轴承套机械加工工轴承套加工工艺及钻Φ8孔夹具设计.docx

1、轴承套机械加工工轴承套加工工艺及钻8孔夹具设计1. 零件图分析与绘制 32. 零件的工艺分析 41.零件的结构分析 42.零件的技术要求分析 43.毛坯的选择 43. 机械加工工艺规程 51.确定定位、夹紧方案 52.基准的选择 53.指定工艺路线 54.工序设计 74.夹具的设计 181.问题的提出 182.夹具结构设计 183.设计夹具三维效果图 205. 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

2、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； 24m m的环切内槽是为储存轮滑油，以满足润滑要求；8mm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 8mm的通孔，可直接钻出，中心有一22mni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22mm最后通过铰至图纸要 求。通孔中部24mm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

3、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； 24mm的环切内槽是为储存润滑油，以满足润

4、滑要求； 8mm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，34的外圆表面，22的内孔表面，24的环切 内槽，2x0.5退刀槽，8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42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以22内孔为中心加工 34,尺寸精度为js7查表为34_ 0.0

5、125 ；22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；34外圆表面加工，精度为 Ra1.6 ；22内孔表面加工，精度为 Ra1.6；大端面加工，精度为 Ra1.6;退刀槽加工，精度为 Ra3.2；34外圆表面与22内孔中心线的径向圆跳动为 0.01 ；7大端面与22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42外圆表面，24内表面，小端面 以及8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24

6、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42,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44mm,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

7、.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 22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34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

8、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 34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8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

9、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

10、内孔米用先钻 再粗镗-半精镗-精镗；24内孔采用粗镗即可；8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 42 外圆，并倒角， C620-1 车床、三 爪卡盘；工序 2 粗车、半精车、精车 34

11、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 20 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20孔至22,并达到要求，T616镗床、 专用夹具、镗刀；工序5 镗24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34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8孑L,立式钻床Z525加专用夹具， 8

12、 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 22 通孔，孔倒角， C620-1 车床，三爪卡盘， 20 钻头， 22 扩孔钻头，铰刀，锪钻；工序 5 粗镗、半精镗 24 内环槽，再调头装夹，孔

13、倒角，卧式镗床 T616专用夹具，T型镗刀，锪钻；工序6 粗车42及34外圆，大端面倒角，C620-1车床，三爪卡盘，车刀；工序7 半精车42及34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34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 8 孔，立式钻床 Z525加专用夹具， 8 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

14、。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

15、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，8和20的莫氏锥柄麻花钻；铰刀选用22的机夹式硬质合金铰刀；扩刀选用22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

16、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。22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20扩 21.8 0021 2Z=1.8粗铰 21.94 00.052 2Z=0.14精铰 2200.021 2Z

17、=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42外圆1.50.5-0 42.5 -0.16 42 -0.025Ra12.5Ra 6.334js7外圆61.50.5 36 -0.25琼00.06234电0125 34 -0.0125Ra12.5Ra 6.3Ra 1.624镗孔4- 230025 2400021Ra 6.3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

18、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=280.027 ； L3=12；027 ； L4=2025 ； 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:L2L1根据公式 5-17 得丄仁L2+L7 二 L7=L1-L2=40-28=12mmm n根据公式 5-15 得：ES吃 ES-送 El i=0- (-0.027 ) =+0.0

19、27mmi=1 i=1m nEl= E ESj=-0.33-0=-0.33i z4 i 4所以：L7=12畫3027mm(3)确定切削用量及基本工时工序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 30。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16mm 25mmap 3mn以及工件直径为40mm时，f=0.40.5mm/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

20、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， k s =0.8， k k =1.04， k kr =0.81， k kB =0.97 ; 所以=138.4(m/mi n)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：a p =1mm f=0.4mm/r， n=955r/min , =132m/min44-02 22(mm), h=

21、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:a p =1mm f=0.4mm/r，n=955r/min，v =132m/min总的加工时间：t =2tm =2 0.12=0.24(mi n)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:n w =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：a p =0.5 mn，f=0.25mm/r，n=1200r/min， =165.8m/

