機械制造技術(shù)課程設(shè)計設(shè)計軸承座零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具

1、夾具課程設(shè)計說明書課 題 名 稱 設(shè)計軸承座零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具 學(xué) 生 姓 名 學(xué) 號 系、年級專業(yè) 機械與能源工程系 現(xiàn)代制造技術(shù) 指 導(dǎo) 教 師 機械與能源工程系2015 年 12月前言機械制造裝備設(shè)計是機械設(shè)計制造及其自動化專業(yè)的一門主要專業(yè)課，其任務(wù)是通過該課程的學(xué)習(xí)，掌握主要機械制造裝備的工作原理及其正確使用和選用方法、原則，并具備一定的機械制造裝備的總體設(shè)計、傳動設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計等基本知識和主要工藝裝備的設(shè)計能力。而課程設(shè)計是機械制造裝備設(shè)計課程的一個重要的實踐性教學(xué)環(huán)節(jié)，也是機械類專業(yè)學(xué)生較為全面的機械設(shè)計訓(xùn)練。通過課程設(shè)計的實踐，綜合地運用裝備設(shè)計課程和其他先修課程的理

2、論與實際知識，進(jìn)一步培養(yǎng)與提高學(xué)生分析和解決工程實際問題的機械設(shè)計能力。其目的在于： （1通過課程設(shè)計，使學(xué)生能綜合運用夾具設(shè)計課程及其他相關(guān)專業(yè)課程的知識，學(xué)會用所學(xué)的理論知識指導(dǎo)設(shè)計實踐，樹立正確的設(shè)計思想。 2通過課程設(shè)計，培養(yǎng)學(xué)生分析和解決工程實際問題的能力，使學(xué)生掌握機床夾具的一般設(shè)計方法和步驟，提高其走上工作崗位所需的專業(yè)技能。 3通過課程設(shè)計，使學(xué)生學(xué)習(xí)運用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)資料等。零件在工藝規(guī)程之后，就要按工藝規(guī)程順序進(jìn)行加工。在加工中除了需要機床、刀具、量具之外，成批生產(chǎn)時還要用機床夾具。他們是機床和工件之間的連接裝置，使工件相對于機床獲得正確的位置。機床夾

3、具的好壞將直接影響工件加工表面的位置精度、形狀精度和尺寸精度。通常把確定工件在機床上或夾具中占有正確位置的過程，稱為定位。當(dāng)工件定位后，為了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而破壞定位，還應(yīng)該用一定的機構(gòu)或裝置將工件加以固定。使工件在加工過程中保持定位位置不變的操作，稱為夾緊。將工件定位、夾緊的過程稱為裝夾。工件裝夾是否正確、迅速、方便和可靠，將直接影響工件的加工質(zhì)量、生產(chǎn)效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生產(chǎn)中，工件的裝夾是通過機床夾具來實現(xiàn)的。機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計主要是以研究軸承座機械工藝加工工藝規(guī)程和設(shè)計加工軸承座孔專用鏜床夾具為目的。針對軸承座的基本結(jié)構(gòu)，用查表法制定出其工序

4、及工藝流程。按大批量生產(chǎn)條件，確定其鑄件的尺寸公差與機械加工余量。并確定孔加工的基木時間與輔助時間。在詳細(xì)制定鏜削軸承座孔的工藝過程中，需要根據(jù)加工余量、鏜刀切削用量、及選用的機床相應(yīng)的主軸轉(zhuǎn)速級數(shù)來選用每個工步的背吃刀量、進(jìn)給量、切削速度。在設(shè)計鎖床夾具部分，應(yīng)用六點定位原理，確定出工件的定位方案。其中夾具應(yīng)包括定位元件及定位裝置、夾緊裝置、對刀與一皆引元件、夾具體、其他元件及裝置。通過設(shè)計加工工藝規(guī)程和夾具能夠?qū)崿F(xiàn)加工軸承座孔的整個過程。機床夾具在生產(chǎn)中應(yīng)用十分廣泛，夾具按使用范圍分為通用夾具、專用夾具、可調(diào)夾具、組合夾具和隨行夾具，按使用機床分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、磨

