年产40000件的轴承架钻Φ18孔两头面专用夹具及其工艺设计

1、课程设计说明书题目：年产40000件的轴承架钻18孔两头面专用夹具及其工艺设计机械制造工艺学是机械专业的骨干课程、核心课程，是成立 在本科时期所学基础专业课基础之上的“宝塔尖课程”。作为“宝塔 尖课程”学习的重要一环一一机械制造工艺课程设计一一不仅是是对 工艺学讲义知识所学知识的综合运用，更是一次综合运用所学知识的 一次实战演练，其重要性不言而喻。关于零件的工艺安排、夹具设计是学机械的学生都应把握的最大 体的知识。这些内容关于机械加工起着致关重要的作用。零件加工质 量的好坏、本钱的高低，都是这些内容的直接反映。本次设计题目是 轴承架的专用夹具及其工艺设计，整个加工进程中涉及到毛坯的制造 方式选

2、择、加工余量的计算、工艺线路的确信、机床夹具定位和夹紧 装置的设计、机械加工刀具和辅具的选择、加工时刻的计算和专用夹 具体的设计等内容。设计以小组为单位，组内成员在彼此配合完成整体工序设计以后 还需独立完成自己所选工序进行详细设计，整个进程中，有合作、有 分工、有整体、有局部、有详细、有简略，锻炼的不单单是理论知识 的应用和实践。同时，夹具设计也是毕业设计之前最后一次大规模、集中性的实 践性学习活动。认真完成相关内容，综合运用所学知识，总结反思心 得体会，以期对以后毕业设计乃至求职、深造有所裨益。一.零件的分析零件的作用如图1所示，题目所给零件为轴承架，两18孔用于安装轴承, 要求有必然的同轴

3、度、圆柱度、粗糙度和较高的尺寸公差；左侧中16 的通孔用于安装滑动轴承，因此也需要有较高的圆柱度、粗糙度，位 置度和尺寸公差；7小孔用于给滑动轴承加润滑油，故不需要较高 的形位公差和尺寸公差，只需保证名义尺寸中7和12；底座四个均布 的e12的沉头孔的作用是配合螺栓安装在机床上；轴承架右边两 18孔中间无材料，如此不仅减少加工面积、节约本钱，而且也因此 而减少了两中18孔轴向加工尺寸，易于保证两孔的同轴度；轴承架 18两孔和16孔共三个端面均需与其他零件配合，因此要求有必 然的和粗糙度；18两孔和616孔外侧均需开倒角，便于安装轴承。蛔1酷1诩初树球,机瞰承535倘权十0旅融:宗妹 GB/TW

4、14-«M8KU ，嫄 95Hps图1轴承架零件图零件工艺性分析生产纲领：年产40000件，成批生产；材料：HT200o零件共有六组加工表面，别离是：(1)、两18H8孔及两IX 45。倒角。由于此两孔与转动轴承配 合，需要有有必然的同轴度、圆柱度、粗糙度和较高的尺寸公差，故 加工时宜分钻、扩、较三步进行，而且加工时宜采纳一把刀加工，如 此即可保证较高的同轴度。倒角采纳90°能钻，手动进给。(2)、两18H8孔的外端面。由于外端面需与其他零件配合， 故要求有必然的粗糙度，为提高加工效率、节约本钱，此两头面宜同 时加工，采纳专用机床，左右两个动力头带动两个铳刀。(3)、16H

5、8孔及IX 45。倒角。由于16孔与滑动轴承配合, 需要有较高的圆柱度、粗糙度，位置度和尺寸公差，故需要钻、扩、 半精校三步进行。倒角采纳900格钻，手动进给。(4)、16H8孔外端面。由于外端面需要与其他零件配合,需 要必然的粗糙度，故需要分粗铳、半精铳两步进行。(5)、底座4个12沉头孔。由于底座4个中12沉头孔用以安 装轴承架，做成光孔、通孔，故不需要较高的形位公差、尺寸公差和 表面粗糙度，为提高加工效率、节约时刻和木钱，宜采纳钻锐复合刀 具，一步加工到位。(6)、07锥形沉孔。由于此孔用于给滑动轴承加注润滑油， 故不需较高的形位公差、尺寸公差、和表面粗糙度，为提高加工效率、 节约时刻和

