中间轴轴承支架加工工艺及铣φ140孔端面夹具设计

机械制造技术基础课程设计说明书PAGEPAGE14机械制造技术课程设计说明书设计题目：CA10B解放汽车中间轴轴承支架零件的机械加工工艺规程及夹具设计目录序言.…………………….2一、零件的分析………….……………...3〈一〉零件的作用……………………...3〈二〉零件的工艺分析……………….4二、工艺规程的设计……………….……………….….5<一>确定毛坯的制造形式………..………………..5<二>基准的选择…………………….…..5<三>制定工艺路线……………………..6<四>机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定…..7<五>切削用量以及机床的确定………….…..10三、零件专用夹具的设计…………………….….11<一>夹具设计与具体说明……………………...11<二>方案确定……………………….…13四．课程设计总结………………….…..14参考书目……………..……..15

序言课程设计是《机械制造装备设计》课程的一个实践性教学环节，是在我们学完了《机械制造技术基础<含夹具设计>》、《机械设计》、《机械制造装备基础》等专业基础课之后进行的。其目的在于，通过机床主传动设计和成型刀具的设计，使学生受到方案比较、结构分析、零件计算、机械制图、技术条件编写及技术资料查询等方面的综合训练，培养初步具有机床部件和工具的设计能力。对我们来讲，我将会抓住这样一次难得的机会，继续巩固我们已经学过的《机械制造技术基础》等课程；不断提高自己的发现问题，分析问题，解决问题的能力；为明年的毕业设计及今后的工作打下良好的基础。最后，感谢老师对我们的指导！

一、零件的分析〈一〉零件的作用题目给出的是CA10B解放牌汽车中间轴轴承支架，它的主要作用是（1)起到稳固滚子的作用(2)在安装时起到固定滚珠的作用,利于安装。要求零件的配合符合要求。（轴承的正面观察图）〈二〉零件的工艺分析零件的加工过程中，要保证零件上部的折弯部分在竖直方向与∅140孔成5.5°的夹角，同时要保证支架两侧板的平面与水平面成30°的夹角，孔中心到顶小孔所在平面的距离为40mm，且每孔中心线与竖直方向零件的夹角成60°夹角。要保证以上尺寸要求，先将∅1400+0.26的内孔和端面加工完成，再以内孔和端面为定位基准对上凸台表面进行加工，最后以∅1400+0.26内孔，端面，和上加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/μm加工方案50+00.4IT1250粗铣1400+0.26IT96.3粗铣-半精铣13+00.4IT1250钻

二、工艺规程的设计<一>确定毛坯的制造形式零件的材料为HT200,故它的零件承受的冲击载荷不是很大，且零件的轮廓尺寸较大，又是大批量生产，而且表面粗糙度质量要求也不是很高，故可采用铸件，以提高生产效率和效益。<二>基准的选择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。（1）粗基准的选择先选取∅155外圆为定位基准，利用三爪卡盘为定位元件，铣∅155两端面，再以∅155外圆为定位基准，利用三爪卡盘为定位元件，铣∅140（2）精基准的选择以∅1400+0.26内孔，∅155端面，∅<三>制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度的技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以考虑采用万能机床以及专用夹具，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，以便生产成本尽量降低。工序号工艺名称机床设备刀具量具1粗车一端面卧式车床硬质合金车刀游标卡尺2粗车，半精车内孔Φ140H7卧式车床硬质合金车刀游标卡尺3铣削中间凸平面立式铣床镶齿套式面铣刀游标卡尺4钻中间孔立式钻床高速钢麻花钻游标卡尺5粗铣两侧平面立式铣床镶齿套式面铣刀游标卡尺6钻侧平面的孔立式钻床高速钢麻花钻游标卡尺7钻圆柱上的孔立式钻床高速钢麻花钻游标卡尺8测量,检查钳工台9清洗清洗机10终检<四>机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定CA10B中间轴轴承支架零件材料为HT200,生产类型为大批量产.