模板設(shè)計軸承座零件加工工藝規(guī)程及加工26孔專用夾具設(shè)計說明書

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1、中州大學(xué) 課 程 設(shè) 計 題 目：設(shè)計軸承座零件加工工藝規(guī)程與加工φ26孔專用夾具 班　　級： 姓　　名： 指導(dǎo) 王振成 教授 完成日期：2011-6-16 課程設(shè)計任務(wù)書 一、設(shè)計題目 設(shè)計"軸承座"零件加工工藝規(guī)程與加工φ26孔專用夾具 二、原始資料 <1> 被加工零件的零件草圖 1張 <2> 生產(chǎn)類型:50000件/年 三、上交材料 <1> 被加工工件的零件圖 1張 <2> 工件的毛坯圖 1張 <3> 機(jī)械加工工藝過程卡片1張

2、 <4> 與所設(shè)計夾具對應(yīng)那道工序的工序卡片1張 <5> 夾具裝配圖 1張 <7> 課程設(shè)計說明書<5000-8000字> 1份 四、進(jìn)度安排<參考> <1> 熟悉零件,畫零件圖 1天 <2> 選擇工藝方案,確定工藝路線,填寫工藝過程綜合卡片 1天 <3> 工藝裝備設(shè)計<畫夾具裝配圖與夾具體圖> 1天 <4> 編寫說明書 1天 <5> 準(zhǔn)備與答辯

3、 1天 五、指導(dǎo)教師評語 成 績： 指導(dǎo)教師王振成 日　　期 成績評定 采用百分分制. 優(yōu)秀：設(shè)計方案合理并新穎,設(shè)計說明書與設(shè)計圖紙規(guī)范、內(nèi)容豐富.在設(shè)計過程中勤奮好學(xué)、有創(chuàng)新思想； 良好：設(shè)計方案合理,設(shè)計說明書與設(shè)計圖紙比較規(guī)范、內(nèi)容比較豐富.在設(shè)計過程中勤奮好學(xué)、有創(chuàng)新思想； 中等：設(shè)計方案一般,設(shè)計說明書與設(shè)計圖紙欠規(guī)范、內(nèi)容一般.在設(shè)計過程中比較勤奮、創(chuàng)新思想不明顯； 與格：設(shè)計方案不完善,存在一些小錯誤,說明書與設(shè)計圖紙欠規(guī)范、內(nèi)容一般.在設(shè)計過程中勤奮精神不夠： 不與格：設(shè)

4、計方案有嚴(yán)重錯誤,設(shè)計說明書與設(shè)計圖紙不規(guī)范、內(nèi)容淺薄.在設(shè)計過程中勤奮好學(xué)精神不夠. 摘要 本文是有關(guān)軸承座工藝步驟的說明和機(jī)床夾具設(shè)計方法的具體闡述.工藝設(shè)計是在學(xué)習(xí)機(jī)械制造技術(shù)工藝學(xué)與機(jī)床夾具設(shè)計后,在生產(chǎn)實習(xí)的基礎(chǔ)上,綜合運(yùn)用所學(xué)相關(guān)知識對零件進(jìn)行加工工藝規(guī)程的設(shè)計和機(jī)床夾具的設(shè)計,根據(jù)零件加工要求制定出可行的工藝路線和合理的夾具方案,以確保零件的加工質(zhì)量. 據(jù)資料所示,軸承座是變速器中的主要外部零件,其主要作用是實現(xiàn)變速器中傳動作用和正常工作的.在設(shè)計軸承座機(jī)械加工工藝過程時要通過查表法準(zhǔn)確的確定各表面的總余量與余量公差,合理選擇機(jī)床加工設(shè)備以與相應(yīng)的加工刀具,進(jìn)給量,切削速度

