K548-分离轴承座工艺及钻4-Φ9通孔夹具设计带CAD原图
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K548
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机械制造工艺技术课程设计任务书 设计题目：设计“分离轴承座”零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计内容：1. 原始零件图 1张2. 工艺综合卡 1张3. 工序卡 1张4. 夹具装配图 1张5. 夹具体零件图 1张6. 设计说明书 1份班 级 学 生 2019年7月5日目 录序 言1设计总说明1设计任务和设计要求1一、对零件进行工艺分析2（一）零件的用途及结构分析2（二）分析零件的技术、工艺要求2二、毛坯的制造方式、简图4（一）确定毛坯的制造方式4（二）绘制毛坯简图4三、制定零件的机械加工工艺路线5（一）加工基准的选择5（二）表面加工方法的确定6（三）加工阶段的划分6（四）工序的集中与分散6（五）确定工艺路线7四、机械加工工序余量的确定,工序尺寸及工时的确定9五、切削用量以及机床的确定10六、主要加工工序的确定及工序卡设计11七、夹具设计12（一）设计要求12（二）指定工序夹具设计的有关计算13（三）定位误差分析14（四）夹具的调整及使用说明14八、课程设计总结16参考文献17致 谢18I序 言机械以及产品是我们生活中不可或缺的一部分，小到手表，大到汽车卡车等等，这些机械和产品是我们不能离开的。当今世界逐渐高科技化、机械化、精密化。由于离合器在国内的发展起步较晚，而且国外对国内实施离合器核心技术的封锁。因此设计分离轴承座具有重要的意义。设计总说明本设计分析分离轴承座零件的形状，组成部分以及它的各个尺寸精度要求、粗糙度等要求都会影响到加工步骤生产出来的产品质量是否能够得到保证以及是否能满足零件实际工作需要。而且这些也会成为设计夹具的主要前提之一。在设计分离轴承座零件的加工步骤要保证其零件的要求是否符合合理，是否具有科学性以及能否在现实当中的可行性。本文主要设计钻夹具设计，为了保证批量生产分离轴承座零件，选择合适的定位元件和夹紧元件等。因此详细的介绍夹具的定位过程以及夹紧过程等。设计任务和设计要求在分离轴承座零件的工艺规程及专用夹具设计中，是我们在大学所学的知识融会贯通，也是将理论与现实结合起来的良好的展示平台。其具体设计流程主要包括以下：1.利用CAD等软件绘制分离轴承座的二维图、零件图、装配图。2.查阅资料，综合运用知识设计分离轴承座零件的技术要求分析；3.根据分离轴承座零件的结构工艺来设计加工工艺过程；4.主要设计夹具设计（定位元件、夹紧元件、定位误差、简要操作等）。一、对零件进行工艺分析（一）零件的用途及结构分析离合器分离轴承是汽车上一个比较重要的零件，如果维护保养不好出现故障，不但会造成经济损失，而且拆装一次相当麻烦，需耗费很多工时。分离轴承座是支承和导向分离轴承，因此具有重要的意义。分离轴承座的零件图如下所示：图1-1 分离轴承座从所给的轴承座图中，我们可以看出此零件是简单的轴承座类零件，一般在工作中起支撑固定的作用，而此分离轴承座除了有支撑、固定的作用外，根据图中的37孔用来连接分离轴承和零件；50外圆表面是与离合器的一个支承件相装配。由于主要是起到支承的作用，其中50外圆表面加工精度较高。（二）分析零件的技术、工艺要求工艺分析的目的，一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工和装配；二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程。 1.该零件主要加工表面为：（1）37内孔粗糙度Ra值为12.5m；（2）外圆506台阶粗糙度Ra值为1.6m；（3）左端面粗糙度Ra值为6.3m；（4）右端面粗糙度Ra值为6.3m；（5）外圆50粗糙度Ra值为1.6m；（6）4-9通孔粗糙度Ra值为6.3m；（7）1.7通孔粗糙度Ra值为6.3m；2.形位公差分析左端50外圆表面与右端外圆50台阶之间有同轴度的公差要求为0.02mm；49孔与粗糙度Ra值为12.5m之间有位置度的要求公差为0.5mm。3.零件的技术要求材料要求：硬度HB170-241。二、毛坯的制造方式、简图（一）确定毛坯的制造方式确定毛坯部分包括选择毛坯类型及其制造方法。坯料有铸造、锻、压、焊、型材和板材。根据零件的外形，性能材质等进行分析，轴承座零件材料为铸铁，有一定机械强度和良好的减震性。适用于制造承受中等应力的零件，在弱腐蚀环境工作的零件。生产纲领为大批量生产，采取壳型铸造，也可以提高生产率和确保加工精度。（二）绘制毛坯简图此零件的形状和大小和坯体的形状和大小主要由零件表面形状，结构，尺寸和加工的零配件组成。具体的尺寸如下图2-1：。图2-1 毛坯图三、制定零件的机械加工工艺路线（一）加工基准的选择1.选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面。