机械制造技术课程设计设计轴承座零件的机械加工工艺规程及夹具.doc

夹具课程设计说明书课 题 名 称 设计轴承座零件的机械加工工艺规程及夹具 学 生 姓 名 学 号 系、年级专业 机械与能源工程系 现代制造技术 指 导 教 师 机械与能源工程系2015 年 12月前言机械制造装备设计是机械设计制造及其自动化专业的一门主要专业课，其任务是通过该课程的学习，掌握主要机械制造装备的工作原理及其正确使用和选用方法、原则，并具备一定的机械制造装备的总体设计、传动设计、结构设计等基本知识和主要工艺装备的设计能力。而课程设计是机械制造装备设计课程的一个重要的实践性教学环节，也是机械类专业学生较为全面的机械设计训练。通过课程设计的实践，综合地运用装备设计课程和其他先修课程的理论与实际知识，进一步培养与提高学生分析和解决工程实际问题的机械设计能力。其目的在于： （1通过课程设计，使学生能综合运用夹具设计课程及其他相关专业课程的知识，学会用所学的理论知识指导设计实践，树立正确的设计思想。   2通过课程设计，培养学生分析和解决工程实际问题的能力，使学生掌握机床夹具的一般设计方法和步骤，提高其走上工作岗位所需的专业技能。  3通过课程设计，使学生学习运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料等。 零件在工艺规程之后，就要按工艺规程顺序进行加工。在加工中除了需要机床、刀具、量具之外，成批生产时还要用机床夹具。他们是机床和工件之间的连接装置，使工件相对于机床获得正确的位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度、形状精度和尺寸精度。通常把确定工件在机床上或夹具中占有正确位置的过程，称为定位。当工件定位后，为了避免在加工中受到切削力、重力等的作用而破坏定位，还应该用一定的机构或装置将工件加以固定。使工件在加工过程中保持定位位置不变的操作，称为夹紧。将工件定位、夹紧的过程称为装夹。工件装夹是否正确、迅速、方便和可靠，将直接影响工件的加工质量、生产效率、制造成本和操作安全。在成批、大量生产中，工件的装夹是通过机床夹具来实现的。机械制造技术基础课程设计主要是以研究轴承座机械工艺加工工艺规程和设计加工轴承座孔专用镗床夹具为目的。针对轴承座的基本结构，用查表法制定出其工序及工艺流程。按大批量生产条件，确定其铸件的尺寸公差与机械加工余量。并确定孔加工的基木时间与辅助时间。在详细制定镗削轴承座孔的工艺过程中，需要根据加工余量、镗刀切削用量、及选用的机床相应的主轴转速级数来选用每个工步的背吃刀量、进给量、切削速度。在设计锁床夹具部分，应用六点定位原理，确定出工件的定位方案。其中夹具应包括定位元件及定位装置、夹紧装置、对刀与一皆引元件、夹具体、其他元件及装置。通过设计加工工艺规程和夹具能够实现加工轴承座孔的整个过程。机床夹具在生产中应用十分广泛，夹具按使用范围分为通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和随行夹具，按使用机床分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、磨床夹具、齿轮机床夹具、自动机床夹具、数控机床夹具、自动线随行夹具以及其他机床夹具等，按夹紧的动力源分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气-液增力夹具、电磁夹具及真空夹具等。 目录1机械加工工艺规程的制订6 1.1轴承座的工艺分析及生产类型的确定6 1.1.1轴承座的用途6 1.1.2轴承座的技术要求 7 1.1.3轴承座的工艺性分析 r8 1.1.4确定轴承座的生产类型 r81.2工序尺寸及其公差的确定8 1.2.1确定加工方案8 1.2.2用查表发确定加工余量 9 1.2.3计算各工序尺寸的基木尺寸9 1.2.4确定各工序尺寸的公差及其偏差9 1.3拟定轴承座工艺路线9 1.3.1定为基准的选择 r11 1.3.2表面加工方法的确定11 1.3.3加工阶段的划分11 1.3.4工序的集中与分散11 1.3.5工序顺序安排12 1.3.6工艺路线安排12 1.3.7确定工艺路线12 1.4切削用量、时间定额的计算13 1.4.1切削用量的计算13 1.4.x,时间定额的确定132镗床专用夹具设计14 2.1定位方案14 2.1.1确定定位元件14 2.1.2定位误差的分析15 2.1.3定位元件的配合尺寸163确定导向装置. 