设计齿轮轴承座零件的机械加工工艺规程及工艺类装备

1、太原理工大学阳泉学院课程设计说明书班级： 04 机制三班姓名：王豆豆学号：0405110061指导教师： 赵 彤 涌成绩评阅教师日期1目录23 . .3.1111.11.11.12 .13.1623.23.23.28.281设计要求：机械制造技术基础课程设计题目为：设计齿轮轴承座零件的机械加工工艺规程及工艺类装备。生产纲领为中批或大批生产。设计要求：零件图1 张毛坏图 1张机械加工工艺过程综合卡片1 张工艺装备设计 1-2 套工艺装备主要零件图1 张课程设计说明书 1 份2一、零件的分析（一）零件的工艺分析齿轮轴承座共有三组加工表面，它们之间有一定的位置要求，现分析如下：1、以 80H7 的空

2、心圆柱的内表面、上表面、下表面及其倒角，其主要为 80H7 的内表面。2、与两个圆柱体相连接的平面。这组加工面包括：两个长为 30 宽为 25 的坑面，以及梯形状的平面一个底面为 140，另一面与 52H7 的空心圆柱相接。3、52H7 孔的空心圆柱的加工面。这组加工面包括：一个 52H7 的空心圆柱的内表面、下表面、倒角及6 个 M6 螺纹孔。4、这三组加工表面有一定的位置要求：两空心圆柱底面与 52H7 孔中心的垂直度公差为0.005。由以上分析可知，对于这几组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后用专用夹具加工另一组表面，并且保证它们之间的位置精度要求。（二）工艺分析：工件毛坯为铸件

3、，在铸造后机械加工前，一般要经过清理和退火，以消除铸造过程中产生的内应力。粗加工后，会引起工件内应力的重新分布，为使内应力分布均匀，也应经适当的时效处理。1. 在单件生产直径小于 30-50mm的孔一般不铸出，可采用钻扩 铰的工艺。本零件的两个孔都是铸出，对于已铸出的孔可采用粗镗半精镗清镗的工艺。2. 为了保证零件主要表面粗糙度的要求，避免加工时由于切削量较大引起工件变形或可能划伤已加工表面，故整个工艺过程分为粗加工和精加工。3. 整个加工过程中，无论是粗加工阶段还是精加工阶段，都应该遵循“先面后孔”的加工原则。二、工艺规程3（一）确定毛坯的制造形式：零件材料为 HT120，硬度 170-20

4、0HBS，由于对材料性能无太高要求，故先用铸件，能保证零件工作可靠。这是从提高生产率、保证加工精度上考虑的。（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。 基面选择的正确与合理，可以使加工质量的到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。（ 1）粗基准的选择 ：按照有关粗基准的选择原则， 按照粗基准的选择原则：选择要求加工余量小而均匀的重要表面的粗基准，以保证该表面有足够而均匀的加工余量。以 52mm 孔为粗基准加工下表面。用 V 形块定 52mm孔的外表面，除 X 和 Y 方向的平动，再以成型块辅助定们，消除 X 、

5、Y 、Z方向的转动。（ 2）精基准的选择 ：主要应该考虑基准重合、基准不变的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。可选零件的下表面为精基准。（三）制订工艺路线：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。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，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、根据工序顺序的安排原则确定工艺路线如下：工艺路线方案一：工序 粗镗 80mm、 50mm内表面。工序 精镗 80mm、 50mm内表面。工序 倒角 1×45&#

6、176;。工序 钻孔 M6底孔 4mm。工序 车螺纹 6-M6mm。工序 粗铣两空心圆柱上下表面。工序 精铣两空心圆柱上下表面。4工序 磨两空心圆柱上下表面。工序 半粗铣长度为 70mm 的平面。工序 精铣长度为 70mm 的平面。工艺路线方案二：工序 粗铣长度为 70mm 的平面。工序 精铣长度为 70mm 的平面。工序 粗镗 80mm、 50mm内表面。工序 精镗 80mm、 50mm内表面。工序 倒角 1×45°。工序 钻孔 M6底孔 4mm。工序 攻螺纹 M6mm。工序 粗铣两空心圆柱上下表面。工序 半精铣两空心圆柱上下表面。工序 粗铣底座下表面，精铣底座下表面。工

7、序 磨削，研磨下表面。2、工艺方案的分析以上加工方案大致看来是合理的。但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的手段之后，最后的加工工艺路线如下：工序 粗铣平面（ 140×70），以厚为 12mm 的板作为粗基准，选用X5020B 立式升降铣床。工序 精铣平面（ 140×70）。工序 钻孔 M6 ，底孔 4mm，空心圆柱体外轮廓及上端面。以圆柱外圆面作为粗基准，选用 ZTQ4106 特轻型台式钻床。工序 攻螺纹 6-M6mm。工序 粗铣，精铣 80mm上表面，选用 X5020B 立式铣床。工序 粗铣，精铣零件两空心圆柱体底面，选用X5020B 立式铣床工序 倒角 1

