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K133 轴承 座机 加工 工艺 规程 夹具 课程设计 68 图纸 文档 大批量 生产

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XX大学 课程设计论文轴承座零件的加工工艺设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘 要轴承座零件加工工艺及镗孔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。关键词：工艺，工序，切削用量目 录摘 要II第1章 序 言5第2章 零件的分析62.1零件的形状62.2零件的工艺分析6第3章 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图7第4章 选择加工方法，制定工艺路线84.2 基面的选择84.3 制定工艺路线84.3.1 工艺路线方案一94.3.2 工艺路线方案二104.3.3 工艺方案的比较与分析114.4 选择加工设备和工艺装备124.4.1 机床选用124.4.2 选择刀具124.4.3 选择量具124.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定12第5章 确定切削用量及基本时间145.1 工序切削用量及基本时间的确定145.2 工序切削用量及基本时间的确定15第6章 镗孔夹具设计206.1 研究原始质料206.2 定位、夹紧方案的选择206.3切削力及夹紧力的计算206.4 误差分析与计算226.5定位销选用236.6 夹具设计及操作的简要说明23 第1章 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。轴承座零件加工工艺及钻床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、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。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，保证尺寸证零件的加工质量。本次设计也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。第2章 零件的分析本零件，假设年产量为5000件，每台机器需要该零件1个，备品率为19%，废品率为0.25%，每日工作班次为1班。该零件材料为45，考虑到零件在工作时有很多的要求，所以选择铸造。依据设计要求Q=5000件/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率和 废品率分别取19%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领 N=Qn(1+)（1+)=7437.5件/年2.1零件的形状题目给的零件是轴承座零件，主要作用是起连接作用。零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。具体尺寸，公差如下图所示。2.2零件的工艺分析由零件图可知，其材料为45，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。由零件图可知，78、68的中心线是主要的设计基准和加工基准。该零件的主要加工面可分为两组：1. 78、68孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：两个端面及孔和倒角, 80、78、860、68孔和倒角。2.以100长宽的各个面为加工表面这一组加工表面包括，左侧（长度为100的）一侧端面、右侧（长度为100的）另外一侧端面、上端面（尺寸为100的）一侧端面、下端面（尺寸为100的）底部一侧端面。由以上分析可知，对这两组加工表面而言，先加工第二组，再加工第一组。由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。第3章 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图零件材料为45，锻造采用的是45钢模锻制造，其材料是45，生产类型为中批量生产，采用模锻毛坯。为锻造件，对毛坯的结构工艺性有一定要求： 由于模锻件尺寸精度较高和表面粗糙度值低，因此零件上只有与其它机件配合的表面才需要进行机械加工，其表面均应设计为非加工表面。 为了使金属容易充满模膛和减少工序，模锻件外形应力求简单、平直的对称，尽量避免模锻件截面间差别过大，或具有薄壁、高筋、高台等结构。 