轴承架的加工工艺及钻扩铰Φ16H7的工装设计（全套含CAD图纸）

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 课程设计 设计题目： 轴承架的加工工艺及钻扩铰 16工装设计 专业： 机械制造及其自动化 班级 机制 指导教师： 教研室主任 学 生 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 成日期 2015 年 1 月 摘 要 本设计 轴承架 零件加工过程的基础 设计的钻扩铰孔夹具设计 。主要 加工部位是平面和 孔加工。在一般情况下，确保比保证精密加工孔很容易。因此，设计遵循的原则 是先加 工面后加工孔 表面。 在零件的夹具设计中，主要是根据零件加工工序要求，分析应限的自由度数，进而根据零件的表面特征选定定位元件，再分析所选定位元件能否限定应限自由度。确定了定位元件后还需要选择夹紧元件，最后就是确定专用夹具的结构形式。 关键词： 轴承架 零件 ；工艺；夹具； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 he of of In to is In of to of of of to of be be of to is to of 全套图纸加 Q 401339828买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 1 目 录 摘 要 . . 1 章 零件的结构分析 . 2 1. 1 轴承架的用途 . 2 1. 2 轴承架的技术要求 . 2 1. 3 轴承架的工艺性 . 3 1. 4 轴承架的生产类型确定 . 3 第 2 章 轴承架机械加工 工艺规程设计 . 4 分析零件图 . 4 零件的作用 . 4 零件的工艺分析 . 4 选择毛坯制造形式 . 4 拟定工艺路线 . 5 划分加工阶段 . 5 选择基准 . 5 确定加工方案 . 6 确定切削用量及工时定额 . 7 40 一端面 . 7 铣 40 另外一端面 . 9 钻、扩、铰 16 211孔 . 11 钻 3沉头孔 . 14 第 3章 钻 16夹具设计 . 16 具的夹紧装置和定位装置 . 16 削力及夹紧力的计算 . 17 具的导向 . 20 位方案分析与比较（列举了 3 种方案） . 21 孔与工件之间的切屑间隙 . 25 模板 . 26 位误差的分析 . 26 套、衬套、钻模板设计与选用 . 27 定夹具体结构和总体结构 . 29 具设计及操作的简要说明 . 31 结 论 . 32 致 谢 . 33 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 2 参考文献 . 34 第 1 章 零件的结构分析 1. 1 轴承架的用途 “轴承架”零件它位于轴承部件的它是上刀架的导向件 1. 2 轴承架的技术要求 轴承架各 加工要求及相关技术要求列表如表（一） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 3 加工表面 尺寸及偏差 / 差及精度等级 表面粗糙度 m 底端面 36 圆面 40 11 11 16心孔 16 . 3 轴承架的工艺性 底端面的表面加工精度为 40 外圆面上端面的表面加工精度为 16 孔的表面加工精度为 余表面加工精度为 5。 1. 4 轴承架的生产类型确定 零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型有着完全不同的工艺特性。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的年生产纲领 (1 % ) (1 % )N Q m a b 式 中 N 零件的生产纲领 ， 件 /年； Q 产品的年产量 ， 台、辆 /年； m 每台（辆）产品中该零件的数量 ， 件 /台、辆； a% 备品率，一般取 2% b% 废品率，一般取 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 4 根据上式结合题目给定数据，即可算出 轴承架 的生产纲领，进而确定出其生产类型。 由于轴承架的质量为 2于轻型零件， 由此再 有文献 10查表可知，该 轴承架 的生产类型为 成 批生产。 第 2 章 轴承架机械加工 工艺规程设计 分析零件图 零件的作用 本设计任务所给的零 件是轴承架， “轴承架”零件它位于轴承部件的它是上刀架的导向件 零件的工艺分析 由零件图可以看出，主要加工表面有： 底端面的表面加工精度为 40 外圆面上端面的表面加工精度为 16 孔的表面加工精度为 余表面加工精度为 5。 选择毛坯制造形式 由于零件料是 铁，故可以根据以下几个方面来选择： （ 1） 结构形状比较复杂，采用铸造方式比较合适； （ 2） 且尺寸精度和表面光洁度要求 较高，采用 级精度铸件； 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 5 （ 3） 少加余量、节省材料和改善机械性能，可以采用铸造。 