CA10B解放汽车中间轴轴承支架的夹具设计

1、GuangDong Polytechnic Normal University机床夹具设计及项目开发应用（实践）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Word文档前言3一、零件的分析3（一）零件的作用3（二）零件的工艺分析5二工艺规程设计 6（一）确定毛坯的制造形式 6（二）基面的选择7（三）制定工艺路线8（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定 9（五）确立切削用量及基本工时 10.三卡具设计 1.9（一）问题的提出1.9.（二）卡具设计20.设计小结22参考文献23Word

2、文档、八冃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

3、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2CA10B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

4、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 二工艺规程设计（一）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

5、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

6、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

7、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

8、：粗铣1mm 2mm2. 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：2mm3.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工序I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, c b =0.16GPa, HBS=170220，铸造。加工要求：粗铣 140孔前后端面。机

9、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,V fc=125mm/s , V c=31.4m/min , fz=0.1mm/z。6）计算基本工时tmw 12Vf4013.54.50.39 min150工序H 以 140孔外圆为基准，扩 140孑L,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

10、/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Vz 表=10m/min*1.0*1.0=10 m/min ,N/ =1000v 表/（ndo）=5.9r/min,查机床说明书得:n=10r/min,实际切削速度为3v= n don *10 =1.7m/m in.3）计算工时lw l1 l f 30 3.5 tm1.86 minnf10 1.8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：do=139mm,f=1.8mm/r,n=10r/mi

11、n,v=1.7m/min7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0.91.4 mm，寿命T 60min8计算工时tmI w l 1|fnf30 0.5 2030 2.50.67 min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。工序川 粗铣 13孔上端面1. 加工条件工件材料：HT200, c 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aw=60,深度ap1.75mm/r,由于机床进给机构允许的轴向力 Fmax=15690N（由机床说明书查出）,

12、根据表28-9 允许的进给量f 1.8mm/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=58N m, 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, kiv=1.0,故 V / 表=13.5 m/min X1.0 xi.0=13.5m/min. n型0V表d。238.9r / min查Z535机床说明书，取n=245r/min.实际切削速度为13.9m/ min

13、dnv1000由表28-5得:kMT= kMF=0.94,故 F=6460*0.94=6072N ,T=58*0.94=54.5 N m(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P E=PEn=3.65KWPM,故选择的钻削用量可用 即d 0=18mm,f=0.8mm/r, n=245r/mi n,v=13.9m/min相应的F=6072N,T=54.5 N m, Pm=1.32KW,3 .计算工时tm|w l1 | fnf50 2 9245 0.80.31 min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V粗铣两侧

14、13孔上端面1. 加工条件工件材料：HT200, c 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aw=60,深度apPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.5mm ， n c=125r/mi n, V fc=125mm/s ， V c=31.4m/min ， fz=0.1mm/z 。6）计算基本工时40 13 54 51500. 39min工序W 以 140孔，端面，及顶端 3孔为精基准，钻 3孔（两侧）1.选择钻头及钻床选择高速钢麻花钻钻头，钻床为Z512-A.粗钻时do=6mm，

15、横刃斜角书=40-60锋角 2118 后角f 16 螺旋角 28 2. 确定切削用量1）确定进给量查工艺手册f 0.27 0.33mm/r选f =03按钻头强度选择根据表28-8，按钻头强度所允许 的 进给量 f /=0.6-0.72mm/r . 按钻头强度选择 f 0.70mm/r最终决定选择机床已有的进给量 f 0.3mm/ r经校验校验成功。2）钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查工艺手册表2 8 1）为 0.40.8mm，寿命T 35min .3）.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=14 m/min, F 表=1295N

16、, T 表=2.88N m, Pm表=0.21KW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=0.65,故 V /表n1000V表d。483 / min =14m/min*0.65*1.0=9.1 m/min ,查Z535机床说明书，取n=500r/min.实际切削速度为dn10009.42m/ min由表28-5得:kMT= kMF=1.1,故 F=1295*1.1= 1424N ,T=2.88*1.1=3.16 N m4）校验机床功率切削功率 Pm=Pm 表（n/n /） kMM=0.24KW,机床有效功率P/ E=PEn=

17、0.37KWPM,故选择的钻削用量可用 即do=6mm,f=O.3mm/r, n=500r/mi n,v=9.42m/min相应的F=1424N,T=3.16 N m, Pm=0.24KW,3 .计算工时丄 lw l1 lf 40 2 3 cctm0.3minnf 500 0.3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W检查其余几步数据见工艺卡片。三夹具设计经过与老师协商，决定设计第川道工序一一铣 13孔端面的铣床卡具。本卡具将用于X5012立式铣床。刀具选用硬质合金端铣刀，牌号YG8合金钢。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

18、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

19、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

20、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=14Fz=CP t0.83 Sz0.65 D-0.83 B Z kP (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1.5k1为加工性质系数1.1k1为刀具钝化系数1.1k1为断续切削

21、系数1.1F,=KFH =1.5X1.1X1.1 X1.1 X200=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，5= 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+6 55)+0.66(D3- d3/ D2- d2)解得： W=1O405 (N)其 中：M=19000 N.MD2=14.8mma=2029, D=23mmd=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。设计小结为期两周的夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程

22、，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、 机床夹具设计等课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论 知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。本次课程设计主要经历了两个阶段： 第一阶段是机械加工工艺规程设计， 第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我们运用了基准选择、切削用量选择计 算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定 位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备-vj- -vj- O总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问 题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的 能力，为以后的设计工作