机械制造技术课程设计-拉紧轴承座加工工艺及镗56孔夹具设计.doc

设 计 说 明 书题 目：拉紧轴承座加工艺及镗56孔夹具设计系 名： 机械系 专业班级： 机制 学生姓名： 学 号： 指导教师姓名： 指导教师职称： 目录1 前 言12 零件的分析22.1 轴承座零件的工能作用22.2 轴承座零件的主要技术要求22.2.1轴承座零件的尺寸精度和零件表面粗糙度要求见零件图：22.2.2轴承座零件表面的几何形状与相互位置精度：33 轴承座零件的工艺规程的设计43.1 确定轴承座零件毛坯的制造形式43.2 轴承座零件基准的选择53.2.1轴承座零件粗基准的选择53.2.2轴承座零件精基准的选择53.2.3轴承座零件基准的转换53.2.4加工阶段的划分63.3 制定工艺路线63.3.1加工顺序的安排63.3.2工艺路线制定73.4 确定切削用量及基本工时114 专用夹具设计224.1 问题的提出224.2 定位基准的选择224.3 切削力与夹紧力的计算234.4 夹具的设计和说明254.5 本章小结275 总结286 参考文献297 致 谢30全套图纸加扣3012250582 1 前 言通过课程设计，学生应在下述各方面得到锻炼：1.能综合运用机械制造工艺及其夹具课和所学过的其他课程的基本理论，正确的分析和解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线合理议定等问题，从而保证零件制造的质量，生产率和经济性。2.通过工艺装备的设计，进一步培养学生的结构能力和制图能力。3.培养学生综合运用机械制造工艺学及相关专业课程（工程材料与热处理、机械设计、互换性与测量技术、金属切削加工及装备等）的理论知识，结合金工实习、生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。4.能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计保证加工质量的高效、省力、经济合理的专用夹具的能力。5.培养学生熟悉和应用有关手册、标准、图表等技术资料的能力，指导学生分析零件加工的技术要求和本企业具备的加工条件，掌握从事工艺设计的方法和步骤。6.进一步培养学生机械制图、设计计算、结构设计和编写技术文件等的基本技能。7.培养学生耐心细致、科学分析、周密思考、吃苦耐劳的良好习惯。8.通过毕业实习及整个课程设计过程，学会调查研究，收集中外技术资料的方法，并能熟练的使用有关的手册，图表资料及技术参考书。9.在课程设计中鼓励学生勇于创新并培养严谨的学风及工作作用。312 零件的分析2.1 轴承座零件的工能作用我这次课程设计选择的题目是 轴承座工艺夹具设计。轴承座是机械结构中的重要组成部分，轴承座是承担其它零件，密封作用，轴承座内装有密封圈。2.2 轴承座零件的主要技术要求2.2.1轴承座零件的尺寸精度和零件表面粗糙度要求见零件图：根据 轴承座工件图可以知道：它是一个座类工件，其外表面上面有三个平面需要来进行加工，除这以外各个表面上还需要加工一系列的孔。所以可把它分为二组加工的表面。它们相互之间具有一定的位置的要求。现在考虑如下：（1）以平面为主要加工表面，这一组加工表面包括：铣底平面；钻14孔。其中侧面有表面粗糙度要求为，（2）以56孔及端面为主要的加工的表面，这一组加工的表面包含：镗32；铣侧平面。2.2.2轴承座零件表面的几何形状与相互位置精度：轴承座零件的内孔和零件平面的所需的精度直接能影响到要加工零件的质量，所以其要求比较高，它的误差不能大于尺寸的。轴承座56孔公差的尺寸要求，可以用专用的量具来检查，在靠近轴承座的端处不能大于。零件其他的定位表面与32孔同轴度和平行度正常是。