機械制造技術課程設計-軸承座工藝規(guī)程及鉆Φ17孔夾具設計【全套圖紙】

目錄 機械制造工藝學課程設計任務書3 前言.4 1. 零件的分析5 1.1.零件的作用 5 1.2.零件的工藝分析 5 2.確定生產(chǎn)類型5 3.確定毛坯6 4. 工藝規(guī)程的設計.6 4.1.定位基準的選擇.6 4.1.1.粗基準的選擇.6 4.1.2.精基準的選擇.6 4.2. 工藝路線的擬定7 5.機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定10 5.1 .毛坯尺寸的確定 10 5.2.粗銑底底座底面 .10 5.3.40 端面的加工.12 5.4.11 面的加工.12 5.5.60 內(nèi)孔.12 5.6.鉆 17 孔 13 5.7.鉆 55 的孔 14 5.8.時間定額計算 .14 6.夾具設計.17 7.參考文獻.18 2 機械制造工藝學課程設計任務書機械制造工藝學課程設計任務書 全套圖紙，加全套圖紙，加 153893706 題目：設計軸承座零件的加工工藝規(guī)程 生產(chǎn)綱領： 5000 件 生產(chǎn)類型： 批量生產(chǎn) 內(nèi)容： 1. 產(chǎn)品零件圖 1 張 2. 產(chǎn)品毛坯圖 1 張 3. 機械加工工序卡片 1 套 4. 課程設計說明書(50008000 字) 1 份 3 前言前言 機械制造工藝學課程是在學完了機械制造工藝學和大部分專業(yè) 課，并進行了生產(chǎn)實習的基礎上的一個教學環(huán)節(jié)。這是我們在進行 畢業(yè)設計之前對所學課程的一次深入的全面的總復習，也是一次理 論聯(lián)系實際的訓練。因此，它在今年的學習中占有重要的地位。 我個人的感想是，希望經(jīng)歷了這次課程的設計，對自己的將來 所從事的工作，進行一次適應性的訓練，通過這次課程設計鍛煉自 己的分析問題，解決問題的能力，為畢業(yè)后的工作打下一個良好的 基礎。 由于自己的理論知識的不完善，實踐能力的缺乏，設計之中不 免有一些不合理的地方，學生我肺腑的懇請老師能夠給予指教批評。 4 1. 零件的分析零件的分析 1.1.零件的作用零件的作用 上緊定螺絲，以達到內(nèi)圈周向、軸向固定的目的 但因為內(nèi)圈內(nèi) 孔是間隙配合，一般只用于輕載、無沖擊的場合。 5 1.2.零件的工藝分析零件的工藝分析 該零件為軸承支架，安裝軸承，形狀一般，精度要求并不高， 零件的主要技術要求分析。 （1）由零件圖可知，零件的底座底面、內(nèi)孔、端面及軸承座的 頂面有粗糙度要求，其余的表面精度要求并不高，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 Ra6.3、內(nèi)孔端面及內(nèi)孔的精度要求均為 6.3,軸承座的頂面為 Ra12.5。軸承座在工作時，靜力平衡。 （2）鑄件要求不能有砂眼、疏松等缺陷，以保證零件的強度、 硬度及疲勞度，在靜力的作用下，不至于發(fā)生意外事故。 2.確定生產(chǎn)類型確定生產(chǎn)類型 已知此軸承座零件的生產(chǎn)綱領為 5000 件/年，零件的質量不 足 100Kg，查第 7 頁表 1.1-3，可確定該零件生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)， 所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當集中；加 工設備以通用設備為主， 采用專用工裝。 3.