棒哥设计QQ 29467473
辽宁工程技术大学
课 程 设 计
题 目： 轴承架零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计（钻孔Ф30专用夹具设计）
班 级： 汽车06-2
姓 名： 雷席阳
指导教师： 刘克铭
完成日期： 2009-6-29
一、设计题目(学生空出，由指导教师填写)
轴承架零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计（钻孔Ф30专用夹具设计）
二、原始资料
(1) 被加工零件的零件图 1张
(2) 生产类型:中批或大批大量生产
三、上交材料
(1) 被加工工件的零件图 1张
(2) 毛坯图 1张
(3) 机械加工工艺过程综合卡片(参附表1) 1张
(4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1张
(4) 夹具装配图 1张
(5) 夹具体零件图 1张
(6) 课程设计说明书(5000～8000字) 1份
四、四、进度安排(参考)
(1) 熟悉零件,画零件图 2天
(2) 选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片 5天
(3) 工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图) 9天
(4) 编写说明书 3天
(5) 准备及答辩 2天
五、指导教师评语
成 绩：
指导教师
日 期
摘 要
本课程设计主要内容包括轴承架的加工工艺过程设计和钻Ф30孔的专用夹具设计。首先，通过对轴承架的分析，了解轴承架的作用。其次依据轴承架毛坯件和生产纲领的要求及各加工方案的比较，制定出切实可行的轴承架加工工艺规程路线。再运用机械制造技术基础等相关课程的知识，确定轴承架在加工中的定位、夹紧以及工艺路线的安排，并确定了加工面的工艺尺寸和选择合适的机床和刀具，保证零件的加工质量。最后，根据被加工零件的加工要求，参考机床夹具设计手册及相关方运用夹具设计面的书籍，的基本原理和方法，拟定夹具设计的方案，设计出高效、省力、经济合理并且能保证加工质量的夹具。在整个课程设计过程中完成了零件图、毛坯图、夹具体装配图和夹具体零件图的绘制。
Abstract
The main contents of the curriculum design, including the processing of aircraft bearings process design and drilling holes Ф30 dedicated fixture design. First of all, through the analysis of aircraft bearings, to understand the role of aircraft bearings. Second, based on rough pieces of aircraft bearings and production requirements of the Program and the comparison processing program to develop a practical point of order processing bearing frame line. Re-use of machinery and other manufacturing technology-related courses based on knowledge, determine the bearing frame in the processing of the positioning, clamping and the process line and to determine the level of the processing technology of surface size and select the appropriate machine tool and tool to ensure the quality of parts machining . Finally, parts are processed in accordance with the processing requirements of machine tool fixture design reference manual and related to the use of surface fixture design books, the basic principles and methods, fixture design program to develop design efficient, labor-saving, economic rationality and processing to ensure the quality of the fixture. Throughout the curriculum design process was completed parts map, blank map of the specific folder and the folder assembly mapping specific parts.
