支撑轴支座.docx
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支撑轴支座
一、零件的分析
1.1零件的作用
支撑轴支座是印染机上的一个重要零件。
印染机通过该零件的安装平面（即零件图上A、B两面及¢90mm孔、¢100mm孔）与印染机和工作轴相连，并圆柱销定位，用螺栓固定，实现与印染机的正确连接。
1.2零件的工艺分析
由附图可知，其材料为HT200，该材料具有较高的强度，耐磨性，耐热性即减振性，适用于承受较大应力，要求耐磨的零件。
该零件上主要加工面为A面、B面，2-¢25mm孔，4-¢18mm台阶孔，¢90mm孔、¢100mm孔。
¢90mm孔、¢100mm孔的轴线平行度0.06mm以及¢100mm孔端面与基准面0.05mm的垂直度直接影响支座与轴的接触精度及配合精度。
因此，它们的加工需一次装夹完成加工，同时也可以捎带加工出3-¢6mm及3-¢6.6mm孔。
2-¢25mm孔间距40±0.2，4-¢18mm孔间距90±0.2,175±0.2，以及¢90mm孔、¢100mm孔的轴线至B面的距离120±0.2，影响支座与印染机和工作轴的正确定位，从而影响支座与轴配合的工作质量。
由参考文献【1】中有关面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的。
零件的结构工艺性也是可行的。
二、零件的毛坯分析
根据零件的材料确定毛坯为铸件，又由题目可知零件的质量为12.4Kg。
毛坯的铸造方法选择砂型铸造，又由于¢90mm孔、¢100mm孔均需铸出，故还应安放型芯。
此外，为消除残余应力，铸造后还要安排人工时效处理。
由参考文献【1】知，该种铸件的尺寸公差等级为CT-8～10级，加工余量为MA-G级，故CT取10级，MA取G级。
由参考文献【1】查表确定各表面的总余量如表2-1所示：
表2-1各加工表面总余量（mm）
加工表面
基本尺寸
加工余量等级
加工余量数值
说明
B面
20
E
3.0
底面,双侧加工，取下行数据
A面
292
E
4.0
侧面,单侧加工，取上行数据
¢90mm孔
90
G
5.0
¢100mm孔
100
G
5.0
左端面
120
G
3.O
单侧加工，取下行数据
右端面
130
G
3.0
2-¢25mm端面间距
400+0.2
G
3.5
由参考文献【1】查表得到铸件主要尺寸的公差如表2-2所示：
表2-2主要毛坯尺寸及公差（mm）
主要面尺寸
零件尺寸
总余量
毛坯尺寸
公差CT
B面
20
3.0
23
10
A面
292
4.0
296
10
¢90mm孔
90
10.0
80
¢100mm孔
100
10.0
100
左端面
42
3.0
45
10
右端面
51
3.0
54
10
三、工艺规程设计
3.1定位基准的选择
精基准的选择：
由附图可知，支撑轴支座的B面既是装配基准，又是设计基准，用它做基准能使加工遵循“基准重合”的原则，实现支座“一面两孔”的典型定位方式，各基面的加工也能用它定位，这样使加工工艺路线遵循了“基准统一”的原则。
此外，B面的面积较大，定位比较稳定，加紧方案也比较简单，可靠，操作方便。
粗基准的选择：
粗基准的选择应考虑以下几点要求，第一：
在保证各加工表面均有加工余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀；第二，装入孔的旋转零件与孔内壁由足够的间隙。
此外，还应能保证定位精确，加紧可靠。
最先进行机械加工的表面是精基准B面，这时可有两种夹紧方案实现定位夹紧：
方案一：
用一个圆柱销和削边销限定三个自由度；再以B面的支撑板限定三个自由度，这种方式符合“一面两孔”的定位方式。
该方案适用于大批大量生产中，在加工B面及其上面的各孔及各孔的自动线上采用随行夹具时用。
方案二：
用两根两头带反锥形的心棒插入毛坯孔中并夹紧，粗加工B面时，将心棒置于两头的V形架上限制四个自由度，再以B面本身找正限制一个自由度。