確定毛坯確定毛坯 零件材料為 HT200，考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大， 零件結構又比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故選擇木摸手工砂型 鑄件毛坯。查機械制造工藝設計簡明手冊第 41 頁表 2.2-5,選 6 用鑄件尺寸公差等級為 CT-9。這對提高生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質量有幫 助。此外為消除殘余應力還應安排人工時效。 4. 工藝規(guī)程的設計工藝規(guī)程的設計 4.1.定位基準的選擇定位基準的選擇 根據(jù)零件圖紙及零件的使用情況分析，知 40H8 的孔，軸承端 面、頂面、17 及 11 的孔等均需正確定位才能保證。故對基準 的選擇應予以分析。 4.1.1.粗基準的選擇粗基準的選擇 按照粗基準的選擇原則為保證不加工表面和加工表面的位置求， 應選擇不加工表面為粗基準。根據(jù)零件圖所示，故應選軸承底座上 表面為粗基準，以此加工軸承底座底面以及其它表面。 4.1.2.精基準的選擇精基準的選擇 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準合” 原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準， 即以軸承座的下底面為精基準。 4.2. 工藝路線的擬定工藝路線的擬定 方案方案 1 7 (2).工 藝 路 線 方案二： 工序 1：粗銑軸承座的下底面。以軸承座的底座的上表面為定 位粗基準，采用 X6132 臥式銑床加工。 工序 2：粗鏜及半精鏜 40 的內(nèi)孔， 以內(nèi)孔軸線為基準，采 用鏜床專用夾具。 工序 3：粗銑軸承座的端面，以軸承座的下底面為基準，使用 X6132 臥式萬能銑床進行加工。 工序 4：鉆、擴 11 的孔，鉆、擴 16 的孔。采用 Z525 立式 1 40 前端 面 半精銑軸承座 40 前端面，使前后端面距為 50mm 2 40 后端 面 半精銑軸承座 40 后端面，使前后端面距為 50mm 3座頂、底面粗銑軸承座頂面，使其與定面臺面距 60mm 4頂內(nèi)側面 半精銑頂內(nèi)側面，使兩內(nèi)側面相距 70mm 5 11 上端 面 半精銑上端面，使其與頂面臺面距 50mm 6 45 內(nèi)端 面 半精銑擴口至 45mm 7 40 內(nèi)端 面 擴孔至 40mm 8 40 內(nèi)倒 角 車一個 2.5mm 的倒角 911 孔 鉆、鉸孔至 11mm 101317 孔 鉆、鉸孔至 1317 11去毛刺 12中檢 8 鉆床加專用夾具 工序 5： 銑軸承座上面的小圓柱的上頂面，還以下表面為定 位基準，同樣使用 X6132 臥式銑床銑削。 (3).工藝路線方案三： 工序 1：銑軸承座上面的小圓柱的上頂面，還以下表面為定位 基準，同樣使用 X6132 臥式銑床銑削。 工序 2：粗銑軸承座的下底面。以軸承座的底座的上表面為定 位粗基準，采用 X6132 臥式銑床加工。 工序 3： 粗銑軸承座的端面，以軸承座的下底面為基準，使 用 X6132 臥式萬能銑床進行加工。 工序 4：粗鏜及半精鏜 40 的內(nèi)孔， 以內(nèi)孔軸線為基準，采 用鏜床專用夾具。 工序 5：鉆、擴 11 的孔，鉆、擴 16 的孔。采用 Z525 立 式鉆床加專用夾具。 4.3.工藝方案的比較與分析工藝方案的比較與分析 方案一在第一道工序內(nèi)容多，工序集中，操作方便。方案二 工序分散，方案三在第一道工序時，選擇的粗基準為底面，這樣不 符合粗基準選擇的原則，即不了保證加工面與不加工面的位置要求 時，應選擇不加工面為粗基準這一原則。 