模锻件的结构中应避免深孔或多孔结构。 模锻件的整体结构应力求简单。 工艺基准以设计基准相一致。 便于装夹、加工和检查。 结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。由参考文献可知，查得该尺寸公差等级CT为810级，加工余量等级MA为G级，故CT=10级，MA为G级。第4章 选择加工方法，制定工艺路线4.2 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，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择，对像轴承座这样的零件来说，选好粗基准是至关重要的。对本零件来说，如果外圆的端面做基准，则可能造成这一组内外圆的面与零件的外形不对称，按照有关粗基准的选择原则(即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面做粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对应位置精度较高的不加工表面做为粗基准)。对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不在重复。4.3 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等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。4.3.1 工艺路线方案一10锻锻造毛坯20退火退火（消除内应力）30粗铣粗铣左侧（长度为100的）一侧端面，留加工余量40粗铣翻面，粗铣右侧（长度为100的）另外一侧端面，留加工余量50粗铣粗铣上端面（尺寸为100的）一侧端面，留加工余量60粗铣粗铣下端面（尺寸为100的）底部一侧端面，留加工余量70粗铣粗铣80孔所在端面（尺寸为42的）一侧端面，留加工余量80粗铣粗铣60孔所在端面（尺寸为42的）另外一侧端面，留加工余量90热处理热处理226-271HBS100精铣精铣左侧（长度为100的）一侧端面，留磨加工余量110精铣翻面，精铣右侧（长度为100的）另外一侧端面，留磨加工余量120精铣精铣上端面（尺寸为100的）一侧端面，留磨加工余量130精铣精铣下端面（尺寸为100的）底部一侧端面，留磨加工余量140精铣精铣80孔所在端面（尺寸为42的）一侧端面，留磨加工余量150精铣精铣60孔所在端面（尺寸为42的）另外一侧端面，留磨加工余量160粗镗粗镗80、78、68、60孔，留加工余量170半精镗半精镗80、78、68、60孔及其台阶，78孔、68孔其中留加工余量180钻孔钻M16底孔190攻丝攻丝M16200精镗精镗78孔、68孔，达到规定尺寸公差要求210磨削磨削左侧（长度为100的）一侧端面220磨削翻面，磨削右侧（长度为100的）另外一侧端面230磨削磨削上端面（尺寸为100的）一侧端面240磨削磨削下端面（尺寸为100的）底部一侧端面250磨削磨削80孔所在端面（尺寸为42的）一侧端面260磨削磨削60孔所在端面（尺寸为42的）另外一侧端面，270钳工去毛刺280检验检验4.3.2 工艺路线方案二10锻锻造毛坯20退火退火（消除内应力）30粗铣粗铣左侧（长度为100的）一侧端面，留加工余量40粗铣翻面，粗铣右侧（长度为100的）另外一侧端面，留加工余量50粗铣粗铣上端面（尺寸为100的）一侧端面，留加工余量60粗铣粗铣下端面（尺寸为100的）底部一侧端面，留加工余量70粗铣粗铣80孔所在端面（尺寸为42的）一侧端面，留加工余量80粗铣粗铣60孔所在端面（尺寸为42的）另外一侧端面，留加工余量90热处理热处理226-271HBS100精铣精铣左侧（长度为100的）一侧端面，留磨加工余量110精铣翻面，精铣右侧（长度为100的）另外一侧端面，留磨加工余量120精铣精铣上端面（尺寸为100的）一侧端面，留磨加工余量130精铣精铣下端面（尺寸为100的）底部一侧端面，留磨加工余量140精铣精铣80孔所在端面（尺寸为42的）一侧端面，留磨加工余量150精铣精铣60孔所在端面（尺寸为42的）另外一侧端面，留磨加工余量160粗镗粗镗80、78、68、60孔，留加工余量170半精镗半精镗80、78、68、60孔及其台阶，78孔、68孔其中留加工余量180精镗精镗78孔、68孔，达到规定尺寸公差要求190磨削磨削左侧（长度为100的）一侧端面200磨削翻面，磨削右侧（长度为100的）另外一侧端面210磨削磨削上端面（尺寸为100的）一侧端面220磨削磨削下端面（尺寸为100的）底部一侧端面230磨削磨削80孔所在端面（尺寸为42的）一侧端面240磨削磨削60孔所在端面（尺寸为42的）另外一侧端面，250钻孔钻M16底孔260攻丝攻丝M16270钳工去毛刺280检验检验4.