设计轴承盖零件加工工艺规程及加工φ26孔专用夹具.docx
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设计轴承盖零件加工工艺规程及加工φ26孔专用夹具
辽宁工程技术大学
课程设计
题目：
设计轴承盖零件加工工艺规程及加工φ26孔专用夹具
班 级：
姓 名：
指导教师：
完成日期：
2011-3-10
课程设计任务书
一、设计题目
设计“轴承盖”零件加工工艺规程及加工φ26孔专用夹具
二、原始资料
（1）被加工零件的零件草图1张
（2）生产类型:
50000件/年
三、上交材料
（1）被加工工件的零件图1张
（2）工件的毛坯图1张
（3）机械加工工艺过程卡片 1张
（4）与所设计夹具对应那道工序的工序卡片1张
（5）夹具装配图1张
（7）课程设计说明书（5000-8000字）1份
四、进度安排（参考）
（1）熟悉零件,画零件图2天
（2）选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片5天
（3）工艺装备设计（画夹具装配图及夹具体图）9天
（4）编写说明书3天
（5）准备及答辩2天
五、指导教师评语
成绩：
指导教师
日 期
成绩评定
采用五级分制，即优秀、良好、中等、及格和不及格。
优秀：
设计方案合理并新颖，设计说明书及设计图纸规范、内容丰富。
在设计过程中勤奋好学、有创新思想；
良好：
设计方案合理，设计说明书及设计图纸比较规范、内容比较丰富。
在设计过程中勤奋好学、有创新思想；
中等：
设计方案一般，设计说明书及设计图纸欠规范、内容一般。
在设计过程中比较勤奋、创新思想不明显；
及格：
设计方案不完善，存在一些小错误，说明书及设计图纸欠规范、内容一般。
在设计过程中勤奋精神不够：
不及格：
设计方案有严重错误，设计说明书及设计图纸不规范、内容浅薄。
在设计过程中勤奋好学精神不够。
摘要
本文是有关轴承座工艺步骤的说明和机床夹具设计方法的具体阐述。
工艺设计是在学习机械制造技术工艺学及机床夹具设计后，在生产实习的基础上，综合运用所学相关知识对零件进行加工工艺规程的设计和机床夹具的设计，根据零件加工要求制定出可行的工艺路线和合理的夹具方案，以确保零件的加工质量。
据资料所示，轴承座是变速器中的主要外部零件，其主要作用是实现变速器中传动作用和正常工作的。
在设计轴承座机械加工工艺过程时要通过查表法准确的确定各表面的总余量及余量公差，合理选择机床加工设备以及相应的加工刀具，进给量，切削速度、功率，扭矩等用来提高加工精度，保证其加工质量。
关键词机械加工、工艺规程、专用夹具、轴承座
目录
1轴承座的工艺分析及生产类型的确定6
1.1轴承座的用途6
1.2轴承座的技术要求7
1.3轴承座工艺分析7
2确定毛坯、绘制毛坯简图8
2.1选择毛坯8
2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量8
2.3绘制轴承座毛胚的铸造简图9
3、拟定轴承座工艺路线9
3.1、定位基准的选择9
3.1.1精基准的选择10
3.1.2粗基准的选择10
3.2各面、孔加工方法的确定10
3.3加工阶段的划分11
3.4工序的集中与分散11
3.5工序顺序的安排11
3.51机械加工工序11
3.52热处理工序11
3.53辅助工序11
3.6确定加工路线12
4机床设备及工艺装备的选用13
4.1机床设备的选用13
4.2工艺装备的选用13
5加工余量、工序尺寸和公差的确定13
6切削用量、时间定额的计算13
6.1切削用量的计算13
6.11钻孔工步14
6.2时间定额的计算15
6.21基本时间
的计算15
6.22辅助时间
的计算16
6.23其他时间的计算16
6.24单件时间
的计算17
7夹具设计17
7.1问题的提出17
7.2夹具设计17
7.21定位方案17
7.22夹紧机构18
7.23夹具与机床联接元件18
7.24定位误差分析18
7.25切削力及夹紧力的计算18
8设计体会18
9参考文献19
轴承盖零件图
1、轴承座的工艺分析及生产类型的确定
1.1、轴承座的用途
（一）零件的作用
上紧定螺丝，以达到内圈周向、轴向固定的目的但因为内圈内孔是间隙配合，一般只用于轻载、无冲击的场合。
（二）零件的工艺分析
该零件为轴承支架，安装轴承，形状一般，精度要求并不高，零件的主要技术要求分析如下：
（参阅附图1）由零件图可知，零件的底座底面、端面、槽及轴承座的顶面有粗糙度要求，其余的表面精度要求并不高，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Ra6.3，端面及内孔的精度要求为Ra12.5，槽的精度要求为Ra1.6，轴承座顶面精度要求为Ra3.2。
轴承座在工作时，静力平衡。
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：
加工表面
尺寸偏差（mm）
公差及精度等级
表面粗糙度（um）
形位公差（mm）
轴承座底面
140
IT9
6.3
轴承座上表面
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
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、审查轴承盖的工艺性
。
1.4、轴承座的生产类型已知此轴承座零件的生产纲领为5000件/年，零件的质量不足100Kg，查《机械制造工艺与夹具》第7页表1.1-3，可确定该拨叉生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：
加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，采用专用工装。
2、确定毛胚、绘制毛胚简图
2.1选择毛胚
零件材料为HT150，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。
选用铸件尺寸公差等级为CT-10。
这对提高生产率，保证产品质量有帮助。
此外为消除残余应力还应安排人工时效。
2.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量
