机械制造技术课程设计-滑动轴承座加工工艺及钻2-φ13孔夹具设计（全套图纸）.pdf

课程设计说明书 题目：轴承座零件的工艺规程及钻轴承座零件的工艺规程及钻 2-13 孔的工装夹具设计孔的工装夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： 目目 录录 摘 要1 序 言3 一. 零件分析 4 1.1 零件作用 4 1.2 零件的工艺分析 4 二. 工艺规程设计4 2.1 确定毛坯的制造形式 4 2.2 基面的选择传 4 2.3 制定工艺路线 5 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6 2.5 确立切削用量及基本工时7 三 夹具设计17 3.1 问题的提出17 3.2 定位基准的选择17 3.3 切削力及夹紧力计算17 3.4 定位误差分析18 3.5 钻套的设计20 3.6 夹具设计简要操作说明24 总 结25 致 谢26 参考文献 27 摘摘 要要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切 削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 轴承座加工工艺规程及其钻孔的夹具设计是包括零件加工的 工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中 要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构， 并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件 各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装 备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各 个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床 的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差， 分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ABSTRCT This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal- cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. The reduction gear box body components technological process and its the processing 140 hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 序序 言言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品， 并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接 供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各 种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业， 因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展 的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低 是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 轴承座的加工工艺规程及钻 2-13 孔的夹具设计是在学完 了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进 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。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评 指正。 一一 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 轴承座的作用，装轴承，保证轴承的旋转精度。 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 轴承座有 2 组加工面他们有位置度要求。 这 2 组加工面的分别为 轴承座有 2 组加工面他们有位置度要求。 这 2 组加工面的分别为 1，以底面为基准的加工面，这组加工面包括，4- 20 的端面和 上端面 2，以 2-20 孔为基准的加工面，这组加工面，主要是和60 同 心的各个内圆。 二二. 工艺规程设计工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件的材料为 HT200，根据生产纲领以及零件在工作过程中 所受的载荷情况，选用砂型机铸造。 2.2 基面的选择的选择基面的选择的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的 正确合理，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。 粗基准的选择：轴承座这样的零件来说，选择好粗基准是至 关重要。我们选择不加工的底面为粗基准。 精基准的选择：精基准 的选择要考虑基准重合的原则，设 计基准要和工艺基准重合。 2.3 制定工艺路线制定工艺路线 制订工艺路线的出发点，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。通过仔细考虑零件 的技术要求后，制定以下两种工艺方案： 方案一 工序：铸造 工序：时效处理 工序：铣下端面。 工序：铣上端面端面 工序：铣高 32mm 的台阶面 工序：铣轴承座60 孔 2 端面 工序：铣床宽 20 长 5mm 的槽 工序：钻13 孔 工序：镗60 的孔， 工序 X：检验 工序 XI;入库 方案二 工序：铸造 工序：时效处理 工序：铣下端面。 