8、5;45°。工序 磨削，研磨底座下表面。利用圆柱体外表面为基准定位。选用M7332A卧式磨床。5工序 粗镗，半精镗，精镗两空心圆柱体内表面，选用Q012 深孔镗床。以上工艺过程详见“机械加工工艺过程卡片”。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定：齿轮轴承座的零件材料为 HT150，生产类型为大批量生产。采用铸造毛坯，根据上述原始资料及加工工艺，分别明确各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.长 140mm，宽 70mm 的平面。已能满足加工要求。考虑其加工长为 140mm 宽 70mm 的平面，表面粗糙度 3.2um 要求精加工，查表 6-29 其粗加工余量为 2

9、.0mm 精加工余量为 0.7mm，此时可计算加工余量为： 2.0+0.7=2.7mm，可满足其加工余量要求。2.两空心圆柱体下端面根据已知条件，表面粗糙度为3.2um。查工艺手册表 6-15 粗铣 80H7端面余量 1.4mm；粗铣 52H7端面余量 1.6mm。查工艺手册表 6-16 ，精铣 80H7 端面余量 0.7mm；精铣 52H7端面余量 0.8mm。查工艺手册表 6-17 ，磨削 80H7端面余量 0.2mm；磨削 52H7端面余量 0.2mm。查工艺手册 表 6-18 研磨 80H7端面余量0.3mm；研磨 52H7端面余量 0.4mm。3. 80H7空心圆柱体上端面的加工余量

10、。根据前面已知原始数据表面粗糙度为 3.2um，同上述一样查工艺手册加工余量为 1.2mm。4. 80H7、 52H7空心圆柱内表面的加工余量。毛坯为铸出两孔，参照实用加工工艺手册表6-22 粗镗、半精镗、精镗 80H7、 52H7的加工余量都为0.5mm。（五）确定切削用量及基本工时：工序 粗铣平面 140×70，本工序用计算法确定切削用量。工件材料： HT120加工要求：铸造，硬度170-200HBS，表面粗糙度为3.2。刀具：采用高速钢镶齿三面刃铣刀，dw200mm ，齿数 Z20 。计算切削用量（粗铣整个平面） ：6查工艺手册得：进给量： f z0.10(mm / z)切削速

11、度： v20m / min ；则1000v100020nsdw31.8r / min200现采用 X5020B 立式铣床，查工艺手册取nw 37.5r / min ，故实际切削速度为： vdwnw20037.51000100024.5m / min当 nw37.5r / min 时，工作台的每分钟进给量f m 应为：f mf z znw0.1020 37.575mm / min切削工时： l 140mm ，机动工时： tml140fm1.87(min)75粗铣两个长 30，宽 25 的坑面。查工艺手册得：进给量： fz6( mm/ r )切削速度： v20m / min ；1000v10002

12、0则： nsdw31.8r / min200现采用 X5020 立式铣床，查工艺手册取 nw37.5r / min ，故实际切削速度为： vdwnw200 37.5100024.5m / min1000当 nw37.5r / min 时，工作台的每分钟进给量f m 应为：f mf z nw6 37.5225mm/ min切削工时： l160.26mm ，l55机动工时： tm0.24(min)fm225粗铣平面 14070 与52 空心圆柱的连接面：查工艺手册得：进给量： fz4mm转速： v20m / min ；7工作台的每分钟进给量f m ：f mf znw437.5150mm / min

13、机动工时： tml195fm1.3(min)150工序 精铣平面（ 140×70）。铣刀直径： dw200mm精铣余量： 0.7mm。查工艺手册得：每转进给量： fz0.7mm；工作台的每分钟进给量fm ：fmfznw0.737.526mm / min机动工时： tml1405.38(min)fm26工序 钻孔 M6 -4mm。查工艺手册得：f0.3mm ；切削速度：vCvd zvf yv kvT mapx0查工艺手册得：T20，8.1，Zv0.25，Xv，0.4，m 0.2，Cv0 Yvkmv1.0 ， kxv0.84 ， ksv0.75 ， klv1.0 。kvkmv kxv k

14、svklv1.00.840.751.00.63v8.140.250.636mm / min10.30.420 0.210006n478r / mindw按机床取： 500r / min故 v 6.28mm/ min工序 攻螺纹 6-M6mm。查工艺手册得：f0.4mm切削速度： v8mm/ min ；810008n424r / min6按机床取： n380r / min则 v 7.2mm/ min机动工时： tm1260.12min0.4工序 粗铣，精铣 80mm上表面，选用 X5020B 立式铣床。粗铣选刀杆 1625查工艺手册得：ap1.5mmf 0.6mm/ r计算切削速度： vCvT

