机械制造技术基础课程设计-轴承座零件的机械加工工艺规程及4xΦ12孔工艺装备设计【全套图纸】.pdf

辽宁工程技术大学 课 程 设 计 题 目：轴承零件的机械加工工艺规程及 4x 12 孔工艺装备设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 班 级：机械工程及其自动化 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2008.7.1 课程设计任务书课程设计任务书 一、设计题目一、设计题目 设计轴承零件的机械加工工艺规程及 4x12 孔 工艺装备设计 二、原始资料二、原始资料 (1) 被加工零件的零件草图 1 张 (2) 生产类型: 50000 件/年 三、上交材料三、上交材料 (1) 被加工工件的零件图 1 张 (2) 工件的毛坯图 1 张 (3) 机械加工工艺过程卡片 1 张 (4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1 张 (5) 夹具装配图 1 张 (7) 课程设计说明书(7000-8000 字) 1 份 说明书主要包括以下内容（章节）说明书主要包括以下内容（章节） 目录 摘要（中外文对照的，各占一页） 零件工艺性分析 机械加工工艺规程设计 指定工序的专用机床夹具设计 方案综合评价与结论 体会与展望 参考文献 列出参考文献(包括书、期刊、报告等，10 条以上) 课程设计说明书一律用 A4 纸、纵向打印. 四、进度安排四、进度安排(参考参考) (1) 熟悉零件,画零件图 2 天 (2) 选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片 5 天 (3) 工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图) 9 天 (4) 编写说明书 3 天 (5) 准备及答辩 2 天 五、指导教师评语五、指导教师评语 成成 绩：绩： 指导教师指导教师 日日 期期 成绩评定成绩评定 采用五级分制，即优秀、良好、中等、及格和不及格。 优秀：设计方案合理并新颖，设计说明书及设计图纸规范、内容丰富。在设计过程中勤 奋好学、有创新思想； 良好：设计方案合理，设计说明书及设计图纸比较规范、内容比较丰富。在设计过程中 勤奋好学、有创新思想； 中等：设计方案一般，设计说明书及设计图纸欠规范、内容一般。在设计过程中比较勤 奋、创新思想不明显； 及格：设计方案不完善，存在一些小错误，说明书及设计图纸欠规范、内容一般。在设 计过程中勤奋精神不够： 不及格：设计方案有严重错误，设计说明书及设计图纸不规范、内容浅薄。在设计过程 中勤奋好学精神不够。 摘摘 要要 轴承零件制造的工艺文件摘要： 产品制造工艺过程各项内容 要求一定程序进行编制，文件标准形式固定下来形成工艺文件。 工艺文件分为综合工艺文件，即将一个产品要求统一编制，一个 文件简单明了。查询适用于产品结构简单生产，批量场合类型工 艺文件产品制造技术专业特点分类 2002:机床,入世是挑战更是 机遇，专家指出要加大我国数控机床研发力度，加快普及型数控 机床的发展。 漫话中国机床制造业的服务竞争中国铣床和加工中 心市场的现状和展望国内外车床的技术水平和发展方向， 世界加 工中心的生产、 需求和发展动向国内外机床发展趋势世界数控系 统发展趋势，切削加工技术和数控机床的发展。 将产品制造工艺过程的各项内容和要求按照一定的程序进 行编制，以文件和标准的形式固定下来，就形成了工艺文件。工 艺文件可以分为两种：一是综合型工艺文件，即将一个产品的所 有要求统一编制在一个文件中，简单明了，便于查询，适用于产 品结构简单、生产批量小的场合。二是分类型工艺文件，即根据 产品制造技术的专业特点分类编制，突出专业特点，适用于各类 产品。 轴承作为一种标准化机械零件部件，除了个别品种外，大多 数品种的生产流程基本相似。因此，轴承零件的制造工艺文件的 编制便于实现规范化、系列化。 Abstract Rolling parts manufacturing process document Abstract: manufacturing process requires the elements of procedure documentation standards down in the form of a document of paper documents into integrated technology products to be a requirement to prepare a document clear and simple query to the product mix Simple production quantities occasion type of paper products manufacturing technology professional characteristics of Category 2002: Machine, the WTO is a challenge more opportunities experts pointed out that Chinas CNC machine tools to increase research and development efforts to speed