方案 1 與其相比，在銑完底面后，直接在銑床上銑削底面及頂 面，如此，相對來說，裝夾次數(shù)少，可減少機床數(shù)量、操作人員數(shù) 量和生產(chǎn)面積還可減少生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)組織工作并能生產(chǎn)率高。另 9 外，零件的加工要求就整體來說，其精度并不高，若采用工序分散 （方案二）法，其加工經(jīng)濟性并不是很好。但在選擇方案的時候， 還應考慮工廠的具體條件等因素，如設備，能否借用工、夾、量具 等。 故本次設計選擇方案一。根據(jù)工序方案一制定出詳細的工序劃 分如下所示： 毛坯為精鑄件，清理后，退火處理，以消除鑄件的內(nèi)應力及改 善機械加工性能，在毛坯車間銑削去澆冒口，達到毛坯的技術要求， 然后送到機械加工車間來加工。 5.機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 5.1 .毛坯尺寸的確定毛坯尺寸的確定 軸承座其材料為 HT200。由于產(chǎn)品的精度要求不高，生產(chǎn)綱領 為中批生產(chǎn)，所以毛坯選用砂型鑄造。毛坯鑄出后進行退火處理， 以消除鑄件在鑄造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應力。 由文獻（1）表 2-2，該種鑄件的尺寸公差等級為 IT9 級。 由文獻（1）表 2-2，可查出鑄件主要尺寸的公差。 5.2.粗銑底底座底面粗銑底底座底面 底面由粗銑和精銑兩次加工完成，采用三面刃圓盤銑刀（高 速鋼） ，銑刀的規(guī)格為 110 x15， 機床的型號X6132 刀具：YG6 硬質合金端銑刀。由于銑刀在工作時，是斷續(xù)切削， 10 刀齒受很大的機械沖擊，在選擇幾何角度時，應保證刀齒具有足 夠的強度。由金屬切削原理與刀具可取 -10 o 0 s 0 =60 =10 。 r 0 0 0 加工要求 粗銑軸承座的下底面。 a) 確定加工余量 由毛坯圖可知：總加工余量為 2mm，文獻表 8-30 可知精加 )2( 工余量為 1mm，由于兩腳底面較小，根據(jù)實際情況，調(diào)整為 0.2mm， 故其粗加工余量為(2-0.2)=1.8mm。 b）確定每齒進給量 由切削加工簡明實用手冊表 8-95 ，取每齒粗銑的進給量為 0.2mm/Z,取精加工每齒的進給量為 1.5mm/Z.粗銑走刀一次 ap=1.8mm，精 銑走刀一次 ap= 0.2mm。 c)計算切削用量 由表 8-56，取粗銑、精銑的主軸轉速分別為 150r/min 和 300r/min，由前面選擇的刀具直徑 110mm，故相應的切削速度分 別為：V = dn/1000= =56.52m/min 粗 1000 150120 x V = dn/1000=m/min=113m/min 精 1000 300120 x d) 校核該機床功率（只需校核粗加工即可） 。 由文獻表 2.4-96 得切削功率為 P =92.4x10-5ZnK )2( m 14 . 0 0 D 86 . 0 e a 72 . 0 f a p a m p 取 Z=16 n=2.5r/s =10mm =0.2mm 60 150 e a f a =1.8mm p a 11 而 K=K KF2 由文獻表 2.4-94 可知 K =1 KF2=1 m p v )2( v 故 K=1 m p 故=92.4xxxxx1.8x16x2.5x1=0.35KW m p 5 10 14. 0 120 86 . 0 10 72 . 0 2 . 0 其所消耗量功率遠小于機床功率，故可用。 5.3.60 兩端面的加工兩端面的加工 兩端面的加工由銑削來完成，此時，刀具：YG6 硬質合金端銑 刀，刀具不變，機床不變。工序單邊總余量由毛坯圖與零件圖 可知為mm，由于本工序為粗加工，尺寸精度和表面質量可不 考慮，從而可采用不對稱端銑，以提高進給量提高加工效率。 