机械制造技术课程设计-轴承座加工工艺及钻φ25孔夹具设计.doc

- 说 明 书题 目 轴承座加工工艺及钻25孔夹具设计学 生 系 别 专 业 班 级 学 号 指 导 教 师 目 录第一章 绪论11.1 机械加工工艺概述11.2机械加工工艺流程1第一章 零件的分析31.1 零件的作用31.2 零件的工艺分析3第二章 工艺规程设计42.1 确定毛坯的制造形式42.2 基准的选择42.2.1 粗基准的选择42.2.2 精基准的选择42.3 制定工艺路线42.3.1机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定62.3.2 确立切削用量及基本工时6第三章 夹具设计153.1钻25孔夹具设计153.1.1问题的提出153.1.2定位基准选择153.1.3切削力及夹紧力计算153.1.4定位误差分析163.1.5夹具设计及操作的简要说明16第四章 设计体会17参考文献18致谢19全套图纸加扣3012250582 第一章 绪论1.1 机械加工工艺概述机械加工工艺是指用机械加工的方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为合格零件的全过程，加工工艺是工人进行加工的一个依据。机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统的流程。 机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品 或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详 细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。 技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的工艺过程，并将有关内容写成工艺文件，这种文件就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都可能不太一样，因为实际情况都不一样。 总的来说，工艺流程是纲领，加工工艺是每个步骤的详细参数，工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。1.2机械加工工艺流程机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写 成工艺文件，经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及 检验方法、切削用量、时间定额等。 制订工艺规程的步骤 1) 计算年生产纲领，确定生产类型。 2) 分析零件图及产品装配图，对零件进行工艺分析。 3) 选择毛坯。 4) 拟订工艺路线。 5) 确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。 6) 确定各工序所用的设备及刀具、夹具、量具和辅助工具。 7) 确定切削用量及工时定额。 8) 确定各主要工序的技术要求及检验方法。 9) 填写工艺文件。 在制订工艺规程的过程中，往往要对前面已初步确定的内容进行调整，以提高经济效益。在执行工艺规程过程中，可能会出现前所未料的情况，如生产条件的变化，新技术、新工艺的引进，新材料、先进设备的应用等，都要求及时对工艺规程进行修订和完善。19 第一章 零件的分析1.1 零件的作用 轴承座零件主要起固定支撑的作用,承受较大的力，也具有定位的作用，使零件之间保持正确的位置。1.2 零件的工艺分析轴承座有几组加工表面，并有一定位置要求.其中尺寸要求较高的有：分述如下：1.以车42外圆成型为中心的加工表面：这一组加工表面包括：镗45孔及其倒角，钻扩25孔。2.以尺寸45孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：钻攻M6孔,钻扩11孔，这些加工表面之间有着一定的位置要求.：由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。第二章 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式“轴承座”零件材料采用灰铸铁制造。材料为HT200，生产类型为中批量生产，采用铸造毛坯。2.2 基准的选择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，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。2.2.1 粗基准的选择对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，现选取工件前后侧平面作为粗基准。2.2.2 精基准的选择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。2.3 制定工艺路线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,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用通用机床配以专用工装卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。同时轴承座应有足够的刚度，良好的结构工艺性、形状应力求匀称和美观。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降，提高生产率、保证加工质量、减轻工人劳动强度。