轴承座的机械加工工艺规程及典型夹具设计

- 1 - 轴承座的机械加工工艺规程及典型夹具设计 1 引言 本 学期 ， 我们进行了机械制造 技术基础 课 程 的学习 和相关实验 的操作，并且 之前也 到 实习工厂里进行了金工 实习。为了 让我们对理论知识和实际应用之间建立密切联系 ， 在课程结束时我们开始了机械制造技术课程 设计 。课设开始 之前 我们对 所学 的 各 相关 课程进行 了 一次深入的综合性的 回忆与温习 ,这次温习我们对课设的内容也有了一定的认识 ,大家一致认为本次课程设计对我们非常重要，是我们对自己实际能力的一次历练 。 通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，同时，在课程设计过程中，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工完成任务，结果也让大家锻炼了团队协作的意识，相信在以后的学习生活中我们也会受益。 另外，在设计过程中，经过老师的指导和同学们的热心帮助，我们 顺利完成了本次设计任务。 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，恳请各位老师给予批评指正。 的 机械 制造技术基础课程设计旨在 继承 材料成 形 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只是得到巩固 和强化 ，培养学生全面综合 地 应用 所学知识去分析和解决机械制造中的问题。 - 2 - （ 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 加工工艺规程制定 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 正确的设计观念，懂得合理的设计应该在技术上是先进的 ，在经济是这个 是合理的 ，并且 在实践中 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，写作及组织编排 能力 ，为学生将来 撰写 专业技术 及 科研论文打下基础 。 件的类型及功用 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 ,更方便的使用 ,减少了使用厂家的成本 。 件的工艺分 析 件 结构及 工艺分析 零件 图样 如图所示 ,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影响，轴承支承孔的内表面必须要有足够的粗糙度才能保证零件的加工要求同时必须相对于底面又要有很高的平行度，因为支承孔的轴线 与底面的定位有很大的关系。同时底面要有足够的粗糙度才能保证与支承孔轴线的平行度。支承孔两端面的表面粗糙度没有前面的要求高，能达到 可以了。辅助元素为底平面的安装螺孔、支承孔周围的轴承盖连接孔，支承座身的铸造结构，主要为固定连接作用，对精度要求不高。 - 3 - 轴承座零件 图 析零件的材质热处理及机械加工工艺性 轴承座的主要作用是支承，根据零件的复杂程度，我们选择铸造制作毛坯。铸件材料 为 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 。 择 毛坯的铸造 形式是铸件，材料为 根据 生产纲领， 生产类型 为大批大量生产。 件 形状的确定 毛坯的铸造 形式是铸件，材料为 根据课程设计书表 2 铸件最小壁厚为 5铸造 内圆角一般 取 壁厚的 取 2圆角半径取 2件 起模斜度 为 4。 ， 分型面选 为 底面，铸件 的 重要加工面或主要加工面 ， 铸件的最小凸台高度为 4 坯尺寸的确定 - 4 - 铸件的 尺寸公差 及 加工余量 由 材料 ， 铸造方法和生产类型决定。轴承座 所用材料 为灰铸铁，大批量生产时选择的 毛坯铸造 方法是金属铸造机器造型，根据 课程设计书 表 5表 5铸件公差 等级 为 加工余量等级为 ， 取 F 级，总长 160 的 机械加工余量为 寸公差 为 宽 70 该 总宽的 基本尺寸为 71寸公差 为 他尺寸 参照零件图尺寸参照查得 ,最后按照 入体原则标注毛坯尺寸 。 械加工工艺路线 拟定 位基准的选择 基准的选择 粗基准的选用原则 : （ 1）保证不加工表面与加工表面相互位置要求原则。当有些不加工表面与加工表面之间有相互位置要求时，一般不选择加工表面作为粗基准。 （ 2）保证各加工表面的加工余量合理分配的原则。应选择重要加工表面为粗基准。 （ 3）粗基准不重复使用的原则。