軸承架零件的機械加工工藝及夾具設(shè)計【鉆φ30孔】【說明書+CAD】

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First of all, through the analysis of aircraft bearings, to understand the role of aircraft bearings. Second, based on rough pieces of aircraft bearings and production requirements of the Program and the comparison processing program to develop a practical point of order processing bearing frame line. Re-use of machinery and other manufacturing technology-related courses based on knowledge, determine the bearing frame in the processing of the positioning, clamping and the process line and to determine the level of the processing technology of surface size and select the appropriate machine tool and tool to ensure the quality of parts machining . Finally, parts are processed in accordance with the processing requirements of machine tool fixture design reference manual and related to the use of surface fixture design books, the basic principles and methods, fixture design program to develop design efficient, labor-saving, economic rationality and processing to ensure the quality of the fixture. Throughout the curriculum design process was completed parts map, blank map of the specific folder and the folder assembly mapping specific parts. 目 錄 1 零件的分析 1 1.1 軸承架的作用 1 1.2 軸承架的技術(shù)要求 1 1.3 審查軸承架的工藝性 2 2軸承架毛坯的確定 2 2.1確定軸承架的生產(chǎn)類型 2 2.2確定毛坯的類型和制造方法 3 3擬定工藝路線 3 3.1定位基準(zhǔn)的選擇 3 3.2確定各表面的加工方法 4 3.3加工階段的劃分 4 3.4工藝線路方案 4 3.5確定各工序的加工余量 5 4 Ф30-Ф35孔切削用量的計算 7 4.1鉆孔工步切削用量的計算 7 4.2 擴孔工步切削用量的計算 8 5 加工Ф30孔基本工時的計算 8 5.1基本時間的計算 8 5.2 輔助時間的確定 8 5.3其他時間的計算 8 5.4 單件時間定額 9 5.5編制工序卡片 9 6 Ф30孔專用夾具設(shè)計 9 6.1定位方案的設(shè)計 9 6.2定位誤差分析與計算 10 6.3 導(dǎo)向元件的設(shè)計 10 6.4 夾緊裝置的選擇 11 6.5 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計與簡要操作說明 11 7 方案綜合評價與結(jié)論 12 8 體會與展望 12 參考文獻 14 1 零件的分析 1.1 軸承架的作用 設(shè)計題目所給的零件軸承架，上端突出的兩孔（基軸制設(shè)計制造）用于安裝軸承加工精度要求比較嚴(yán)格。安裝時，以錐銷孔作定位元件，分布在環(huán)周的四個沉頭孔配以螺栓聯(lián)結(jié)在機床上。 1.2 軸承架的技術(shù)要求 軸承架的材料為HT200，毛坯制造完后需要進行時效處理，硬度要求為195HBS。 