设计轴承座的机械加工工艺规程及机床夹具设计

1目 录前 言 .2课程设计任务书 .3一、零件的分析 .41.1 零件的作用 .41.2 零件图样分析 .41.3 零件的工艺分析 .5二、确定毛坯 .52.1 确定毛坯种类： .52.2 确定铸件加工余量及形状： .6三、工艺规程设计 .63.1 选择定位基准： .63.2 制定工艺路线 .73.3 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 .7四、各工序的加工参数计算 .94.1 铣底平面 .94.2 钻 9 孔及锪 13 的沉头孔 .114.3 铣两直角边 .134.4 刨退刀槽 .144.5 铣四侧面 .154.6 钻（铰）8 销孔 .154.7 钻 6 油孔 .184.8 钻 4 油孔至尺寸 .194.10 钻 15 的孔 .204.11 扩孔至 28 .214.12 车 35 孔至尺寸 保证孔的位置 .224.13 扩钻至 29.7 .224.14 加工 30 孔至要求尺寸 .234.15 确定时间定额及负荷率： .24五、夹具设计 .274.1 定位基准的选择 .274.2 定位误差分析 .274.3本步加工按钻削估算夹紧力 .28六、课程设计小结 .29参考文献 .302前 言这个学期我们进行了机械制造技术基础课程的学习，并且也发动机厂里进行了工艺实习。为了让我们对理论知识和实际应用之间建立密切联系，在课程结束时我们开始了机械制造技术课程设计。课设开始之前我们对所学的各相关课程进行了一次深入的综合性的回忆与温习,这次温习我们对课设的内容也有了一定的认识,大家一致认为本次课程设计对我们非常重要，是我们对自己实际能力的一次历练。通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，同时，在课程设计过程中，我们认真查阅资料，切实地锻炼了我们自我学习的能力。在课设中我们分组进行设计，在团队的实际操作过程中也发生过一些摩擦，不过在大家的责任心驱使下结果还是团结一致去分工完成任务，结果也让大家锻炼了团队协作的意识，相信在以后的学习生活中我们也会受益。另外，在设计过程中，经过老师的指导和同学们的热心帮助，我们顺利完成了本次设计任务。在课设的过程中，由于理论知识不够完善，实践能力尚不成熟，以及一些疏忽和大意的存在，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予批评指正。3课程设计任务书题 目：设计轴承座的机械加工工艺规程及机床夹具设计内 容： 1 、 绘 制 零 件 图 （ 按 1 1 的 比 例 ） 1 张2、绘制毛坯图 （按 11 的比例） 1 张3、填写零件机械加工工艺规程卡片 1 套包括：机械加工工艺过程卡片 1 套机械加工工序卡片 1 套4、机床夹具总体方案图 1 张5、编写零件课程设计说明书 1 份原始资料：零件图样 1 张；零件生产纲领为 10000 件/年；每日 1 班。4一、零件的分析1.1 零件的作用轴承座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。1.2 零件图样分析图 1.1 零件图1）侧视图右侧面对基准 C（30 mm 轴线）的垂直度公差为 0.03mm。021.2）俯视图上、下两侧面平行度公差为 0.03mm。53）主视图上平面对基准 C（30 mm 轴线）的平行度公差为 0.03mm。021.4）主视图上平面平面度公差为 0.008mm，只允许凹陷，不允许凸起。5）铸造后毛坯要进行时效处理。6）未注明倒角45。7）材料 HT200。1.3 零件的工艺分析零件的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削为此以下是轴承座需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：l）30 mm 轴承孔可以用车床加工、也可以用铣床镗孔。021.2）轴承孔两侧面用铣床加工，以便加工 2mm1mm 槽。3）两个 8 mm 定位销孔，与销要过渡配合，精度达到 IT8，要先钻02.后铰才能达到要求。4）侧视图右侧面对基准 C（30 mm 轴线）的垂直度检查，可将工件021.用 30mm 心轴安装在偏摆仪上，再用百分表测工件右侧面，这时转动心轴，百分表最大与最小差值为垂直度偏差值。5）主视图上平面对基准 C（30 mm 轴线）的平行度检查，可将轴承021.座 30 mm 孔穿入心轴，并用两块等高垫铁将主视图上平面垫起，021.这时用百分表分别测量心轴两端最高点，其差值即为平行度误差值。6）俯视图两侧面平行度及主视图上平面平面度的检查，可将工件放在平台上，用百分表测出。二、确定毛坯2.1 确定毛坯种类：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6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,选用铸件尺寸公差等级为 CT-12。