sn214轴承底座铣削的专用夹具设计

目 录序言.1第1章 零件分析.21.1零件功能说明.31.2零件工艺分析.4第2章 工艺规程设计.52.1毛胚制造形式.62.2.1选择毛坯种类.62.2.2毛坯形状的确定.7第3章 制定工艺路线.73.1工艺路线方案.9第4章 毛胚加工尺寸确定与加工余量.104.1选择机床考虑的原则.124.2选择各加工刀具.14第5章 切削用量的计算.155.1加工基准面切削用量的计算.165.2加工基准面工时定额的计算.17第6章 端面铣削夹具的设计.186.1 定位基准的确定.196.2定位误差的分析与判断.206.3夹紧机构设计计算.216.4夹具装配图与主要零件图.236.5夹具操作使用说明.28参考文献.29第 1 页 共 38 页序 言本课程设计主要内容包括是sn214轴承底座铣削的专用夹具设计，在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。 能够顺利的完成这次课程设计，是老师的悉心指导，同学们的耐心解 。在设计过程中， 的 ，导 在设计中 了 的 。 在同学们的 ， 过 老师，、 工具 ，解 设计过程中的 的 。 机 制造 基课程设计是在们完成了基课、 基课、分专课currency1的。这是们“学各课程的次fi的fl 的，是次 的”。 在这次课程设计中，加“本学的 解与，在 的fl 用方面 了的，了 第 2 页 共 38 页.零件分析1.1零件功能说明分式轴承座的 和底座分 ，主要承 ， 和 的 心 轴承和 心 轴承。 种轴承座主要用， ， ， 设 。主要的 SN 、SD、SNU、SNL，1500、1600，Z2500Y、Z2600Y，GZ2、GZ4。各的主要 是承的 同， 形式 同 毛 ， ，U ， 。具 的导 ， 装和拆卸方便，并且了 件的效用。本次需要设计的零件是sn214轴承座是属 “称式的SN，属 装 动轴承使用。1.2零件工艺分析第 3 页 共 38 页图1.1 SN214尺寸规格表根据SN214尺寸规格表：第 4 页 共 38 页图1.2 SN214轴承座 零件图轴承 尺寸如图示：与 轴承座 过螺钉 装 结 ，主体外形是半 内腔结构，顶面左右侧是 装直 直17，前是螺钉吊挂 M8，内腔主要结构是左右侧 主要内尺寸为49.5，直101。内主要结第 5 页 共 38 页构是轴承 装 直125及其两侧面尺寸为44 +0.04，+0.02，内 直与结 基准A面平度为0.01。图1.3 SN214轴承座零件图轴承底座与轴承 结 currency1加工内腔体形状。轴承底座的结构第 6 页 共 38 页主要是左右侧是两个凸台搭 尺寸30 侧面，搭 面处 装槽18x5。零件基准面A是尺寸80 底面，尺寸80 顶面是结 面粗糙度为3.2， 顶面与底面A平度为0.02。内腔主要结构是左右侧 主要内尺寸为99 +0.04，+0.02，直101。内主要结构是轴承 装 直125 度为0.01，平底面A为0.02，两侧面尺寸为44 +0.04，+0.02，内 直与结 基准A面平度为0.01。尺寸80 顶面 装螺钉 是M6，开档为150。二.工艺规程设计 2.1确定毛坯造形式 2.2.1选择毛坯种类毛坯种类的选择主要依据的是以 几种因素：1设计图样规定的材 及机 能；2零件的结构形状及外形尺寸；3零件制造 济；第 7 页 共 38 页4 纲领；5现 的毛坯制造水平。零件材 为HT250， 批量为小批量，零件结构内外结构属 般杂程度，同时由 零件的外形尺寸最度为275，属 中小件零件，以选择 属浇铸，以避免 次造，fl 尺寸小，余量少，结构细 ，并能承较的压力的工况要求，最选择铸件做毛坯。