轴承套机械加工工轴承套加工工艺及钻Φ8孔夹具设计.docx
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轴承套机械加工工轴承套加工工艺及钻Φ8孔夹具设计
1.零件图分析与绘制3
2.零件的工艺分析4
1.零件的结构分析4
2.零件的技术要求分析4
3.毛坯的选择4
3.机械加工工艺规程5
1.确定定位、夹紧方案5
2.基准的选择5
3.指定工艺路线5
4.工序设计7
4.夹具的设计18
1.问题的提出18
2.夹具结构设计18
3.设计夹具三维效果图20
5.总结22
参考文献23
第一章零件的分析
1.1零件图的分析与绘制
该零件为轴承套，主要作用为配合紧定螺丝，以达到内圈周向、轴向固定的目的，广泛应用于轻负荷便于拆装的地方，其内圈内孔是间隙配合，一般只用于轻载、无冲击的场合，同时它可以调整紧松使许多箱体的加工精度得到放宽使箱体加工的工效大大提高。
安装套轴套还克服了轴承的轴向窜动。
所以承轴套得到广泛应用，但也存在一些不足，由于轴套的精度直接影响轴的径向跳动。
结构上，2X0.5mm曹为保证精车
时退刀或磨削时方便，不至伤害其他表面；①24mm的环切内槽是为储存轮滑油，以
满足润滑要求；①8mm的孔为紧定螺丝孔，用于联接轴承套和本体。
其外圆周上有一个①8mm的通孔，可直接钻出，中心有一①22mni的通孔，可在车床上先钻中心孔，再钻出一直径稍大的通孔，然后扩至①22mm最后通过铰至图纸要求。
通孔中部①24mm■的环切内槽由T型镗刀镗出。
另有2X0.5mm的槽可在车床由切槽刀切出，最后再转至精加工，以使零件满足表面粗糙度及位置精度等技术要求，零
件即加工完成。
通过对零件图的重新绘制，知原图基本正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全；但个别处稍有不足，先提出两条修改意见：
一、图中的两个12mm尺寸分别以小
端面和大端面为基准，不符合基准重合原则，改为都以小端面为基准（修改结果如零件图所示）；二、退刀槽于机器没有实际作用，其要求Ra3.2不合适，故可将其删除或降低。
零件二维原图如下所示：
其修改后二维图见附图。
第二章零件的工艺分析
2.1零件的结构分析
该零件整体尺寸较小，其6mm轴肩起轴向定位作用，2X0.5mm（呆证车削时退刀；①24mm的环切内槽是为储存润滑油，以满足润滑要求；①8mm勺孔为紧定螺丝孔，
用于联接轴承套和本体。
由于箱体内部轴承的装配受到条件限制，应用轴承套解决了装配和拆卸的难题；故广泛应用于轻负荷便于拆装的地方，其内圈内孔是间隙配合，一般只用于轻载、无冲击的场合。
其主要加工表面有：
大端面，①34的外圆表面，①22的内孔表面，①24的环切内槽，2x0.5退刀槽，①8的孔；加工中的主要设备为镗床，需使用三爪卡盘装夹，但由于①42的法兰厚度只有6mm加工中恐因装夹不充分而引起工件错位；故此处可采用顶夹式整体心轴装夹，既可保证装夹的稳定性又可保证外圆面的同轴度要求；
2.2零件的技术要求分析
①以①22内孔为中心加工①34,尺寸精度为js7查表为34_0.0125；
②①22内孔加工，尺寸精度为H7查表为2200.021，这是为了保证内圈内孔的间隙
配合；
③①34外圆表面加工，精度为Ra1.6；
④①22内孔表面加工，精度为Ra1.6；
⑤大端面加工，精度为Ra1.6;退刀槽加工，精度为Ra3.2；
⑥①34外圆表面与①22内孔中心线的径向圆跳动为0.01；
7大端面与①22内孔中心线的垂直度为0.01；
8其余表面加工，精度均为Ra6.3，包括①42外圆表面，①24内表面，小端面以及①8的孔等
对于有粗糙度要求的加工表面，精度为Ra1.6的各表面，经查表精车可满足要求，故这些表面均以精车作为其最终加工工艺；粗糙度为Ra3.2可由半精车加工；精度
为Ra6.3的①24内表面，因其处于内孔的中部，可由半精镗来加工；其余精度为Ra6.3的表面可由半精车加工。
对于有位置精度要求的表面，可以先定位找正，保证中心孔定位准确，然后以其为基准，借助于夹具加工另一些表面，以此保证它们之间的位置精度要求。
2.3毛坯的选择
由于该零件整体尺寸较小，最大直径为①42,且各段直径相差不大，材料为锡青铜ZQSn6-6-3,价格较贵，为节约材料提高经济效益，可采用金属铸造件，但由于零件数量为200件属中批量，采用金属模具不符合其经济性，故采用圆棒料，直径为①44mm,L=43m；m这样造成的材料浪费可由节省的模具费用及工时找补。