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一的定位和装夹等都比较方便，但是要更换多台设备，加工过程比较繁琐，而且在加工过程中位置精度不易保证。方案二减少了装夹次数，但是要及时更换刀具，因为有些工序在车床上也可以加工，镗、钻孔等等，需要换上相应的刀具。而且在过程有一定难度，要设计专用夹具。因此综合2个工艺方案，取优弃劣，具体工艺过程如下：10锻锻造毛坯20退火退火（消除内应力）30粗铣粗铣左侧（长度为100的）一侧端面，留加工余量40粗铣翻面，粗铣右侧（长度为100的）另外一侧端面，留加工余量50粗铣粗铣上端面（尺寸为100的）一侧端面，留加工余量60粗铣粗铣下端面（尺寸为100的）底部一侧端面，留加工余量70粗铣粗铣80孔所在端面（尺寸为42的）一侧端面，留加工余量80粗铣粗铣60孔所在端面（尺寸为42的）另外一侧端面，留加工余量90热处理热处理226-271HBS100精铣精铣左侧（长度为100的）一侧端面，留磨加工余量110精铣翻面，精铣右侧（长度为100的）另外一侧端面，留磨加工余量120精铣精铣上端面（尺寸为100的）一侧端面，留磨加工余量130精铣精铣下端面（尺寸为100的）底部一侧端面，留磨加工余量140精铣精铣80孔所在端面（尺寸为42的）一侧端面，留磨加工余量150精铣精铣60孔所在端面（尺寸为42的）另外一侧端面，留磨加工余量160粗镗粗镗80、78、68、60孔，留加工余量170半精镗半精镗80、78、68、60孔及其台阶，78孔、68孔其中留加工余量180钻孔钻M16底孔190攻丝攻丝M16200精镗精镗78孔、68孔，达到规定尺寸公差要求210磨削磨削左侧（长度为100的）一侧端面220磨削翻面，磨削右侧（长度为100的）另外一侧端面230磨削磨削上端面（尺寸为100的）一侧端面240磨削磨削下端面（尺寸为100的）底部一侧端面250磨削磨削80孔所在端面（尺寸为42的）一侧端面260磨削磨削60孔所在端面（尺寸为42的）另外一侧端面，270钳工去毛刺280检验检验4.4 选择加工设备和工艺装备4.4.1 机床选用 工序30到150采用铣床夹具，采用X52K铣床.工序180、190是钻孔，选用Z525摇臂钻床。工序240、250、260采用磨床加工，M7130磨床4.4.2 选择刀具.在铣床上加工的工序,一般选用硬质合金铣刀。加工刀具选用YG6类硬质合金铣刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。为提高生产率及经济性,可选用可转位铣刀.钻孔时选用高速钢麻花钻，参考机械加工工艺手册（主编 孟少农），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有参数。.磨具的选用：磨具通常又称为砂轮。是磨削加工所使用的“刀具”。磨具的性能主要取决于磨具的磨料、结合剂、粒度、硬度、组织以及砂轮的形状和尺寸。参考简明机械加工工艺手册（主编 徐圣群） 表12-47，选择双斜边二号砂轮。4.4.3 选择量具本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。采用其中的一种方法即可。4.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“轴承座” 零件材料为45，查机械加工工艺手册表3-1 机械加工车间的生产性质生产类别同类零件的年产量件重型（零件重2000kg）中型（零件重1002000kg）轻型（零件重100kg）单件生产5以下10以下100以下小批生产510010200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产1000以上5000以上50000以上根据所发的任务书上的数据，该零件的月工序数不低于3050，毛坯重量1202506.04.0顶、侧面底 面铸孔的机械加工余量一般按浇注时位置处于顶面的机械加工余量选择。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。第5章 确定切削用量及基本时间由于工序比较多，各个比较类似，受篇幅的影响，所以选择部分工序进行设计。5.1 工序切削用量及基本时间的确定5.1.1 切削用量 粗铣左侧（长度为100的）一侧端面，留加工余量已知工件材料为45，选择高速钢圆柱铣刀直径d=60mm，齿数z=10。根据资料选择铣刀的基本形状,r=10，a=12，=45已知铣削宽度a=2.5mm，铣削深度a=50mm故机床选用X52K立式铣床。1.确定每齿进给量f根据资料所知，X52K立式卧式铣床的功率为7.5kw，工艺系统刚性为中等。查得每齿进给量f=0.160.24mm/z、现取f=0.16mm/z。2.