机械制造技术课程设计-KCSJ-04轴承座工艺及钻4-M6孔夹具设计

题目:轴承座钻4-M6专用夹具设计目录15840_WPSOffice_Level1序言 428631_WPSOffice_Level1第一节轴承座的工艺性分析及生产类型确定 528631_WPSOffice_Level21.1、轴承座的用途 51070_WPSOffice_Level21.2、轴承座的技术要求 517665_WPSOffice_Level21.3、轴承座的生产类型 61070_WPSOffice_Level1第二节确定毛坯、绘制毛坯简图 1015533_WPSOffice_Level22.1、选择毛坯 1019500_WPSOffice_Level22.2、确定毛坯的尺寸和机械加工余量 102903_WPSOffice_Level22.3、铸造毛坯简图 1017665_WPSOffice_Level1第三节拟定轴承座的工艺路线 1120814_WPSOffice_Level23.1、定位基准的选择 1119500_WPSOffice_Level31、精基准的选择 112903_WPSOffice_Level32、粗基准的选择 1120405_WPSOffice_Level23.2、各表面加工方案的确定 115006_WPSOffice_Level23.3、工序顺序的安排 1215111_WPSOffice_Level23.4、机床设备及工艺装备的选用 126909_WPSOffice_Level23.5、确定工艺路线 1315533_WPSOffice_Level1第四节主要工序的加工余量和工序尺寸的确定 1510665_WPSOffice_Level24.1、确定加工余量及毛坯尺寸 1510665_WPSOffice_Level24.2、切削用量工时的计算 1619500_WPSOffice_Level1第五节确定切削及时间定额 1713081_WPSOffice_Level25.1、确定切削要量 176886_WPSOffice_Level25.2、时间定额的计算 182903_WPSOffice_Level1第六节轴承座钻4-M6孔专用夹具的设计 2210994_WPSOffice_Level26.1、轴承座夹具结构设计 2227109_WPSOffice_Level26.2、切削力及夹紧力分析计算 2220342_WPSOffice_Level26.3、钻孔加工4-M6切削力及夹紧力的计算 2410364_WPSOffice_Level26.4、定位夹紧方案的校核 2520814_WPSOffice_Level1总结 2620405_WPSOffice_Level1参考文献 27

序言机械制造工艺学等课程的设计内容，包含了很多知识的内容，进行了生产实习之后，所进行的一个重要实践性教学环节。其主要目的是让学生不所学的工艺理论和实践知识在实践的工艺，夹具设计中综合地加以应用，进而得以加深和发展，提高学生分析和解决生产实际问题的能力，为以后搞好设计和从事工作奠定了一定基础。通过本次课程设计，我们在下述方面可以得刀很多方面的锻炼：在设计的过程中，可以能熟练的运用一些绘制图纸的软件的能力，也可以回顾大学学习的基础性的东西，把一些学的用到现在的加工工艺上，通过法兰盘的夹具设计工艺，可以进一步提高了我对于继续加工生产的了解，结构设计能力有所增强，进一步提高我们的计算设计制图能力，学到更多现实中的东西。在设计中，由于理论知识和实践经验不足，设计中的不妥之处，敬请老师批评指正。

第一节轴承座的工艺性分析及生产类型确定1.1、轴承座的用途一般情况下轴承座是作为主要的支撑作用，前后端均为端面支撑。机床上使用最为普遍。轴向固定，比如轴很长，轴上的轴承安装座，在轴上来回动运动，这就需要轴轴承座来把他们固定住。1、适用于承受拉、压双向作用力的各类构筑物轴相配混凝结构中的轴相配连接施工。