毛胚图如下所示：
V
一>2
第三章机械加工工艺规程
3.1确定定位、夹紧方案
车各外圆表面及钻、镗内表面时，均以三爪卡盘自定心定位①22孔的中心线，
实现工件定位夹紧；钻8孔时，以小端面及内孔表面定位，用所设计的专用夹具夹紧；为保证相关位置精度，将①34外圆面精车至要求后再切断调头车削另一头相关面。
对于夹紧力，粗加工时使用较大的夹紧安全系数，精加工时则取较小值。
3.2基准的选择
基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基准的选择得正确与合理，可以使得加工质量得到保证，生产率得以提高。
否则，在加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。
定位基准的选择对于保证零件的尺寸精度和位置精度以及合理安排加工顺序都有很大影响。
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，符合不得重复及便
于装夹等原则，以该零件的设计基准为中心轴线，以毛坯棒料外圆及一端面为粗基准；实际加工时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，加工外圆到精度要求后再以小端面和①34外圆为精基准进行加工；钻孔时则以小端面和内孔表面定位，以小端面为基准在20mn处钻出①8的孔。
3.3制定工艺路线
工艺路线的拟定是零件加工中必不可少的工作之一。
工艺路线直接影响到零件的加工效率、加工质量以及加工的经济性，合理的工艺路线对于提升零件质量以及企业的经济效益都有很大作用；它包括工艺流程，各工序的具体加工内容，切削用量、时间定额以及所采用的设备和工艺装备等。
（1）表面加工方法的确定
确定表面加工方法的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用专业机床加专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。
除此之外,还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
此零件为旋转体零件，因表面粗糙度要求不高，因此为满足工序集中原则，又提高经济性，故采用精车和精镗作为最终加工手段。
小端面采用粗车—半精车；Ra1.6要求的大端面及外圆面米用精车-半精车-精车；Ra1.6要求的内孔米用先钻再粗镗-半精镗-精镗；①24内孔采用粗镗即可；①8的孔用钻；退刀槽用切断刀切出；
（2）工艺路线制定工艺路线的出发点，应该是保证加工顺序的合理性，选择合理的切削用量，尽量减少装夹次数、机床数目等，以提高加工质量、加工效率及经济效益。
此零件有两种可行工序组合方案，一种为工序集中，一种为工序分散；具体如下：
方案一：
米用长棒料，加工一个切断一个，其特点是：
会造成较多的材料浪费，可降低多次装夹造成的误差累积，减少加工机床数目，节省人力物力，提高生产效率。
工序1粗车、半精车小端面及①42外圆，并倒角，C620-1车床、三爪卡盘；
工序2粗车、半精车、精车①34外圆，并切2x0.5退刀槽，C620-1车床、三爪卡盘、2mm切断刀；
工序3钻中心孔，再钻①20孔L=40mm，C620-1车床、三爪卡盘、中心钻、20钻头；
工序4粗镗、半精镗、精镗①20孔至①22,并达到要求，T616镗床、专用夹具、镗刀；
工序5镗①24内环槽至要求尺寸，并倒角，C620-1车床、三爪卡盘、
T型镗刀；
工序6切断L=40mn处，调头以①34外圆面为基准装夹，C620-1车床、
三爪卡盘、切断刀；
工序7粗车、半精车、精车大端面，并倒角，C620-1车床，三爪卡盘、车刀；
工序8以小端面及内孔表面定位，钻①8孑L,立式钻床Z525加专用夹
具，①8钻头；
工序9去毛刺，钳工；
工序10终检；方案二：
米用短棒料单个加工，顶夹式整体心轴装夹，夹具较为复杂，其特点是：
易于保证相应的位置精度，加工质量较好，所需的设备及工艺装备数量多，加工效率较路线一差。
工序1粗车小端面、大端面，并钻中心孔，C620-1车床、三爪卡盘、
车刀，中心钻；
工序2半精车小端面、大端面，C620-1车床、三爪卡盘，车刀；
工序3精车大端面，C620-1车床、三爪卡盘，车刀
