课程设计-轴承座零件的机械加工工艺设计说明书.pdf

前言 机械制造工艺学课程是在学完了机 械制造工艺学包括机床夹具设计和大部分 专业课 并进行了生产实习的基础上的一个 教学环节 这是我们在进行毕业设计之前对 所学课程的一次深入的全面的总复习 也是 一次理论联系实际的训练 因此 它在今年 的学习中占有重要的地位 我个人的感想是 希望经历了这次课 程的设计 对自己的将来所从事的工作 进 行一次适应性的训练 通过这次课程设计锻 炼自己的分析问题 解决问题的能力 为毕 业后的工作打下一个良好的基础 由于自己的理论知识的不完善 实践能力的 缺乏 设计之中不免有一些不合理的地方 学生我肺腑的恳请各位老师能够给予指教 批评 2 一 零件的分析 一 零件的作用 上紧定螺丝 以达到内圈周向 轴向固定的目的 但因为内圈 内孔是间隙配合 一般只用于轻载 无冲击的场合 二 零件的工艺分析 该零件为轴承支架 安装轴承 形状一般 精度要求并 不高 零件的主要技术要求分析如下 参阅附图 1 1 由零件图可知 零件的底座底面 内孔 端面及轴承 座的顶面有粗糙度要求 其余的表面精度要求并不 高 也就是说其余的表面不需要加工 只需按照铸造 时的精度即可 底座底面的精度为 Ra6 3 内孔 端 面及内孔的精度要求均为 6 3 轴承座在工作时 静 力平衡 2 铸件要求不能有砂眼 疏松等缺陷 以保证零件的强 度 硬度及疲劳度 在静力的作用下 不至于发生意 外事故 二 确定生产类型 已知此轴承座零件的生产纲领为 5000 件 年 零件的质量不 3 足 100Kg 查 机械制造工艺与夹具 第 7 页表 1 1 3 可确定该拨 叉生产类型为中批生产 所以初步确定工艺安排为 加工过程划分阶 段 工序适当集中 加工设备以通用设备为主 采用专用工装 三 确定毛坯 1 确定毛坏种类 零件材料为 HT200 考虑零件在机床运行过程中所受冲击 不大 零件结构又比较简单 生产类型为中批生产 故选择 木摸手工砂型铸件毛坯 查 机械制造工艺设计简明手册 第 41 页表 2 2 5 选用铸件尺寸公差等级为 CT 9 这对提高 生产率 保证产品质量有帮助 此外为消除残余应力还应安 排人工时效 2 绘制铸造件零件图 四 工艺规程的设计 一 定位基准的选择 根据零件图纸及零件的使用情况分析 知 62 5H9 的 孔 轴承端面 顶面 16 及 12 的孔等均需正确定位 才能保证 故对基准的选择应予以分析 1 粗基准的选择 按照粗基准的选择原则为保证不加工表面和加工表面的位 置要求 应选择不加工表面为粗基准 根据零件图所示 故应 选轴承底座上表面为粗基准 以此加工轴承底座底面以及其它 表面 4 2 精基准的选择 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便 依据 基准重合 原则和 基准统一 原则 以粗加工后的底 面为主要的定位精基准 即以轴承座的下底面为精基准 二 工艺路线的拟定 根据零件的几何形状 尺寸精度及位置精度等技术要求 以及加工方法所能达到的经济精度 在生产纲领已确定的情况下 可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具 并尽量使工序集中来提 高生产率 除此之外 还应当考虑经济效果 以便使生产成本尽量 下降 选择零件的加工方法及工艺路线方案如下 方案一 工序一 粗铣轴承座的下底面 以轴承座的底座 的上表面为定位粗基准 采用 X6132 卧式铣床加工 粗铣轴承座的端面 以轴承座的下底面为基 准 使用 X6132 卧式万能铣床进行加工 铣轴承座上面的小圆柱的上顶面 还以下表 面为定位基准 同样使用 X6132 卧式铣床铣削 工序二 粗镗及半精镗 62 5 的内孔 以内孔轴线为 基准 采用镗床专用夹具 工序三 钻 扩 12 的孔 钻 扩 16 的孔 采用 Z525 立式钻床加专用夹具 方案二 5 工序一 粗铣轴承座的下底面 以轴承座的底座的 上表面为定位粗基准 采用 X6132 卧式铣床加工 工序二 粗镗及半精镗 62 5 的内孔 以内孔轴 线为基准 采用镗床专用夹具 工序三 粗铣轴承座的端面 以轴承座的下底面 为基准 使用 X6132 卧式万能铣床进行加工 工序四 钻 扩 12 的孔 钻 扩 16 的孔 采 用 Z525 立式钻床加专用夹具 工序五 铣轴承座上面的小圆柱的上顶面 还 以下表面为定位基准 同样使用 X6132 卧式铣床铣削 方案三 工序一 铣轴承座上面的小圆柱的上顶面 还以下 表面为定位基准 同样使用 X6132 卧式铣床铣削 工序二 粗铣轴承座的下底面 以轴承座的底座的 上表面为定位粗基准 采用 X6132 卧式铣床加工 工序三 粗铣轴承座的端面 以轴承座的下底面为 基准 使用 X6132 卧式万能铣床进行加工 工序四 粗镗及半精镗 62 5 的内孔 以内孔轴线 为基准 采用镗床专用夹具 