6、本钱宜采纳复合刀具，一步加工到位。审核图纸发觉，左视图上中12沉头孔轴线间距过小，钻孔时有 刀柄与中32孔外圆干与的危险，本着“知足利用，工艺最简”的原 那么，今将此尺寸改成6。±0.1,如此既无刀柄、零件干与之虞又可保 证利用要求，亦能圆整尺寸简化工艺。综合以上可知，轴承架具有较好的工艺性，一样工厂均能知足其 加工工艺要求。二.工艺进程设计毛坯选择2.1.1材料选择零件材料为HT200,其强度较高，塑性和韧性尚高，焊接性差， 用于经受较大载荷的小截面调质件和应力较小的大型正火件，和对心 部要求不高的表面淬火件：曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。 水淬时有形成裂纹的偏向，形状复杂的

7、零件应在热水或油水中淬火。 故，采纳HT200能够知足其力学性能及工艺性要求。2. 1. 2毛坯的取得由于零件的材料为HT200,零件的形状规那么，同时由于零件属 于中批生产，零件的轮廓尺寸不大，为了便于生产应选用金属型铸造 毛坯。金属型铸造与砂型铸造比较：在技术上与经济上有许多优势。（1）金属型生产的铸件，其机械性能比砂型铸件高。一样合金,其抗拉强度平都可提高约25%,屈服强度平均提高约20%,其抗蚀性能和硬度亦显著提高；(2)铸件的精度和表面光洁度比砂型铸件高，而且质量和尺寸稳固；(3)铸件的工艺收得率高，液体金属耗量减少，一样可节约15 30%；(4)不用砂或少用砂，一样可节约造型材料8

8、0100%；另外，金属型铸造的生产效率高；使铸件产生缺点的缘故减少； 工序简单，易实现机械化和自动化。金属型铸造虽有很多优势，但也 有不足的地方。如：(1)金属型制造本钱高；(2)金属型不透气，而且无妥协性，易造成铸件浇不足、开裂或 铸铁件白口等缺点；(3)金属型铸造时，铸型的工作温度、合金的浇注温度和浇注速 度，铸件在铸型中停留的时刻，和所用的涂料等，对铸件的质量的阻 碍甚为灵敏，需耍严格操纵。因此，在决定采纳金属型铸造时，必需综合考虑以下各因素：铸 件形状和重量大小必需适合；要有足够的批量；完成生产任务的期限 许可。由于轴承架需经受较大的交变载荷作用，因此铸件需进行时效处 置并保证硬度不低

9、于195HBSo另外，由于后续机加工工序中需要用到18孔外圆作为粗基准 以加工底面，而且加工好的底面需要作为精基准以加工其余表面，故 要求铸件的18外圆具有必然的形位、尺寸精度。2. 2工艺线路的拟定依照零件实际，结合相关体会数据，依照“基准先行，先面后孔, 先主后次，先粗后精”的原那么，今拟定两条工艺线路:工艺线路一：工序号工序名称工序内容1铸造铸造毛坯2时效处理3铳工以32外表面为粗基准，粗铳、半精铳轴承架底平面4铳工以底面为精基准，铳18孔两端面5钻工以底面为精基准，钻、扩、钱18通孔及倒角1X45°6铳工以底面为精基准，铳16的端面和孔，及倒角 2X45°7钻工以底

10、面为精基准,钻、扩、钱16孔8铳工以底面为精基准，钻、钩四个中12沉孔07通孔9钻工以中16外端面为精基准，钻中7的锥形沉孔10钳去毛刺11终检表1工艺线路一工艺线路二:工序号工序名称工序内容1铸造铸造毛坯2时效处理3铳工以轴承架顶部外圆为粗基准，粗铳、半精铳轴承架底面4钻工以底面为精基准，钻四个12沉孔中7通孔5铳工以底面为精基准，铳18孔两端面6钻工以底面为精基准，钻、扩、钱18通孔及倒角 1X45°7铳工以18通孔为精基准，铳16的端面8钻工以中18通孔为精基准，钻、扩、钱中16孔9钻工以18通孔为精基准，钻、扩中7的沉孔10钳去毛刺11终检表2工艺线路二2. 3工艺线路分析:

