齒輪端主軸承蓋

1、機械制造工藝學課程設計 題 目：齒輪端主軸承蓋加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計目錄一、生產(chǎn)綱領與生產(chǎn)類型2二、齒輪端主軸承蓋的工藝分析2三、毛坯的分析與選擇3四、工藝過程設計3五、確定機械加工余量及毛坯尺寸，設計毛圖5六、工序設計6七、夾具設計9參考文獻一、生產(chǎn)綱領與生產(chǎn)類型齒輪端主軸承蓋是Z12V190B型柴油機機體上安裝曲軸飛輪端上的軸承端蓋。其年產(chǎn)量Q為1200臺，每臺Z12V190B型柴油機中齒輪端主軸承端蓋的數(shù)量n為1，備品率為10%，廢品率為1%。其生產(chǎn)綱領按下式進行計算：N=Qn(1+)由上式計算得生產(chǎn)綱領N=1332件查文獻1表1.1-2可知齒輪端主軸承蓋的生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)中的大批

2、生產(chǎn)。二、齒輪端主軸承蓋的工藝分析 2.1零件作用與技術要求齒輪端主軸承蓋是Z12V190B型柴油機機體上安裝曲軸飛輪端上的軸承蓋，與機體配合后主要起支撐曲軸旋轉的作用。其材料化學成分金相組織及機械性能應符合QJC4001規(guī)定，可采用人工時效處理消除鑄造應力，未注明鑄造圓角為R35，拔模斜度為57°，對其非加工表面進行噴丸處理并涂耐油底漆。圖中內(nèi)尺寸為組合加工尺寸。 2.2零件的加工面及其要求 通過分析其表面尺寸、形位精度要求及表面粗糙度我們發(fā)現(xiàn)，整個零件中有3個形位要求，即孔12位置度要求0.3，頂孔30軸線與主軸承座孔軸線的平行度要求0.03，上端面與主軸承孔中心線的平行度要求0

3、.04。7處公差要求，即兩螺栓孔位置精度232±0.145，其精度等級為IT1011，較容易實現(xiàn)。頂孔軸線與主軸承座孔中心線高度要求202.495±0.057，其精度等級為IT910。上端面與主軸承座孔中心線高度要求190±0.23，其精度等級為IT1011，表面粗糙度Ra3.2mm，用銑削的方法較容易就可以達到。頂孔直徑300+0.023，其精度等級為IT78，表面粗糙度Ra=1.6，定位孔1200.027，其精度等級為IT78，表面粗糙度Ra=1.6，對于孔來說加工也較為簡單。主軸承座孔1800+0.025, 其精度等級為IT56，表面粗糙度Ra0.8mm，其

4、尺寸精度需要與機體配合后共同保證。齒寬4-0.08-0.06mm，其精度等級為IT89，表面粗糙度Ra1.6mm。其余加工面的表面粗糙度要求都不是很高，加工中也較容易實現(xiàn)。 三、毛坯的分析與選擇齒輪端主軸承蓋是通過砂型機器造型鑄造成型，其材料選用QT60-2。通過對零件的分析可知，零件對力學性能的要求較低，考慮到其生產(chǎn)成本及生產(chǎn)綱領，其鑄造精度等級為CT9，余量等級為G。考慮到其形狀并不復雜，毛坯形狀盡量與零件接近，其中零件部分結構表面可以直接鑄造成型。例如零件的左右，前后端面，突出的上頂面，其對于表面質量以及尺寸沒有精度要求，可以直接鑄造成型。毛坯具體尺寸通過確定加工余量后確定。四、工藝過程

5、設計 4.1定位基準的選擇 本零件是帶孔類零件，孔是其設計基準（亦是其裝配基準與測量基準），為避免由于基準不重合引起誤差，應選孔為定位基準。即遵循“基準重合”的原則。具體而言，即選擇孔1800+0.025和前端面作為粗基準。 4.2零件表面加工方法的選擇首先確定該零件的加工面為：孔60，孔300+0.023，孔120+0.027，主軸承座孔1800+0.025,頂面，底面，前后端面，2個螺栓孔35，齒面等。參考文獻1相關資料，其加工方法選擇如下：（1）2個螺栓孔35mm，為未注公差尺寸，其精度等級為IT11，表面粗糙度Ra12.5m，其位置精度232±0.145m，其精度等級為IT1

