右轴承组件工艺规程编制及夹具设计书

1 右轴承组件工艺规程编制及夹具设计 书 第一章 零件图工艺分析 件的工艺分析： 轴承盖和锡林轴承座是与轴承相配，构成一个结合体，然后装于锡林筒上，与道夫配合工件，成为梳棉机上的一个重要组成部分，锡林结合件是锡林中的一个关键零件。 件的工作条件： 结合件安装在锡林筒上与 筒一同旋转。锡林轴承座是重达约吨，直径为 1282速为 260林轴承盖是安装在轴承座上的。由于锡林轴承件伴随锡林旋转工件，且又是锡林筒的支承件，因此它对于锡林与锡林墙板的同轴度，轴向压力，机件的磨损，及锡林周围机件安装的准确性和锡林的回转平衡度都有不可忽视的影响。 件主要表面的技术要求： 件主要表面的尺寸精度： 孔 76 的精度为 140 的精度为 13 的精度为 纹孔 精度为 个螺纹孔 精度为 件主要表面的几何形状精度及位置精度： 端面对 140孔心的垂直度为 面对 140孔心的平行度为 个螺纹孔 140 对孔心的位置度为 件主要表面的表面粗糙度 : 2 孔 76 的表面粗糙度值为 140 孔的表面粗糙度值为 面为配合面，其余表面粗糙度值为 口面的表面粗糙度值为 13 孔的表面粗糙度值为 纹孔 12 的表面粗糙度值为 面的粗糙度值为 端面的表面粗糙度值为 面的表面粗糙度值为 个螺纹孔 10的表面粗糙度值为 件结构工艺性： 锡林轴承座，锡林轴承盖及其结合件，它们的外观尺寸不大，但形状较复杂，由于它安装的是轴承，因此其结构刚性要求较高，并且加工精度要求较高。 如锡林轴承盖与锡林轴承座的零件图，面为锡林轴承盖与锡林轴承座的结合面，要求较高，需通过研磨来保证其平衡度。轴承盖上的两个 13 孔与轴承座上的 12 螺纹孔是用来度装螺栓，以便将轴承盖和轴承座联起来，进行进一步加工，构成锡林轴承结合件。孔 760+ 1300+ 与轴承相配，环型槽是起密封，挡油作用的（与密封圈相配）。孔 1420+退刀槽，因而这些同心孔特别是 760+ 940+ 个螺纹孔 用来安装螺钉联接轴承端盖的。端面，就是与轴承端盖相配的。锡林轴承座的底面要求对 为它与该孔孔心平行与否，对轴承工作性能有重要的影响作用。 锡林轴承结合件的最大高度尺寸为 344大宽度尺寸为 112大长度尺寸为 300大孔径为 142，最小孔径为 小壁厚筋板厚度 14之，锡林轴承结合件是个结构比较复杂的零件。 件材料的工艺性： 图纸规定选用普通牌号高 该灰铁的最小抗拉强度 b=150弯强度 23什硬度 119179有优良的铸造性能，生产时工艺简便，生产率高，切削时，切屑易脆断，硬度适中，便于切削加工，能减轻刀具的磨损，因而其切屑加工性能好。 者灰铁铸造中，其收缩时由于碳是以石墨的形式析出，体积的膨胀弥补了凝固收缩，因而它的收缩率小，对于铸件尺寸的 保持性好。常用作机床床身，发动机机体，机座等。 处理要求： 3 铸件由于存在铸件缺陷，因此必须对它进行消除内应力的退火处理，即时效处理。又因铸件的表层及一些薄壁处，由于冷却较快，使切削加工难度增大。因此为了降低材料的硬度，改善切削加工性，必须进行改善切削加工性的退火处理，通过这些热处理，可提高零件材料的物理机械性能，改善工作的切削性，消除铸造内应力。 面处理： 为了提高零件表面的抗蚀能力，增加耐磨性，使表面美观，在零件加工完毕后，应对零件的外加工表面进行表面处理，即涂漆。 1. 8 检验： 由于锡林轴承结合体是 此应检验铸件毛坯有无铸造缺陷，抽检其物理机械性能。零件在加工过程中，应对照零件图的要求进行中检。机加工完毕后，应进行终检，检验其尺寸和外观，并检验是否能满足使用要求。 