2、节材、节能，不受轴相配成份及种类的限制。

3、可全方位连接。

4、可提前予制，工厂化作业，不占用工期，全天候施工。

5、操作方便、快捷，施工速度快，可大大缩短工期。1.2、轴承座的技术要求1、铸件必须进行水韧处理；2、铸件未注圆角R3、倒角C3；3、铸件不许有裂纹、气孔、疏松等缺陷。4、零件的加工表面精度满足图纸尺寸要求，注重零件的公差和位置度的要求。5、轴承座零件图如下图所示：图1轴承座零件图1.3、轴承座的生产类型生产类型的确定：轴承座零件在设计加工工艺生产中，生产纲领设定为为：N=Q·n（1+a%）（1+b%）(件/年)其中，轴承座产品年产量Q为台/年,每台轴承座产品中该零件的数量为n件/台，轴承座零件备品率为a%，轴承座零件废品率为b%。从加工公寓的初始资料和设计的夹具计算结果可知，该轴承座零件为中批生产。生产纲领4000件/年，轴承座备品率为2%，轴承座废品率为0.5%，因此轴承座年产量：Q＝轴承座生产纲领×轴承座每台件数×(1+轴承座备品率)×(1+轴承座废品率)Q＝4000x1x（1+0.02）x（1+0.005）Q＝4101日产量＝Q÷260=16(件)日产量(一天2班)＝日产量÷Days=8件/天由于零件结构复杂，毛坯质量小于100公斤，年产量在5000到10000件内，零件属于轻型，中批量生产，考虑到现有条件和技术水平，可以采用金属摸机器造型，毛坯的精度较高，毛坯加工余量可适当减少。查工艺人员手册，轻型（100公斤以内）零件的生产性质：中批500～5000大批5000～50000考虑到保证产品按时定量完成，生产该产品的每一道工序的单件核算时间必须小于生产节拍（工艺卡填写过程考虑到客观随机因素的影响，将节拍乘80%后与单件核算时间比较），若大于生产节拍，就会造成完不成年产量，因此应改用多台机床加工。轴相配连接轴承座接头强度达到行业标准JGJ107-96中A级接头性能要求。

2、轴相配连接轴承座外形好、精度高、连接质量稳定可靠。

3、轴相配连接轴承座应用范围广，适用于直径16-32mm。

4、Ⅱ、Ⅲ级轴相配在任意方向和位置的同异径连接。

5、可调型：正反丝扣型轴承座适用于拐铁轴相配笼等不能转动处轴相配的连接。

6、施工速度快：螺纹加工提前预制和现场加工，装配施工。

7、节约能源、无污染，施工安全可靠。由以上可知，该零件为大批生产，所以工艺安排应考虑工序适当集中，考虑零件成批生产，产量比较大，综合经济与生产效率等因素，确定加工设备为通用机床，采用专用加工路线。制定合理的零件加工工艺过程首先要掌握目前有可供选用的加工方法，并能够针对零件的具体要求较合理的选用。其次，还必须解决各表面的加工顺序和热处理如何安排的问题。首先，要分析产品的零件图与装配图，分析零件图的加工要求，结构工艺性，检验图样的完整性；根据零件的生产纲领确定生产类型；在制定机械加工工艺规程时，一般按照零件的生产纲领，把零件划分为大批量生产、中批量生产和小批量生产三中类型。选择毛坯；毛坯的选用主要包括毛坯的材料、类型和生产方法的选用。常用的毛坯类主要有各种轧制型材、铸件、铸件、焊接件、冲压件、粉末冶金件以及注塑成形件等。（联合加工），根据零件结构的不同，毛坯的选用可分为轴类、盘套类和机架箱体类三大类。确定单个表面的加工方法；零件的加工过程，就是零件表面经加工获得符合要求的零件表面的过程。零件表面的类型和要求不同，采用的加工方法也不一样。主要有镗削、钻削、铣削、刨削、磨削等五大类加工方法。此外还有镗削、拉削、光整、特种加工等。5）选择定位基准，确定零件的工艺路线；根据零件表面质量的要求不同，通常将表面加工划分为粗加工阶段、半精加工阶段和精加工阶段三个加工阶段。零件加工需要遵循的原则是粗、精加工分开，零件的加工一般不是在一台机床上用一种工艺方法就可完成，往往需要几种加工方法互相配合，经过一定的工艺过程才能逐步地完成零件表面的加工。若一种表面可采用不同的加工方法进行加工的话，那么就生产的具体条件而言，其中必有一种加工方法是最合适的。确定各工序所用的设备及工艺装备计算加工余量、工序尺寸及公差确定切削用量，估算工时定额填写工艺文件机械加工工艺中加工顺序的安排原则有：先加工精基准面后加工其他表面主要定位精基准面应在一开始就进行加工，以便用它定位加工后工序的其他表面。先粗加工后精加工先安排粗加工、半精加工，再安排精加工。某些要求特别高的表面还要在最后安排精密加工。划线工序的安排在单件小批生产中，形状复杂的铸、铸件或焊接件在机加工前要安排钳工划线工序，为加工提供找正的依据。在大批大量生产中，或零件形状较为规则，则不必安排划线工序。4）热处理工序的安排毛坯退火、正火：安排在粗加工之前。调质：通常安排在粗加工之后；若加工路线较简单，也可在粗加工之前。淬火及低温回火：一般安排在磨之前。氮化：可安排在粗磨后、精磨前。时效：一次时效安排在粗加工之后；二次时效分别安排在粗加工和半精加工之后；三次时效分别安排在粗加工、半精加工和精加工之后。5）表面处理工序的安排表面镀层、发蓝、阳极氧化、喷涂或油漆等处理，通常安排在全部机加工之后；大型铸件的不加工面，常在机加工前先涂防锈漆。6）辅助工序的安排去毛刺、倒棱、除锈、去磁、清洗或浸油等辅助工序，应视具体情况适当予以安排。7）检验工序的安排重要而复杂零件的粗加工之后关键工序前后；特种检验(如x射线探伤或超声波探伤等较昂贵的检验)之前；从一镗间转到另一镗间之前；全部加工结束之后。加工余量的确定原则：毛坯尺寸与零件图样的设计尺寸之差称为加工总余量。加工总余量主要根据毛坯类型确定。在单件小批生产中，中小型零件加工总余量参考值(半径余量或单面余量)如下：砂型铸件约为2～8mm；自由铸件和焊接件约为4～10mm；热轧圆钢约为1.5～2.5mm。

