2400-轴承套零件的工艺规程及铣端面夹具设计（轴承盖中心距176）
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2400
轴承
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设计说明书 题目：轴承套零件的工艺规程及夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师：目录摘 要IAbstract2序 言3一 零件的分析41.1零件的作用41.2零件的工艺分析4二. 工艺规程设计52.1确定毛坯的制造形式52.2基面的选择的选择62.3制定工艺路线72.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定92.5确立切削用量及基本工时9三 铣夹具设计143.1 问题的提出143.2 定位基准的选择143.3 定位方案的设计153.4夹紧方案的设计163.4.1夹紧装置的组成及基本要求163.4.2夹紧装置的确定173.5 切削力及夹紧力计算173.6定位误差分析203.7定位键及对刀装置设计213.8夹具体的设计263.9夹具设计及操作简要说明27总 结28致 谢29参 考 文 献30摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。轴承套加工工艺规程及其夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。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：上箱体、工艺、夹具设计、夹紧、定位、误差。AbstractThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear box body components technological process and its the processing 140 hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。轴承套的加工工艺规程及夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。一 零件的分析1.1零件的作用轴承套的作用，装轴承，保证轴承的旋转精度。1.2零件的工艺分析轴承套有2组加工面他们有位置度要求。这2组加工面的分别为1，以底面为基准的加工面，这组加工面包括，2-17.5孔及216x56上端面。2，以上端面和2-17.5为基准的加工面这组加工面包括剩下的其余各面和孔。二. 工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式确定毛坯包括选择毛坯的类型及其制造方法。毛坯类型是铸造、锻造、冲压,冲压、焊接、配置文件、表等。决定毛坯时应考虑以下因素:1)材料和零件的机械性能。当选择材料,毛坯的类型大致确定。例如,材料是铸铁,毛坯的选择材料是钢铁,和机械性能要求很高,可选的锻件,机械性能要求较低时,可选部分或铸钢。2)零件的形状和大小。形状复杂的粗糙,常用的铸造方法。薄壁零件和不可用砂铸造,铸造大尺寸应该用于砂铸造,和小部件提供更先进的铸造方法。3)生产类型。大规模生产当选毛坯制造方法的精度和生产率为毛坯的制造成本减少物料消耗和降低加工成本进行补偿。如铸造应采用金属模具机成型和精密铸造,锻造模锻,冷轧和冷拔概要文件。小批量生产应使用木霉菌或手工自由锻。4)生产条件。确定毛坯必须结合具体生产条件,如生产的实际水平和实际生产的能力,外包的可能性等。当有条件时,应积极组织地区专业生产、统一供应的粗糙。5)充分考虑的可能性,利用新技术,新技术和新材料。目前,新工艺、新技术和新材料的毛坯制造业发展迅速。例如,铸造、锻造、冷轧、冷挤压、粉末冶金和工程塑料机械中使用越来越多。在应用这些方法,可以大大减少机械加工的数量,有时不能被处理,其经济效果是非常重要的。零件的材料为ZG45，根据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况，选用砂型机铸造。2.2基面的选择的选择粗基准的选择标准应满足下列要求:(1)粗基准的选择应该基于加工表面。目的是保证精度的加工面和非加工表面之间的关系。如果有几个表面,不需要加工表面的工件,必须选择与高精度表面作为粗基准。以壁厚均匀性,对称的形状,更少的夹紧等。(2)选择的重要表面机械加工余量为粗基准。例如:机床导轨表面是一个重要的统一的保证金要求。因此在这个过程中选择导轨面作为粗基准,床的底部表面的过程,然后底部表面作为精细加工的参考指南。