机械制造技术课程设计-升降杆轴承座的加工工艺及钻2-φ5孔夹具设计（全套图纸）.doc

升降杆轴承座的加工工艺规程及钻2-5孔夹具设计1 绪论2零件的分析2.1零件的作用2.2零件的工艺分析2.2.1以的中心加工表面2.2.2以的矩形表面加工表面3工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式3.2基面的选择3.2.1粗基准的选择3.2.2精基准的选择3.3制定工艺路线3.3.1工艺路线方案一3.3.2工艺路线方案二3.3.3工艺路线方案的比较与分析3.3.4最终确定的工艺路线方案3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定3.4.1轴承底座表面3.4.2铣底平面上的方孔3.4.3铣左右两端面，共四个3.4.4镗的孔3.4.5铣圆台的上表面3.4.6车的螺纹3.4.7车两外端面上的螺纹孔3.5确立切削用量及基本工时3.5.1工序一3.5.2工序二3.5.3工序三3.5.4工序四3.5.5工序五3.5.6工序六工序：钻5孔4夹具设计4.1问题的提出4.2定位基准的选择4.3定位元件的选择4.4切削力及夹紧力计算4.5定位误差分析4.6钻套的设计4.7夹具设计及操作简要说明机械制造技术基础课程设计是在学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.是进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。全套图纸加153893706升降杆轴承座的加工工艺规程及其镗孔的工装夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。希望能通过这次课程设计对我们未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼我们的分析问题、解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。题目所给的零件是升降杆的支承部件升降杆轴承座。该零件适用范围广，主要用于支承轴类的零件。使轴类零件能获得所需的同轴度和很高的回转精度，能保证运动的可靠性。轴承座有三组加工表面，并有一定位置要求，其中尺寸要求较高的有，具体分述如下：这一组加工表面包括：一个的矩形表面及长宽各为深度为的矩形槽。其中，主要加工表面为的矩形表面。这一组加工表面包括：两个 圆柱的左右表面及表面外的螺纹孔；两个 圆柱的内表面；两圆柱上的两个孔。 这两组加工表面之间有着一定位置要求，主要是：两个孔相对底平面之间的平行度公差为0.21。由以上分析可知，对于这几组加工表面而言，加工时可以先加工下表面，然后以下表面为粗基准，借助于专用夹具加工其它组的表面。零件材料为HT200，零件为升降杆轴承座。主要是支撑轴在工作时承受轴的轴向力和径向力。由于轴在工作中比较平稳，所以轴承座所受的其它冲击力较小，由于升降杆轴承座在机械工作中应用比较广泛，属于大批量生产，零件结构又比较简单，故选择铸件毛坯。基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中回问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。但对本零件来说，如果以外圆表面作基准，则可能这一组的表面不平行。按照有关粗基准的选择原则，以为粗基准，利用一个圆锥销和一个菱形销固定内表面作为定位面，以消除、五个自由度，在用一个销钉顶住肋板，消除 一个自由度，达到完全定位。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑才用通用机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工序一 粗、精铣轴承座尺寸端面及长宽各为，深度为的矩形槽。工序二 铣底座的方孔。工序三 粗、精铣轴承孔左右的两个表面，共四个。 工序四 粗、精镗一对尺寸为的孔，然后锪孔，深度为1mm。工序五 粗铣两个的端面。工序六 钻，扩的孔，然后车螺纹。工序七 钻，扩两外面上的孔并车螺纹，各六个。工序八 检查。工序一 粗、精铣轴承座尺寸端面及长宽各为，深度为的矩形槽。工序二 粗、精铣轴承孔左右的两个表面，共四个；并钻，扩两外面上的孔并车螺纹，各六个。