件的生产类型分析： 工艺过程的制定需根据给定的生产量的大小，而生产量的大小又决定着生产类型。直接影响工艺规程制定中的工艺方法，设备和工具等一系 列问题。 根据规定，锡林轴承结合件为成批生产的中批量生产，这类型生产批量，产品分配进行生产，经过一定时期后，又交替地重复，所以要定详细的工艺规程。中批量生产要广泛采用通用设备和专用夹具和工具。 4 第二章 零件工艺路线的制定 艺路线制定的依据 坯种类的选择 锡林轴承结合件的形状不同规则，结构比较复杂，生产批量属于中批生产，且需求零件有较好的刚度和减振性等。结合该零件的特点和使用要求，通常都选择毛坯为铸件。 铸造的适应性广，可以制出形状复杂的毛坯，节约材料，减少切削加工的工作量。在铸造时，适当选择分型面，注意浇铸位置的安排，就可以大大避免内部的缩孔、缩松、气孔、变形与裂纹、沙眼等缺陷。 毛坯选用砂型铸造（级精度） 毛坯铸造可分为：（整体铸造、盖座分开铸造） 因锡林轴承端盖的上部分主要与轴承配合工作，其工作面主要集中在上部分（盖座配合加工孔），为了提高工件的使用寿命，避免在这部分出现铸造缺陷，故采用整体铸造，其好处在于能减少铸造工序，节约材料，提高产品率，同时，采用“横座立浇”的方法进行铸造。 若采用盖座分开 铸造，会使铸造工序增加，浪费材料，增加成本等情况。 从上比较，从经济效益和成品率上讲，采用整体铸造好。 5 工件铸造工艺图工艺图 2 从上图可以看出，该铸件的分型面造在最大面 铸件分两箱造型，采用“横座立浇”，底注式浇注系统，是铸件的性能良好，充型时不易冲坏型腔和引起溅炸，并且能保证铸件整体的对称性，确保重要面的质量。 采用图示的浇注方法，其撇渣效果好，气体易排除，铁水上升平衡，铸件不易产生砂眼、气体、夹渣、组织致密、均匀、耐磨性好。该铸件的最大余量为6小余量为 1余为 3 另外，在控制凝固次序方面，采用“同时凝固原则”，在 金属液体达到同时凝固的目的。 由于铸铁在铸造过程中存在着内应力，因此在毛坯制成后，需进行时效处理。 位基准的选择 零件在加工过程中定位基准的选择，不仅对保证加工精度和确定加工顺序有很大的影响，而且还决定了工艺装备设计制造的周期与费用，正确的选择各工序的定位基准是制订工艺规程的一个重要问题。 1) 粗基准的选择 选择粗基准的出发点是为后续的工序提供合适的定位精基面，保准各加工表面的余量足够并分 配合理，由于粗基准是对毛坯进行第一次机械加工的定位基准，因此与毛坯的形状关系很大，确定粗基准时应按： 用零件非加工表面为粗基准，可保证零件的加工表面与非加工表面的相互位置关系，且能在一次安装中尽可能加工较多的表面。 工艺图 2 用零件的重要表面为粗基准，优先保证了重要表面的余量和表面组织性能的一致。 应选面积大，形状简单，加工量大的表面为粗基准，使切削总量最少。 应选毛坯精度高，余量小的表面为粗基准，易保证各加工表面的余量足够，分配合理。 应选定位精度高，夹紧可靠的表面为粗基准。 粗基准原则上是第一道工序中使用一次并尽 量避免重复。 遵循以上的原则，为了保证加工时工件的稳定性能良好，可选锡林轴承结合件的端面 的粗基准；在由 面；之后再由粗加工后的 由于在对铣断之前，前面加工的各面是作为一个整体零件加工出来的，故保证了后续工序的加工精度和简化了加工的难度。（由于工件是对称的分布，以一工艺图 2 面两孔作为后半部半精加工和精加工的定位基准） 2）精基准的选择 选择精基准的出发点是保证加工精度，特别是加工表面的相互位置精度的实现，以及定位安装的准确的方便。选择精基准应遵循以下原则： 准重合原则 确定精基准时，应尽量用设计基准作为定位基准，以消除基准不重合误差，提高零件的表面的位置精度和尺寸精度。 