通过这种方式,我们可以确保表层保存在一个更加统一的和精心组织,以提高耐磨性。(3)最小的表面机械加工余量应该选为粗基准。这将确保表面有足够的加工余量。(4)尽可能选择平坦,光滑,大表面积作为粗基准,以确保准确定位和夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。(5)粗基准应避免,因为表面粗糙的数据主要是粗糙和不规则的。多个用很难确保表面之间的表面的准确性。基面的选择是工艺设计的重要部分之一,它是非常重要的部件的生产。首先选择合适的端面和外圆定位基准。精基准的选择应满足以下原则:(1)“基准重合”的原则,应选择加工表面的设计基准位置的参考,并避免错误造成的非巧合的基准面。(2)“基准统一”的原则尽可能在大多数过程使用相同的精度指标集,以确保定位精度的表面,以避免造成的错误引用转换,简化夹具设计和制造。(3)“自为基准”的原则需要一定的完成和完成过程机械加工余量小而均匀,应选择加工表面本身是优良的基准,表面和其他表面之间的位置精度的保证的第一步。(4)“互为基准”原则,当两个表面相互位置精度和自己的大小、形状精度较高,可以作为“相互参考”方法,重复处理。(5)选择的精度标准应该能够确保精确定位,夹紧可靠,装置简单,操作方便。有很好的12孔和定位基准和其他表面处理。主要考虑好参考标准的问题, 当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。粗基准的选择：轴承套这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要。我们选择不加工的底面为粗基准。精基准的选择：精基准 的选择要考虑基准重合的原则，设计基准要和工艺基准重合。2.3制定工艺路线制订工艺路线的出发点，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。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案：方案一工序：铸造工序：时效处理工序：铣24上端面，工序：铣56上下端面工序：钻2-17.5孔工序：车100内圆工序X：检验工序XI;入库方案二工序：铸造工序：时效处理工序：铣24上端面，工序：铣56上端面工序：铣56下端面工序：钻2-17.5孔工序X：车100内圆工序XI; 检验工序XII入库工艺方案一和方案二的区别在于方案一把铣56上下端面作为一个工序加工，这样可以节省辅助劳动时间，因为工件是对称的，没有必要装夹2次，我们加工好一个面后，翻转一下既可以加工另外一个端面，这样大大的提高了效率，综合考虑我们选择方案一具体的工艺路线如下工序：铸造工序：时效处理工序：铣24上端面，工序：铣56上下端面工序：钻2-17.5孔工序：车100内圆工序X：检验工序XI;入库2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定轴承套零件材料为ZG45，生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。1、 轴承套的上端面因为轴承套的上下和左右端面没有精度要求，粗糙度要求也不高，其加工余量为1.5mm。2、轴承套的孔毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于IT7IT8之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为单边余量为2.52.5确立切削用量及基本工时工序一、确定切削用量及基本工时：工序切削用量及基本工时的确定：铣上端面，选用机床：X51立式铣床铣下端面： 选择铣刀半径为60mm，齿数Z=12（见工艺手册表3.127） ，（切削表3.7和切削表3.8） （切削表3.9） 按机床选取 实际切削速度： 工作台每分钟进给量： 铣床工作台进给量： 基本工时： 工序二、确定切削用量及基本工时：铣宽56mm上下端面的切削用量及基本工时的确定：选用机床：X51立式铣床工步一：铣上端面： 选择铣刀半径为25mm，齿数Z=6（见工艺手册表3.127） ，（切削表3.7和切削表3.8） （切削表3.9） 按机床选取 实际切削速度： 工作台每分钟进给量： 铣床工作台进给量： 基本工时： 工步二：铣下端面的切削用量及基本工时的计算如下，在此不再累述。