毕业设计（论文）-轴承盖零件加工工艺及夹具设计

常州机电职业技术学院毕业设计（论文）作 者： 学 号： 系 部： 专 业： 题 目： 轴承盖零件加工工艺及夹具设计 校内指导教师：企业指导教师评阅者： 年 月 II毕业设计（论文）中文摘要在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺，工序，切削用量，夹紧，定位，误差全套图 纸加扣 3346389411或3012250582I毕业设计（论文）英文摘要In the process of design should first of all parts to analyze, understand parts of the process and then design a blank structure, and choose the good parts of the machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts each step process dimension calculation, the key is to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design; then a special fixture, fixture for the various components of a design, such as the connecting part positioning device, clamping element, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error caused calculate fixture when positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in.Keywords: process, process, cutting, clamping, positioning24目录 绪论12 加工工艺规程设计22.1 零件的分析22.1.1 零件的作用22.1.2 零件的工艺分析22.2 轴承盖零件加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施32.2.1 孔和平面的加工顺序32.2.2 孔系加工方案选择32.3 轴承盖零件加工定位基准的选择32.3.1 粗基准的选择32.3.2 精基准的选择42.4 轴承盖零件加工主要工序安排42.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定62.6确定切削用量及基本工时（机动时间）63 钻孔专用夹具设计153.1问题的指出153.2 夹具设计153.2.1概述153.2.2方案设计153.2.3定位基准的选择153.2.4切削力和夹紧力的计算163.3切削力和夹紧力计算163.4夹紧力的计算173.5定位误差分析183.6零、部件的设计与选用183.7确定夹具体结构尺寸和总体结构20总 结23参 考 文 献24致 谢25 绪论学生可以通过设计综合应用了过去的教训基础能力的设计和施工机械制造和毕业设计工作，对综合训练和要求学生用的集成方案和前提理论和实践知识的制造过程设计的零件。其目标如下：解决问题的能力的加工工艺文化（1）毕业设计、应用技术基础课程的理论基础和实践机在生产实践中，二次妥善解决工件在加工过程中，和定位的方法行程大小的测定方法等，以保证零件的加工质量，设计能力的介质复杂零件的程度。（2）学生熟悉和练习手册、规范和技术能力的图形和其他信息。(3)培养学生绘画、制图、基本技能的应用和编制技术文件等。水平有限，设计有缺点的批评中的错误，请教师。2 加工工艺规程设计2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用题目给出的零件是轴承盖零件。轴承盖零件的主要作用之间的中心距及平行度，并保证正确安装。因此轴承盖零件的加工质量，不但直接影响的装配精度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。 图2-1 轴承盖工件图2.1.2 零件的工艺分析由轴承盖零件图可知。轴承盖零件是一个轴承盖零件，它的外表面上有4个平面需要进行加工。支承孔系在前后端面上。此外各表面上还需加工一系列孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：（1）以上端面及台阶面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：上端面及台阶面铣削加工；其中表面粗糙度要求为，（2）以侧面为主要加工表面的加工面。（3）以2-14.8mm孔、6mm的孔为主要加工面。2.2 轴承盖零件加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施从以上分析明白。该轴承盖的主要零部件加工方面和洞平面系。一般来说，保证平面的加工精度保证更容易洞系的加工精度。因此，轴承盖零部件来说，加工中的主要问题是保证孔尺寸精度及位置精度处理好，孔和平面之间的相互关系。为生产量很大。如何满足生产性的要求加工中的主要考虑因素。2.2.1 孔和平面的加工顺序轴承盖零件类应遵循首先零部件的加工方面后孔的原则：即板上基准先加工零件平面，基准平面定位加工其他的平面。并且洞系加工。轴承盖零部件的加工自然应服从这个原则。那是平面的面积大，用平面位置确保定位信赖夹紧坚固，所以容易孔的加工精度保证。其次，先加工平面前方切掉铸件表面的凹凸。孔的加工精度，为了提高创造条件，容易刀和调整对有利刀具保护。