由表 8-95 可得：=2mm f=2mm/r 由文獻表 8-56 可 p a )2( 得 n=600r/min 則就可確定相應的切削的速度：故 V= 1000 dn =226.08m/min 1000 600120 x 5.4.65 頂面的加工頂面的加工 頂面的加工由銑削來完成，工序余量為 2mm 由文獻表 8- )2( 95 可得=3mm 且上表面精度要求不高，故上表面可一次性加工完 p a 成。由于上表面較小，可采用端銑刀加工，但是增加了換刀時間， 降低了效率。故刀具仍可用刀具刀具直徑為 110 的 YG6 硬質合金 面銑刀。可取 f=1.5mm/r 由文獻表 8-56 可取 n=600r/min 則 )2( 相應的切削速度 V=117.75m/min 1000 dn 1000 600120 x 12 5.5.40 內(nèi)孔內(nèi)孔 由零件圖及毛坯圖知，加工總余量為mm，由于精度要求，須 粗鏜和半精鏜各一次。由文獻表 8-86，粗加工時，取進給量 )2( F=0.5mm/r =mm 精加工時，=1mm,F=0.2mm/r。 由表 8-87 p a p a 查得粗鏜 40mm 內(nèi)孔的切削速度 V =1.2m/min V =1.6m/min 由 粗精 此算出轉速為 n =61.15r/min 粗 d v 1000 5 . 62 2 . 11000 x x n =81.5m/min 精 d v 1000 5 . 62 6 . 11000 x x 5.6.鉆鉆 17 孔孔 該孔可選由高速鋼鉆頭鉆出底孔后，再由擴孔鉆鉆出。由文 獻表 8-81 得擴孔時的余量為mm，根據(jù)實際情況可取為 2mm,故鉆 )2( 孔的余量為 Z =12-2=10mm 鉆 鉆孔工序尺寸及公差為 拉孔工序尺寸及公差為 0044 . 0 0 10 11H9()。由文獻表 8-69,鉆孔的進給量 f=0.2mm/r，由文獻 043 . 0 0 )2( 表 8-71 求得鉆孔時的切削速度 v=0.35m/s=21m/min 由知 )2( 擴孔的進給量為 0.8mm/s。由此算出轉速為： n=668.8r/min D v 1000 10 211000 x x 按鉆床的實際轉速取 n=600r/min，則實際切削速度為： v= dn/1000=21.85m/min 1000 6 . 11x 由表 8-78 得 F=CFd Ff FK =588.6xd xfxK x 0 y F0 8 . 0 f M=C d mfK x10 =225.63x dxfx K x0 m x 0 ym m 39 . 1 0 8 . 0 m 3 因為加工灰鑄鐵時 K =K 由文獻表 8-78，可查的 K =1， Mf )3( f 13 故 F=588.6x11.6x0.2x1=1884.1N 8 . 0 M=225.63x11.6x0.2x1x10 =6.6N.m 9 . 18 . 03 它們均小于機床所能提供的進給率和扭轉力矩,故機床剛度足夠。 5.7.鉆鉆 11 的孔的孔 該孔先由高速鋼鉆頭鉆出后，再由圓孔拉刀拉出。由文獻表 )3( 8-24 拉孔時的余量為 0.5mm，故 Z =7.75mm 鉆 2 5 . 016 鉆孔：工序尺寸及公差為 15.5 0044. 0 0 拉孔：工序尺寸及公差為 16 H9（） 043 . 0 0 由文獻表 8-69 取鉆孔的進給量 F=0.25mm/r 由文獻表 )3()3( 8-71 求得鉆孔時的切削速度為 V=0.35m/s=21m/min 由此算出轉速 為：n=431.4r/min。按鉆床的實際轉速為 d v 1000 5 .11 211000 x x 480r/min。則實際切削速度為 V=23.36m/min。