加工余量等级为 G.2.2 确定铸件加工余量及形状：查机械制造工艺设计简明手册 ，选用加工余量为 8 级，并查表 2.2-4 确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示：表 2.1 零件加工余量表简 图 加工 面代号基本尺寸加工余量等级加工余量 说 明A1 15 8 3 单侧加工A2 82 8 3 单侧加工A3 38 8 3 单侧加工A4 15 8 3 双侧加工A5 42 8 3 双侧加工B1 30 8 152 双侧加工B2 35 8 17.52 双侧加工三、工艺规程设计3.1 选择定位基准：1. 粗基准的选择：以轴承孔两侧毛坯为主要的定位粗基准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7“基准重合”原则和“基准统一”原则，以已加工底面为主要的定位精基准,13mm 的螺栓孔为定位精基准。3.2 制定工艺路线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,可以考虑采用卧式铣床、摇臂钻床、卧式车床及专用夹具,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。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序 1 时效处理工序 2 铸件内外非加工表面彻底清洗干净，涂耐油漆同时检查铸件是否有缺陷。工序 3 夹轴承孔两侧毛坯，铣轴承座底面，照顾尺寸 30mm 和表面粗糙度。工序 4 钻 9 的孔和锪 13 的沉头孔。保证孔深 8 mm。2.0工序 5 以已加工底面和沉头孔定位基准，在轴孔处压紧，铣主视图上平面及轴承孔左、右侧面 42mm。工序 6 刨 2mm1mm 槽，照顾底面厚度 15mm。工序 7 夹 42mm 两侧面，按底面找正，铣四侧面，保证尺寸 38mm 和82mm。工序 8 钻 8 mm 的销孔，保证孔的尺寸及公差。02.工序 9 钻 6 的油孔，保证孔深 20mm。工序 10 钻 4 的油孔，保证与 的油孔相通。工序 11 以底面及沉头孔定位，采用专用夹具装夹工件，钻30 mm、 35mm 孔，保证 30 mm 中心至上平面距离 15021. 023.mm5.0工序 12 以底面及沉头孔定位，在未加工的圆柱表面夹紧。采用弯板式专用夹具装夹工件，车 30 mm、35mm 孔、倒角 145，021.保证 30 mm 中心至上平面距离 15 及 30 mm 的表面粗021. 021.糙度 0.8.工序 13 去毛刺工序 14 总检入库83.3 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定3.3.1 圆柱表面工序尺寸：前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：表 3.1 圆柱表面工序尺寸表加工表面 加工内 容 加工余 量 精度等级 工序尺寸 表面粗 糙度钻 15 IT11 10.512.530IT7（B1） 扩2 IT11 84.026.335（B2） 镗 0 36.3扩 1.8 IT10 084.96.3粗铰 0.13 IT8 21.01.630IT7（B1）精铰 0.07 IT7 3.0.84（B6） 钻 0 IT10 4 6.313（B4） 钻 0 IT10 13 6.3钻 0.2 IT10 7.8 6.38（B3）粗铰 0 IT8 81.63.3.2 平面工序尺寸：表 3.2 平面工序尺寸表工序号 工序内容 加工余量 基本尺寸 经济精度 工序尺寸偏差01 铸件 3 CT12 304 粗铣下底 面 2 19 IT12 021.9精铣下底面 1 18 IT8027.粗铣上底面 2 16.0 IT12 18.005精铣上底面 1 15.0 IT8 27.粗铣轴承孔左侧面2 42 IT12 025.05精轴承孔左侧面 1 41 IT8039.粗轴承孔右侧面 2 39 IT12 25.005精轴承孔右侧面 1 38 IT8 39.粗轴承座前面 2 86 IT120.2506 精轴承座前面 1 85 IT8 03.粗轴承座后面 2 83 IT12 .2506精轴承座后面 1 82 IT804.四、各工序的加工参数计算4.1 铣底平面4.1.1 粗铣底平面1) 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 120x12，机床的型号专用机床 2) 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 -10 K =60 o0s0r0=10 。03) 加工要求:粗铣轴承座的下底面。确定加工余量由毛坯图可知：总加工10余量为 3mm， 工艺设计简明手册表 1.4-8 和表 2.3-21 可知精加工余量为 1mm。