工序三 粗、精镗一对尺寸为的孔，然后锪孔，深度为。工序四 粗洗两个的端面，并钻，扩的孔，然后车螺纹。工序五 铣底座的方孔。工序六 检查。上面工序加工效率较高，但同时洗平面并车螺纹工序比较复杂，不易实现通用机床。两种工艺路线方案都是一样的，只是加工工序不一样。在第二个方案中的工序二中 粗、精铣轴承孔左右的两个表面，共四个；并钻，扩两外面上的孔并车螺纹，各六个。工序比较复杂，工艺性不好。而工艺方案一正好规避了这一个问题。并且装夹次数并没有增多，能得到很好的工艺性和较高的加工效率。所以，我最终确定了的工艺路线方案。工序一 以的内孔为粗基准，加工零件的底平面及底平面上的槽。工序二 以的外表面为粗基准，加工零件底平面上的方孔。工序三 以底平面为精基准，加工孔左右的两个表面，共四个。工序四 以底平面为精基准，粗、精镗一对尺寸为的孔，然后锪孔，深度为。工序五 以底平面为精基准，粗洗两个的端面。工序六 以底平面为基准，钻，车的螺纹。工序七 以内孔为基准，钻，扩六个孔并车的螺纹工序八 检查。升降杆轴承座零件材料为HT200，硬度190-241HB，生产类型大批量，采用铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：考虑其长度为，宽，高。查文献1表(2.22到2.2-5),取高度方向的余量为,即铸造尺寸长度为，宽度为，高度为。查文献1表(2.2-22.2-5),取余量为。参照文献1表2.321确定工序尺寸及余量如下:(从实际情况考虑取粗铣后双边余量为)粗铣： 留余量为： (双边加工)精铣： 即铸造尺寸为。查文献1表(2.2-22.2-5),取余量为,既铸造尺寸就为。参照文献1表2.315确定工序尺寸及余量如下:镗刀,量具游标卡尺，及其它。粗镗 留余量为： 半精镗 留余量为： 精镗 留余量为： 由于该表面没有要求，所以采用粗铣，即铸造尺寸为。先钻的孔，然后进行车螺纹，尺寸为。外端面各有6个且均部,要分两次才能完成,因为是两个对称面,所以加工余量相同。先钻的孔，然后进行车螺纹，尺寸为。以的内孔为粗基准，加工零件的底平面及底平面上的槽。得到尺寸为高的底平面和深的槽，平面度误差为Ra6.3。工件材料：HT200， HB=210，铣削加工。加工要求：粗铣，半精铣到尺寸,表面粗糙度为a.。1.工序尺寸：端面圆长。2.加工要求：以为定位面用铣刀铣削余量，在半精铣，铣削余量为1mm，达到粗糙度：a.3.选用机床：TX618式卧式铣镗床 P输=5.5KW4.选用刀具：YG8硬质端铣刀、（根据加工而选表（21-35）5.铣刀形状 6.刀具寿命：查文献2表30-12 7、选择切削用量 （1）、背吃刀量由切削余量可知采用一次切削（2）、切削进给量：因为是粗铣采用较大进给量（3）、切削速度：由于是粗铣采用较小速度计算主轴转速：按机床说明书见文献2表113可知道机床分18级选主轴转速为 所以实际速度为： 8、 检验机床功率8、检验机床功率 由以上切削量检验功率 由公式：所以说明上述所选切削深度,进给量,切削速度都符合要求9、计算工时： 以的外表面为粗基准，加工零件底平面上的方孔。1、工件材料：HT200，HB=190241，锻造2、加工要求：精铣方孔使轮廓尺寸为，表面粗糙度为 3、选用户机床：式卧式铣镗床4、选用刀具：高速钢立铣刀，5、切削用量：（1）背吃刀量：切削量较小，一次走刀即可完成（2）切削进给量：查文献3表5-8，（3）切削速度：采用较小切削速度6、主轴转速： 查文献3表4-19，主轴转速确定为则实际速度为7、检验机床功率：由以上切削量检验攻略由公式：符合8、计算工时： 以底平面为精基准，加工 孔左右的两个表面，共四个。机床：X53K立式铣床。刀具： 高速钢端铣刀,铣削宽度40,深度,齿数,故据文献4表5-34取刀具直径, 查文献5。2. 切削用量（1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择，进行粗铣，第二次走刀即可完成所需长度，选择达到表面粗糙度要求。 （2） 每齿进给量 机床功率为7.5kw。查文献4表3-28得出进给量，由于是对称铣，选较小进给量。（3）查后刀面最大磨损及寿命 查文献5表3.7，后刀面最大磨损为。