由表 1000 dn 1000 4805 .15 xx 8-78 得 F=588.6xd xfxK 0 8 . 0 f M=225.63xxfxK x10 9 . 1 0 d 8 . 0 m 3 因為加工灰鑄造鐵時，K = K ，由 8-78 可查得 K =1 故 mff F=588.6 x15.5x0.25x1=3009.6N 8 . 0 M=225.63x15.5x0.25x1x10 =13.6N.m 9 . 18 . 03 它們均小于機床所能提供的進給率和扭轉力矩，故機床剛度足 夠。 14 5.8.時間定額計算時間定額計算 根據(jù)設計要求，只計算一道工序的工時，下面計算加工 11 孔 的工時定額。 （）機動時間 由文獻機械加工工藝手冊表 2.5-7 得鉆孔時的計算公 式為：t= fn lll 21 式中 l =cotK +(1) 1 2 D y l =，鉆盲孔時，l 0 22 l=30 l =2 f=0.3 n=600 2 l =cot()+1.5=5.1 1 2 12 2 118 因此，t=0.206min 所以 t =4t=0.824min 3 . 0600 21 . 530 x b ()輔助時間 由機械加工工藝手冊表 2.5-41 確定 開停車 0.015min 升降鉆桿 0.015min 主軸運轉 0.02min 清除鐵屑 0.04min 卡尺測量 0.1min 裝卸工件時間由機械加工工藝手冊表 2.5-42 取min 故輔助時間 t =(0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1)=1.19min a (3)作業(yè)時間 15 t t （.824）=2.014minB ab （4）常量工作場地時間 T 由機械制造工藝學取則 T ss x=2.014x3%=0.06。B （）休息與生理需要時間r 由機械制造工藝學取則 x=0.06。 r B （）準備與終結時間 e 由機械加工工藝手冊可知表 2.5-44 取部分時間為 簡單件 26min 深度定位 0.3min 使用鉆模式 6min 由設計給定 5000 件，則 T /n=(26+0.3+6)/5000=0.00646min。 e （7） 單件時間 t t T T .134min pab sr （8） 單件計算時間 T /n2.14min。 cpe 六、夾具設計六、夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專 用夾具。夾具體是夾具的基礎件，夾具上的所有組成部分都必須最 終通過這一基礎件組成一個有機整體。 （1）足夠的剛度和強度 設計夾具時，應保證在夾緊力和切削力等 外力條件下，不產(chǎn)生過大的變形和振動。必要時，可在適當位置設 16 置若干條加強筋。 （2）夾具安裝穩(wěn)定 機床夾具通過夾具體安裝在機床工作臺上，安 裝應穩(wěn)定，為此，機床夾具重心和切削力等力的作用點應處在夾具 安裝基面內(nèi)。機床夾具高度越大，要求夾具體底面面積也越大。為 使夾具體平面與機床工作臺接觸良好，夾具體底平面中間部位應適 當挖空。 （3） 夾具體結構工藝性良好 設計時應注意夾具體的毛坯制造工藝 性、機械加工工藝性和裝配的工藝性。 （4）便于清除切屑 為防止加工中切屑聚積在定為元件工作表面或 其他裝置中，影響工件的正確定位和夾具的正常工作，在設計家具 時，要考慮切屑排除問題。 (一)問題的提出 本夾具是用來銑兩個臺階面,零件圖中上面和軸承孔中心線有公 差要求,因此這兩個平面也有一定的公差要求.另外,上面為該零件的 配合面,有一定的粗糙度要求.