4) 确定每齿进给量，由切削加工简明实用手册表 3.5，YG6 硬质合金端铣刀所允许的进给量为 f=0.14-0.24mm/z。但采用的不对称铣，f=0.14mm/z，ap=2mm。5) 计算切削用量由切削加工简明实用手册表 3.16，当 d=125mm 时，Z=12,ap20mm 时钻头后刀面最大磨损量取为 0.3mm，寿命T=140min5) 确定切削速度由表 2.14，HBS=200，加工属性四类由表 2.13 得，f=0.36mm/r 标准 d =30mm 时0V =10m/minc切削速度的修正系数为 K =1.0 K =1.0 K =0.85TVCLV见表 2.31V= V K =10x1.0x1.0x0.85x1.0=8.5m/minTn= =92r/mindv10根据机床取 Nc=125r/min6) 基本工时计算t = = =0.20minmnfL1.25434.14 加工 30 孔至要求尺寸4.14.1 粗铰 29.7 孔至 29.93 1) 刀具：硬质合金铰刀 由切屑简明手册表 2.25 得2) 决定进给量 f=0.4-0.7mm/r Vc=10-15m/r 取 f=0.5mm/r3) 决定钻头磨钝标准及寿命，查表得，当 d0 =29.93mm 时，钻头后刀面最大磨损量取为 0.60.9mm，寿命 T=140min4) 决定切削速度查表 切削速度修正系数为 kTV=1.0,kcv=1.0,klv=0.85,ktv=1.0,故v=vckv=（1015）1.0 1.01.00.85m/min=8.513m/min24vc = = r/min=12r/min kfaTdvyxvPzom 85.06.1520493.1.03.n= = r/min=131r/min01 9.23.根据 Z3025 钻床说明书，可考虑选择 nc=200r/min，5) 计算基本工时tm= = = 0.3nfL5.0*274.14.2 精铰 使孔至 保证孔的表面粗糙度 Ra 0.8m023.1) 刀具：硬质合金铰刀 由切屑简明手册表 2.25 得f=0.4-0.7mm/r Vc=10-15m/r 取 f=0.5mm/r2) 决定钻头磨钝标准及寿命，查表得，当 d0 =30mm 时，钻头后刀面最大磨损量取为 0.60.9mm，寿命 T=140min3) 决定切削速度查表 切削速度修正系数为 kTV=1.0,kcv=1.0,klv=0.85,ktv=1.0,故v=vckv=（1015）1.0 1.01.00.85m/min=8.513m/minvc = = r/min=14r/min faTdvyxPzom 85.06.15340.1.0. 2n= = r/min=150r/min01 3.根据 Z3025 钻床说明书，可考虑选择 nc=200r/min，4) 计算基本工时tm= = =0.3nfL5.0*274.15 确定时间定额及负荷率：1) 作业时间包括加工时间和辅助时间两部分，则各工序的作业时间计算如下：（1 ） 铣轴承座底面的作业时间：粗铣和精铣基本时间已求出为 0.15min 和0.33min，作业时间如下：t= 0.5+0.03+0.01+0.03+0.02+0.16+0.15+0.33+0.5+0.5=2.55min（2 ） 钻 9 孔及锪 13 的沉头孔的作业时间：钻 9 孔及锪 13 的沉头孔基本时间已求出为 0.09min 和 0.05min，作业时间如下：25t=0.5+0.03+0.04+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04+0.09+0.5+0.05+0.5+0.5=2.33min（3 ） 铣两直角边的的作业时间：粗铣和精铣基本时间已求出为 0.15min和 0.15mm，作业时间如下： t=0.5+0.03+0.01+0.03+0.02+0.16+0.15+0.15+0.5+0.5=2.05min（4 ） 刨退刀槽的作业时间：基本时间已求出为 0.03min，作业时间如下：t=（0.5+0.03+0.01+0.03+0.02+0.16+0.5）10+0.03=0.15min（5 ） 铣四侧面的作业时间：基本时间已求出为0.35+0.35+0.15+0.15=1.0min，作业时间如下：t=0.5+0.04+0.01+0.05+0.05+0.07+0.03+0.03+0.16+1+1.5=3.54min（6 ） 钻（铰）8 销孔的作业时间：基本时间已求出为 0.1+0.2=0.3min，作业时间如下：t=0.5+0.03+0.04+0.04+0.01+0.03+0.02+0.02+0.04+0.04+0.3+0.5+0.5=1.99min（7 ） 钻 6 油孔的作业时间：基本时间已求出为 0.1，作业时间如下：t=0.5+0.03+0.04+0.04+0.01+0.03+0.02+0.02+0.04+0.04+0.1=0.59min（8 ） 钻 4 油孔的作业时间：基本时间已求出为 