CA10B解放汽車中間軸軸承支架的夾具設計

1、GuangDong Polytechnic Normal University機床夾具設計及項目開發(fā)應用（實踐）課程設計汽車中間軸軸承支架夾具設計院別：機電學院班級：11機械師2姓 名：學號： 2011095144107指導教師：覃孟揚日期：2014年12月24日Word文檔前言3一、零件的分析3（一）零件的作用3（二）零件的工藝分析5二工藝規(guī)程設計 6（一）確定毛坯的制造形式 6（二）基面的選擇7（三）制定工藝路線8（四）機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定 9（五）確立切削用量及基本工時 10.三卡具設計 1.9（一）問題的提出1.9.（二）卡具設計20.設計小結(jié)22參考文獻23Word

2、文檔、八冃言通過機床工藝及夾具設計，匯總所學專業(yè)知識，如機械制造技術基礎、機械零件設計、機床夾具設計、機械制圖、公差于配合。讓我們對 所學的專業(yè)課得以鞏固、復習及實用，在理論與實踐上有機結(jié)合；使我們對 各科的作用更加深刻的熟悉與理解，并為以后的實際工作奠定堅實的基礎！在些次設計中我主要是設計CA10B解放汽車中間軸軸承支架的機械加工工藝規(guī)程及 13孔端面的銑床卡夾具設計。在此次課程設計過程中，我小組 成員齊心協(xié)力、共同努力完成了此項設計。一、零件的分析（一）零件的作用題目所給的零件是CA10B汽車中間軸的軸承。它主要起到穩(wěn)固滾子的作用，在安裝時起到固定滾珠的作用，利于安裝。零件上方的13孔起固

3、定作用，下方的 70斜孔則是用于裝軸承。支撐中間軸。零件為鑄件，鑄造時起模度2CA10B解放牌汽車中間軸軸承支架零件零件圖（二）零件的工藝分析CA10B中間軸軸承支架共有兩處加工表面，其間有一定斜度要求， 140 孔有一定的斜度為5.5,兩個13斜孔與中間的 13斜孔角度為30。分述如 下：1. 頂端 13這一孔加工包括： 13的孔，以及其內(nèi)端面，與外圓有位置要求，這個 孔有高的位置度要求，與外圓中心 2mm,與突臺R5圓中心距離25mm，與 兩端 13的孔的垂直距離72mm。2. 140孔及兩端表面這一孔加工包括： 140的孔公差帶0.260,以及其前后兩個端面。這 兩表面及孔有一定的位置度

4、要求，即 140的孔前后兩個端面與頂端 13的 孔上表面有斜度要求， 140的孔與支撐架中心有斜度5.5及寬度為50mm。 由上面分析可知，加工時應先加工一組表面，再以這組加工后表面為基準加 工另外一組。3. 兩端 13的孔及端平面兩 13的孔有位置要求232mm,與端面內(nèi)側(cè)為4mm，與突臺垂直。突 臺要求高12mm且有斜度30 二工藝規(guī)程設計（一）確定毛坯的制造形式零件材料為HT200。考慮零件在運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又 比較簡單，故選擇鑄件毛坯。毛坯圖（二）基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。 基面選擇得正確與合理可以 使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工

5、工藝過程中問題百出， 更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。（1）粗基準的選擇。對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。 而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高 的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，加工 140孔以外圓面為基準鏜孔，加工前后端面相互為基準進行銑削加工。 加工兩個 13孔的突臺 以突臺下表面及 140孔做為基準加工。(2)精基準的選擇。主要應該考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。(三) 制定工藝路線制定工藝路線得出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置

6、精度等技術要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領已確定的情況下，可以考慮采用萬 能性機床配以專用工卡具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應 當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。1. 工藝路線方案一工序一 粗銑 140孔前端面。工序二 粗銑 140孔后端面。工序三擴 140孔工序四 粗銑 13孔上端面。工序五鉆 13孔。工序六粗銑兩側(cè) 13孔端面。工序七鉆兩側(cè) 13孔。工序八檢查2工藝路線方案二工序一 粗銑 140孔前端面。工序二 粗銑 140孔后端面工序三擴 140孔工序四 粗銑 13孔上端面。工序五粗銑兩側(cè) 13孔端面。工序六鉆 13孔。工序七鉆兩側(cè) 13孔。工序八檢查上面工序可以適