5、、功率,扭矩等用來提高加工精度,保證其加工質(zhì)量. 關(guān)鍵詞 機(jī)械加工、工藝規(guī)程、專用夾具、軸承座 目錄 1 軸承座的工藝分析與生產(chǎn)類型的確定6 1.1 軸承座的用途6 1.2軸承座的技術(shù)要求7 1.3軸承座工藝分析7 2 確定毛坯、繪制毛坯簡圖8 2.1選擇毛坯8 2.2確定毛坯的尺寸公差和機(jī)械加工余量8 2.3繪制軸承座毛胚的鑄造簡圖9 3、擬定軸承座工藝路線9 3.1、定位基準(zhǔn)的選擇9 3.1.1 精基準(zhǔn)的選擇10 3.1.2 粗基準(zhǔn)的選擇10 3.2各面、孔加工方法的確定10 3.3加工階段的劃分11 3.4工序的集中與分散11 3.5工序順序的安排

6、11 3.51機(jī)械加工工序11 3.52熱處理工序11 3.53輔助工序11 3.6確定加工路線12 4 機(jī)床設(shè)備與工藝裝備的選用13 4.1機(jī)床設(shè)備的選用13 4.2工藝裝備的選用13 5 加工余量、工序尺寸和公差的確定13 6 切削用量、時間定額的計算13 6.1切削用量的計算13 6.11 鉆孔工步14 6.2時間定額的計算15 6.21基本時間的計算15 6.22輔助時間的計算16 6.23其他時間的計算16 6.24單件時間的計算17 7 夾具設(shè)計17 7.1問題的提出17 7.2夾具設(shè)計17 7.21 定位方案17 7.22 夾緊機(jī)構(gòu)18

7、 7.23 夾具與機(jī)床聯(lián)接元件18 7.24 定位誤差分析18 7.25切削力與夾緊力的計算18 8設(shè)計體會18 9參考文獻(xiàn)19 軸承座零件圖 1、軸承座的工藝分析與生產(chǎn)類型的確定 1.1、軸承座的用途 <一〕零件的作用 上緊定螺絲,以達(dá)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. 〔二〕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(shù)要求分析如下：〔參閱附圖1〕由零件圖可知,零件的底座底面、端面、槽與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

8、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,端面與內(nèi)孔的精度要求為Ra12.5,槽的精度要求為Ra1.6,軸承座頂面精度要求為Ra3.2.軸承座在工作時,靜力平衡. 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： 加工表面 尺寸偏差〔mm〕 公差與精度等級 表面粗糙度 形位公差 軸承座底面 140 IT9 6.3 軸承座上表面 140 IT9 3.2 φ54的上端面 60 IT11 12.5 前端面和 后端面 160 IT11 12.5 160x170的槽 170 IT8

9、 1.6 φ120的半孔 φ120 IT11 12.5 70x140的槽 70x140 IT11 12.5 φ25的孔 φ25 IT11 12.5 ‖ 0.06 A φ26的孔 φ26 IT11 12.5 1.3、審查軸承蓋的工藝性 . 1.4、軸承座的生產(chǎn)類型已知此軸承座零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000件/年,零件的質(zhì)量不足100Kg,查《機(jī)械制造工藝與夾具》第7頁表1.1-3,可確定該撥叉生產(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(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主,采用專用工裝.2、確定毛胚、繪制毛胚簡圖 2

10、.1選擇毛胚 零件材料為HT150,考慮零件在機(jī)床運(yùn)行過程中所受沖擊不大,零件結(jié)構(gòu)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.選用鑄件尺寸公差等級為CT-10.這對提高生產(chǎn)率,保證產(chǎn)品質(zhì)量有幫助.此外為消除殘余應(yīng)力還應(yīng)安排人工時效. 2.2確定毛胚的尺寸公差和機(jī)械加工余量 由表2-1至表2-5可知,可確定毛胚的尺寸公差與機(jī)械加工余量. 公差等級 由軸承蓋的功用和技術(shù)要求,確定該零件的公差等級為CT=11. 端蓋鑄造毛坯尺寸工差與加工余量 項目 機(jī)械加工余量/mm 尺寸工差/mm 毛坯尺寸/mm 備注 軸承座底面 5.2 60 60.52 表2-4

