齿轮端主轴承盖

1、机械制造工艺学课程设计 题 目：齿轮端主轴承盖加工工艺规程及工艺装备设计目录一、生产纲领与生产类型2二、齿轮端主轴承盖的工艺分析2三、毛坯的分析与选择3四、工艺过程设计3五、确定机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛图5六、工序设计6七、夹具设计9参考文献一、生产纲领与生产类型齿轮端主轴承盖是Z12V190B型柴油机机体上安装曲轴飞轮端上的轴承端盖。其年产量Q为1200台，每台Z12V190B型柴油机中齿轮端主轴承端盖的数量n为1，备品率为10%，废品率为1%。其生产纲领按下式进行计算：N=Qn(1+)由上式计算得生产纲领N=1332件查文献1表1.1-2可知齿轮端主轴承盖的生产类型为成批生产中的大批

2、生产。二、齿轮端主轴承盖的工艺分析 2.1零件作用与技术要求齿轮端主轴承盖是Z12V190B型柴油机机体上安装曲轴飞轮端上的轴承盖，与机体配合后主要起支撑曲轴旋转的作用。其材料化学成分金相组织及机械性能应符合QJC4001规定，可采用人工时效处理消除铸造应力，未注明铸造圆角为R35，拔模斜度为57°，对其非加工表面进行喷丸处理并涂耐油底漆。图中内尺寸为组合加工尺寸。 2.2零件的加工面及其要求 通过分析其表面尺寸、形位精度要求及表面粗糙度我们发现，整个零件中有3个形位要求，即孔12位置度要求0.3，顶孔30轴线与主轴承座孔轴线的平行度要求0.03，上端面与主轴承孔中心线的平行度要求0

3、.04。7处公差要求，即两螺栓孔位置精度232±0.145，其精度等级为IT1011，较容易实现。顶孔轴线与主轴承座孔中心线高度要求202.495±0.057，其精度等级为IT910。上端面与主轴承座孔中心线高度要求190±0.23，其精度等级为IT1011，表面粗糙度Ra3.2mm，用铣削的方法较容易就可以达到。顶孔直径300+0.023，其精度等级为IT78，表面粗糙度Ra=1.6，定位孔1200.027，其精度等级为IT78，表面粗糙度Ra=1.6，对于孔来说加工也较为简单。主轴承座孔1800+0.025, 其精度等级为IT56，表面粗糙度Ra0.8mm，其

4、尺寸精度需要与机体配合后共同保证。齿宽4-0.08-0.06mm，其精度等级为IT89，表面粗糙度Ra1.6mm。其余加工面的表面粗糙度要求都不是很高，加工中也较容易实现。 三、毛坯的分析与选择齿轮端主轴承盖是通过砂型机器造型铸造成型，其材料选用QT60-2。通过对零件的分析可知，零件对力学性能的要求较低，考虑到其生产成本及生产纲领，其铸造精度等级为CT9，余量等级为G。考虑到其形状并不复杂，毛坯形状尽量与零件接近，其中零件部分结构表面可以直接铸造成型。例如零件的左右，前后端面，突出的上顶面，其对于表面质量以及尺寸没有精度要求，可以直接铸造成型。毛坯具体尺寸通过确定加工余量后确定。四、工艺过程

5、设计 4.1定位基准的选择 本零件是带孔类零件，孔是其设计基准（亦是其装配基准与测量基准），为避免由于基准不重合引起误差，应选孔为定位基准。即遵循“基准重合”的原则。具体而言，即选择孔1800+0.025和前端面作为粗基准。 4.2零件表面加工方法的选择首先确定该零件的加工面为：孔60，孔300+0.023，孔120+0.027，主轴承座孔1800+0.025,顶面，底面，前后端面，2个螺栓孔35，齿面等。参考文献1相关资料，其加工方法选择如下：（1）2个螺栓孔35mm，为未注公差尺寸，其精度等级为IT11，表面粗糙度Ra12.5m，其位置精度232±0.145m，其精度等级为IT1