目 录
1 零件的分析1
1.1 轴承架的作用1
1.2 轴承架的技术要求1
1.3 审查轴承架的工艺性2
2轴承架毛坯的确定2
2.1确定轴承架的生产类型2
2.2确定毛坯的类型和制造方法3
3拟定工艺路线3
3.1定位基准的选择3
3.2确定各表面的加工方法4
3.3加工阶段的划分4
3.4工艺线路方案4
3.5确定各工序的加工余量5
4 Ф30-Ф35孔切削用量的计算7
4.1钻孔工步切削用量的计算7
4.2 扩孔工步切削用量的计算8
5 加工Ф30孔基本工时的计算8
5.1基本时间的计算8
5.2 辅助时间的确定8
5.3其他时间的计算8
5.4 单件时间定额9
5.5编制工序卡片9
6 Ф30孔专用夹具设计9
6.1定位方案的设计9
6.2定位误差分析与计算10
6.3 导向元件的设计10
6.4 夹紧装置的选择11
6.5 夹具结构设计与简要操作说明11
7 方案综合评价与结论12
8 体会与展望12
参考文献14
1 零件的分析
1.1 轴承架的作用
设计题目所给的零件轴承架，上端突出的两孔（基轴制设计制造）用于安装轴承加工精度要求比较严格。安装时，以锥销孔作定位元件，分布在环周的四个沉头孔配以螺栓联结在机床上。
1.2 轴承架的技术要求
轴承架的材料为HT200，毛坯制造完后需要进行时效处理，硬度要求为195HBS。
轴承架有下列几组主要加工面：
1）以Φ30内孔为中心的加工表面，这包括通孔两端倒角、小孔Φ30以及孔Φ35
2）以两个Φ50H7内孔为中心的加工表面，这包括Φ60的短孔、Φ50H7及倒角，保证基孔制孔与基轴制轴承配合
3）轴承架后端的平面和Φ60的外圆表面
表1 轴承架技术要求
加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度等级表面粗糙度/
轴承架左端面67IT86.3
轴承架右端面67IT86.3
轴承架后端平面20IT86.3
Φ54外圆端面Φ54IT86.3
Φ60外圆端面Φ60IT86.3
4ΧΦ11沉头孔Φ11、Φ16IT1425
Φ30孔Φ30IT86.3
Φ50H7孔0.03、IT76.3
Ф60外圆面Ф60IT86.3
Ф8孔Ф8IT126.3
B向平面54IT1312.5
1.3 审查轴承架的工艺性
零件图样上的视图、尺寸公差和技术要求完整统一。分析零件图工件有几个平面需要加工，精度要求不是特别高。另有一些通孔需要加工，轴承架上端突出部分，先加工了一个Ф60孔，以便进一步加工Ф50H7孔，之间用C2倒角过渡，不尽使加工更容易，也使拆装时更容易。轴承架下面有一段比较长的空轴，平面上有一退刀槽，以便加工Ф60外圆面，通孔Ф30的加工精度要求不是特别高。总的说来，零件的精度要求不高，可以在保证质量的前提下高效的完成加工。
2轴承架毛坯的确定
2.1确定轴承架的生产类型
零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型有着完全不同的工艺特性。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的年生产纲领N可按下式计算
其中 N——是零件的生产纲领（件/年）；
Q——产品的年产量（台、辆/年）；
m——每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、辆）；
a%——备品率，一般取2%-3%；
b%——废品率，一般取0.3%-0.7%；
根据上式结合题目给定数据，即可算出轴承架的生产纲领，进而确定出其生产类型。
Q=8000台/年，m=1件/台，取a%=3%，取b%=0.5%，由公式(1-1）有：(件/年).按照设计计划要求，生产类型定为大批大量生产。
2.2确定毛坯的类型和制造方法
轴承架的材料为灰铸铁（HT200），适于铸造。又因为轴承架结构较复杂，要求大批量生产，为提高生产效率降低制造成本，因此采用机器造型。机器造型铸件尺寸精确，表面光洁，加工余量小，机械性能好完全满足轴承架的生产要求。
3拟定工艺路线