由表2-1至表2-5可知，可确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量。
2.2.1公差等级
由轴承盖的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为CT=11。
2.2.2端盖铸造毛坯尺寸工差及加工余量
项目
机械加工余量/mm
尺寸工差/mm
毛坯尺寸/mm
备注
轴承座底面
5.2
60
60.52
表2-4
轴承座上端面
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
2.2.3绘制轴承盖毛坯简图
3、拟定轴承盖工艺路线
3.1、定位基准的选择
3.1.1．精基准的选择
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，故应选轴承底座上表面为粗基准，以此加工轴承底座底面以及其它表面。
3.2.2．粗基准的选择
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，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，即以轴承座的下底面为精基准。
3.2、表面加工方法的确定
根据端盖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：
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度Ra/um
加工方案
备注
轴承座底面
IT9
6.3
粗铣-半精铣
表1-8
轴承座上表面
IT9
3.2
粗铣-半精铣
表1-8
φ54的上端面
IT11
12.5
粗铣
表1-8
前端面和后端面
IT11
12.5
粗铣
表1-8
160x170的槽
IT8
1.6
粗铣-精铣
表1-8
φ120的半孔
IT11
12.5
粗镗-半精镗
表1-7
70x140的槽
IT11
12.5
粗铣
表1-8
φ25的孔
IT11
12.5
钻
表1-7
φ26的孔
IT11
12.5
钻
表1-7
3.3、加工阶段的划分
该端盖加工质量要求一般，可将加工阶段划分为粗加工、半精加工两个阶段。
在粗加工阶段，首先将精基准（端盖右端面和φ26孔）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；然后粗铣端盖左端面、方形端面。
在半精加工阶段，完成端盖左端面的精铣加工和φ120孔的镗-半精镗加工及φ25孔等其他孔的加工。
3.4、工序的集中与分散
选用工序集中原则安排端盖的加工工序。
该端盖的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，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。
3.5、工序顺序的安排
3.5.1机械加工工序
（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准——端盖右端面和φ26孔。
（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
（3）遵循“先面后孔”原则，先加工端盖右端面，再加工φ25孔。
3.5.2．热处理工序
铸造成型后，对铸件进行退火处理，可消除铸造后产生的铸造应力，提高材料的综合力学性能。
该端盖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。
3.5.3．辅助工序
在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。
综上所述，该端盖工序的安排顺序为：
在、热处理——基准加工——粗加工——精加工。
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，下表列出了端盖的工艺路线。
4、加工余量、工序尺寸和工差的确定
在这只确定钻φ25孔的加工余量、工序尺寸和公差。
由表2-28可查得钻孔余量Z钻=25mm。
查表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，钻：
IT10。
根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，钻：
0.15mm。
综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，钻：
φ25mm,它们的相互关系如下图所示。
5、切削用量、时间定额的计算
在这只计算钻φ25孔此工序的切削用量和时间定额。
5.1、切削用量的计算
5.1.1钻孔工步
.钻Ф25孔
该孔可选由高速钢钻头钻出底孔
由文献
表5-22,钻孔的进给量f=0.3mm/r，由文献
表5-22求得钻孔时的切削速度v=16m/min
由此算出转速为：
n=
=
=212.31r/min
按钻床的实际转速取n=200r/min，则实际切削速度为：
v=
dn/1000=
=15.072m/min
5.2、时间定额的计算
5.2.1．基本时间tj的计算
（1）钻孔工步
根据表5-41，钻孔的基本时间可由公式tj=L/fn=（l+l1+l2）/fn求得。
式中切削工时
l=140mm;l2=4mm;l1=D/2*cotkr+（1~2）=26/2*cot54+1mm=10mm;f=0.1mm/r;n=392mm/r.。
将上述结果代入公式，则该工序的基本时间2.5min。
.2.2．辅助时间ta的计算
根据第五章第二节所述，辅助时间ta与基本时间tj之间的关系为ta=（0.15~0.2）tj,这里取ta=0.15tj,则各工序的辅助时间分别为：
钻孔工步的辅助时间为：
ta=0.15x150s=22.5s;
5.2.3.其他时间的计算
除了作业时间（基本时间和辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要的时间和准备与终结时间。