軸承架有下列幾組主要加工面： 1） 以Φ30內(nèi)孔為中心的加工表面，這包括通孔兩端倒角、小孔Φ30以及孔Φ35 2） 以兩個Φ50H7內(nèi)孔為中心的加工表面，這包括Φ60的短孔、Φ50H7及倒角，保證基孔制孔與基軸制軸承配合 3） 軸承架后端的平面和Φ60的外圓表面 表1 軸承架技術(shù)要求 加工表面 尺寸及偏差/mm 公差及精度等級 表面粗糙度/ 軸承架左端面 67 IT8 6.3 軸承架右端面 67 IT8 6.3 軸承架后端平面 20 IT8 6.3 Φ54外圓端面 Φ54 IT8 6.3 Φ60外圓端面 Φ60 IT8 6.3 4ΧΦ11沉頭孔 Φ11、Φ16 IT14 25 Φ30孔 Φ30 IT8 6.3 Φ50H7孔 0.03、IT7 6.3 Ф60外圓面 Ф60 IT8 6.3 Ф8孔 Ф8 IT12 6.3 B向平面 54 IT13 12.5 1.3 審查軸承架的工藝性 零件圖樣上的視圖、尺寸公差和技術(shù)要求完整統(tǒng)一。分析零件圖工件有幾個平面需要加工，精度要求不是特別高。另有一些通孔需要加工，軸承架上端突出部分，先加工了一個Ф60孔，以便進一步加工Ф50H7孔，之間用C2倒角過渡，不盡使加工更容易，也使拆裝時更容易。軸承架下面有一段比較長的空軸，平面上有一退刀槽，以便加工Ф60外圓面，通孔Ф30的加工精度要求不是特別高?？偟恼f來，零件的精度要求不高，可以在保證質(zhì)量的前提下高效的完成加工。 2軸承架毛坯的確定 2.1確定軸承架的生產(chǎn)類型 零件的生產(chǎn)類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地等）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，它對工藝規(guī)程的制訂具有決定性的影響。生產(chǎn)類型一般可分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三種類型，不同的生產(chǎn)類型有著完全不同的工藝特性。零件的生產(chǎn)類型是按零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品特征來確定的。生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃。年生產(chǎn)綱領(lǐng)是包括備品和廢品在內(nèi)的某產(chǎn)品的年產(chǎn)量。零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)N可按下式計算 其中 N——是零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）； Q——產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺、輛/年）； m——每臺（輛）產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺、輛）； a%——備品率，一般取2%-3%； b%——廢品率，一般取0.3%-0.7%； 根據(jù)上式結(jié)合題目給定數(shù)據(jù)，即可算出軸承架的生產(chǎn)綱領(lǐng)，進而確定出其生產(chǎn)類型。 Q=8000臺/年，m=1件/臺，取a%=3%，取b%=0.5%，由公式(1-1）有：(件/年).按照設(shè)計計劃要求，生產(chǎn)類型定為大批大量生產(chǎn)。 2.2確定毛坯的類型和制造方法 軸承架的材料為灰鑄鐵（HT200），適于鑄造。又因為軸承架結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，要求大批量生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)效率降低制造成本，因此采用機器造型。機器造型鑄件尺寸精確，表面光潔，加工余量小，機械性能好完全滿足軸承架的生產(chǎn)要求。 3擬定工藝路線 工藝路線的擬定包括：定位基準(zhǔn)的選擇；各表面加工方法的確定；加工階段的劃分；工序集中程度的確定；工序順序的安排。考慮到實際經(jīng)驗的缺乏，加之時間的限制，主要進行了定位基準(zhǔn)的選擇、各表面加工方法的確定和工序順序的安排工作。 3.1定位基準(zhǔn)的選擇 擬定工藝路線的第一步是選擇定位基準(zhǔn)，為使所選的定位基準(zhǔn)能保證整個機械加工工藝過程順利進行，通常應(yīng)先考慮如何選擇精基準(zhǔn)來加工各個表面，然后考慮如何選擇粗基準(zhǔn)把作為精基準(zhǔn)的表面先加工出來。 粗基準(zhǔn)主要是第一道加工工序的定位基準(zhǔn)，選擇軸承架頂部端面為粗基準(zhǔn)。因此要求鑄造的時候一定要保證頂部端面的精度要求和尺寸要求。以此精加工左、右端面和后端面。再以各端面精加工各孔。 