3 轴承座零件的工艺规程的设计3.1 确定轴承座零件毛坯的制造形式 轴承座的材料是HT200，因为轴承座零件的月生产量是8000件每月，轴承座生产量达到大批量加工生产的水平，零件轴承座的轮廓尺寸不是太大。所以可以选用铸造成型 。在制作过程当中以及对所加工零件的毛坯有比较高的精度的要求，这样零件的的加工余量就会变小，所以生产率就能的到提高，而且能确保零件的加工的质量要求。根据零件的材料确定毛坯为铸件，根据其结构形状和尺寸的大小以及材料性能零件毛坯的铸造方法选择低压铸造的毛坯公差等级是IT8级3.2 轴承座零件基准的选择3.2.1轴承座零件粗基准的选择零件轴承座加工生产的首道工序是铣底平面，因为这样会让其它孔为精加工的定位基准。这样我们就可以选两面其中的一个作为粗基准。下一步在用孔平面来定位，因为在加工零件孔的时侯，我们就可以获得均匀的零件加工余量，并且能够足够地保证这两个精度高的面加工的精度。3.2.2轴承座零件精基准的选择为了避免零件基准不重合所产生的误差，还应该考虑零件的工艺的基准，零件的设计基准和零件各个工序的定位基准的一致性，所以应尽最大能力在首次装夹中能够加工出更多的零件面，故在轴承座零件精加工的所有工序中均应采用两平面来作为定位的基准。加工出来高精度端面有可能在加工时候遭到磨损，故零件定位精度会受到影响，为了零件能有精度高的加工，需要保证零件定位面的干净。所以在零件加工的过程中，不能随意拆卸或更换，否则会引起零件基准的位置所变动，故而产成工件的精度的误差。3.2.3轴承座零件基准的转换轴承座的孔工序与端面等工序要求有很高的位置精度，就有必要在加工的过程中采用互为基准的原则，才能提高精度要求 。由其是钻轴承座零件孔时，零件要选择恰当的定位的基准，所以才能够达到零件互基准与基准重合的双重效果，这样才能够确保零件能够达到较高的跳动精度的要求。3.2.4加工阶段的划分在轴承座零件批量生产条件下，轴承座零件的工艺可以划为以下二个阶段：轴承座毛坯是在铸造和热处理后面进行的，包括了加工平面钻孔等许多工序。这样做的目的是切除毛坯上面比较大余量的同时，也还可以捡查出铸件上的裂纹及其他的缺陷。3.3 制定工艺路线3.3.1加工顺序的安排工件表面的加工的方法确定以后，就要安排零件加工的先后顺的序了，同时也要安排热处理以及检验等其他工序在机械加工工艺过程中的位置。工件加工的顺序安排的是不是合理，对零件加工的质量和生产的效率以及经济性具有比较大的影响。现把有关加工的顺序安排的原则以及应该注意的问题叙述如下几点。1 零件加工工艺的划分零件加工时后往往不是依次加工完成各个加工表面，而是把各个表面的粗精加工分开来进行，因此，通常都把整个工艺过程划分为几个加工的阶段，这就是零件在安排加工顺序时所应该遵循的加工工艺过程划分阶段的原则。按照加工的性质以及作用的不一样，机械加工工艺过程可以划分以下几个的阶段：粗加工的阶段这个阶段主要的任务是却去大部分加工的余量，为半精加工提供定位的基准，因此主要就是提高生产效率的问题。 半精加工阶段这阶段的作用是为零件主要表面的精加工做好准备（达到一定的精度和表面粗糙度，的精加工余量），并完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻丝、车键槽等），一般在热加工以前进行。 精加工阶段对于零件上的精度和表面粗糙度要求高（精度在IT7级或以上，表面粗糙度在Ra0.8以下）的表面，还要安排精加工阶段。这个阶段的任务主要是提高加工表面的各项精度要求和降低表面粗糙度。有时由于毛坯余量特别大，加工表面十分粗糙，在粗加工前还需要去黑皮的加工阶段，称荒加工阶段。为了及时地发现毛坯的缺陷和减少运输工作量，通常把荒加工放在毛坯车间中进行。此外，对零件上的精度和表面粗糙要求特高的表面还应在精加工后进行光整加工。