工艺夹具毕业设计98轴承座零件的机械加工工艺及工艺加工设备设计

机械制造技术基础 课程设计说明书 设计题目 设计“轴承座”零件的机械加工工艺 及工艺加工设备 设计者 韩丽兵 指导老师 赵彤涌 太原理工大学阳泉学院 机械制造技术基础课程设计 2 目 录 序言 3 一、 零件的分析 5 1、零件的主要技术要求 5 2、 零件的工艺分析 5 二、 工艺规程设计 6 1、确定毛坯的制造形式 6 2、基面的选择 6 3、确定工艺路线 6 4、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 8 5、确定切削用量几基本工时 9 三、夹具 设计 16 1、问题的提出 16 2、夹具的设计 16 四、参考资料 19 小结 20 机械制造技术基础课程设计 3 序言 机械制造技术基础课程设计是在学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。是进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练 ，因此，它 在 我们四年 的 大学生活 中 占有重要的地位。 希望能通过这次课程设计对学生未来将从事的工作进行一次适应性训练， 从中锻炼他们分析问题、解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。 一、 设计目的 机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造基础课程后、进行了生产实习之后的下一个教学环节。它一方面要求学生通过设计获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺结构设计的基本能力，另外，也为以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。学生通过机械制造技术基础课程设计，应在下述各方面得到锻炼： （ 1） 能熟练运用制造技术基础课程中 的基础理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确的解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。 （ 2） 提高结构设计能力。学生通过设计夹具（或量具）的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。 （ 3） 学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、 出处，能够做到熟练运用。 二、 设计的要求 机械制造技术基础课程设计题目为：设计轴承座零件的机械加工工艺规程及工艺类装备。 机械制造技术基础课程设计 4 生产纲领为中批或大批生产。 设计的要求包括以下几个部 分： 零件图一张 毛坯图一张 机械加工工艺过程卡片一张 工艺装备设计 1 2 套 工艺装备主要零件图 1 张 课程设计说明书一份 三、 设计的内容及步骤 设计的内容及步骤包括以下几部分： 1、 零件的分析； 2、 工艺规程设计； 3、 夹具设计。 机械制造技术基础课程设计 5 一、零件的分析 （ 一 ） 、以 72mm 孔为中心的加工表面： 这一组加工表面包括： 72mm 孔及孔的两端面，孔端面上的 3 个 7的孔和孔上方 的 M10 的螺孔。其中主要加工表面为 72mm 孔。 （ 二 ）、 以下底面加工表面： 这个加工表面包括：下表面到上表面的尺寸为 170 0.02。 这两组加工表面 之间有着一定的位置要求。主要是： 1、 72mm 孔的内表面与下表面的平行度公差为 0.03； 2、上表面与下表面的尺寸公差为 02.0 由上面分析可知道，对于这两组加工表面而言，可以先加工一组，然后借助于专用夹具加工另一组面，并且保证他们之 间的位置精度。 （三）、 工艺分析： 工件毛坯为铸件，查金属工艺学表 2-9 得加工余量为顶面 5.0 5.5，底和侧面为 4.0 4.5。 在铸造后机械加工前，一般要经过清理和退火 ，以消除铸造过程中产生的内应力。粗加工后， 会 引起工件内应力的重新分布，为使内应力 分布均匀，也应经适当的时效处理。 1、 在单件生产中直径小于 30-50 的孔一般不铸造，可采用钻 扩 铰的工艺。对于已铸出的孔可采用粗镗 半精镗 -精镗的工艺。 2、 要求不高的螺纹孔，可放在最后加工。这样可以防止由于主要面或孔在加工过程中出现问题，浪费这一部分 工 时。 3、 为了保证零件主要表面粗糙度的要求，避免加工时由于切削量较 大引 起工件变形或可能划伤已加工表面，故整个工艺过程分为粗加工和精加工。 机械制造技术基础课程设计 6 4、 整个加工过程中，无论是粗加工阶段还是精加工阶段，都应该遵守“先面后孔”的加工原则。 