3.2確定各表面的加工方法 工件上的加工表面往往需要通過粗加工、半精加工、精加工等才能逐步達到質(zhì)量要求，加工方法的選擇一般應(yīng)根據(jù)每個表面的精度要求，先選擇能夠保證該要求的最終加工方法，然后再選擇前面一系列預(yù)備工序的加工方法和順序。 表2 各加工面加工方案 加工表面 精度要求/ 加工方案 軸承架左端面 6.3 粗銑-半精銑 軸承架右端面 6.3 粗銑-半精銑 軸承架后端面 6.3 粗銑-半精銑 Ф60孔 25 粗鏜（或擴孔） Ф50H7孔 6.3 鉆-鏜-擴-鉸 Ф30孔 6.3 鉆-擴 Ф35孔 25 粗鏜 4ХФ11孔 25 鉆-鉸 2ΧM12螺紋孔 6.3 車螺紋 B向平面 12.5 粗刨（粗銑） Ф60外圓面 6.3 粗車-半精車 Ф54外圓端面 6.3 粗車-半精車 Ф60外圓端面 6.3 粗車-半精車 3.3加工階段的劃分 1）粗加工階段 加工各端面平面，切除加工表面上的大部分余量，并且加工出精基準(zhǔn)。 2）半精加工階段 消除主要表面粗加工后留下的誤差，保證其達到一定的精度，完成精度不高的表面加工 3.4工藝線路方案 根據(jù)表2各加工表面的加工方法，考慮加工過程中定位基準(zhǔn)的選擇原則，確定工序順序。在工序順序安排中，不僅要考慮機械加工工序，還應(yīng)考慮熱處理和輔助工序，遵循先基準(zhǔn)后其他、先粗后精、先主后次、先面后孔的原則，最終確定的工序順序詳見表4，以此為依據(jù)，填寫機械加工工藝過程卡片。 表3 加工工序表 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 I 備料熱處理 II 鉸孔 機動鉸孔加工Ф6錐銷孔 III 粗銑-半精銑 Ф54外圓端面 IV 粗銑-半精銑 粗銑左端面、右端面，然后半精銑 V 粗銑-半精銑 后端面 VI 粗銑-半精銑 Ф60外圓端面 VII 鉆-鏜-擴-鉸 加工出Ф50H7孔 VIII 擴孔 加工Ф60孔 IX 粗車-半精車 車Ф60外圓面 X 粗銑 B向平面 XI 鉆-擴-鏜 先加工Ф30內(nèi)孔再加工Ф35內(nèi)孔 XII 鉆-鉸 先分別加工出四個Ф11通孔，再加工四個Ф16的沉頭孔 XIII 車螺紋 以軸承架的上端面為基準(zhǔn)加工2ΧM12螺紋孔 XIV 車 加工各倒角 XV 鉗 去毛刺 XVI 終檢 3.5確定各工序的加工余量 根據(jù)表1-6至1-11和2-15至2-40，將各加工表面的工藝路線、工序（或工步）余量，工序（或工步）尺寸及其公差、表面粗糙度填入表4中。 表4 各工序加工余量的確定 加工表面 工步名稱 工步余量 基本尺寸 公差等級 粗糙度/ 精度公差 工序尺寸及偏差 軸承架左端面 半精銑 1 67 IT8 6.3 0.046 粗銑 4 68 IT11 12.5 0.19 毛坯 5 72 -- -- 3.2 72±1.6 軸承架右端面 半精銑 1 67 IT8 6.3 0.046 粗銑 4 68 IT11 12.5 0.19 毛坯 5 72 -- -- 3.2 72±1.6 軸承架后端面 半精銑 1.5 20 IT8 6.3 0.063 粗銑 4 21.5 IT11 12.5 0.22 毛坯 5.5 25.5 -- -- 2.6 25.5±1.3 Ф54外圓端面 半精銑 1 5 IT8 6.3 0.046 粗銑 4 6 IT11 12.5 0.074 毛坯 5 10 -- -- 2 10±1 Ф60外圓端面 半精銑 1 64 IT8 6.3 0.046 粗銑 4 65 IT11 12.5 0.19 毛坯 5 69 -- -- 3.2 69±1.6 Ф50H7孔 鉸 0.07 50 IT7 6.3 0.035 擴 0.18 49.93 IT8 6.3 0.039 鏜 0.05 49.75 IT9 6.3 0.062 鉆 24.7 49.7 IT11 12.5 0.16 毛坯 25 25 -- -- 2.4 25±1.2 Ф60孔 擴 10 60 IT12 25 0.3 Ф30孔 擴 2 30 IT10 6.3 0.084 鉆 13 28 IT11 -- 0.13 毛坯 15 15 -- -- 2.2 15±1.1 Ф35孔 粗鏜 5 35 IT11 25 0.16 4ХФ11沉頭孔 锪 5 16 IT11 25 0.11 鉆 2.1 11 IT11 25 0.11 毛坯 7.1 8.9 -- -- 2 8.9±1 B向平面 粗銑 6 54 IT11 12.5 0.19 Ф60外圓面 半精車 1.1 60 IT8 6.3 0.046 粗車 6 61.1 IT11 12.5 0.19 毛坯 7.1 67.1 -- -- 3.2 67.1±1.6 4 Ф30-Ф35孔切削用量的計算 4.1鉆孔工步切削用量的計算 該工步為粗加工，因此在考慮加工余量的情況下，選取=15mm;選擇f=0.5 mm/r;選擇v=20m/min。