机械制造技术课程设计-轴承座的工艺分析及镗Ф25孔的夹具设计

湖南农业大学工学院（东方科技学院）课程设计说明书 课程名称： 轴承座的工艺分析及镗25孔的夹具设计 题目名称：The bearing seat of the process analysis and boring with 25 hole jig design班 级：20 级 专业 班姓 名： 学 号： 指导教师： 评定成绩：教师评语： 指导老师签名： 20 年 月 日摘 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。轴承座的加工工艺规程及其镗25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。其中专用夹具设计尤其重要，本套设计采用经典的“一面两销”定位，采用铰链压板夹紧工件，导向侧是由镗模架与镗套相配合来完成的。关键词：工序、定位、夹紧。全套图纸加扣3012250582Take toThe design of the content relates to the machinery manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance and measuring and other aspects of knowledge.Bearing processing procedure and boring with 25 hole jig design is to include parts machining process design, process design and fixture design in three parts. The special fixture design is particularly important, the design of the classic side of the two pin positioning, clamping the workpiece using the hinge plate, guide side by boring mold and boring sleeve matched completed.Key words: process, positioning, clamping.目 录1 零件的分析 52 工艺设计62.1 毛坯的制造形式62.2 基准面的选择62.2.1 粗基准的选择62.2.2 精基准的选择62.3 制订工艺路线62.3.1 工艺线路方案一62.3.2 工艺路线方案二62.3.3 工艺方案的比较与分析62.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定72.5 确定切削用量83专用夹具设计 133.1 问题的指出 133.2 夹具设计133.2.1 定位基准的选择 133.2.2 切削力及夹紧力的计算133.3 定位误差的分析143.4 夹具设计及操作的简要说明 15总 结16致 谢17参考资料181 零件的分析1.1 零件的作用题目所给定的零件是轴承座（附图1），作用待查。1.2 零件的工艺分析轴承座的零件图中规定了一系列技术要求：（查表1.4-28机械制造工艺设计简明手册）1 以25孔为中心的加工表面。包括：工件底面，表面粗糙度为2.5，4-7孔与4-12孔 2.以底面为基准的加工面包括：25孔，表面粗糙度为1.25，工件的前端面，表面粗糙度为2.5，及配作的2-4H7的销孔。2 工艺设计2.1 毛坯的制造形式零件材料为3钢，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,采用锻造。由于年产量为1000件，属于中批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，故可以采用锻造成型。2.2 基准面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。也是保证加工精度的关键。2.2.1 粗基准的选择粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出，轴承座零件形状不规则，对于这种零件，我们选取25孔做为粗基准。2.2.2 精基准的选择按照有关的精基准选择原则（基准重合原则；基准统一原则；可靠方便原则），由零件知，基准面A（即底面）做为精基准。2.3 制订工艺路线2.3.1 工艺线路方案一工序1 锻造工序2 调质处理工序3 铣（1、粗铣底面，粗糙度为6.3；2、半精铣底面，粗糙度为3.2；3、精铣底面，粗糙度为2.5）工序4 钻（1.钻47孔；2.扩7孔至12）工序5 铣（1、粗铣前端面，粗糙度为6.3；2、半精铣前端面，粗糙度为3.2；3、精铣前端面，粗糙度为2.5）工序6 镗（1、粗镗孔至24.6，粗糙度为6.3；2、半精镗孔至24.9，粗糙度为3.2；3、精镗孔至25，粗糙度为1.25，并保证尺寸25，与基准A的平行度为0.02;4、倒角C1）工序7 配作（1、钻孔至2-3.5，粗糙度为3.2；2、铰孔至4H7，粗糙度为1.25）工序8 钳工去毛刺（1、去毛刺标示部位；2、清洗） 工序9 检验（按零件图）2.3.2 工艺路线方案二工序1 锻造工序2 调质处理工序3 铣（1、粗铣底面，粗糙度为6.3；2、半精铣底面，粗糙度为3.2；3、精铣底面，粗糙度为2.5）工序4 钻（1.钻47孔；2.