轴承盖零部件的加工流程应遵循粗加工的原则，离开，孔的加工和平面明确区分粗加工完成的阶段穴系加工精度保证。2.2.2 孔系加工方案选择轴承盖的零部件的加工程序孔系，应该选择孔加工精度要求，可以满足系的加工方法及设备。外加工精度加工效率两方面考虑以外也适当考虑经济因素。满足的精度要求和生产性的条件下，应该选择价格最底的机床。2.3 轴承盖零件加工定位基准的选择2.3.1 粗基准的选择粗基准以下要求满足：（1）保证各重要孔的加工余量均一，（2）保证轴承盖零部件的零件和箱子的墙壁上有一定的间隙。上述的要求，满足应该选择主要支撑孔作为主要标准。即，轴承盖零部件输入轴和输出轴的支持孔粗作为标准。也就是前后端面的距离顶平面最近的孔，作为主要标准工件的4个限制的自由度，还有别的主要支撑孔定位限制第五自由度。作为基准孔因为粗加工精基准面。因此，后再精加工基准定位主要支撑孔孔加工的时候，一定是均匀的余量。箱子孔的位置和墙壁的位置是同型芯铸造。所以，孔的剩余量均匀也间接保证的孔和箱子墙的相对位置。2.3.2 精基准的选择保证轴承盖零件和孔，平面，平面图像和平面之间的位置。精基准的选择是保证轴承盖零件加工过程中基本上整体统一基准定位。从轴承盖零件图分析，那顶平面和各主要支撑孔平行而且占有的面积大，精标准使用适合。但是在平面位置限制尽量工作的三个自由度，只要使用典型的一面的2孔的位置，可以满足的方法是，全体的加工中基本上采用统一基准定位的要求。前后的端方面，那是轴承盖的零部件组装的标准，它和轴承盖零部件的主要支撑孔系垂直。如果能用精加工基准孔系，定位、夹紧或线夹结构设计方面都有一定的困难，所以不采用。2.4 轴承盖零件加工主要工序安排关于大量生产的零件，一般是先加工统一基准。基板零件加工的第一个工程加工的统一标准。具体的计划首先是孔位置很粗，精密加工的山顶平面。第2的工序加工定位用的两个工艺孔。顶从平面加工完成后一直基板零件加工完成为止，个别的工程外，定位基准使用。所以，顶方面的螺丝孔加工两工艺孔的加工工序中同时出现。后工序的安排必须遵守精分和首先面后孔的原则。首先粗加工平面，粗加工孔系。螺丝下孔是多头钻床搭配出来，切削力较大，粗加工阶段完成。基板零部件、精密加工是支撑孔前后端面。根据上述原则也先加工平面再加工孔系，实际生产这样安排不容易保证孔和互相垂直剖面。因此，实际上采用的工程程序先完成孔系，还有支持孔用膨胀轴定位加工元件端面，这样容易保证图纸规定的端面全跳动公差要求。各螺丝孔的攻丝，切削力小，可以安排粗，完成的阶段分散。根据以上分析过程，现将轴承盖零件加工工艺路线确定如下：工艺路线一：10铸造铸造毛坯20时效时效处理30铣铣上端面及台阶面40铣铣侧面50铣铣另外一侧面60钻钻扩铰2-14.8mm孔70车车中心孔及槽80钻钻6mm的孔90去毛刺去除毛刺100验收验收110入库入库工艺路线二：10铸造铸造毛坯20时效时效处理30铣铣上端面及台阶面40铣铣侧面50铣铣另外一侧面60钻钻扩铰2-14.8mm孔70车车中心孔及槽80钻钻6mm的孔90去毛刺去除毛刺100验收验收110入库入库以上加工方案大致看来合理，但通过仔细考虑，零件的技术要求及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题，以上工艺过程详见机械加工工艺过程综合卡片。综合选择方案一：工艺路线一：10铸造铸造毛坯20时效时效处理30铣铣上端面及台阶面40铣铣侧面50铣铣另外一侧面60钻钻扩铰2-14.8mm孔70车车中心孔及槽80钻钻6mm的孔90去毛刺去除毛刺100验收验收110入库入库2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“轴承盖零件”零件材料采用HT200制造。材料为HT200，硬度HB为170241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。（1）底面的加工余量。根据工序要求，顶面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：参照机械加工工艺手册第1卷表3.2.23。其余量值规定为，现取。表3.2.27粗铣平面时厚度偏差取。精铣：参照机械加工工艺手册表2.3.59，其余量值规定为。（3）孔毛坯为实心，不冲孔。（4）端面加工余量。根据工艺要求，前后端面分为粗铣、半精铣、半精铣、精铣加工。各工序余量如下：粗铣：参照机械加工工艺手册第1卷表3.2.23，其加工余量规定为，现取。半精铣：参照机械加工工艺手册第1卷，其加工余量值取为。精铣：参照机械加工工艺手册，其加工余量取为。 2.6确定切削用量及基本工时（机动时间）工序30：铣上端面及台阶面机床：铣床X52K刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数10（1）粗铣轴承盖零件上端面 铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：（2）精铣轴承盖铣上端面铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间工序40：铣侧面机床：铣床X52K刀具：硬质合金可转位端铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=3mm所以铣削深度：=3mm精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3表2.473，取：根据参考文献3表2.481，取铣削速度每齿进给量：根据参考文献3表2.473，取根据参考文献3表2.481，取铣削速度机床主轴转速：按照参考文献3表3.174，取 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献3表2.481,取切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 机动时间：所以该工序总机动时间工序50：铣另外一侧面机床：铣床X52K刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数10（1）粗铣 铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：（2）精铣铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间工序60：钻扩铰2-14.8mm孔钻孔选用机床为Z525摇臂机床，刀具选用GB1436-85直柄短麻花钻，机械加工工艺手册第2卷。