工序4钻、扩、铰①22通孔，孔倒角，C620-1车床，三爪卡盘，①20钻头，①22扩孔钻头，铰刀，锪钻；
工序5粗镗、半精镗①24内环槽，再调头装夹，孔倒角，卧式镗床T616专用夹具，T型镗刀，锪钻；
工序6粗车①42及①34外圆，大端面倒角，C620-1车床，三爪卡
盘，车刀；
工序7半精车①42及①34外圆，小端面倒角，C620-1车床，三爪卡
盘，车刀；
工序8切2X0.5退刀槽，C620-1车床，三爪卡盘，切槽刀；
工序9精车①34外圆，C620-1车床，三爪卡盘，车刀；
工序10以小端面及孔内表面为定位基准钻①8孔，立式钻床Z525
加专用夹具，①8钻头；
工序11去毛刺，钳工；
工序12终检；
经过比较，为保证加工质量以及单件加工的独立性，同时减少加工时可能的
变形，最终选择方案二作为该零件的工艺路线。
工艺过程卡及工序卡见附录。
3.4工序设计
（1）选择加工设备及工艺装备
1选择机床
本零件外廓尺寸不大，工序1、2、5、6都是是粗车、半精车和精车，批量生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足其要求，选用C620-1型卧式车床；工序3、4为减少机床数目，提高效率采用同一机床加工，为达到Ra1.6的要
求需选择精度较高的机床，选用T611型卧式镗床；工序8钻孔，因无精度要求，故选择普通立式钻床即可，选用Z525型立式钻床。
2夹具选择
本零件车端面均采用有自定心卡盘，车外圆采用顶夹式整体心轴夹具，钻、扩、
铰、镗2等工序则采用专用夹具，钻8孔则采用本课题所设计的专用夹具。
3刀具的选择
在车床上加工的工序，一般采用硬质合金车刀，为提高生产率及经济性，应选择可转位车刀，经查【1】表5-1:
选择三角形刀片YG6硬质合金可转位车刀；钻
孔工序选用d=2、d1=5mm^中心钻，①8和①20的莫氏锥柄麻花钻；铰刀选用①22
的机夹式硬质合金铰刀；扩刀选用①22莫氏锥柄扩孔钻；孔倒角选用d=25的锪钻；镗孔选用T型镗刀；切槽选用2mm切槽刀；
4量具的选择本批零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用夹具，根据零件表面精度要
求、尺寸和形状特点，参考有关资料，选择如下:
外圆面选用读数值0.01、测量范围100-125外径千分尺；内孔为精镗孔，公差等级为IT8，根据【1】表5-108，可选读数值0.01、测量范围50-100的内径千分尺；长度度量可选用普通的50等分的游标卡尺；对于零件的有关位置精度要求，须经专业的检测设备检测由专人检验。
（2）确定加工余量、工序尺寸及公差
①圆柱面的工序尺寸圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关，将毛胚总余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸，中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。
①22内孔表面公差等级为IT7，表面粗糙度要求为Ra1.6，根据公差入体原则，查【2】表1-29确定加工余量为:
钻①20
扩①21.800'212Z=1.8
粗铰①21.9400.0522Z=0.14
精铰①2200.0212Z=0.06
其余圆柱面如下表所示:
加工表面
工序双边余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度/um
粗
半精
精
粗
半精
精
粗
半精
精
①42外圆
1.5
0.5
--
0
①42.5--0.16
①42-0.025
—
Ra12.5
Ra6.3
—
①34js7外圆
6
1.5
0.5
①36-0.25
①琼00.062
①34电0125
①34-0.0125
Ra12.5
Ra6.3
Ra1.6
①24镗孔
4
--
--
①230025
①2400021
——
Ra6.3
查《机械制造工艺设计简明手册》得，外圆表面沿轴线长度方向的偏差为
0。
3;查《工艺手册》表2.2—2.5,其余量值规定为2.0—2.5mm现取3mm
②轴向工序尺寸：
本零件各工序的轴向尺寸如下图所示：
零件公差的选择原则是：
在不影响零件使用性能的前提下，尽量选用较低的精度要求，以降低加工成本，提高效率。
由零件图可知，轴向方向的尺寸均未注公差（精度等级低于IT13，允许不标注公差），公差等级均按IT13，根据偏差入体原则得：