根据上诉资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机加工余量,工序尺寸以及毛坯尺寸如下:（1）选择毛坯毛坯选用铸件，采用金属模机器造型方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为5°。(2)确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量由《指导》表2－10——表2－12可知，要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。公差等级：由轴承支架的公用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级,选用IT12级公差.铸件重量：已知机械加工后轴承支架的重量为3kg，由此可见初步估计加工前毛坯的重量为４kg。铸件形状复杂系数：对轴承支架零件图进行分析计算，可大致确定铸件外廓包容体的长度、宽度和高度，即l=265mmb=55mmh=175mm，由《指导》公式２－３和２－５可计算出该轴承支架铸件的形状复杂系数：S==４／lbhρ＝４kg／（265×55×175×7.2×10-6）kg=0.2170.16<S<0.32，故该轴承支架的形状复杂系数属S3级。铸件材质系数：由于该轴承支架的材料为HT200，是碳的质量分数大于0.65%的铸铁，故该铸件的材质系数属M2级。铸件分模线形状：选零件高度方向的对称平面为分模面。由零件图可知，该轴承支架各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6μm.根据上述诸因素，可查表确定该铸件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于表１中。表１轴承支架铸造毛坯尺寸公差及机械加工余量铸件重量／kg包容体重量/kg形状复杂系数材质系数公差等级410.2S3M2普通级项目／mm机械加工余量／mm尺寸公差／mm502(2×2＝4)50+4Φ1400.5(0.5×2=1.0)140+1Φ130.2(0.2×2=0.4)13+0.4∅155两端面：参照<<机械加工工艺手册>>,因其表面质量要求比较低(粗糙度为50μm),故可直接对其表面进行铣销;铣销厚度为2mm,故毛坯两表面之间的厚度为50mm+2mm=52mm厚;∅140QUOTE∅1400+0.26内孔的加工：参照<<机械加工工艺手册>>,其加工余量为0.5mm,粗镗0.4mm,精镗0.1mm,故毛坯的尺寸为∅140QUOTE∅1400+0.26mm-0.5mm=139.5铣中凸台面：参照<<机械加工工艺手册>>,因其表面质量要求比较低(粗糙度为50μm),故可直接对其表面进行铣销;铣销厚度为2mm,故毛坯凸台平面的厚度为12mm+2mm=14mm;钻中间∅13的孔：参照<<机械加工工艺手册>>,因其表面质量要求比较低(粗糙度为50μm),故可直接对其进行钻孔;铣侧两平面：参照<<机械加工工艺手册>>,因其表面质量要求比较低(粗糙度为50μm),故可直接对其表面进行铣销;铣销厚度为2mm,故毛坯两侧平面的厚度为12mm+2mm=14mm;钻两侧平面孔：参照<<机械加工工艺手册>>,因其表面质量要求比较低(粗糙度为50μm),故可直接对其进行钻孔;钻圆柱面上两小孔参照<<机械加工工艺手册>>,因其公差等级要求比较低(两孔轴线之间的距离为32±0.1mm,两孔的直径为∅7.20+0.2QUOTE7.20+0.2,故可直接对其进行钻孔;<五>切削用量以及机床的确定1.车两端面,选用C-620-1卧式车床,采用硬质合金车刀,dw2.粗车∅1400+0.263.铣中间凸平面,选用X50A立式铣床,采用w18Cr4V立铣刀,dw4.钻中间∅13的孔,选用Z518立式钻床,采用直柄小麻花钻,d=13mm,钻削速度:参考有关手册,V=23m/min.进给量为0.3mm/r;5.铣支架两侧平面,选用X6030卧式铣床采用w18Cr4V卧铣刀,dw6.钻支架两侧平面小孔,选用Z518立式钻床,采用直柄小麻花钻,d=13mm,钻削速度:参考有关手册,V=23m/min.进给量为0.3mm/r;7.钻圆柱面上两小孔,选用Z518立式钻床,采用直柄小麻花钻,d=7.2mm,切削速度:参考有关手册,V=18m/min.