机械制造技术课程设计-轴承托脚工艺规程及铣顶面夹具夹具设计

1、设计说明书题目：轴承托脚工艺规程及铣顶面夹具夹具设计摘 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。轴承托脚加工工艺规程及铣顶面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

2、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：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。目 录序言1一. 零件分析 21.1 零件作用 21.2零件的工艺分析 2二. 工艺规程设计32.1确定毛坯的制造形式 42.2基面的选择 52.3制定工艺路线 52.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 62.5确定切削用量及基本工时 8三 夹具设计 133.1问题的提出133.2定位基准的选择133.3定向键与对刀装置设计133.4切削力及夹紧力计算143.4定位误差分析153.5夹具设计及简要操作说明16总 结17致 谢18参考文献 19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

3、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。轴承托脚的加工工艺规程及其镗孔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

4、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 零件的作用轴承托脚的作用，待查1.2 零件的工艺分析轴承托脚有2个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。1：以两端面为基准的加工面，这组加工面主要是4-13的孔和68孔.2：以68孔为基准的加工面，这组加工面主要是4-13的孔，8的孔，M6螺纹孔。二. 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，考虑到运行时

5、经常需要挂倒档以倒行或辅助转向，因此零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用锻造，采用锻造，退火处理，能保证锻件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。2.2 基面的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均

6、匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。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） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。先选取下端面作为定位基准，。精基准的

7、选择精基准的选择应满足以下原则：（1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。以已经加工好的6

8、2孔和一端面为定位精基准，加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，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。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。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 制定以下两种工艺方案：方案一1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣下端面4铣铣顶端面5车车90，95外圆6镗 镗68，62孔7铣铣厚度为17mm的平台8钻钻4-13的小

9、孔9钻钻8的小孔10钻钻3-M6螺纹底孔，攻丝11检验检验12入库入库方案二1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣下端面4铣铣顶端面5镗 镗68，62孔6铣铣厚度为17mm的平台7钻钻4-13的小孔8钻钻8的小孔9钻钻3-M6螺纹底孔，攻丝10检验检验11入库入库工艺方案一和方案二的区别在于方案二没有车90，95外圆，从零件图上可以看出，90，95外圆粗糙度6.3，有精度要求的，需要加工，而方案一有这个工序，这样我们保证整个零件的加工精度要求。综合考虑我们选择方案一。具体的加工路线如下1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣下端面4铣铣顶端面5车车90，95外圆6镗 镗68，62孔7铣铣厚度为17mm的

10、平台8钻钻4-13的小孔9钻钻8的小孔10钻钻3-M6螺纹底孔，攻丝11检验检验12入库入库2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定轴承托脚零件材料为HT200生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。1、 不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由锻造可直接获得。2、 端面由于轴承托脚底面要与其他接触面接触，同时又是68孔的中心线的基准。粗糙度要求为12.5，查相关资料知余量留3比较合适。3、68孔毛坯为空心，孔的粗糙度3.2，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为3mm.2.5 确定切削用量及基本工时工序1：铸造工序2：时效处理工序3：铣上端面1. 选择刀具刀具选取端铣刀

11、，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成2） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取450当800r/min时按机床标准选取3） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序4：铣顶端面1. 选择刀具刀具选取端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量4） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则5） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取200当200r/min时按机床标准选取6） 计算工时切削工

12、时：l=85 ，则机动工时为工序5：车90，95外圆1. 选择刀具刀具选取外圆车刀，采用C525立式车床，。2. 决定铣削用量7） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则8） 决定每次进给量及切削速度根据表查出 ，则按机床标准选取600当600r/min时按机床标准选取9） 计算工时切削工时：l=62 ，则机动工时为工序6: 镗68，62孔1.加工条件工件材料：HT200，时效处理，砂型铸造加工要求：镗孔62mm机 床：卧式镗床T616刀 具：弯头镗刀2.计算切削用量 查简明手册表4.2-19和4.2-20,4.2-21得 =25mm/min =0.07mm/z =9.6mm

13、根据T616镗床说明书，取=150 r/min切削工时：L=16mm工序7：钻4-13孔机床：Z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻131)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns= 1194r/min与1194r/min相近的机床转速为1450r/min。现选取=1450r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=18mm; =4mm; =3mm; t= =0.13min)其他工序的钻铣工序的切削用量和基本工时相似，在此不再累述。三、 夹具设

14、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，决定设计轴承托脚铣顶端面的铣床夹具。3.1 问题的提出 本夹具主要用于轴承托脚铣顶端面，粗糙度Ra12.5，因此本道工序加工精度要求不高，为此，设计夹具时主要考虑如何提高生产效率，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

15、出发，合理选择定位基准。此道工序后面还有精加工，因此本次铣没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。我们采用轴承托脚85端面、56孔和左端面定位，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用心轴、圆垫圈、六角螺母、快换垫圈和六角法兰面螺母等组成的夹紧机构来完成。3.3定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据GB220780定向键结构如图所示：图 3-1 夹具体槽形与螺钉图根据T形槽

16、的宽度 a=14mm 定向键的结构尺寸如下：表 3.1 定向键数据表 BLHhDd1夹具体槽形尺寸 公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D14-0.013-0.03320105105.514+0.0774对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。对刀块选用圆形对刀块，其结构如下图所示： 图 3-2 圆形对刀块图 3-3 圆形对刀块塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 图 3-4 平塞尺图塞尺尺寸为：表 3.2 平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC20/-0.0180.253.4 切削力及夹紧力计算 查表4得切削力计算公式：式中，f=1mm/r,查表得=736MPa, 即=1547N所需夹紧力

17、，查表5得，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K=1.872，当计算K<2.5时，取K=2.5孔轴部分由M16螺母锁紧，查参考文献2，P92，表3-16螺母的夹紧力为7870N=19675N由上计算得，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。3.5 定位误差分析1.基准位移误差由于定位副的制造误差或定位副配合同间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用表示。工件以56孔在轴上定位铣顶端面，如果工件内孔直径与轴外圆直径做成完全一致，做无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，轴和工件内孔都有制造误差，于是工件套在轴上必

18、然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。按下式计算 式中 基准位移误差，mm 孔的最大直径，mm 轴的最小直径，mm =0.0395mm2.基准不重合误差 加工尺寸h的基准是外圆柱面的母线上，但定位基准是工件圆柱孔中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用表示。基准不重合误差为= 式中 基准不重合误差，mm 工件的最大外圆面积直径公差，mm =3.6 夹具设计及操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简

19、单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择用心轴、圆垫圈、六角螺母、快换垫圈和六角法兰面螺母等组成的夹紧机构进行夹紧工件。本工序铣削余量小，铣削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。总 结这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了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。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生

20、产实践相结合，来完成本次设计。 这次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,更是在学完大学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。这次设计虽然只有三个月时间，但在这三个月时间中使我对这次课程设计有了很深的体会。 这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等； 也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识； 以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。回顾起此次设计

21、，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很多在书本上所没有学到过的知识。通过这次毕业设计使我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正的实用，在生产过程中得到应用。在设计的过程中遇到了许多问题，当然也发现了自己的不足之处，对以前所学过的知识理解得不够深刻，掌握得不够牢固，通过这次毕业设计，让自己把以前所学过的知识重新复习了一遍。这次设计虽然顺利完成了，也解决了许多问题，也碰到了许多问题，老师的辛勤指导下，都迎刃而解。同时，在老师的身上我也学得到很多额外的知识，在此我表示深深的感谢！同时，