7、合大多數(shù)生產(chǎn)。通過方案一和二的比較，選擇方案一。工序八和工序九可設計用同一組專用夾具進行加工，減少了裝夾誤差。以上工藝過程詳見工藝卡片。（四）機械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的確定CA10B解放汽車中間軸軸承支架零件材料為 HT200，硬度170220HB， 毛皮重量3kg，生產(chǎn)類型中批量，鑄造毛坯。據(jù)以上原始資料及加工路線，分別確定各家工表面的機械加工余量、工 序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圓表面延軸線方向長度方向的加工余量及公差（ 140前后端面）。查機械制造工藝設計簡明手冊（以下稱工藝手冊）表2.22.5,取 140前后端面長度余量均分別為1.75,3 （均為雙邊加工）銑削加工余量分別為

8、：粗銑1mm 2mm2. 內(nèi)孔（ 140已鑄成孔）查工藝手冊表2.22.5,取 140已鑄成孔長度余量為4,即鑄成孔 半徑為66mm。3. 其他端面加工余量（三個 3孔端面）查工藝手冊表2.22.5,取長度余量為3,銑削加工余量分別為：粗銑：2mm3.其他尺寸直接鑄造得到由于本設計規(guī)定的零件為大批量生產(chǎn)，應該采用調(diào)整加工。因此在計算最大、 最小加工余量時應按調(diào)整法加工方式予以確認。（五）確立切削用量及基本工時工序I以 140圓前后為相互基準，粗銑 140孔前后端面。1. 加工條件工件材料：HT200, c b =0.16GPa, HBS=170220，鑄造。加工要求：粗銑 140孔前后端面。機

9、床：X5012立式銑床。刀具：硬質(zhì)合金端銑刀，牌號YG8合金鋼。銑削寬度aw=60,深度apPcc。故校驗合格。最 終確定 ap=1.5mm , nc=125r/min,V fc=125mm/s , V c=31.4m/min , fz=0.1mm/z。6）計算基本工時tmw 12Vf4013.54.50.39 min150工序H 以 140孔外圓為基準，擴 140孑L,保證孔的精度達到IT7選擇鉆床：Z535立式鉆床。加工刀具分別為:擴孔？140mm標準高速鋼擴孔鉆；1. 選擇擴孔切削用量1）確定進給量f 根據(jù)表28-31:f=1.6-2.0mm/r.根據(jù)Z535機床說明書，取f=1.8mm

10、/r.2）確定切削速度v及n 根據(jù)表28-33:取 v 表=10m/min 修正系數(shù):kmv=1.0, kapv=1.0,故Vz 表=10m/min*1.0*1.0=10 m/min ,N/ =1000v 表/（ndo）=5.9r/min,查機床說明書得:n=10r/min,實際切削速度為3v= n don *10 =1.7m/m in.3）計算工時lw l1 l f 30 3.5 tm1.86 minnf10 1.8由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。6各工序?qū)嶋H切削用量根據(jù)以上計算，該工序切削用量如下：擴孔：do=139mm,f=1.8mm/r,n=10r/mi

11、n,v=1.7m/min7鉆頭磨鈍標準及壽命擴孔后刀面最大磨損限度（查工藝手冊）為0.91.4 mm，壽命T 60min8計算工時tmI w l 1|fnf30 0.5 2030 2.50.67 min由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。工序川 粗銑 13孔上端面1. 加工條件工件材料：HT200, c b =0.16GPa HB=170220,鑄造。加工要求：粗銑 140前后端面。機床：X5012立式銑床。刀具：硬質(zhì)合金端銑刀，牌號YG8合金鋼。銑削寬度aw=60,深度ap1.75mm/r,由于機床進給機構(gòu)允許的軸向力 Fmax=15690N（由機床說明書查出）,