15、mapx0f yvCv 158 ， X v0.15 ， Yv0.4 ， m0.2， T 60 。v15815876 m / min1.50.150.60.4600.22.05656确定机床主轴转速： n1000v1000vd3.14302r / min80取 n 280r / min则 v 70m/ min切削工时： tm220.17 min2800.6精铣查工艺手册得：ap0.6mmf 0.7mm/ r切削速度： vCvmx0fyvTapv15815886m / min0.60.150.7600.20.41.8447确定机床主轴转速：1000v1000vnd3.14342r / min80取

16、 n 350r / min则 v 88m / min切削工时： tm220.09min3500.7工序 粗铣，精铣零件两空心圆柱体底面，选用X5020B 立式铣床。9粗铣 52mm 空心圆柱下端面。选刀杆尺寸： 1625查工艺手册表得：ap 1.2mmf0.6mm/ r切削速度： vCvapx0f yvT mCv 158 ， X v0.15 ， Yv0.4 ， m0.2， T60 。v15815881m / min1.20.150.60.4600.21.944384确定机床主轴转速： n1000v100081496r / mind163.28取 n 480r / min则 v 78m / mi

17、n55切削工时： tm0.2min4800.6粗铣80mm 空心圆柱下端面。查工艺手册表得：ap 1.0mmf0.9mm/ r切削速度： vCvTmx0fyvapCv 158 ， X v0.15 ， Yv0.4 ， m0.2， T60 。v15815872m / min1.00.150.90.4600.22.1888确定机床主轴转速： n1000v100072286r / mind251.2取 n 300r / min则 v 75m / min切削工时： tm550.21min3000.9精铣两空心圆柱下端面：查工艺手册表得：ap0.4mmf0.8mm / r切削速度： vCvT mapx0f

18、 yvCv 158， X v0.15， Yv0.4， m0.2， T60 。10v15815888m / min600.20.40.150.80.41.78524确定机床主轴转速： n1000v100088538r / mind163.28n1000v100088350r / mind251.2取 n1600r / minn2400r / min则 v198m / minv2100m / min切削工时： tm155tm2550.18min0.12min320480工序 倒角 1×45°。查工艺手册表得：f0.08mm / r采用高速钢车刀时，切削速度选v16m / min

19、则： n110001664r / min3.1480n210001698r / min3.1452取 n180r / minn2120r / min则 v120m / minv219.6m / min切削工时： t120.3mint240.42min800.081200.08工序 磨削，研磨底座空心圆柱下表面，选用M7332A卧式磨床。选砂轮： A46KV6P350140 127砂轮磨粒为棕刚玉，粒度为46#，硬度为中软一级陶瓷结合剂，6 号组织，平行砂轮，其尺寸为350 140 127 （ DB d ）。切削用量选择：查工艺手册得：52 下端： vw24m / min80 下端： vw26m

20、 / min砂轮速度： v1500r / min轴向进给量：fa0.5B20mm纵向进给量：fr0.015mm单行程磨削深度：ap10.0118 mmap 20.0126 mm11切削工时：t2LbZb k1000vfa f rL 57mm， b1 35mm， b220mm ， Zb0.2mm ， k 1.1。t1257351.00.61min100024200.015t2257201.00.29min100026200.015工序 粗镗，半精镗，精镗两空心圆柱体内表面，选用Q012 深孔镗床。精镗查工艺手册得：f0.1mmv30m / min镗孔的单边余量 0.25mm。主轴转速： n110

21、0030184r / min52n2100030119r / min80102切削工时： t15.54min18.421t21.76min11.9 细镗由于细镗与精镗共用一个镗杆利用金刚镗床同时对工件精、细镗孔，故主轴转速及工时均与精镗相同。v 30m / min ， n1 184r / min ， n2 119r / min ， t1 5.54min ， t2 1.76min 。将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片。三、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。决定设计中工序的铣床夹具。本夹具将用于 X502

22、0B 立式铣床铣床夹具经过与老师协商，决定设计的工序中铣平面的铣床夹具。本夹具将用于 X5020B 立式铣床，刀具 D=40mm 的锥柄端面铣刀，使用高速刚刀12具。为了提高生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需设计专用夹具。（一） 问题的提出经考虑设计中工序铣平面的夹具比较特别，费工费时需要设计专用夹具 , 且需要保证其加工的精度，为保证加工准确，故设计此夹具，同时本设计考虑的是中批量生产，还要考虑提高劳动生产率， 故设计此工序的夹具较为合理在给定的零件中，对本步加工的定位有具体的要求，且表面粗糙度要求不同。 所以该平面可以依次铣削完成，即可达到尺寸及表面粗糙度的要求。因此，本步的重点应在卡