具体选择时应考虑下列原则：（1）重要表面原则 为保证工件上重要表面的加工余量小而均匀，则应选择该表面为粗基准。（2）不加工表面原则 为了保证加工面与不加工面间的位置要求，一般应选择不加工面为粗基准。（3）余量最小原则 如果零件上每个表面都要加工，则应选择其中加工余量最小的表面为粗基准，以避免该表面在加工时因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件废品。（4）使用一次原则 因为粗基准本身都是未经机械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重复使用将产生较大的误差。（5）平整光洁原则 以便工件定位可靠、夹紧方便。由于此零件的形状特殊，因此先找外圆定位，然后以底面为基准找出其他需加工平面的位置。2.精基准的选择选择精基准时，主要考虑保证加工精度和工件装夹方便可靠。一般应考虑以下原则：（1）基准重合原则 即选用设计基准作为定位基准，以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。（2）基准统一原则 应采用同一组基准定位加工零件上尽可能多的表面，这就是基准统一原则。（3）自为基准原则 某些要求加工余量小而均匀的精加工工序，选择加工表面本身作为定位基准，称为自为基准原则。（4）互为基准原则（5）便于装夹原则 所选精基准应保证工件安装可靠，夹具设计简单、操作方便。该零件以37定位，分离轴承座上的装配基准为平面和内孔，而它们又是分离轴承座上其他要素的设计基准，因此以这些装配基准平面作为定位基准，避免了基准不重合误差，有利于提高分离轴承座各主要表面的相互位置精度。（二）表面加工方法的确定涡轮盘零件的各平面、内孔等加工表面的加工方法应根据不同的精度要求、质量要求等等合理的分析其需要加工的是什么。根据加工方法的经济精度及各种机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面，上述各表面的技术要求采用常规加工工艺均能可以保证：表3-1 表面加工方法能够达到的加工精度表加工表面加工方法及加工精度37内孔粗车（IT12）左端面粗车（IT12）精车（IT8）右端面粗车（IT12）精车（IT8）外圆506台阶粗车（IT12）精车（IT7）外圆50粗车（IT12）精车（IT7）1.7通孔钻（IT12）4-9通孔钻（IT12）（三）加工阶段的划分确定加工阶段（1）粗加工阶段切除大部分的金属切削层为后续加工减少内应力。（3）精加工阶段进一步切削余量提高精度等级（这样可以二步切削减少因为切削力破坏加工表面）。（四）工序的集中与分散工序的合理组合关系到轴承座零件的生产纲领以及各自加工平面、孔的结构特点以及技术加工精度要求进行分析，以此为基础确定加工工艺路线的的工序数目以及工序的分散还是集合。1.由于零件结构简单，故采取工序集中的阶段。工序集中就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成，每道工序加工的内容多。与之对应的是工序分散。工序集中特点：减少了设备的数量等。（五）确定工艺路线在保证零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技术条件下，成批量生产可以考虑采用专用机床，以便提高生产率。但同时考虑到经济效果，降低生产成本，拟订两个加工工艺路线方案。见下表：表2-1 加工方案一工 序工 序 内 容01铸造毛坯02调质处理HB170-24103夹左端车右端端面，粗车内孔37至尺寸粗车外圆50x6台阶留量1mm04掉头平端面总长留量12mm，粗车外圆50留量1mm05精车左端端面及50外圆至尺寸06精车右端端面保证总长102mm，精车50外圆及端面至尺寸07以内孔为基准钻4-9通孔08以内孔及9孔为基准钻1.7通孔09检验表2-2 加工方案二工 序工 序 内 容01铸造毛坯02调质处理HB170-24103夹左端车右端端面，粗车内孔37至尺寸粗、精车外圆50x6台阶至尺寸04掉头平端面总长102mm，粗、精车外圆50至尺寸05以内孔为基准钻4-9通孔06以内孔及9孔为基准钻1.7通孔07检验从以上两个表对比分析得出。区别在于方案一是粗精分开来切削，方案二则是粗精切削成型。虽然方案二能够减少换机床和装夹方案的次数，但是对个表面的加工要粗、精分开，先粗后精，多次加工，已逐步提高其精度和粗糙度。主要表面的精加工应安排在最后。因此综合选择方案一为加工工艺路线。四、机械加工工序余量的确定,工序尺寸及工时的确定 零件在工艺过程设计后，应进行工序设计。主要工作是为每一工序选择机床和工艺装备，确定加工余量、工序尺寸和公差，确定切削用量和工时定额。表4-1 工序余量，工序尺寸及偏差加工表面加工精度工序内容单边余量工序尺寸4-9通孔IT12钻4.51137通孔IT12粗车2351.7通孔IT12钻0.8513外圆50IT12粗车1.551IT8精车0.5502.