这种“随行心棒”比上述随行夹具简单的多。
又因随行工位少，准备的心棒数量少，因而此种方案是可行的。
3.2制定工艺路线
根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下：
A面：
粗铣—精铣B面：
粗铣—精铣
¢90mm孔：
粗镗—精镗¢100K7mm孔：
粗镗—精镗
台阶孔：
粗铣—精铣2-¢25H7：
钻—扩—铰
3-¢6mm孔：
钻3-¢6.6mm孔：
钻
R17凹面：
锪¢5mm孔：
钻
因¢90mm孔、¢100K7mm孔轴线与A、B面有较高的平行度要求，故它们的加工宜采用工序集中的原则。
即分别在一次装夹下将两面完成或两孔同时加工出来，以保证其位置精度。
根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将A面、B面及¢90mm孔、¢100K7mm孔的粗加工放前面，精加工放后面。
每一阶段又首先加工面，后加工¢90mm孔、¢100K7mm孔，其它次要表面放在最后加工。
初步拟定加工工艺路线如下：
工序号
工序内容
说明
铸造
时效
消除内应力
涂漆
防止生锈
10
粗车B面及侧面
先加工基准面
20
粗铣A面
30
粗铣4个台阶孔
留余量
40
粗镗¢90mm孔，¢100K7mm孔，孔口倒角
留精镗余量
50
钻扩铰2-¢25H7mm孔
60
精铣B面，A面
精加工开始
70
精铣4个台阶孔
80
精镗¢90mm孔，¢100K7mm孔
90
钻3-¢6mm孔，3-¢6.6mm孔
100
检验
110
入库
上述方案虽然遵循了加工工艺路线拟定的一般原则，但是某些工序有些问题还值得进一步研究讨论。
如粗车B面，因为工件和夹具比较大，在卧式车床上加工时，它们的惯性力较大，平衡较困难；又由于B面不是连续的圆环面，车削中出现断续切削，容易引起工艺系统的振动，故改为铣削加工。
另外，3-¢6mm孔，3-¢6.6mm孔及¢5mm孔尽管是次要表面，但在镗¢90mm孔，¢100K7mm孔时，也可将其加工出来。
这样可以节约一台钻床和一套专用夹具，能降低生产成本，而且时间不长。
修改后的工艺路线如下：
工序号
工序内容
说明
铸造
时效
消除内应力
涂底漆
防止生锈
10
粗、精铣B面
粗、精铣A面
先加工基准面，
留精铣余量
20
粗、精铣台阶面
留精铣余量
30
粗、精铣¢90mm孔及¢100K7mm孔的左右端面和2-¢25H7mm两孔的内端面
先加工面
40
钻扩铰2-¢25H7mm两孔，锪R17凹面
后加工孔
50
粗、精镗¢90mm孔，孔口倒角，钻
3-¢6mm孔
粗、精镗¢100K7mm孔，孔口倒角，钻3-¢6.6mm孔及¢5mm孔
60
检验
70
入库
3.3选择加工设备及刀具、夹具
由于生产类型为批量生产，故加工设备宜以采用通用机床为主，辅以少量专用机床。
其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线。
工件在各机床上的装卸及各机床之间的传送均由人工完成。
粗精铣B、A基准面。
考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择X62W立式铣床（参考文献【1】表3.1-73）。
选择直径D为¢100mm的C类圆柱形面铣刀（参考文献【1】表4.4-40）、
专用夹具和游标卡尺。
粗精铣台阶面选用X53K立式铣床、莫氏锥柄立铣刀、专用铣夹具、专用检具。
粗精铣¢90mm孔及¢100K7mm孔的内端面和2-¢25H7mm两孔的内端面时，选用X53K立式铣床、端面铣刀、专用夹具及检具。
工序40中钻扩铰2-¢25mm孔，孔口倒角1×45°，选用钻床、锥柄麻花钻、锥柄扩孔复合钻，扩孔时倒角。
选用锥柄机用单刃铰刀、
专用夹具、快换夹头、游标卡尺及塞规。
锪R17凹面时选择直径为¢17mm、带可换导柱锥柄平底锪钻，导柱直径为¢10mm.