统一基准原则 拟定工艺路线时，各个工序尽可能用同一个定位基准来精加工各个表面，以保准各表面间的相互位置精度，并且还减少了夹具的数量和工件的装夹次数，降低了成本，提高了生产率。 互为基准原则 可逐步提高两相关表面的位置精度。 自为基准原则 可使加工余量均匀，保准加工面自身形 状精度，而位置精度则由前面的工序保证。 同时，精基准选择时，一定要保证工件的夹、压稳定可靠，夹具结构简单及操作简便。 遵循上述原则，在本加工中，精基准选择例如下； 如锡林轴承结合体的两端面的最终精加工，就是互为精基准，遵循“互为基准原则”。锡林轴承结合件中的孔 精加工就是以一面双孔定位，自为基准加工出来的。这就是统一基准和自为基准相结合的精加工方法。 工方法的选择 选择加工方法主要根据工件的结构形状，技术要求，零件的年产量，机床的加工精度，以及工厂实际情况来决定，零件机械加工方法的选择应遵循如下原则： 所选加工方法的经济精度及表面粗糙度要与加工表面的精度要求和表面粗糙度要求相适应。 加工方法要能确保加工表面所要求的精度和粗糙度。 加工方法要与零件材料的可加工性相适应。 9 加工方法要与生产类型相适应。 加工方法要与工件的形状和尺寸相适应。 加工方法要求与加工件生产厂的现有生产条件相适应。 根据上述原则，选定锡林轴承盖，锡林轴承座及锡林结合件的加工方法为：平面选用铣镗加工，其中结合件的两端面采用镗加工，在轴承盖与轴承座中，这两端面采用卧铣和立铣，在 26下的孔加工在钻床上进行，大孔则采用镗孔形式，螺纹用丝锥加工。 总之，选择加工方法时，应首先确定主要表面的最终加工方法，再依次向前确定各准备准工序的加工方法。对整个零件的加工方法，应综合考虑，先选主要表面的加工方法，再确定次要表面的加工方法，以达到良好的效益，提高生产率，降低劳动强度。 工阶段的划分 1）划分加工阶段的目的是逐步 减少和消除在加工过程中产生加工误差的因素对加工精度和表面质量的影响，使零件逐渐达到提高加工质量的目的和要求，同时要妥善的解决质量，生产率，经济性三者的矛盾。 2）按加工性质和加工目的的不同，整个工艺过程可分为以下几个阶段： 粗加工阶段： 高效率地切除毛坯上大部分的加工余量使其尽快地接近需加工零件的形状和尺寸。 半精加工： 使主要表面的精度和表面粗糙度能为精加工作出必要的准备，完成次要表面的全部加工，使之符合图纸的要求。 精加工阶段： 使各主要表面达到图纸所规定的要求。 考虑到该零件铸造时余量较 大，因此加工时还是划分为三个阶段：精加工，半精加工，精加工，让零件的各个表面依次进行加工。粗加工时的进给量大，粗糙度也大，表面精度低。半精加工阶段，如加工孔（镗孔） 760+ 1300+ 1420 140 工序中为 1390 环型槽 940 几个尺寸是在一个工序中加工出来的，这是半精加工阶段。精加工阶段余量小，粗糙10 度小，精度高，如加工尺寸由 1390 140 就是精加工，精度达到 面粗糙度值为 序的集中与分散 工序的集中和分散主要是根据生产类型设备的高校自动化程度，零件的结构特点和技术要求等进行组合的。在确定了表面的加工方法和工艺方案，划分了加工阶段后，零件加工各工步的内容也就被确定了，从而可将同一阶段中的各加工表面的加工组成若干工序，应用工序集中与分散的原则，进行合理的组合与分散，决定工序的数目，工序的内容繁简程度。 序集中 使用较少的机床设备，将零件加工的各部工步尽可能地集中在少集的工序内完成，它可使工件的装夹次数减少，保证了各个加工表面的相互位置精度，减少了工件的装卸的辅助时间以及夹具的数量，同时减少了机床的数量和操作工人数量，缩短了产品的生产周期，提高了产品的质量和生产率，但是机床设备和工艺装备成本高，调整维修困难，生产准备时间长，如加工孔 760 300 1390 420 一个工序内完成，提高了工件的位置精度，提高了生产率，节约了装卸时间，降低了工人的劳动强度。 