11、工艺线路一：优势：基准统一；以18外圆为粗基准加工底面定位误差小;工序5基准重合；以“一面两销”方式定位靠得住，装夹简便。缺点：工序6基准不重合，加工精度不易保证。工艺线路二：优势：基准重合，加工精度易于保证;缺点：基准不统一；以底座上表面定位误差大；工序7采纳心轴定位，装夹不便；工序9以中16端面定位，定位不靠得住。方案一的工序6由于基准不重合，致使基准不重合产生，不重合 误差&=0.2mm,而设计误差5 = 0.1 mm,品5 ,严峻超差；而方案二由于 基准重合，幸免了不重合误差的产生，故方案二合理。2. 4各工序余量、大体尺寸、公差确信2. 4. 1铳底面依照工序尺寸和公差品级，

12、由公式：R = RMA+-CT 2其中，RMA机械加工余量，mm； CT铸件尺寸公差品级,mm。查有效机械制造工艺设计手册得：RMA=，CT=计算得铳底面总余量为R二。查表得粗铳加工余量为1mm,半精铳底面的加工余量为，依照铳削经济加工品级、表面粗糙度及大体尺寸，按入体原那么标注如下:工步基本尺寸/mm单边余 量/mm公差等级公差/mm尺寸及公差/mm表面粗糙度/ Um半精铳12IT91 2.043Ra二粗铳IT12WRa=毛坯CT1013.6±1.1Ra=25表3铳底面工序余量2. 4. 2钻两4个612沉头孔由于采纳钻钩复合刀具一步加工到位，故加工余量R拈二中7mm,R铉二中12

13、mm,加工余量精度品级为：工步基本尺寸/mm单边余量/mm公差等级公差/mm尺寸及公差/mm表面粗糙度/ Um钻锐12IT12Ra=毛坯12mmCT10Ra=25表3钻底孔工序余量2. 4. 3铳18两外端面由公式：R = 2RMA+-CT2其中，RMA机械加工余量，mm； CT铸件尺寸公差品级，mm。查有效机械制造工艺设计手册得:RMA=，CT=计算得：R二查表得粗铳加工余量为4mm,半精铳底面的加工余量为，依照铳削经济加工品级、表而粗糙度及大体尺寸，按入体原那么标注如下：工步基本尺寸单边余公差等级公差尺寸及公表面粗糙度/ Um/mm量/mm/mm差/mm半精铳92IT9924()87Ra=

14、粗铳2IT1292%35Ra=毛坯CT10±表4铳18外端面工序余量2. 4. 4钻中18通孔分钻、扩、半精较、精较四步进行，依照铳削经济加工品级、表面粗糙度及大体尺寸，按入体原那么标注如下：工步基本尺寸/mm工步余量/mm公差等级公差尺寸及公表面粗糙度/ Um/mm差/mm精较18IT8例8rRa=半精较IT9例7.9常2Ra=扩IT12例7.85Ra=钻1717IT13Ra=毛坯CT10Ra=25表5钻中18孔工序余量2. 4. 5铳16外端面依照工序尺寸和公差品级，由公式：R = RMA+-CT2(1)其中，RMA机械加工余量，mm； CT铸件尺寸公差品级，mm。查有效机械制造

15、工艺设计手册得：RMA二，CT二计算得铳底面总余量为R=。查表得粗铳加工余量为,半精铳底面的加工余量为，依照铳削经济加工品级、表面粗糙度及大体尺寸，按入体原那么标注如下：表6铳16外端面加工余量2. 4. 6钻中16孔分钻、扩、半精较、精较四步完成，依照铳削经济加工品级、表面粗糙度及大体尺寸，按入体原那么标注如下：工步基本尺寸/mm工步余量/mm公差等级公差尺寸及公表面粗糙度/ Um/mm差/mm精较16IT8物铲Ra=半精较IT9刎 69cM3Ra=扩IT12例 685fmRa=钻1515IT13例邕27Ra=毛坯CT10Ra=25表7钻中16孔工序余量2. 6. 7钻中7孔由于采纳钻钩复合