扩7孔至12）工序5 铣（1、粗铣前端面，粗糙度为6.3；2、半精铣前端面，粗糙度为3.2；3、精铣前端面，粗糙度为2.5）工序6 镗（1、粗镗孔至24.6，粗糙度为6.3；2、半精镗孔至24.9，粗糙度为3.2；3、精镗孔至25，粗糙度为1.25，并保证尺寸25，与基准A的平行度为0.02;4、倒角C1）工序7 配作（1、钻孔至2-3.5，粗糙度为3.2；2、铰孔至4H7，粗糙度为1.25）工序8 钳工去毛刺（1、去毛刺标示部位；2、清洗） 工序9 检验（按零件图）2.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一与方案二的区别在于方案一将钻4-7放到了前面，方案则相反，4-7加工之后，为后道工序提供了定位基准，简化了夹具设计，提高生产效率，故选方案一：最后的加工工艺路线确定如下：工序1 锻造工序2 调质处理工序3 铣（1、粗铣底面，粗糙度为6.3；2、半精铣底面，粗糙度为3.2；3、精铣底面，粗糙度为2.5）工序4 钻（1.钻47孔；2.扩7孔至12）工序5 铣（1、粗铣前端面，粗糙度为6.3；2、半精铣前端面，粗糙度为3.2；3、精铣前端面，粗糙度为2.5）工序6 镗（1、粗镗孔至24.6，粗糙度为6.3；2、半精镗孔至24.9，粗糙度为3.2；3、精镗孔至25，粗糙度为1.25，并保证尺寸25，与基准A的平行度为0.02;4、倒角C1）工序7 配作（1、钻孔至2-3.5，粗糙度为3.2；2、铰孔至4H7，粗糙度为1.25）工序8 钳工去毛刺（1、去毛刺标示部位；2、清洗） 工序9 检验（按零件图）以上工艺过程详见械加工工艺过程卡片2.4 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35钢，硬度为HBC40-45，毛坯质量约为1.5kg，生产类型为中批生产，采用机器造型锻造毛坯。根据上述材料及加工工艺，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：1、25，表面粗糙度为1.25，分三步加工，粗镗半精镗精镗查机械设计工艺手册表3-4得：粗镗 单边余量：Z=0.3半精镗 单边余量：Z=0.15精镗 单边余量：Z=0.052、基准面A（工件底面），表面粗糙度为2.5，分三步加工，粗铣半精铣精铣查机械设计工艺手册表3-8得：粗铣 单边余量：Z=0.3半精铣 单边余量：Z=0.15精铣 单边余量：Z=0.053、工件前端面，表面粗糙度为2.5，分三步加工，粗铣半精铣精铣查机械设计工艺手册表3-6得：粗铣 单边余量：Z=0.3半精铣 单边余量：Z=0.15精铣 单边余量：Z=0.054 、4-7与4-12孔及2-4H7孔（表面粗糙度为1.25），因其余量本来就不大，所以在这里我们就采用实心锻造。2.5 确定切削用量工序1：锻造工序2：调质处理工序3：铣（1、粗铣底面，粗糙度为6.3；2、半精铣底面，粗糙度为3.2；3、精铣底面，粗糙度为2.5）工步一：粗铣底面，粗糙度为6.31) 选择刀具 根据机械加工工艺师手册铣削宽度ae5mm时。直径为do=50mm故齿数，由于采用标端铣刀铣刀几何参数 rn=10ao=16 2) 切削用量 本道工步切削宽度ac30.8，根据机械加工工艺师手册表3013，铣床功率510KW，工艺系统刚度为 中，端铣刀，加工材料为45，可选择粗铣时每齿进给量af=0.20.3mm/z3) 选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6端铣刀do=50mm，刀具寿命 T=120min4) 确定切削速度VcZ=8, aP=40-70mm, ac=30.8, fz=f/z=0.07501mm/zVc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min) n=1000V/d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根据X51型铣床说明书选n=160r/minVc=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/min Vf=nf=160x0.6=96mm/min 选Vf=80mm/min 实际fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z5) 机床功率： 当Vc=71m/min ae=3mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系数：故Pct0.8,根据X51型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=7.50.75=5.63kw 故PccPcm 因此所决定的切削用量可以采用。 ae=3mm Vf=80m/min=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mm/z工步二：半精铣底面，粗糙度为3.21）选择刀具 刀具与上道工步是同一把刀。 2）切削用量 留精铣的加工余量为0.05，所以本道工步切削宽度ae0.15mm，由于加工表面精度要求Ra=3.2 um.根据机械加工工艺师手册表3013得每转进给量0.51.2mm/r就能满足要求，但考虑到X51功率为7.5kw，机床为中等系统刚度和X62W铣床说明书 所以每转进给量0.6mm/r3）决定切削速度Vc、可根据切削用量简明手册表3.9确定ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min n=1000V/d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min根据X51W型铣床说明书选n=210r/minVf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z工步三：精铣底面，粗糙度为2.51）选择刀具 刀具与上道工步是同一把刀。 