称为光整加工阶段。3.3.2工艺路线制定本零件选择批量生产的生产类型，为了使轴承座零件的尺寸精度与几何形状和位置精度等合适的技术要求前提下，一定要选择设计的专用的工装，因为这样做的目的能够使工序集中到一起，这样做不仅能增加劳动生产率，还减少人力，生产资金成本能够减少。根据所要加工的轴承座零件的材料性质与零件具体尺寸精度、表面粗糙度等要求，制定了两套零件的工艺路线具体如下表：路线工艺方案一 工 序 号工 名序 称工序内 容1铸铸造成型2时效热处理3镗镗56孔4镗镗32孔5钻钻14孔6铣铣底平面7铣铣侧平面8钻钻14孔9钳钳工10终检检验路线方工艺案二 工 序 号工 名序 称工序内 容1铸铸造成型2时效热处理3铣铣底平面4铣铣侧平面5钻钻14孔6钻锪30孔7镗镗56孔8镗镗32孔9钳钳工10终检检验方案选择：在轴承座零件工艺路线拟定的过程中由机械加工工序安排的原则：1 先对基准面进行加工然后用其它原则进行加工。2 先对粗基准进行加工然后对精基准进行原则3 先对面进行加工然后在对孔的原则进行加工4 先对主要的进行加工后对次要的进行加工原则工艺路线的比较与分析：第二条工艺和第一条工艺不同的是把工序加工孔以及工序外圆平面工序顺序互换，将钻削孔工序放到后面。其它的工艺都没有发生变化。通过这样的分析却发现这样的改变提高了生产效率。还能对于零的尺寸精度和位置精度都有不同程度的提高。采用互为基准的原则，先加工基准平面，然后以面为精基准再加工内孔，这样便保证了，孔与面精度的要求，加工的各个孔确保了垂直度。符合先加工面后加工孔的原则。如果选择第一条工艺路线， 加工不容易安装，还存在着毛坯的孔轴线与平面不平行的问题。所以发现第一条工艺路线不好。若选取第二条工艺方案的话，先加工好平面，后来以这些加工好的平面做为精加工基准，加工其它的孔与槽，这样还能确保孔的形位的公差。从提高效率和确保精度的角度来说的话，这个第二方案比第一方案合理。所以我用第二个方案。具体的工艺过程见工艺卡片所示。3.4 确定切削用量及基本工时工序 铸造成型工序 时效热处理工序：铣底平面机床：X62W铣床刀具：硬质的合金端面铣刀（圆铣刀）机床齿数10铣削深度：每齿的进给量：据相关的机械加工工艺手册中的表2.3.73，取铣削速度：据相关的机械加工工艺手册中的表2.3.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：参照书籍机械加工工艺手册中的表2.3.81,机床刀具切入长度：机床刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工序：铣侧平面机床：X62W铣床刀具：YG8硬质合金盘铣刀140mm，8齿。选择刀具前角后角，副后角，刀齿斜角,主刃,过渡刃,副刃过渡刃宽。采用套式面铣刀，当为铣平面时，每齿进给量为，齿数为8，刀具耐用度为， , 。,/s,（参考文献【1】表17-69）,刀具耐用度为，根据文献【1】，表19-67，得：v= 由机床转速数列，取 工序：钻14孔： 钻孔选取1mm高速钢锥柄钻头 根据Z3080钻床选择根据工艺附表4.26 实际的切削加工的速度计算得： 基本的工时的计算可得：工序锪30孔：进给量：根据参考文献5附表2.4-39，选择切削加工的速度：根据参考资料5附表2.4-43，选择机床主轴的转动速度，得：，根据参考资料5附表3.3-36，选择所以实际切削加工的速度：切削加工的工时 被切削层的长度：加工刀具切入的长度： 加工刀具切出的长度： 取走刀的次数是1机动的时间：工序：镗56孔 机床选择镗床618粗镗刀具选择刀具材料为YT15，刀杆的尺寸， 根据参考资料机床加工工艺设计实用手册附表12-8采用合金镗刀，同时还应该校验机床的功率以及进给机构的强度：。