16、刀具一步加工到位，故加工余量R钻二中7mm,R锐二中10mm,加工余量精度品级为：基本尺单边余公差公差尺寸及公表面粗糙工步寸/mm量/mm等级/mm差/mm度/ Um钻钩7IT12Ra=毛坯CT10Ra=25表8钻底孔工序余量工步基本尺寸工步余公差公差尺寸及公表面粗糙/mm量/mm等级/mm差/mm度/ Um精较18IT8例C27Ra=半精较IT9-7.9 0M3Ra=扩IT12例7.8雪8Ra二钻1717IT13Ra=毛坯CT10Ra=25四.铳18两外端面详细工序设计铳力18两外端面由公式：R = 2RMA+-CT2其中，RMA机械加工余量，mm； CT铸件尺寸公差品级，mm。查有效机械制

17、造工艺设计手册得：RMA二，CT二计算得：R二查表得粗铳加工余量为4mm,半精铳底面的加工余量为，依照铳削经济加工品级、表而粗糙度及大体尺寸，按入体原那么标注如下：表面粗基本尺寸单边余公差公差尺寸及公工步糙度/ U/mm量/mm等级/mm差/mmm半精铳92IT9922()087Ra=粗铳2IT12924%Ra=毛坯CT10±基准的选择依照零件图纸上的加工要求，耍紧考虑基准统一与基准重合原那么，以加工后的中7孔的端面为要紧的定位精基准，即以轴承座的下 底面为精基准。基准不重合时应该在下文专门进行尺寸换算，此处再 也不重复。加工要求粗铳端面面，半精铳端面，Ra=um0用标准镶齿圆柱铳刀

18、粗铳加工余量机床：X62W加工工件尺寸：直径32。宽度：40mm长度：28mm4. 3. 1粗铳5. 3. 1. 1选择刀具依照切削用量简明手册表 铳削宽度aeW5nmi时。直径为 do=50mm故齿数Z=8,由于采纳标准镶齿圆柱铳刀铳刀几何参数（表）rn=10° ao=16°6. 3. L 2切削用量留精铳的加工余量为，因此本道工步切削宽度北= ±mm,由于 加工表面精度要求Ra= um.依照表得每转进给量f =- 1 mm/r就能 够知足要求，但考虑到X62W功率为，机床为中等系统刚度和X62W 铳床说明书 因此每转进给量f=r选择刀具磨钝标准及刀具寿命。依照

19、切削用量简明手册表、 铳刀刀齿后刀面的最大磨损量为镶齿铳刀do二50mm,刀具寿命 >120min （表）决定切削速度Vc、可依照切削用量简明手册表确信Z=8, aP=40-70mm, ac=±mm, fz=f/z=O.O75O.lmm/zCv=20,qv=/Xv=/yv=,uv=,pv=,m=,Km=,Ksv 二,KTv =,Kv =n=1000V/d=/=151r/min依照X62W型铳床说明书选n=160r/minVc=1000=/1000=25.1m/min,Vf=nf=96mm/min。选 Vf=80mm/min 实 际 fz=Vf/(nxz)=0.0625mm/z机

20、床功率，依照切削用量简明手册表当 Vc=71m/min ae=2.8mm ap=41mm fz= Kmpc=切削功率的修正系数为，依 照X62W型铳床说明书，机床主轴许诺的功率为Pcm二x二,故Pcc<Pcm 因此所决定的切削用量能够采纳ae=2.8mm Vf=80m/min n=160r/min Vc=25.1m/min fz 二 z大体工时依照切削用量简明手册表 Tm=(L+Ll+A)/Vf=(35+14)/80= (min )L1+= 14mm7. 3.1. 2半精铳1)选择刀具刀具与上道工步是同一把刀。2)切削用量精铳的加工余量为，因此本道工步切削宽度ae = l 0. 2mm,