12、根據(jù)表28-9 允許的進給量f 1.8mm/r。由于所選進給量f遠小于f/及f，故所選f可用。（2）.確定切削速度V，軸向力F,轉(zhuǎn)矩T及切削功率Pm 根據(jù)工藝 手冊表28-15，由插入法得：V 表=13.5m/min, F 表=6460N, T 表=58N m, Pm表=1.34KW由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結(jié)果進行修正由表 28-3 得：kMv=1.0, kiv=1.0,故 V / 表=13.5 m/min X1.0 xi.0=13.5m/min. n型0V表d。238.9r / min查Z535機床說明書，取n=245r/min.實際切削速度為13.9m/ min

13、dnv1000由表28-5得:kMT= kMF=0.94,故 F=6460*0.94=6072N ,T=58*0.94=54.5 N m(3) 校驗機床功率切削功率 Pm=Pm 表(n/n ) kMM=1.32KW,機床有效功率P E=PEn=3.65KWPM,故選擇的鉆削用量可用 即d 0=18mm,f=0.8mm/r, n=245r/mi n,v=13.9m/min相應的F=6072N,T=54.5 N m, Pm=1.32KW,3 .計算工時tm|w l1 | fnf50 2 9245 0.80.31 min由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。工序V粗銑兩側(cè)

14、13孔上端面1. 加工條件工件材料：HT200, c b =0.16GPa HB=170220,鑄造。加工要求：精銑 140前后端面。機床：X5012立式銑床。刀具：硬質(zhì)合金端銑刀，牌號YG8合金鋼。銑削寬度aw=60,深度apPcc。故校驗合格。最終確定 ap=1.5mm ， n c=125r/mi n, V fc=125mm/s ， V c=31.4m/min ， fz=0.1mm/z 。6）計算基本工時40 13 54 51500. 39min工序W 以 140孔，端面，及頂端 3孔為精基準，鉆 3孔（兩側(cè)）1.選擇鉆頭及鉆床選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，鉆床為Z512-A.粗鉆時do=6mm，

15、橫刃斜角書=40-60鋒角 2118 后角f 16 螺旋角 28 2. 確定切削用量1）確定進給量查工藝手冊f 0.27 0.33mm/r選f =03按鉆頭強度選擇根據(jù)表28-8，按鉆頭強度所允許 的 進給量 f /=0.6-0.72mm/r . 按鉆頭強度選擇 f 0.70mm/r最終決定選擇機床已有的進給量 f 0.3mm/ r經(jīng)校驗校驗成功。2）鉆頭磨鈍標準及壽命后刀面最大磨損限度（查工藝手冊表2 8 1）為 0.40.8mm，壽命T 35min .3）.確定切削速度V,軸向力F,轉(zhuǎn)矩T及切削功率Pm 根據(jù)工藝手冊 表28-15，由插入法得：V 表=14 m/min, F 表=1295N

16、, T 表=2.88N m, Pm表=0.21KW由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應對所的結(jié)果進行修正.由表 28-3 得：kMv=1.0,klv=0.65,故 V /表n1000V表d。483 / min =14m/min*0.65*1.0=9.1 m/min ,查Z535機床說明書，取n=500r/min.實際切削速度為dn10009.42m/ min由表28-5得:kMT= kMF=1.1,故 F=1295*1.1= 1424N ,T=2.88*1.1=3.16 N m4）校驗機床功率切削功率 Pm=Pm 表（n/n /） kMM=0.24KW,機床有效功率P/ E=PEn=

17、0.37KWPM,故選擇的鉆削用量可用 即do=6mm,f=O.3mm/r, n=500r/mi n,v=9.42m/min相應的F=1424N,T=3.16 N m, Pm=0.24KW,3 .計算工時丄 lw l1 lf 40 2 3 cctm0.3minnf 500 0.3由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。工序W檢查其余幾步數(shù)據(jù)見工藝卡片。三夾具設計經(jīng)過與老師協(xié)商，決定設計第川道工序一一銑 13孔端面的銑床卡具。本卡具將用于X5012立式銑床。刀具選用硬質(zhì)合金端銑刀，牌號YG8合金鋼。問題的提出在給定的零件中，對本步加工的定位有較高的要求，是自由公差，定位要

