CA10B解放汽车中间轴轴承支架的夹具设计

机床夹具设计及项目开发应用机床夹具设计及项目开发应用(实践实践)课程设计课程设计 汽车中间轴轴承支架夹具设计 院 别： 机电学院 班 级： 11 机械师 2 姓 名： 学 号： 2011095144107 指导教师： 覃孟扬 日 期： 2014 年 12 月 24 日 目目 录录 前 言 .2 一、零件的分析 .3 （一） 零件的作用.3 （二） 零件的工艺分析.3 二 工艺规程设计 .4 (一)确定毛坯的制造形式.4 （二）基面的选择.4 （三）制定工艺路线.4 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定.5 （五）确立切削用量及基本工时.6 三 卡具设计 .14 （一） 问题的提出.14 （二） 卡具设计.14 设计小结 .18 参考文献 .19 前前 言言 通过机床工艺及夹具设计，汇总所学专业知识，如机械制造技术基础 、 机械零件设计 、 机床夹具设计 、 机械制图 、 公差于配合 。让我们 对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们 对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！ 在些次设计中我主要是设计 CA10B 解放汽车中间轴轴承支架的机械加 工工艺规程及 13 孔端面的铣床卡夹具设计。在此次课程设计过程中，我 小组成员齐心协力、共同努力完成了此项设计。 一、零件的分析一、零件的分析 （一）零件的作用（一）零件的作用 题目所给的零件是 CA10B 汽车中间轴的轴承。它主要起到稳固滚子的 作用，在安装时起到固定滚珠的作用，利于安装。零件上方的 13 孔起固 定作用，下方的 70 斜孔则是用于装轴承。支撑中间轴。零件为铸件，铸 造时起模度 2 CA10B 解放牌汽车中间轴轴承支架零件 零件图 （二）零件的工艺分析（二）零件的工艺分析 CA10B 中间轴轴承支架共有两处加工表面，其间有一定斜度要求， 140 孔有一定的斜度为 5.5，两个 13 斜孔与中间的 13 斜孔角度为 30。分述如下： 1.顶端 13 这一孔加工包括：13 的孔，以及其内端面，与外圆有位置要求，这个 孔有高的位置度要求，与外圆中心 2mm, 与突台 R5 圆中心距离 25mm，与 两端 13 的孔的垂直距离 72mm。 2.140 孔及两端表面 这一孔加工包括：140 的孔公差带 0.260，以及其前后两个端面。这 两表面及孔有一定的位置度要求,即 140 的孔前后两个端面与顶端 13 的孔上表面有斜度要求，140 的孔与支撑架中心有斜度 5.5及宽度为 50mm。 由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面 为基准加工另外一组。 3. 两端 13 的孔及端平面 两 13 的孔有位置要求 232mm,与端面内侧为 4mm，与突台垂直。突 台要求高 12mm 且有斜度 30 二二 工艺规程设计工艺规程设计 (一一)确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料为 HT200。考虑零件在运行过程中所受冲击不大，零件结构又 比较简单，故选择铸件毛坯。 毛坯图 （二）基面的选择（二）基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理可 以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中问题百出， 更有甚者，还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。对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。 而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高 的不加工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，加工 140 孔以外圆面为 基准镗孔，加工前后端面相互为基准进行铣削加工。加工两个 13 孔的突 台以突台下表面及 140 孔做为基准加工。 （2）精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序 基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 （三）制定工艺路线（三）制定工艺路线 制定工艺路线得出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度 等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万 能性机床配以专用工卡具,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。 1. 工艺路线方案一 工序一 粗铣 140 孔前端面。 工序二 粗铣 140 孔后端面。 工序三 扩 140 孔 工序四 粗铣 13 孔上端面。 