由于端盖的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作的时间tb是作业时间的2%~7%，休息与生理需要时间tx是作业时间的2%~4%，这里均取3%，则各工序的其他时间可按关系式（3%+3%）（tj+ta）计算，它们分别为：
钻孔工步的其他时间为：
tb+tx=6%x（150s+22.5s）=10.35s;
5.2.4．单件时间tdj的计算
这里的各工序的单件时间分别为：
钻孔工步tdj钻=150s+22.5s+10.35s=182.85s;
因此，此工序的单件时间tdj=tdj钻=182.85s
将上述零件工艺规程设计的结果，填入工艺文件。
6.夹具设计
夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。
在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。
正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。
同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。
6.1提出问题
（1）怎样限制零件的自由度；一个面限制3个自由度，长圆柱销限制2个自由度，定位销限制1个自由度。
（2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧工件。
（3）设计的夹具怎样排削；此次加工利用麻花钻和铰刀，排削通过钻模板与工件之间的间隙排削。
（4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。
6.2设计思想
设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。
本夹具主要用来对φ25孔进行加工，这个孔尺寸精度要求为IT10，表面粗糙度Ra12.5，钻以可满足其精度。
所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。
6.3夹具设计
6.3.1定位分析
（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。
故加工φ25孔时，采用轴承座底面和φ26孔内圆柱面作为定位基准。
（2）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一个面与两个孔定位，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。
△j=（TD+Td+△S）/2
TD=0.060mm
Td=0.011mm
△S=0.010mm
△j=0.0365mm
6.3.2切削力及夹紧力的计算
刀具：
Φ25的麻花钻。
①钻孔切削力：
查《机床夹具设计手册》P70表3-6，得钻削力计算公式：
式中P───钻削力
t───钻削深度,140mm
S───每转进给量,0.3mm
D───麻花钻直径,Φ25mm
HB───布氏硬度，140HBS
所以
=7443（N）
钻孔的扭矩：
式中S───每转进给量,0.3mm
D───麻花钻直径,Φ25mm
HB───布氏硬度，140HBS
=54（N·M）
③钻孔夹紧力：
查《机床夹具设计手册》P70表3-6，查得工件以一个面和两个孔定位时所需夹紧力计算公式：
式中φ───螺纹摩擦角
───平头螺杆端的直径
───工件与夹紧元件之间的摩擦系数,0.16
───螺杆直径
───螺纹升角
Q───手柄作用力
L───手柄长度
则所需夹紧力
=766（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。
6.3.3夹具操作说明
此次设计的夹具夹紧原理为：
通过φ26孔和底面为定位基准，在圆柱32销、平面和定位销实现完全定位，以钻模板引导刀具进行加工。
采用手动螺旋快速夹紧机构夹紧工件。
定位元件：
定位元件是用以确定正确位置的元件。
用工件定位基准或定位基面与夹具定位元件接触或配合来实现工件定位。
该设计用可换定位销
6.3.4确定导向装置
本工序要求对被加工的孔依次进行钻、铰的加工，最终达到工序简图上规定的加工要求，故选用快换钻套作为刀具的导向元件，查表9-13，确定钻套高度H=30d=2×10.5=21mm，排泄空间h=0.7d=7.35mm。
7.体会与展望
通过这两个星期的学习，我在老师的指导下，取得了可喜的成绩，课程设计作为《机械制造基础》课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。
本次课程设计主要经历了两个阶段，第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。
第一阶段我运用了基准选择、机床选用等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。
经过这三个星期的设计，我基本掌握了零件的加工过程分析及工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤，学会了查找相关手册、说明书等，以及选择使用工艺装备等等。
总之，这次设计使我在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。
提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。
由于个人能力有限，所学知识还不能完全掌握，设计中还有许多错误和不足，请各位老师和同学们多多斧正。
通过这两个星期的学习，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。
8.参考文献
[1]邹青主编.机械制造基础课程设计指导课程.机械工业出版社，2004
[2]黄建求主编.机械制造技术基础.机械工业出版社，2005
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