11、 軸承座上端面 5.0 140 145 表2-4 φ54上端面 5.2 60 65.2 表2-4 前端面和后端面 5.2 160 165.2 表2-4 170x160的槽 5.0 170 165.0 表2-4 φ120的半孔 4.4 120 115.6 表2-4 繪制軸承蓋毛坯簡圖 3、擬定軸承蓋工藝路線 3.1、定位基準(zhǔn)的選擇 ．精基準(zhǔn)的選擇 按照粗基準(zhǔn)的選擇原則為保證不加工表面和加工表面的位置要求,應(yīng)選擇不加工表面為粗基準(zhǔn).根據(jù)零件圖所示,故應(yīng)選軸承底座上表面為粗基準(zhǔn),以此加工軸承底座底面以與其它表面. 3.2.2．粗基準(zhǔn)的選擇

12、 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,以粗加工后的底面為主要的定位精基準(zhǔn),即以軸承座的下底面為精基準(zhǔn). 3.2、表面加工方法的確定 根據(jù)端蓋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： 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra/um 加工方案 備注 軸承座底面 IT9 6.3 粗銑-半精銑 表1-8 軸承座上表面 IT9 3.2 粗銑-半精銑 表1-8 φ54的上端面 IT11 12.5 粗銑 表1-8 前端面和 后端面 IT11 12.5 粗銑 表1-8

13、 160x170的槽 IT8 1.6 粗銑-精銑 表1-8 φ120的半孔 IT11 12.5 粗鏜-半精鏜 表1-7 70x140的槽 IT11 12.5 粗銑 表1-8 φ25的孔 IT11 12.5 鉆 表1-7 φ26的孔 IT11 12.5 鉆 表1-7 3.3、加工階段的劃分 該端蓋加工質(zhì)量要求一般,可將加工階段劃分為粗加工、半精加工兩個階段. 在粗加工階段,首先將精基準(zhǔn)〔端蓋右端面和φ26孔〕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；然后粗銑端蓋左端面、方形端面.在半精加工階段,完成端蓋左端面的精銑加工

14、和φ120孔的鏜-半精鏜加工與φ25孔等其他孔的加工. 3.4、工序的集中與分散 選用工序集中原則安排端蓋的加工工序.該端蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn),可以采用萬能型機(jī)床配以專用工、夾具,以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少,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. 3.5、工序順序的安排 機(jī)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)——端蓋右端面和φ26孔. 〔2〕遵循"先粗后精"原則,先安排粗加工工序,后安排精加工工序. 〔3〕遵循"先面后孔"原則,先加工端蓋右端面,再加工φ25孔. 3.5.

15、2．熱處理工序 鑄造成型后,對鑄件進(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.該端蓋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. 3.5.3．輔助工序 在半精加工后,安排去毛刺、清洗和終檢工序. 綜上所述,該端蓋工序的安排順序為：在、熱處理——基準(zhǔn)加工——粗加工——精加工. 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,下表列出了端蓋的工藝路線. 4、加工余量、工序尺寸和工差的確定 在這只確定鉆φ25孔的加工余量、工序尺寸和公差. 由表2-28可查得鉆孔余量Z鉆=25mm.查表1-20可依次確定各工

16、序尺寸的加工精度等級為,鉆：IT10.根據(jù)上述結(jié)果,再查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為,鉆：0.15mm. 綜上所述,該工序各工步的工序尺寸與公差分別為,鉆：φ25mm,它們的相互關(guān)系如下圖所示. 5、切削用量、時間定額的計算 在這只計算鉆φ25孔此工序的切削用量和時間定額. 5.1、切削用量的計算 鉆孔工步 .鉆Ф25孔 該孔可選由高速鋼鉆頭鉆出底孔 由文獻(xiàn)表5-22,鉆孔的進(jìn)給量f=0.3mm/r,由文獻(xiàn)表5-22求得鉆孔時的切削速度v=16m/min 由此算出轉(zhuǎn)速為：n===212.31r/min 按鉆床的實際轉(zhuǎn)速取n=200r/min,則實際切削速度為：v