查文献5表3.8，寿命（4)计算切削速度 按文献4表3-28，查得， 查文献4表4-16-1据X53K铣床参数取实际主轴转速,则实际切削速 （5）校验机床功率 查文献4表得公式 查文献4表3-25得灰铸铁的F 的修正系数计算公式为实际已知,则查文献4得公式而查文献4续表4-17得X53K的机床主轴电机所能提供功率为。故校验合格。（6）计算基本工时已知， （由查表取得） 查文献1表6.2-7有公式以底平面为精基准，粗、精镗一对尺寸为的孔。粗镗1、加工要求：粗镗轴孔，以底面为定位基准，根据文献6表5.8内孔表面加工方案及其经济精度可得到：粗镗时其加工经济精度可达到IT11IT13,表面粗糙度Ra为12.56.3。具体余量如下： 单边余量由以上精度查文献7表23可以知道其孔加工的上下偏差为： =mm（留余量）2、选用机床：查文献2表102卧式镗床型号及技术参数选用TX618卧式铣镗床 3、选用刀具：因为主轴上有阶梯孔，查文献2选用900单刃镗刀即可，这种镗刀适合镗阶梯孔还能镗削圆柱端面。4、选择切削用量 决定切削深度由切削余量可知道 （单边）查文献2表2914可知道粗镗时，所以采用一次切削。决定切削进给量查文献2表3026 工件是铸铁时，刀头是刀头时 因为粗镗所以采用较大进给量、决定切削速度查文献2表30-26工件是铸铁时，刀头是刀头时 因为粗镗所以采用较小速度计算主轴转速 按机床说明书见文献2表113可知道机床分18级81000r/min选主轴转速为 所以实际速度为： 计算各孔加工工时 =半精镗1、加工要求：半精镗 孔，以底面为定位基准，根据文献6表5.8内孔表面加工方案及其经济精度可得到：镗精时其加工经济精度可达到IT7IT8,表面粗糙度Ra为3.21.6。 52-51= 单边余量由以上精度查文献7表23可以知道：其孔加工的上下偏差为： = 2、选用机床：查文献2表102卧式镗床型号及技术参数选用TX618卧式铣镗床 3、选用刀具：查文献2选用900单刃镗刀即可，能镗削圆柱端面，使圆 柱端面达到相应精度。4、选择切削用量 决定切削深度由切削余量可知道 查文献2表2914可知道精镗采用一次切削。决定切削进给量查文献2表3026 工件是铸铁时，刀头是刀头时 因为精镗所以采用较小进给量、决定切削速度查文献2表30-26工件是铸铁时，刀头是刀头时因为精镗所以采用较大速度计算主轴转速 按机床说明书见文献2表113可知道机床分18级81000r/min选主轴转速为490r/min 所以实际速度为： 5、计算各孔加工工时 = 精镗1、加工要求：精镗 孔,以底面为定位基准，根据文献6表5.8内孔表面加工方案及其经济精度可得到：镗精时其加工经济精度可达到IT7IT8,表面粗糙度Ra为3.21.6。 52-51= 2Z= 单边余量由以上精度查文献7表23可以知道：其孔加工的上下偏差为： =2、选用机床：查文献2表102卧式镗床型号及技术参数选用TX618卧式铣镗床 3、选用刀具：查文献2选用900单刃镗刀即可，能镗削圆柱端面，使圆 柱端面达到相应精度。4、选择切削用量 决定切削深度由切削余量可知道 查文献2表2914可知道精镗采用一次切削。决定切削进给量查文献2表3026 工件是铸铁时，刀头是刀头时 因为精镗所以采用较小进给量、决定切削速度查文献2表30-26工件是铸铁时，刀头是刀头时 因为精镗所以采用较大速度计算主轴转速 按机床说明书见文献2表113可知道机床分18级81000r/min选主轴转速为380r/min 所以实际速度为： 5、计算各孔加工工时 = 以底平面为精基准，粗铣两个的端面。工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=190241,铸造。机床：XA5032卧式铣床。刀具：W18Cr4V硬质合金钢端铣刀,牌号YG6。铣削宽度,深度,齿数,故据文献5取刀具直径。2. 切削用量1） 铣削深度 因为切削量较小，故可以选择，一次走刀即可完成所需长度。2） 每齿进给量 机床功率为7.5kw。查文献5选。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查文献5表3.7，后刀面最大磨损为。查文献5表3.8，寿命4） 计算切削速度 按文献5，将f降一级为查得 ，, 据XA6132铣床参数，选择, ,则实际切削速度,实际进给量为。5)校验机床功率 查文献5,而机床所能提供功率为。故校验合格。6）计算基本工时.结果 以52 的内孔为基准，钻，扩六个孔并车 的螺纹。1. 