21、 f =3)决定切削速度Vc、可依照切削用量简明手册表确信ac= , Vc=33. lm/minn=1000V/ d=/=211r/min依照X62W型铳床说明书选n=210r/minVf=nf=126mm/、VF=125mm/min fz=Vf/（nxz）=O. 074mm/Z4）大体工时大体工时依照 切削用量简明手册表Tm =（L+Ll+A）/Vf= （35+14）/125= （min） Ll+A=14mm四、铳床夹具设计夹具的功用夹具是一种装夹工件的工艺装备，它普遍地应用于机械制造进程 地切削加工、热处置、装配等工艺进程中。床夹具按在不同生产类 型中的通用性，能够分为通用夹具.专用夹具.

22、可调夹具.组合夹具 等。机床夹具是在机床上用以准确，迅速地安装工件或刀具，从而保 证工件与刀具间正确相对位置的一种工艺装备。利用夹具能够有效地 保证工件的加工质量，提高劳动生产率，扩大机床的工艺范围和减轻 劳动强度；因此，夹具在机械制造中占有重要的地位。整体方案的确信4. 2. 1定位方案工件在机床上的定位事实上包括工件在夹具上的定位和夹具在 机床上的定位两个方面经常使用定位方式有：（1）工件以平面定位。（2）工件以圆柱孔定位。（3）工件之外圆表面定位。（4）工件以其他表面定位。依照加工零件的形状，工艺要求，加工精度，选用一面两孔定位。方案一用一个平面、一个短圆柱销和一个削边销工件的六个自由度

23、。方案二用一个平面和一个浮动锥销限制工件的六个自由度。但 当中、大量量生产时，浮动锥销容易损坏且定位精度低。依照本次加工零件的形状和批量，我采纳方案一，即一个大平面、 一个短圆柱销和一个菱形销组合定位，限制工件6个自由度，同时保 证了加工方向上的刚性，保证零件的加工精度和便于保证加工部位之 间位置要求，如下图。_/4 /4. 2. 3夹紧机构的选择（1）对工件加紧装置的要求在加紧进程中应维持工件定位时所取得的正确位置。在切削进程中，切削力不该破坏工件的正确位置，并使平稳切 削力所需的夹紧力最小。在切削进程中，应幸免工件产生不能许诺的振动。加紧装置应操作方便、省力、平安。夹紧装置的复杂程度和制动

24、化程度应与生产批量和生产方式 相适应。（2）夹紧力的方向夹紧力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的刚性方向，不 能使工件有离开定位表面的趋势，避免工件在夹紧力的作用下产生变 形。（3）夹紧力的作用点夹紧力的作用点应选择在定位元件支承点的作用范围内，和工作 刚度高的位置，确保工件定位准确、不变形。（4）选择夹紧机构在确信夹紧力的方向、作用点的同时，要确信相应的夹紧机构。确信夹紧机构要注意以下几方面的问题：平安性。夹紧机构应具有足够的强度和夹紧力，以避免之外伤 及夹具操作人员。手动夹具夹紧机构的操作力不该过大，以减轻操作人员的劳动 强度。夹紧机构的行程不宜太长，以提高夹具的工作效率。所选用的 是

25、螺旋夹紧机构，具有装夹方便，结构简单的优势。其结构图如以下图所示。百A可移动的平压板，双头螺柱的一端为两点式压板，旋紧螺母时，两头 的压板对应地作用于夹具体，因此夹具体可不能产生变形。4. 2. 4夹紧力的计算工件材料HT200,端面加工余量为，采纳高速钢圆柱铳刀加工。由切削力查参考文献，可依照如下公式计算：Fz=0.25x", a、,o 114.Z一%式中:Fz铳削力(N)a£每齿进给量(mm/r)a<铳削宽度(mm) 及一铳削力修正系数d0铳刀外径(mm)ap铳削深度(mm)z-铳刀齿数确定各参数值：(1) .铳刀外径do=50mm；(2) .铳刀齿数Z = 8；