序分散 使用较多的机床设备，将大量工步分散为单个工序，使工序数目增多，工艺路线增长，每个工序含加工内容少，机床设备与工艺设备简单，维修调整容易，适应产品变换的能力强，生产准备工作量小，对工人技术要求高，而且机床设备与工艺装备数量大，工人数量多，生产面积大，生产周期长。锡林轴承座，锡林轴承盖及其结合件的生产属于中批量生产因此工序需要适当的集中与分散。 序顺序的排列 削加工工序时，应遵循以下原则： 先粗后精的原则： 各表面的加工顺序按粗加工，半精加工，精加工的过程依次排列，逐步提高零件的精度和减少表面粗糙度。 11 先主后次的原则： 装配表面和工作表面的精度要求高，应当考虑予以加工自由表面，螺纹孔及光孔等表面，精度要求较低，可适当安排在后续的工序中加工，主要表面有相互位置要求的表面一半安排在主要半精加工后，配合关系和相互位置关系要求很高的表面还需放在装配工艺中进行配合加工。 基面先行的原则： 只有一个精基准时，先把该基准面加工出来，若定位基准面有若干个，则从最终加工工序所 需的精基准开始，依次向前排列为保证这些基准面的加工所需的该工序的基准面，按基准的转换次序把这些基准面的加工依次排列，得到零件加工工序的顺序。 先面后孔的原则： 为了定位安装稳定和减少总的切削量，故应该先加工平面后加工孔，使后续工序有一个稳定可靠的平面作为定位准面，且在光滑平整的表面上加工孔，可使孔加工容易，提高孔的精度。 在编制工艺规程时，严格遵循上述原则合理安排加工顺序，提高工作效率。 处理工序的安排： 热处理工序的安排在零件加工的工艺过程中有重要地位，通过热处理可以提高零件材料的物理机械性能 和改善工件的切削加工性能，消除毛坯制造和切削加工过程中生产的内应力，所以，为稳定组织以稳定零件的形状及尺寸，防止变形和开裂，零件在机加工前须进行消除内应力的时效处理。 面处理工序的安排 ： 为了提高零件的表面抗蚀能力，增加耐磨性，也为了使表面美观，在零件全部加工完后，应对零件表面涂漆（未加工表面）。 验工序与辅助工序 检验工序是保证产品质量的有效措施之一，也是工艺过程中不可缺少的内容。检验的内容有：外观检验，看零件的表面是否有毛刺，检验表面粗糙度，进行尺寸检验，看具体是否符合图纸要求。 在工艺规程中，还安排有装配轴承盖与轴承座的工序，划线工序，打毛刺工12 序，涂漆工序等，这些都属于为保证零件的质量，零件的美观而必不可少的辅助工序。 1） 零件的清洗 是为了表面加砂的清楚，它安排在 0 工序的铸造车间进行。 2）工序 60 和 105 中检，是因为此时零件的加工已完毕（轴承盖和轴承座），它们将进入装配阶段，装配后再进行加工。 3）工序 55， 100 和 135 去毛刺，是为了消除已加工表面的毛刺，使零件达到图纸要求。 4）工序 145 零件全部加工完毕后，应进行表面处理，即对零件进行涂漆。 第三章工艺路线方案比较 工艺路线方案一： 0 毛坯 05 粗铣结合件两端面 0 粗铣结合件上下底面 5 铣断 上工艺路线是加工结合件的各端面，其目的是为后续工序做好基准选择。 20 粗铣轴承盖下底面和止口面 5 粗镗轴承盖孔 0 钻孔，扩孔，忽孔 5 钻孔，攻丝 0 精铣轴承盖底面 5 精铣顶面 0 研磨 55 打毛刺 60 检验 以上工艺路线是加工锡林轴承盖的工艺路线方案。 