粗基准的精度低，粗糙度数值大，重复使用会造成较大的定位误差，因此，同一尺寸方向的粗基准，通常只允许使用一次。 根据粗基准的选用原则 ,我们选择毛坯支承孔为主要粗基准 ,底面安装螺纹孔作为辅助粗基准。 基准的选择 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 已加工底面 为主要的定位精基准 , 22安装螺纹孔圆柱面为辅助 的 定位精基准 。 定工艺路线 - 5 - 面加工方法的选择 加工表面 表面粗糙度 尺寸精度 尺寸公差 形位公差 加工方法 42 孔 无 圆柱度 47 孔 平行度 柱度 镗 半精镗 精镗 底 面 无 无 粗铣 支承 孔 左右端面 无 无 粗铣 4 个安装螺栓孔 a 无 无 无 钻 铰 安装螺栓孔平面 无 无 铣 4 个轴承盖连接螺纹孔 无 无 钻孔、攻丝 工工艺路线的 拟定 方案： 工序 10： 铸造毛坯； 工序 20： 时效处理 工序 30: 铸件内外非加工表面彻底清洗干净，涂耐油漆同时检查铸件是否有缺陷； - 6 - 工序 40： 对要加工的底面孔及螺纹孔进行划线； 工序 50： 夹轴承孔两侧毛坯，粗铣轴承座上下底面及 螺栓孔面 ，照顾尺寸 95 工序 60： 以已加工底面和沉头孔定位基准，在轴孔处压紧，铣主视图上平面及轴承孔左、右侧面肋板； 工序 70： 夹肋板，按底面找正，铣四侧面，保证尺寸 7060 工序 80： 钻 ,铰 12 的孔，保证孔深； 工序 90： :钻 22的沉头孔， 保证孔深； 工序 100： 以底面以及沉头孔定位，采用专用夹具装夹工件，钻 42 ； 工序 110：粗镗 孔 , ,半精镗 ,精镗 至 表面粗糙度要求达到 证其中心轴线至底面面距离 95工序 120：以右端面和底面定位，铣左端面至尺寸； 工序 130：以左 端面和底面定位，铣右端面至尺寸； 工序 140： 钻 4个轴承盖连接螺纹孔 5，并攻丝至 工序 150： 锪 42角 2 45 ，去毛刺； 工序 160： 总检入库。 工余量 及 工序尺寸 拟定 工余量 及 工序尺寸的计算 合理选择加工余量 ,对确保零件的加工质量 ,提高 生产率和降低成本都有重要意义 。机械加工余量一般按照 查表法确 定 ， 根据 加工余量的选择原则，以及课程设计书表 5 5可以确定 相关 孔，平面和螺纹的加工余量 。 确定 被加工面各工序的加工余量之后， 然后 计算各工序尺寸的基本尺寸，最后根据各道工序所采用 的 加工方法及其 经济加工 精度， 确定各工序的工序尺寸公差，并按 “ 入体原则 ”标注工序尺寸公差。 经过 计算，具体结果如下表： 表 1 圆柱表面工序尺寸表 加工表面 加工内容 加工余量 精度等级 工序尺寸 表面粗 糙度 - 7 - 42 钻 孔 0 镗 精镗 镗 6 钻孔 0 22 钻孔 0 12 钻孔 0 孔 2 平面工序尺寸表 工序号 工序内容 加工余量 基本尺寸 经济精度 工序尺寸偏差 01 铸件 2 粗铣下 底面 2 160 03 粗 铣轴 承孔 左侧 面 2 40 04 粗铣 轴承孔 右侧 面 2 40 择机床及 对应的夹具，量具和刀具 ： （ 1）工序 50、 60、 70、 120、 130 是铣削加工，各工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，根据工件尺寸选用 式铣床。（机械制造技术基础课程设计表 5 2）工序 80、 90、 140、 150 铰孔、攻螺纹。根据工件尺寸可以选用 8 - 型立式钻床。（机械制造技术基础课程设计表 5 （ 3） 工序 100 是 镗孔，根据工件尺寸可以选用 式镗床。 （机械制造技术基础课程设计表 5 于生产纲领为大批大量生产，故均采用专用夹具。 零件属成批生产，一般情况下尽量采用通 用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考本书有关资料，选择如下： （ 1）选择加工孔用量具。 孔经粗镗 ，半精镗，精镗 三次加工，至 粗镗 孔 差等级为 择测量范围 0内径千分尺即可。 半精镗孔 差等级为 择测量范围 0内径千分尺即可。 精镗孔 于精度要求高，加工时每个工件都需进行测量，故宜选用极限量规。根据孔径可选三牙锁紧式圆柱塞规（ 6322 （ 2）选择加工安装螺纹孔量具。 12 经钻孔、铰孔两次加工，钻至 孔至 择测量范围 0内径千分尺即可。 （ 3）选择测量底面至支承孔轴线距离的量具。由于是测量底面至支承孔轴线距离，故需要与支承孔相匹配的标准芯棒，其尺寸为，然后测量轴线中心至底面距离选择测量范围 0游标卡尺即可。