1. 工艺路线方案一：工序号工序名称工 序 内 容1铸铸造毛坯2热处理去除铸造应力3钻钻扩25孔4钻钻攻M6孔5钻钻扩11孔6钻钻4孔7铣铣侧平面8车车42外圆成型9镗镗45孔10钳工去锐边毛剌11检检验2.工艺路线方案二工序号工序名称工 序 内 容1铸铸造毛坯2热处理去除铸造应力3铣铣侧平面4车车42外圆成型5镗镗45孔6钻钻扩25孔7钻钻攻M6孔8钻钻扩11孔9钻钻4孔10钳工去锐边毛剌11检检验工艺路线方案的比较与最终工艺路线方案如下： 两种工艺路线方案的工序是一样，只是加工顺序不一样。在第一个方案中，是铣平面工序放在后面，不够合理，而方案二侧是放在前面，符合先面后孔的加工原则，对于整个加工工艺路线看来,以上两种加工方案大致看来都是合理的.但是通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后,最后选加工工艺路线方案二。2.3.1机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定轴承座零件材料为HT200，生产类型为中批量，采用铸造毛坯。据以上原始资料及加工工艺，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图：2.3.2 确立切削用量及基本工时工序 热处理, 人工时效工序 铣侧平面 零件材料：HT200 铸件 机床：铣床X62W（1）粗加工选择直柄立铣刀，齿数为铣削深度：铣刀中的齿数每个齿的进给量：根据表5-14，取铣削速度：参照表5-14，取机床主轴转速：进给量：工作台每分进给量：根据表6.2-7铣削的基本时间计算，本次为立铣刀，铣削的基本工时计算公式如下式中工件的铣削长度（按照铣削外圆周长轮廓尺寸计算）刀具切入长度：式中，查询表5-14得出本次的铣刀直径的铣削宽度为：铣刀直径为代入上式后得出，得出刀具切出长度：取，本次选择：工作台水平进给量走刀次数为1机动时间（2）精加工选择直柄铣刀，齿数为铣削深度：铣刀中的齿数每个齿的进给量：根据表5-14，取铣削速度：参照表5-14，取机床主轴转速：进给量：工作台每分进给量：根据表6.2-7铣削的基本时间计算，本次为铣刀，铣削的基本工时计算公式如下式中工件的铣削长度刀具切入长度：式中，查询表5-14得出本次的铣刀直径的铣削宽度为：铣刀直径为代入上式后得出，得出刀具切出长度：取，本次选择：工作台水平进给量走刀次数为1机动时间工序 钻扩25孔1加工条件材料为HT200, (机械制造工艺设计简明手册)18工艺要求:孔径mm,粗糙度要求为Rz6.3.选用钻床型号为Z3025型钻床. (查机械制造工艺设计简明手册)表4.1-18和4.3-16主轴转速: 进给量: 2选择钻头： 查切削用量简明手册表2.7,选用高速钢麻花钻钻削,麻花钻直径为d=20mm.钻头几何形状为：双锥修磨横刃, 后角，二重刃长度mm,横刃长mm,弧面长度mm,棱带长度 3选择切削用量:1）决定进给量f：按加工要求决定进给量：根据（切削手册表2-7），因为材料为HT200, mm时，所以mm/r。 由于,所以mm/r。2)按钻头强度决定进给量:根据（切削手册表28）,材料为HT200, dmm,钻头强度允许的进给量是 (或)mm/r从以上三个进给量比较可以看出,受限制的进给量是工艺要求,其值为mm/r根据Z3025钻床说明书,选择mm/r，由于是加工孔,为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断,故在孔即将钻穿的时候停止自动进给采用手动进给.机床进给机构强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力在进行比较来校验。由（切削手册表319）可以查出钻孔时的轴向力，轴向力F 轴向力的修正系数为 (或) ,故F.根据Z3025钻床说明书,机床进给机构强度允许的最大轴向力F远大于F,由于F F校验成功.故 mm/r可用.(1)决定钻头磨钝标准及寿命:查（切削手册表319）,当dmm时,钻头后刀面最大磨损量mm.寿命min(2)决定切削速度:查（切削手册表219），由于材料是HT200，进给量1mm/r, d=20mm,.所以取切削速度Vm/min查（切削手册）切削速度的修正系数为: 故m/min根据Z3025钻床的实际钻速,可以考虑选择n.这个转速基本与计算转相符合,对麻花钻,以及其他方面的影响会比较小,所以可以直接采用(3)检验机床的扭矩及功率 根据（切削手册表123）,当/r, dmm时,MN.m . 扭矩的修正系数为 (或),故N.m根据（切削手册表329）,和以上已经的出的相关数据可以查出,高速钢钻头钻灰铸铁的时候消耗的功率为P根据Z3025钻床说明书, 远大于.由于M ， ，故选择的切削用量可用，即mm/r, r/min,Vm/min.4.计算基本工时 (2-5)，入切量及超切量（查切削手册表1-25）mm。故 min扩25孔 扩孔：选用Z3025钻床及扩钻头，25孔根据切削用量简明手册表2.8，进给量；根据切削用量简明手册2.18，。所以，按机床要求，取故。切削公式， (2-14)工序 钻4孔1加工条件材料为HT200, (机械制造工艺设计简明手册)39 工艺要求:孔径孔 选用钻床型号为Z3025型钻床. (查机械制造工艺设计简明手册)表4.8-19和4.9-13主轴转速: 进给量: 2选择钻头： 查切削用量简明手册表2.6,选用高速钢麻花钻钻削,麻花钻直径为d=4mm.钻头几何形状为：双锥修磨横刃, 后角，, , 3选择切削用量:1）决定进给量f：1)按加工要求决定进给量：根据（切削手册表1-9），因为材料为HT200, 时，所以mm/r。 由于,故mm/r。