轴承座夹具课程设计说明书.doc

大连工业大学机械设计课程说明书轴承座工艺设计【摘要】轴承座是用来支撑轴承的，固定轴承的外圈，仅仅 让内圈转动，外圈保持不动，始终与传动的方向保持一致（比如电机运转方向），并且保持平衡；,轴承座的概念就是轴承和箱体的集合体,以便于应用,这样的好处是可以有更好的配合,更方便的使用,减少了使用厂家的成本.至于形状,多种多样,通常是一个箱体,轴承可以安装在其中。随着科学技术的不断进步，它在国民经济中占有越来越重要的地位，发展前景十分广阔，尤其是在汽车和电子电器等高速发展的领域。本次课程设计设计的课题就是轴承座的设计，是在学完汽车制造工艺学后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。【关键词】轴承座 工艺规格设计 夹具设计 工序 工艺性目 录一、设计任务1二、工艺性分析3 2.1零件的作用3 2.2零件的工艺性分析3三、工艺规程设计 3.1零件材料4 3.2毛坯选择4 3.3基准的选择9 3.4制订工艺路线9 3.5机械加工余量、工序尺寸及公差12四、夹具设计17 4.1提出问题17 4.2夹具设计17五、设计心得20六、参考文献22一、设计任务.设计课题：轴承座机械加工工艺规程设计 加工30、35孔专用夹具设计设计要求：（1）零件毛坯图 1张 （2）机械加工工艺过程卡片 1张 （3）机械加工主要工序的工序卡片 1张 （4）夹具装配图 1张 （5）夹具零件图 1张 （6）设计说明书 1份零件简图：如图1-1所示名 称：轴承座生产批量：中批量材 料:HT20-40要求设计此工件的钻床夹图1-1零件三维图：如图1-2所示图1-2二、工艺性分析2.1零件作用设计题目所给零件为轴承座，主要作用是安装轴承以支撑轴。2.2零件工艺性分析轴承座共有4组主要加工表面。1、 以30mm/35mm孔为中心的加工表面。 这组加工表面包括：30mm孔和35孔及倒角以及尺寸为38mm与30mm孔轴线垂直的两个端面。还有一个4mm的油孔。 这组加工表面位置要求为：30mm孔的轴线与两外端面的平行度误差为0.03mm.2、 以6mm孔为中心的加工表面。 这组加工表面包括：6mm油孔，两个13mm沉孔，两个9mm通孔，两个8mm配作孔，以及与30mm轴线之间尺寸为30mm的6mm孔的外端面。3、 9mm孔的外端面。 这个加工表面的位置要求为：（1）与30mm孔的轴线的平行度误差为0.03mm；（2）表面平面度误差为0.008mm（只允许中间向材料内凹下），位置度误差为0.01mm.4、 槽32mm。三、工艺规程设计3.1零件材料零件材料为HT200，是中碳钢，其强度较高，塑性和韧性尚高，焊接性差。用于承受较大载荷的小截面调质件和应力较小的大型正火件，以及对心部要求不高的表面淬火件：曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。水淬时有形成裂纹的倾向，形状复杂的零件应在热水或油水中淬火。3.2毛坯选择3.2.1确定毛坯的类型及制造方法由于零件的材料为HT200，零件的形状规则，同时由于零件属于中批生产，零件的轮廓尺寸不大，为了便于生产故选用模锻毛坯。 模锻加工工艺的几点优势：由于有模膛引导金属的流动，锻件的形状可以比较复杂；锻件内部的锻造流线比较完整，从而提高了零件的机械性能和使用寿命。锻件表面光洁，尺寸精度高，节约材料和切削加工工时；生产率较高；操作简单，易于实现机械化；生产批量越大成本越低。 从零件材料及力学性能要求，零件的结构形状与大小，生产类型，现有生产条件，充分利用新工艺、新材料等多方面综合考虑选择模锻加工工艺中的锤上模锻。3.2.2确定毛坯的形状、尺寸及公差毛坯的形状及尺寸如图3-1所示图3-13.2.3毛坯加工余量、工序尺寸及公差的确定 （1）、确定轴承座底平面的加工余量及工序尺寸 a)、轴承座底平面的加工过程如图3-2所示 零件毛坯 粗铣底面 精铣底面图3-2 b)、根据工序尺寸和公差等级，查附表14平面加工方案得出粗铣、精铣底面的工序偏差，按入体原则标注，考虑到高度方向上以下底面为尺寸基准，并要保证中心线到地面的高度为30mm。因此以轴承孔外圆面为粗基准先加工下底面，以加工后的平面为后面加工的精基准。底面的加工余量及工序尺寸见表3-1表3-1工序基本尺寸工序单边余量/mm公差等级表面粗糙度毛坯213IT1425粗铣18.52.5IT1212.5精铣180.5IT71.6 （2)、确定轴承座上平面的加工余量及工序尺寸 a)、轴承座上平面的加工过程如图3-3 毛坯 粗铣上平面 精铣上平面图3-3b)、根据工序尺寸和公差等级，查附表14平面加工方案得出粗铣、精铣上底面的工序偏差。方便铣削，并要间接保证尺寸15+0.05 0，以及平面度，侧以下底面为精基准加工两底面。两上底面的加工余量及工序尺寸见表3-2表3-2工序基本尺寸工序单边余量/mm公差等级表面粗糙度毛坯183IT1425粗铣15.52.5IT1212.5精铣150.5IT71.6（3）、确定轴承座前后两端面的加工余量及工序尺寸 a)、轴承座前后端面的加工过程如图3-4所示图3-4b)、根据工序尺寸和公差等级，查附表14平面加工方案得出粗铣、精铣前后两端面的工序偏差。因前端面是宽度方向上的尺寸基准，并为加工孔30的一个精基准，因此在次道工序中以基准加工。