切削加工的深度：单边的余量，进给量：根据参考资料机械加工工艺手册附表15-19可知：选择；切削加工的速度计算：机械加工工艺手册附表8.7-9： 主轴转动速度的确定：按按机床来选择，故实际切削加工的速度：检验机床的功率：主切削力根据参考资料机械加工工艺手册附表8.4-11所示公式的计算得：公式当中： 故 :切削加工时所消耗的功率 根据参考资料机床加工工艺设计实用手册主电动机的功率是,故机床的主轴功率达到要求,可以正常的加工。校验机床进给系统的强度:已经知道主切削力,径向的切削力根据参考资料机械加工工艺手册附表8.3-10公式计算:公式当中: 故: 而轴向的切削力,主切削力根据参考资料机械加工工艺手册附表8.4-19所见公式的计算：公式当中: 轴向的切削力: 选取机床导轨以及床鞍之间的摩擦的系数,所以切削力在纵向进给的方向对进给机构的作用力是:因机床纵向的进给机构可以承受的最大的纵向力是,根据参考资料机械加工工艺手册附表机床的进给的系统能够正常的工作.切削加工工时: 根据参考资料机械加工工艺手册附表公式当中所以精镗：此时还应该校验机床的功率以及进给机构的强度切削加工的深度：单边的余量，进行2次走刀；进给量：根据参考资料机械加工工艺手册附表15-18可知：选择；切削加工的速度计算： 主轴转动速度的确定：根据机床来选择，故实际切削加工的速度：校验机床的功率：主切削的力根据参考资料机械加工工艺手册附表8.3-10的公式计算得：公式当中： 故 :切削加工时消耗的功率 根据参考资料机床加工工艺设计实用手册车床主电动机的的功率是,故机床的主轴的功率足够使用,能够正常的加工。校验验机床进给系统的强度:已经知道主切削力,径向的切削力根据参考资料机械加工工艺手册附表8.3-17所见的公式计算得:公式当中: ，故: 因轴向的切削力,主的切削力根据参考资料机械加工工艺手册附表8.4-17所示的公式计算得：公式当中: 轴向的切削力: 选择机床导轨以及床鞍之间的摩擦的系数,因切削力在纵向的进给方向所对进给机构的作用力是:因为机床纵向进给机构可以承受的最大的纵向力是,根据参考资料机械加工工艺手册附表机床的进给系统可以正常的工作.切削加工的工时: 根据参考资料机械加工工艺手册附表当中所以工序 镗32孔粗镗20孔：同时应校验机床功率及进给机构强度切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：根据机械加工工艺手册15-10可得：选用；计算切削速度： 确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时: 其中故精镗32孔切削深度：单边余量，进行次走刀；进给量：；计算切削速度： 确定主轴转速：按机床选取，所以实际切削速度：切削工时: 其中故工序 钳工工序 检验4 专用夹具设计4.1 问题的提出为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工此轴承座零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计钻法兰孔钻孔825.4夹具一套。本夹具主要用来加工56孔。这个56孔中心线与14孔有尺寸精度要求。因为位置精度要求不高，也无需表面粗糙度要求，故再本道工序加工时主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。4.2 定位基准的选择在机床夹具设计时要求工件的定位精度应满足加工要求，工件加紧牢固可靠操作安全方便，成本低。所以在机床夹具设计时应注意以下问题。一 定位精度：工件在夹具中的定位精度主要与定位基准是否与工序基准重合。定位基准的形式和精度，定位原件的形式和精度，定位元件的布置方式，定位基准与定位元件的配合状况等因素有关。