65 粗铣轴承座顶面及对口面 3 70 粗镗轴承座孔及内端面 5 钻孔及攻丝 0 精铣底面 5 加工工艺孔 0 精铣轴承座对口面及顶面 5 研磨 100 打毛刺 105 检验 以上工艺路线是加工锡林轴承座的工艺路线方案。 110 装配 115 镗孔，内环槽 20 精镗内孔及端面 25 钻孔及攻丝 30 铣座上两孔 35 打毛刺 140 终检 平台 145 涂漆 以上工艺路线是加工锡林轴承结合件的工艺方案。 方案二： 在方案一的基础上，去除工序 05， 10，把工序 80 和 85 的顺序颠倒，把工序 30 和 35 合并为同一工序，把工序 125 提至工序 110 之前分为两个工序。 方案比较： 若去除工序 05（粗铣结合件两端面）和工序 10（粗铣结合件上下底面），这就失去了整体铸造的意义，并且将增大后续 工序的基准误差，从而就要增加毛坯的加工余量。 若把工序 80（精铣底面）和工序 85（加工工艺孔）的顺序颠倒，就不能保证孔轴线和底面有良好的垂直关系，故而会影响在精加工孔 140 定位基准（一面两孔），从而难以保证工件底面与孔 140 的平行度。 若把工序 30（钻孔，扩孔，忽孔）和工序 35（钻孔，攻丝）合并为同一工14 序，这样会增加工艺成本，因在工序 30 中，两孔 13 间的孔心距为 160 在工序 35 中加工的三个螺纹孔的孔心距要求不高，从零件图上看，是要求的自由公差，所以把工序 30 和 35 合并为同一工序，将会增加夹具制造难度和费用，从经济效益上讲是划不来的。 若把工序 125（钻孔及攻丝）提到装配工序 110 之前，很难保证十个螺纹孔对基准孔轴线的位置度，即使能保证，也会增加制作成本。 从以上分析中可以看到，方案一明显的要比方案二方便可靠。故最终采用方案一进行工艺规程的设计。 序的安排及作用 工序 0 毛坯采用砂型铸造，铸造圆角为 模斜度为 10，铸件需经清砂，打毛刺，打毛刺后进行时效处理，方能进行机械加工。 05 15 这三个工序为粗加工。粗加工采用这三个工序，端面交替加工，并一其中已加工过的大端面来加工上下底面，目的是使加工后的表面位置正确，从而保证后续工序的加工余量均匀。工序 05 的主要目的是为工序 10 和工序 15做基准准备，并且在工序 05 和工序 10 将结合件轮廓大部分余量加工掉，为后续工序的加工提供基准。 20， 25 这两个工序为轴承盖的粗加工。工序 20 以顶面为基准，加工出轴承盖的上下底面和止口面，为工序 25 做基准准备。工序 25 以底面紧靠，一次装夹两件，在镗床上加工孔 340 1360 端面尺寸 27 30， 35 这两个工序为轴承盖的半精加工。工序 30 以底面，小端面和 136的轴心线为基准，在专用卡具上加工孔 130 忽孔 260 序 3 以底面，止口面及大端面限制六个自由度，在钻床上钻孔，并攻螺纹 2 40， 45 这两个工序为轴承盖的精加工，工序 40 精加工底面为研磨和装配工序打下基础。工序 45 是顶面加工的最终工序。 50 研磨底面，保证平行度。 55 打毛刺。为中检做准备。 60 检验表面粗糙度，看有无毛 刺，按零件的要求进行工序图上的尺寸检验。 15 65， 70 这两个工序是轴承座的粗加工。工序 65 以底面为基准，加工顶面和对口面。工序 70 粗镗孔及端面，保证尺寸 136 74 70 75， 80 这两个工序是轴承座的半精加工。工序 75以底面和大端面及 136孔作为定位基准，完全定位，加工孔并攻丝，达到尺寸 0 精铣底面，为后续工序做精基准。 85 加工工艺孔，为后续工艺做定位基准。（工序 80， 85 是在后续工序中做一面两孔定位用） 90 精铣顶面及多口面，达到尺寸 2540 75 95 研磨上顶面以便与轴承盖配合。 