粗、精镗¢90mm孔、¢100K7mm采用卧式双面组合镗床，选择镗通孔的镗刀、专用夹具、游标卡尺。
钻3-¢6mm孔及钻3-¢6.6mm孔,¢5孔时，选择相应尺寸的锥柄钻头和¢8mm×90°的钻头加工。
3.4加工工序设计
3.4.1工序10B、A面粗、精铣工序设计
由参考文献【1】查平面加工余量，得精加工余量Z精=1.5mm
已知B面总余量为3mm，故粗加工余量ZB粗=3-1.5=1.5mm
如图所示，精铣B面工序中，以¢90mm孔（设为B孔）定位，B
至该孔轴线工序尺寸即为设计尺寸XB-B精=120±0.2mm，则粗铣B面工序尺寸为121.5mm。
查文献【1】，得
粗加工公差等级为IT11～IT14,
取IT11，其公差为TB-B粗=0.16mm。
所以，XB-B粗=121.5±0.8mm。
校核精铣余量ZB精：
ZB精=XB-B粗min-XB-B精max
=（121.5-0.16）-（120+0.2）
=1.14mm
余量足够。
由参考文献【1】，取粗铣的每齿进给量fz=0.2mm/z,取精铣fz=0.05mm/z，粗铣走刀一次，取ap=2mm,精铣走刀一次，取ap=1.0mm。
由参考文献【2】，取粗铣铣削速度为40m/min,精铣铣削速度为70m/min。
又前面选定铣刀直径为¢110mm,故粗铣时主轴转速为：
n=1000V/∏D=1000×40/3.14×110=115.8r/min
故取n=120r/min。
精铣时主轴转速为：
n=1000V/∏D=1000×70/3.14×110=202.6r/min
故取n=205r/min。
铣削A面时，选用直径为D30mm的立铣刀，取粗铣时铣削速为12m/min
精铣铣削速为18m/min，计算出粗铣时主轴转速为：
n=1000V/∏D=1000×12/3.14×30=127.38r/min
故取n=130r/min。
精铣时主轴转速为：
n=1000V/∏D=1000×18/3.14×30=191.08r/min
故取n=200r/min。
3.4.2工序30粗、精铣¢90mm孔及¢100K7mm孔的内端面和2-¢25H7mm两孔的内端面
粗加工大孔端面时，由参考文献【2】，选用直径为¢40mm硬质合金端铣刀，取每齿进给量fz=0.3mm，切削速度VC=18m/min,粗铣走刀一次，取ap=2mm,精铣走刀一次，取ap=1.0mm。
由此计算出主轴转速为：
n=1000VC/∏D=1000×18/（3.14×40）=143r/min
故取主轴转速取150r/min。
精加工时，取削速度VC=38r/min,每齿进给量fz=0.05mm，则精加工时切削速度为：
n=1000VC/∏D=1000×38/（3.14×40）=302.5r/min
故取主轴转速取310r/min。
加工2-¢25mm孔端面时，选用直径为¢14mm的立铣刀，粗加工时，
取VC=16m/min,每齿进给量取fz=0.1mm,由此计算出粗铣时的主轴转速为：
n=1000VC/∏D=1000×16/（3.14×14）=364r/min
故取实际铣削时主轴转速为370r/min。
由参考文献【3】表5-3，选用直径为10mm的立铣刀，取每齿进给量为fz=0.05mm，铣削速度取VC=18m/min，由此计算出精铣时的主轴转速为：
n=1000VC/∏D=1000×18/（3.14×10）=573r/min
故取实际铣削时主轴转速为580r/min。
3.4.3工序20粗铣、精铣台阶面的设计
查参考文献【2】，选择粗铣台阶面的铣刀为直径D12mm的立铣刀。
由参考文献【3】表5-3，粗铣时铣削速度取VC=16m/min,每齿进给量取fz=0.1mm,由此计算出粗铣时的主轴转速为：
n=1000VC/∏D=1000×16/（3.14×12）=425r/min
故取铣削时主轴转速为420r/min.
精铣时，选用直径为¢8mm的立铣刀，取每齿进给量为fz=0.05mm，铣削速度取VC=18m/min，由此计算出精铣时的主轴转速为：
n=1000VC/∏D=1000×18/（3.14×8）=716r/min
故取精铣时主轴转速为700r/min。
3.4.4工序40钻扩铰2-¢25H8mm两孔及锪R17凹面
2-¢25H8mm的扩-铰余量由参考文献【1】查得，取Z扩=0.9mm，Z铰=0.1mm,由此可得出Z钻=12.5-0.9-0.1=11.5mm.