up the popularization of CNC machine tools Talking about the development of Chinas machine tool manufacturing services competition Milling and processing centres in China market status and prospects at home and abroad lathe technology and development of the processing center of world production, demand and the development trends of world development trend of domestic and foreign machine tool CNC machining technology development trends and the development of CNC machine tools Product manufacturing process of the content and requirements in accordance with certain procedures for the preparation, documentation and standards in the form of fixed, the formation of a document. Technology files can be divided into two types: First General of documents, to be a product of all the requirements of unity in the preparation of a document, clear and simple, readily accessible and applicable to the product structure is simple, the production of small quantities of occasions. Second, the type of classified documents, namely, manufacturing technology products in accordance with the classification of professional characteristics, prominent professional characteristics, applicable to all types of products. Rolling as a standardized machine parts components, in addition to individual species, most species of similar production processes. Therefore, bearing parts of the manufacturing process for the preparation of documents to achieve standardized, and serialization. 目录目录 1.零件的工艺分析 . 1 2.机械加工工艺设计 . 9 2.1 毛坯的制造形式 . 9 2.2 基面 9 3.制订机械加工工艺路线 10 3.1 表面加工方法的确定 . 10 3.2 工序顺序的安排 . 11 3.3 确定工艺路线 . 12 4.机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 13 4.1 确定切削用量及时间定额： . 13 5.夹具设计 . 15 5.1 夹具选择 . 15 心得体会 12 参考文献 . 19 1.零件的工艺分析零件的工艺分析 该设计是轴承零件的加工工艺和4x12 孔的工艺装备 要求：4x12 在轴承零件底座的左右 2 边，每边孔心距 40 mm, 2 边孔心距 180 mm。 分析如表：分析如表： 项目 公差等级 尺寸及偏差 mm 粗糙度 um 圆顶台面 IT11 12 12.5 125 的前端 面 IT11 125 6.3 125 的后端 面 IT11 125 6.3 底座底端面 IT11 215 6.3 62.5 的内 端面 IT11 85 6.3 16 的孔 IT11 16 6.3 2.机械加工工艺设计机械加工工艺设计 2.1 毛坯的制造形式毛坯的制造形式 零件材料为 HT200，考虑到零件材料的综合性能及材料成本和加工成本,保证零 件工作的可靠,采用铸造。由于年产量为 4000 件，属于中批生产的水平，而且零 件轮廓尺寸不大，故可以采用铸造成型。铸件需经时效处理。 毛坯工艺确定毛坯的尺寸公差和加工余量确定毛坯的尺寸公差和加工余量 铸造类型 （砂型） 基本尺 寸 尺寸公差等 级 加工余量等 级 公差 CT 加工余量 底座底面 215 CT9 MA-G 2.8 5 圆顶台面 12 CT9 MA-G 1.6 2.5 孔内面 85 CT9 MA-G 2.2 5 大圆前后面 125 CT9 MA-G 2.5 5 2.2 基面基面 基面选择是工艺规程设计中的重要的设计之一，基面的选择正确与合理，可 以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出， 更有甚者，还会造成零件大批量的报废，使生产无法进行。 