194确定夹紧机构20 4.3.1夹紧力的计算21 4.3.2,确定定位元件之间及定位元件与工件之间的尺寸 22 5课程设计心得231机械加工工艺规程的制订1.1轴承座的工艺分析及生产类型的确定1.1.1轴承座的用途 轴承座是用来支撑轴承的，固定轴承的外圈，仅仅 让内圈转动，外圈保持不动，始终与传动的方向保持一致（比如电机运转方向），并且保持平衡轴承是当代机械设备中一种重要零部件。它的主要功能是支撑机械旋转体，降低其运动过程中的摩擦系数，并保证其回转精度。通过给轴承座上紧紧定螺丝，来达到内圈周向、轴向固定的目的，但轴承外圈与轴承座内孔是间隙配合，一般只用于轻载、无冲击的场合。轴承座在工作时，静力平衡。该轴承座零件，用来安装轴承，形状一般，精度要求较高，零件的主要技术要求分析如下: 由零件图可知，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井不高，也就是说其余的表面不需要加工，只需按照铸造时的精度即可。底座底面的精度为Ra1.6，43孔的内表面精度要求为Ra12.5,56孔的内表面精度要求为Ra6.3，62孔内表面精度要求为Ra1.6, 17孔内表面精度为Ra12.5，12孔内表面精度要求为Ra1.6，左端面精度为Ra6.3, 右端面精度为Ra3.2，底面精度为Ra3.2，。 其三维图如下： 1.1.2轴承座的技术要求:该轴承座的各项技术要求如下表所示:表一1.1.3轴承座的工艺性分析 该轴承座结构简单，形状普通，属一般类零件。主要加工表面有43、56、62孔内表面，要求其轴线与底面的平行度满足0 .01 mm,其次就是 1 7、和12孔通过专用的夹具和钻套能够保证其加工工艺要求。该零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削的粗加工就可以达到加工要求。由此可见，该零件的加工艺性较好。1.1.4确定轴承座的生产类型 本课程设计轴承座的生产类型定为大批量生产。1.2工序尺寸及其公差的确定1.2.1确定加工方案 查阅机械制造墓础课程设计指导书表2-40，对于基本尺寸为F100mm，公差为0.039mm,其公差等级为IT8。再由表1-1,确定其加工方案为粗镗.一半精镗一精镗。1.2.2用查表发确定加!余量 毛坯总余量:由表2- 1和2- 5，对于大批量生产，砂型机造型，取尺寸公差等级为10级，加工余量等级为G级，这是底、侧面的加工余量等级。砂型铸造孔的加工余量等级降低一级选用，其加工余量等级为IT10级，RMA- H级。再由表2- 4查得，每侧的加工余量数值为3 mm，故毛坯孔的加工总余量为Z总=4mm 精镗余量 Z精 =0.3 mm (表2一 2 9 ） 半精锐余量 Z半精 =(6-2-0.3）=3 .7 mm 粗镗余量 Z粗 =2mm(表2一29）1.2.3计算各工序尺寸的基本尺寸 精镗后工序基本尺寸为F 35mm.(设计尺寸）;其他各工序基本尺寸依次为: 半精镗 35-0.3=34 .7mm 粗镗 34-3=31 mm 毛坯 31-2=29mm1.2.4确定各工序尺寸的公差及其偏差 工序尺寸的公差按加工经济精度确定: 精镗:IT8，公差值为0.039mm（表2一40）; 半精镗:IT9（表1一7）;公差值为0.032mm（表2一40）； 粗镗:IT11(表1一7）;公差值为0. 160mm（表2一40）; 毛坯:（T 1 0:公差值为2 . 6 mm(表2一 3 ）。 工序尺寸偏差按“入体原则”标注: 精镗:F 350+0.039;半精镗:F 34.7 0+0.062 粗镗:F 310+0.160；毛坯孔:F29±1.3 表1-2 图1-2毛培图如下 1.3拟定轴承座工艺路线1.3.1定为基准的选择 1.粗基准的选抒 按照粗基准的选择原则为保证不加工表面和加工表面的位置要求，应选择不加工表面为粗基准。根据零件图所示，应选轴承底座上表面和右端面为粗基准，以此加工轴承底座底面和左端面以及其它表面。 2.精基准的选抒 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面和左端面为主要的定位精基准，即以轴承座的下底面和左端面为精基准。