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轴承
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设计
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轴承座零件机械加工工艺及夹具设计,轴承,零件,机械,加工,工艺,夹具,设计
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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 5000 8000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 孔、端面及内孔的精度要求均为 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 100机械制造工艺 与夹具 第 7页表 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 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 7 第 41页表 用铸件尺寸公差等级为 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 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 ,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 8 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 粗铣轴承座的端面，以轴承座的下底面为基准，使用 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 工序二：粗镗及半精镗 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 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 工序二：粗镗及半精镗 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 工序四：钻、扩 12的孔，钻、扩 16的孔。 采用 9 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 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 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 工序三： 粗铣轴承座的端面，以轴承座的下底面为基准，使用 工序四：粗镗及半精镗 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 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并能生产率高。另外，零件的加工要求就整体来说，其精度 10 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 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 （ 6） 钻 12的孔 （ 7） 钻 16的孔 （ 8） 去毛刺 11 （ 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 20 90；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 毛坯图。 轴承座其材料为 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种铸件的尺寸公差等级为 由文献 （ 1） 表 2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 公差要面尺寸 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差 85 2+2 9 内孔 62 5 4 底面 30 2 9 由此，可绘出其零件的毛坯图（见附图 2） 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 120 机床的型号 12 刀具： 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o 0 s r =600 0 =100 。 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 2献 )2( 表 8于两脚底面较小，根据实际情况，其粗加工余量为 ( b） 确定每齿进给量 由切削加工简明实用手册表 8取每齿粗铣的进给量为 ,取精加工每齿的进给量为 铣走刀一 次 c)计算切削用量 由表 8粗铣、精铣的主轴转速分别为 150r/ 和 300r/前面选择的刀具直径 120相应的切削速度分别为： 000=1000150120 x= 000=1000300120 xm/13m/d) 校核该机床功率（只需校核粗加工即可）。 由文献 )2( 表 m=16 n=60150=s 0 13 而 由文献 )2( 表 v=1 故 故10 x x x 其所消耗量功率远小于机床功率，故可用。 的加工 两端面的加工由铣削来完成，此时，刀具： 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 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 8f=2mm/r 由文献 )2( 表 800r/ 则就可确定相应的切削的速度：故V=10001000600120 x=2顶面的加工 顶面的加工由铣削来完成，工序余量为 2 由文献 )2( 表 8且上表面精度要求不高，故上表面可一次性加工完成。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 铣刀 。可取 f=r 由文献 )2( 表 800r/ 则相应的切削速度V=10001000600120 x= 孔 14 由零件图及毛坯图知，加工总余量为 于精度要求，须粗镗和半精镗各一次。由文献 )2( 表 8加工时，取进给量 F=r 加工时，=r。 由表 8此算出转速为 n粗=000=x=n精=000=x2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 )2( 表 8据实际情况可取为 2钻孔的余量为 20孔工序尺寸及公差为 孔工序尺寸及公差为12 由文献 )2( 表 8孔的进给量 f=r，由文献 )2( 表8v=s=21m/知扩孔的进给量为 s 由此算出转速为： n=000=10211000x x=钻床的实际转速取 n=600r/实际切削速度为：v= 000=表 8= = x 15 因为加工灰铸铁时 3( 表 8查的 ，故 F= = =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。 6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 )3( 表 8 孔：工序尺寸及公差为 孔：工序尺寸及公差为 16 由文献 )3( 表 8=r 由文献 )3(表 8=s=21m/ 由此算出转速为： n=000=x=钻床的实际转速为 480r/实际切削速度为V=10001000 表 8 因为加工灰铸造铁时， f=1 故 F=588.6 = =16 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。 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 t=fn 1 式中 2(1 ) ，钻盲孔时， 0 l=30 2 f=n=600 21218)+此， t=x =以 t= )辅助时间 由机械加工工艺手册表 开停车 降钻杆 轴运转 除铁屑 尺测量 卸工件时间由机械 加工工艺手册表 辅助时间 )=17 (3)作业时间 B = 4）常量工作场地时间 由机械制造工艺学取 则 B x = （）休息与生理需要时间 r 由机械制造工艺学取 则 r B x = （）准备 与终结时间 e 由机械加工工艺手册可知表 简单件 26度定位 用钻模式 6设计给定 5000件，则 Te/n=(26+)/5000= （ 7） 单件时间 p 8） 单件计算时间 cp Te/n 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。 18 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 进行加工，这个孔尺寸精度为 面粗糙度 、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 1、定位分 析 （ 1）定位基准的选择 19 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 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,h )=2(g )=0 2、切削力及夹紧力的计算 刀具： 度铰刀。 钻孔切削力：查机床夹具设计手册 钻削力计算公式： P 式中 P 钻削力 t钻削深度 25每转进给量 , 麻花钻直径 , 12B布氏硬度， 140所以 =1281（ N） 钻孔的扭矩： 20 20 1 式中 S每转进给量 , 麻花钻直径 , 13B布氏硬度， 14020 1 = 铰孔时的切削力：查机床夹具设计手册 钻削力计算公式： 式中 P 切削力 t钻削深度 25每转进给量 , 1铰孔钻直径 , 13B布氏硬度， 140 所以 = 8399（ N） 铰孔的扭矩： 式中 t钻削深度 , 25每转进给量 , 麻花钻直径 , 1321 布氏硬度， 140 =N 钻孔夹
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