L1=4O0。
。
；L2=28°0.027；L3=12；027；L4=20^25；L5由切槽刀自身制造公差确定；L6=600.18；
由零件图可知，该零件L7为封闭环，L1为增环，L2为减环，尺寸链
如下所示:
L2
L1
根据公式5-17得丄仁L2+L7二L7=L1-L2=40-28=12mm
mn
根据公式5-15得：
ES吃ES-送Eli=0-（-0.027）=+0.027mm
i=1i=1
mn
El='E「'ESj=-0.33-0=-0.33
iz4i4
所以：
L7=12畫3027mm
（3）确定切削用量及基本工时
①工序1粗车端面切削用量及基本工时确定
已知毛胚长度的加工余量为3°0。
3，考虑到还有后续的半精及精加工，故小
端面分两次加工，大端面三次加工，粗车ap=1mm小端面半精车ap=0.5mm大端
面半精车ap=0.3mm精车ap=0.2mm
进给量f根据《切削用量简明手册》表1-4，当刀杆尺寸为16mm25mm
ap<3mn以及工件直径为40mm时，f=0.4〜0.5mm/r
现选取f=0.4mm/r；
计算切削速度按《切削手册》表1.27，切削速度计算公式为
其中C.=242,.=0.15，y：
=0.35，m=0.2;修正系数k见《切削手册》
表1-28即：
kM=1.44，ks=0.8，kk=1.04，kkr=0.81，kkB=0.97;所以
=138.4（m/min）
机床主轴转速
1001.7（r/min）
查《工艺手册》得与
1001.7r/min相近的机床速度为955r/min和1200r/min。
现选nw=955r/min。
所以实际切削速度为v=132m/min
最后确定的切削用量为：
ap=1mmf=0.4mm/r，n=955r/min,=132m/min
44-0
222（mm）,h=1,l2=o,丨3=0
大小端面切削余量相同，也均为粗加工，故切削用量一致，为:
ap=1mmf=0.4mm/r，n=955r/min，v=132m/min
总的加工时间：
t=2tm=20.12=0.24（min）
②工序2半精车端面
查【2】表5-116得：
f=0.25〜0.4mm/r;取f=0.25mm/r所以
44
查《工艺手册》得与1177.6r/min相近的机床速度为1200r/min。
所以取:
nw=1200r/min。
所以实际切削速度为v=165.8m/min
最后确定的切削用量为：
ap=0.5mn，f=0.25mm/r，n=1200r/min，^=165.8m/min
切削工时,
按《工艺手册》表6.2-1
44-^=22（mm）,11=1,I2=0,I3
=0
Il1l2l^220.500
i
nf12000.4
Cu
由于是加工两端面，故时间加倍，总加工时间
2=0.094（min）.
7
t=2tm=20.094=0.188（min）
工序3精加工切削余量与加工工时与半精加工基本一致，不再赘述；
③工序4钻、扩、粗铰①22孔
钻①20孑L:
确定进给量查【2】表2.4-38:
钻头直径为①20时，f=0.35〜0.43mm/r,现取f=0.4mm/r;
切削速度：
根据《切削手册》表2.4-41,根据孔直径①20及进给量
f=0.36mm/r,查的切削速度=29.4m/min:
"1000%1000汇29.4“c/‘.、
所以：
ns=-468（r/min）
兀dw
20
查【1】表5-65得：
选取最接近468（r/min）的转速ns=392（r/min）;
故实际切削速度为:
二dn
c1000
最后确定的切削用量为：
ji
20392二24.6（m/min）
1000
ap=iomm
f=0.4mm/r,n=392r/min,\=24.6m/min
切削工时:
=40mm,h=8mm,b=2mm
tm
1|11-=0.354（min）
3920.36
扩①22孔：
根据有关手册规定，扩孔的切削用量可根据钻孔的切削用量来选取:
f=（1.2〜1.8）丁钻==0.432
据此选取f=0.45
主轴转速也可根据钻削速度来选取:
（1.2〜1.8）0.36
〜0.648（m/min）
（mm/r）
=12.45
8.3（m/min）
则主轴转速为n=180.2〜120.2r/min,查表【1】表5-65得，n=140r/min；
实际切削速度为：
°叫％
c=1000
最后确定的切削用量为：
