轴承套课程设计说明书

燕山大學課 程 設 計 說 明 書題目： “軸承套”機械加工工藝規程及“鑽6-5.5孔” 夾具設計學院（系）：機械工程學院機制系年級專業： 08級機制X 學 號： 080101010XXX 學生姓名： XXXXXX 指導教師： XXXXXXXXXXXXXX 教師職稱： 燕 山 大 学 课 程 设 计 说 明 书目 錄第1章 零件分析 11.1 零件功用及結構分析.11.2 零件工藝分析.2第2章 軸承套零件機械加工工藝規程設計32.1 毛坯選擇.32.2 基准選擇.32.3 工藝路線擬定.3 2.3.1表面加工方法確定 2.3.2加工方案確定 2.4 加工餘量、工序尺寸及其公差確定42.5 切削用量及工時定額確定5第3章 鑽6-5.5工序夾具設計63.1 任務提出63.2 定位方案及定位裝置設計計算6 3.2.1定位方案確定 3.2.2定位基准選擇 3.2.3定位元件及裝置設計 3.2.4定位誤差分析計算3.3 對刀或導引元件（裝置）設計83.4 夾緊方案及裝置設計計算8 3.4.1夾緊方案確定 3.4.2夾緊力大小分析計算 3.4.3夾緊機構及裝置設計3.5 連接元件及夾具體設計103.6 夾具操作及維護簡要說明.11第4章 鑽6-5.5工序夾具虛擬裝配.124.1 Pro/E三維零件設計及虛擬裝配技術.124.2夾具主要零件虛擬創建.124.3虛擬裝配方法、順序及零件約束確定.134.4夾具組件虛擬裝配及其分解. .13參考文獻.15結束語.16附錄 機械加工工藝過程卡片.17附錄 機械加工工序卡片.18第一章 零件分析1.1、零件功用及結構分析軸承套廣泛應用於輕負荷便於拆裝地方。題目中給出零件如圖：二維圖如下：有許多軸承在裝配和拆卸中會遇到困難，特別在箱體內部軸承裝配受到條件限制，應用軸承套解決了裝配和拆卸難題。零件上6個5.5孔上緊定螺絲，用於聯接軸承套和本體，以達到內圈周向、軸向固定目 但因為內圈內孔是間隙配合，一般只用於輕載、無沖擊場合。零件外圓壁上4個4孔為油孔，用以通潤滑油。外圓面與法蘭下表面與本體相配合，內圓面與內圓臺階面用以安裝滾動軸承，承受軸向和周向力。因為軸承套它可以調整緊松使許多箱體加工精度得到放寬使箱體加工工效大大提高。安裝套軸套還克服了軸承軸向竄動。所以承軸套得到廣泛應用，但也存在一些不足，由於軸套精度直接影響軸徑向跳動。1.2、零件工藝分析軸承套加工表面較多，它們之間有一定位置要求，先分析如下：1法蘭面加工這一組加工表面包括：法蘭小端面精加工，粗糙度要求為Ra0.8；法蘭大端面加工，粗糙度要求為Ra6.3；還有在法蘭面上以直徑為72圓周上6個5.5孔加工及其倒角。2.直徑為61外圓面加工這一組加工表面為61外圓面加工，精度要求為Ra0.8，以及外圓面上4個4孔加工。3.以53孔為中心加工表面這一組加工表面包括：53孔內表面加工，精度為Ra0.8，與孔53孔相垂直臺階面和軸承套外端面，及外端面倒角。這些加工面之間有一些位置要求，主要是：、6個5.5孔之間位置度公差為0.15；、4個4孔之間位置度公差為0.2；、53內孔臺階面和法蘭小端面與53孔中心線垂直度誤差均為0.01；、61外圓面與53孔中心線圓跳動誤差為0.02。有以上分析可知，對於這些加工表面，可以先加工一些表面，然後借助於專用夾具加工另一些表面，並且保證它們之間位置精度要求。第二章 軸承套零件機械加工工藝規程設計2.1、毛坯選擇零件材料為45鋼，硬度為HRC3236，毛坯約重1kg，生產類型為大批生產，使用是受到徑向和軸向載荷，因此采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。2.2、基准選擇基准選擇是工藝規程設計中重要工作之一。