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蜗杆 轴承 加工 工艺 右端 平面 夹具 设计

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内容简介：

说明书题 目：蜗杆轴承座零件的机械加工工艺规程制订及专用机床夹具设计 姓 名： 学 号： 系 别： 专 业： 年 级： 指导教师： 系主任： 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。蜗杆轴承座零件的机械加工工艺规程制订及专用机床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：切削用量；夹紧；定位；误差IVAbstractThis design involves knowledge of mechanical manufacturing technology, fixture design of machine tools, metal cutting machine tools, tolerance coordination and measurement.The preparation of machining process rules and fixture design of worm bearing seat parts and special machine tool fixture design are three parts, including process design, process design and special fixture design. In the process design, it is necessary to analyze the parts, understand the process of the parts and then design the blank structure, select the processing benchmark of the parts, and design the process route of the parts. Then the dimension calculation of each working step of the part is carried out. The key is to determine the technological equipment and cutting amount of each working step. For the design of special fixture, then select design out of the component parts of the fixture, such as the positioning device, clamping device, led components, specific connection with machine parts and other parts; The positioning error of fixture positioning is calculated, the rationality and deficiency of fixture structure are analyzed, and the improvement should be paid attention to in future design.Key words: Cutting amount; clamping; positioning; error目 录摘 要IIAbstractIII第1章 绪论1第2章 零件的分析22.1 零件的作用22.2零件的工艺分析22.3 毛坯制造形式及结构的确定32.4 确定铸件加工余量与形状4第3章 工艺规程设计63.1基准的选择63.2 加工工艺路线的确定73.3 切削用量及切削时间的确定8第4章 夹具设计134.1 设计类型及机床选择134.2 定位方案的确定134.3 夹紧方案的确定144.4 夹具定位元件的设计154.5 夹具体设计154.6 定位误差分析164.7 切削力计算174.8 夹紧力计算17结 论19致 谢20参考文献21第1章 绪论蜗杆轴承座零件的机械加工工艺规程制订及专用机床夹具设计是在学习完成了所有的专业课程以后进行的一次设计，在此次设计中我们要解决许多生产实践中技术问题，比如零件的加工的工艺流程安排，零件相关切削参数的确定，以及零件专用夹具的设计等问题。在进行工艺和夹具设计之前，首先要详细查看零件图，要对零件图上的标注要仔细看清，对一些技术要求要了解清楚。然后根据零件图上的尺寸和要求，对零件进行工艺分析，查阅相关手册和类似零件的工艺编制经验，编制针对这个零件的工艺。最后选择一个重要的工序设计一套夹具。除此之外本次设计还需要进行夹具设计，此次设计夹具是铣面工序。