2.2.1 粗基面的选择粗基面的选择 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。该工件选择 125 圆后面和62.5 的内面。采用 125 圆面定位加工其前面，用62.5 的 内面加工轴承零件底座底面。可以为后续工序准备好精基准。 2.2.2 精基面的选择精基面的选择 选选加工后的125 后面为精基准面来加工其前面 。选轴承零件底座底面为 精基准面来加工62.5 的内面和圆顶台面。 3.制订机械加工工艺路线制订机械加工工艺路线 生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。它包括原材料的准备、运输和 保存，生产的准备，毛坯的制造，毛坯经过加工、热处理而成为零件，零件、部 件经装配成为产品， 机械的质量检查及其运行试验、 调试， 机械的油漆与包装等。 工艺过程是指在生产过程中，通过改变生产对象的形状、相互位置和性质等，使 其成为成品或半成品的过程。机械产品的工艺过程又可分为铸造、锻造、冲压、 焊接、机械加工、热处理、装配、涂装等工艺过程。其中与原材料变为成品直接 有关的过程，称为直接生产过程，是生产过程的主要部分。而与原材料变为产品 间接有关的过程，如生产准备、运输、保管、机床与工艺装备的维修等，称为辅 助生 由于零件加工表面的多样性、生产设备和加工手段的加工范围的局限性、零 件精度要求及产量的不同， 通常零件的加工过程是由若干个顺次排列的工序组成 的。工序是加工过程的基本组成单元。每一个工序又可分为一个或若干个安装、 工位、工步或走刀。毛坯依次通过这些工序而变成零件。 1. 工序 工序是一个或一组工人， 在相同的工作地对同一个或同时对几个工件连续完 成的那一部分工艺过程。 工序是组成工艺过程的基本单元，也是生产计划、成本核算的基本单元。一 个零件的加工过程需要包括哪些工序，由被加工零件的复杂程度、加工精度要求 及其产量等因素决定 3.1 表面加工方法的确定表面加工方法的确定 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。查机械制造课程设计指导书10 页表 1-7、1-8、1-9， 选择零件的加工方法及工艺路线方案如下： 轴承零件各表面加工方案轴承零件各表面加工方案 加工项目 尺寸公差等级 粗糙度 加工方案 备注 125 前端面 IT11 6 .3 粗铣- 半精铣 表 1- 8 125 后端面 IT11 6.3 粗铣- 半精铣 表 1- 8 62 .5 内端 面 IT11 6.3 钻- 扩 表 1- 7 圆顶台面 IT11 12.5 粗铣 表 1- 8 底座底面 IT11 6.3 粗铣- 半精铣 表 1- 8 16 孔 IT7 6.3 锪 表 1- 7 12 孔 IT8 钻- 铰 表 1- 10 3.2 工序顺序的安排工序顺序的安排 机械加工工序 （1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准曲柄左端面和右端面。 （2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面 （4）遵循“先面后孔”原则，先加工曲柄端面，再加工孔，确定工艺路 3.3 确定工艺路线确定工艺路线 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表列出了曲柄的工艺路线。 工序号 工序名称 机床装备 刀具 量具 1 125 前端面 铣床 铣刀 游标卡尺 2 125 后端面 铣床 铣刀 游标卡尺 3 62 .5 内端面 钻床 钻刀 游标卡尺 4 圆顶台面 铣床 铣刀 游标卡尺 5 底座底面 铣床 铣刀 游标卡尺 6 12 孔 钻床 钻刀铰刀 塞规.卡尺 7 16 孔 钻床 锪刀 塞规.卡尺 8 去毛刺 钳工台 平锉 9 中检 塞规、 百分表、 卡尺等 10 时效处理 11 清洗 清洗机 12 终检 塞规、 百分表、 卡尺等 加工设加工设备备和工艺设和工艺设备备 1 机床的选择：采用 Z525 立式钻床、钻床。 2 选择夹具：该曲柄的生产纲领为大批生产，所以采用专用夹具。 3 选择刀具：在铣床上加工的各工序，采用高速钻刀即可保证加工质量。 4 选择量具：采用塞规.双用游标卡尺。 4.机械加工余量、工序尺寸及公差的确定机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 孔12 的工序尺寸 由表 2-28 课查得，钻孔余量 Z=1mm，粗铰余量 M=0.05， 锥销孔加工工序的加工余量 项目 内容 精度等级 工序尺寸 工序余量 12 孔 钻 IT11 11 11 铰 IT8 12 11.95 4.1 确定切削用量及时间定额：确定切削用量及时间定额： 主轴主轴转速转速的确定的确定 1.钻、铰 12 锥孔,以轴承底座右端面为基准。 刀具： 钻头直径为 11mm 的高速钢钻头， 锥度铰刀头直径为 12mm 高速钢铰刀。 机床：Z525 立式钻床 2.钻孔钻孔工工步步 背刀吃量 p的选择 粗加工时根据加工余量和工艺系统刚度确定 p=11mm。 进给量的确定 由表 5- 22，选取该工步得进量 f=0.1mm/r。 