工序五 钻 13 孔。 工序六 粗铣两侧 13 孔端面。 工序七 钻两侧 13 孔。 工序八 检查 2 工艺路线方案二 工序一 粗铣 140 孔前端面。 工序二 粗铣 140 孔后端面。 工序三 扩 140 孔 工序四 粗铣 13 孔上端面。 工序五 粗铣两侧 13 孔端面。 工序六 钻 13 孔。 工序七 钻两侧 13 孔。 工序八 检查 上面工序可以适合大多数生产。通过方案一和二的比较，选择方案一。工序 八和工序九可设计用同一组专用夹具进行加工，减少了装夹误差。 以上工艺过程详见工艺卡片。 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 CA10B 解放汽车中间轴轴承支架零件材料为 HT200，硬度 170220HB，毛皮重量 3kg，生产类型中批量，铸造毛坯。 据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1. 外圆表面延轴线方向长度方向的加工余量及公差（140 前后端面） 。 查机械制造工艺设计简明手册 （以下称工艺手册 ）表 2.22.5， 取 140 前后端面长度余量均分别为 1.75,3（均为双边加工） 铣削加工余量分别为： 粗铣 1mm 2mm 2. 内孔（140 已铸成孔） 查工艺手册表 2.22.5，取 140 已铸成孔长度余量为 4，即铸成 孔半径为 66mm。 3.其他端面加工余量（三个 3 孔端面） 查工艺手册表 2.22.5，取长度余量为 3, 铣削加工余量分别为： 粗铣：2mm 3. 其他尺寸直接铸造得到 由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整加工。因此在计算最大、 最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。 （五）确立切削用量及基本工时五）确立切削用量及基本工时 工序工序 以 140 圆前后为相互基准，粗铣 140 孔前后端面。 1. 加工条件 工件材料：HT200,b =0.16GPa, HBS=170220,铸造。 加工要求：粗铣 140 孔前后端面。 机床：X5012 立式铣床。 刀具： 硬质合金端铣刀,牌号 YG8 合金钢。铣削宽度 aw=60,深度 apPcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.5mm，nc=125r/min,Vfc=125mm/s，V c=31.4m/min，f z=0.1mm/z。 6）计算基本工时 min39 . 0 150 5 . 4 5 . 1340 21 v lll f w m t 工序工序 以 140 孔外圆为基准，扩 140 孔，保证孔的精度达到 IT7。 选择钻床：Z535 立式钻床。加工刀具分别为： 扩孔140mm 标准高速钢扩孔钻； 1.选择扩孔切削用量 1)确定进给量 f 根据表 28-31:f=1.6-2.0mm/r. 根据 Z535 机床说明书,取 f=1.8mm/r. 2)确定切削速度 v 及 n 根据表 28-33: 取 v表=10m/min 修正系数: kmv=1.0, kapv=1.0,故 V表=10m/min*1.0*1.0=10 m/min , N=1000v表/(d0)=5.9r/min,查机床说明书得:n=10r/min,实际切削速度 为 v=d0n*=1.7m/min. 10 3 3)计算工时 min86 . 1 8 . 110 5 . 330 1 nf t lll fw m 由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。 6 各工序实际切削用量 根据以上计算，该工序切削用量如下： 扩孔：d0=139mm,f=1.8mm/r,n=10r/min,v=1.7m/min 7 钻头磨钝标准及寿命 扩孔后刀面最大磨损限度（查工艺手册 ）为 0.9.mm，寿命 min60T 8.计算工时 min67 . 0 5 . 230 205 . 030 1 nf t lll fw m 由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。 工序工序 粗铣 13 孔上端面 1. 加工条件 工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=170220,铸造。 加工要求：粗铣 140 前后端面。 机床：X5012 立式铣床。 刀具： 硬质合金端铣刀,牌号 YG8 合金钢。铣削宽度 aw1.8mm/r。 由于所选进给量 f 远小于 f及 f，故所选 f 可用。 （2） 确定切削速度 V，轴向力 F，转矩 T 及切削功率 PM 根据工艺 手册表 28-15，由插入法得： V表 =13.5m/min, F表=6460N, T表=58Nm, PM 表=1.34KW 由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同,故应对所的结果进行修正. 由表 28-3 得: kMv=1.0, klv=1.0,故 V表=13.5 m/min1.01.0=13.5 m/min.min/ 9 . 