加工的时间由两部分组成，一部分是机械加工时间另一部分是加工辅助时间，由于机械加工时间由机械加工工艺确定的切削参数决定，是一个相对固定的时间。所以缩短加工辅助就显得非常重要，通过缩短加工辅助时间能延长机床的开机时间提高机床使用效率提升生产能力。而一套好的夹具应该在保证工件加工质量的同时又能方便装夹。如何在设计中保证零件在加工中与机床及刀具的位置正确，如何实现快速装夹，提高加工精度，降低生产成本都是本次设计的着重要解决的问题。5第2章 零件的分析2.1 零件的作用轴承座是个单独零件,一般材料为HT200150等铸造成型。另外,单独的轴承座可以作成比较复杂的结构,用来定位圆锥磙子轴承或其他轴承,如果直接在机壳上铸造与加工的话工艺比较复杂。还有,就是装配与维修的简单性,装配时可以节省时间,如果轴承座出现内孔磨损等,只要更换轴承座就可以了,不用更换整个机壳.可以说应该是想当的简单的移动套零件主要是起支撑套的作用，在装配部件中其保护零件的作用，经常用于轴类零件的防护上。图2.1零件图2.2零件的工艺分析通过对该零件的重新绘制，对零件进行分析，零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削。零件主要有以下的加工面：（1）零件尺寸33、38的各个端面的加工，部分端面具有较高的精度要求，是加工的关键表面。（2）零件的内孔的表面粗糙度Ra的值为3.2和1.6，精度要求高，是加工的重要表面。（3）12的孔，粗糙度要求为3.2，也是重要加工表面。（4）其余螺纹孔孔直接加工。（5）其余表面要求不高，不用加工，通过铸造就可以达到加工要求。2.3 毛坯制造形式及结构的确定零件材料为HT200，根据选择毛坯应考虑的因素，该零件体积较小，形状较复杂，外表面采用不去除材料方法获得粗糙度要求，由于零件生产类型为成批，中小批量生产，考虑到加工过程中,机器的影响并不大,相对简单的结构部分,大尺寸的厚度,所以铸坯毛坯的选择为好。 1）选择毛坯公差等级查参考表2.2-3，这种铸件的尺寸公差CT为79级。2）起模斜度为了便于模具,模具,模具的核心方向的斜率,以免损害沙子或砂芯。JB / T5015 - 91的角1:30开始。3）选择浇注系统类型由于铸件为较小也不易氧化，故采用封闭式浇注系统。该系统具有较好的阻渣能力，可防止金属液卷入气体，消耗金属少，清理方便。4）确定内浇道在铸件上的位置底部浇注系统。本实用新型的优点:基本操作的条件下的主要通道,模具填充是稳定的,和金属的形成水、氧化和铸造缺陷是可以避免的。5）确定直浇道的位置和高度 直浇道浇注示意图参考参考表36与浇口流道铸件壁厚，查得压力角取7，则：HmLtg600*tg7=73.7通过参考1和机床的加工精度和定位精度可以达到,可以实现上述技术要求,零件的成型工艺是可行的。而砂型铸造生产成本低，设备简单，故本零件毛坯采用砂型铸造。 2.4 确定铸件加工余量与形状查机械制造工艺设计简明手册2.2-5，选取加工余量等级为MA-F级，根据手册中的数据查表2.2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量如表2-1所示：项目/mm基本尺寸mm机械加工余量/mm说明左右端面1822单侧加工38的端面382双侧加工33端面332单侧加工18、16的孔不铸出不铸出铸坯设计M4、M10的螺纹孔不铸出不铸出铸坯设计12的孔不铸出不铸出铸坯设计表2.1机械加工余量图2.2毛坯图第3章 工艺规程设计3.1基准的选择基准的选择是工艺规划设计的重要任务之一。正确合理地选择基面，可以保证加工质量，提高生产率。否则，加工工艺将充满问题，而且还会造成大量的废品，使生产无法正常进行。 定位基准分为粗基准和精基准。在初始加工过程中，以毛坯上的粗糙表面作为加工零件的粗糙基准。在下一步骤中，加工表面被用作加工的精细基准。主要考虑以下要求。第一，确保加工表面和非加工表面之间的正确位置；二是保证了加工面与专用加工面之间的正确位置，使专用加工面的加工余量小且均匀；第三，提高加工面与定位基准面之间的定位精度。四是装夹方便，定位可靠，装夹结构简单。基面的选择 定位基面的选择是制定零件加工路线和确定加工方案的重要工作。基面的选择是否正确、合理，将直接影响工件的加工质量和生产率。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。先选取端面作为定位基准，。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。以已经加工好的中心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。3.2 加工工艺路线的确定拟定工艺路线的内容除选择定位基准外，还要选择各加工表面的加工方法，安排工序的先后顺序，确定加工设备，工艺装备等。工艺路线的拟定要考虑使工件的几何形状精度，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证，成批生产还应考虑采用组合机床，专用夹具，工序集中，以提高效率，还应考虑加工的经济性，以便使生产成本尽量下降。