但此工序只是粗加工,因此本工序加工 時主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率,降低勞動強度,而精度則不是主要問 題. (二)夾具設計 1 定位基準選擇 上面對孔的中心線有一定的平面度、同軸度公差要求,因此應以地 面為主要定位基準由于鑄件的公差要求較大,利用軸承孔的內(nèi)圓表 面作為輔助定位基準時,會產(chǎn)生過定位，只有采用削邊銷才能保證零 17 件的定位要求. 2 切削力及夾緊力計算 對夾緊機構要求： 1夾緊時不破壞工件在夾具中占有的正確位置； 2夾緊力要適當，既保證工件在加工過程中定位的穩(wěn)定性，又要防止 因夾緊力過大損傷工件表面及產(chǎn)生夾緊變形； 3夾緊機構操作安全、省力、夾緊迅速； 4夾緊機構的復雜程度、工作效率與生產(chǎn)類型相適應。結構應盡量簡 單，便于制造與維修； 5具有良好的自鎖性。 由于實際加工的經(jīng)驗可知,立銑刀銑削時的主要切削力為銑刀的切 削方向,即平行于第一定位基準面,在前后兩端面需要采用擋塊適當夾 緊后本夾具即可安全工作.因此,無須再對切削力進行計算. 3 定位誤差分析 1） 根據(jù)定位基準的選擇原則，采用以 17 孔以及端面來定位。 2）切削力及夾緊力計算 3） 0 9.81 ZfYf FF FC dfK 查表可得=42.7、 xf=1.0、 yf=0.7、.= . 0.9FC Z F K 因此 Fz=.595N 0 9.81 ZMYM MM MC dfK 查表可得=0.021、 xM=2.0、 yM=0.8、.= . 0.87 MC M K 18 因此 扭矩 M=1.6Nm 由夾緊力機構產(chǎn)生的實際夾緊力應滿足下式 P=K F 其中：其余系數(shù) K=K1K2K3K4 K1基本安全系數(shù) 1.3 K2加工性質系數(shù) 1.1 K3刀具鈍化系數(shù) 1.15 K4斷續(xù)刀削系數(shù) 1.2 所以 K=1.31.11.151.2.=1.98 考慮實際夾緊力較小，以及所加工零件的結構特征，決定選用 滑動壓板夾緊結構 而且不需要進行強度.校核.。 19 小結 時間過得真快，轉眼幾個星期以來的課程設計實踐就結束了，這 次的課程設計讓我不斷探索研究機械加工及設計的具體理論與方法， 在指導老師的耐心指導下，使我們逐漸了解運用一系列的可操作的 機械設計的方法。我們從生活中區(qū)體會機械工藝設計的無處不在， 同時在該過程中發(fā)現(xiàn)機械工藝設計中的種種不足之處，我們根據(jù)所 學知識與實際生活相結合。在開始的設計中，雖然有很好的想法， 但是要把它實踐與書面理論相結合還是有困難的，于是我們咨詢老 師請求幫助，在老師的建議指導下我們一步步從簡單開始，在我們 慢慢探索中，我們辛苦并愉快的實現(xiàn)我們的設計。為得出大概實物 圖，我們運用了 CAD,WORD 等軟件，從中我們也復習了以前的功 課，讓我們受益匪淺。這次設計讓我們自己動腦動手，從理論到實 踐，一步步通過與老師，與同學相互溝通，相互幫助，綜合大家的 智慧得到最好的方案。我們學到的遠比書本上的多得多，相信這些 經(jīng)歷會在以后的生活中給我們更多的幫助。 再次感謝指導老師在這幾周里給我們的精心指導與幫助！ 參考文獻： 1 機械加工工藝手冊，機械工業(yè)出版社，孟少農(nóng)，1991 2 機械制造工藝與夾具指導，機械工業(yè)出版社，張進生，2000 3 機械制造工藝簡明手冊，機械工業(yè)出版社，李益民，1997 20 4 切削用量簡明手冊，機械工業(yè)出版社，艾興，肖濤綱，2000 5 機械加工余量手冊，機械工業(yè)出版社，孫本緒，熊萬武， 1999 6 機械加工工藝手冊，機械工業(yè)出版社，李洪，2002 7機械制造技術基礎，機械工業(yè)出版社（第 2 版） ，盧秉恒 8機械制造工藝學（第 3 版） ，機械工業(yè)出版社，王先逵 9機械加工工藝設計實用手冊，北京航天工業(yè)出版社，李耀辰