工序三 钻孔切削用量及基本工时的确定：钻17.5 mm孔：选用Z525立式钻床钻孔17.5mm： 选择17.5mm高速钢锥柄标准麻花钻（见工艺手册表3.16） （切削表2.7和工艺表4.216） （切削表2.15）硬度200217 按机床选取（工艺表4.25） 实际切削速度： 基本工时：工序VI：车100mm孔，粗糙度要求为3.2，一次粗镗加工即可满足要求机床：卧式车床CA6140刀具：高速钢刀具（1）、车100孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量切削速度：参照机械加工工艺手册表2.4-66，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：三 铣夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计工序铣端面的铣床夹具。3.1 问题的提出 在机械制造中，用以装夹工件（和引导刀具）的装置，称为夹具。它是用来固定加工对象，使之占有正确位置，接受施工或检测的装置。在机械加工过程中，为了保证加工精度，首先要使工件在机床上占有正确的位置，确定工件在机床上或夹具中占有正确的位置的过程，称为工件的定位。定位后将其固定，使其在加工过程中始终保持定位位置不变的操作称为夹紧。工件在机床或夹具上定位、夹紧的过程称为工件的装夹。用以装夹工件的装置称为机床夹具，简称夹具。铣床夹具主要用于加工上的平面，凹槽，花键及各种成型面，是最常用的夹具之一，铣削加工时切削量较大，且为断续切削，故切削力大，冲击和振动也较严重，因此设计铣床夹具时，应注意工件的装夹具在工作做台上的安装平稳性。本夹具主要用于铣端面，本道工序加工精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。3.2 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。我们采用外圆和底面为定位基准，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。3.3 定位方案的设计定位方式和定位元件的选择包括选择定位元件的结构、形状、尺寸及布置形式等，他们主要取决于工件的加工要求、工件定位基准和外力的作用等因素。定位，就是限制自由度。通常是用一个支承点限制工件的一个自由度，用合理设置的六个支承点，限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，这就是工件定位的“六点定位原则” 。1. 工件及平面定位（1）主要支承 主要支承用来限制工件的自由度，起定位作用1）固定支承2）可调支承3）自位支承（2）辅助支承 提高工件的安装刚性和稳定性1）螺旋式辅助支承2）自位式辅助支承3）推引式辅助支承4）液压锁紧的辅助支承2. 工件以圆柱空定位（1）圆柱销（2）圆锥销（3）圆柱心轴3. 工件以外圆柱面定位（1）在V形块中定位（2）在圆孔中定位（3）在半圆孔和圆锥孔中定位本夹具采用平面定位，因此采用支撑板，支撑钉和定位挡销定位。3.4夹紧方案的设计在机械加工中，工件的定位和夹紧是相互联系非常密切的两个工作过程。工件定位以后需要通过一定的装置把工件压紧夹牢在定位元件上，使工件在加工过程中，不会由于切削力、工件重力、离心力或惯性力等的作用而发生位置变化或产生振动，以保证加工精度和安全生产。这样把工件压紧夹牢的装置，即称为夹紧装置。3.4.1夹紧装置的组成及基本要求1. 夹紧装置的组成（1）力源装置（2）中间传动机构 作用如下：1）改变夹紧作用力的方向2）改变夹紧作用力的大小3）具有一定的自锁性能（3）夹紧元件2. 对夹紧装置的基本要求（1）夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置（2）夹紧力的大小要适当（3）夹紧装置要操作方便（4）结构要进凑简单，有良好的结构工艺性，尽量使用标准件3.4.2夹紧装置的确定本夹具采用支撑板，支撑钉和定位挡销定位，限制空间的6个自由度，同时采用直压板夹紧工件即可满足要求。3.5 切削力及夹紧力计算 确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作同点。在确定夹紧力的三要素时要分析工件的结构特点、加工要求、切削力及其他外力作用于工件的情况，而且必须考虑定位装置的结构形式和布置方式。夹紧力的三要素对夹紧结构的设计起着决定性的作用。只有夹紧力的作用点分布合理，大小适当，方向正确才能获得良好的效益。1. 夹紧力方向的确定（1）夹紧力方向应垂直于主要定位基准面（2）夹紧力的方向最好与切削力、工件重力方向一致2. 夹紧力作用点的选择（1）应能够保持工件定位稳定可靠，在夹紧过程中不会引起工件产生位移或偏转。（2）应尽量避免或减少工件的夹紧变形（3）夹紧力作用点应尽量靠近加工部位3. 夹紧力大小的估算（1）首先假设系统为刚性系统，切削过程处于稳定状态。（2）常规情况下，只考虑切削力（矩）在力系中的影响；切削力（矩）用切削原理公式计算。（3）对重型工件应考虑工件重力的影响。在工件做高速运动场合，必须计入惯性力。