当然由于加工时每个工件都需进行测量，也可以设计一个专用量具（通规止规）来测量，这样可以大大减少劳动时间。 （ 1）铣削底面时，选用高速钢套式面铣刀，直径 D= 60 2）铣削螺 栓 用高速钢 套式 面铣刀，直径 D= 40 3）铣削端面时，选用高速钢 套式 面铣刀，直径 D= 100 4）钻孔 ，选用直柄麻花钻，直径 - 9 - （ 5）钻孔 时， 用直柄麻花钻，直径 （ 6）攻螺纹时用 螺纹刀。 （ 7）铰孔 ，用直径是 铰刀。 （ 8）镗孔时选用机夹单刃高速钢镗刀直径 D= 40 (9) 锪倒角时 用 锪刀。 定 切削用量和时间定额 工序 50 铣 下底面 （ A） 确定切削用量及刀具耐用度 a确定背吃刀量： 粗铣时，为提高铣削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量。一个工作完成，所以粗铣底面的加工余量为 2择背吃量 =2 b确定进给量： 根据机械制造技术基础课程设计表 5择每齿进给量 z. c选取切削速度： 根据机械制造技术基础课程设计表 5择切削速度 , 根据机械加工工艺手册表 钝标准为 表 3得刀具的耐用度。 n : （ B）确定时间定额（ 2 个工位） 一个工位基本时间 = 其中为切削加工长度； 1l 为刀具切入长度； 2l 为刀具切出长度； 为工作台水平进给量。 1l =中 d=60 ； 2l =35，取2l =4 - 10 - 工序 50 铣上底面及螺栓孔面 （ A）确定切削用量及刀具耐用度 a 确定背吃刀量： 粗铣时，为提高铣削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量。一个工作行程完成，所以粗铣底面台阶孔平面及上面的螺纹孔面的加工余量为 2择背吃刀量。 b 确定进给量： 根据机械制造技术基础课程设计表 5择每齿进给量 z. c 选取切削速度： 根据机械制造技术基础课程设计表 5择切削速度 d 确定铣刀的磨钝标准及耐用度 : 根据机械加工工艺手册表 粗铣高速钢镶齿圆柱铣刀磨钝标准为 表 得刀具的耐用度 180 。 e 确定机床主轴转速 n : （ B）确定时间定额 1、底面上平面：（ 2 个工位） 一个工位基本时间 =中 l =100切削加工长度； 1l 为刀具切入长度； 2l 为刀具切出长度； 工作台水平进给量。 1l =中 d=40 2l =35，取 2l =4=、螺纹孔面（ 1 个工位） 一次走刀基本时间 =4s 其中 l =125切削加工长度； 1l 为刀具切入长度； 2l 为刀具切出长度； - 11 - 工作台水平进给量。 1l =中 d=40 2l =35，取 2l =4=序1 10 镗 轴 承孔 （一）粗镗轴承孔 （ A）确定切削用量 a 确定背吃刀量： 粗镗时，为提高效率，一般选择镗削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程镗完，所以粗镗大孔时加工余量为 择背吃刀量 b 确定进给量和切削速度： （ 1）根据机械制造技术基础课程设计表 5择进给量为 f=r 切削速度为 s. （2）确认机床主轴转速= c 确定铣刀的磨钝标准及耐用度： 根据机械制造技术基础课程设计表 3粗镗时单刃镗刀刀具的耐用度T=50 B）确定时间定额 基本时间 其中为切削加工长度； 1l 为刀具切入长度； 2l 为刀具切出长度； f 为主轴每转刀具的进给量。 +(中 2l =35，取 2l =4二）半精镗轴承孔 - 12 - （ A）确定切削用量 a 确定背吃刀量： 半精镗时，一般选择镗削背吃刀量等于加工余量，所以半精镗大孔时加工余量为 1择背吃刀量 b 确定进给量和切削速度： （ 1）根据机械制造技术基础课程设计表 5择进给量为 f=r 切削速度为 s. （2）确认机床主轴转速 =c 确定铣刀的磨钝标准及耐用度： 根据机械制造技术基础课程设计表 3半精镗时单刃镗刀刀具的耐用度 T=50 B）确定时间定额 基本时间 其中为切削加工长度； 1l 为刀具切入长度； 2l 为刀具切出长度； f 为主轴每转刀具的进给量。 +(中 1 2l =35，取 2l =4三）精镗轴承孔 （ A） 确定切削用量及刀具耐用度 a 确定背吃刀量： 精镗时，一般为 更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即 a= b 确定进给量和切削速度： （ 1）根据机械制造技术基础课程设计表 5择进给量为 r 切削速度为 s. （ 2）确认机床主轴转速 - 13 - =c 确定铣刀的磨钝标准及耐用度： 根据机械制造技术基础课程设计表 3精镗时单刃镗刀刀具的耐用度 T=50 （ B）确定时间定额 中为切削加工长度； 1l 为刀具切入长度； 2l 为刀具切出长度； f 为主轴每转刀具的进给量。 