2.2.2毛坯形状的确定毛坯形状力求接近成品形状，以减少机 加工余量。1铸件 的最小尺寸，根据机 制造 基课程设计表2-7 得，铸件 的最小尺寸为1020mm。2铸件的最小壁厚。根据机 制造工艺设计简明手册表2.2-7 得，铸件的最小壁厚为3mm。3铸件的拔模斜度。铸件垂直 分面 ，需要铸造斜度，且各面的斜度数值尽能 ，以便 制造铸模。根据机 制造 基课程设计表2-8，斜度般外表面为030，内表面的斜度为第 8 页 共 38 页1。4铸件 角半。铸件壁连接处的转角 铸造 角。主要是为减少力集中，防止冲砂、裂纹 陷。般为邻壁厚度的1/31/5，中小铸件 角半为35mm。5铸件浇铸位置及分面选择。铸件的重要加工面或主要工作面般处 底面或侧面，避免气 、砂眼、疏松、缩 陷出现在工作面 ；平面尽能朝 或采用倾斜浇铸，避免夹砂或夹渣 陷；铸件的薄壁分放在 或侧面，以免 浇铸 足的情况。零件材 定HT200零件 量是批量， 且零件加工的 尺寸 ，在考虑 加工 度采用铸造成，采用方 为 及其造，零件形状并 杂，因 毛坯形状以与零件尽量接近，内 铸出。第 9 页 共 38 页图1.4 SN214轴承座底座毛胚图第 10 页 共 38 页图1.1 SN214轴承座 毛胚图 .制定工艺路线 粗基准和 基准是加工制造过程中为了避免重定位以及 确的过定位设置的定位要求，般情况 是 确定 基准， 确定粗基准，粗 基准需要 定位 尺寸 ，尺寸的 。第 11 页 共 38 页基准的选择以根据轴承底座的 要求，选择 底面作为 基准， 加工过程中 工序以采用们作为基准currency1加工， 基准 。 现了设计基准和工艺基准的重 ， 了 加工表面的垂直度要求。粗基准的选择需要 面平 ， 、毛 以及其 表面 陷。本次的粗基准以选择轴承底座左右侧面。这样的基准 以为 工序currency1 基准的加工做 准 。定工艺路线的第 是选择定位基准，为使选的定位基准能 个机 加工工艺过程顺利currency1， 考虑如 选择 基准加工各个表面， 考虑如 选择粗基准作为 基准的表面 加工出 。制定工艺路线 使零件的加工 度 尺寸 度，形状 度，位置 度和表面量 要求能得 的 。在 纲领 确定为批 的件 ，以考虑采用 用机床配以专用夹具，并尽量使工序分。考虑 济效，以currency1 成本。3.1工艺路线方案 第 12 页 共 38 页机加工工艺过程的 “定的原则，主要的原则如 示：1“ 基准其 原则， 加工 基准，fi体 底面和左端面。2“ 粗 原则， 粗加工工序铣削fl分余量， 加工工序“主要的尺寸以及 度currency1加工制造。3“ 主次 原则， 加工主要表面，在本次的加工过程中主要是fi体的 底面和左端面，这样 的原因是以 加工出重要的尺寸 ，由 加工这样的面或尺寸容出以及 的现避免在其 工序完成出加。4“ 面 原则， 加工fi体螺 分端面，在加工fi体的内 以及” 、螺纹。处 工序铸件在铸造成和粗加工过程中 同程度出现 余力，这样的 余力造成工件在加工出现形 体 度。以需在粗加工前、各 次时效处 ，在半 加工前、各 次时效处 以由 铸造和粗加工的力集中 。 工序在半 加工， 毛 和中 工序； 加工， 毛、 工序。中 般是在重要的零件 过程中出现。由 机加工过程中刀具切削的零件毛 需要在 fi前，度防止。fl ，轴承底座工序的 顺序为：基准加工-主要表面粗加第 13 页 共 38 页工及余量的表面粗加工 主要表面半 及其 加工和次要表面加工 处 主要表面 加工。