6、1，通過模鉆鉆孔加工即可達到要求。（2）頂孔300+0.023mm，其精度等級為IT8，表面粗糙度Ra1.6mm，其軸線與主軸承座孔中心線高度要求202.495±0.057mm，精度等級為IT10，并且其軸線與主軸承座孔軸線的平行度要求0.03mm。通過鉆、粗鉸、精鉸即可達到加工要求。（3）60mm深14.5mm內(nèi)孔，為未注公差尺寸，其精度等級為IT11，表面粗糙度Ra12.5m，鉆攻即可達到要求。（4）定位孔1200.027mm深8mm，其精度等級為IT8，表面粗糙度Ra1.6m，位置度要求0.3mm，通過鉆模，鉆、粗鉸、精鉸即可達到要求。（5）兩側上端面，其精度等級為IT11，表

7、面粗糙度Ra3.2m，與主軸承座孔中心線高度要求190±0.23mm，與主軸承孔中心線的平行度要求0.04mm。粗銑、半精銑就可以達到要求。（6）下端面，表面粗糙度Ra3.2m，粗,、半精銑即可滿足要求。（7）齒面，齒寬4-0.08-0.06mm，其精度等級為IT9，表面粗糙度Ra1.6m，齒面表面粗糙度Ra1.6，齒根圓角R1表面粗糙度Ra3.2，齒間距8，齒端圓角R0.5表面粗糙度Ra6.3，可采用成型刨刀經(jīng)粗刨、半精刨、精刨后刨削成型，經(jīng)研磨后達到要求。（8）前后兩側端面，表面粗糙度Ra12.5m，粗銑即可到到加工要求。（9）主軸承座孔1800+0.025, 其精度等級為IT6

8、，表面粗糙度Ra0.8，需要經(jīng)粗鏜、半精鏜、精鏜后，其尺寸精度需要與機體配合后共同保證。 4.3制定工藝路線按照先加工基準面及先粗后精的原則，毛坯的加工工藝路線設計如下：工序I：劃線工序II：以前端面為粗基準定位，粗銑后端面。工序III：以后端面為基準定位，粗銑前端面。工序IV：以后端面和側面為基準定位，粗、半精銑下端面。工序V: 以前端面和側面為基準定位，粗銑、半精銑上端面。工序VI：以粗銑前端面、頂面定位，粗刨、半精刨、精刨齒面。工序VII：研磨齒面。工序VIII：以齒面和前端面定位，鉆攻螺栓孔35mm，倒角。工序IX：主軸承座孔1800+0.025，通過與機體用螺栓連接配合后，以機體定位

9、粗鏜、半精鏜座孔。工序X：以上端面，兩個螺栓孔定位，鉆攻定位孔1200.027mm深8mm，粗鉸、精鉸，倒角。工序XI：通過齒面和側面定位，鉆、鉸、精鉸頂孔300+0.023mm，鉆60mm深14.5mm內(nèi)孔，倒角。工序XII：通過與機體用螺栓連接配合后，以機體定位，精鏜主軸承座孔1800+0.025。工序XIII：終檢。五、確定機械加工余量及毛坯尺寸，設計毛坯圖5.1確定機械加工余量前后兩側端面，表面粗糙度Ra12.5m，經(jīng)一道粗銑工序成型，其鑄造精度CT9，余量等級為G，加工余量Zb=5.5mm。下底面經(jīng)一道粗銑成型，其鑄造精度CT9，余量等級為G，加工余量Zb=5.5mm。但對于砂型鑄造

10、頂面的加工余量等級比地側面的加工余量等級低一級。并且如果砂型鑄造鑄件的底、側面所采用加工余量等級為所對應的全部加工余量等級中最粗級時，其頂面的加工余量等級則需選用尺寸公差降一級所對應的與底、側面相同的加工余量等級，由此查表得其澆鑄上端面Zb=6.5。上端面其鑄造精度CT10，余量等級為G，經(jīng)一道粗銑，加工余量Zb1=5.5mm，一道半精銑加工余量道粗銑成型，加工余量Zb2=1mm。綜上所述可得其毛坯圖如下圖：圖1毛坯圖六、工序設計6.1選擇加工設備及工藝設備6.1.1選擇機床工序II、III都是粗銑，并且該零件外廓尺寸不大，尺寸精度要求不是很高，考慮成批生產(chǎn)，所選機床適用范圍較廣為宜，選用X6