6、1，通过模钻钻孔加工即可达到要求。（2）顶孔300+0.023mm，其精度等级为IT8，表面粗糙度Ra1.6mm，其轴线与主轴承座孔中心线高度要求202.495±0.057mm，精度等级为IT10，并且其轴线与主轴承座孔轴线的平行度要求0.03mm。通过钻、粗铰、精铰即可达到加工要求。（3）60mm深14.5mm内孔，为未注公差尺寸，其精度等级为IT11，表面粗糙度Ra12.5m，钻攻即可达到要求。（4）定位孔1200.027mm深8mm，其精度等级为IT8，表面粗糙度Ra1.6m，位置度要求0.3mm，通过钻模，钻、粗铰、精铰即可达到要求。（5）两侧上端面，其精度等级为IT11，表

7、面粗糙度Ra3.2m，与主轴承座孔中心线高度要求190±0.23mm，与主轴承孔中心线的平行度要求0.04mm。粗铣、半精铣就可以达到要求。（6）下端面，表面粗糙度Ra3.2m，粗,、半精铣即可满足要求。（7）齿面，齿宽4-0.08-0.06mm，其精度等级为IT9，表面粗糙度Ra1.6m，齿面表面粗糙度Ra1.6，齿根圆角R1表面粗糙度Ra3.2，齿间距8，齿端圆角R0.5表面粗糙度Ra6.3，可采用成型刨刀经粗刨、半精刨、精刨后刨削成型，经研磨后达到要求。（8）前后两侧端面，表面粗糙度Ra12.5m，粗铣即可到到加工要求。（9）主轴承座孔1800+0.025, 其精度等级为IT6

8、，表面粗糙度Ra0.8，需要经粗镗、半精镗、精镗后，其尺寸精度需要与机体配合后共同保证。 4.3制定工艺路线按照先加工基准面及先粗后精的原则，毛坯的加工工艺路线设计如下：工序I：划线工序II：以前端面为粗基准定位，粗铣后端面。工序III：以后端面为基准定位，粗铣前端面。工序IV：以后端面和侧面为基准定位，粗、半精铣下端面。工序V: 以前端面和侧面为基准定位，粗铣、半精铣上端面。工序VI：以粗铣前端面、顶面定位，粗刨、半精刨、精刨齿面。工序VII：研磨齿面。工序VIII：以齿面和前端面定位，钻攻螺栓孔35mm，倒角。工序IX：主轴承座孔1800+0.025，通过与机体用螺栓连接配合后，以机体定位

9、粗镗、半精镗座孔。工序X：以上端面，两个螺栓孔定位，钻攻定位孔1200.027mm深8mm，粗铰、精铰，倒角。工序XI：通过齿面和侧面定位，钻、铰、精铰顶孔300+0.023mm，钻60mm深14.5mm内孔，倒角。工序XII：通过与机体用螺栓连接配合后，以机体定位，精镗主轴承座孔1800+0.025。工序XIII：终检。五、确定机械加工余量及毛坯尺寸，设计毛坯图5.1确定机械加工余量前后两侧端面，表面粗糙度Ra12.5m，经一道粗铣工序成型，其铸造精度CT9，余量等级为G，加工余量Zb=5.5mm。下底面经一道粗铣成型，其铸造精度CT9，余量等级为G，加工余量Zb=5.5mm。但对于砂型铸造

10、顶面的加工余量等级比地侧面的加工余量等级低一级。并且如果砂型铸造铸件的底、侧面所采用加工余量等级为所对应的全部加工余量等级中最粗级时，其顶面的加工余量等级则需选用尺寸公差降一级所对应的与底、侧面相同的加工余量等级，由此查表得其浇铸上端面Zb=6.5。上端面其铸造精度CT10，余量等级为G，经一道粗铣，加工余量Zb1=5.5mm，一道半精铣加工余量道粗铣成型，加工余量Zb2=1mm。综上所述可得其毛坯图如下图：图1毛坯图六、工序设计6.1选择加工设备及工艺设备6.1.1选择机床工序II、III都是粗铣，并且该零件外廓尺寸不大，尺寸精度要求不是很高，考虑成批生产，所选机床适用范围较广为宜，选用X6