工序：铣上端面 工序：铣高 32mm 的台阶面 工序：铣轴承座60 孔 2 端面 工序：铣床宽 20 长 5mm 的槽 工序：钻13 孔 工序：镗60 的孔， 工序 X：检验 工艺方案一和方案二的区别在于方案一车完端面在车孔，保 证了加工精度，而方案二是直接车孔，精度难易保证，证了工件 综合考虑我们选择方案一 具体的工艺路线如下 工序：铸造 工序：时效处理 工序：铣下端面。 工序：铣上端面端面 工序：铣高 32mm 的台阶面 工序：铣轴承座60 孔 2 端面 工序：铣床宽 20 长 5mm 的槽 工序：钻13 孔 工序：镗60 的孔， 工序 X：检验 工序 XI;入库 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 轴承座零件材料为 HT200， 生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。 1、轴承座的上端面 因为轴承座的上下和左右端面没有精度要求， 粗糙度要求也不高， 查(机械制造工艺与机床夹具课程设计指导)P38页表2-11铸件的 机械加工余量，小于等于 120mm 高度的机械加工余量为 2.5mm。 我们的高度是 66mm，因此余量为 2.5mm 2、轴承座的孔 毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于 IT7IT8 之间，参照 参数文献查(机械制造工艺与机床夹具课程设计指导)P38 页表 2-11 铸件的机械加工余量， 小于等于 120mm 高度的机械加工余量 为 2.5mm。我们的直径是 60mm，因此余量为 2.5mm 2.5 确立切削用量及基本工时确立切削用量及基本工时 工序一、确定切削用量及基本工时： 工序切削用量及基本工时的确定：铣下端面，选用机 床：X51 立式铣床 铣下端面： 选择铣刀半径为 40mm，齿数 Z=6（见工艺手册 表 3.127） 0.15/fmm Z= Z 40 0 =d，180minT =（ 切削表 3.7 和切削表 3.8） min/m20Vc=（ 切削表 3.9） 2 . 159 04x 1000 = c V n 按机床选取min/ r278= 机 n 实际切削速度： 918.34 1000 40 x278x 1000 dn n = 机 机c V 工作台每分钟进给量： 2 . 250ZnVf= 机 铣床工作台进给量： min/mm250Vf= 横向 基本工时： 233 . 1 150 1805 = + =t 工序二、确定切削用量及基本工时： 工序二： 切削用量及基本工时的确定： 铣上端面， 选用机床： X51 立式铣床 工步一： 铣上端面： 选择铣刀半径为 15mm，齿数 Z=6（见工艺手册 表 3.127） 0.15/fmm Z= Z 15 0 =d，180minT =（ 切削表 3.7 和切削表 3.8） min/m20Vc=（ 切削表 3.9） 6 . 424 51x 1000 = c V n 按机床选取min/ r425= 机 n 实际切削速度： 38.53 1000 4025x4x 1000 dn n = 机 机c V 工作台每分钟进给量： 2 . 250ZnVf= 机 铣床工作台进给量： min/mm250Vf= 横向 基本工时： 3 . 0 150 405 = + =t 工步二：铣比上端面底 11mm 的面 选择铣刀半径为 15mm，齿数 Z=6（见工艺手册表 3.127） 0.15/fmm Z= Z 15 0 =d，180minT =（ 切削表 3.7 和切削表 3.8） min/m20Vc=（ 切削表 3.9） 6 . 424 51x 1000 = c V n 按机床选取min/ r425= 机 n 实际切削速度： 38.53 1000 4025x4x 1000 dn n = 机 机c V 工作台每分钟进给量： 2 . 250ZnVf= 机 铣床工作台进给量： min/mm250Vf= 横向 基本工时： 3 . 0 150 405 = + =t 工序三：切削用量及基本工时的确定：铣下端面，选用 机床：X51 立式铣床 铣比地面高 25mm 的面： 选择铣刀半径为 25mm，齿数 Z=6（见工艺手册 表 3.127） 0.15/fmm Z= Z 40 0 =d，180minT =（ 切削表 3.7 和切削表 3.8） min/m20Vc=（ 切削表 3.9） 38.127 05x 1000 = c V n 按机床选取min/ r145= 机 n 实际切削速度： 765.22 1000 5045x1x 1000 dn n = 机 机c V 工作台每分钟进给量： 2 . 250ZnVf= 机 铣床工作台进给量： min/mm250Vf= 横向 基本工时： 26 . 0 150 355 = + =t 工序四：切削用量及基本工时的确定：铣轴承孔左右端 面，选用机床：X62 卧式铣床 铣轴承孔左右端面： 选择铣刀半径为 30mm，齿数 Z=6（见工艺手册 表 3.127） 0.15/fmm Z= Z 60 0 =d，180minT =（ 切削表 3.7 和切削表 3.8） min/m20Vc=（ 切削表 3.9） 15.106 06x 1000 = c V n 按机床选取min/ r145= 机 n 实际切削速度： 765.22 1000 5045x1x 1000 dn n = 机 机c V 工作台每分钟进给量： 2 . 250ZnVf= 机 铣床工作台进给量： min/mm250Vf= 横向 基本工时： 133 . 0 ) 150 55 (2= + =xt 其他工序的铣床切削用量同上，在此不在累述。 工序三 钻11孔 切削用量及基本工时的确定：钻mm11mm 底孔，扩 mm11mm，绞选用机床：Z525 立式钻床 钻孔11mm： 选择11mm 高速钢锥柄标准麻花钻（见工艺手册 表 3.16） 0.43/fmm r= 机 （ 切削表 2.7 和工艺表 4.216） 15/min c Vm= 查 （ 切削表 2.15）硬度 200217 min/ r199 11x 15x1000 D 1000 = c V n 按机床选取r/min278= 机 n（ 工艺表 4.25） 实际切削速度： min/m95.20 1000 2781x1x 1000 Dn = 机 c V 基本工时：4517 . 0 43 . 0 x278 3845 f 21 = + = + = 机机 n lll t（ 工艺表 6.25） 机床：卧式镗床 T6116 刀具：高速钢刀具VCW r418 （1） 、粗镗mm 013 . 