基准選擇得正確與合理，可以使得加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，在加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法正常進行。粗基准選擇原則為保證不加工表面和加工表面位置要求，該零件設計基准為中心軸線，但實際加工時主要定位基准為小端面和法蘭大端面為粗基准，考慮要保證零件加工精度和裝夾准確方便，依據“基准重合”原則和“基准統一”原則，以粗加工後底面為主要定位精基准，加工外圓到精度要求後再以法蘭小端面和61外圓為精基准進行加工。2.3、工藝路線擬定2.3.1、表面加工方法確定法蘭大端面及軸承套小端面用粗車，法蘭小端面用精車，5.5法蘭孔及4油孔用鑽，53孔用精鏜，48孔用粗鏜，61外圓面先粗車後精車，內孔臺階面用精鏜，法蘭外輪廓用粗銑。2.3.2、加工方案確定制定工藝路線出發點，應當是使零件幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理保證。在生產綱領已經確定為大批生產條件下，可以考慮采用專業機床加專用夾具，並盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。工藝路線方案一：工序 車法蘭大端面、軸承套小端面及倒角。選用臥式車床C620-1加專用夾具工序 鑽擴48孔。選用臥式車床C620-1加專用夾具工序 車61外圓及法蘭小端面，選用臥式車床C620-1加專用夾具工序 磨外圓面，選用M120加專用夾具工序 擴、粗鉸、精鉸53孔，選用立式鑽床Z525加專用夾具工序 鑽5.5法蘭孔，立式鑽床Z525加專用夾具工序 鑽4孔，立式鑽床Z525加專用夾具工序 銑法蘭外輪廓，內圓角，立式銑床X51加專用夾具工藝路線方案二：工序 鑽擴48孔。選用臥式車床C620-1加專用夾具工序 鏜53孔，選用臥式鏜床T616專用夾具工序 車61外圓，選用臥式車床C620-1加專用夾具工序 磨外圓面，選用M120加專用夾具工序 車法蘭內外及小端面，選用立式車床C512A專用夾具工序 鑽5.5法蘭孔，立式鑽床Z525加專用夾具工序 鑽4孔，立式鑽床Z525加專用夾具工序 銑法蘭外輪廓，內圓角，立式銑床X51加專用夾具以上方案看起來都比較合理，而且方案二工序少，但方案二車61外圓時，通過內孔和大端面定位，而大端面沒有加工，導致定位不准確。故應先加工大端面作為基准，綜上所述方案一較合理。最終方案：工序 車大端面、及倒角。選用臥式車床C620-1加專用夾具工序 鑽擴48孔。選用臥式車床C620-1加專用夾具工序 車61外圓、小端面及法蘭左端面，選用臥式車床C620-1加專用夾具工序 磨外圓面，選用M120加專用夾具工序 鏜53孔，選用臥式鏜床T616專用夾具工序 鑽6-5.5法蘭孔，立式鑽床Z525加專用夾具工序 鑽4-4孔，立式鑽床Z525加專用夾具工序 銑法蘭外輪廓，內圓角，立式銑床X51加專用夾具2.4、加工餘量、工序尺寸及其公差確定該零件材料為鋼45，硬度為HRC3236，毛坯約重1kg，生產類型為大批生產，采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。根據上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面機械加工餘量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圓表面（61mm） 考慮其加工長度為23mm，外圓表面尺寸公差等級為IT6，表面粗糙度要求Ra0.8um，由機械制造工藝學表4-12確定加工餘量：粗 車：70mm粗 車：63mm 2Z=7.0mm半精車：61.4mm 2Z=1.6mm粗 磨：61.1mm 2Z=0.3mm精 磨：61mm 2Z=0.1mm 此時直徑餘量2Z=5mm。