进给量为0.2mm/r.三、专用夹具的设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，经过与老师协商，决定设计零件铣两端面面工序的夹具。本夹具将用于X52K床。刀具为端面铣刀。为了提高劳动生产率，保证加工质量。3.1问题的提出本夹具主要用来铣端面，其精度要求和加工技术要求都不是很高。因此在本道工序时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度加工难度都不是主要问题。3.2夹具设计3.2.1定位基准的选择由零件图可知，此零件为常见的零件，其结构并不复杂，加工时采用立式铣床一次加工，其要求的加工精度并不是很高，通过对零件的分析可知可以通过底面和侧面对零件定位。为了提高加工效率，现在决定设计的专用夹具，采用气动夹紧的方式，以便装夹。3.3夹紧力的确定本设计是一个铣床夹具，铣面，由于铣面的精度要求不高，但也要保证在铣面过程零件保持不动，所以必须设计夹紧装置。根据题目所需，在设计过程中，设计过两种夹紧方案，现在分析两种方案的优劣，选择更适合的一种。首先计算钻孔的切削力，然后计算实际夹紧力。3.3.1切削力计算切削力的计算可通过试验的方法，测出各种影响因素变化是的切削力数据，加以处理得到的反映各因素与切削力关系的表达式，称为切削力计算的经验公式。在实际中使用的切削力经验公式有两种：一是指数公式；二是单位切削力。这里为了方便起见，以单位切削力进行切削力的计算。单位切削力是指单位切削面积上的主切削力，用kc表示。由《切削手册》得主切削力公式：式中：CF、XF、YF、μF、ωF是指切削用量的系数和指数，可查相关设计手册；ap铣削深度，mm；af每齿进给量，mm/Z；ae—铣削宽度，mm；Z铣刀齿数，n铣刀每秒转速，m/s；d0切削宽度，mm；kFZ切削条件改变时的修正系数；代入数据可得工件所受的切削力：Fc=3305N。2）由《切削手册》得铣削力矩公式：式中：M铣削力矩，N•mm；Fc铣削力，N；d0切削宽度，mm；Z铣刀齿数，代入数据可得：M=2079660N•mm.在夹具设计时采用了由气缸带动杠杆工件实施夹紧，工件所需要的夹紧力是由这个气缸提供的。由图参数3可知：式中：M铣削力矩，N•mm；F夹紧力，N；L—力臂，mm；代入数据可得：F=18906N。气缸的设计计算1）初选气缸的工作压力工作压力是确定执行元件结构参数的主要依据，它的大小影响执行元件的尺寸和成本，甚至整个系统的功能。工作压力选得高，执行元件和系统和结构紧凑，但对元件的强度、刚度及密封要求高，且要采用较高压力的气源；反之，如果工作压力选得低，就会增大执行元件及整个系统的尺寸，使结构变得庞大。所以应根据实际情况选取适当的工作压力。执行元件的工作压力可以根据总负载的大小或主机设备类型进行选取。在此气动夹具设计中，因采用企业气源作为动力，一般空气的压力为0.5~0.8Mpa。所以选定工作压力为0.5Mpa。2）确定气缸的主要结构参数本气缸采用单向作用气缸。最大负载即为上面所求值，F=18906N，其缸径计算公式为:式中:F-活塞杆上的推力，N--气缸工作压力，MPaD气缸缸体直径，m查设计[8]手册，按气缸内径系列将以上计算值圆整为标准直径，取D=65mm。由,可得活塞杆直径:圆整后，取活塞杆直径校核，按公式有:其中，[]，则:满足实际设计要求。3）缸筒壁厚的设计缸筒直接承受压缩空气压力，必须有一定厚度。一般气缸缸筒壁厚与内径之比小于或等于1/10，其壁厚可按薄壁筒公式计算:式中:δ-缸筒壁厚，mm-气缸内径，mm-实验压力，取,Pa材料为:ZL3,[]=3MPa代入己知数据，则壁厚为:取，则缸筒外径为:4）活塞行程的确定由夹具设计中对零件进行装夹的移动距离可知，为了便于工件的装夹，移动压板所需要的行程为75mm，气缸装在移动夹板的另一端，由杠杆原理可知，气缸移动的距离不小于是150mm，为了确保气缸安全工作，取气缸的工作行程为160mm。3.4定位误差的计算1.定位误差，此项主要是V型块与工件的间隙产生，最大间隙为-0.028mm。e=(H/2+h+b)△max/He刀具引偏量（mm）H钻套导向高度（mm）h钻套下断面与工件间的空间高度（mm）△max刀具与钻套的最大间隙配合为∮30H7/r6，可知△max=0.028mm；将H=36mm,h=20,B=30mm代入，可求得e=0.05mm。由于上述各项都是按最大误