工序五 钻 扩 12 的孔 钻 扩 16 的孔 采用 Z525 立式钻床加专用夹具 三个工艺方案的比较与分析 方案一 在第一道工序 6 内容多 工序集中 操作方便 方案二工序分散 方案三在 第一道工序时 选择的粗基准为底面 这样不符合粗基准选 择的原则 即不了保证加工面与不加工面的位置要求时 应 选择不加工面为粗基准这一原则 方案一与其相比 在铣完底面后 直接在铣床上铣削底 面及顶面 如此 相对来说 装夹次数少 可减少机床数量 操作人员数量和生产面积还可减少生产计划和生产组织工作 并能生产率高 另外 零件的加工要求就整体来说 其精度 并不高 若采用工序分散 方案二 法 其加工经济性并不 是很好 但在选择方案的时候 还应考虑工厂的具体条件等 因素 如设备 能否借用工 夹 量具等 故本次 设计选择方案一 根据工序方案一制定出详细的工序划分如下所示 毛坯为精铸件 清理后 退火处理 以消除铸件的内应力及 改善机械加工性能 在毛坯车间铣削去浇冒口 达到毛坯的 技术要求 然后送到机械加工车间来加工 工序 1 粗铣底座底面 以轴承座的上表面为粗 基准 将毛坯装夹在 X6132 万能卧式铣床上 按照粗加工的余量来 进行粗铣毛坯 2 精铣底座底面 以粗铣床的基础上 根 7 据实际情况 调整铣床的相关参数 精加工轴承座的 下底面 3 粗铣端面 4 粗铣顶面 5 镗 62 5 的内孔 6 钻 12 的孔 7 钻 16 的孔 8 去毛刺 9 检验 根据此工序安排 编出机械加工工艺过程卡及工序卡片 见附表 10 机械加工工艺过程卡 附表 20 90 机械加工工序卡 三 机械加工余量 工序尺寸及毛坯尺寸的确定 1 毛坯尺寸的确定 画毛坯图 轴承座其材料为 HT200 由于产品的精度要求不高 生产纲领 为中批生产 所以毛坯选用砂型铸造 毛坯铸出后进行退火处理 以消除铸件在铸造过程中产生的内应力 由文献 1 表 2 2 该种铸件的尺寸公差等级为 IT9 级 由文献 1 表 2 2 可查出铸件主要尺寸的公差 现将主要毛坯 尺寸及公差所示 主要面尺寸 零件尺寸 总余量 公差 IT 主要面尺寸 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差 IT 62 5 两端面 85 2 2 9 内孔 62 5 4 58 5 9 底面 30 2 9 8 由此 可绘出其零件的毛坯图 见附图 2 2 粗铣底底座底面 底面由粗铣和精铣两次加工完成 采用三面刃圆盘铣刀 高速钢 铣刀的规格为 120 x15 机床的型号 X6132 刀具 YG6 硬质合金端铣刀 由于铣刀在工作时 是断续切削 刀齿受很大的机械冲击 在选择几何角度时 应保证刀齿具有足够 的强度 由金属切削原理与刀具可取 o 0 s 10 0 r 60 0 0 10 0 加工要求 粗铣轴承座的下底面 a 确定加工余量 由毛坯图可知 总加工余量为 2mm 文献 2 表 8 30 可知精 加工余量为 1mm 由于两脚底面较小 根据实际情况 调整为 0 2mm 故其粗加工余量为 2 0 2 1 8mm b 确定每齿进给量 由 切削加工简明实用手册 表 8 95 取每齿粗铣的进 给量为 0 2mm Z 取精加工每齿的进给量为 1 5mm Z 粗铣走刀一次 ap 1 8mm 精铣走刀一次 ap 0 2mm c 计算切削用量 由表 8 56 取粗铣 精铣的主轴转速分别为 150r min 和 300r min 由前面选择的刀具直径 120mm 故相应的切削速度分 别为 V 粗 dn 1000 1000 150 120 x 56 52m min 9 V 精 dn 1000 1000 300 120 x m min 113m min d 校核该机床功率 只需校核粗加工即可 由文献 2 表 2 4 96 得切削功率为 P m 92 4x10 5 14 0 0 D 86 0 e a 72 0 f a p a ZnK m p 取 Z 16 n 60 150 2 5r s e a 10mm f a 0 2mm p a 1 8mm 而 K m p K v KF2 由文献 2 表 2 4 94 可知 K v 1 KF2 1 故 K m p 1 故 m p 92 4x 5 10 x 14 0 120 x 86 0 10 x 72 0 2 0 x1 8x16x2 5x1 0 35KW 其所消耗量功率远小于机床功率 故可用 3 62 5 两端面的加工 两端面的加工由铣削来完成 此时 刀具 YG6 硬质合金端铣 刀 刀具不变 机床不变 工序单边总余量由毛坯图与零件图 可知为 mm 由于本工序为粗加工 尺寸精度和表面质量可不 考虑 从而可采用不对称端铣 以提高进给量提高加工效率 由表 8 95 可得 p a 2mm f 2mm r 由文献 2 表 8 56 可得 n 600r min 则就可确定相应的切削的速度 故 V 1000 dn 1000 