11、532型铣床即可满足要求。工序IV、V都是粗、半精铣，各工序的工步数不多。并且该零件外廓尺寸不大，尺寸精度要求不是很高，考虑成批生产，所选机床适用范围较广为宜，选用X62型铣床即可满足要求。工序VI刨齿面选用龙门刨床，可一起刨多个零件，提高了生产率。工序VII模钻钻攻螺栓孔选用摇臂钻床Z3080。工序VIII粗镗、半精镗轴承座孔由于零件外廓尺寸较大，生产率要求不是很高，因此选TPX6113型镗床可满足使用要求。工序IX通过模钻钻铰轴承定位销孔可选用摇臂钻床Z3080。工序X钻、铰孔表面粗糙度要求较高且轴线有平行度要求，考虑到工厂设备可选用摇臂钻床Z3080可满足要求。工序XI精镗轴承座孔，由于

12、其精度要求较高，表面粗糙度较低，故需要较精密的镗床才能满用足要求。选用TH6563型镗床。6.1.2选择夹具工序II、III、都是粗铣在一台机器上就可以完成，主要采用找正法定位，夹紧可通过方形垫片用螺纹副夹紧。工序IV、V都是粗、半精铣端面在一台机器上就可以完成，主要采用找正法定位，夹紧可通过半月板型垫片用螺纹副夹紧。工序VI刨齿面时主要通过定位元件法定位用一套专用夹具夹紧。工序VII模钻钻攻螺栓孔时主要通过定位元件法定位，通过螺纹副作用于半月板型垫片夹紧。工序VIII粗镗、半精镗轴承座孔主要通过定位元件法定位，通过螺纹副，垫片夹紧。工序IX钻铰轴承定位销孔通过螺栓孔中配合螺栓夹紧。工序X钻铰

13、顶孔时主要通过定位元件法定位，通过螺纹副作用于半月板型垫片夹紧。工序XI精镗轴承座孔主要通过定位元件法定位，通过螺纹副，垫片夹紧。6.1.3选择刀具工序II、III、IV、V都是粗铣或粗、半精铣查文献1表3.1-27选用端铣刀，材料为硬质合金，零件要求铣切深度为6.5mm。工序VI刨齿面选用成型刀具，材料采用硬质合金。工序VII模钻钻攻螺栓孔采用硬质合金锥柄麻花钻（GB10946-89），莫氏锥度A型，查文献1表3.1-6其规格为d=35mm，L=339mm,l=190mm，莫氏圆锥4号。锪钻倒角，选用锥柄锥面锪钻（GB1143-84）,查表3.1-12其规格为d=50mm，L=153mm，l

14、=38mm，=90°，莫氏锥度为3。工序VIII粗镗、半精镗轴主承座孔选用硬质合金可转位双刃可调镗刀。工序IX钻铰轴承定位销孔,选用直柄麻花钻（GB1436-85），查表3.1-5其规格为d=12mm，L=151mm，l=101mm。铰刀粗铰，精铰选用硬质合金直柄机用铰刀A型(GB4251-84)，铰刀规格为d=12mm，L=151mm，l=20mm，d2=10。锪钻倒角，选用直柄锥面锪钻（GB4258-84）,查表3.1-12其规格为d=25mm，d1=10，d2=7，L=65mm，l=29mm，=120°。工序X钻铰顶孔300+0.023采用硬质合金锥柄麻花钻（GB10

15、946-89），莫氏锥度A型，查文献1表3.1-6其规格为d=30mm，L=296mm,l=175mm，莫氏圆锥3号。铰刀粗铰，精铰选用硬质合金锥柄机用铰刀A型(GB4252-84)，铰刀规格为d=30mm，L=281mm，l=34mm。锪钻孔60，选用带导柱平底锪钻，锪平。工序XI精镗轴承座孔选用硬质合金可转位双刃可调镗刀。6.1.4选择量具本零件属成批生产，一般均采用通用量具。选择模具的方法有二种：一是按计量器具的不确定度选择； 二是按计量器具的测量方法极限误差选择。选择时，采用其中的一种方法即可。( 1 )粗镗轴承座孔1800+0.25，公差等级为IT11，查表5.1-5，精度系数K=2

16、0%，计量器具测量方法的极限误差lim=KT=0.2×0.25=0.05mm。查表可选刻度值为0.02的游标卡尺，测量范围：120180mm 即可。( 2 )半精镗轴承座孔1800+0.085，公差等级为IT11，查表5.1-5，精度系数K=20%，计量器具测量方法的极限误差lim=KT=0.2×0.085=0.017mm。查表可选一级内径百分表，测量范围：120180mm 即可。( 3 ) 精镗轴承座孔1800+0.025，公差等级为IT6 ，查表5.1-5，精度系数K=30%，计量器具测量方法的极限误差lim=KT=0.3×0.025=0.0075mm。查表可