0.1min，作业时间如下：t=0.5+0.03+0.04+0.04+0.01+0.03+0.02+0.02+0.04+0.04+0.1=0.59min（9 ） 钻孔至 15 孔的作业时间：基本时间为 0.28min，作业时间如下：t=0.5+0.03+0.04+0.04+0.04+0.03+0.03+0.03+0.05+0.28=1.07min（10 ） 扩孔至 28 孔的作业时间：基本时间为 0.9min，作业时间如下：t=0.5+0.03+0.04+0.04+0.04+0.03+0.03+0.03+0.05+0.9=1.69min（11 ） 镗孔至 35 孔的作业时间：基本时间为 0.03min，作业时间如下：t=0.5+0.03+0.04+0.04+0.04+0.03+0.03+0.03+0.05+0.03=0.82min（12 ） 扩、粗、精铰孔至 29.93 孔的作业时间：基本时间为0.2min、0.3min 和 0.3min，作业时间如下：t=0.5+0.03+0.04+0.04+0.04+0.03+0.03+0.03+0.05+0.3+0.3+0.5+0.2+0.3+0.5=2.89min2) 工件生产节拍的确定：一年按 365 天算，年产量 10000 件，除去周末和26节假日剩余 227 天，每天工作 6 小时，则各工序生产节拍如下：生产节拍= min17.81027VT3) 工时定额的确定：因为休息时间，喝水，上厕所等时间占作业时间的 35%工时定额=工作时间*（1+0.35）则工序 1 的工时定额=2.55*1.35=3.44则工序 2 的工时定额=2.33*1.35=3.14则工序 3 的工时定额=2.77则工序 4 的工时定额=0.20则工序 5 的工时定额=4.78则工序 6 的工时定额=2.68则工序 7 的工时定额=0.80则工序 8 的工时定额=0.80则工序 9 的工时定额=1.44则工序 10 的工时定额=2.28则工序 11 的工时定额=1.11则工序 13 的工时定额=3.904) 设备负荷率的计算：因为设备负荷率= 60*271工 作 时 间工序的 1 设备负荷率=42.1%工序的 2 设备负荷率=38.4%工序的 3 设备负荷率=33.0%工序的 4 设备负荷率=2.4%工序的 5 设备负荷率=58.5%工序的 6 设备负荷率=32.7%工序的 7 设备负荷率=9.8%工序的 8 设备负荷率=9.8%工序的 9 设备负荷率=17.6%工序的 10 设备负荷率=27.9%工序的 11 设备负荷率=13.6%27工序的 12 设备负荷率=47.8%五、夹具设计4.1 定位基准的选择为了减少误差，我们选择32mm 采用以两个 的沉头孔以及底平面定13位。 （一面两孔）作为定位基准。4.2 定位误差分析工件以一平面以及两圆孔为定位基准时，夹具上两定位销的尺寸及定位孔误差的计算，工件以一平面及两圆孔为定位基准时，为补偿工件两定位孔的孔径和孔距误差及夹具两定位销的直径和距离误差，避免工件不能套入定位销，两夹具两定位销应采用一圆柱销和一菱形销。1) 两定位销中心距： Lx=Lg=64mmLg工件两定位孔的中心2) 两定位销中心距的公差： =0.3 x3) 圆柱销直径的名义值： d1=D1D1与圆柱销相配合的工件定位孔的最小直径（ mm）公差取值：g6所以 9D1=909.254) 菱形销宽度：查表得：b=4 B=16-2=145) 补偿距离： ml 045.)9.(2106) 菱形销圆弧部分与其相配合的工件空位孔间的最小间隙28mDb025.1645.02min2 D2与菱形销相配合的工件定位孔的最小直径（ mm）7) 菱形销最大直径： d2= D2 =16 注：公差值取 h6min2015.8) 两定位销所产生的最大角度误差 07.2tanmaxax1L=0.027+0.025=0.052max1=0.019+0.015=0.034ax2式中 夹具圆柱销与其配合的工件定位孔间的最大间隙max1夹具菱形销与其相配合的工件定位孔间的最大间隙应保证ax2(式中 工件允许的最大倾斜角度)4.3本步加工按钻削估算夹紧力根据查表得：高速钢钻头钻孔时的轴向力：Ff =2500N 扭矩：Mc =18.5Nm轴向力计算：=1539NFyFf kfdC20扭矩： =5.44NmMymZcKf由于夹紧力和扭矩都不大，完全符合机床的要求！29六、课程设计小结为了讲课本所学知识与实践相结合，我们进行了为期三个星期的课程设计，我们一组四人设计的零件是轴承座，通过这次实习我们学习到了很多东西，巩固了课本的理论知识，受益匪浅。这次课程设计，由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。在老师的谆谆教导，和同学们的热情帮助下，使我找到了信心每一个数据都要从机械设计书上或者机械设计手册上找到出处。虽然种种困难我都已经克服，但是还是难免我有些疏忽和遗漏的地方。完美总是可望而不可求的，不在同一个地方跌倒两次才是最重要的。抱着这个心理我一步步走了过来，最终完成了我的任务。十几天的机械原理课程设计结束了，在这次实践的过程中学到了一些除