选择铣刀磨损标准及耐用度 根据资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为1.5mm，铣刀直径d=60mm，耐用度T=180min。3.确定切削速度 根据资料所知，依据铣刀直径d=60mm，齿数z=10，铣削宽度a=2.5mm，铣削深度a=50mm，耐用度T=180min时查取Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s。 根据X52K立式铣床主轴转速表查取，nc=300r/min,Vfc=475mm/s。则实际切削：Vc =Vc=56.52m/min 实际进给量： f=f=0.16mm/z4.校验机床功率 根据资料所知，铣削时的功率（单位kw）为:当f=0.16mm/z, a=50mm, a=2.5mm, Vf=490mm/s时由切削功率的修正系数k=1，则P= 3.5kw，P=0.8 kw。 根据X52K型立式铣床说明书可知：机床主轴主电动机允许的功率P= PP P=7.50.8=6P= 3.5kw 因此机床功率能满足要求。5.1.2 基本时间 根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为： t= t=4.6min5.2 工序切削用量及基本时间的确定5.2.1 切削用量 本工序为翻面，粗铣右侧（长度为100的）另外一侧端面，留加工余量。选择高速钢圆柱铣刀直径d=50mm，齿数z=8。已知铣削宽度a=2.5mm，铣削深度a=35mm故机床选用X52K立式铣床。1.确定每齿进给量f根据资料所知，查得每齿进给量f=0.200.30mm/z、现取f=0.20mm/z。2.选择铣刀磨损标准及耐用度 根据资料所知，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.80mm，耐用度T=180min。3.确定切削速度和每齿进给量f根据资料所知，依据上述参数，查取Vc73mm/s，n=350r/min,Vf=390mm/s。 根据X52K型立式铣床主轴转速表查取，nc=150r/min,Vfc=350mm/s。则实际切削：Vc =Vc=23.55m/min 实际进给量： f=f=0.23mm/z4.校验机床功率 依据上道工序校验的方法，根据资料所知，切削功率的修正系数k=1，则P= 2.3kw，P=0.8 kw，P=7.5可知机床功率能够满足要求。5.2.2 基本时间 根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为： t= t=4.3 min粗铣上端面（尺寸为100的）一侧端面，所选刀具为高速钢圆柱铣刀其直径为d=60mm，齿数z=8。其他与上道工序类似。1.确定每次进给量f 根据资料，查得每齿进给量fz=0.200.30mm/z，现取fz=0.20mm/z。2.选择铣刀磨钝标准及耐用度 根据资料，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.8mm，耐用度T=180min。3.确定切削速度和每齿进给量f根据资料所知，依据上述参数，查取Vc85mm/s，n=425r/min,Vf=438mm/s。 根据X52K型立式铣床主轴转速表查取，nc=250r/min,Vfc=400mm/s。则实际切削：Vc =Vc=47.1m/min 实际进给量： f=f=0.2mm/z4.校验机床功率 根据资料所知，根据以上参数可知，切削功率的修正系数k=1，则P= 2.5kw，P=0.8 kw，P=7.5，依据上述校验方法可知机床功率能满足要求。5.3.2 基本时间 根据资料所知高速钢圆柱铣刀铣面基本时间为： t= t=5.8 min工序180钻孔钻M16底孔本工序采用计算法。表3-6标准高速钢麻花钻的全长和沟槽的长度（从gb6137-85）直径范围直柄麻花钻ll111.8013.20151101表3-7 主要几何麻花钻（根据GB6137-85） （）d (mm)2f8.618.0030118124060表3-8钻头，钻铰刀磨损标准和耐久性（1）后刀面最大磨损限度mm刀具材料加工材料钻头直径d0（mm）20高速钢铸铁0.50.8（2）刀具耐用度T min刀具类型加工材料刀具材料刀具直径d0（mm）1120钻孔扩孔铸铁、铜合金及合金高速钢60钻头磨损0.50.8mm刀具耐用度T = 60 min.确定进给量查工艺手册钻孔的进给量为f=0.250.65,进给量取f=0.60。.