17、选量程范围为120-180mm，一级杠杆式百分表。( 4 )铰孔120+0.027，公差等级为IT8，由于精度要求高，加工时每个工件都需进行测量，故宜选极限量规。查表5.2-1可得，根据孔径可选锥柄圆柱塞规(CB6322-86) 。( 4 )铰孔300+0.023，公差等级为IT7，由于精度要求高，加工时每个工件都需进行测量，故宜选极限量规。查表5.2-1可得，根据孔径可选锥柄圆柱塞规(CB6322-86) 。6.2确定工序尺寸确定工序尺寸一般的方法是，由表面加工的最后工序往前推算， 最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时， 同一表面多次加工的工序尺寸只与工序或工步)的加工余量

18、有关。当准不重合时， 工序尺寸应用工艺尺寸链解算。（1） 确定孔的工艺尺寸：孔工艺尺寸表1加工表面工序单边余量/mm工序尺寸及公差表面粗糙度Ra粗半精精粗半精精粗半精精1800+0.025 5 10.151810+0.251800+0.0851800+0.0256.33.20.8300+0.023140.750.15290+0.27300+0.052300+0.0236.33.21.6120+0.02750.750.15110+0.027120+0.078120+0.0276.33.21.6(2) 确定面的加工余量在工件其高度方向上顶面和底面是通过划线找正法加工，所以其设计基准是其工序基准，不

19、需要通过工艺尺寸链计算。其他表面工艺尺寸表2加工表面工序单边余量/mm工序尺寸及公差表面粗糙度粗半精精粗半精精粗半精精齿面30.750.153-0.25-0.353.7-0.045-0.0854-0.06-0.0812.56.33.2下端面4.51-32-12.53.2-上端面4.51-191190-12.53.2-前端面4.5-45-12.5-后端面4.5-41-12.5-七、夹具设计7.1精度与批量分析通过对零件图的分析，刨齿后的齿面有一定的位置度要求，属于批量生产因此本道工序刨齿时需要设计专用夹具，考虑到生产批量较大，可设计一次加工多个零件夹具，提高生产效率，从而降低生产成本。7.2结构

20、原理分析通过上述分析得知，其第五道工序刨齿时需要设计专用夹具，并且结合其工艺性可知这道工序中只需一次装夹即可。分析其自由度：加工齿面时需要限制x，z，x，y，z，对此结合前几道工序加工面，共设置三处定位原件底面支撑板限制z，x，y，前端面定位面y，x，z，其中x由左右两侧挡板限制。7.3确定夹具结构方案7.3.1确定定位方案，选择定位原件本道工序主要保证的位置精度主要是齿形齿条风度线与轴承座孔轴线的平行度要求。通过上文分析可以得知在此夹具中共需要三个定位原件，其中两个平面支撑，一个挡板。7.4确定夹紧机构理想的夹紧方式应该是使夹紧力作用在主要定位面上，在此可采用螺纹夹紧（如下图2），即将心轴一

21、端通过孔与销轴配合，可实现心轴的转动，方便拆卸零件，在心轴另一端直接作出一段螺纹，并通过螺母，垫片作用在一块与零件接触面形状相似的半月板型压板上从而分散夹紧力作用于整个零件，均匀受力，更好的加紧零件。夹紧时，假设作用在扳手上的力为100N，扳手力臂为150mm，采用的螺纹中径升角为3，螺纹副上当量摩擦角为7，螺母与压板间的当量摩擦角为。所以可由公式J=FxLR中tan+1+R当tan2求得J=5014.8N。在如此夹紧力之下，可知其变形最大处在夹紧位置，夹具完全可以满足使用要求。图2 夹紧装置7.5其他装置和夹具体本道工序选用龙门刨床进行刨齿，夹具需要一套单独的工装，并固定在床身上，一次加工多个零件在设计夹具时就要考虑多个位置零件装夹、拆卸的简单。由于刨床床身上有T型槽，因此可用T型槽用螺栓将工装固定在刨床上。考虑到零件的外形特点就定位元件的选择可得到具体夹具体如下图