由公式（5-1）可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=227.5r/min,查表4-5選取立式鉆床Z525,查表4-9選擇Z525轉(zhuǎn)速n=272r/min,再將此轉(zhuǎn)速代入（5-1）得v=23.91m/min。 4.2 擴孔工步切削用量的計算 該工步為半精加工，在考慮加工余量的前提下選取=2mm，查表5-23取f=0.8mm/r,查表5-24，v=89m/min,由公式(5-1)求得該工序擴孔鉆轉(zhuǎn)速n=945r/min,查表4-5取立式鉆床Z525, 查表4-9選擇Z525轉(zhuǎn)速n=960r/min,將此轉(zhuǎn)速代入(5-1)得v=90.43m/min。 5 加工Ф30孔基本工時的計算 5.1基本時間的計算 （1）鉆孔工步的基本時間 根據(jù)表5-41有公式，工步加工中心孔，因此式中=0， =2mm 將f=0.5mm/r、n=272r/min、l=64mm代入t=29.1s （2）擴孔工步的基本時間 根據(jù)表5-41有公式，其中，，, l=64mm、f=0.8mm/r、n=960r/min則t=5.3s 5.2 輔助時間的確定 輔助時間包含裝卸工件、開停機床、改變切削用量、測量加工尺寸、引進或退回刀具等動作所消耗的時間，一般按基本時間的15%-20%估算。因此=（29.1+5.3）×0.2=6.88s 5.3其他時間的計算 除了作業(yè)時間以外，每道工序的單件時間還包括布置工作的時間、休息與生理需要時間和準(zhǔn)備與終結(jié)時間。由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分攤到每個工件上的準(zhǔn)備與終結(jié)時間甚微，可忽略不計；布置工作的時間是作業(yè)時間的，休息與生理需要時間是作業(yè)時間的，本工件均取3%，則各工序的其他時間（+）可按關(guān)系式（3%+3%）×（）計算，其他時間：+ =3s. 5.4 單件時間定額 單件時間定額包括基本時間、輔助時間及其他時間，因此單件時間定額為29.1+5.3+6.88+3=44.28s 5.5編制工序卡片 在軸承架夾具設(shè)計中，指定加工工序是加工Ф30孔。根據(jù)切削用量的計算和基本工時的計算即可制訂出該工序的工序卡片，具體內(nèi)容詳見機械加工工序卡片。 6 Ф30孔專用夾具設(shè)計 機床夾具是一種在金屬切削機床上實現(xiàn)裝夾任務(wù)的工藝裝備，機床夾具的功用主要是：穩(wěn)定地保證工件的加工精度；減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率；擴大機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能。對于所加工零件用常規(guī)的夾具（即通用夾具）其生產(chǎn)效率是很低的，同時加工精度也不容易保證?？紤]到軸承架零件屬于大批量生產(chǎn)，所以應(yīng)該對其設(shè)計專用夾具，以保證加工精度和提高勞動生產(chǎn)率。 6.1定位方案的設(shè)計 根據(jù)零件的形狀，現(xiàn)設(shè)計如圖定位方案，采用平面、固定式定位銷、活動V型塊?，F(xiàn)就各定位元件進行分析： 1) 固定式定位銷限制 2) 活動V型塊限制 3) 平面限制、、 以上是對各定位元件的定位分析，限制了零件的5個自由度，定位合理，滿足零件的加工要求。 6.2定位誤差分析與計算 所謂定位誤差，是指由于工件定位造成的加工面相對工序基準(zhǔn)的位置誤差。因為對一批工件來說，刀具經(jīng)調(diào)整后位置是不動的，即被加工表面的位置相對于定位基準(zhǔn)是不變的，所以定位誤差就是工序基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動量。造成定位誤差的原因有：由于定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不一致所引起的定位誤差，稱基準(zhǔn)不重合誤差，即工序基準(zhǔn)相對定位基準(zhǔn)在加工尺寸方向上的最大變動量，以表示；由于定位副制造誤差及其配合間隙所引起的定位誤差，稱基準(zhǔn)位移誤差，即定位基準(zhǔn)的相對位置在加工尺寸方向上的最大變動量，以表示。， 根據(jù)表8-13，=0.030/2/=0.02m＜ 6.3 導(dǎo)向元件的設(shè)計 鉆床夾具的刀具導(dǎo)向元件為鉆套，鉆套的作用是確定刀具相對夾具定位元件的位置，并在加工中對鉆頭等孔加工刀具進行引導(dǎo)，防止刀具在加工中發(fā)生偏斜。 由于該孔的加工方法是先鉆孔，再擴孔，因此選擇快換鉆套（JB/T8045.3-1999）。如圖所示： 鉆套高度與所鉆孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具剛度、工件表面形狀等因素有關(guān)。