下底面为两端面的加工余量及工序尺寸见表3-3表3-3工序基本尺寸工序单边余量/mm公差等级表面粗糙度毛坯443IT1425粗铣392.5IT1212.5精铣380.5IT71.63.3基准的选择3.3.1粗基准的选择 对于加工表面较多的零件，按照粗基准的一般选取原则：（1）各表面有足够的加工余量；（2）对一些重要表面和内表面，应尽量使加工余量分布均匀；（3）各加工表面上的总切削量最小。（4）尽量以不加工表面为粗基准。结合本零件的加工情况，选取9mm孔的外端面为粗基准。该表面位置要求较高，要求加工余量分布尽可能均匀。以此加工轴承底座底面以及其它表面，用平口钳夹持30mm两侧面可实现完全定位。3.3.2精基准的选择 根据零件图上标注的平行度，垂直度等位置要求，主要考虑互为基准和基准统一与基准重合原则，以粗加工后的底面（13孔外端面）为主要的定位精基准，即以轴承座的下底面为精基准。基准不重合时应该在下文专门进行尺寸换算，此处不再重复。3.4制订工艺路线3.4.1工艺路线方案一工序1 铸造毛坯;工序2 划线;工序3 铣30端面,以轴承座底面（13孔外端面）为定位基准；工序4 铣轴承座底面（13孔外端面），以轴承座的底座的上表面（9外端面）为定位粗基准；工序5 铣槽32mm；工序6 铣孔30侧面、8侧面；工序7 车孔30、35；工序8 铣9外端面；工序9 钻孔9、8，锪孔13；工序10 钻孔6；工序11 钻孔4；工序12 倒角去毛刺；工序13 检查；3.4.2工艺路线方案二工序1 铸造毛坯;工序2 划线;工序3 铣轴承座底面（13孔外端面），以轴承座的底座的上表面（9外端面）为定位粗基准；工序4 铣9外端面；工序5 铣30端面；工序6 铣孔30侧面；工序7 铣槽32mm；工序8 钻孔9、8，锪孔13；工序9 钻孔6；工序10 钻孔4；工序11 车孔30、35及端面；工序12 倒角去毛刺；工序13 检查；3.4.3两个个工艺方案的比较与分析 以上方案大致看上去都是合理的，但仔细考虑零件的要求及可能采取的加工手段分析可知方案一:在工序3先以轴承座底面（13孔外端面）为定位粗基准铣30端面,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。同时也不能保证端面与孔30轴线的位置要求。方案二：在工序8先铣其端面，然后再车孔30、35，这样可以保证其端面与孔30轴线的位置要求。方案二相对来说，加工简便，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。考虑工厂设备，能否借用工、夹、量具等具体条件，选择方案二。最后根据工序方案二制定出详细的工序划分如下所示：工序1 铸造毛坯;工序2 划线;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，通过划线找正工件尺寸，然后送到机械加工车间来加工。工序3 铣轴承座底面（13孔外端面），以轴承座的底座的上表面（9外端面）为定位粗基准，选用X715铣床；工序4 铣9外端面，选用X715铣床；工序5 铣30端面，选用X715铣床；工序6 铣孔30侧面，选用X334铣床；工序7 铣槽32mm，选用X5012铣床；工序8 钻孔9、8，锪孔13，选用Z5025钻床；工序9 钻孔6，选用ZKT6240钻床；工序10 钻孔4，选用ZKT6240钻床；工序11 车孔30、35及端面，选用C518车床；工序12 倒角去毛刺；工序13 检查；3.5机械加工余量、工序尺寸及公差 轴承座零件材料为HT200钢，硬度为HBS 230250，生产类型为中批生产。根据原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的工序尺寸、机械加工余量如下：工序：粗、精铣轴承座平面（1）粗铣平面加工条件：粗铣工件材料：HT20-40，铸造。机 床：X715立式铣床。刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数Z=5，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=3mm所以铣削深度：=2.5每齿进给量：根据参考文献3表2.4-75，取=0.05mm/z铣削速度：参照参考文献7表3034，取V=0.26m/s机床主轴转速： 式（2.1）式中 V铣削速度； d刀具直径。由式2.1得机床主轴转速=49.6r/min：按照参考文献3表3.1-74 =50r/min实际铣削速度：v=0.26m/s进给量： =0.33550/60= 0.21mm/s 工作台每分进给量： =0.21mm/s=12.5mm/min ：根据参考文献7表2.4-81,（2）精铣平面加工条件：精铣工件材料：HT20-40，铸造。机 床：X715立式铣床。