600 120 x 226 08m min 4 12 顶面的加工 顶面的加工由铣削来完成 工序余量为 2mm 由文献 2 表 8 95 可得 p a 3mm 且上表面精度要求不高 故上表面可一次性加工 完成 由于上表面较小 可采用端铣刀加工 但是增加了换刀 10 时间 降低了效率 故刀具仍可用刀具刀具直径为 120 的 YG6 硬质合金面铣刀 可取 f 1 5mm r 由文献 2 表 8 56 可取 n 600r min 则相应的切削速度 V 1000 dn 1000 600 120 x 117 75m min 5 62 5 074 0 0 内孔 由零件图及毛坯图知 加工总余量为 mm 由于精度要求 须粗镗和半精镗各一次 由文献 2 表 8 86 粗加工时 取 进给量 F 0 5mm r p a mm 精加工时 p a 1mm F 0 2mm r 由表 8 87 查得粗镗 62 5mm 内孔 的切削速度 V 粗 1 2m min V 精 1 6m min 由此算出转速 为 n 粗 d v 1000 5 62 2 1 1000 x x 61 15r min n 精 d v 1000 5 62 6 1 1000 x x 81 5m min 6 钻 12 孔 该孔可选由高速钢钻头钻出底孔后 再由扩孔钻钻出 由 文献 2 表 8 81 得扩孔时的余量为 mm 根据实际情况可取 为 2mm 故钻孔的余量为 Z 钻 12 2 10mm 钻孔工序尺寸及公差为 0044 0 0 10 拉孔工序尺寸及公差为 12H9 043 0 0 由文献 2 表 8 69 钻孔的进给量 f 0 2mm r 由文献 2 表 8 71 求得钻孔时的切削速度 v 0 35m s 21m min 由 知扩孔的进给量为 0 8mm s 11 由此算出转速为 n D v 1000 10 21 1000 x x 668 8r min 按钻床的实际转速取 n 600r min 则实际切削速度为 v dn 1000 1000 6 11 x 21 85m min 由表 8 78 得 F CFd x 0 Ff y FK F 588 6xd 0 xf 8 0 xK f M C m d x 0 mf ym K m x10 3 225 63x d 9 1 0 xf 8 0 x K m x0 3 因为加工灰铸铁时 K M K f 由文献 3 表 8 78 可查的 K f 1 故 F 588 6x11 6x0 2 8 0 x1 1884 1N M 225 63x11 6 9 1 x0 2 8 0 x1x10 3 6 6N m 它们均小于机床所能提供的进给率和扭转力矩 故机床刚 度足够 7 钻 16 的孔 该孔先由高速钢钻头钻出底孔后 再由圆孔拉刀拉出 由 文献 3 表 8 24 拉孔时的余量为 0 5mm 故 Z 钻 2 5 0 16 7 75mm 钻孔 工序尺寸及公差为 15 5 0044 0 0 拉孔 工序尺寸及公差为 16 H9 043 0 0 由文献 3 表 8 69 取钻孔的进给量 F 0 25mm r 由文献 3 表 8 71 求得钻孔时的切削速度为 V 0 35m s 21m min 由此算出转速为 n d v 1000 5 11 21 1000 x x 431 4r min 按钻床的 实际转速为 480r min 则实际切削速度为 V 1000 dn 1000 480 5 15 x x 23 36m min 由表 8 78 得 F 588 6xd 0 xf 8 0 xK f 12 M 225 63x 9 1 0 d xf 8 0 xK m x10 3 因为加工灰铸造铁时 K m K f 由 8 78 可查得 K f 1 故 F 588 6 x15 5x0 25 8 0 x1 3009 6N M 225 63x15 5 9 1 x0 25 8 0 x1x10 3 13 6N m 它们均小于机床所能提供的进给率和扭转力矩 故机床刚 度足够 8 时间定额计算 根据设计要求 只计算一道工序的工时 下面计算加工 12 孔的工时定额 机动时间 由文献 机械加工工艺手册 表 2 5 7 得钻孔时的计算公式 为 t fn l l l 2 1 式中 l 1 2 D cotK y 1 l 2 钻盲孔时 l 2 0 l 30 l 2 2 f 0 3 n 600 l 1 2 12 cot 2 118 1 5 5 1 因此 t 3 0 600 2 1 5 30 x 0 206min 所以 t b 4t 0 824min 辅助时间 由机械加工工艺手册表 2 5 41 确定 开停车 0 015min 升降钻杆 0 015min 13 主轴运转 0 02min 清除铁屑 0 04min 卡尺测量 0 1min 装卸工件时间由机械加工工艺手册表 2 5 42 取 min 故辅助时间 t a 0 015 0 015 0 02 0 04 0 1 1 1 19