切削速度的计算 由表 5- 31，按工件材料为铸铁的条件选取，切削速度 v=20m/min 选 取 。 由 公 式 n=1000v/ pd 可 求 得 该 工 序 钻 头 钻 速 n=960r/min,参照表 4- 9所列 Z525 型立式钻床得主轴转速，取转速 n=960r/min。再将此转速代入公式 v=npd/1000=33.16m/min。 3.粗粗铰孔铰孔工工步步 1）背吃刀量的确定 取 p=0.95mm。 2）进给量的确定 由表 5-31，选取该工步得进给量 f=1mm/r。 3 切削速度的计算 由表 5-31，按工件材料为铸铁的条件选取，切削速度 v=2m/min 选取。由公式 n=1000v/pd 可求得该工序钻头钻速 n=80r/min,参照表 4-9 所列 Z525 型立式钻床得主轴转速，取转速 n=97r/min。再将此转速代入公 式 v=npd/1000=3.64m/min 时间定额的计算时间定额的计算： 工序 6：钻、铰 12 孔 1） 钻孔工步 根据表 5-51，钻孔的基本时间可由公式 12t= /()/L fnl l lfn= + 求得。 l=30mm,l2=1mm,l1=D/2cotkr+(12)=5.0mm;f=0.1mm/r;n=960r/min。 则该工步的 基本时间 t=(30+5.0+1)/0.1mm/r /960r/min=22.5s 2） 粗铰孔工步 根据表 5-41，铰孔基本时间可由公式 t=L/fn=(l+l2+l1 )/fn, LP=(D-d)/2, kr=15，l1=1mm，f=1mm/r，n=97r/min 则该工步的基本时间 t=19.8s。 3） 辅助时间的计算 tf 辅助时间 tf基本时间 t 之间的关系为 tf=（0.15- 0.2）t 钻孔辅助时间 tf=0.222.5=4.5s 铰孔辅助时间 tf=0.219.8=3.96s 其它时间计算其它时间计算 除了作业时间以外，每道工序的单件时间还包括布置工作时间、休息与生理需要 时间和准备与终结时间。由于该设计的生产类型为大批量生产，分摊到每个工件 上的准备与终结时间甚微， 可忽略不计。 布置工作地时间tb是作业时间的2%- 7%， 休息与生理时间 tx是作业时间的 2%- 4%， 本设计均取 3%， 则工序的其他时间 （tb +tx）可按关系式（3%+3%）（tf+t）计算。 工序 9 的其他时间：tb +tx=6%（10.8s+20s+4s）=2s 单件计算时间 td=2s+10.8s+20s+4s=36.8s 。 5.夹具设计夹具设计 5.1 夹具选择夹具选择 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；设计夹具由螺旋夹紧配合 V 形块夹紧工件，定位块起支撑工件 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12 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 1、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。故加工12 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)tang dw(H)=0 2、切削力及夹紧力的计算 刀具：11 的麻花钻，12 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： HBD SP 6 . 09 . 0 6 . 70= 式中 P钻削力 t钻削深度, 30mm S每转进给量, 0.1mm D麻花钻直径, 11mm HB布氏硬度，140HBS 所以 HBD SP 6 . 09 . 0 6 . 70= =1687（N） 钻孔的扭矩： HBSD M 6 . 094 . 0 2 014 . 0 = 式中 S每转进给量, 0.25mm D麻花钻直径, 11mm HB布氏硬度，140HBS HBSD M 6 . 094 . 0 2 014 . 0 = =361.3(NM) 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： HBSt P 6 . 04 . 02 . 1 1 . 9= 式中 P切削力 t钻削深度,30mm S每转进给量, 1mm D铰孔钻直径, 12mm HB布氏硬度，140HBS 所以 HBSt P 6 . 04 . 02 . 1 1 . 9= = 873（N） 铰孔的扭矩： DP HBSt = 4 . 06 . 075 . 0 031 . 0 式中 t钻削深度, 80mm S每转进给量, 0.3mm D麻花钻直径, 12mm HB布氏硬度，140HBS DP HBSt = 4 . 06 . 075 . 0 031 . 0 =10476（NM） 钻孔夹紧力：查机床夹具设计手册P70 表 3-6，查得工件以一个面和两个 孔定位时所需夹紧力计算公式： W=K(F2(L+cf)+F1b)/(cf+Lf+a) =807（N） 根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。 3、夹具操作说明 此次设计的夹具夹紧原理为：通过轴承底座底面和侧面为定位基准，在垫块 平面和实现完全定位，以钻模板引导刀具进行加工。采用手动螺栓和