制定的工艺路线如下： 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容10铸造铸造毛坯20热处理退火处理30铣以尺寸35mm下表面为粗基准面，铣右端33mm尺寸上表面40铣以右端33mm尺寸上表面为基准，铣尺寸33mm、36mm两端下表面50粗铣以尺寸35mm下表面定位，粗铣左右两端尺寸35mm前后两面60半精铣以尺寸35mm下表面定位，半精铣左右两端尺寸35mm前后两面70精铣以尺寸35mm下表面定位，尺寸35mm前后面互为基准，精铣左右两端尺寸35mm前后两面80铣以尺寸35mm前面、下面定位，铣左端面，铣以尺寸35mm前面、下面定位，铣右端面，90镗以尺寸35mm前面、下表面为定位，同时镗孔18与16孔，保证18与16孔的同心度、不平行度要求100钻以尺寸35mm前面、下面、左面定位，钻、扩、铰尺寸12孔，保证孔12的不垂直度要求110反镗以尺寸35mm前面、下表面为定位，镗尺寸31沉孔120钻以尺寸35mm前面、下面、左面定位，加工2孔钻（以尺寸35mm前面、下面、右面定位M10、M4螺纹孔，M10、M4攻螺纹）130插以尺寸35mm前面、下面、左面定位，加工长度为47mm的槽达到图样要求140插以尺寸35mm前面、下面、右面定位，加工长度为66mm的槽达到图样要求150钳清洗、去毛刺160检验终检3.3 切削用量及切削时间的确定工序3：铣右端33mm尺寸上表面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用YG8,，。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750当750r/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：铣尺寸33mm、36mm两端下表面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，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，一次加工完成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750当750r/min时按机床标准选取6） 计算工时切削工时：，则机动工时为.工序：铣左端面刀具：高速钢面铣刀，D=60mm，齿数z=10 背吃刀量：=3mm每齿进给量：查机械加工工艺师手册1表30-15，取=0.15mm/z铣削速度：查机械加工工艺师手册1表30-23，取=30m/min机床主轴速度：，查3表4-16，取=95r/min实际铣削速度：每分进给量：铣削宽度：=50mm刀具切入长度：查机械加工工艺师手册1表30-38公式如下：具切出长度：查机械加工工艺师手册1取=2mm机动时间：查查机械加工工艺师手册1 工序：钻、扩、铰尺寸12孔(1) 钻11mm孔机床：Z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢钻头W11Cr4V. 1)进给量 根据切削手册表10-66,当铸铁HB200时，D=11时，取f=0.3mm/r 2)切削速度根据机械加工工艺手册表10-70,及10-66,查得V=35m/min. 3)确定机床主轴转速ns= 619.2r/min,与619.2r/min相近的机床转速为555r/min。现选取=555r/min。所以实际切削速度=4)削工时。 t=i ;其中l=91mm; =10mm; =4mm; t= =0.63(min)(2) 扩11.8mm孔根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为 式中的、加工实心孔进的切削用量. 现已知 =0.36mm/r (切削手册)表2.7 =42.25m/min (切削手册)表2.131) 给量 取f=1.50.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r2) 削速度v=0.442.25=16.9m/min. 3) 定机床主轴转速ns= 271.8r/min与271.8r/min相近的机床转速为275r/min。现选取=275r/min。所以实际切削速度=5) 削工时，按工艺手册表6.2-1。t=i ;其中l=91mm; =10mm; =4mm; t= =0.78(min)(3) 铰12mm孔1) 进给量 取f=1.50.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r2) 削速度按切削手册选取v=0.448.25=19.3m/min. 3) 定机床主轴转速ns= 298.3r/min与298.3r/min相近的机床转速为275r/min。现选取=275r/min。所以实际切削速度=4) 工时，按工艺手册表6.2-1。t=i ;其中l=91mm; =7mm; =3mm; t= =0.73(min)第4章 夹具设计4.1 设计类型及机床选择根据课题，选择了最重要的工序之一的铣面进行夹具设计。