拟定工艺路线 拟定工艺路线的基本原则是应能够妥善的保证零件的技术要求，即几何尺寸精度和相互位置精度等必须得到合理的保证。在生产纲领已确定成批生产的条件下，为保证有较高的生产率和经济效益，可采用可变的具有较高生产率的专用设备，或在现有生产条件下，采用万能机床加工专用夹具 8。 划分加工阶段 为减少加工时产生的形对精度的影响，容易发现毛坯的缺陷，合理使用机床，在加工中应将 粗、精加工分开，并且要先进行粗加工，然后再进行精加工。故刀架中部主要表面的加工分为粗、精、光整加工三个阶段。 选择基准 1. 粗基准 刀架中部上加工精度较高并且对被加工工件精度影响较大是燕尾导面 A 和 B。为保证其加工精度均匀，以及 A 和 B 面与 P 面的平行度精度要求，选用 P 面作粗基准。 2. 精基准 根据基准统一和基准重合原则，及定位稳定可靠，选用导轨面 面作为精基准 9。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 6 确定加工方案 1. 方案一 0 铸造 铸造 0 时效 时效处理 0 铣 铣 40 一端面 40 铣 铣 40 另外一端面 50 铣 铣宽度为 36 的台阶平面 60 钻孔 钻、扩、铰 16，并进行倒角 70 钻孔 钻 21 孔 80 钻孔 钻 11 沉头孔 90 终检 终检 100 入库 清洗入库 2. 方案二 0 铸造 铸造 0 时效 时效处理 0 铣 铣 40 一端面 40 铣 铣 40 另外一端面 50 铣 铣宽度为 36 的台阶平面 60 钻孔 钻、扩、铰 16，并进行倒角 70 钻孔 钻 21 孔 80 钻孔 钻 11 沉头孔 90 终检 终检 100 入库 清 洗入库 3. 工艺方案的比较 两个方案的区别主要体现在燕尾面的加工方法和孔 16 2 11 的加工顺序上。方案一采用铣削加工，并把孔 16孔 2买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 7 11孔的加工分别安排在两道工序中，把孔 16 11 孔安排在一道工序中加工。 通过比较，方案二采用而铣削方案中有磨削弥补了不足并且方案一把孔 16 2 11孔分开加工有利于提高生产率，提高机床功率利用率。故采用方案一为设计方案。 0 铸造 铸造 0 时效 时效处理 0 铣 铣 40 一端面 40 铣 铣 40 另外一端面 50 铣 铣宽度为 36 的台阶平面 60 钻孔 钻、扩、铰 16，并进行倒角 70 钻孔 钻 21 孔 80 钻孔 钻 11 沉头孔 90 终检 终检 100 入库 清洗入库 确定切削用量及工时定额 40 一端面 （ 1） 选择切削深度：参考 中 107 页可知切削深度 2） 选择进给量：参考 中 108 表 3择每齿进给量 3） 选择切削速度：查 中 111 页表 3取 v=s （ 4） 确定刀具参数：根据 中 270 页表 5择 D=100数 Z=12 （ 5）确定机床主轴转速： m i n/ 0 0 0s D 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 8 按机床选取 际切削速度： s/4.3 w （ 6）计算切削工时 由文献 10中 2表 7得 2. 铣 40一端面 (1) 选择切削深度：参考文献 10表 知切削深度2) 选择进给量：参考文献 10表 取每齿进给量3) 选择切削速度：参考文献 10表 取 v=s (4) 确定刀具参数：参考文献 10选择刀具 D=100数Z=12,d=32,B=50 (5) 确定机床主轴转速： 按机床选取： 5r/际切削速度： （ 6）计算切削工时 查文献 10表 m 5 0 fM i n/ 00 sm in/F M 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 9 铣 40 另外一端面 工件材料： 件 加工要求：表面粗糙度 刀具：端铣刀（高速钢） D=100Z=12， d=32B=50 立式铣刀： D=60Z=18 锯片铣刀： D=160Z=50， d=32B=50 3. 粗铣 40另外一端面 （ 1） 选择切削深度：参考文献 10表 知 2） 选择进给量：参考文献 10表 择每齿进给量 3） 选择切削速度：参考文献 10表 取 v=s （ 4） 确定机床主轴转速： 按机床选取 际切削速度： (5)计算切削工时： 查文 献 10表 4. 精铣 40另外一端面 （ 1） 选择切削深度：参考文献 10表 知 r / m i i n/ 0 0 0 ss/601000 4.3 w 0 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 10 （ 2） 选择进给量：参考文献 10表 择每齿进给量 3） 选择切削速度： 参考文献 10表 取 v=s （ 4） 确定机床主轴转速： 按机床选取 5r/际切削速度 （ 5）计算切削工时 查文献 10表 m i 5. 