确定毛坯、绘制毛坯简图2.1、选择毛坯根据生产纲领的要求，本是大批大量生产，还有的复杂程度及加工表面与非加工表面的技术要求，我们选择毛坯的制造方式为金属模机器造型，铸件的机械加工余量等级则为5～7级，我们选择6级。2.2、确定毛坯的尺寸和机械加工余量从《铸件一尺寸公差与机械加工余量》（GB/T6414-1999）中查的全长160mm的加工余量为4mm，即该毛胚的尺寸为铸造尺寸。Φ42孔的加工余量为4mm，毛胚尺寸Φ38mm,铸造两侧面保留4mm余量。其他尺寸从图1-1中查得。铸造难达到这样的形状要求，生产成本也较高。铸造可以大批量生产，成本较低，能够造出这样形状复杂的铸件。查资料知材料为HT250钢，采用金属型铸造，精度可达到3.2—10，因此毛坯的加工余量比较小。2.3、铸造毛坯简图图2轴承座毛坯图拟定轴承座的工艺路线3.1、定位基准的选择精基准的选择该工件的重要加工表面是轴承孔Φ47（0,+0.03），其与底面应该有精度关系，所以底面自然就成了精基准面，考虑到第二基准面选择的方便性，同时底面的一对4-Φ12孔成为工艺孔，该定位基准组合在后续底面台阶孔及轴承孔上径向孔的加工中都将作为精基准面，自然应该在工艺开始阶段安排加工将来作为精基准的底面和4-Φ12工艺孔。2、粗基准的选择粗基准的选择应是未经加工的面，第一步工序是铣削加工底面，根据以重要加工表面为粗基准的选用原则我们选择毛坯外圆弧端和底面台阶孔平面作为粗基准。轴承孔为重要加工表面，精度要求高，故采用中心轴承孔互为基准，反复加工，可以保证工件图技术要求所以粗基准就是毛坯轴承孔和底面台阶孔平面，粗基准就是底面。3.2、各表面加工方案的确定轴承座属于法兰类零件，在钻孔加工中，可以选择一下几个加工的方案来完成对4-M6螺纹孔的加工。方案一：采要专用夹具夹紧，直接采用摇臂钻钻孔的方式来进行对孔的加工，方案一的优点是专门制作专业夹具，直接使用专用夹具就行完成加工，节省成本和加工装夹时间。缺点是定位方式不够准确，对孔的公差要求可能会造成影响。方案二:采用V型的方式来定位零件的圆弧面，由于零件上的圆弧面上没有孔和槽，是一个直面的圆弧，所有定位方式比较简单，再通过压板两边对称压紧后能够更好的实现定位。在Z向上直接钻孔和铰孔不会对夹具的夹紧造成影响。缺点是这样制作的夹具生产成本较高，只适用于批量较大的零件使用。方案三：采用V型块和移动V型块实现定位，固定V型块固定在夹具体上，用移动V型块来实现对工件的夹紧，再采用钻套来对孔定位钻销加工。这样的缺点是定位同轴度不好，装夹麻烦。方案的确定：通过以上的装夹方案的分析，综合考虑零件的技术要求和设计要求，在本次的设计中采用方案二的夹紧方式来设计轴承座的钻孔夹具。3.3、工序顺序的安排机械加工工序钻孔使用面来定位，实现3点定位，限制沿Y轴的移动，限制沿Y轴的转动，限制沿Z轴的移动，限制沿Z轴的转动；端面1点定位，限制沿x轴的移动；这样就一共限制了6个自由度，实现了六点定位原理。在机械加工工序安排中，要满足先面后孔，先粗后精的而加工原则。热处理工序铸件在铸造以后，需要进行热处理，高温回火，在退火的形式来进行处理，增加零件的使用性能。3.4、机床设备及工艺装备的选用按照零件材料，批量大小，现场条件等因素，并对照各加工方法特点及适应范围确定采用镗削加工底面内孔内孔面。结合主要表面加工及表面形状特点，Φ47孔采要镗孔加工，Φ12、Φ22、4-M6、Φ13孔采用钻、锪、攻丝的加工方式。侧面采用铣削加工方法。零件在铣床上或者钻床上的加工都应采用专用加工路线进行装夹。数控铣床的主要参数如下：型号：X52K功率：6.5KW主轴转速：30-1000转/分立式钻床的主要参数如下：型号：Z525功率：1.5kW主轴转速：100~1360转/分机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件材料为HT250，毛坯为铸件，毛重1.25kg，数量为4000件/年，属于小批量生产。