各工步的余量和工序尺寸及公差列于表2-3：
表2-3各工步余量和工序尺寸及公差（mm）
加工表面
加工方法
余量
公差等级
工序尺寸及公差
2-¢25H8mm
钻孔
11.5
—
¢23
2-¢25H8mm
扩孔
0.9
H10
¢24.80+0.084mm
2-¢25H8mm
铰孔
0.1
H8
¢25+0+0.033mm
由参考文献【3】得，取钻削¢23时进给量f=0.3mm/r,钻削速度取VC=24m/min,由此计算出钻削时主轴转速为：
n=1000VC/∏D=1000×24/（3.14×23）=332r/min
按照机床实际转速取主轴转速为340r/min。
扩2-¢25H8mm孔，参考文献【2】，取进给量f=0.3mm,参考表10.4-35，扩孔时切削速度VC=0.3m/s=18m/min，由此计算出扩孔时主轴转速为：
n=1000VC/∏D=1000×18/（3.14×24.8）=231r/min
故取实际转速取主轴转速为240r/min。
参考文献【2】表10.4-36，取铰孔的进给量f=0.8mm,切削速度为
VC=16m/min。
由此计算出主轴转速：
n=1000VC/∏D=1000×16.8/（3.14×25）=214r/min。
故取实际转速取主轴转速为220r/min。
R17凹面的加工
查参考文献【2】，锪R17凹面时选择直径为¢17mm、带可换导柱锥柄平底锪钻，导柱直径为¢10mm。
3.4.5工序50粗镗、精镗¢90mm、¢100k7mm孔及钻3-¢6mm、3-¢6.6mm两孔的设计
查文献【3】表6-5得，粗镗孔以后孔的直径为¢89.3mm,故孔的精镗余量为ZB精=（90-89.3）/2=0.35mm。
又已知ZB总=5.0mm，
故ZB粗=5.0-0.35=4.75mm。
对于¢100K7mm，查文献【3】表6-5得，粗镗孔以后孔的直径为
¢99.3mm,故孔的精镗余量为ZA精=（100-99.3）/2=0.35mm。
又已知ZA总=5.0mm，
故ZA粗=5.0-0.35=4.75mm。
粗镗及精镗工序的余量和尺寸及公差列表与2-4：
表2-4镗孔余量和工序尺寸及公差（mm）
加工表面
加工方法
余量
精度等级
工序尺寸及公差
¢90mm
粗镗孔
4.75
—
¢89.3mm
¢90mm
精镗孔
0.35
H7
¢90mm
¢100K7mm
粗镗孔
4.75
—
¢99.3mm
¢100K7mm
精镗孔
0.35
K7
¢100mm
3-¢6mm、
钻孔
3.0
—
¢6mm
3-¢6.6mm
钻孔
3.3
—
¢6.6mm
因为粗、精镗孔时都是以B面及两销孔定位，故孔轴线与B面之间的距离120±0.2及平行度0.06mm,均系基准重合，所以不做尺寸链计算。
对于¢90mm孔，粗加工时取进给量f=0.3mm/r,ap=2.5mm，切削速度选择为VC=40m/min,则粗镗时主轴转速为：
n=1000VC/∏D=1000×40/（3.14×89.3）=142.6r/min
故取按照机床实际功率取为150r/min。
精加工时选择直径为D=90mm的镗刀，进给量f=0.15mm/r,切削速度定为VC=80m/min，则精镗时主轴转速为：
n=1000VC/∏D=1000×80/（3.14×90）=283.08r/min
故取按照机床实际主轴转速取290r/min。
对于¢100mm孔，粗加工时取进给量f=0.4mm/r,ap=2.5mm，选¢99.3mm的镗刀，切削速度选择为VC=35m/min,则粗镗时主轴转速为：
n=1000VC/∏D=1000×35/（3.14×99.3）=112.3r/min
故取按照机床实际功率取为120r/min。
精加工时选择¢100mm的镗刀，进给量f=0.5mm/r,切削速度定为VC=70m/min，则精镗时主轴转速为：
n=1000VC/∏D=1000×70/（3.14×100）=222.9r/min
故取按照机床实际主轴转速取230r/min。
对于¢6mm孔，取钻孔时的切削速度为18m/min，进给量f=0.1mm/r，则镗孔时的主轴转速为：
n=1000VC/∏D=1000×18/（3.14×6）=955.4r/min
取实际主轴转速为960r/min。
对于¢6.6mm孔，取钻孔时的切削速度为16m/min，进给量f=0.12mm/r，则镗孔时的主轴转速为：
n=1000VC/∏D=1000×16/（3.14×6.6）=772.05r/min