二、工艺规程设计 （ 一 ）、 确定毛坯的制造形式： 零件材料为 HT200，由于对材料要求无太高要求，故应该选用铸件就能保证零件工作可靠。由于零件为中或大批量生产， 故 可采用砂型铸造，从提高生产率 、 保证加工精度的要求上考虑，也是合适的 。 （ 二 ）、 基面的选择： 基面选择是工艺规程设计中的工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程会问题百出，甚至会造成零件的大批报废， 使 生产无法 正常 进行。 1、 粗基准的选择：按照粗基准的选择原则，选择要求加工余量小而均匀的重要表面为粗基准，以保证该表面有足够而均匀的加工余量。以 72mm 孔为粗基准加工下表面。用 V 形块定 72mm 的孔的外表面，消除 X 和 Y 方向的平动，再以右侧 的 成型块辅助定位，消除 X、 Y、 Z 方向的转动。 2、 精基准的选择： 按照 精 基准的选择原则 ： 基准重合原则，基准不变原则，互为基准，反复加工原则。可选零件的下表面为精基准。 （ 三 ）、 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，尺寸精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能性机床 配 以专用夹具，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。 、 工艺路线方案一： 机械制造技术基础课程设计 7 工序 钻、扩、 粗铰 、精 铰 72mm 的孔的内表面至图样 工序 粗铣 72mm 孔的端面 工序 精铣 72mm 孔的端面 工序 粗铣零件的上表面和下表面 工序 精铣零件的上表面和下表面 工序 攻螺纹孔 M10mm 工序 钻 3 个 7 的孔 工序 修锉毛刺，清洗，打标记 工序 检查 、 工艺路线方案二： 工序 粗、精铣 72mm 孔的端面 工序 粗镗 72mm 孔的内表面 （不到尺寸） 工序 精 镗 72mm 孔的内表面 工序 镗 3 个 7mm 的孔 工序 粗铣上下表面 工序 精铣上下表面 工序 攻螺纹孔 M10mm 工序 修锉毛刺，清洗，打标记 工序 检查 、 工艺方案的比较： 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工以 72mm 的孔，在加工孔的两端面。而方案二正好与此相反，先加工孔的两端面，然后加工 72mm 的孔的内表面。无论是粗加工阶段还是精加工 阶段，都应该遵守“先面后孔”的原则。这是因为，面是整个机体的装配基准，平面面积较孔的面积大，以面定位使零件装夹 稳定、 可靠，比较可以看出，先加工孔机械制造技术基础课程设计 8 的两端面，更容易保证 72mm 的孔与其 它 的相互位置精度。 根据以上两套方案分析，决定采用第二套方案，同时对其稍做修改，最终方案如下： 铸造 时效 检验铸件各部分尺寸 油底漆 划线 工序 粗、精铣 72mm 孔的 两 端面。选 X6030 卧式铣床加工 。 工序 粗、精铣零件的上表 面。选 X6030 卧式铣床加工并用专用夹具 。 工序 粗、精铣零件的下表面。选 X6030 卧式铣床加工并用专用夹具 。 工序 钻、扩、粗、精铰 72mm 的孔。选用 Z5125A 立式钻床加工 。 工序 钻 3 个 7mm 的孔。选用 Z5125A 立式钻床加工 。 工序 攻螺纹孔 M10， SB408 攻丝 机 。 工序 修锉毛刺，清洗。 工序 检查 。 以上工艺过程详见“机械加工工艺过程卡片”。 （ 四 ）、 机械加工余量 、 工序尺寸及 毛坯尺寸的确定 该零件的材料为 HT200，硬度 200 220HBS，生产类型为中批生产，采用砂型铸造毛坯。 根据上述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： 1、 上表面的尺寸公差及加工余量： 机械制造技术基础课程设计 9 考虑到其长度较大。与其连接的为非加工表面，为简化铸造 件 的外形，查金属工艺学书表 2-9 得其加工余量值规定为 5.0 5.5 mm，现选取为5.0mm。 2、 下表面的尺寸公差及加工余量： 查金属工艺学书表 2-9 得其加工余量值规定为 5.0 5.5 mm，现选取为 5.0mm。 3、 孔 72mm 的加工余量： 查金属工艺学书表 2-9 得其加工余量值规定为 3.0 4.0mm，现选取为 3.0mm。参考工艺手册表 6-20 得： 钻： 65mm 扩： 69mm 粗铰： 71.6mm 精铰： 72H8mm 4、 72mm 孔端面的加工余量 ： 查金属工艺学书表 2-9 得其加工余量值规定为 3.5 4.0mm，现选取为 4.0mm。 （ 五 ）、 确定切削用量及基本工时 工序 ：粗、精铣 72mm 孔的端面 粗铣： 、 加工条件 工件材料： HT200 加工要求：采用砂型铸造 硬度 200 220HBS，表面粗糙度为 3.2。 