min1062x4.12 顶面的加工顶面的加工由铣削来完成，工序余量为 2mm 由文献 表 8-)2(95 可得 =3mm 且上表面精度要求不高，故上表面可一次性加pa工完成。由于上表面较小，可采用端铣刀加工，但是增加了换刀时间，降低了效率。故刀具仍可用刀具刀具直径为 120 的YG6 硬质合金面铣刀。可取 f=1.5mm/r 由文献 表 8-56 可取)2(14n=600r/min 则相应的切削速度V= = =117.75m/min 10dn602x5.62.5 内孔74.0由零件图及毛坯图知，加工总余量为mm，由于精度要求，须粗镗和半精镗各一次。由文献 表 8-86，粗加工时，取)2(进给量 F=0.5mm/r =mm 精加工时，pa=1mm,F=0.2mm/r。 由表 8-87 查得粗镗 62.5mm 内孔pa的切削速度 V =1.2m/min V =1.6m/min 由此算出转速粗 精为 n = = =61.15r/min粗 dv105.621xn = = 81.5m/min精6.钻 12 孔该孔可选由高速钢钻头钻出底孔后，再由扩孔钻钻出。由文献 表 8-81 得扩孔时的余量为mm，根据实际情况可)2(取为 2mm,故钻孔的余量为 Z =12-2=10mm钻钻孔工序尺寸及公差为 拉孔工序尺寸及公差为04.112H9( )043.由文献 表 8-69,钻孔的进给量 f=0.2mm/r，由文献 表)2( )2(8-71 求得钻孔时的切削速度 v=0.35m/s=21m/min 由知扩孔的进给量为 0.8mm/s由此算出转速为：n= = =668.8r/minDv1021x按钻床的实际转速取 n=600r/min，则实际切削速度为：15v= dn/1000= =21.85m/min106.x由表 8-78 得 F=CFd Ff FK =588.6xd xf xKxyF08.fM=C d mf K x10 =225.63x d xf x K x0mx0ym39.1.m3因为加工灰铸铁时 K =K 由文献 表 8-78，可查的Mf)3(K =1，故 F=588.6x11.6x0.2 x1=1884.1Nf 8.0M=225.63x11.6 x0.2 x1x10 =6.6N.m9.18.03它们均小于机床所能提供的进给率和扭转力矩,故机床刚度足够。7.钻 16 的孔该孔先由高速钢钻头钻出底孔后，再由圆孔拉刀拉出。由文献 表 8-24 拉孔时的余量为 0.5mm，故 )3(Z = =7.75mm钻 25.016钻孔：工序尺寸及公差为 15.5 04.拉孔：工序尺寸及公差为 16 H9（ ）3.0由文献 表 8-69 取钻孔的进给量 F=0.25mm/r 由文献)3(表 8-71 求得钻孔时的切削速度为 V=0.35m/s=21m/min )3(由此算出转速为：n= = =431.4r/min。按钻床dv105.21x的实际转速为 480r/min。则实际切削速度为 V= =10dn=23.36m/min。由表 8-78 得 F=588.6xd xf xK10485.x 8.fM=225.63x xf xK x109.10d8.m3因为加工灰铸造铁时，K = K f由 8-78 可查得 K =1 故 F=588.6 f16x15.5x0.25 x1=3009.6N8.0M=225.63x15.5 x0.25 x1x10 =13.6N.m9.18.03它们均小于机床所能提供的进给率和扭转力矩，故机床刚度足够。8.时间定额计算根据设计要求，只计算一道工序的工时，下面计算加工12 孔的工时定额。（） 机动时间由文献机械加工工艺手册表 2.5-7 得钻孔时的计算公式为：t= fnl21式中 l = cotK +(1)12Dyl =，钻盲孔时， l 02 2l=30 l =2 f=0.3 n=600 2l = cot( )+1.5=5.118因此，t= =0.206min 所以 t =4t=0.824min3.0615xb()辅助时间由机械加工工艺手册表 2.5-41 确定开停车 0.015min升降钻杆 0.015min主轴运转 0.02min清除铁屑 0.04min卡尺测量 0.1min17装卸工件时间由机械加工工艺手册表 2.5-42 取min故辅助时间 t =(0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1)=1.19mina(3)作业时间 t t （ .824）=2.014minBab（4）常量工作场地时间 T 由机械制造工艺学取 则 T ssx =2.014x3%=0.06。（）休息与生理需要时间 r由机械制造工艺学取 则 x =0.06。rB（）准备与终结时间 e由机械加工工艺手册可知表 2.5-44 取部分时间为简单件 26min深度定位 0.3min使用钻模式 6min由设计给定 5000 件，则 T /n=(26+0.3+6)/5000=0.00646min。e（7） 单件时间 t t T T .134minpabsr（8） 单件计算时间 T /n 2.14min。cpe五：工装设计分析提设计任务书；从前述的基准选择的分析及制定的工艺规程和工序卡。选择几个工序的工艺装备提出“专用工艺装备设计任务书”以便交给工装设计人员进行设计。185.夹具设计5.1 夹具选择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。（一）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，短圆柱销限制 2个自由度，削边销限制 1个自由度。（2）怎样夹紧；设计夹具由移动弯压板夹紧工件，支撑板起支撑工件的作用。（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。（二）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 M8孔进行加工，这个孔尺寸精度为 IT12，表面粗糙度W为毛坯的粗糙度，钻、粗铰以可满足其精度。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。（三）夹具设计191、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 M8孔时，采用轴承底座右端面和轴承底座底面作为定位基准。（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面与面定位，因为该定位元件的定位基准为面的轴线，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。=90,hH 时dw(B)=2(H-h)tangdw(H)=02、切削力及夹紧力的计算刀具：7.6 的麻花钻，7.8 的锥度铰刀。钻孔切削力：查机床夹具设计手册 P70表 3-6，得钻削力计算公式： HBDSP6.09.06.7式中 P钻削力t钻削深度 25mmS每转进给量 , 0.1mmD麻花钻直径, 12mmHB布氏硬度，140HBS 所以HBDSP6.09.06.7=1281（N）20钻孔的扭矩：HBSDM6.094.0201.式中 S 每转进给量 , 0.25mmD麻花钻直径, 13mmHB布氏硬度，140HBS BSM6.094.0201.=124.66(NMM)铰孔时的切削力：查机床夹具设计手册 P70表 3-6，得钻削力计算公式：HtP6.04.02.19式中 P切削力t钻削深度 25mmS每转进给量 , 1mmD铰孔钻直径, 13mmHB布氏硬度，140HBS 所以HBStP6.04
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