（4）分析对夹紧最不利的瞬时状态，按静力平衡方程计算此状态下所需的夹紧力即为计算夹紧力（5）将计算夹紧力再乘以K，即得实际夹紧力。K为总安全系数，K=K0K1K2K3各种因素的安全系数可查表2-3，一般K=1.52.5；当夹紧力与切削力相反时，K=2.53 。（1）刀具： 采用端铣刀 50mm z=24机床： x51立式铣床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）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=12mm，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=3.54 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。3.6定位误差分析 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在铣床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin=0.053-0.024=0.029 本工序采用支撑板支撑钉和定位销定位，工件始终靠近定位销的一面。由于本道工序要求不高，故应当能满足定位要求。3.7定位键及对刀装置设计为了确定夹具与机床工作台的相对位置，在夹具体的底面上应设置定键，图下图所示用沉头螺钉固定在夹具体底面纵向槽的2端，通过定位键与铣床工作台的T型槽配合，确定夹具在机床工作上的位置，两定位键的间距越大，定向精度越高，除定位之外，定位键还能承受部分切削扭矩，减轻夹具固定螺栓的负荷，增加夹具的稳定性，因此 铣平面夹具有时也用定位键，定位键有矩形和圆形2种，其结构尺寸均已经标准化，可参阅夹具手册矩形定位键有2种结构形式，A型和B型如上图，按统一尺寸B（h6或h8）制作，使用于夹具的定向精度不高的场合，B型定位键侧面开有沟槽，沟槽的上部与夹具体的键槽配合，其宽度尺寸为B按H7/h6或js6/h6与键配合，沟槽下部的宽度B1，与铣床工作台的T型槽配合，因为T型槽公差为H8或H7，故B1一般按h8或h6制造，为了提高夹具的定位精度，在制造定位键时，B1应留有磨削余量0.5mm，以便与工作台T型槽修配。定向精度要求高的夹具，可不设置定位键，而在夹具体的一侧面加工出一窄长平面作为夹具安装时的找正基准，通过找正获得较高的定向精度，具体如下图有时为了夹具找正方便，可在夹具体上专门加工出找正用基准（如图中平面A），用以代替对元件定位面的直接测量，但元件定位面与找正基准间要有严格的相对位置要求。对刀原件的设计对刀原件是用来确定刀具与夹具的相对位置的元件，对刀件已经标准化了，常见的对刀原件有 圆形对刀块 用于加工单一的平面，方形对刀块，用于调整组合铣刀位置时候对刀 直角对刀块，用于加工相互垂直面或铣槽时候对刀，侧装对刀块，用他安装在夹具体侧面用于加工2相互垂直面或铣槽时对刀，具体结构如下图圆形对刀块高度对刀装置，主要用于加工平面，选用圆形对刀块(JB/T 8031.1-1999)方形对刀块用于调整组合铣刀位置时候对刀 直角对刀块，用于加工相互垂直面或铣槽时候对刀直角对刀块主要供盘状铣刀及圆柱立铣刀铣槽时对刀用。可选用直角对刀块(JB/T 8031.3-1999)或侧装对刀块(JB/T 8031.4-1999)侧重对刀块用他安装在夹具体侧面用于加工2相互垂直面或铣槽时对刀塞尺的设计对刀时，铣刀不能与对刀块的工件表面直接接触，以免损坏切削刃或造成对刀块过早磨损，而应通过塞尺来校准他们之间的相对位置，即将塞尺放在刀具与对刀块工作表面之间，凭借抽动塞尺的松紧感觉来判断铣刀位置，常用的塞尺有2种标准，一是对刀平塞尺，S=1-5mm 公差取h8 另外是对刀圆柱塞尺，d=3-5mm 公差取h8，具体结构尺寸参阅 夹具手册，平塞尺结构圆柱塞尺结构3.8夹具体的设计由于铣削时的切削力和振动都比较大，因此铣床夹具的夹具体不仅要有足够的刚度和强度，起高度和宽度之比也应当恰当，一般H/B小于等于1-1.25，以降低夹具的重心，使工件的加工表面尽量靠近工作台面，以提高加工时候夹具的稳定性此外，为方便铣床夹具在铣床工作台上固定，夹具体上应设置耳座，常见的耳座结构如下图所示，对于小型夹具体，一般2端各设置一个耳座，夹具体较宽时，可在2端设置2个耳座，两耳座的距离应与工作台两T型槽的距离一致，对于重型铣床夹具，夹具体的两端还应设置吊装孔和吊环等。为了提高生产效率，减轻工人的劳动强度，铣床夹具经常采用联动压紧机构和铰链压紧机构。3.9夹具设计及操作简要说明如前所述,在夹具的设计,应注意提高劳动生产率,以避免干扰。夹具结构简单,操作方便,降低成本,提高夹具成
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