0 40+孔 切削深度 p a：mmap2= 进给量f：根据机械加工工艺手册表 2.4- 66，刀杆伸出 长度取mm200，切削深度为mm2。因此确定进给量rmmf/6 . 0= 切削速度V：参照机械加工工艺手册表 2.4- 66，取 min/15/25. 0msmV= 机床主轴转速n：min/5 .60 4014. 3 1510001000 0 r d V n = ，取 min/60rn = 实际切削速度 V ：sm nd V/25 . 0 601000 604014 . 3 1000 0 = 工作台每分钟进给量 m f ：min/36606 . 0mmfnfm= 被切削层长度l：mml19= 刀具切入长度 1 l：mm tgtgk a l r p 4 . 52 30 2 )32( 1 + =+= 刀具切出长度 2 l：mml53 2 = 取mml4 2 = 行程次数i：1=i 机动时间 1 j t： min79. 01 36 44 . 550 21 1 + = + = m j f lll t 三、 夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度， 需要设计专用的夹具。 有老师分配的任务，我被要求设计第道工序-钻 2-1 孔，本夹具将用于 Z525 立式钻床。 3.1 问题提出问题提出 本夹具主要用来钻 2-13 孔，因为 2- 13 孔是个连接 孔，既没有平行度要求，也没有位置度要求，因此我们 主要提高生产效率上。孔没有特别要求，一次钻就可以 达到加工要求。 3.2 定位基准的选择定位基准的选择 我们采用已经加工好的 2- 20 半圆孔作为定位基准， 采 用开口压板压紧，2- 20 半圆孔处，我们分别用采用心 轴和削边轴定位，即我们采用经典的一面 2 销定位，采 用开口压板压紧。 3.3 切削力和夹紧力的计算切削力和夹紧力的计算 1切削力和夹紧力计算 (1)刀具： 麻花钻 机床： Z525 立式钻床 由3 所列公式 得 F V FzF w q u e y z X pF nd zafaC F 0 = 查表 9.48 得其中： 修正系数0 . 1= v k 30= F C 83 . 0 = F q 0 . 1= F X 65 . 0 = F y 83 . 0 = F u 8= P a z=24 0= F w 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 安全系数 K= 4321 KKKK 其中： 1 K 为基本安全系数 1.5 2 K 为加工性质系数 1.1 3 K 为刀具钝化系数 1.1 4 K 为断续切削系数 1.1 所以 NKFF7 .1775= (2)夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由()FKffN=+ 21 其中f为夹紧面上的摩擦系数， 取25 . 0 21 = ff F= z P +G G 为工件自重 N ff F N 4 . 3551 21 = + = 夹紧螺钉： 公称直径 d=20mm，材料 45 钢 性能级数为 6.8 级 MPa B 1006= MPa B s 480 10 8= 螺钉疲劳极限：MPa B 19260032 . 0 32 . 0 1 = 极限应力幅：MPa k kkm a 76.51 1lim = 许用应力幅： MPa Sa a a 3 . 17 lim = 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s s = s=3.54 取s=4 得 MPa120= = 8 . 2 2 4 2 c H d F 满足要求 = MPa d N c 15 43 . 1 2 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装 置，即可指定可靠的夹紧力 3.4.定位误差分析定位误差分析 一面两销定位误差 (1)移动时基准位移误差 yj yj min111 XDd+= （式 5-5） 式中： 1 d 圆柱销孔的最大偏差 1 D 圆柱销孔的最小偏差 1min 圆柱销定位孔与定位销最小配合 间隙 代入（式 5-5）得： yj min111 XDd+=0.00900.016+ =0.025mm (2) 转角误差 L XDdXDd tg 2 min222min111 + = （式 5-6） 式中： 1 d 圆柱销孔的最大偏差 1 D 圆柱销孔的最小偏差 1min 圆柱销定位孔与定位销最小配合 间隙 2 d 削边销孔的最大偏差 2 D 削边销孔的最小偏差 2min X 削边销定位孔与定位销最小配合 间隙 其中：) 2 (2 min1 min2 X X LgLx += 则代入（式 5-6）得： 0.00900.0160.00900.004 0.0000622 2 305.29 tg + = 则： 0.00006219 = 3.5 钻套的设计钻套的设计 因为我们所加工的孔没有特别要求，一次加工既可 以满足要求，因此我们使用可换钻套，可换钻套的好处 就是当钻套磨损后可以及时的更换钻套，进行高效生产 后如前所述,查机床夹具标准件手册知可换钻套的形状 如下 具体的尺寸如下 可换钻套和夹具体是间隙配合，通过压紧螺钉，来防止 钻套的旋转，有上图可知，和可换钻套相配合的螺钉为 M6。查机床夹具标准间设计手册，可知压紧螺钉的形状 如下 具体尺寸如下 3.6 夹具设计简要操作说明夹具设计简要操作说明 本夹具采用一面 2 销心轴定位，开口压板压紧，采用翻转钻模 板，我们顺着心轴和削边轴装上工件后，插入开口压板，然后旋 紧螺母夹紧工件，然后我们把钻模板旋转至水平位置，靠下面的 支撑钉来保证钻模板相对工作台的平行度，放好钻模板后即可开 始加工工件，加工完毕后，我们旋转钻模板至相反方向，然后松 动螺母，抽出开口压板，因为螺母的最大直径小于20，因此我 们在不用卸下螺母的情况下，可以顺着心轴把工件取出。从而顺 利完成工件的装卸，此夹具设计在满足要求的情况下相对比较简 单，适合于批量生产，我对此夹具的设计感觉还是很满意的。 装配图附图如下 总总 结结 课程设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅 的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再 是纸上