刀具：采用高速刚镶齿三面刃铣刀， mmdw 150，齿数 mmZ 20 。粗铣 72mm 孔端面，保证尺寸 44mm。齿mmf z 08.0（参考工艺手册表 30-13） 机械制造技术基础课程设计 10 2计算切削用量： 切削速度：参考有关手册，确定 smv 5.0 即 30 m/min。 则 m in7.63150 3010001000 rd vn ws 现采用 XD6032 卧式铣床，根据机床使用说明书，取 min46 rnw 故实际切削速度为 m i n7.211000 461501000 mndv ww 当 min46 rnw 时 ， 工 作 台 的 每 分 钟 进 给 量mf应为m i n73462008.0 mmZnff wzm 查机床说明书，选取mf=72mm/min。 切削工作时：由于是粗铣，故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件，利用 作图法，可得到铣刀的行程 mmlll 10521 ，则机动工时为 m i n44.1721 0 521 mm f lllt精铣： 进给量 rmmfz 0.1参考工艺手册 表 11-90 切削速度：参考有关手册，确定 V=18m/min; 则 m i n6.11450 181 0 0 01 0 0 0 rd vn ws 现采用 X6030 卧式铣床，根据机床使用说明书见工艺手册取min75 rn w ，故实际切削速度为： 机械制造技术基础课程设计 11 1000 75501000 ww ndv=11.8m/min 当 min75 rnw 时， 工作台的每分钟进给量mf应为： m i n75750.1 mmnffwzm 查机床说明书，铣床有 min60 mmfm ，故直接选用该值。 切削工时： l=160.26mm， 机动工时为 ： m i n67.260 26.160 mm flt工序 ： 粗铣上下表面 。 1. 加工条件 工件材料 ： HT200 加工要求 ： 采用砂型铸造 硬度 200 220HBS， 表面粗糙度为 6.3。 刀具 ： 选 X6030 卧式铣床加工 ， 采用硬质合金端铣 刀 ， mmdw 80，齿数 Z=24。 2. 计算切削用量 ： 进给量 rmmfz 3.0参考工艺手册表 11-90 切削速度 ： 参考有关手册 ， 确定 V=18m/min; 则 m i n7.7180 1810001000 rd vn ws 现采用 X6030 卧式铣床 ， 根据机床使用说明书见工艺手册取 min75 rn w ， 故实际切削速度为： m i n84.181000 75801000 mndv ww 机械制造技术基础课程设计 12 当 min75 rnw 时 ， 工作台的每分钟进给量mf应为： m in315751430.0 mmznff wzm 查机床说明书，铣床有 min280 mmfm ，故直接选用该值。 切削工时： l=30mm， 机动工时为 ： m i n11.028030 mm flt工序 ： 精铣上下表面 。 选 X6030卧式铣床加工 ， 采用硬质合金端铣刀 ， mmdw 50， 齿数 Z=14。 进给量 rmmfz 0.1参考工艺手册表 11-90 切削速度 ： 参考有关手册 ， 确定 V=18m/min; 则 m i n7.7180 1810001000 rd vn ws 现采用 X6030 卧式铣床 ， 根据机床使用说明书见工艺手册取 min75 rn w ， 故实际切削速度为： m i n84.181000 75801000 mndv ww 当 min75 rnw 时 ， 工作台的每分钟进给量mf应为： m in75750.1 mmnff wzm 查机床说明书，铣床有 min60 mmfm ，故直接选用该值。 切削工时： l=30mm， 机动工时为 ： m i n5.06030 mm flt机械制造技术基础课程设计 13 工序 ： 钻 扩粗精镗孔 mm72 。 1、 钻 ： 选用 Z5125A 立式钻床加工选取高速钢钻头 mmd 650 进给量 rmmf 30.0 参考工艺手册表 11-266根据 Z5125A立式钻床说明书 ， 现取 f=0.25mm/r 切削速度 ： 参考有关手册 ， 确定 V=30m/min; 则 m i n14765 301 0 0 01 0 0 0 rd vn ws 现采用 Z5125A 立式钻床 ， 根据机床使用说明书见工艺手册取 min395 rn w ， 故实际切削速度为： m i n6.801000 395651000 mndv ww 切削工时： l=30mm， 机动工时为 ： m i n3 0 4.025.03 9 530 fnltwm2、 扩 ： mm69 利用 mm69 的专用钻头对 mm65 的孔进行扩钻 ， 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 ： 进给量 ： rmmff z /576.0384.032.08.12.18.12.1 根据说明书选取 ： rmmf 32.0 ， 切削速度 ： m in143.9285.03.05.03.0 mvv z 则主轴的转速为 ： 119.4 179.8r/min， 并按机床说明书选取 ：机械制造技术基础课程设计 14 min128 rn w ， 则实际切削速度为 ： m i n73.271000 128691000 mndv ww 切削工时： l=30mm， 机动工时为 ： m i n73.032.012830 fnltwm3、 粗铰 ： mm8.71 采用刀具 ： mm8.71 的专用铰刀 。 