铣宽度为 36 的台阶平面 (1) 选取切削深度：参考文献 10表 知切削深度2) 选择进给量：参考文献 10表 择每齿进给量3) 选择切削速度：参考文献 10表 取 v=s (4) 确定刀具参数：参考文献 10表 式角铣刀， D=60，Z=18 (5) 确定机床主轴转速： m i n/ 0 0 0s 按机床选取 5r/际切削速度 (6)计算切削工时 m i n/ 00s 2 0 0 751 0 0 014.3 w 0 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 11 m in/ 001 0 00s D 10表 6. 精铣 铣宽度为 36的台阶平面 (1) 选择切削深度：参考文献 10表 知切削深度2) 选择进给量：参考文献 10表 择每齿进给量3) 选择切削速度：参考文献 10表 取 v=s (4) 确定刀具参数：参考文献 10表 式角铣刀D=60,Z=18 (5) 确定机床主轴转速 : 按机床选取实际转速 18r/际切 削速度 (6) 计算切削工时 查文献 10表 钻、扩、铰 16 2 11孔 加工条件：工件材料： 241，铸件 加工要求：表面粗糙度 m 021jfM 1860601000 w 1 0 021fM 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 12 m i 4 fn i n/ 1s/ 0 01 0 0 0 d 0 fn js/i n/62001000 i n/ 床： 臂钻床 刀 具：麻花钻（高速钢）、扩孔钻、铰刀 1. 钻孔 16 （ 1） 选择进给量：参考文献 14443 页 9 r （ 2） 选择切削速度：参考文献 14446 页 9 v=s （ 3） 确定机床主轴转速： m i n/ 2s/ 0 0/1 0 0 0 选取机床转速 00r/际切削速度 （ 4）计算切削工时 2. 扩孔至 考文献同上） （ 1） 选择进给量：选取r （ 2） 选择切削速度：选取 v=s （ 3） 确定机床主轴转速： 选取机床转速 00r/实际切削速度 （ 4）计算 切削工时： 3. 粗铰孔至 16（参考文献同上） 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 13 s/i n/3351000 1） 选择进给量：r （ 2） 选择切削速度： v=s （ 3） 确定机床主轴转速 按机床选取实际转速 3r/际切削速度 （ 4）计算切削工时 4. 精铰 16考文献同上） （ 1） 选择进给量：可知r （ 2） 选择切削速度：取 v=s （ 3） 计算机床主轴转速 按机床选取实际 转速 3r/际切削速度 (4)计算切削工时 m in/ 0 0 d 00 00 i 5 fn i n/ 0 01 0 0 0 d i 1 fn 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 14 m i n/ 4s/ 0 01 0 0 0 d i n/15001000 钻 2 11孔（参考文献同上） （ 1）选择进给量：取 r （ 2）选择切削速度：取 v=r （ 3）确定机床 主轴转速： 按机床选取实际转速00r/际切削速度 （ 4）计算切削工时： 钻 13 沉头孔 加工条件：工件材料： 241，铸件 加工要求：表面粗糙度 床： 臂钻床 刀 具：麻花钻（高速钢）、扩孔钻、铰刀 1. 钻孔 16 （ 1） 选择进给量：参考文献 14443 页 9 r （ 2） 选择切削速度：参考文献 14446 页 9 v=s （ 3） 确定机床主轴转速： m i n/ 2s/ 0 0/1 0 0 0 选取机床转速 00r/际切削速度 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 15 m i 4 fn i n/62001000 4）计算切削工时 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 16 第 3 章 钻 16夹具设计 具的夹紧装置和定位装置 夹具中的装夹是由定位和夹紧两个过程紧密联系在一起的。定位问题已在前面研究过，其目的在于解决工件的定位方法和保证必要的定位精度。 仅仅定好位在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件进行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。 夹紧装置的基本任务是保持工件在定位中所获得的即定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和 震动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确。 一般夹紧装置由动源即产生原始作用力的部分。夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。他包括中间递力机构和夹紧元件。 考虑到机床的性能、生产批量以及加工时的具体切削量决定采用手动夹紧。 螺旋夹紧机构是斜契夹紧的另一种形式，利用螺旋杆直接夹紧元件，或者与其他元件或机构组成复合夹紧机构来夹紧工件。是应用最广泛的一种夹紧机构。 螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把契绕在圆柱体上，因 此他的作用原理与斜契是一样的。也利用其斜面移动时所产生的压力来夹紧工件的。不过这里上是通过转动螺旋，使绕在圆柱体是的斜契高度发生变化来夹紧的。 典型的螺旋夹紧机构的特点： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 17 （ 1）结构简单； （ 2）扩力比大； （ 3）自琐性能好； （ 4）行程不受限制； （ 5）夹紧动作慢。 夹紧装置可以分为力源装置、中间传动装置和夹紧装置 ， 在此套夹具中 ， 中间传动装置和夹紧元件合二为一。力源为机动夹紧 ， 通过螺栓夹紧移动压板。达到夹紧和定心作用。 工件通过定位销的定位限制了绕 通过螺栓夹紧移动压板 ， 实现对工件的夹紧 。 并且移动 压板的定心装置是与工件外圆弧面相吻合的移动压板 ， 通过精确的圆弧定位 ， 实现定心 。 此套移动压板制作简单 ， 便于手动调整 。 通过松紧螺栓实现压板的前后移动 ， 以达到压紧的目的 。 压紧的同时 ， 实现工件的定心 ，使其定位基准的对称中心在规定位置上 。 削力及夹紧力的计算 刀具： 钻头 15。 则轴向力：见工艺师手册表 =CF z 中： 420， f=( 90200()190 F=420 1 . 0 0 . 81 5 0 . 3 5 1 . 0 7 2 1 2 3 ( )N 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 18 转矩 T=CT Z 式中 : =( 功率 在计算切削力时 ,必须考虑安全系数 ,安全系数 K=2 4 式中 基本安全系数， 加工性质 系数， 刀具钝化系数 , 断续切削系数 , F/ =( 钻削时 T= M 切向方向所受力 : 671065 取 1.0f 4416 )( 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 19 所以 ,时工件不会转动 ,故本夹具可安全工作。 根据工件受力 切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即： 安全系数 ： ： 6543210 式中：60 全系数，查参考文献 5表 121 可得： 1 . 2 1 . 0 1 . 0 1 . 0 1 . 3 1 . 0 1 . 0 1 . 5 6 1 . 2 1 . 2 1 . 0 5 1 . 2 1 . 3 1 . 0 1 . 0 2 . 3 6 1 . 2 1 . 2 1 . 0 1 . 2 1 . 3 1 . 0 1 . 0 2 . 2 5 所以有： 1 1 9 3 . 0 8 ( )K C F N 7 6 6 . 3 7 ( )K P F N 1 3 5 9 . 9 0 ( )K f F N 该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则； 参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力 夹 向力： N） 扭距： 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 20 计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数321 由资料机床夹具设计手册查表 721 可得： 切削力公式：（ 式中 20D 查表 821 得： 9 0( )(实际所需夹紧力：由 参考文献 16机床夹具设计手册表 1121 得： 安全系数 式（ ： 6543210 式中：60 安全系数，见 参考文献 16机床夹具设计手册表 121 可得： K 所以 )( 5 8 0 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用螺旋夹紧机构。 具的导向 在钻床上加工孔时 ， 大都采用导向元件或导向装置 ， 用以引导刀具进入正确买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 21 的加工位置 ， 并在加工 过程中防止或减少由于切削力等因素引起的偏移 ， 提高刀具的刚性 ， 从而保证零件上孔的精度 ， 在钻床上加工的过程中 ， 导向装置保证同轴各孔的同轴度、各孔孔距精度、各轴线间的平行度等 ， 因此 ， 导向装置如同定位元件一样，对于保证工件的加工精度有这十分重要的作用 。 导向元件包括刀杆的导向部分和导向套。 在这套钻床夹具上用的导向套是钻套 。 