2）切削用量 本道工步切削宽度ae0.05mm，由于加工表面精度要求Ra=2.5 um.根据机械加工工艺师手册表3013得每转进给量0.51.2mm/r就能满足要求，但考虑到X51功率为7.5kw，机床为中等系统刚度和X62W铣床说明书 所以每转进给量0.6mm/r3）决定切削速度Vc、可根据切削用量简明手册表3.9确定ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min n=1000V/d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min根据X51W型铣床说明书选n=210r/minVf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z工序4 钻（1.钻47孔；2.扩7孔至12）工步一：钻47孔确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工7孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z3025机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为工步二：扩7孔至12利用钻头将孔扩大至，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取根据机床说明书，选取则主轴转速为，并按车床说明书取，实际切削速度为工序5 铣（1、粗铣前端面，粗糙度为6.3；2、半精铣前端面，粗糙度为3.2；3、精铣前端面，粗糙度为2.5）工步一：粗铣前端面，粗糙度为6.31） 刀具 根据机械加工工艺师手册铣削宽度ae5mm时。直径为do=50mm故齿数，由于采用标端铣刀铣刀几何参数 rn=10ao=16 2） 削用量 本道工步切削宽度ac30.8，根据机械加工工艺师手册表3013，铣床功率510KW，工艺系统刚度为 中，端铣刀，加工材料为45，可选择粗铣时每齿进给量af=0.20.3mm/z3） 选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6端铣刀do=50mm，刀具寿命 T=120min4） 确定切削速度VcZ=8, aP=40-70mm, ac=30.8, fz=f/z=0.07501mm/zVc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv) Cv=20,qv=0.7,Xv=0.3,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.3,m=0.25,Km=1.12Ksv=0.8,KTv=0.82,Kv=KmxKsvxKTv=1.12x0.8x0.82=0.79Vc=(Cvxdoxqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=23.7(m/min) n=1000V/d=(1000x23.7)/(3.14x50)=151r/min 根据X51型铣床说明书选n=160r/minVc=3.14nd/1000=(160x3.14x50)/1000=25.1m/min Vf=nf=160x0.6=96mm/min 选Vf=80mm/min 实际fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z5) 机床功率： 当Vc=71m/min ae=3mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系数：故Pct0.8,根据X51型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=7.50.75=5.63kw 故PccPcm 因此所决定的切削用量可以采用。 ae=3mm Vf=80m/min=160r/min Vc=25.1m/min fz=0.0625mm/z工步二：半精铣前端面，粗糙度为3.21）选择刀具 刀具与上道工步是同一把刀。 2）切削用量 留精铣的加工余量为0.05，所以本道工步切削宽度ae0.15mm，由于加工表面精度要求Ra=3.2 um.根据机械加工工艺师手册表3013得每转进给量0.51.2mm/r就能满足要求，但考虑到X62功率为7.5kw，机床为中等系统刚度和X62W铣床说明书 所以每转进给量0.6mm/r3）决定切削速度Vc、可根据切削用量简明手册表3.9确定ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min n=1000V/d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min根据X62W型铣床说明书选n=210r/minVf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z工步三：精铣前端面，粗糙度为2.51）选择刀具 刀具与上道工步是同一把刀。 2）切削用量 本道工步切削宽度ae0.05mm，由于加工表面精度要求Ra=2.5 um.