工艺路线的拟定包括：定位基准的选择；各表面加工方法的确定；加工阶段的划分；工序集中程度的确定；工序顺序的安排。考虑到实际经验的缺乏，加之时间的限制，主要进行了定位基准的选择、各表面加工方法的确定和工序顺序的安排工作。
3.1定位基准的选择
拟定工艺路线的第一步是选择定位基准，为使所选的定位基准能保证整个机械加工工艺过程顺利进行，通常应先考虑如何选择精基准来加工各个表面，然后考虑如何选择粗基准把作为精基准的表面先加工出来。
粗基准主要是第一道加工工序的定位基准，选择轴承架顶部端面为粗基准。因此要求铸造的时候一定要保证顶部端面的精度要求和尺寸要求。以此精加工左、右端面和后端面。再以各端面精加工各孔。
3.2确定各表面的加工方法
工件上的加工表面往往需要通过粗加工、半精加工、精加工等才能逐步达到质量要求，加工方法的选择一般应根据每个表面的精度要求，先选择能够保证该要求的最终加工方法，然后再选择前面一系列预备工序的加工方法和顺序。
表2 各加工面加工方案
加工表面精度要求/加工方案
轴承架左端面6.3粗铣-半精铣
轴承架右端面6.3粗铣-半精铣
轴承架后端面6.3粗铣-半精铣
Ф60孔25粗镗（或扩孔）
Ф50H7孔6.3钻-镗-扩-铰
Ф30孔6.3钻-扩
Ф35孔25粗镗
4ХФ11孔25钻-铰
2ΧM12螺纹孔6.3车螺纹
B向平面12.5粗刨（粗铣）
Ф60外圆面6.3粗车-半精车
Ф54外圆端面6.3粗车-半精车
Ф60外圆端面6.3粗车-半精车
3.3加工阶段的划分
1）粗加工阶段 加工各端面平面，切除加工表面上的大部分余量，并且加工出精基准。
2）半精加工阶段 消除主要表面粗加工后留下的误差，保证其达到一定的精度，完成精度不高的表面加工
3.4工艺线路方案
根据表2各加工表面的加工方法，考虑加工过程中定位基准的选择原则，确定工序顺序。在工序顺序安排中，不仅要考虑机械加工工序，还应考虑热处理和辅助工序，遵循先基准后其他、先粗后精、先主后次、先面后孔的原则，最终确定的工序顺序详见表4，以此为依据，填写机械加工工艺过程卡片。
表3 加工工序表
工序号工序名称工序内容
I备料热处理
II铰孔机动铰孔加工Ф6锥销孔
III粗铣-半精铣Ф54外圆端面
IV粗铣-半精铣粗铣左端面、右端面，然后半精铣
V粗铣-半精铣后端面
VI粗铣-半精铣Ф60外圆端面
VII钻-镗-扩-铰加工出Ф50H7孔
VIII扩孔加工Ф60孔
IX粗车-半精车车Ф60外圆面
X粗铣B向平面
XI钻-扩-镗先加工Ф30内孔再加工Ф35内孔
XII钻-铰先分别加工出四个Ф11通孔，再加工四个Ф16的沉头孔
XIII车螺纹以轴承架的上端面为基准加工2ΧM12螺纹孔
XIV车加工各倒角
XV钳去毛刺
XVI终检
3.5确定各工序的加工余量
根据表1-6至1-11和2-15至2-40，将各加工表面的工艺路线、工序（或工步）余量，工序（或工步）尺寸及其公差、表面粗糙度填入表4中。
表4 各工序加工余量的确定
加工表面工步名称工步余量基本尺寸公差等级粗糙度/精度公差工序尺寸及偏差
轴承架左端面半精铣167IT86.30.046
粗铣468IT1112.50.19
毛坯572----3.272±1.6
轴承架右端面半精铣167IT86.30.046
粗铣468IT1112.50.19
毛坯572----3.272±1.6
轴承架后端面半精铣1.520IT86.30.063
粗铣421.5IT1112.50.22
毛坯5.525.5----2.625.5±1.3
Ф54外圆端面半精铣15IT86.30.046
粗铣46IT1112.50.074
毛坯510----210±1
Ф60外圆端面半精铣164IT86.30.046
粗铣465IT1112.50.19
毛坯569----3.269±1.6
Ф50H7孔铰0.0750IT76.30.035
扩0.1849.93IT86.30.039
镗0.0549.75IT96.30.062
钻24.749.7IT1112.50.16
毛坯2525----2.425±1.2
Ф60孔扩1060IT12250.3
Ф30孔扩230IT106.30.084
钻1328IT11--0.13
毛坯1515----2.215±1.1