进给量 ： rmmf 50.0 参考切削手册表二 -1 根据说明书选取 ： rmmf 51.0 机床主轴转速为 ： 取 min128 rnw ， 则切削速度为 min02.10 mv 切削工时： l=30mm， 机动工时为 ： m i n46.051.012830 fnltm4、 精 铰 ： mm72 采用刀具 ： mm72 的专用铰刀 。 进给量 ： rmmf 50.0 参考切削手册表二 -1 根据说明书选取 ： rmmf 51.0 机床主轴转速为 ： 取 min156 rnw ， 则切削速度为 min25.12 mv 切削工时： l=30mm， 机动工时为 ： 机械制造技术基础课程设计 15 m i n38.051.015630 fnltm工序 ： 钻 3 个 mm7 的孔 。 选用 Z5125A 立式钻床加工选取高速钢钻头 mmd 70 进给量 rmmf 30.0 参考工艺手册表 11-266根据 Z5125A立式钻床说明书 ， 现取 f=0.25mm/r 切削速度 ： 参考有关手册 ， 确定 V=30m/min; 则 m i n13657 3010001000 rd vn ws 现采用 Z5125A 立式钻床 ， 根据机床使用说明书见工艺手册取 min395 rn w ， 故实际切削速度为： m i n6.81000 39571000 mndv ww 切削工时： l=30mm， 机动工时为 ： m i n3 0 4.025.03 9 530 fnltwm工序 ： 攻螺纹 M10mm， 选 SB408 攻丝机 。 切削用量一律按 M10mm 选取 ， 进给量 rmmfz 1参考工艺手册 切削速度 ： 参考有关手册 ， 确定 V=8m/min; 则 m i n5.3188 810001000 rd vn ws 根据机床使用说明书见工艺手册取 min395 rnw ， 故实际切削 机械制造技术基础课程设计 16 速度为： m i n6.101 0 0 0 42081 0 0 0 mndv ww 切削工时： l=25mm， 机动工时为 ： m i n12.01420 225 fn ltwm最后将以上各工序切削用量工时定额的计算结果连同其 它 加工数据一并填入机械加工工艺过程综合卡片 。 三、夹具设计 所谓机床夹具就是机床上所使用的一种辅助设备，用它来准确的确定工件与刀具的相对位置，即将工件定位及夹紧，以完成所需要的相对运动。所以机床夹具是用以使工件定位和夹紧的机床附加装置（以后简称夹具）。 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。 （一）、问题的提出： 经与指导老师协商设计第道工序钻 65mm 的孔的夹具：其他各加工面均与本孔无关，故 65mm 的孔较为重要，需要保证其加工的精度，为保证加工准确，故设计此夹具，同时本设计考虑的是中批量生产，还要考虑提高劳动生产率， 故设计此工序的夹具较为合理。 (二 )、夹具设计 定位基准的选择 由零件图可知， mm72 的孔的外圆面作为定位基准，易保证 M6mm 的孔的位置及与底面的垂直，进而有利于后续各工序的加工精度。 中批量生产，现决定采用高速钢钻头对 M6mm的孔进行加工，为方便机械制造技术基础课程设计 17 夹紧，采用 V形块夹紧机构。 1、 切削力及夹紧力计算 刀具：高速钢钻头，od=5mm, pa=11.5mm, 轴向力： F=FYzF kfdC FF0 查工艺手册表 28-4得： FC =420， ZF=1.0,YF=0.8 查工艺手册表 28-5 得： Fk =1.06 所以 F=420 51.0 0.250.8 1.06=4700（ N） 转矩 ： T=CTTKYz fd Ttt0查工艺手册表 28-5 得： Fk =1.06 所以 )(7306.125.05206.0 8.00.2 MNT )(2.2530 5.2838300KWdTvP 查工艺手册表 28-9 得，当 ,25.0 rmmf mmd 230 时，进给结构所允许的轴向力为： NFX 6900 考虑安全系数：4321 KKKKK 其中： 1k 为基本安全系数 1.4， 2k 为加工性质系数 1.1； 3k为刀具钝化系数 1.1； 4k 为断续切削系数 1.1； 所以 NkFF H 6 2 9 43