其中 2l =35，取 2l =4序 120 铣左端面 （ A）确定切削用量及刀具耐用度 a确定背吃刀量 粗铣时，为提高铣削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量。一个工作行程完成，所以粗铣左端面的加工余量为 2择背吃刀量。 b确定进给量 根据机械制造技术基础课程设计表 5择每齿进给量 z. c选取切削速度 根据机械制造技术基础课程设计表 5择切削速度 mV c 根据机械加工工艺手册表 钝标准为 表 9。 4得刀具的耐用度。 n （ B）确定时间定额 基本时间 =1s 其中为切削加工长度； 1l 为刀具切入长度； 2l 为刀具切出长度； 工作台 - 14 - 水平进给量。 1l =中 d=100 ； 2l =35，取 2l =4=序 130 铣 右 端面 （ A）确定切削用量 a确定背吃刀量 粗铣时，为提高铣削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量。一个工作行程完成，所以粗铣右端面的加工余量为 2择背吃刀量。 b确定进给量 根据机械制造技术基础课程设计表 5择每齿进给量 z. c选取切削速度 根据机械制造技术基础课程设计表 5择切削速度 根据机械加工工艺手册表 钝标准为 表 得刀具的耐用度 T=180 n （ B）确定时间定额（ 2 次走刀） 一次走刀基本时间 =5s 其中 l=120切削加工长度； 1l 为刀具切入长度； 2l 为刀具切出长度； 1l =其中 d=100 ； 2l =35，取 2l =4- 15 - =序 140：钻、攻螺纹孔 工步 1：钻 6螺纹孔 ； （ A） 确定切削用量及刀具耐用度 a. 确定背吃刀量 因为第一次钻孔的加工余量为 5次工作行程钻完，所以选择背吃刀量 a=5 b. 确定进给量 根据机械制造技术基础课程设计表 5 度为 180择进给量 f 为 r c. 确定切削速度 根据机械制造技术基础课程设计表 5择切削速度 s 根据机械制造技术基础课程设计表 3钻削时麻花钻刀具的耐用度 T=100 n =1433r/ B）确定时间定额（ 4 个工位钻 4 个孔） 基本时 =中为切削加工长度； 1l 为刀具切入长度； 2l 为刀具切出长度； f 为主轴每转刀具的进给量。 =中 D=5 2l =14，取 2l =3步 2：攻 （ A） 确定切削用量及刀具耐用度 a. 确定背吃刀量 因为第一次钻孔的加工余量为 1次工作行程攻完，所以选择背 - 16 - 吃刀量 =1 b. 确定进给量 进给量应为螺距 P，故 f=r c. 确定切削速度 机械制造技术基础课程设计表 5削速度 2）确定麻花钻的磨钝标准及耐用度 根据机械制造技术基础课程设计表 3丝锥的耐用度 T=100 （ 3）确定机床主轴转速 n （ B）确定时间定额（ 2 次走刀攻 2 个内螺纹） 1l 一次走刀基本时间 +=中为切削加工长度；为刀具切入长度； 2l 为刀具切出长度； f 为主轴每转刀具的进给量。 =n=夹具是在机械加工过程中使用的一种工艺装备，它的主要功能是实现对被加工工件的定位和夹紧。通过定位，使被加工工件在夹具中占有同一个正确的加工位置；通过夹紧，克服加工中存在的各种 作用力，使这一正确的位置得到保证，从而使加工过程得以顺利进行。因此，在编制零件加工工艺过程中，每道工序的一个重要内容就是工件定位方案的确定。工艺人员的一项经常性工作就是设计专用夹具。 定设计方案 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。 工序 110镗轴承孔要求精度高，是关键工序，在加工过程中要使用专用夹具。本方案采用镗床进行加工，轴承孔的外圆面是主要的定位面，用长 - 17 - 承座底面面用支承板和支撑钉定位。 此夹具方案 是按照基准统一及基准重合原则确定的，有利于 夹具的设计制造，加紧力方向指向定位元件刚性较大的方向，定位相对简单。 先将定位元件及加紧元件固定在夹具体上面，然后只需调整螺杆将 后拧紧螺杆将元件加紧。当加工完成之后拧松螺杆将元件取下，在放入下一个零件。 择定位 方式及定位 元 件 轴承孔的外圆面是主要的定位面，用 制 2个移动方向和 2个转动方向，共限制 4个自由度，轴承座底面面用支撑钉限制 2个自由度。 - 18 - 定导向装置 主要靠 及轴承座底面的导向板进行导向。 - 19 - 定夹紧机构 主要靠移动压板，搭配 现工件的夹紧。 位误