机动工时的确定主要选择09-以内孔为基准钻4-9通孔作为主要工序计算，因此：孔深长度7mm，因而切入长度取切出长度，取，进给次数是，基本时间：辅助时间：五、切削用量以及机床的确定1.机床的确定根据已确定的工艺基本特征，结合零件的结构和质量要求，选择出既能保证加工质量，又经济合理的机床。表5-1 机床选择表工序工 序 内 容机 床型号03夹左端车右端端面，粗车内孔37至尺寸粗车外圆50x6台阶留量1mm卧式车床CA614004掉头平端面总长留量12mm，粗车外圆50留量1mm卧式车床CA614005精车左端端面及50外圆至尺寸卧式车床CA614006精车右端端面保证总长102mm，精车50外圆及端面至尺寸卧式车床CA614007以内孔为基准钻4-9通孔立式钻床Z52508以内孔及9孔为基准钻1.7通孔立式钻床Z5252.切削用量计算主要选择09-以内孔为基准钻4-9通孔作为主要工序计算，因此：切削余量4.5mm，确定进给量，取确定切削速度：，取=16m/min换算成主轴转速Z525相近的转速为545r/min。换算成实际切削速度六、主要加工工序的确定及工序卡设计确定主要加工工序为第09道工序钻扩铰12通孔。描图描校底图号装订号中原工学院机械加工工序卡片产品型号零部件图号产品名称零部件名称分离轴承座共1页第1页车间工序号工序名材料牌号1钻4-9铸铁毛坯种类毛坯外 形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床Z5251夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件工步号工步内容工艺装备主轴速度 r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm进给次数工步工时机动辅助1以内孔为基准钻4-9通孔麻花钻游标卡尺54515.40.134.541.020.15设 计(日期）审核(日期)标准化（日期）会签（日期）标记处数更 改 文件号签字日期标记处数更 改 文件号签字日期七、夹具设计（一）设计要求1.设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。本夹具主要以内孔为基准钻4-9通孔。2.理论限制自由度通过机械加工工艺简明速查手册表4.1可知在钻孔至少需要限制的自由度。3.限制自由度从选择定位面时应该遵循以下原则：选择大而平整的平面或内圆外圆进行定位、选择定位面后要方便后续的装夹、定位面所对应的装夹位置应该结构牢固，在装夹时保证不得有变形现象。选择36内孔和左侧50端面为基准。从零件图和工序卡得知此零件的定位基准为36孔和50端面定位。定位限制自由度如下：1）芯轴的端面作为一平面限制工件的3个自由度2）芯轴的头部限制工件内孔36的2个自由度3）圆柱销限制工件凸缘的1个自由度综上六点分析，属于完全定位的要求。3.夹紧的方案可供选择的单螺旋夹紧机构有两种，第一种是芯轴上设计螺杆，在工件的另一端面采用快换垫圈和六角螺母进行夹紧。第二种是在钻模板一端上开出螺纹孔供螺杆与光面压块配作对工件的端面进行夹紧。比较分析：从材料的利用来看，快换垫圈六角螺母组合相比光面压块夹紧组合节省的多，可利用的零件也更少。从夹紧力的大小分析，此夹具是最大直径是钻9孔，可利用的夹紧力不会太大。六角螺母的夹紧力比较适合。故而选择快换垫圈和六角螺母进行夹紧。（二）指定工序夹具设计的有关计算由于本道工序主要完成钻孔加工，得：1.切削力计算： 式中 F轴向力（N）钻头直径（mm）每转进给量（mm）修正系数为0.6；代入切削力计算得：F=442.346N2.实际夹紧力的计算：由于内孔端面定位，故而计算如下：图7-1安全系数K计算如下：式中 为各种因素的安全系数 若安全系数的计算结果小于2.5时，取则参数: = 2.5参数: =442.346参数: = 50参数:= 0.16参数: =50参数:=36参数: = 0.7参数:=80计算结果 =295.201N用扳手拧紧的六角螺母的夹紧力：。理论上夹紧力： （三）定位误差分析芯轴是定心芯轴定位，由于内孔定位存在轴向转动间隙，因此必将引起轴向基准位移误差。在重力作用下定位内孔只存在单边间隙，即工件始终以孔的轴线与芯轴的母线重合。式工件内孔直径公差（mm） 存在误差。经机床夹具设计书查定位误差小于加工要求的公差1/51/3为合格。所以定位能满足加工精度要求。（四）夹具的调整及使用说明首先把夹具体安装在机床上，在夹具体上安装定位元件和夹紧元件；其次拧松六角螺母通过移动垫圈拉出，使工件对准芯轴安装，然后将六角螺母和快换垫圈螺旋复位，将工件处于正确的位置；最后调整机床和刀具即可钻削加工。装配图如下所示：图7-2 装配图八、课程设计总结使我对零件制造过程、加工工艺和夹具设计都有了更进一步的认识，也加深了对大学中所学基础知识的学习和理解。课程设计是检验学习成果的平台。选用数据的过程中，我们对于课本知识的不熟练以及实际经验的贫乏使得我们的
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