选择钻头 选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时，后角，二重刃长度 2.选择切削用量 （1）决定进给量查文献5 按钻头强度选择 按机床强度选择最终决定选择机床已有的进给量 经校验校验成功。 （2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查文献5）为，寿命（3）切削速度查文献5 修正系数 故。查文献5机床实际转速为 故实际的切削速度（4）校验扭矩功率 故满足条件，校验成立。.计算工时钻5孔确定进给量：根据参考文献表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献表4.2-12，取 故实际切削速度为切削工时：，走刀次数i=2 则机动工时为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。由指导老师的分配，决定设计钻2-5孔的钻床夹具。本夹具主要用于钻2-5孔，精度要求不高，因此本道工序加工精度要求不高，为此，主要考虑如何提高生产效率。拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此道工序后面还有精加工，因此本次铣没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。我们采用已加工过的78端面、52孔及底面定位，为了提高加工效率，缩短辅助时间，采用六角螺母、圆垫圈、心轴和快换垫圈等组成的螺旋夹紧机构夹紧工件。本工序选用的定位基准工件78端面、52孔及底面，所以相应的夹具上的定位元件应是心轴70端面、心轴52外圆和A型固定式定位销。1、 工件70端面与心轴70端面相配合限制三个自由度，即X轴移动、Y轴转动和Z轴转动。2、 工件52孔与心轴52外圆相配合限制两个自由度，即Y轴移动和Z轴移动。3、 工件底面与A型固定式定位销相配合限制一个自由度，即X轴转动。工件六个自由度被完全限制，属于完全定位。由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力 式（4-1）钻削力矩 式（4-2）式中：D=5mm, 代入公式（4-12）和（4-2）得本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义1、 基准位移误差由于定位副的制造误差或定位副配合同间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用表示。工件以52孔在轴上定位钻2-5孔，如果工件内孔直径与轴外圆直径做成完全一致，做无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，轴和工件内孔都有制造误差，于是工件套在轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。按下式计算 式中 基准位移误差，mm 孔的最大直径，mm 轴的最小直径，mm =0.014mm2、 基准不重合误差 加工尺寸h的基准是外圆柱面的母线上，但定位基准是工件圆柱孔中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用表示。基准不重合误差为= 式中 基准不重合误差，mm 工件的最大外圆面积直径公差，mm =出5孔加工需钻孔，因为大批量生产，为了钻套磨损之后方便更换钻套，故选用可换钻套（其结构如下图所示）。根据工艺要求：即用5的麻花钻钻孔。查机床夹具标准件可知5相配的快换钻套的具体结构如下：图 1 可换钻套具体的尺寸如下 图2 可换钻套尺寸因为可换钻套和钻模板是间隙配合，加工的时间可换钻套靠压紧螺钉把他压紧在钻模板上，以防止加工的时间工件的旋转，由上图可知与5可换钻套相配的螺钉的尺寸为M5查机床夹具标准件可知，M5可换钻套压紧螺钉的具体结构如下具体的尺寸如下 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为钻床夹具选择了六角螺母、圆垫圈、芯轴和快换垫圈等组成的螺旋夹紧机构进行夹紧工件。本工序钻削余量小，钻削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。结论本次课程设计是升降杆轴承座，从零件的毛坯生产到最终成品，中间经过了铣、