根据机械加工工艺师手册表3013得每转进给量0.51.2mm/r就能满足要求，但考虑到X51功率为7.5kw，机床为中等系统刚度和X62W铣床说明书 所以每转进给量0.6mm/r3）决定切削速度Vc、可根据切削用量简明手册表3.9确定ac=0.2mm, Vc=(Cvdoqv)/(TmxapxXvxfzxyvxaexuvxZpv)=33.1m/min n=1000V/d=(1000x33.1)/(3.14x50)=211r/min根据X62W型铣床说明书选n=210r/minVf=nf=210x0.6=126mm/min、VF=125mm/min fz=Vf/(nxz)=0.074mm/Z工序6 镗（1、粗镗孔至24.6，粗糙度为6.3；2、半精镗孔至24.9，粗糙度为3.2；3、精镗孔至25，粗糙度为1.25，并保证尺寸25，与基准A的平行度为0.02;4、倒角C1）工步一：粗镗孔至24.6，粗糙度为6.31) 切削深度 单边余量为Z=0.3mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.35mm/r3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速ns= 595.5r/min与286.3r/min相近的机床转速为 575r/min。现选取=575r/min。所以实际切削速度=工步二：半精镗至24.9，粗糙度为3.21) 切削深度 单边余量为Z=0.15mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.10mm/r 3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=98m/min4) 确定机床主轴转速ns= 651.5r/min与651.5r/min相近的机床转速为650r/min。现选取=650r/min。所以实际切削速度=工步三：精镗至25，粗糙度为1.25，并保证尺寸25，与基准A的平行度为0.02;4、倒角C1）1) 切削深度 单边余量为Z=0.05mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.10mm/r 3) 计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=98m/min4) 确定机床主轴转速ns= 650.2r/min与650.2r/min相近的机床转速为650r/min。现选取=650r/min。所以实际切削速度=工步四：倒角C1工序7 配作（1、钻孔至2-3.5，粗糙度为3.2；2、铰孔至4H7，粗糙度为1.25）工步一：钻孔至2-3.5，粗糙度为3.2确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工7孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z3025机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为工步二：铰孔至4H7，粗糙度为1.25根据参考文献表2-25，得查参考文献表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度。工序8 钳工去毛刺（1、去毛刺标示部位；2、清洗） 工序9 检验（按零件图）3专用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。经过与指导老师协商，决定设计第工序6 镗25孔的镗床夹具设计3.1 问题的指出本夹具主要用来镗25孔，由零件图知，与基准面的平行度为0.02，孔中心线到基准A的距离为250.02，所以我们采用基准面A作为定位基准并与两个7孔配合完成完全定位，即经典的“一面两销”。3.2 夹具设计3.2.1 定位基准的选择由零件图可知，与基准面的平行度为0.02，孔中心线到基准A的距离为250.02，所以我们采用基准面A作为定位基准并与两个7孔配合完成完全定位，即经典的“一面两销”，为了提高加工效率、方便加工，决定镗头材料使用高速钢，用于对25孔进行加工。同时，为了缩短辅助时间，准备采用手动夹紧。3.2.2 切削力及夹紧力的计算刀具：高速钢镗头，尺寸为25。 则轴向力：见工艺师手册表28.4F=Cdfk3.1 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=(F=420转矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=KKKK式中 K基本安全系数，1.5; K加工性质系数，1.1;K刀具钝化系数, 1.1;K断续切削系数, 1.1则 F=KF=1.5 钻削时 T=17.34 N切向方向所受力: F=取F=4416F F所以,镗削时工件不会转动,故本夹具可安全工作。3.3 定位误差的分析 (1)移动时基准位移误差 （式5-5）式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙代入（式5-5）得： = = (2) 转角误差 （式5-6）式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙 削边销孔的最大偏差 削边销孔的最小偏差 削边销定位孔与定位销最小配合间隙其中： 则代入（式5-6）得：则： 3.4 夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，为提高劳动生产率，本工件采用“一面两销心”定位，通过铰链压板夹紧工件，这样操作更加简单，迅速，特别适合中批量生产，总体来说这套夹具是非常不错的。能满足批量生产要求 夹具体零件图如下：总 结设计即将结束了，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