5、床夾具、齒輪機床夾具、自動機床夾具、數(shù)控機床夾具、自動線隨行夾具以及其他機床夾具等，按夾緊的動力源分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣-液增力夾具、電磁夾具及真空夾具等。 目錄1機械加工工藝規(guī)程的制訂6 1.1軸承座的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定6 1.1.1軸承座的用途6 1.1.2軸承座的技術(shù)要求 7 1.1.3軸承座的工藝性分析 r8 1.1.4確定軸承座的生產(chǎn)類型 r81.2工序尺寸及其公差的確定8 1.2.1確定加工方案8 1.2.2用查表發(fā)確定加工余量 9 1.2.3計算各工序尺寸的基木尺寸9 1.2.4確定各工序尺寸的公差及其偏差9 1.3擬定軸承座工藝路線9 1.3.1定為基準(zhǔn)的選

6、擇 r11 1.3.2表面加工方法的確定11 1.3.3加工階段的劃分11 1.3.4工序的集中與分散11 1.3.5工序順序安排12 1.3.6工藝路線安排12 1.3.7確定工藝路線12 1.4切削用量、時間定額的計算13 1.4.1切削用量的計算13 1.4.x,時間定額的確定132鏜床專用夾具設(shè)計14 2.1定位方案14 2.1.1確定定位元件14 2.1.2定位誤差的分析15 2.1.3定位元件的配合尺寸163確定導(dǎo)向裝置. 194確定夾緊機構(gòu)20 4.3.1夾緊力的計算21 4.3.2,確定定位元件之間及定位元件與工件之間的尺寸 22 5課程設(shè)計心得231機械加工工藝規(guī)程的制訂1.

7、1軸承座的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定1.1.1軸承座的用途 軸承座是用來支撐軸承的，固定軸承的外圈，僅僅 讓內(nèi)圈轉(zhuǎn)動，外圈保持不動，始終與傳動的方向保持一致（比如電機運轉(zhuǎn)方向），并且保持平衡軸承是當(dāng)代機械設(shè)備中一種重要零部件。它的主要功能是支撐機械旋轉(zhuǎn)體，降低其運動過程中的摩擦系數(shù)，并保證其回轉(zhuǎn)精度。通過給軸承座上緊緊定螺絲，來達(dá)到內(nèi)圈周向、軸向固定的目的，但軸承外圈與軸承座內(nèi)孔是間隙配合，一般只用于輕載、無沖擊的場合。軸承座在工作時，靜力平衡。該軸承座零件，用來安裝軸承，形狀一般，精度要求較高，零件的主要技術(shù)要求分析如下: 由零件圖可知，零件的底座底面、端面、孔有粗糙度要求，其余的表面精度要求

8、井不高，也就是說其余的表面不需要加工，只需按照鑄造時的精度即可。底座底面的精度為ra1.6，43孔的內(nèi)表面精度要求為ra12.5,56孔的內(nèi)表面精度要求為ra6.3，62孔內(nèi)表面精度要求為ra1.6, 17孔內(nèi)表面精度為ra12.5，12孔內(nèi)表面精度要求為ra1.6，左端面精度為ra6.3, 右端面精度為ra3.2，底面精度為ra3.2，。 其三維圖如下： 1.1.2軸承座的技術(shù)要求:該軸承座的各項技術(shù)要求如下表所示:表一1.1.3軸承座的工藝性分析 該軸承座結(jié)構(gòu)簡單，形狀普通，屬一般類零件。主要加工表面有43、56、62孔內(nèi)表面，要求其軸線與底面的平行度滿足0 .01 mm,其次就是 1 7

9、、和12孔通過專用的夾具和鉆套能夠保證其加工工藝要求。該零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均較低，不需要高精度機床加工，通過銑削的粗加工就可以達(dá)到加工要求。由此可見，該零件的加工藝性較好。1.1.4確定軸承座的生產(chǎn)類型 本課程設(shè)計軸承座的生產(chǎn)類型定為大批量生產(chǎn)。1.2工序尺寸及其公差的確定1.2.1確定加工方案 查閱機械制造墓礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)書表2-40，對于基本尺寸為f100mm，公差為0.039mm,其公差等級為it8。再由表1-1,確定其加工方案為粗鏜.一半精鏜一精鏜。1.2.2用查表發(fā)確定加!余量 毛坯總余量:由表2- 1和2- 5，對于大批量生產(chǎn)，砂型機造型，取尺寸公差等級為10