Ф35孔粗镗535IT11250.16
4ХФ11沉头孔锪516IT11250.11
钻2.111IT11250.11
毛坯7.18.9----28.9±1
B向平面粗铣654IT1112.50.19
Ф60外圆面半精车1.160IT86.30.046
粗车661.1IT1112.50.19
毛坯7.167.1----3.267.1±1.6
4 Ф30-Ф35孔切削用量的计算
4.1钻孔工步切削用量的计算
该工步为粗加工，因此在考虑加工余量的情况下，选取=15mm;选择f=0.5 mm/r;选择v=20m/min。由公式（5-1）可求得该工序钻头转速n=227.5r/min,查表4-5选取立式钻床Z525,查表4-9选择Z525转速n=272r/min,再将此转速代入（5-1）得v=23.91m/min。
4.2 扩孔工步切削用量的计算
该工步为半精加工，在考虑加工余量的前提下选取=2mm，查表5-23取f=0.8mm/r,查表5-24，v=89m/min,由公式(5-1)求得该工序扩孔钻转速n=945r/min,查表4-5取立式钻床Z525, 查表4-9选择Z525转速n=960r/min,将此转速代入(5-1)得v=90.43m/min。
5 加工Ф30孔基本工时的计算
5.1基本时间的计算
（1）钻孔工步的基本时间
根据表5-41有公式，工步加工中心孔，因此式中=0，
=2mm
将f=0.5mm/r、n=272r/min、l=64mm代入t=29.1s
（2）扩孔工步的基本时间
根据表5-41有公式，其中，，, l=64mm、f=0.8mm/r、n=960r/min则t=5.3s
5.2 辅助时间的确定
辅助时间包含装卸工件、开停机床、改变切削用量、测量加工尺寸、引进或退回刀具等动作所消耗的时间，一般按基本时间的15%-20%估算。因此=（29.1+5.3）×0.2=6.88s
5.3其他时间的计算
除了作业时间以外，每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作的时间是作业时间的，休息与生理需要时间是作业时间的，本工件均取3%，则各工序的其他时间（+）可按关系式（3%+3%）×（）计算，其他时间：+ =3s.
5.4 单件时间定额
单件时间定额包括基本时间、辅助时间及其他时间，因此单件时间定额为29.1+5.3+6.88+3=44.28s
5.5编制工序卡片
在轴承架夹具设计中，指定加工工序是加工Ф30孔。根据切削用量的计算和基本工时的计算即可制订出该工序的工序卡片，具体内容详见机械加工工序卡片。
6 Ф30孔专用夹具设计
机床夹具是一种在金属切削机床上实现装夹任务的工艺装备，机床夹具的功用主要是：稳定地保证工件的加工精度；减少辅助工时，提高劳动生产率；扩大机床的使用范围，实现一机多能。对于所加工零件用常规的夹具（即通用夹具）其生产效率是很低的，同时加工精度也不容易保证。考虑到轴承架零件属于大批量生产，所以应该对其设计专用夹具，以保证加工精度和提高劳动生产率。
6.1定位方案的设计
根据零件的形状，现设计如图定位方案，采用平面、固定式定位销、活动V型块。现就各定位元件进行分析：
1)固定式定位销限制
2)活动V型块限制
3)平面限制、、
以上是对各定位元件的定位分析，限制了零件的5个自由度，定位合理，满足零件的加工要求。
6.2定位误差分析与计算
所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。因为对一批工件来说，刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序基准在加工尺寸方向上的最大变动量。造成定位误差的原因有：由于定位基准与工序基准不一致所引起的定位误差，称基准不重合误差，即工序基准相对定位基准在加工尺寸方向上的最大变动量，以表示；由于定位副制造误差及其配合间隙所引起的定位误差，称基准位移误差，即定位基准的相对位置在加工尺寸方向上的最大变动量，以表示。，
根据表8-13，=0.030/2/=0.02m＜
6.3 导向元件的设计