1.3.2表面加工方法的确定根据轴承座零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如下表所示: 1.3.3加工阶段的划分表1-3 该轴承座加工质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工、精加工三个阶段。 在粗加工阶段，首先将精基准(轴承座底面和左端面）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工,保证其他表面的精度要求;然后粗镗 43孔，钻 1 7、和12孔。 在半精加工阶段，完成半精镗F 35孔，粗铰F8孔，扩F16孔， F11孔。 在精加工阶段，完成精镗F 35孔，精铰F8、F16孔以及M8内螺纹的加工。1.3.4 工序的集中与分散选用工序集中原则安排轴承座的加工工序。该轴承座的生产类型为大批生产，采用工序集中原则可以提高生产率;而且可以减少工件的装夹次数，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。1.3.5工序顺序安排.机械加工工序 （1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准轴承座底面和左端。 （2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工序，后安排精加工序。 （3）遵循“先面后孔”原则，先加工轴承座底面和左端面，再加工各孔。2，热处理工序 铸造成型后，对铸利进行退火处理，可消除铸造后产生的铸造应力，提高材料的综合力学性能。该轴承座在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，故采用退火处理即可满足零件的加工要求。3.辅助工序 在精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该轴承座工序的安排顺序为:热处理一基准加工一粗加工一半精加工一精加工。1.3.6确定工艺路线 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，工表列出了轴承座的工艺路线 表1-4 1.4切削用量、时间定额的计算 在这只计算粗镗一半精镗一精镗35孔此工序的切削用量和时间定额。1.4.1切削用量的计算 粗镗阶段 （1）背吃刀量的选择: 粗镗前孔的直径是29mm,因此粗镗的背吃刀量ap=31一29=2mm（2） 进给量的选择： f=0.6mm/r（3）切削速度的选择: 由表529知灰铸铁件上粗镗31的孔v=2035m/min暂将速度v定为30m/min，由公式 又由镗床t68的18级转速取实际切削速度半精镗阶段（1）背吃刀量的选择:半精镗孔的直径是31mm，因此粗镗的背吃刀量（2）进给量的选择: （表529）（3）切削速度的选择: 由表5一29知灰铸铁件上粗镗的孔暂将切削速度v取为由公式。又由镗床t68的18级转速取实际切削速度精镗阶段（1）背吃刀量的选择:精镗孔的直径是34. 7mm,因此粗镗的背吃刀量ap= 35-34.7 = 0.3mm。（2）进给量的选择:（表5-29）(3）切削速度的选择:由表5一29知灰铸铁件上的粗镗F35mm.的孔v=1530m/min暂将切削速度v取为27m/min由公式又由镗床t68的18级转速取n=250r/min实际切削速度1.4.2时间定额的确定工步1:粗镗 工步2:半精镗 工步3:精镗 4、专用夹具设计4.1问题的提出夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程地切削加工、 热处理、装配等工艺过程中。机床夹具按在不同生产类型中的通用性，可以分为通用夹具. 专用夹具. 可调夹具. 组合夹具等。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，采用4个工件同时加工，并根据零件图实际需要，需要设计加工M4螺纹的夹具。4.2夹具的设计4.2.1定位基准的选择据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。图4-1 方案一如图4-1所示1面也就是整个轴承座的截面定位限制两个自由度。2面是轴承座的地面定位限制三个自由度3面是侧面定位限制一个自由度。