2.外圓表面61沿軸線長度方向加工餘量及公差（61端面） 查（以下簡稱工藝手冊）表2.2-14，其中鍛件重量為1kg，鍛件形狀系數為S3較複雜，鍛件材質系數取M1，鍛件輪廓尺寸（長度方向）0-30mm，故長度方向偏差為。 長度方向餘量查工藝手冊表2.2-2.5，其餘量值規定為1.7-2.2mm，現取2.0mm。3.48孔加工與餘量及公差查工藝手冊確定工序尺寸及餘量為：鑽孔：25mm鑽孔：46mm 2Z=11mm擴孔：48mm 2Z=2mm粗鏜：51mm 2Z=3mm半精鏜：52.5mm 2Z=1.5mm精鏜：53mm 2Z=0.5mm精鏜後可達到IT7-IT9，滿足加工要求。4. 法蘭小端面加工餘量粗車：6mm粗車：4.5mm 2Z=1.5mm半精車：4mm 2Z=0.5mm2.5、切削用量及工時定額確定工序 鑽6-5.5法蘭孔鑽6-5.5法蘭孔機床：Z525立式鑽床刀具：5.5高速鋼鑽頭查切削用量手冊得，進給量f=0.17mm/r，鑽削速度v=0.88m/s機床主軸轉速查Z525轉速表 取n=392r/min則實際鑽削速度為：切削工時第三章 鑽6-5.5孔工序夾具設計3.1、任務提出本夾具用來完成第道工序鑽6-5.5法蘭孔，圓孔之間位置度要求0.15，應考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度。本夾具使用在Z525立式鑽床上。3.2、定位方案及定位裝置設計計算3.2.1、定位方案確定確定零件采用零件套定位，等同於三點定位，限定了Z方向移動和X、Y方向轉動三個自由度。48孔采用短圓柱銷定位，限定了X、Y方向移動兩個自由度，由於鑽6-5.5法蘭孔需要限定Z方向轉動這一個自由度，因此在法蘭外輪廓采用圓柱銷定位。綜上，一共限定了零件六個自由度，無過定位與欠定位。3.2.2、定位基准選擇由零件圖可知5.5法蘭孔僅有六個孔之間位置度要求，沒有其他特別要求，可選用底面為主基准，采用兩面一釘定位方式。如圖3.2.3、定位元件及裝置設計48孔采用短圓柱銷定位，確定銷直徑為48mm，定位高度為8mm，采用插入夾具體方式固定1形狀如下圖定位法蘭小端面用是零件套，設計其高度為26mm，其直徑為64mm，采用螺栓與夾具體聯接固定，形狀如下圖限定Z軸方向轉動用是長圓柱銷，設計其高度為30mm，為使其能強度提高，耐用性增強，故設計成上細下粗式，上部分直徑為8mm，下部分直徑為11mm，采用插入夾具體方式固定，形狀如下圖3.2.4、定位誤差分析計算48孔定位短圓柱銷與端面垂直度誤差為mm孔中心線圓跳動誤差為mm定位誤差是指由於定位不准確引起某一工序尺寸或裝置，精度要求方面加工誤差。對於夾具設計中采用定位方案，只要可能產生定位誤差小於工件相應尺寸或位置公差1/3，或滿足jw+jb+dwT，即可以認定定位方案符合加工要求。3.3、對刀或導引元件（裝置）設計鑽套是確定刀具位置及方向元件。它在鑽模中作用是保證被加工孔位置精度，引導刀具防止刀具加工時偏斜，提高刀具剛性，防止加工時振動。由於零件為大批生產，因此采用可換鑽套。鑽套內徑與刀具之間應留有一定間隙，防止咬死，要采用動配合。由於鑽頭是標准定尺寸刀具，固采用基軸制配合。鑽套高度由孔距精度，工件材料，孔加工深度，刀具剛度，工件表面形狀等因素決定。鑽套內徑采用基軸制F7公差。鑽套與工件間應留適當間隙h，如h太小，切屑自由排出困難，不僅會損壞加工表面，有時還可能將鑽頭折斷。如果h太大，則會使鑽頭偏斜值加大，不僅不能發揮鑽套引導刀具作用，影響加工精度。3.4、夾緊方案及裝置設計計算3.4.1、夾緊方案確定設計夾具時應考慮提高勞動生產率和夾緊等輔助時間，本零件是大批生產，但零件本體尺寸較小，零件自由度完全限定，因此可采用手動夾緊機構。