确定加工速度灰铸铁（190HBS）上钻孔的加工速度轴向力，扭矩及功率得，V=12 V=12=10.32 （3-17）则 = =131 （3-18） 查表4.2-12可知， 取 n = 150则实际加工速度 = = =11.8工序190攻丝攻丝M16进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照工艺手册取机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： 被切削层：刀具切入：刀具切出： （盲孔）机动时间：工序250 磨削80孔所在端面（尺寸为42的）一侧端面铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.3.73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.3.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间第6章 镗孔夹具设计6.1 研究原始质料利用本夹具主要用来加工镗孔68孔，加工时除了要满足粗糙度要求外，还应满足两孔轴线间公差要求。为了保证技术要求，最关键是找到定位基准。同时，应考虑如何提高劳动生产率和降低劳动强度。6.2 定位、夹紧方案的选择由零件图可知：在对镗孔进68孔行加工前，底平面进行了粗、精铣加工，底面孔进行了加工。因此，定位、夹紧方案有：镗孔进68孔时为了使定位误差达到要求的范围之内，采用一面两侧面和挡销的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。一面即底平面。6.3切削力及夹紧力的计算镗刀材料：（硬质合金镗刀）刀具的几何参数： 由参考文献5查表可得：圆周切削分力公式： 式中 查5表得： 查5表 取 由表可得参数： 即：同理：径向切削分力公式 ： 式中参数： 即：轴向切削分力公式 ： 式中参数： 即：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 所以有： 该孔的设计基准为中心轴，故以回转面做定位基准，实现“基准重合”原则；参考文献，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力之间的关系F夹KF轴向力：F夹KF （N）扭距：Nm在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数由资料机床夹具设计手册查表可得：切削力公式： 式（2.17）式中 查表得： 即：实际所需夹紧力：由参考文献16机床夹具设计手册表得： 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，决定选用螺旋夹紧机构。6.4 误差分析与计算采用一面两侧面和挡销的定位方式，这种定位在结构上简单易操作。，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尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得： 两侧面的定位误差 ： 其中：， 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 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。6.5定位销选用本夹具选用一可换定位销和棱形销来定位，其参数如下表：表3.1 定位销dHD公称尺寸允差816150.01122514M1246.6 夹具设计及操作的简要说明为提高生产率，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式（螺旋机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。此外，当夹具有制造误差，工作过程出现磨损，以及零件尺寸变化时，影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象，选用可换定位销。以便随时根据情况进行调整换取。机械加工工艺过程卡片（厂 名）机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称轴承座零件名称轴承座共 1 页第1页材料牌号45 毛坯种类锻造 毛坯外型尺寸每毛坯可制作件数1 每台件数1 备注工序号工序名称工序内容车 间工 段设 备工艺装备工 时准终单件10锻锻造毛坯锻造车间一20退火退火（消除内应力）锻造车间一30粗铣粗铣左侧（长度为100的）一侧端面，留加工余量机加工二X52K铣床铣夹具，量具，铣刀40粗铣翻面，粗铣右侧（长度为100的）另外一侧端面，留加工余量机加工二X52K铣床铣夹具，量具，铣刀50粗铣粗铣上端面（尺寸为100的）一侧端面，留加工余量机加工二X52K铣床铣夹具，量具，铣刀60粗铣粗铣下端面（尺寸为100的）底部一侧端面，留加工余量机加工二X52K铣床铣夹具，量具，铣刀70粗铣粗铣80孔所在端面（尺寸为42的）一侧端面，留加工余量机加工二X52K铣床铣夹具，量具，铣刀80粗铣