方案二1面是轴承座的底面限制三个自由度。 2面是侧面限制一个自由度。 3面是轴承孔外端面定位限制两个自由度。方案比较：方案一：是按照基准统一及基准重合原则确定的，有利于夹具的设计制造，加紧力方向指向定位元件刚性较大的方向，定位相对简单。方案二：是是按照基准统一原则确定的，有利于夹具的设计制造，但不容易保证空的轴线与外圆对称面的重合，钻头进给的的轴向力完全由定位元件承受，很容易引起变形。本工序车Ø30内圆弧面，加工的切削力主要是刀头进给时的轴向力和钻削扭矩，样工件轴向几乎没有切削力，所需要的加紧力不是很大。综合考虑两个方案的优缺点，及加工的具体情况，采用方案一。4.2.2定位元件的设计通过方案一来选择设计定位元件限制1平面的元件三维图如图4-3所示图4-34.2.3切削力及夹紧力的计算刀具： 粗车切削力：查现代机床夹具设计P104表，得车削切削力计算公式： 圆周分力Fc = 902 Kp径向分力Fp = 2383Kp轴向分力Ff =3326Kp其中背吃刀量 2.3mm(Ø30) 4mm(Ø35)f每转进给量 0.16mm(Ø30) 0.3mm (Ø35)Vc切削速度m/min 60(Ø30) 40(Ø35)Kp修正系数1.08 1.63 0.70所以切削Ø30时的各切削力Fc1= 566.8N Fp2=801.5N Ff3= 416.4N 精车切削力：背吃刀量0.5mm(Ø30) 0.7mm(Ø35)f每转进给量 0.13mm(Ø30) 0.2mm (Ø35)Vc切削速度m/min 38(Ø30) 20(Ø35)Kp修正系数 1.08 1.63 0.70所以切削Ø30时的各切削力Fc1= 105.45N Fp2= 57.23N Ff3= 97.96N 车削夹紧力：查机床夹具设计手册P70表3-6，查得工件以V形块和定位块定位时所需夹紧力计算公式： Wk = 式中Wk实际所需夹紧力K安全系数弹簧夹头的半锥角u2工件与夹具支承面的摩擦系数则所需夹紧力 Wk=399（N）根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。3、定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为V形块与定位块，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合B=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。Y=0.5d=0.5×0.12mm=0.06mm4.2.4加紧元件的设计图4-5加紧元件由一个V型块给轴承座顶端一个向下的力来使工件加紧，而后的螺杆是为了在装卸工件方便所做的设计4.2.5整个夹具装配图的三维图图4-64.2.6紧固元件的选择由于夹具零件都是固定在夹具体上面的，所以应该选择螺钉，由于夹具的设计尺寸面的宽度多为15或者20cm，尺寸较小，为了满足强度要求以及在这么小的空间装配拆装，故选择内六角圆柱头螺钉。4.2.7夹具操作说明先将定位元件及加紧元件固定在夹具体上面，然后只需拧松螺杆将V型块退回即可将元件按照定位基准放置好，最后拧紧螺杆将元件加紧。当加工完成之后拧松螺杆将元件取下，在放入下一个零件。5、设计心得通过这次设计，使我对工艺路线的制定和工艺规程的安排以及工装的选择和设计有了更深刻的了解和掌握。也使我对于一个工艺员所从事的工作有了深层次体会，培养了实际工作能力，特别是分析问题和解决问题的能力，可以说这次毕业设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师曾老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。在此要感谢我们的指导老师对我们悉心的指导，感谢老师给我们的帮助。在设计过程中，我通过查阅大量有关资料，与同学交流经验和自学，并向老师请教等方式，使自己学到了不少知识，也经历了不少艰辛，但收获同样巨大。在整个设计中我懂得了许多东西，也培养了我独立工作的能力，树立了对自己工作能力的信心，相信会对今后的学习工作生活有非常重要的影响。而且大大提高了动手的能力，使我充分体会到了在创造过程中探索的艰难和成功时的喜悦。虽然这个设计做的也不太好，但是在设计过程中所学到的东西是这次课程设计的最大收获和财富，使我终身受益。