3.4.2、夾緊力大小分析計算切削力計算：刀具：5.5mm高速鋼鑽頭；加工材料：高速鋼，強度為=0.637GPa加工機床為：立式鑽床Z525查切削用量手冊可得，進給量：f=0.17mm/r。軸向力計算公式： 軸向轉矩計算公式：查切削用量手冊可知： 計算軸向力： F=955N 軸向轉矩： M=2.24N/m夾緊力計算：設夾緊力為，由夾緊產生摩擦力為由於鑽削要滿足扭矩要求，故，由夾具結果得=36mm，所以夾緊力： 其中，按表面接觸情況取對夾緊力進行修正：安全系數則修正後夾緊力 3.4.3、夾緊機構及裝置設計夾緊機構為左右兩個壓板，左右壓板靠中間聯接板聯接，右壓板活節螺栓用兩個螺母鎖死，夾緊時，擰動左壓板帶肩六角螺母可進行兩個壓板聯動夾緊。壓板後面有支撐釘，靠螺母與夾具體固定。活結螺栓上裝有彈簧，壓板不受力時可時其彈起。3.5 連接元件及夾具體設計夾具體采用材料HT200，鑄造，箱體式結構，受自上而下鑽削力，為保證夾具體加工時穩定性，設計時采用底邊四周裙邊結構。壓板之間靠聯接板聯接，夾具體內部中空。考慮到鑽套與零件之間有排屑間隙和零件放入與取出方便等要求，因此在夾具體上鑄造有一個立板，後面鑄有有兩個筋板，保持其受力時強度。鑽模板與夾具體、零件套與夾具體之間靠螺栓聯接，鑽模板與夾具體之間有圓錐銷定位，鑽套與鑽模板之間靠鑽套螺釘聯接，活結螺栓與聯接板、聯接板與夾具體之間靠圓柱銷連接。夾具體如下圖3.6 夾具操作及維護簡要說明本夾具采用固定式鑽模，使用過程中鑽模位置固定不動。在鑽床上安裝鑽模時，首先用裝在主軸上鑽頭插入鑽套以校正鑽模位置，然後將其固定，這樣既減少了鑽套磨損，又可保證孔有較高位置精度。鑽模板采用固定式鑽模板，直接固定在夾具體上，精度較高，采用銷釘定位及螺釘緊固機構。第4章 鑽6-5.5工序夾具虛擬裝配4.1 Pro/E三維零件設計及虛擬裝配技術采用Pro/E三維建模軟件，可以更加立體直觀觀察零件設計合理性與其整體結構把握性。虛擬裝配是指通過計算機對產品裝配過程和裝配結果進行分析和仿真，評價和預測產品模型，做出與裝配相關工程決策，而不需要實際產品作支持。隨著社會發展，虛擬制造成為制造業發展重要方向之一，而虛擬裝配技術作為虛擬制造核心技術之一也越來越引人注目。虛擬裝配實現有助於對產品零部件進行虛擬分析和虛擬設計，有助於解決零部件從設計到生產所出現技術問題，以達到縮短產品開發周期、降低生產成本以及優化產品性能等目。 4.2夾具主要零件虛擬創建根據軸承套零件二維視圖繪制出其三維視圖，即第1章1.1節圖一。夾具體三維視圖如下鑽模板三維視圖如下4.3虛擬裝配方法、順序及零件約束確定虛擬裝配時，要考慮實際情況進行操作，得具有可行性。具體裝配順序為：聯接板從底部裝入夾具體2個活節螺栓從底部裝入夾具體三個圓柱連接銷從底部裝入48孔定位短圓柱銷從頂部裝入夾具體零件套從頂部裝入零件套4個固定螺釘從頂部裝入法蘭外輪廓面定位銷從頂部裝入2個平墊圈從頂部裝入兩個彈簧從頂部套入活節螺栓上2個壓板支撐釘從頂部裝入夾具體2個固定螺母從頂部裝入支撐釘上兩個平墊圈從頂部裝入彈簧上2個壓板從頂部裝在支撐釘與彈簧上2個六角帶肩螺栓從頂部裝在壓板上1個六角薄螺母從頂部裝在右側六角帶肩螺母上鑽模板從頂部裝在夾具體立板上2個圓錐銷從頂部裝入鑽模板與夾具體立板上3個鑽模板固定螺栓從頂部裝入6個襯套從頂部裝入鑽模板上6個可換鑽套從頂部裝在鑽模板上6個鑽套固定螺釘從頂部裝在鑽套上。各個零件約束確定有中心線與面約束，可達到完全約束，確定零件位置。4.4夾具組件虛擬裝配及其分解夾具裝配時爆炸圖如下工件裝入夾具時爆炸圖參考文獻1 趙家齊機械制造工藝學課程設計指導書（第2版）機械工業出版社，2000年10月：141。2 王先逵機械制造工藝學（第2版）機械工業出版社，2007年8月：13183。3