主要工序的加工余量和工序尺寸的确定4.1确定加工余量及毛坯尺寸确定加工余量该轴承座材料为HT250采用模铸制造，且为成批生产，根据机械加工后铸件的最大轮廓尺寸及由表可知，选择加工余量及公差值为4±1.5。表1-1轴承座各加工表面的加工余量加工表面单边余量双边余量备注Φ47内圆4.59粗精镗加工侧面24铣削加工底面24铣削加工Φ12孔00钻孔加工Φ22孔00锪孔加工4-M6孔00钻攻孔加工确定毛坯基本尺寸表1-2拐臂毛坯尺寸零件尺寸单边加工余量毛坯尺寸Φ47孔4.5Φ38Φ42孔4Φ38Φ12孔60Φ22孔110底面499侧面448

第五节确定切削及时间定额5.1、确定切削要量根据上述资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸如下:镗内孔Φ47（0,+0.03）孔面参照<<机械加工工艺手册>>表3.1-56,因为其公差等级太低,可直接粗镗再精镗.加工铣侧面参照<<机械加工工艺手册>>表3.1-56,其加工余量Z=4mm.可直接粗铣再精铣.加工铣底面参照<<机械加工工艺手册>>表3.1-56,其加工余量Z=4mm.可直接粗铣再精铣.4切削速度：v=nπD/1000=(500×3.14×25)∕1000=39.25m/minn为主轴转速，D为工件或刀具内孔直径5背吃刀量：根据零件毛坯的尺寸的确定，即背吃刀量为4.5mm。6进给量：根据所选机床功率和铣刀类型，查机械加工工艺手册9-100表7.4-1，材质为铸件。确定粗铣时每齿进给量af=0.1~0.15mm,取0.1mm。f=af×z=0.1×8=0.8mm/rz为细齿的齿数8铣刀磨钝标准和耐用度:由《机械制造工艺设计简明手册》查得磨钝标准为0.2~0.3耐用度为T=150min。5.2、时间定额的计算工序：铣面1.选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金三刃面盘铣刀,，，，。2.决定铣削用量决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成决定每次进给量及切削速度根据X168型铣床说明书。根据表查出，则按机床标准选取＝400当＝400r/min时按机床标准选取计算工时切削工时：，，，则机动工时为工序：镗孔Φ47（0,+0.03）孔工步一：粗镗孔至4-M6，选择使用Φ20镗刀确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7，时，。根据Z3050机床说明书，现取切削速度：根据参考文献Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以切削工时：，，，则机动工时为：工步二：半精镗至利用镗刀将孔扩大至，根据有关手册规定，切削用量根据机床说明书，选取取主轴承座转速为，并按钻床说明书取，实际切削速度为：切削工时：，，，则机动工时为工步3：精镗孔至查参考文献Ⅴ表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，，实际切削速度。切削工时：，，，则机动工时为工序Ⅵ：钻4-M8孔工步一：钻孔孔至φ5确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7，时，。根据Z3050机床说明书，现取切削速度：根据参考文献Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以切削工时：，，，则机动工时为：工步二：攻丝至M6利用丝锥刀将孔攻丝至M6，根据有关手册规定，铰刀的切削用量根据机床说明书，选取取主轴承座转速为，并按钻床说明书取，实际切削速度为切削工时：，，，则机动工时为工序：钻Φ12孔确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7，时，。根据Z3050机床说明书，现取切削速度：根据参考文献Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以切削工时：，，，则机动工时为：