-二9.67（m/min）1000
ap=0.9mn,f=0.45mm/r,n=140r/min,v=9.67m/min
切削工时：
丨=40mm,h=6mm,〔2=2mm
丄I+h+1240+6+2
tm__
n豹f140汉0.45
二0.762（min）
粗铰①22:
经查【1】表2.4-58得：
粗铰进给量为
0.9〜1.4mm/r，取f=1mm/r；
根据铰刀材料硬质合金、铰刀直径①22及表面粗糙度Ra1.6的要求，查【1】
表2.4-61得：
c=10.2（m/min）
则主轴转速为:
ns=^-=^4^147.7（r/min）
二dw
22
147.7r/min的机床主轴转速，ns=160r/min。
经查【1】表3.1-41,选取最接近
则主轴实际转速为：
u71=
c=_
1000
最后确定的切削用量为：
22160二11.05（m/min）
1000
ap=0.07mn，f=1mm/r，n=160r/min，v=11.05m/min
切削工时:
=40mm,l1=9mm,L=3mm
0.5〜0.7mm/r，取f=0.6mm/r;
精铰①22孔：
经查【1】表2.4-60得:
粗铰进给量为
精加工时铰刀需使用高速钢刀具，并根据铰刀直径①22及表面粗糙度
Ra1.6的要求，查【1】表2.4-59得：
c=0.03〜0.05m/s
则主轴转速为:
经查【1】表3.1-41,选取最接近43.4r/min的机床主轴转速，n$=40r/min
则主轴实际转速为：
ndn兀x22汉40
c=2.76（m/min）
c10001000
最后确定的切削用量为：
d
查询相关资料选取T611机床与294.2r/min相近的主轴转速，查询结
果取：
n.=250r/min;
则主轴实际转速为：
「dn二23250
c=
18.06（m/min）
10001000
最后确定的切削用量为:
ap=i.5mm
f=0.2mm/r,n=250r/min=18.06m/min
切削工时:
=20mm,l1=2mm,L=0mm
l
tm
精镗孔至①24。
0.021
由于精镗与粗镗共用一个镗杆，利用一次装夹同时完成粗、半精加工，故精镗切削速度及加工工时均与粗镗相同。
n,=250r/min;t=0.441min；
最后切削用量确定如下：
ap=0.5mmn⑷=250r/min，t=0.441min，f=0.1mm
⑤工序&7、8粗、半精及精车①42和①34外圆
确定粗车①42外圆
确定背吃刀量ap粗车①42外圆双边余量为2mm由于要留有半精加工余
量，所以取ap=0.75mm进给量则根据【2】表5-114，在粗车铜合金、刀
杆尺寸为16mm25mmap兰3、工件直径为40〜60mrr时，f=0.4〜0.8mm/r,
按C620-1车床进给量（【2】表5-57）选择f=0.5mm/r;
确定的进给量尚需满足机床的机构强度要求，故需进行校验。
根据【2】表5-55，C620-1车床进给机构允许的进给力Fmax=3530N.
根据表5-123，当材料▽b=220-241MPaa^3mmf$0.75mm/r时，进给力
Ff=760N
Ff的修正系数为瓷九Ff=1.0，瓷花Ff=1.0，瓷亦f=1.17（表2-12），故实际进给力为:
F=760
1.17=889.2N
Ff选择车刀磨钝标准及耐用度根据【2】表5-119，车倒后刀面最大磨损量取为1.5mm可转位车刀耐用度T=60mir。
确定切削速度根据【2】表5-121,当用YG6硬质合金车刀加工J=220〜
241MPat同合金，ap兰3mmf<0.75mm/r时，切削速度为v=82m/min；
切削速度的修正系数为'■SV=0.8,'tv=0.65ktv=0.81,
°Tv=1.15；KMvkv=1.0（表2-9），故；
=820.80.650.811.15=39.72m/min
1000100039.72
n=301.2（r/min）
n=d「42
按C620-1车床的转速（表5-56）,选择n=305r/min,则实际切削速度为'=40.22m/min;
检验机床功率由表5-125，当▽b=220〜241MPaapE3mmfE0.75mm/r、
'、=40.22m/min时，Pc=1.2KW
根据表5-59，当n=305r/min时，机床主轴允许功率为Pe=5.9k
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