238 1000 0 r d v n 表 查 Z535 机床说明书，取 n=245r/min.实际切削速度为 min/ 9 . 13 1000 0 m nd v 由表 28-5 得： kMT= kMF=0.94,故 F=6460*0.94=6072N， T=58*0.94=54.5 Nm （3）校验机床功率 切削功率 PM=PM 表（n/n ）kMM=1.32KW, 机床有效功率 PE=PE=3.65KWPM, 故选择的钻削用量可用.即 d0=18mm,f=0.8mm/r,n=245r/min,v=13.9m/min 相应的 F=6072N,T=54.5 Nm, PM=1.32KW, .计算工时 min31 . 0 8 . 0245 9250 1 nf t lll fw m 由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。 工序工序粗铣两侧 13 孔上端面 1. 加工条件 工件材料：HT200,b =0.16GPa HB=170220,铸造。 加工要求：精铣 140 前后端面。 机床：X5012 立式铣床。 刀具： 硬质合金端铣刀,牌号 YG8 合金钢。铣削宽度 awPM, 故选择的钻削用量可用.即 d0=6mm,f=0.3mm/r,n=500r/min,v=9.42m/min 相应的 F=1424N,T=3.16 Nm, PM=0.24KW, .计算工时 min3 . 0 3 . 0500 3240 1 nf t lll fw m 由于所有工步所用工时很短，所以使得切削用量一致，以减少辅助时间。 工序工序 检查 其余几步数据见工艺卡片。 三三 夹具设计夹具设计 经过与老师协商，决定设计第道工序铣 13 孔端面的铣床卡具。本 min/483 表1000 0 r d v n 卡具将用于 X5012 立式铣床。刀具选用硬质合金端铣刀,牌号 YG8 合金钢。 （一）问题的提出 在给定的零件中，对本步加工的定位有较高的要求，是自由公差，定位 要求较高。因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速性上，保证加工面的平 整。 （二）夹具设计 定位基准 在选择定位方案时，由于定位方式多种多样，对定位基准、限位基准的 确定也有几种不同方法，此处采用以下观点: : 当工件中 140 的侧面作为定位基面时，其本身为定位基准。当工件以 平面与定位元件接触，此平面就是定位基面，它的理想状态(平面度误差为 零)是定位基准。但对于已经加工过的平面，通常忽略其平面度误差，所以 认为，定位基面就是定位基准，二者重合。 定位元件的确定 选择 140 孔的内侧面为基准，再配以其上的一大圆销（自由度限制数： 5）来定位。夹紧装置是采用带固定手柄压紧螺钉和螺旋压板压紧装置。操 作时只需拧动螺母就可将工件夹紧。夹具上还设有对刀块，用来确定铣刀的 位置。此夹具定位元件采用一面和一销定位,两个辅助支撑钉做辅助支撑， 拟用不完全限位方式定位。 夹紧装置 夹紧基本原理理论 夹紧的目的是保证工件在夹具中的定位，不致因工时受切削力，重力或 伴生离心力，惯性力，热应力等的作用产生移动或振动。夹紧装置是夹具完 成夹紧作用的一个重要的而不可以缺少的组成部分，除非工件在加工过程中 所受到的各种力不会使它离开定位时所需确定的位置，才可以设有夹紧装置。 夹紧装置设计的优劣，对于提高夹紧的精度和加工作效率，减轻劳动强度都 有很大的影响。该夹紧装置是采用螺旋压斑的联动夹紧机构。操作时只需拧 动螺母就可将工件夹紧。夹具上还设有对刀块，用来确定铣刀的位置 1 切削力和卡紧力计算 刀具：高速钢直齿三面刃铣刀，63mm, Z=14 Fz=CPt0.83Sz0.65D-O.83BZkP (见切削手册3-56 表) 解得 Fz =200 (N) 其中 CP=52， t=8mm, Sz=0.08mm/s, B=8mm, D=63mm, Z=14, kP=(HB/198)0.55 在计算切削力时，必须考虑安全系数。安全系数 K= k1 k2 k3 k4 水平切削分力 FH=1.1 Fz =220 (N) 垂直切削分力 Fv=0.3 Fz=60 (N) 其中： k1 为基本安全系数 1.5 k1 为加工性质系数 1.1 k1 为刀具钝化系数 1.1 k1 为断续切削系数 1.1 F,=KFH =1.51.11.11.1200=400 (N) 实际加紧力为 WK= KFH/U1U2=400/0.5=800 (N) 其中 U1 和 U2 为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1=U2=0.025 螺母选用 M16X1.5 细牙三角螺纹，产生的加紧力为 W=2M/D2tg(a+655)+0.66(D3- d3/ D2- d2) 解得： W=1O405 (N) 其中： M=19000 N.M D2=14.8mm a=2029, D=23mm d=16mm 此时螺母的加紧力 W 已大于所需的 800(N)的加紧力，故本夹具可安全工 作。 设计小结设计小结 为期两周的夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我组三名同学 在覃老师的指导下，取得了可喜的成绩，课程设计作为机械制造技术基础 、 机