18、求較高。因此，本步的重點應在卡緊的方便與快速性上，保證加工面的平整。（二） 夾具設計定位基準在選擇定位方案時，由于定位方式多種多樣，對定位基準、限位基準的確定也有幾種不同方法，此處采用以下觀點：當工件中 140的側(cè)面作為定位基面時，其本身為定位基準。當工件以平面與定位元件接觸，此平面就是定位基面，它的理想狀態(tài)（平面度誤差為零） 是定位基準。但對于已經(jīng)加工過的平面，通常忽略其平面度誤差，所以認為， 定位基面就是定位基準，二者重合。定位元件的確定選擇 140孔的內(nèi)側(cè)面為基準，再配以其上的一大圓銷（自由度限制數(shù)：5）來定位。夾緊裝置是采用帶固定手柄壓緊螺釘和螺旋壓板壓緊裝置。操作 時只需擰動螺母就可

19、將工件夾緊。夾具上還設有對刀塊，用來確定銑刀的位 置。此夾具定位元件采用一面和一銷定位，兩個輔助支撐釘做輔助支撐，擬用 不完全限位方式定位。夾緊裝置夾緊基本原理理論夾緊的目的是保證工件在夾具中的定位，不致因工時受切削力，重力或伴生離心力，慣性力，熱應力等的作用產(chǎn)生移動或振動。夾緊裝置是夾具完 成夾緊作用的一個重要的而不可以缺少的組成部分，除非工件在加工過程中 所受到的各種力不會使它離開定位時所需確定的位置，才可以設有夾緊裝置。 夾緊裝置設計的優(yōu)劣，對于提高夾緊的精度和加工作效率，減輕勞動強度都 有很大的影響。該夾緊裝置是采用螺旋壓斑的聯(lián)動夾緊機構(gòu)。操作時只需擰 動螺母就可將工件夾緊。夾具上還設

20、有對刀塊，用來確定銑刀的位置1.切削力和卡緊力計算刀具：高速鋼直齒三面刃銑刀，？63mm, Z=14Fz=CP t0.83 Sz0.65 D-0.83 B Z kP (見切削手冊3-56 表)解得 Fz =200 (N)其中 CP=52， t=8mm, Sz=0.08mm/s, B=8mm, D=63mm,Z=14,kP=(HB/198)0.55在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)。安全系數(shù)K= k1 k2 k3 k4水平切削分力FH=1.1 Fz =220 (N)垂直切削分力Fv=0.3 Fz=60(N)其中：k1為基本安全系數(shù)1.5k1為加工性質(zhì)系數(shù)1.1k1為刀具鈍化系數(shù)1.1k1為斷續(xù)切削

21、系數(shù)1.1F,=KFH =1.5X1.1X1.1 X1.1 X200=400 (N)實際加緊力為 WK= KFH/U1U2=400/0.5=800 (N)其中U1和U2為夾具定位面及加緊面上的磨擦系數(shù)，5= U2=0.025螺母選用M16X1.5細牙三角螺紋，產(chǎn)生的加緊力為W=2M/D2tg(a+6 55)+0.66(D3- d3/ D2- d2)解得： W=1O405 (N)其 中：M=19000 N.MD2=14.8mma=2029, D=23mmd=16mm此時螺母的加緊力 W已大于所需的800(N)的加緊力，故本夾具可安全工 作。設計小結(jié)為期兩周的夾具課程設計已經(jīng)接近尾聲，回顧整個過程

22、，我組三名同學 在覃老師的指導下，取得了可喜的成績，課程設計作為機械制造技術基礎、 機床夾具設計等課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實踐更加接近，加深了理論 知識的理解，強化了生產(chǎn)實習中的感性認識。本次課程設計主要經(jīng)歷了兩個階段： 第一階段是機械加工工藝規(guī)程設計， 第二階段是專用夾具設計。第一階段我們運用了基準選擇、切削用量選擇計 算、機床選用、時間定額計算等方面的知識；夾具設計的階段運用了工件定 位、夾緊機構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)設計等方面的知識。通過此次設計，使我們基本掌握了零件的加工過程分析、工藝文件的編制、專用夾具設計的方法和步驟等。學會了查相關手冊、選擇使用工藝裝備-vj- -vj- O總的來說，這次設計，使我們在基本理論的綜合運用及正確解決實際問 題等方面得到了一次較好的訓練。提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設計的 能力，為以后的設計工作