第六节轴承座钻4-M6孔专用夹具的设计3.1问题的提出为了轴零件的提高劳动生产率，保证轴零件加工质量，降低轴零件加工的劳动强度。在加工轴时，需要设计专用夹具。机床钻销轴零件夹具是在机械加工中设计使用的加工工艺的一种工艺装夹装备，它的主要功能是实现对轴零件被加工端面的定位和夹紧作用。通过轴零件的夹具定位，使被加工的轴在夹具设计中，占有相同一个比较正确的装夹加工位置；通过夹具的装夹夹紧作用，更好的克服加工中，存在的各种装夹的作用力问题，使得加工工艺中的这一正确的位置得到加工的精度等保证，从而使轴零件加工过程能够得以顺利进行。3.2夹具的设计钻床夹具的组成主要包括：定位装置、夹紧装置、夹具体、连接元件和对刀元件。而钻床夹具的类型可分为：本次设计零件为中批量生产，要求成本低，且在加工过程夹紧力要求不高。本道工序一半精钻轴Φ8孔。在进行本道工序时，其他都是未加工表面。为了保证技术要求，最关键的是要找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。定位分析比较：方案1：采用压板用螺栓联接，利用气缸夹紧，这种夹紧方式夹紧力可靠，辅助时间短，工人劳动强度小，但是成本高。方案2：采用压板，用螺栓、螺母联接，利用手动夹紧，这种夹紧方式夹紧力小，但成本低。压板选择为直压板，加工两个零件时，为了防止两工件在长度尺寸上的误差，而导致直压板不能完全压住两工件，因此，在压板两端设计了两个浮动压头，且压板也螺栓、螺母的连接采用球面垫圈，这样就能消除两工件的尺寸误差，因此方案2更合理。钻床夹具的组成主要包括：定位装置、夹紧装置、夹具体、连接元件和对刀元件。而钻床夹具的类型可分为：3.2.1钻模板钻模板的定位矩形的零件，一般在模板的长边设定两个定位钉，短边设定一个定位钉，在定位钉的对面装顶紧螺丝。在用镗床或数控机床加工钻模孔的时候就将定位孔一块加工出来，这样没有积累误差。钻模板通常是装配在夹具体或支架上,或与夹具体上的其它元件相连接,常见的有以下几种类型:固定式钻模板所示,这种钻模板是直接固定在夹具体上的,故钻套相对于夹具体也是固定的,钻孔精度较高。主要分为以下几种结构方式：3.2.2引导装置所谓的引导装置，是指在钻孔加工中作为导向的一个结构。比如说一块板安装到平台上，要求板能前后自由移动，但是要求板在平板上呈直线移动，即移动不得偏斜，这时可以采用通过在板与平板间弄一根键的方式，确保移动平稳，这根键就叫导向装置。3.2.3钻套钻模是辅助钻孔的一种工装夹具，保证钻模的位置度,提高钻孔效率，降低工人对技术的要求。使被加工顶盖在夹具中占有同一个正确的加工位置；通过夹紧，克服加工中存在的各种作用力，使这一正确的位置得到保证，从而使加工过程得以顺利进行。3.3夹具的误差分析为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示：由参考文献[13]可得：⑴轴定位心轴定心的定位误差：⑵夹紧误差：其中接触变形位移值：⑶磨损造成的加工误差：通常不超过⑷夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。3.4夹具总体设计首先，基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理可以使加工质量得到保障，生产得到保证，生产率得到提高。（1）夹具设计说明由于零件在本道工序之间没有已经加工过的表面，因此使用支承钉作为定位元件较为合适，因此，在本设计中，分别以三个支承钉作为工件F面的定位，限制工件x轴旋转、y轴旋转、z向移动三个自由度。3.5切削力及夹紧力的计算由资料《机床夹具设计手册》查表可得：钻削切削力公式：式（2.17）式中查表得：即：实际所需钻削夹紧力：由参考文献[16]《机床夹具设计手册》表得：钻削安全系数K可按下式计算，由式（2.5）有：：式中：为各种因素的安全系数，见参考文献[16]《机床夹具设计手册》表可得：所以由计算可知所需实际钻削夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。取，，螺旋夹紧时产生的夹紧力，由式（2.9）有：：式中参数由[16]《机床夹具设计手册》可查得：其中：由[16]《机床夹具设计手册》表得：原动力计算公式：由上述计算易得：因此采用该夹紧机构工作是可靠的。3.6定位夹紧方案的校核因为定位方向与加工尺寸方向垂直，且被加工表面无尺寸公差要求，为此要加工表面，只要保证粗糙度为Ra12.5，故只需进行转角误差计算即可