根据工艺规程可知，铣削加工采用立式铣床（图4-1）。如图立式铣床是一种常见的机械加工装备，立式铣床的主轴是垂直布置的，决定了他的加工方向是工作台水平移动。在夹具设计时，要考虑到机床工作台的进给方向和进给行程。图4-1立式铣床4.2 定位方案的确定工件的定位面是工件上直接和接触的部分，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。根据上述原则选择底端面作为加工基准。在夹具体上安装一个v型块进行定位，零件的左端面作为粗基准定位，V型块限制两个移动自由度，定位挡块限制两个旋转自由度和一个移动自由度，最后用支撑钉限制一个移动自由度，这样就现在了空间的6个自由度。完成零件的定位。选择定位元件是夹具设计中的一项重要任务,直接影响工件相对于刀具的正确位置。根据夹具设计手册可知机床的定位元件有很多种，如定位板、定位销、支承钉、定位轴、V型块等。本次设计选择定位元件为：V型块、非标定位挡块。4.3 夹紧方案的确定对夹紧装置的基本要求：1、夹紧过程中，不改变工件定位后占据的正确位置。2、夹紧力的大小适当，一批工件的夹紧力要稳定不变。既要保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变，振动小，又要是工件不产生过大的夹紧变形。夹紧力稳定可减小夹紧误差。3、夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。工件生产批量越大，允许设计越复杂、效率越高的夹紧装置。考虑到本次设计的夹具其零件并不是十分的复杂，并且为本夹具是进行铣面加工，工件在水平向右方向有移动趋势，采用的是对水平方向进行夹紧。夹紧元件有：光面压块、手柄螺栓。图4-2 夹紧机构4.4 夹具定位元件的设计定向键装配在夹具底面的纵向槽当中，正常使用两个。它距离尽量布置的要远一些。经过定向键以及铣床的工作台U形槽的配合，使本次设计的夹具上的定位元件的工作表面相对于工作台的送进的方向具有合理的位置关系。定向键可以承受铣削加工时所产生的扭转的力矩，可以降低夹紧夹具的螺栓的负荷度，提高夹具在加工当中的稳定性。定位键的具体结构如图4-3。图4-3定位键4.5 夹具体设计夹具体是夹具的重要零件，他的主要作用是作为整个夹具的支撑部件，同时还连接了如钻模板、定位销、支撑钉、支撑板、压板等零件，是一套夹具中最为重要的零件，夹具体的加工精度是否能够达到要求直接关系到工件的加工质量。如夹具体底面与顶面的平行度直接关系到钻孔加工中孔的垂直度。该夹具体结构较为简单，选用易于得到毛坯的灰铸铁作为夹具体材料。图4-3 夹具体零件图4.6 定位误差分析一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。形成原因有两个，一是由于定位基准 与设计基准不重合而造成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。根据零件图可知，T=0.28mm， Td=0.25mm，。已知孔的形状公差为0.28，根据经验公式，易知此结果符合。4.7 切削力计算根据机械加工工艺师手册表30-19中公式，查加工灰铸铁时端面铣刀的切削力计算公式为:公式中各参数含义如下：各种铣刀加工不同材料的切削参数，对于端面铣刀加工灰铸铁取：高速钢铣刀切削力的修正系数，对于灰铸铁取1.0：铣削时各分力与圆周力的比值，对于对称端铣取:其余参数根据机械加工工艺数值带入计算得:4.8 夹紧力计算夹紧力的计算公式为:查表得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5为加工性质系数1.1为刀具钝化系数1.1为断续切削系数1.1所以 由其中f为夹紧面上的摩擦系数，取F=+G G为工件自重经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，图4-5 夹具装配图结 论设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们设计完成的更出色的关键一步。致 谢这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了设计。这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。参考文献1 李益民. 机械制造工艺设计手册简明手册. 机械工业出版社，19942 孟少农. 机械加工工艺手册. 第一卷. 北京：机械工业出版社，19963 孟少农主编. 机械加工工艺手册. 第二卷. 北京：机械工业出版社，19964 庞学慧、武文革主编. 互换性与测量技术基础 电子工业出版社，20095 王绍俊. 机械制造工艺设计手册. 北京：机械工业出版社，19976 郑修本,冯冠大. 机械制造工艺学. 北京：机械工业出版社，19917 王先逵编著. 机械制造工艺学. 第二版. 北京：机械工业出版社，20068 孙丽媛. 机械制造工艺