表3.1 轴承底座工艺方案：工序1，工序 工 序 工序内容1 铸造 属铸造、 砂及其 2 处时效处 工时效：加 530560 6-8小时，度小 303 加工表面 4 线 铣削5 铣 1.6 处7 铣8 线 ”9 ” 2-1410 2-M1611 轴承座与轴承 根据定位 currency1配 装夹并 ，用螺 及其螺 配装夹，并 是“。12 床 专用夹具 ， 尺寸80 面， 差0.021. 轴承 装 尺寸125 +0.06，+0.03及其 侧面尺寸要求2. 两端 槽， 尺寸99 +0.04，+0.023. 出端面13 ，毛 14 15 fi第 14 页 共 38 页， 铸造及 两件连铸工序2，处 ， 工时效 工序3，工序4，线 铣削工序5，铣削铣尺寸80 侧面放余量0.8-1；铣尺寸30 侧搭 面放余量0.8-1；工序6，工时效工序7，工序10， 2-M6工序11，轴承座与轴承 根据定位 2-M6currency1配 装夹并 ，用螺第 15 页 共 38 页及其螺 配装夹，并 是“。工序12，1. 轴承 装 尺寸125 +0.06，+0.03及其 侧面尺寸要求2. 两端 槽， 尺寸99 +0.04，+0.023. 出端面工序13,工毛 工序14工序15fi表3.2轴承座 工艺方案二：工序1，工序 工序 工序内容1 铸造 属铸造、 砂及其 2 处时效处 工时效：加 530560 6-8小时， 度小 303 加工表面 4 线 铣削5 铣6 铣 7 线8 ”9 ”10 11 床 专用夹具 ， 尺寸80 面， 差0.021. 轴承 装 尺寸125 +0.06，+0.03及其 侧面尺寸要求2. 两端 槽， 尺寸99 +0.04，+0.0212 ，毛 13 14 fi第 16 页 共 38 页， 铸造及 两件连铸工序2，处 ， 工时效 工序3，工序4，线 铣削工序5，铣削1.铣尺寸50 侧面放余量0.8-1；2.铣尺寸75 搭 面放余量0.8-1；工序6，1.铣尺寸50 侧面尺寸；2.铣尺寸75 搭 面尺寸；3. 出尺寸115侧面并做 工序7，线 ”工序8，第 17 页 共 38 页” 2-17 ，” 2-6.8工序9， 2-M815工序10，轴承座与轴承 根据2-17定位 currency1配 装夹并 ，用螺 及其螺 配装夹，并 是“工序11，1. 轴承 装 尺寸125 +0.06，+0.03及其 侧面尺寸要求2. 两端 槽， 尺寸99 +0.04，+0.023. 出端面工序12， ，毛 工序13,工序14fi方案二和方案分 是轴承底座和轴承座 的工艺过程，两工第 18 页 共 38 页艺采用工序集中原则currency1。轴承底座以底面为加工基准currency1 加工。两工件的结 面分 轴承底座面 位置差。 个加工过程基准 ，装配以currency1 加工 设计要求。.毛坯尺寸的确定与机 加工余量 由 轴承底座零件材 为HT200， 方式为批 ， 课程设计指导 表2-1、2-3、2-4、2-5厚度尺寸80加工余量 3厚度尺寸30加工余量 3内 125mm加工余量 3得 119mm根据零件图结构，为减少成本考虑槽 currency1铸造成，依 加工4.1 选择机床是考虑的原则1)、机床的尺寸规格要与 加工工件的外 尺寸 ，避免盲目加机床规格。2、机床的加工 度与 加工工件在 工序的加工 度 。3、机床的 与 加工工件 类 。 第 19 页 共 38 页、机床的选择考虑工厂的 现 设 件。 根据currency1 量及加工 度要求”床选择Z535，铣床选择X52， 床T211。4.2选择各加工刀具加工端面选择端面车刀，螺纹车刀铣刀选择直柄立铣刀，切断刀，内 刀，浮动 刀，端面铣刀。” 选择直柄麻花”，扩 ”。