钻套按其结构可分为固定钻套 ， 可换钻套 ， 快换钻套及特殊钻套。 因此套钻夹具加工量不大 ， 磨损较小，孔距离精度要求较高 ， 则选用固定钻套 。 如图 直接压入钻模板或夹具体的孔中 。 图 套 钻模板与固定钻套外圆一般采用 H7/ 且必须有很高的耐磨性 ， 材料选择 20淬火 我选择的钻套 :25 相同的 ， 为了防止定位销与模板之间的磨损 ， 在模板定位孔之间套上两个固定衬套 。 选取的标准件代号为 12*18 材料仍选取 淬火 差采用 H7/ 位方案分析与比较（列举了 3 种方案） 方案： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 22 首先必须明确其加工时应如图所示，这样水平放置，便于钻床加工。那么要使其完全定位，可以采用 :一面加固定 V 型块和滑动 样既简单又方便。如上图所示，一底面 限制的自由度有 3个，一个固定 个滑动 为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案，总共限制了工件的全部 6个自由度，属于完全定位。 方案 2： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 23 选底平面一面、 紧方式选用螺旋夹紧机构夹紧。 方案 3： 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 24 一面加固定 型块定位，这样既简单。如上图所示，一 底面限制的自由度有 3个，一个固定 个固定 为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案，总共限制了工件的全部 6个自由度，属于完全定位。 可是这种方案无法调节。如果毛坯超差还得通过螺丝调节。 在该定位方案中， 一 个支撑 面 顶住，限制 了 z 轴的移动 ， z 轴的旋转 ， 个移动自由度。 一个固定 V 型块 限制了 y 轴的移动 ， x 轴的移动 ，一个滑动 制了 这样 6个自由度全部被限制 综合上面所述，方案是根据外圆轮廓进行的定位， 方案一和方案三不如方案二方便操作， 根据上面叙述 选择方案二。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 25 孔与工件之间的切屑间隙 钻套的类型和特点 : 1、固定钻套：钻套直接压入钻模板或夹具体的孔中，钻模板或夹具体的孔与钻套外圆一般采用 H7/要用于加工量不大，磨损教小的中小批生产或加工孔径甚小，孔距离精度要求较高的小孔。 2、可换钻套：主要用在大批量生产中，由于钻套磨损大，因此在可换钻套和钻模板之间加一个衬套，衬套直接压入钻模板的孔内，钻套以 F7/F7/ 3、快换钻套：当对孔进行钻铰等加工时，由于刀径不断增大，需要不同的导套引导刀具，为便于快速更换采用 快换钻套。 4、特殊钻套：尺寸或形状与标准钻套不同的钻套统称特殊钻套。 钻套下端面与工件表面之间应留一定的空隙 C， 使开始钻孔时 ， 钻头切屑刃不位于钻套的孔中 ， 以免刮伤钻套内孔，如图 图 切屑间隙 C=(1.2)d。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 26 在本次夹具钻模设计中考虑了多方面的因素，确定了设计方案后，选择了C=8。因为此钻的材料是铸件，所以 模板 在导向装置中 ， 导套通常是安装在钻模板上 ， 因此钻模板必须具有足够的刚度和强度 ， 以防变形而影响钻孔精度 。 钻模板按其与夹具体连接的方式 ， 可分为固定式钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、滑柱式钻模板和活动钻模板等 。 在此套钻模夹具中选用的是可卸式钻模板 ， 在装卸工件时需从夹具体上装上或卸下 ， 钻模板在夹具体上采用定位销一面双孔定位 ， 螺栓紧固 ， 钻模精度较高 。 4 位误差的分析 制造误差 1）中心线对定位件中心线位置精度 . 取 . （ 2） 表 . 故，2222252423222 . 则 . 知此方案可行。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 27 套、衬套、钻模板设计与选用 工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。 为了 减少辅助时间 采用 可换钻套 ，以来满足达到 孔 的 加工的要求。 表 d D t 基本 极限 偏差 本 极限 偏差 0 1 + + 6 9 4 + 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 197216396 或 11970985 28 1 + 8 3 6 9 8 12 16 3 4 7 +0 4 5 8 11 5 6 10 13 10 16 20 6 8 +2 +5 8 10 15 18 12 20 25 10 12 +