2)按钻头强度决定进给量:根据（切削手册表19）,材料为HT200, ,钻头强度允许的进给量是mm/r从以上进给量比较可以看出,受限制的进给量是工艺要求,其值为mm/r根据Z3025钻床说明书,选择mm/r，由于是加工孔,为了避免孔即将钻穿时钻头容易折断,故在孔即将钻穿的时候停止自动进给采用手动进给.机床进给机构强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力在进行比较来校验。由（切削手册表218）可以查出钻孔时的轴向力，当mm/r,轴向力FN 轴向力的修正系数为 (或) ,故F.根据Z3025钻床说明书,机床进给机构强度允许的最大轴向力为F远大于F,由于F F校验成功.故mm/r可用.(1)决定钻头磨钝标准及寿命:查（切削手册表212）,当时,钻头后刀面最大磨损量mm.寿命min(2)决定切削速度:查（切削手册表115），由于材料是HT200，进给量,.所以取切削速度V查（切削手册）切削速度的修正系数为: 9 故m/min根据Z3025钻床的实际钻速,可以考虑选择r/min.这个转速基本与计算转相符合,对麻花钻,以及其他方面的影响会比较小,所以可以直接采用(3)检验机床的扭矩及功率根据（切削手册表221）MN.m扭矩的修正系数为1,故N.m根据（切削手册表329）,和以上已经的出的相关数据可以查出,高速钢钻头钻灰铸铁的时候消耗的功率为P.根据Z3025钻床说明书,P远大于P.由于M， ，故选择的切削用量可用，即mm/r, r/min,Vm/min.4 计算基本工时 (2-6)，入切量及超切量（查切削手册表1-28）mm。故 min工序 钻攻M6孔1.钻5机床：铣床Z3025，刀具：参考选用相关参考文献3表4.510.0的高速钢锥形柄的麻花钻头。进给量：参考选用相关书籍文献3表2.438，取。切削速度：查阅书籍文献3表2.441，取。机床主轴转速：，查阅书籍文献3表3.131，取所以实际切削速度：切削工时 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间： 攻丝M6孔. 刀具：根据查阅书籍文献3表4.374，选择丝攻。切削深度：。进给量：查阅书籍文献3表2.458，取。切削速度：参照参考文献3表2.560，取。机床主轴转速：查阅书籍参考文献3表3.131取实际切削速度：切削工时被切削层长度：刀具切入长度，丝攻切出长度： 取丝攻走刀次数为1机动时间：该工序的加工机动时间的总和是：工序 钳工工序 检验 第三章 夹具设计3.1钻25孔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，需要设计专用夹具。并设计工序钻25孔的夹具。本夹具将用于Z3025钻床，刀具为高速钢麻花钻。3.1.1问题的提出本夹具主要用来钻25孔，在加工时应保证孔的位置度要求。此外，在本工序加工时还应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而其位置尺寸为自由公差，精度不是主要问题。3.1.2定位基准选择 由零件图可知，相对于轴承座中线有距离的要求，为使定位误差为零，应该选择轴承座零件中线为定位基准保证该角度。此外，还应以端面为基准，从而保证孔在轴承座上的位置。3.1.3切削力及夹紧力计算 刀具：麻花钻头。由实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于工作台,查切削手册表2.3，切削力计算公式为： 其中：，与加工材料有关,取；与刀具刃磨形状有关,取；与刀具磨钝标准有关,取1.0，则： 在25孔两个端面只需要采用开口垫圈和螺母适当夹紧后本夹具即可安全工作. 3.1.4定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为两个定位销，这两个定位销的尺寸与公差规定为与本零件在工作时与其相匹配轴的尺寸与公差相同，（2）计算钻套中心线与工作台的垂直度误差。钻套外径与钻模板孔的最大间隙为：衬套外径与钻模板孔的最大间隙为：则钻套中心与工作台平面的垂直度误差为： 。夹具体孔的长度为25mm，则上述间隙引起的最大平行度误差为： ，即。3.1.5夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该考虑提高劳动生产率。为此，设计采用了可换装置。拆卸时，松开夹紧螺母12扣，移动开口压板，实现工件的快换。钻床夹具的装配图见附图第四章 设计体会课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.此次设计是在学完机械制造技术基础和机械装备等课程后的一次对专业知识的综合性的实际运用；更是在学完大学四年来所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。此次设计涉及到的知识面很广，涉及到了材料力学、机械工程材料、机械制造技术基础、机械制造装备设计、公差配合与技术测量、机械设计、工程材料与热处理等课程的相关知识，同时还联系到了生产实习中的一些经验，应用到的知识广、全面。这次课程设计是一学期时间，在这一学期时间中使我对毕业设计有了很深的体会。具体如下：1. 培养了我查阅相关手册、标准、图表等技术资料的能力。2. 使我对以前所学的知识进行了一次巩固与复习。特别是在识图、手工绘图、计算机绘图、运算等方面使我有了更深的理解。3. 这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等。4. 培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识。5. 对自己独立思考能力和创新