17、=dn/1000==15.072m/min 5.2、時間定額的計算 5.2.1．基本時間tj的計算 〔1〕鉆孔工步 根據(jù)表5-41,鉆孔的基本時間可由公式 tj =L/fn=/fn 求得.式中切削工時 l=140mm; l2=4mm;l1=D/2*cotkr+<1~2>=26/2*cot54+1mm=10mm;f=0.1mm/r;n=392mm/r..將上述結(jié)果代入公式,則該工序的基本時間2.5min. .2.2．輔助時間ta的計算 根據(jù)第五章第二節(jié)所述,輔助時間ta與基本時間tj之間的關(guān)系為ta=<0.15~0.2> tj,這里取ta=0.15 tj ,則各

18、工序的輔助時間分別為： 鉆孔工步的輔助時間為：ta=0.15x150s=22.5s; 5.2.3. 其他時間的計算 除了作業(yè)時間〔基本時間和輔助時間之和〕以外,每道工序的單件時間還包括布置工作的時間、休息與生理需要的時間和準(zhǔn)備與終結(jié)時間.由于端蓋的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn),分?jǐn)偟矫總€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tb是作業(yè)時間的2%~7%,休息與生理需要時間tx是作業(yè)時間的2%~4%,這里均取3%,則各工序的其他時間可按關(guān)系式〔3%+3%〕〔tj+ta〕計算,它們分別為： 鉆孔工步的其他時間為：tb+tx=6%x<150s+22.5s>=10.35s; 5.2.4．

19、單件時間tdj的計算 這里的各工序的單件時間分別為： 鉆孔工步tdj鉆=150s+22.5s+10.35s=182.85s; 因此,此工序的單件時間tdj=tdj鉆=182.85s 將上述零件工藝規(guī)程設(shè)計的結(jié)果,填入工藝文件. 6.夾具設(shè)計 夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝備,它廣泛地運(yùn)用于機(jī)械加工,檢測和裝配等整個工藝過程中.在現(xiàn)代化的機(jī)械和儀器的制造業(yè)中,提高加工精度和生產(chǎn)率,降低制造成本,一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標(biāo).正確地設(shè)計并合理的使用夾具,是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率,從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一.同時也擴(kuò)大各種機(jī)床使用范圍必不可少重要

20、手段. 6.1提出問題 〔1〕怎樣限制零件的自由度；一個面限制3個自由度,長圓柱銷限制2個自由度,定位銷限制1個自由度. 〔2〕怎樣夾緊；設(shè)計夾具由螺旋夾緊工件. 〔3〕設(shè)計的夾具怎樣排削；此次加工利用麻花鉆和鉸刀,排削通過鉆模板與工件之間的間隙排削. 〔4〕怎樣使夾具使用合理,便于裝卸. 6.2設(shè)計思想 設(shè)計必須保證零件的加工精度,保證夾具的操作方便,夾緊可靠,使用安全,有合理的裝卸空間,還要注意機(jī)構(gòu)密封和防塵作用,使設(shè)計的夾具完全符合要求. 本夾具主要用來對φ25孔進(jìn)行加工,這個孔尺寸精度要求為IT10,表面粗糙度Ra12.5,鉆以可滿足其精度.所以設(shè)計時要在滿足精度的前提

21、下提高勞動生產(chǎn)效率,降低勞動強(qiáng)度. 6.3夾具設(shè)計 定位分析 〔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.故加工φ25孔時,采用軸承座底面和φ26孔內(nèi)圓柱面作為定位基準(zhǔn). 〔2〕定位誤差的分析 定位元件尺寸與公差的確定.夾具的主要定位元件為一個面與兩個孔定位,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. △j=〔TD+T d+△S〕/2 TD =0.060mm T d =0.011mm △S=0.010mm △j=0