在采取提高定为基准的措施时要注意夹具制造的可靠性，在总的定位精度满足加工的条件下不要过高的提高工件在夹具中的定位精度。二 加紧方式：选择加紧方式时加紧力应通过或靠紧主要支撑点，加紧力应靠紧切削部分，加紧力应垂直主要定为基准，为避免破坏工件原有的定位状态。加紧力必须可靠，但不可过大，以免工具与夹具产生过大变形。三 结构设计：夹具机构既要可靠，又要和生产纲领相适应，这样才嫩符合多、快、好、省的原则。在大批量生产中，既要解决工件的质量问题，又要解决工件的产量问题，因此，在设计夹具时应采用高效，省力的夹具结构。由工序可知，本道工序只需钻56孔，所以孔的精度无需考虑，只保证它垂直与中心孔就可以了。在垂直方向可能存在偏转（参见钻孔装配图）。其计算同前面的计算相同。转角定位误差为既是（由下的图可知）：除了上面的误差外，影响孔位置度的因素还有：1）、镗模板上装衬套孔的尺寸公差：2）、衬套与镗套配合的最大间隙：3）、镗套与镗杆配合的最大间隙：4）、镗套的同轴度公差： 综合误差为：能满足零件要求。4.3 切削力与夹紧力的计算为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，需要设计专用夹具进行加工。夹紧的装置有很多样的形式，镗孔镗床夹具取螺旋的机构来压紧，使用压紧螺栓来对轴承座进行压紧 ：修改的系数 : ：每一转的机动的进给量 ：刀具的宽度直径镗削的扭矩 （各个参数的意思和上面一样） 夹紧力的确定根据参考书籍的表： HT200的材质的硬度在这里我们取修改的系数是 为刀具走刀多少为加工宽度，为刀具的齿数，为刀具的宽度根据上面计算得在分析镗削力的时候，要把修该的系数加入里面研究。夹紧，由钻削力的工式计算知道 我取的是标准的定位销当中的作为支撑面的摩擦的系数， ，取值的范围是中间，我选择为安全的系数，钻削时， ,我取选择为加工工件的宽度， 为镗削的扭矩： 大于,夹紧力达到了工件的要求通过检验： 达到了强度规定的要求，56孔的夹具安全并且牢靠，4.4 夹具的设计和说明在本章是对夹具结构的设计和分析其精确度的阶段。重点在于选择基准面将零件如何定位、夹紧在夹具体上。在选择基准面时，主要参考已加工面，在此主要用到的是两个定位销与垫块定位，他们分别穿过已加工过的底平面和侧面，再由直径14中心孔的一面定位，就使零件在夹具体上完全定位了。选用压紧螺栓紧件时，。最后设计出夹具体，参考有关资料计算夹具的定位误差。4.5 本章小结本章节主要是对专用夹具的结构的设计以及考虑分析它精确度的阶段。重点在考虑选取基准面撒工件如何拉定位以及夹紧在夹具体上。在选取基准面时后，主要是参照已加工的面，在此夹具设计当中主要用到的是一面两销的定位方式，两个圆柱心轴以及一个垫板，它们分别通过已经加工过的中心孔以及端面的孔，然后在由中心14孔的一面来定位，就使零件在夹具体上达到完全定位了。选择压紧件时后，分别选用了移动以及转动的压板。最钟设计出夹具体，参照有关的夹具设计资料，计算出夹具的定位的误差。5 总结课程设计是大学生活中的一个重要环节，是我们再次完善自己所必须经历的步骤，这将会对我们以后面向社会有巨大的帮助，也是大家能力的一次测试。对知识的掌握程度，机械制图能力和作图能力，资料的检索都是一次很好的磨练和考验。通过简短的三个月时间让自己对整个大学的学习过程做了一个回顾并且让自己得到了以下锻炼：学会查阅各种资料，并且能够做到熟练运用这些资料。经过此次设计，大家拓宽了专业知识面。同时让我们学会了机械工艺设计的基础程序和方法，而且在查阅资料，公式和数据的运用，用文字、图表的表达设计成方面得到一次较大的提升。设计过程中还培养了严谨、认真、负责的工作作风。这次课程设计不只检验了我们分析问题,解决问题的能力,还为今后的生活和工