鉆套高度H越大，刀具的導(dǎo)向性能越好，但刀具與鉆套的摩擦越大，一般取H=(1-2.5)d，孔徑小、精度要求高時，H取較大值。H=(1-2.5)d=(1-2.5)×28=(28-70),取H=56mm。 鉆套底部與工件間的距離h稱為排屑間隙，H值應(yīng)適當(dāng)選取，h值太小時，切屑難以自由排出，使加工表面被破壞；h值太大時，會降低鉆套對鉆頭的導(dǎo)向作用，影響加工精度。加工鑄鐵時，h=（0.3-0.7）d；加工鋼時，h=(0.7-1.5)d。由于軸承架材料為HT200，所以其排屑間隙h=(0.3-0.7)d=(0.3-0.7)×28=(8.4-19.6),取h=12mm。 6.4 夾緊裝置的選擇 夾緊裝置的確定需要考慮裝置夾緊力的作用點、方向、大小等要素，因此，對于本零件工序，選擇螺旋壓板夾緊機構(gòu)。選擇螺旋壓板夾緊機構(gòu)對工件夾緊，根據(jù)表10-1壓緊力 其中為考慮傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)軸摩擦損失時的傳動效率，螺紋升角=，為螺紋摩擦角，再有，K為安全系數(shù)。粗加工時取K=2.5-3,精加工時取K=1.5-2。此方案夾緊力的作用力方向利于減少所需夾緊力的大小。 根據(jù)《機械夾具設(shè)計手冊軟件版V1.0》有切削力計算，其中f=0.5，=0.6得出=6738N 6.5 夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計與簡要操作說明 為減少輔助時間，夾具設(shè)計保證快速定位和夾緊，提高生產(chǎn)效率，以滿足大批量生產(chǎn)的要求。采用螺旋壓板式壓緊，夾緊力的作用力方向利于減少所需夾緊力的大小，且力的方向垂直于工件的主要定位基準(zhǔn)。夾具采用平面、圓柱銷、V型塊進行定位，具體結(jié)構(gòu)如專用夾具零件圖和裝配圖所示。裝夾時，先要撥壓V型塊，當(dāng)軸承架按圖示位子裝夾完后，再用兩邊的加緊裝置夾住軸承架，最后將鉆套裝入橫板孔內(nèi)，便可加工零件了。 由于安裝鉆套，裝夾工件時有一定的不便，但是可以實現(xiàn)快速定位、對刀，夾具底部的通孔防止鉆頭直接接觸到鉆床，保護刀具。兩邊都有較大空間利于排屑。 7 方案綜合評價與結(jié)論 對于Φ30孔的加工采用平面、圓柱銷、V型塊進行定位，這種定位方式限制了工件的5個自由度，盡管是不完全定位但滿足加工要求，定位合理。加工方案為鉆-擴，因為，零件的精度要求不高。整個方案在機床設(shè)備種類有限的情況下仍可以大量生產(chǎn)，并且生產(chǎn)效率較高。 8 體會與展望 通過這次機械制造技術(shù)基礎(chǔ)的課程設(shè)計，有得到一次有效的實訓(xùn)。課程設(shè)計過程中，翻閱各類書籍，查閱大量資料，這不僅擴大了我的視野增長專業(yè)知識，而且涉及的各機械方面的知識再一次得到鞏固和加深。課程設(shè)計是對所學(xué)知識進行實際運用，理論聯(lián)系實踐，鍛煉實際動手能力、分析問題、解決問題及把握全局的能力。 在相當(dāng)長的一個可以預(yù)見的歷史時期內(nèi)，機械工業(yè)仍然是衡量一個國家現(xiàn)代化程度與工業(yè)化進程的最主要標(biāo)準(zhǔn)，微電子工業(yè)與生物技術(shù)等產(chǎn)業(yè)要做到徹底脫離機械工業(yè)而獨立目前看來還沒有可能。而機械工業(yè)的最基本組成部分——零件的加工制造，當(dāng)然的成為衡量機械發(fā)展水平的重要指標(biāo)。即使經(jīng)過幾十年的積累，我國在零部件制造方面也只是在低端徘徊，產(chǎn)品也以低端為主。精密性和工藝性水平仍遠遠沒有達到國際先進水平。即使在一些名為國產(chǎn)的設(shè)施上，進口件扮演的往往是核心角色。此次汶川地震中救災(zāi)的直升機主力——20世紀(jì)80年代中美蜜月期時購買的“黑鷹”直升機——至今仍然需要每年從美國進口零備件以維持運轉(zhuǎn)。這可以看做我國機械工業(yè)的一個縮影?？吹竭@里，突覺慚愧。我們國家有好多的高科技都是在模仿發(fā)達國家，當(dāng)人家問及知識產(chǎn)權(quán)和技術(shù)轉(zhuǎn)讓費時，我們模仿出來的產(chǎn)品卻達不到別人的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。然而對于國內(nèi)的現(xiàn)狀，不必太悲觀。盡管我國工業(yè)時代來的較晚，底子薄，要相信按照目前的發(fā)展速度“中國制造”一定會征服世界的。 參考文獻 [1] 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