22、.0365mm 切削力與夾緊力的計算 刀具：Φ25的麻花鉆. ①鉆孔切削力：查《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》P70表3-6,得鉆削力計算公式： 式中 P───鉆削力 t───鉆削深度,140mm S───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量, 0.3mm D───麻花鉆直徑,Φ25mm HB───布氏硬度,140HBS 所以 =7443〔N〕 鉆孔的扭矩： 式中 S───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量, 0.3mm D───麻花鉆直徑,Φ25mm HB───布氏硬度,140HBS =54 ③鉆孔夾緊力：查《機(jī)床夾具設(shè)計手冊》P70表3-6,查得工件以一個面和

23、兩個孔定位時所需夾緊力計算公式： 式中 φ───螺紋摩擦角 ───平頭螺桿端的直徑 ───工件與夾緊元件之間的摩擦系數(shù),0.16 ───螺桿直徑 ───螺紋升角 Q ───手柄作用力 L ───手柄長度 則所需夾緊力 =766〔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. 夾具操作說明 此次設(shè)計的夾具夾緊原理為：通過φ26孔和底面為定位基準(zhǔn),在圓柱32銷、平面和定位銷實現(xiàn)完全定位,以鉆模板引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工.采用手動螺旋快速夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件. 定位元件： 定位元件是用以確定正確位置的元件.用工件定位基準(zhǔn)或定位基面與夾具定位元件接觸或配合來實現(xiàn)

24、工件定位.該設(shè)計用可換定位銷 確定導(dǎo)向裝置 本工序要求對被加工的孔依次進(jìn)行鉆、鉸的加工,最終達(dá)到工序簡圖上規(guī)定的加工要求,故選用快換鉆套作為刀具的導(dǎo)向元件,查表9-13,確定鉆套高度H=30d=2×10.5=21mm,排泄空間h=0.7d=7.35mm. 7. 體會與展望 兩個星期里,在王振成教授的指導(dǎo)下,取得了可喜的成績,課程設(shè)計作為《機(jī)械制造技術(shù)》課程的重要環(huán)節(jié),使理論與實踐更加接近,加深了理論知識的理解,強(qiáng)化了生產(chǎn)實習(xí)中的感性認(rèn)識. 本次課程設(shè)計主要經(jīng)歷了兩個階段,第一階段是機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計,第二階段是專用夾具設(shè)計.第一階段我運(yùn)用了基準(zhǔn)選擇、機(jī)床選用等方面的知識；夾具設(shè)計的

25、階段運(yùn)用了工件定位、夾緊機(jī)構(gòu)與零件結(jié)構(gòu)設(shè)計等方面的知識. 經(jīng)過這兩個星期的設(shè)計,我基本掌握了零件的加工過程分析與工藝文件的編制、專用夾具設(shè)計的方法和步驟,學(xué)會了查找相關(guān)手冊、說明書等,以與選擇使用工藝裝備等等. 總之,這次設(shè)計使我在基本理論的綜合運(yùn)用與正確解決實際問題等方面得到了一次較好的訓(xùn)練.提高了我們的思考、解決問題創(chuàng)新設(shè)計的能力,為以后的設(shè)計工作打下了較好的基礎(chǔ). 由于個人能力有限,所學(xué)知識還不能完全掌握,設(shè)計中還有許多錯誤和不足,請各位老師和同學(xué)們多多斧正. 通過這兩個星期的學(xué)習(xí),發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足,自己知識的很多漏洞,看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏,理論聯(lián)系實際的能力還急需提高. 8.參考文獻(xiàn) [1]鄒青主編.機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)課程.機(jī)械工業(yè),2004 [2]黃建求主編.機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ).機(jī)械工業(yè),2005 14 / 14