11、532型銑床即可滿足要求。工序IV、V都是粗、半精銑，各工序的工步數(shù)不多。并且該零件外廓尺寸不大，尺寸精度要求不是很高，考慮成批生產(chǎn)，所選機床適用范圍較廣為宜，選用X62型銑床即可滿足要求。工序VI刨齒面選用龍門刨床，可一起刨多個零件，提高了生產(chǎn)率。工序VII模鉆鉆攻螺栓孔選用搖臂鉆床Z3080。工序VIII粗鏜、半精鏜軸承座孔由于零件外廓尺寸較大，生產(chǎn)率要求不是很高，因此選TPX6113型鏜床可滿足使用要求。工序IX通過模鉆鉆鉸軸承定位銷孔可選用搖臂鉆床Z3080。工序X鉆、鉸孔表面粗糙度要求較高且軸線有平行度要求，考慮到工廠設備可選用搖臂鉆床Z3080可滿足要求。工序XI精鏜軸承座孔，由于

12、其精度要求較高，表面粗糙度較低，故需要較精密的鏜床才能滿用足要求。選用TH6563型鏜床。6.1.2選擇夾具工序II、III、都是粗銑在一臺機器上就可以完成，主要采用找正法定位，夾緊可通過方形墊片用螺紋副夾緊。工序IV、V都是粗、半精銑端面在一臺機器上就可以完成，主要采用找正法定位，夾緊可通過半月板型墊片用螺紋副夾緊。工序VI刨齒面時主要通過定位元件法定位用一套專用夾具夾緊。工序VII模鉆鉆攻螺栓孔時主要通過定位元件法定位，通過螺紋副作用于半月板型墊片夾緊。工序VIII粗鏜、半精鏜軸承座孔主要通過定位元件法定位，通過螺紋副，墊片夾緊。工序IX鉆鉸軸承定位銷孔通過螺栓孔中配合螺栓夾緊。工序X鉆鉸

13、頂孔時主要通過定位元件法定位，通過螺紋副作用于半月板型墊片夾緊。工序XI精鏜軸承座孔主要通過定位元件法定位，通過螺紋副，墊片夾緊。6.1.3選擇刀具工序II、III、IV、V都是粗銑或粗、半精銑查文獻1表3.1-27選用端銑刀，材料為硬質合金，零件要求銑切深度為6.5mm。工序VI刨齒面選用成型刀具，材料采用硬質合金。工序VII模鉆鉆攻螺栓孔采用硬質合金錐柄麻花鉆（GB10946-89），莫氏錐度A型，查文獻1表3.1-6其規(guī)格為d=35mm，L=339mm,l=190mm，莫氏圓錐4號。锪鉆倒角，選用錐柄錐面锪鉆（GB1143-84）,查表3.1-12其規(guī)格為d=50mm，L=153mm，l

14、=38mm，=90°，莫氏錐度為3。工序VIII粗鏜、半精鏜軸主承座孔選用硬質合金可轉位雙刃可調(diào)鏜刀。工序IX鉆鉸軸承定位銷孔,選用直柄麻花鉆（GB1436-85），查表3.1-5其規(guī)格為d=12mm，L=151mm，l=101mm。鉸刀粗鉸，精鉸選用硬質合金直柄機用鉸刀A型(GB4251-84)，鉸刀規(guī)格為d=12mm，L=151mm，l=20mm，d2=10。锪鉆倒角，選用直柄錐面锪鉆（GB4258-84）,查表3.1-12其規(guī)格為d=25mm，d1=10，d2=7，L=65mm，l=29mm，=120°。工序X鉆鉸頂孔300+0.023采用硬質合金錐柄麻花鉆（GB10

15、946-89），莫氏錐度A型，查文獻1表3.1-6其規(guī)格為d=30mm，L=296mm,l=175mm，莫氏圓錐3號。鉸刀粗鉸，精鉸選用硬質合金錐柄機用鉸刀A型(GB4252-84)，鉸刀規(guī)格為d=30mm，L=281mm，l=34mm。锪鉆孔60，選用帶導柱平底锪鉆，锪平。工序XI精鏜軸承座孔選用硬質合金可轉位雙刃可調(diào)鏜刀。6.1.4選擇量具本零件屬成批生產(chǎn)，一般均采用通用量具。選擇模具的方法有二種：一是按計量器具的不確定度選擇； 二是按計量器具的測量方法極限誤差選擇。選擇時，采用其中的一種方法即可。( 1 )粗鏜軸承座孔1800+0.25，公差等級為IT11，查表5.1-5，精度系數(shù)K=2

16、0%，計量器具測量方法的極限誤差lim=KT=0.2×0.25=0.05mm。查表可選刻度值為0.02的游標卡尺，測量范圍：120180mm 即可。( 2 )半精鏜軸承座孔1800+0.085，公差等級為IT11，查表5.1-5，精度系數(shù)K=20%，計量器具測量方法的極限誤差lim=KT=0.2×0.085=0.017mm。查表可選一級內(nèi)徑百分表，測量范圍：120180mm 即可。( 3 ) 精鏜軸承座孔1800+0.025，公差等級為IT6 ，查表5.1-5，精度系數(shù)K=30%，計量器具測量方法的極限誤差lim=KT=0.3×0.025=0.0075mm。查表可