根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-2查得钻孔进给量为0.200.35。 则取确定切削速度，根据机械加工工艺手册第2卷表10.4-9切削速度计算公式为 （3-20）查得参数为，刀具耐用度T=35则 =1.6所以 =72选取 所以实际切削速度为=2.64确定切削时间（一个孔） =工序70 车中心孔及槽1、加工条件（1）选择刀具1） 选择直头焊接式镗刀2）依据，根据表1.1，车床CA6140的中心高度，所以选择的刀杆尺寸BxH=16mmX25mm，刀片的厚度为4.5mm。3）依据，根据表1.2，粗车毛坯为HT200，可以选择YT15硬质合金刀具。4）依据，根据表1.3，车刀几何形状如表12表12 车刀几何形状角度刀角名称符号范围取值主偏角kr30Q235Q235副偏角101515前角51010后角585刃倾角00倒棱前角-10 -15-10续表12 车刀几何形状角度倒棱宽度0.4（0.30.8）f10.40.80.5（2）选择切削用量 1）、确定切削深度ap 由于粗加工余量仅为3mm，可在一次走刀内切完，故 ap=3mm2）、进给量依据，根据表1.4，在粗车钢料，刀杆的尺寸为16mmX25mm，ap=2.9mm，以及工件直径小于40mm时， 依据，根据CA6140车床的使用说明书选择 确定的进给量尚需满足车床进给机构强度的要求，故需进行校验依据，根据CA6140车床的使用说明书得其进给机构允许的进给力为。依据，根据表1.21，当钢的强度=570670MPa， (预计)时，进给力为N。依据，根据表1.29-2，切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.0，故实际进给力为 N由于切削时的进给力小于车床进给机构允许的进给力，故所选的进给量可用 3）、车刀磨钝标准及耐用度T依据，根据表1.9，车刀的后刀面最大磨损量取为1.0mm（1.01.4），车刀的寿命T=60min。4）、确定切削速度依据，根据表1.28，切削速度的修正系数为=1.0，=1.0，=0.8，=1.0，=1.0，故 =0.94 依据，根据表1.27，切削速度的计算 故 =110m/min r/min依据，根据CA6140车床的使用说明书，选择 这时实际切削速度为 =120m/min最后决定的车削用量为。工序80：钻6mm的孔机床：立式钻床Z525刀具：根据参照参考文献3表4.39选高速钢锥柄麻花钻头。切削深度：进给量：根据参考文献3表2.438，取。切削速度：参照参考文献3表2.441，取。机床主轴转速：，按照参考文献3表3.131，取所以实际切削速度：切削工时 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取走刀次数为1机动时间： 3 钻孔专用夹具设计3.1问题的指出由于生产类型为成批，大批生产，要考虑生产效率，降低劳动强度，保证加工质量，故需设计专用夹具。由于对加工精度要求不是很高，所以在本道工序加工时，主要考虑如何降低降低生产成本和降低劳动强度。本次设计选择设计是针对钻铰孔，它将用于Z525钻床。3.2 夹具设计3.2.1概述在机床对零件进行机械加工时，为保证工件加工精度，首先要保证工件在机床上占有正确的位置，然后通过夹紧机构使工件正确位置固定不动，这一任务就是由夹具来完成。对于单件、小批生产，应尽量使用通用夹具，这样可以降低工件的生产成本。但由于通用夹具适用各种工件的装夹，所以夹紧时往比较费时间，并且操作复杂，生产效率低。 本零件属于大量生产，零件外形也不适于使用通用夹具，为了保证工件精度， 提高生产效率，设计专用夹具就显得非常必要。3.2.2方案设计方案设计是夹具设计的第一步，也是夹具设计关键的一步，方案设计的好、坏将直接影响工件的加工精度、加工效率，稍不注意就会造成不能满足工件加工要求，或加工精度不能达到设计要求，因此必须慎重考虑。设计方案的拟定必须遵循下列原则：1、 定位装置要确保工件定位准确和可靠，符合六位定位原理。2、 夹具的定位精度能满足工件精度的要求。3、 夹具结构尽量简单，操纵力小而夹紧可靠，力争造价低3.2.3定位基准的选择我们采用已经加工好的孔及其端面作为定位基准，孔和端面共限制5个自由度，这样还有一个旋转的自由度没有限制，为了保证空间工件定位准确，我们需要限制6个自由度，因此我们采用一支撑杆来限制旋转方向的自由度。这样空间6个自由度就限制完了。3.2.4切削力和夹紧力的计算由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力 式（5-2）钻削力矩 式（5-3）式中 代入公式（5-2）和（5-3）得本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧力计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。这样能较容易、较稳定地保证加工精度。