螺纹选择丝 选择量具；游标卡尺，螺纹塞规五.切削用量的计算 5.1加工基准面切削用量计算 1. 粗铣顶面 (1)背吃刀量确定 Z1 毛坯减 加工余量 Z3，Z1=3mm-1mm=2mm。(2)currency1 量确定，选刀具d32,齿数6，背吃刀量小 3， 工序的每齿currency1 量fz为0.2mm/z。(3)铣削 度计算 d/z=32/6，每齿currency1 量 0.18，背吃刀量3，则铣削 度为39m/min。工序的铣刀转 第 20 页 共 38 页n=1000x39m/min/x32=387.940r/min。得X52立式铣床的主轴转 ， 转 n=380r/min。代fi式 5-1，求出 工序的 铣削 度v=nd/1000=380xx32/1000=38.2m/min。2. 铣顶面(1)背吃刀量确定 Z2=1mm。(2)currency1 量确定 由 要求 的粗糙度 Ra 3.2m， currency1 量0.6mm/r。(3)铣削 度计算 表5-13 d/z=32/6，每齿currency1 量 0.08，背吃刀量3，则铣削 度为46m/min，由式 5-1求得 工序的铣刀转， 5.2、加工基准面时定额计算1.基本时tm的计算粗铣顶面端铣刀铣平面 “称铣削、主偏角kr=90o的基本时计算式tj= l+l1+l2/fmz，求出 工序的基本时。l=80mm ， l2=1mm ， 误 ： 用 源 未 找 l1=0.532-第 21 页 共 38 页(322x302)0.5=10.43mm;fMz=fxn=fzxZxn=0.18x6x380=410.4mm/min。代fi式tj=(l+l1+l2)/fMz=80+10.4+1/410=13.31s铣顶面端铣刀铣平面 “称铣削、主偏角kr=90o的基本时计算式tj= l+l1+l2/fmz，求出 工序的基本时。l=80mm ， l2=1mm ， 误 ： 用 源 未 找 l1 =0.532-(322x302)0.5=10.43mm;fMz=f x n=fz x Z x n=0.6x490=294mm/min。代fi式tj=(l+l1+l2)/fMz=(80+10.4+1)/290=18.80s2. 时ta=计算tf1=0.15x10.43=1.56stf2=0.15x18.80=2.82s5.3 1251.粗 床选择为卧式 床T611。1.切削用量的选择由 用 属切削手册表 6-188，粗 ap=3mm 直 ，f=0.5mm/r，v=35m/min。第 22 页 共 38 页2. 床选择为卧式 床T611。1.切削用量的选择由 用 属切削手册表6-188，粗 ap=1.5mm 直 ，f=0.3mm/r，v=30m/min。2. 确定主轴转 根据机 制造工艺设计简明手册表4.2-20，与 近的机床转 为与。现 ， 度损失较小。以 切削 度3.粗 时根据机 制造工艺设计简明手册表6.2-1，min/1.1915014.3 3010001000 rdvn cs min/1.191 r min/160r200 min/200rnw min/4.31 mv ifn lllifnLtm 21 第 23 页 共 38 页4. 时根据机 制造工艺设计简明手册表6.2-1，则本道工序加工工时为六、专用机床夹具设计机床夹具设计在企的 品设计和制造以及 准 中占 极其重要的地位。其的作用：1缩短 时，劳动 ；2 加工 度，并使加工 度稳定；3扩机床的工艺范围， 现机 能；(4) currency1“工 的 要求和减轻工 的劳动强度。专用夹具设计的基本要求1加工 度。