23、紧的方便与快速性上，以提高生产率、降低劳动强度方面着重考虑。（二）夹具设计1定位基准的选择由零件图可知，该工序加工简单，一次铣削即可完成加工，而且也没其它的要求。出于定位简单和快速的考虑，选择工件底平面基准，即以工件高度尺寸 34 上各加一块压板压主（自由度限制数：3），再配合底平面根据三点定位原则用三条支撑条定位（自由度限制数： 3）。由于其它的横向移动和纵向移动均不会影响到上平面的铣削，所以可以不用考虑该方向上的定位。而且此平面的铣削的加工余量不大，所需的夹紧力也不太大，使用螺旋压紧压板进行卡紧。这样一来夹具的结构也简单，所夹持部位也不会变形，工人安装也比较方便快捷。2. 定位误差分析本工

24、序采用支撑条定位和压板压紧会产生一定的定位误差，但是由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。3. 夹具设计及操作的简要说明夹具的卡紧力不大，故使用手动卡紧。为了提高生产力，使用快速螺旋卡紧机构。（三）夹具零件1. 六角头压紧螺 钉查机械设计课程设计手册（1）.材料 : 45 按 GB699-65 优质碳素给构纲号和一般技术条件 。（） .热处理： HRC3540。（）.其他技术条件按GB2259-80机床夹具零件及部件技术条件 。标记：G=M16,L=128mm 的 A 型六角头压紧螺钉：螺钉 GB2161-80 AM16*1002. 六角螺母 查机械设计课程设计手册（1）.材料 : 45

25、按 GB699-65 优质碳素给构纲号和一般技术条件 。（） .热处理： HRC3540。（）.其他技术条件按 GB2259-80机床夹具零件及部件技术条件 。13螺纹规格 D=M16性能等级为 10 级，不经表面处理， A 级的 1 型六角螺母的标记为：螺母GB6170-86 M16 。3. U 形压板查 机械夹具设计手册（1）.材料 : 45 按 GB699-65 优质碳素给构纲号和一般技术条件 。（） .热处理： HRC3540。（）.其他技术条件按GB2259-80机床夹具零件及部件技术条件 。标记：公称直径 =16mm ，L= 200mm 的 A 型 U 型压板。压板 A16*200

26、 GB2185-804. 支撑条 机械夹具设计手册（1）.材料 : T8 按 GB699-65 碳素工具钢技术条件 。（） .热处理： HRC5560。（）.其他技术条件按 GB2259-80机床夹具零件及部件技术条件 。标记：支撑条长* 宽* 高=60*10*10GB2226-805. 垫圈查机械设计课程设计手册 机械夹具设计手册（1）.材料 : 45 按 GB699-65 优质碳素给构纲号和一般技术条件 。（） .热处理： HRC3540。（）.其他技术条件按 GB2259-80机床夹具零件及部件技术条件 。公称尺寸 d=16mm性能等级为 140HV 级，不经表面处理，标记为：垫圈 GB

27、848-8516-140HV 。6. 夹具体 查机械夹具设计手册在选择夹具体结构时 ,应以合理性、 工艺性、经济性、标准化的可能性以及工厂的具体条件为综合依据考虑。标记为：长 * 宽 * 高 =300*120*40材料为 HT150 。7. 方形对刀快 查机械夹具设计手册（1）.材料 : 20 按 GB699-65 优质碳素给构纲号和一般技术条件 。（） .热处理：渗碳深度0.81.2mm,HRC5864。（）.其他技术条件按GB2259-80机床夹具零件及部件技术条件 。标记为：对刀块GB2241-80 长* 宽* 高=60*16*788、开平槽端紧定螺钉 查机械设计课程设计手册螺纹标记为

28、M=8 、公称长度 l=20 、性能等级为 14H 级、表面氧化的 开平槽端紧定螺钉 标记为：14螺栓 GBG73-85 M8*409、开平槽端紧定螺钉 查机械设计课程设计手册螺纹标记为 M=5 、公称长度 l=16 、性能等级为 14H 级、表面氧化的 开平槽端紧定螺钉 标记为：螺栓 GBG73-85 M5*16四、设计体会课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现 , 提出 ,分析和解决实际问题 ,锻炼实践能力的重要环节 ,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程 . 此次课程设计是在学完机械制造技术基础和机械装备等课程后的一次对专业知识的综合性的实际运用；更是在学完大学四年来所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。此次课程设计涉及到的知识面很广， 涉及到了材料力学、机械工程材料、机械制造技术基础 、机械制造装备设计 、公差配合与技术测量、机械设计、工程材料与热处理等课程的相关知识，同时还联系到了生产实习中的一些经验，应用到的知识广、全面。随着社会的快速发展，制造业的不断更新，制造能力和质量的飞速发展与更加高精、高速、高能。而对与一个走机械制造专业方向的人来说，社会对他们的要求已愈来愈高，搞工艺不但要会搞工艺，更要能搞设计、搞开