机械制造技术课程设计-轴承托脚工艺规程及车Φ90Φ95外圆夹具设计【全套图纸】 .pdf

辽宁工程技术大学 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 题 目： 轴承托脚工艺规程及车9095 外圆夹具 设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 班 级： 机械 10-02 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 2013 年 7 月 2 日 任任 务务 书书 一、设计题目一、设计题目: 轴承托脚工艺规程及车90 95 外圆夹具设计 二、原始资料二、原始资料 (1) 被加工零件的零件图 1 张 (2) 生产类型:（中批或大批大量生产） 三、上交材料三、上交材料 1所加工的零件图 1 张 2毛坯图 1 张 3编制机械加工工艺过程卡片 1 套 4编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1 套 5绘制夹具装配图（a0 或 a1） 1 张 6绘制夹具中 1 个零件图（a1 或 a2。装配图出来后，由指导教师为 学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体） 。 1 张 7课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计 全部内容。 （约 5000-8000 字） 1 份 四、进度安排四、进度安排 本课程设计要求在 3 周内完成。 1第 l2 天查资料，绘制零件图。 2第 37 天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法， 编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。 3第 810 天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟 通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步） 。 4第 1113 天，完成夹具装配图的绘制。 5第 1415 天，零件图的绘制。 6第 1618 天，整理并完成设计说明书的编写。 7第 19 天，完成图纸和说明书的输出打印。 8第 2021 天，答辩 五、指导教师评语五、指导教师评语 该生设计的过程中表现， 设计内容反映的基本概念 及计算，设计方案，图纸表达，说明书撰写。 综合评定成绩：综合评定成绩： 指导教师指导教师 日日 期期 摘 要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切 削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 轴承托脚加工工艺规程及钻孔的夹具设计是包括零件加工的 工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中 要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构， 并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件 各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装 备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各 个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床 的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差， 分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词：夹紧、定位、误差。 abstrct this design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal- cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. the reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; after that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. keywords: clamp, the localization, the error 目目 录录 序言序言1 一一. 零件分析零件分析 2 1.1 零件作用 2 1.2 零件的工艺分析 2 二二. 工艺规程设计工艺规程设计3 2.1 确定毛坯的制造形式 4 2.2 基面的选择 5 2.3 制定工艺路线 5 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6 2.5 确定切削用量及基本工时 8 三三 夹具设计夹具设计 13 3.1 问题的提出13 3.2 定位基准的选择13 3.3 切削力及夹紧力计算14 3.4 定位误差分析15 3.5 夹具设计及简要操作说明16 总 结17 致 谢18 参考文献参考文献 19 第 1 页 共 26 页 序序 言言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品， 并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接 供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各 种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业， 因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展 的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低 是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 轴承托脚的加工工艺规程及其车外圆夹具设计是在学完了机 械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课 程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的 定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出 专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学 与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。 所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践 的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本 次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评 指正。 第 2 页 共 26 页 一、一、 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 轴承托脚的作用，待查 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 轴承托脚有 2 个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。 1：以两端面为基准的加工面，这组加工面主要是 4- 13 的孔和 68 孔. 2：以68 孔为基准的加工面，这组加工面主要是 4-13 的孔， 8 的孔，m6 螺纹孔。 第 3 页 共 26 页 二二. 工艺规程设计工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料为 ht200，考虑到运行时经常需要挂倒档以倒行或 辅助转向，因此零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这 种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮 廓尺寸不大，选用锻造，采用锻造，退火处理，能保证锻件的尺 寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。 2.2 基面的选择基面的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证 加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好 几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度 要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹 等。 （2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如： 机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选 择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加 工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而 细致的组织，以增加耐磨性。 （3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。 这样可以保证 该面有足够的加工余量。 （4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基 第 4 页 共 26 页 准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表 面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 （5） 粗基准应避免重复使用， 因为粗基准的表面大多数是粗 糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的 生产是非常重要的。先选取下端面作为定位基准， 。 精基准的选择精基准的选择 精基准的选择应满足以下原则： （1） “基准重合” 原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定 位基准，避免基准不重合引起的误差。 （2） “基准统一” 原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基 准定位， 以保证各表面的位置精度， 避免因基准变换产生的误差， 简化夹具设计与制造。 （3） “自为基准” 原则 某些精加工和光整加工工序要求加工 余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他 表面之间的位置精度由先行工序保证。 （4）“互为基准” 原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、 形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。 （5） 所选的精基准 应能保证定位准确、 夹紧可靠、 夹具简单、 操作方便。 以已经加工好的62 孔和一端面为定位精基准， 加工其它表 面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基 准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专 门的计算，在此不再重复。 2.3 制定工艺路线制定工艺路线 制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精 第 5 页 共 26 页 度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定 为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具， 并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效 果，以便使生产成本尽量降下来。 制定以下两种工艺方案： 方案一 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 铣下端面 4 铣 铣顶端面 5 车 车90，95 外圆 6 镗 镗68，62 孔 7 铣 铣厚度为 17mm 的平台 8 钻 钻 4-13 的小孔 9 钻 钻8 的小孔 10 钻 钻 3-m6 螺纹底孔，攻丝 11 检验 检验 12 入库 入库 方案二 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 铣下端面 4 铣 铣顶端面 5 镗 镗68，62 孔 第 6 页 共 26 页 6 铣 铣厚度为 17mm 的平台 7 钻 钻 4-13 的小孔 8 钻 钻8 的小孔 9 钻 钻 3-m6 螺纹底孔，攻丝 10 检验 检验 11 入库 入库 工艺方案一和方案二的区别在于方案二没有车90，95 外 圆，从零件图上可以看出，90，95 外圆粗糙度 6.3，有精度 要求的，需要加工，而方案一有这个工序，这样我们保证整个零 件的加工精度要求。综合考虑我们选择方案一。 具体的加工路线如下 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 铣下端面 4 铣 铣顶端面 5 车 车90，95 外圆 6 镗 镗68，62 孔 7 铣 铣厚度为 17mm 的平台 8 钻 钻 4-13 的小孔 9 钻 钻8 的小孔 10 钻 钻 3-m6 螺纹底孔，攻丝 11 检验 检验 12 入库 入库 第 7 页 共 26 页 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 轴承托脚零件材料为 ht200 生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。 1、不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由锻造可直 接获得。 2、端面 由于轴承托脚底面要与其他接触面接触， 同时又是68 孔的中心 线的基准。 粗糙度要求为 12.5， 查相关资料知余量留 3 比较合适。 3、68 孔 毛坯为空心，孔的粗糙度 3.2，参照参数文献，确定工艺尺寸余 量为 3mm. 2.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序工序 1：铸造：铸造 工序工序 2：时效处理：时效处理 工序工序 3：铣上端面：铣上端面 1. 选择刀具 刀具选取端铣刀 2 p amm=， 0 90dmm=，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 2 p amm= 第 8 页 共 26 页 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 10001000 125 442 / min 90 s v nr dpp = 按机床标准选取 w n 450min/r 90 450 127/ min 10001000 w dn vm pp = 当 w n 800r/min 时 0.2 4 800640/ mzw ff znmm r= 按机床标准选取640/ m fmm r= 3）计算工时 切削工时：90lmm=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 12 9093 1.13min 450 0.2 m w lll t n fx + + + = 工序工序 4：铣顶端面：铣顶端面 1. 选择刀具 刀具选取端铣刀，刀片采用 yg8, 2 p amm=， 0 85dmm=，50/ minvm=，4=z。 2. 决定铣削用量 4）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 2 p amm= 5）决定每次进给量及切削速度 第 9 页 共 26 页 根据 x51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 10001000 50 187 / min 85 s v nr dpp = 按机床标准选取 w n 200min/r 85 200 53.38/ min 10001000 w dn vm pp = 当 w n 200r/min 时 0.2 4 200160/ mzw ff znmm r= 按机床标准选取160/ m fmm r= 6）计算工时 切削工时：l=85 mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 12 9853 2.43min 200 0.2 m w lll t n fx + + = 工序工序 5：车：车90，95 外圆外圆 1. 选择刀具 刀具选取外圆车刀，采用 c525 立式车床 2 p amm=， 0 62dmm=，120/ minvm=，4=z。 2. 决定铣削用量 7）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 2 p amm= 8）决定每次进给量及切削速度 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 第 10 页 共 26 页 10001000 120 616 / min 62 s v nr dpp = 按机床标准选取 w n 600min/r 62 600 116/ min 10001000 w dn vm pp = 当 w n 600r/min 时 0.2 4 600480/ mzw ff znmm r= 按机床标准选取480/ m fmm r= 9）计算工时 切削工时：l=62 mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 12 9623 0.62min 600 0.2 m w lll t n fx + + = 工序工序 6: 镗镗68，62 孔孔 1.