钻床夹具的刀具导向元件为钻套，钻套的作用是确定刀具相对夹具定位元件的位置，并在加工中对钻头等孔加工刀具进行引导，防止刀具在加工中发生偏斜。
由于该孔的加工方法是先钻孔，再扩孔，因此选择快换钻套（JB/T8045.3-1999）。如图所示：
钻套高度与所钻孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具刚度、工件表面形状等因素有关。钻套高度H越大，刀具的导向性能越好，但刀具与钻套的摩擦越大，一般取H=(1-2.5)d，孔径小、精度要求高时，H取较大值。H=(1-2.5)d=(1-2.5)×28=(28-70),取H=56mm。
钻套底部与工件间的距离h称为排屑间隙，H值应适当选取，h值太小时，切屑难以自由排出，使加工表面被破坏；h值太大时，会降低钻套对钻头的导向作用，影响加工精度。加工铸铁时，h=（0.3-0.7）d；加工钢时，h=(0.7-1.5)d。由于轴承架材料为HT200，所以其排屑间隙h=(0.3-0.7)d=(0.3-0.7)×28=(8.4-19.6),取h=12mm。
6.4 夹紧装置的选择
夹紧装置的确定需要考虑装置夹紧力的作用点、方向、大小等要素，因此，对于本零件工序，选择螺旋压板夹紧机构。选择螺旋压板夹紧机构对工件夹紧，根据表10-1压紧力
其中为考虑传动机构转轴摩擦损失时的传动效率，螺纹升角=，为螺纹摩擦角，再有，K为安全系数。粗加工时取K=2.5-3,精加工时取K=1.5-2。此方案夹紧力的作用力方向利于减少所需夹紧力的大小。
根据《机械夹具设计手册软件版V1.0》有切削力计算，其中f=0.5，=0.6得出=6738N
6.5 夹具结构设计与简要操作说明
为减少辅助时间，夹具设计保证快速定位和夹紧，提高生产效率，以满足大批量生产的要求。采用螺旋压板式压紧，夹紧力的作用力方向利于减少所需夹紧力的大小，且力的方向垂直于工件的主要定位基准。夹具采用平面、圆柱销、V型块进行定位，具体结构如专用夹具零件图和装配图所示。装夹时，先要拨压V型块，当轴承架按图示位子装夹完后，再用两边的加紧装置夹住轴承架，最后将钻套装入横板孔内，便可加工零件了。
由于安装钻套，装夹工件时有一定的不便，但是可以实现快速定位、对刀，夹具底部的通孔防止钻头直接接触到钻床，保护刀具。两边都有较大空间利于排屑。
7 方案综合评价与结论
对于Φ30孔的加工采用平面、圆柱销、V型块进行定位，这种定位方式限制了工件的5个自由度，尽管是不完全定位但满足加工要求，定位合理。加工方案为钻-扩，因为，零件的精度要求不高。整个方案在机床设备种类有限的情况下仍可以大量生产，并且生产效率较高。
8 体会与展望
通过这次机械制造技术基础的课程设计，有得到一次有效的实训。课程设计过程中，翻阅各类书籍，查阅大量资料，这不仅扩大了我的视野增长专业知识，而且涉及的各机械方面的知识再一次得到巩固和加深。课程设计是对所学知识进行实际运用，理论联系实践，锻炼实际动手能力、分析问题、解决问题及把握全局的能力。
在相当长的一个可以预见的历史时期内，机械工业仍然是衡量一个国家现代化程度与工业化进程的最主要标准，微电子工业与生物技术等产业要做到彻底脱离机械工业而独立目前看来还没有可能。而机械工业的最基本组成部分——零件的加工制造，当然的成为衡量机械发展水平的重要指标。即使经过几十年的积累，我国在零部件制造方面也只是在低端徘徊，产品也以低端为主。精密性和工艺性水平仍远远没有达到国际先进水平。即使在一些名为国产的设施上，进口件扮演的往往是核心角色。此次汶川地震中救灾的直升机主力——20世纪80年代中美蜜月期时购买的“黑鹰”直升机——至今仍然需要每年从美国进口零备件以维持运转。这可以看做我国机械工业的一个缩影。看到这里，突觉惭愧。我们国家有好多的高科技都是在模仿发达国家，当人家问及知识产权和技术转让费时，我们模仿出来的产品却达不到别人的质量标准。然而对于国内的现状，不必太悲观。尽管我国工业时代来的较晚，底子薄，要相信按照目前的发展速度“中国制造”一定会征服世界的。
参考文献
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