要 各个待加工要素的准确必须 定位、夹紧方案，选择 的定位、夹紧元件，确定 的的尺寸、形位差因素 currency1优化设计。2 。 的夹具设计，简化操作过程，减少 时，同时借 液压或气压 设 currency1 优化设计， 效 。3使用能。夹具的设计初衷就是为了让繁琐的劳动得以 简单机 化设 代替，以设计总体结构、考虑结构工艺、加工工艺，如 更 的 用 中加工、装配、维 的重要任务。4 济。在以符 设计要求的情况 ，夹具结构越简单、元件标准化程度越，其制造成本越、 越短、效 越，这样 了设计与成本的 效融 。6.1定位基准的确定min265.0min2505.0 331 ifnLtmifn lllifnLtm 21 min835.0min57.0min265.021 mmm ttt第 24 页 共 38 页工件的定位：指工件在机床或夹具中 得个 确的加工位置的过程。定位的目的是使工件在夹具中 “ 机床、刀具占 确定的 确位置，并且用夹具定位工件，还能使同批工件在夹具中的加工位置 。在机 加工中， 过用定规律分的六个支承点 限制工件的六个自由度，使工件在机床或夹具中的位置完确定，称为工件的 六点定位原 。工件在x、y、z 个直角坐标轴方的移动自由度和绕这 个坐标轴的转动自由度需要，这样完定位工件。根据零件分析以 道为了 轴承座零件前工艺的基准 需要注意尺寸位置要求，同时本次零件 需要 两件 并currency1加工，故更加需要 基准 以 装结面加工的准确。在本次设计中，道工序是铣削尺寸80的 两个侧面，以及尺寸30的 侧搭 端面。初选择定位基准为尺寸90的 底面，定位基准二为槽尺寸18的远端 面两侧面。第 个定位基准是厚度尺寸115的侧 面，在 工序是以currency1 。过以 个定位基准的设定基本固定了 零件在 工序中的位置并 。图6.1 工件定位基准6.2定位误差分析根据前面分析 ，定位模式采用的是面两销模式。这是 用的定位模式。 处基准，其中基准尺寸80 侧面作为端面 currency1初始定位。同时其与尺寸80 顶面的平度要求为0.02，故其最 出的中心度 平 度的 ，底面作为 个工件的加工基第 25 页 共 38 页准以及装配基准平面度控制在0.02，打表超差以 过刮研尺寸80的 底面 ， 过红丹粉 底面的贴 度，要求每12x12mm内 8点的刮研点。基准二采用的是左右侧直18开档为5的槽。选择两侧槽的远端currency1销钉定位以在工件的纵限制工件的自由度，由 两侧槽的开档为230属 自由差，销钉与槽 隙，由 本次设计的铣削夹具在零件纵没 度要求， 主要是结 面与底面的平度。同时在左右压板夹紧由 底面与夹具底面巨摩擦力 “工件 较 。基准 采用的尺寸115的侧 面， 基准主要是 过加工过程中 断 面 察其与底面的垂直度。 工件的加工 度 。6.3夹紧机构设计计算机 加工过程中，工件 切削力、 心力、重力、惯力的作用，在这外力作用 ，为了使工件仍能在夹具中 持由定位元件确定的加工位置， 振动或位移， 加工量和 ，般夹具结构中必须设置夹紧装置 工件 夹牢。夹紧主要由以 分组成：1.力源装置2.中传力机构 3.夹紧元件 本次夹具设计过程中的夹紧模式按照任务 的要求采用的 规的手动夹紧模式， 过拧紧螺 传力 片使得力均匀的释放 压板，这样 面压板压 限制工件并 定位销钉currency1固定。工件按照预定的定位模式currency1定位。工件夹紧的基本方式方 主要是夹紧力的确定确定夹紧力就是确定夹紧力的小、方和作同点。在确定夹紧力的 要素时要分析工件的结构 点、加工要求、切削力及其 外力作用 工件的情况， 且必须考虑定位装置的结构形式和置方式。