加工条件 工件材料：ht200，时效处理，砂型铸造 加工要求：镗孔62mm 机 床：卧式镗床 t616 刀 具：弯头镗刀 2.计算切削用量 查简明手册表 4.2-19 和 4.2-20,4.2-21 得 v =25mm/min m f =0.07mm/z p a =9.6mm 第 11 页 共 26 页 10001000 25 128 / min 3.143.14 62 v nr d = 根据 t616 镗床说明书，取 w n =150 r/min 切削工时：l=16mm 16 1.524min 150 0.07 m f l t v = 工序工序 7：钻：钻 4-13 孔孔 机床：z525 立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表 10- 61 选取高速钢麻花 钻 13 1)进给量 取 f=0.13mm/r 2)切削速度 v=2434m/min. 取 v=30m/min 3)确定机床主轴转速 ns= w d 1000 c v = 1000 30 13 1194r/min 与 1194r/min 相近的机床转速为 1450r/min。现选取 w n =1450r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dnp = 13 1450 25.3/ min 1000 m = 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 t m= fn l w 21 ll + i ;其中 l=18mm; 1 l=4mm; 2 l=3mm; 第 12 页 共 26 页 tm= fn l w 21 ll + = 1843 1450 0.13 + + =0.13min) 其他工序的钻铣工序的切削用量和基本工时相似， 在此不 再累述。 第 13 页 共 26 页 三、三、 夹具设计夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要 设计专用夹具。 由指导老师的分配的工序的车90，95 外圆的车床夹具。 3.1 问题的提问题的提出出 本夹具主要用于车90， 95 外圆， 这外圆和62 孔有同心 关系，为此，只考虑保证精度要求和如何提高生产效率上，可以 利用62 孔作为定位基准。 3.2 定定位位基准的选择基准的选择 本道工序车90，95 外圆，因此我们采用62 孔定位，用 心轴定位，在立式车床上加工，开口垫圈的压紧力即可以满足要 求。 3.3 切削切削力和夹紧力力和夹紧力的计的计算算 确定夹紧力就是确定夹紧力的大小、方向和作同点。在确定 夹紧力的三要素时要分析工件的结构特点、加工要求、切削力及 其他外力作用于工件的情况，而且必须考虑定位装置的结构形式 和布置方式。夹紧力的三要素对夹紧结构的设计起着决定性的作 用。只有夹紧力的作用点分布合理，大小适当，方向正确才能获 得良好的效益。 第 14 页 共 26 页 1. 夹紧力方向的确定 （1）夹紧力方向应垂直于主要定位基准面 （2）夹紧力的方向最好与切削力、工件重力方向一致 2. 夹紧力作用点的选择 （1） 应能够保持工件定位稳定可靠， 在夹紧过程中不会引起 工件产生位移或偏转。 （2）应尽量避免或减少工件的夹紧变形 （3）夹紧力作用点应尽量靠近加工部位 3. 夹紧力大小的估算 （1）首先假设系统为刚性系统，切削过程处于稳定状态。 （2）常规情况下，只考虑切削力（矩）在力系中的影响；切 削力（矩）用切削原理公式计算。 （3） 对重型工件应考虑工件重力的影响。 在工件做高速运动 场合，必须计入惯性力。 （4） 分析对夹紧最不利的瞬时状态， 按静力平衡方程计算此 状态下所需的夹紧力即为计算夹紧力 查表 1-2-3 圆周力： ppc kfaf 75 . 0 902= 径向力： ppp kfaf 75 . 0 9 . 0 530= 轴向力： ppc kfaf 4 . 0 451= 其中： xspropprmp kkkkkp = 查机床夹具手册表 1-2-4 n mp b k) 150 1 ( + =， 表 1-2-58 . 0, 0 . 1, 4 . 0=nfnfnf fpc 第 15 页 共 26 页 表 1-2-60 . 1,0, 0 . 1,01, 0 . 145 0 = spsrpkrpr kkrkk l l 由上得：fc=725n，fp=459n，ff=695n 夹紧力的计算：由机床夹具设计手册 （表 1- 2- 25）得： 用扳手的六角螺母的夹紧力：m=12mm, p=1.75mm， l=140mm,作用力：f=70n，夹紧力：w0=5380n 由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。 3.4 定位误差分析定位误差分析 本工序选用的工件以圆孔在定位销上定位，定位销为水平放 置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误 差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与 心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在 z 轴方向， 且向下，见下图。 0.0240.0220.0180.064 2 d yz ttde + d =+= 式中 e 定位副间的最小配合间隙（mm） ； d t 工件圆孔直径公差（mm） ； td定位销外圆直径公差（mm） 。 3.5 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 使用心轴定位，采用螺母快速夹紧，即可指定可靠的卡紧 力。装卸方便，保证导向的精度，这样就大大的提高了生产效 率，适合于大批量生产。 第 16 页 共 26 页 总总 结结 这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大 学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体 考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械 加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结 合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综 合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概 念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实 践相结合，来完成本次设计。 这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解 决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所 有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次 设计虽然只有三个月时间，但在这三个月时间中使我对这次课程 设计有了很深的体会。 这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件 加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。 比如参数的确定、 计算、 材料的选取、 加工方式的选取、 刀具选择、 量具选择等； 也 培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识； 以及自己独立思 考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论 与实践相结合时，理论与实践也存在差异。 回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成 定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很 多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很 多在书本上所没有学到过的知识。通过这次毕业设计使我懂得了 第 17 页 共 26 页 理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只 有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才 能真正的实用，在生产过程中得到应用。在设计