用夹具装夹工件时，工件相对与刀具的位置由夹具保证，基本不受工人技术水平的影响，因而能较容易、教稳定地保证工件的加工精度。能提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。采用夹具后，工件不需划线找正，装夹方便迅速，显著地减少了辅助时间，提高了劳动生产率。 夹紧力的计算:因采用的是手动夹具故夹紧力无须计算。3.3切削力和夹紧力计算（1）刀具：刀具用高速钢刀具钻头机床： Z525机床切削力公式： 式中 查表得： 其中：,即：实际所需夹紧力：由参考文献5表得： 有：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，见参考文献5表 可得： 所以 3.4夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=20mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=2.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力3.5定位误差分析（1） 定位元件尺寸及公差确定。由资料10机床夹具设计手册可得： 定位误差：定位尺寸公差，在加工尺寸方向上的投影，这里的方向与加工方向一致。即：故 夹紧安装误差，对工序尺寸的影响均小。即： 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。3.6零、部件的设计与选用钻套、衬套、钻模板设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。.尺寸表dDD1Ht基本尺寸极限偏差F7基本尺寸极限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101310162068+0.028+0.01312+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.0203034203645222635+0.033+0.01739263042462545563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.0205930566742486266485070740.040钻模板选用翻转钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。3.7确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体：夹具的定位、引导、夹紧装置装在夹具体上，使其成为一体，并能正确的安装在机床上。夹具体是将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体的最大最复杂的基础件。夹具体的形状和尺寸取决于夹具上各种装置的布置以及夹具与机床的连接，而且在零件的加工过程中，夹具还要承受夹紧力、切削力以及由此产生的冲击和振动，因此夹具体必须具有必要的强度和刚度。切削加工过程中产生的切屑有一部分还会落在夹具体上，切屑积聚过多将影响工件的可靠的定位和夹紧，因此设计夹具体时，必须考虑结构应便于排屑。此外，夹具体结构的工艺性、经济性以及操作和装拆的便捷性等，在设计时也应加以考虑。夹具体设计的基本要求（1）应有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。 为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。（2）应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。（3）应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。（4）应便于排除切屑在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，如不及时排除，切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度，甚至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的情况，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的情况，一般应在夹具体上设置排屑槽。（5）在机床上的安装应稳定可靠 夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，支承面积应足够大，安装基面应有较高的配合精度，保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空，大型夹具还应设置吊环或起重孔。工件装夹方案确定以后，根据定位元件及夹紧机构所需要的空间范围及机床工作台的尺寸，确定夹具体的结构尺寸，然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。总 结毕业设计，是一个系统性、知识点广泛的学习过程。通过这样一个系统性的学习和结合，使自己把学过的知识联系起来，运用到各个方面上去。同时，广泛地运用设计手册及各种参考资料，学会了在实际中运用工具书，和独立完成每一步查找工作；整个零件的加工过程是和其他同学分工完成的，集中体现了团队精神，合作分工能很好的提高办事效率！在这次设计中培养了我独立分工合作的能力！为以后出身社会的工作打下基础！通过不懈努力和指导老师的精心指导下，针对这些问题查阅了大量的相关资料。最后，将这些问题一一解决，并夹紧都采用了手动夹紧，由于工件的尺寸不大，所需的夹紧力不大。完成了本次设计，通