取实际主轴转速为780r/min。
加工¢5mm孔时，先用¢5mm的钻头钻通孔，然后用¢8×90°的钻头钻出90°锥孔。
3.5时间定额的计算
本次设计只计算一道工序的时间定额。
下面计算工序钻-扩-铰2-¢25mm孔及锪R17凹面的时间定额。
（1）、机动时间
参考文献【1】表2.5-7，的钻孔的计算公式为：
Tj=（l+l1+l2）/fn
其中：
l1=D/2*ctgkr+（1～2）
l2=1～4
钻2-¢23mm孔时：
l1=23/2*ctg（118/2）°+1.5=8.4mm
l=20mm,取l2=3mm
将以上数据及前面已经选定的f和n代入公式，得：
Tj=（l+l1+l2）/fn
=（20+8.4+3）/（320*0.3）min
≈0.33min
2Tj=0.66min
参考文献【1】表2.5-7，得扩孔和铰孔的计算公式，得：
Tj=（l+l1+l2）/fn
l1=（D-d1）/2*ctgkr+（1～2）
扩¢24.8mm孔时：
l1=（D-d1）/2*ctgkr+（1～2）
=（24.8-23）/2*ctg60°+1.5mm
≈2mm
又前面选定l2=3mml=20mm
将将以上数据及前面已经选定的f和n代入公式，得：
Tj=（l+l1+l2）/fn
=（20+2+3）/（220*0.3）min
≈0.38min
2Tj=0.76min
铰2-¢25mm孔时：
l1=（D-d1）/2*ctgkr+（1～2）
=（25-24.8）/2*ctg45°+1.5mm
=1.6mm
又前面选定l2=3mml=20mm
将将以上数据及前面已经选定的f和n代入公式，得：
Tj=（l+l1+l2）/fn
=（20+1.6+3）/（210*0.8）min
≈0.14min
2Tj=0.28min
总机动时间Tj总也就是基本时间Tb为：
Tb=0.66min+0.76min+0.28min=1.7min
（2）、辅助时间。
参考文献【1】表2.5-41确定如表2-5所示：
表2-5辅助时间
操作
内容
每次需用时间
钻2-¢23
扩2-¢24.8
铰2-¢25
操作次数
时间
操作次数
时间
操作次数
时间
主轴变速
0.025
1
0.025
1
0.025
1
0.025
变换进给量
0.025
1
0.025
移动刀架
0.015
2
0.03
1
0.015
1
0.015
进退钻杆
0.015
2
0.03
2
0.03
2
0.03
装卸套筒刀具
0.06
1
0.06
1
0.06
1
0.06
卡尺测量
0.1
2
0.2
2
0.2
塞规测量
0.25
2
0.5
开停车
0.015
主轴运转
0.02
清除铣屑
0.04
各工步的辅助时间为：
钻孔0.37min,扩孔0.33min，铰孔0.63min。
装卸工件时间参考文献【1】表2.5-42取1min。
所以，辅助时间Ta为：
Ta=0.37+0.33+0.63+0.015+0.02+0.04+1min
=2.4min
（3）作业时间。
TB=Tb+Ta=1.7+2.4min=4.1min
（4）布置工作地时间。
参考文献【5】取0.123min
（5）休息与生理需要时间。
参考文献【5】取0.123min
（6）单件时间。
计算出单件时间为4.36min.
3.6填写工艺文件
工艺文件包括：
机械加工工艺过程卡、机械加工工序卡片、刀具卡，绘制数控加工走刀路线图，编写数控加工程序。
工艺文件详见附录1。
结论
在设计过程中，我认真复习了书本上的有关知识，学会了如何分析零件的工艺性，如何查阅有关手册，选择加工余量，确定毛坯的类型、形状、大小等。
然后根据毛坯和零件图构想出比较合理的工艺方案，编制较为合理的工艺。
这个过程运用到了基准选择、切削用量的选择及时间定额方面的知识。
最后，结合生产实习中所学到的实际加工选定设备，刀、夹、量具等，并填写了工艺文件。
参考文献
1、李洪主编.机械加工工艺手册.北京：
北京出版社，1990
2、孟少农主编.机械加工工艺手册.第一卷.北京：
北京出版社，1991
3、赵长明，刘万菊主编.数控加工工艺及设备.北京：
高等教育出版社，2003
4、李华主编.机械制造技术.北京：
高等教育出版社，2005
5、郑修本，冯冠大主编.机械制造工艺学.北京：
机械工业出版社，1991
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