参考文献7表3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数5，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=0.5mm铣削深度：=0.5mm每齿进给量：根据参考文献7表3031，取 =0.03mm/z铣削速度：参照参考文献7表3031，取=0.15m/s机床主轴转速，由式（2.1）有：n=131r/min按照参考文献7表3.1-31 n=130r/min实际铣削速度：=0.82mm/s进给量，由式（1.3）有：=Zn=0.035130/60=0.325mm/s工作台每分进给量： =0.325mm/s=19.5mm/min 粗铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知=52mm， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：=(+)/=(52+7+2)/12.5=4.88mm根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间min精铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知 =52mm刀具切入长度：精铣时=7mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： =(+)/=(52+7+2)/19,5=3.13mm根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间铣下平面的总工时为t：t=+=4.88+3.13+1.04 +1.04=10.8min4、 专用夹具设计4.1问题的提出夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程地切削加工、 热处理、装配等工艺过程中。机床夹具按在不同生产类型中的通用性，可以分为通用夹具. 专用夹具. 可调夹具. 组合夹具等。为了提高劳动生产率，保证加工质量，需要设计专用夹具。4.2夹具的设计4.2.1定位基准的选择据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。图4-1 方案如图4-1所示1面也就是整个轴承座的截面定位限制三个自由度。2面是轴承座的地面定位限制两个自由度方案：是按照基准统一及基准重合原则确定的，有利于夹具的设计制造，加紧力方向指向定位元件刚性较大的方向，定位相对简单。 4.2.2定位元件的设计通过方案来选择设计定位元件限制1平面的元件三维图如图4-3所示图4-3图4-3限制2面的元件三维图如图4-4所示 4.2.3切削力及 图4-4夹紧力的计算刀具：粗铣切削力：查现代机床夹具设计P104表，得铣削切削力计算公式： 圆周分力Fc = CfapxFfzyFaeuFz/(d0qFnwF) N扭矩M=FCd0/(2103) Nm功率Pc=FCvC/1000 Kw其中背吃刀量 2.5mmf 每转进给量 0.25mmVc 切削速度15.7m/min Cf 54.5xf 0.9yf 0.74uf1.0wf0qf1.0代入数据得Fc= 700.6N M=35.03Nm Pc=11Kw精铣切削力： 背吃刀量 2.5mmf 每转进给量 0.15mmVc 切削速度40.8m/min Cf 54.5xf 0.9yf 0.74uf1.0wf0qf1.0代入数据得Fc= 269.6N M=13.48Nm Pc=11Kw 铣削夹紧力：查机床夹具设计手册P70表3-6，查得工件以V形块和定位块定位时所需夹紧力计算公式： Wk = 式中Wk实际所需夹紧力K安全系数弹簧夹头的半锥角u2工件与夹具支承面的摩擦系数则所需夹紧力 Wk=399（N）根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。3、定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为V形块与定位块，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合B=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。Y=0.5d=0.50.12mm=0.06mm4.2.4加紧元件的设计图4-5加紧元件由一个V型块给轴承座顶端一个向下的力来使工件加紧，而后的螺杆是为了在装卸工件方便所做的设计4.2.5整个夹具装配图的三维图图4-64.2.6紧固元件的选择由于夹具零件都是固定在夹具体上面的，所以应该选择螺钉，由于夹具的设计尺寸面的宽度多为15或者20cm，尺寸较小，为了满足强度要求以及在这么小的空间装配拆装，故选择内六角圆柱头螺钉。4.2.7夹具操作说明先将定位元件及加紧元件固定在夹具体上面，然后只需拧松螺杆将V型块退回即可将元件按照定位基准放置好，最后拧紧螺杆将元件加紧。当加工完成之后拧松螺杆将元件取下，在放入下一个零件。四、心得体会 机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。对加工工艺规程的设计，可以了解了加工工艺对生产、工艺水平有着极其重要的影响。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。为期三周的汽车制造工艺学课程设计基本结束，回顾整个过程，我觉得受益匪浅。课程设计作为汽车制造工艺学课程的重要教学环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。本次课程主要经过了两个阶段。第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段中认真复习了有关书本知识学会了如何分析零件