10、級，加工余量等級為g級，這是底、側(cè)面的加工余量等級。砂型鑄造孔的加工余量等級降低一級選用，其加工余量等級為it10級，rma- h級。再由表2- 4查得，每側(cè)的加工余量數(shù)值為3 mm，故毛坯孔的加工總余量為z總=4mm 精鏜余量 z精 =0.3 mm (表2一 2 9 ） 半精銳余量 z半精 =(6-2-0.3）=3 .7 mm 粗鏜余量 z粗 =2mm(表2一29）1.2.3計算各工序尺寸的基本尺寸 精鏜后工序基本尺寸為f 35mm.(設(shè)計尺寸）;其他各工序基本尺寸依次為: 半精鏜 35-0.3=34 .7mm 粗鏜 34-3=31 mm 毛坯 31-2=29mm1.2.4確定各工序尺寸的公

11、差及其偏差 工序尺寸的公差按加工經(jīng)濟精度確定: 精鏜:it8，公差值為0.039mm（表2一40）; 半精鏜:it9（表1一7）;公差值為0.032mm（表2一40）； 粗鏜:it11(表1一7）;公差值為0. 160mm（表2一40）; 毛坯:（t 1 0:公差值為2 . 6 mm(表2一 3 ）。 工序尺寸偏差按“入體原則”標(biāo)注: 精鏜:f 350+0.039;半精鏜:f 34.7 0+0.062 粗鏜:f 310+0.160；毛坯孔:f291.3 表1-2 圖1-2毛培圖如下 1.3擬定軸承座工藝路線1.3.1定為基準(zhǔn)的選擇 1.粗基準(zhǔn)的選抒 按照粗基準(zhǔn)的選擇原則為保證不加工表面和加工表

12、面的位置要求，應(yīng)選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。根據(jù)零件圖所示，應(yīng)選軸承底座上表面和右端面為粗基準(zhǔn)，以此加工軸承底座底面和左端面以及其它表面。 2.精基準(zhǔn)的選抒 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面和左端面為主要的定位精基準(zhǔn)，即以軸承座的下底面和左端面為精基準(zhǔn)。1.3.2表面加工方法的確定根據(jù)軸承座零件圖上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法，如下表所示: 1.3.3加工階段的劃分表1-3 該軸承座加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分為粗加工、半精加工、精加工三個階段。 在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)(軸承座底面和左端面）

13、準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可采用精基準(zhǔn)定位加工,保證其他表面的精度要求;然后粗鏜 43孔，鉆 1 7、和12孔。 在半精加工階段，完成半精鏜f 35孔，粗鉸f8孔，擴f16孔， f11孔。 在精加工階段，完成精鏜f 35孔，精鉸f8、f16孔以及m8內(nèi)螺紋的加工。1.3.4 工序的集中與分散選用工序集中原則安排軸承座的加工工序。該軸承座的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用工序集中原則可以提高生產(chǎn)率;而且可以減少工件的裝夾次數(shù)，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面的相對位置精度要求。1.3.5工序順序安排.機械加工工序 （1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)軸承座

14、底面和左端。 （2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工序，后安排精加工序。 （3）遵循“先面后孔”原則，先加工軸承座底面和左端面，再加工各孔。2，熱處理工序 鑄造成型后，對鑄利進(jìn)行退火處理，可消除鑄造后產(chǎn)生的鑄造應(yīng)力，提高材料的綜合力學(xué)性能。該軸承座在工作過程中不承受沖擊載荷，也沒有各種應(yīng)力，故采用退火處理即可滿足零件的加工要求。3.輔助工序 在精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。綜上所述，該軸承座工序的安排順序為:熱處理一基準(zhǔn)加工一粗加工一半精加工一精加工。1.3.6確定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎(chǔ)上，工表列出了軸承座的工藝路線 表1-4 1.4切削用量、時間定額的計算

15、在這只計算粗鏜一半精鏜一精鏜35孔此工序的切削用量和時間定額。1.4.1切削用量的計算 粗鏜階段 （1）背吃刀量的選擇: 粗鏜前孔的直徑是29mm,因此粗鏜的背吃刀量ap=31一29=2mm（2） 進(jìn)給量的選擇： f=0.6mm/r（3）切削速度的選擇: 由表529知灰鑄鐵件上粗鏜31的孔v=2035m/min暫將速度v定為30m/min，由公式 又由鏜床t68的18級轉(zhuǎn)速取實際切削速度半精鏜階段（1）背吃刀量的選擇:半精鏜孔的直徑是31mm，因此粗鏜的背吃刀量（2）進(jìn)給量的選擇: （表529）（3）切削速度的選擇: 由表5一29知灰鑄鐵件上粗鏜的孔暫將切削速度v取為由公式。又由鏜床t68的1