22、min切削工时,按工艺手册表 6.2-144- = 22(mm), 11 =1, I 2 =0, I 3=0I l1 l2 l 22 0.5 0 0in f 1200 0.4Cu由于是加工两端面，故时间加倍，总加工时间2 = 0.094(min).7t =2tm =2 0.094=0.188(mi n)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；工序4钻、扩、粗铰22孔钻20孑L:确定进给量 查【2】表2.4-38 :钻头直径为20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 20及进给量f=0.36mm

23、/r,查的切削速度=29.4m/min: 1000% 1000 汇 29.4 “c/ .、所以：ns= - 468 (r / min)兀dw20查【1】表5-65得：选取最接近468 (r/min )的转速n s =392 (r/min );故实际切削速度为:二 d nc 1000最后确定的切削用量为：ji20 392 二 24.6(m/min)1000ap =iommf=0.4mm/r , n=392r/min , =24.6m/min切削工时:=40mm, h =8mm, b=2mmtm1 |1 1- = 0.354(min)392 0.36扩22孔：根据有关手册规定，扩孔的切削用量可根据

24、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 ) 0.360.648 (m/min)(mm/r)=12.458.3 (m/min)则主轴转速为n=180.2120.2 r/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) 1000a p =0.9 mn, f=0.45mm/r, n=140r/min , v =9.67m/min切削工时： 丨=40mm, h =6mm,2=2mm丄 I + h + 12 40 +

25、 6 + 2tm _ _n豹 f 140 汉 0.45二 0.762(min)粗铰22:经查【1】表2.4-58得：粗铰进给量为0.9 1.4 mm/r，取 f=1mm/r ；根据铰刀材料硬质合金、铰刀直径 22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 dw22147.7 r/min 的机床主轴转速，ns=160 r/min。经查【1】表3.1-41 ,选取最接近则主轴实际转速为：u 71 =c = _1000最后确定的切削用量为：22 160 二 11.05(m/min)1000a

26、p= 0.07mn，f=1mm/r，n=160r/min， v =11.05m/min切削工时:=40mm, l1 =9mm, L=3mm0.5 0.7 mm/r，取 f=0.6mm/r ;精铰22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 22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43.4 r/min 的机床主轴转速，n$=40 r/min则主轴实际转速为：nd n 兀 x 22汉 40c= 2.76(m/min)c 1000 1000最后确定的切

27、削用量为：d查询相关资料选取T611机床与294.2 r/min相近的主轴转速，查询结果取：n . =250r/min ;则主轴实际转速为：d n 二 23 250c =18.06(m / min)1000 1000最后确定的切削用量为:ap=i.5mmf=0.2mm/r, n=250r/min =18.06m/min切削工时:=20mm, l 1 =2mm, L=0mmltm精镗孔至24。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 =0.5

28、mm n=250r/min，t =0.441min，f =0.1mm工序& 7、8粗、半精及精车 42和34外圆确定粗车42外圆确定背吃刀量ap 粗车42外圆双边余量为2mm由于要留有半精加工余量，所以取ap =0.75 mm进给量则根据【2】表5-114，在粗车铜合金、刀杆尺寸为16mm 25mm ap兰3、工件直径为4060mrr时，f=0.40.8mm/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

29、=220-241MPa a3mm f $0.75mm/r 时，进给力Ff =760NFf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=7601.17=889.2NFf Fmax,所以选的进给量f=0.5mm/r可用。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 =220241MPat同合金，ap 兰3mm f 0.75mm/r 时，切削速度为 v =82m/min；切削速度的修正系数为 SV

30、 =0.8 , tv =0.65 ktv =0.81 , Tv =1.15 ； K M v kv =1.0 (表 2-9 )，故；=82 0.8 0.65 0.81 1.15=39.72m/min1000 1000 39.72n= 301.2(r/mi n)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 =220241MPa ap E3mm f E0.75mm/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