夹紧力的 要素“夹紧结构的设计着 定的作用。只 夹紧力的作用点分 ，小 ，方 确才能获得 的效益。1.夹紧力方的确定夹紧力方垂直 主要定位基准面夹紧力的方切削力、工件重力方 2.夹紧力作用点的选择能够 持工件定位稳定 ，在夹紧过程中 工件 位移或偏转。尽量避免或减少工件的夹紧形夹紧力作用点尽量 近加工位目前 用的夹紧结构主要 ：斜楔夹紧结构，螺旋夹紧结构，单个螺旋夹紧结构，第 26 页 共 38 页螺旋压板夹紧结构，偏心夹紧机构。在本次设计中选用的事螺旋夹紧机构，这种夹紧机构是用的， 原 以看出是 的种斜楔结构。本工序加工是铣削估算其夹紧力，其为螺旋夹紧机构。 效以 的卡紧。1夹紧力作用点的选择夹紧力作用点的选择原则：1、夹紧力的作用点必须在定位元件支撑面 或几 元件形成的支撑面内；2、夹紧力的作用点在工件 较 的位 3、夹紧力的作用点 近加工表面根据夹紧力选用原则和工件的结构们选择压板夹紧工件，由 工件左右“称，以在工件两侧 装压板同时夹紧。2夹紧力作用方的选择夹紧力作用方的选择原则：切削力的计算夹紧力垂直指定位表面、夹紧力的方 减少夹紧力、夹紧力的方作用 工件 的地方。根据这原则们设计的夹紧力垂直 定位表面，这样 了足够的夹紧力和零件加工 度。还采用压板式机构 夹紧工件这样工件的形更小， 且压板夹紧机构 较方便简单夹紧力 需要 。3夹紧力的计算1、夹紧力的计算工件材 为HT200，平面加工余量为3mm，采用 端铣刀加工，切削力 参考文献根据如 式计算： 式中：Fz -铣削力(N) af-每齿currency1 量(mm/r) aw-铣削 度(mm)KFZ-铣削力 数d0-铣刀 外(mm)ap-铣削度(mm) z- 铣刀齿数确定各参数值: (1).铣刀外 d0 315mm；(2).铣刀齿数Z 16；(3).每齿currency1 量af是铣刀每转个刀齿时铣刀“工件的currency1量: af Vf/(zn) 360/第 27 页 共 38 页(16720) 0.031mm/r(4).铣削度ap“ 端铣刀是指平 铣刀轴线 量的 铣削 尺寸: ap 5mm(5). 铣削 度aw“ 端铣刀是指垂直 铣刀轴线 量的 切削 尺寸: aw 42mm(6). 数KFZ 1.6；由表 得: cF 7750 xF 1.0 yF 0.75 uF 1.1 wF 0.2 qF1.3 Fz=276.5N=28Kg(7). 需夹紧力计算确定 数: 总的 数k k 6.4夹具装配图及主要零件图CAD夹具的CAD图是夹具设计 体装配的指导文件，明确表了各个零件的组成，以及零件、紧固件的 装。图中点 线分是待铣削加工的轴承座底座在位置。 体结构紧 ，设计 。图6.2 夹具装配图第 28 页 共 38 页图6.3 夹具体零件图夹具 维结构说明及使用说明图6.4 夹具 维图零件主要 ：夹具底座、“刀 、压板、内六角螺钉、定位螺 、螺 、片图夹具 体装配图与 图 分解图以 的看 体夹具的组成结构。 个铣削夹具 现左右“称结构。待加工零件 过面两销的 定位模式定位在夹具体的 顶面，左右压板是“称结构，同时以压 待加工工件两侧搭 面，在待加工件的前方 “刀 以 铣削时铣刀 currency1 位置减少了 个“刀的时效 。第 29 页 共 38 页图6.5 夹具分解图夹具体是用 连接夹具各元件及装置,使其成为个 体的基件,并与机床 位连接,以确定夹具 “ 机床的位置.其在设计时 足以 基本要求: 足够的强度和 度 在加工过程中, 夹具体在夹紧力,切削力外力作用 , 的形和 动.第 30 页 共 38 页结构简单,具 工艺. 在 强度和 度件 ,力求结构简单,体小,重量轻