26、.每齿进给量af是铳刀每转一个刀齿时铳刀对工件的进量(4) .铳削深度aP关于端铳刀是指平行于铳刀轴线测量的被铳削层尺 寸(5) .铳削宽度又关于端铳刀是指垂直于铳刀轴线测量的被切削层尺 寸(6) .修正系数降取；由表查得：5=7750xf= y?=Upwfqp Fz=理论所需夹紧力计算确信平安系数总的平安系数k=kl k2 k3 k4ki一样平安系数；ki取；k2一-加工状态系数；由于是半精加工，因此k取1；k3一一刀具钝化系数；k3取；k.i一一断续切削系数；L取；依照手册，夹紧力的计算公式为：叱上()出+ “2()K=K 禺 K2K3K式中 七一实际所需的夹紧力(N)；F一切削力(N)；

27、从一夹紧元件与工件间的摩擦因数；生一工件与夹具支承面间的摩擦因数；K平安系数；KJL一各类因数的平安系数。依照1表 17-10、表 17TL Ko=, K,=, K2=, K3=, K4=, K5=,K6=,那么依照7表18T, 二,生=，那么F,=560N4. 3夹具体用来安装和固定定位元件，夹紧机构和钻模板的实体。具体大小 依照整个机构的大小而调整，要保证机构的稳固，水平，因此形位公 差会有较严格的要求。夹具体是夹具的基础体，它将夹具上的各类装置和元件连接成一 个整体，并通过它将夹具安装到机床上。它的结构形状及尺寸大小， 取决于加工工件的特点、尺寸大小，各类元件的结构和布局，夹具于 机床的

28、连接方式，切削力、重力等大小的阻碍。夹具体应知足以下几点计算要求：一、应有足够的强度和刚度；二、力求结构简单及装卸工件方便；3、结构工艺形好；4、排屑切屑要方便；五、在机床上安装稳固靠得住；六、具有适当的精度和尺寸稳固性依照要求夹具体选用铸件，如此既知足要求而且工艺性较锻造好。方案整体评判此方案具有定位误差小，定位靠得住、夹紧力调整范围大、可 取得加大夹紧力、加紧效率高靠得住性好等优势。针对年产40000件 的生产纲领，结合生产和操作实际，此方案较为合理。小 结通过这次设计，使咱们大体把握了零件的加工进程分析、工艺文 件的编制、专用夹具设计的方式和步骤等。学会了查相关手册、选择 利用工艺装备等

29、等。在这次的课程设计中不仅查验了我所学习的知识，也培育了我如 何去把握一件情形，如何去做一件情形，又如何完成一件情形。在设 计进程中，与同窗分工设计，和同窗们彼此探讨，彼此学习，彼此监 督。学会了合作，学会了宽容，学会了明白得。课程设计是咱们专 业课程知识综合应用的实践训练，着是咱们迈向社会，从事职业工作 前一个必很多的进程.”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我 深深体会到这句千古名言的真正含义.我今天认真的进行课程设计， 学会脚踏实地迈开这一步，确实是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑 打下坚实的基础. 通过这次夹具设计，本人在多方面都有所提高。 知道了如何分析零件的工艺性，如何确信工艺方

30、案，了解了夹具的大 体结构，提高了计算能力，画图能力，熟悉了标准和标准，同时各科 相关的课程都有了全面的温习，独立试探的能力也有了提高。通过这次课程设计实训I,使我对机械加工工艺课程有了更进一步 的了解。机械工艺加工在此刻工业中有着重要的作用，固然，咱们此 刻对机械设计只只是时一个初步的了解，这门课程还有更多的知识等 着咱们去学习，在这两周短暂的课程设计里，我学会了一些机械制造 工艺设计的最大体的理论，既增强了以小组为单位的团队协作能力， 又锻炼了自己独立试探问题和解决问题的能力。尽管本次实习有点辛 苦，但看到自己尽力的功效，内心就有了很踏实的感觉，我也慢慢发 觉自己对机械加工的爱好提高了。在这次课程设计进程中，我发觉自己还有很多不足的地方，在设 计和计算进程中也显现了各类各样的错误，在同窗和教师的帮忙下也 都尽可能更正了，尽管还存在或多或少的问题，这也