17、選量程范圍為120-180mm，一級杠桿式百分表。( 4 )鉸孔120+0.027，公差等級為IT8，由于精度要求高，加工時每個工件都需進行測量，故宜選極限量規(guī)。查表5.2-1可得，根據(jù)孔徑可選錐柄圓柱塞規(guī)(CB6322-86) 。( 4 )鉸孔300+0.023，公差等級為IT7，由于精度要求高，加工時每個工件都需進行測量，故宜選極限量規(guī)。查表5.2-1可得，根據(jù)孔徑可選錐柄圓柱塞規(guī)(CB6322-86) 。6.2確定工序尺寸確定工序尺寸一般的方法是，由表面加工的最后工序往前推算， 最后工序的工序尺寸按零件圖樣的要求標注。當無基準轉換時， 同一表面多次加工的工序尺寸只與工序或工步)的加工余量

18、有關。當準不重合時， 工序尺寸應用工藝尺寸鏈解算。（1） 確定孔的工藝尺寸：孔工藝尺寸表1加工表面工序單邊余量/mm工序尺寸及公差表面粗糙度Ra粗半精精粗半精精粗半精精1800+0.025 5 10.151810+0.251800+0.0851800+0.0256.33.20.8300+0.023140.750.15290+0.27300+0.052300+0.0236.33.21.6120+0.02750.750.15110+0.027120+0.078120+0.0276.33.21.6(2) 確定面的加工余量在工件其高度方向上頂面和底面是通過劃線找正法加工，所以其設計基準是其工序基準，不

19、需要通過工藝尺寸鏈計算。其他表面工藝尺寸表2加工表面工序單邊余量/mm工序尺寸及公差表面粗糙度粗半精精粗半精精粗半精精齒面30.750.153-0.25-0.353.7-0.045-0.0854-0.06-0.0812.56.33.2下端面4.51-32-12.53.2-上端面4.51-191190-12.53.2-前端面4.5-45-12.5-后端面4.5-41-12.5-七、夾具設計7.1精度與批量分析通過對零件圖的分析，刨齒后的齒面有一定的位置度要求，屬于批量生產(chǎn)因此本道工序刨齒時需要設計專用夾具，考慮到生產(chǎn)批量較大，可設計一次加工多個零件夾具，提高生產(chǎn)效率，從而降低生產(chǎn)成本。7.2結構

20、原理分析通過上述分析得知，其第五道工序刨齒時需要設計專用夾具，并且結合其工藝性可知這道工序中只需一次裝夾即可。分析其自由度：加工齒面時需要限制x，z，x，y，z，對此結合前幾道工序加工面，共設置三處定位原件底面支撐板限制z，x，y，前端面定位面y，x，z，其中x由左右兩側擋板限制。7.3確定夾具結構方案7.3.1確定定位方案，選擇定位原件本道工序主要保證的位置精度主要是齒形齒條風度線與軸承座孔軸線的平行度要求。通過上文分析可以得知在此夾具中共需要三個定位原件，其中兩個平面支撐，一個擋板。7.4確定夾緊機構理想的夾緊方式應該是使夾緊力作用在主要定位面上，在此可采用螺紋夾緊（如下圖2），即將心軸一

21、端通過孔與銷軸配合，可實現(xiàn)心軸的轉動，方便拆卸零件，在心軸另一端直接作出一段螺紋，并通過螺母，墊片作用在一塊與零件接觸面形狀相似的半月板型壓板上從而分散夾緊力作用于整個零件，均勻受力，更好的加緊零件。夾緊時，假設作用在扳手上的力為100N，扳手力臂為150mm，采用的螺紋中徑升角為3，螺紋副上當量摩擦角為7，螺母與壓板間的當量摩擦角為。所以可由公式J=FxLR中tan+1+R當tan2求得J=5014.8N。在如此夾緊力之下，可知其變形最大處在夾緊位置，夾具完全可以滿足使用要求。圖2 夾緊裝置7.5其他裝置和夾具體本道工序選用龍門刨床進行刨齒，夾具需要一套單獨的工裝，并固定在床身上，一次加工多個零件在設計夾具時就要考慮多個位置零件裝夾、拆卸的簡單。由于刨床床身上有T型槽，因此可用T型槽用螺栓將工裝固定在刨床上。考慮到零件的外形特點就定位元件的選擇可得到具體夾具體如下圖