16、8級轉(zhuǎn)速取實際切削速度精鏜階段（1）背吃刀量的選擇:精鏜孔的直徑是34. 7mm,因此粗鏜的背吃刀量ap= 35-34.7 = 0.3mm。（2）進(jìn)給量的選擇:（表5-29）(3）切削速度的選擇:由表5一29知灰鑄鐵件上的粗鏜f35mm.的孔v=1530m/min暫將切削速度v取為27m/min由公式又由鏜床t68的18級轉(zhuǎn)速取n=250r/min實際切削速度1.4.2時間定額的確定工步1:粗鏜 工步2:半精鏜 工步3:精鏜 4、專用夾具設(shè)計4.1問題的提出夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機械制造過程地切削加工、 熱處理、裝配等工藝過程中。機床夾具按在不同生產(chǎn)類型中的通用性，可以分

17、為通用夾具. 專用夾具. 可調(diào)夾具. 組合夾具等。為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，采用4個工件同時加工，并根據(jù)零件圖實際需要，需要設(shè)計加工m4螺紋的夾具。4.2夾具的設(shè)計4.2.1定位基準(zhǔn)的選擇據(jù)夾具手冊知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。圖4-1 方案一如圖4-1所示1面也就是整個軸承座的截面定位限制兩個自由度。2面是軸承座的地面定位限制三個自由度3面是側(cè)面定位限制一個自由度。方案二1面是軸承座的底面限制三個自由度。 2面是側(cè)面限制一個自由度。 3面是軸承孔外端面定位限制兩個自由度。方案比較：方案一：是按照基準(zhǔn)統(tǒng)一及基準(zhǔn)重

18、合原則確定的，有利于夾具的設(shè)計制造，加緊力方向指向定位元件剛性較大的方向，定位相對簡單。方案二：是是按照基準(zhǔn)統(tǒng)一原則確定的，有利于夾具的設(shè)計制造，但不容易保證空的軸線與外圓對稱面的重合，鉆頭進(jìn)給的的軸向力完全由定位元件承受，很容易引起變形。本工序車30內(nèi)圓弧面，加工的切削力主要是刀頭進(jìn)給時的軸向力和鉆削扭矩，樣工件軸向幾乎沒有切削力，所需要的加緊力不是很大。綜合考慮兩個方案的優(yōu)缺點，及加工的具體情況，采用方案一。4.2.2定位元件的設(shè)計通過方案一來選擇設(shè)計定位元件限制1平面的元件三維圖如圖4-3所示圖4-34.2.3切削力及夾緊力的計算刀具： 粗車切削力：查現(xiàn)代機床夾具設(shè)計p104表，得車削切

19、削力計算公式： 圓周分力fc = 902 kp徑向分力fp = 2383kp軸向分力ff =3326kp其中背吃刀量 2.3mm(30) 4mm(35)f每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 0.16mm(30) 0.3mm (35)vc切削速度m/min 60(30) 40(35)kp修正系數(shù)1.08 1.63 0.70所以切削30時的各切削力fc1= 566.8n fp2=801.5n ff3= 416.4n 精車切削力：背吃刀量0.5mm(30) 0.7mm(35)f每轉(zhuǎn)進(jìn)給量 0.13mm(30) 0.2mm (35)vc切削速度m/min 38(30) 20(35)kp修正系數(shù) 1.08 1.63 0.70所

20、以切削30時的各切削力fc1= 105.45n fp2= 57.23n ff3= 97.96n 車削夾緊力：查機床夾具設(shè)計手冊p70表3-6，查得工件以v形塊和定位塊定位時所需夾緊力計算公式： wk = 式中wk實際所需夾緊力k安全系數(shù)彈簧夾頭的半錐角u2工件與夾具支承面的摩擦系數(shù)則所需夾緊力 wk=399（n）根據(jù)手冊查得該夾緊力滿足要求，故此夾具可以安全工作。3、定位誤差的分析定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為v形塊與定位塊，因為該定位元件的定位基準(zhǔn)為孔的軸線，所以基準(zhǔn)重合b=0，由于存在間隙，定位基準(zhǔn)會發(fā)生相對位置的變化即存在基準(zhǔn)位移誤差。y=0.5d=0.50.12mm=0.06mm4.2.4加緊元件的設(shè)計圖4-5加緊元件由一個v型塊給軸承座頂端一個向下的力來使工件加緊，而后的螺桿是為了在裝卸工件方便所做的設(shè)計4.2.5整個夾具裝配圖的三維圖圖4-64.2.6緊固元件的選擇由于夾具零件都是固定在夾具體上面的