100 打毛刺为检验做准备。 105 检验有无毛刺，表面粗糙度及尺寸。 110 装配，选配 螺栓，螺母，垫片，将合格的轴承盖和轴承座配对联接起。 115 镗一系列同轴孔，孔内端面及环形槽，以一面两孔定位和 136孔做自身定位，该工序集中保证了孔的同轴度。 120 精镗内孔和端面，达到尺寸 140 10 125 钻四个孔并攻丝，由于精镗孔作为定位基准，保证了四个孔均匀分布，且对该孔的位置度满足 130 铣座上二孔，以原两孔作自身定位。 135 钳工打去结合体的毛刺，以便终检。 140 终检，检验各尺寸和粗糙度及位置关系精度。 145 加工完后，对非加工表面进行涂漆处理。 以上属于工艺路线的具体分析。 点工序分析 工序 30“钻孔及扩孔” 该工序加工的两个孔与轴承座的两个螺纹孔配合，选用螺栓将轴承盖与轴承座联成为轴承结合件。这两个通孔 13 的精度要求不变，但它们的中心距及对 140 孔心的位置度要求却很重要。因为这两个孔的位置恰到与否，关系到轴承16 盖与轴承座是否能联接起，并且 13 孔心到对称中心线间距离 80 这个尺寸关系到锡林与道夫之间的“间距”，若这一尺寸不能达到要求，那么“间距”过大、过小都要影响锡林与道夫的配合影响整个梳棉机的正常工作。 13 孔属于通孔，孔经较长，加工时不能出现轴线偏斜，为了得证两孔及位置要求采用专用夹具，关于夹具设计的具体 情况见“夹具设计”部分。 该工序采用钻床 床摇臂钻最大钻孔直径为 25，摇臂钻床的最大距离 525转角 360 度，主轴端面至底座工作面的小距离为 250大距离为 1000轴最小移动距离为 630采用车床来加工该两装夹不方便，且进给运动是由手摇动车床尾来实现的，不合中批量生产要求，因此选用钻床。 加工该两个孔，选用钻头和扩孔刀。钻头选取 柄麻花钻，该钻头的整个长度 L 为 182作部分长度为 101孔钻选用 柄扩孔整个长度为 150作长度 8工的孔径大小由钻头，扩孔钻保证，两也的位置尺寸 180， 80， 46由夹具保证。 17 第四章 夹具设计 题 所设计的专用夹具是为加工零件锡林轴承结合件而设计的，锡林轴承结合件是 中工序 30“钻孔及扩孔”，需要设计一个专用加工孔 13的夹具。 产批量 以中批量生产为设计依据 析 具设计的必要性 13孔是连接轴承盖与轴承座的，它的位置与对称性关系到轴承盖与轴承座是否错位，梳棉机的正常工作与否。若采用划线加工，精度只能达到 法保证本工序 160 80 46 要求，也不满足中批量生产的要求。若采用组合夹具，又需设计制造专用生产线，在加工中难以保证尺寸的稳定，因此设计专用夹具才是最理想的方案，可以保证尺寸精度又能提高劳动生产率，降低工人的劳动强度。 序分析 该工序加工的两个孔的尺寸为 13，精度为 面粗糙度为 个孔的孔心距为 160 中 13孔到中心轴线的距离为 80 到端18 面的距离为 46 本工序要保证的尺寸如上，加工孔 13采用的方案是：钻孔尺寸 13由钻头和扩孔刀保证，尺寸 160 80 46 刀具钻头用 锥柄麻花钻，扩孔钻采用 1） 从技术方面分析，根据以上原始资料和工艺分析结合零件的结构特点和尺寸要求，技术要求，决定了加工必须设计的专用夹具，否则费工费时，增大成本。 2） 从经济方面分析，由于批量为中批量生产，夹具设计和制造成本低，故设计专用夹具合理 。 案 确定夹具方案的原则是：确保加工质量，结构简单合理，操作省力高效，制造成本低廉，根据以上原则进行方案比较确定合理的最佳方案。 工件的两个加工孔为通孔，在 实际的平面定位都必须限制该方向的自由度，以达到简化夹具结构的目的因此应按完全定位