滑动轴承座的机械加工工艺及工艺装备设计

第 1 页 共 16 页机械制造工艺学课程设计说明书题目：滑动轴承座的机械加工工艺及工艺装备设计学院：专业：班级：姓名：学号：日期：第 2 页 共 16 页目录一、设计任务 .3二、零件加工工艺设计 .41、零件的工艺性审查及零件图的绘制 42、基准选择 .53、拟定机械加工工艺路线 .64、确定加工余量、工序尺寸以及公差 .8三、夹具设计 .81、问题提出 .92、夹具设计分析 .93、定位分析 .104、夹紧力的计算 .115、切削量的计算 .126、镗 60孔夹具装配图 13四、设计体会 .14五、参考文献.15第 3 页 共 16 页一、 设计任务本次课程设计的任务是设计滑动轴承座的机械加工过程及各加工工序过程中所用到的夹具设计，目的是通过课程设计，学会综合运用过去所学过的相关课程的知识，经受一次理论联系实际的综合训练，熟悉制定工艺规程的原则、步骤和方法，具备制定零件机械加工工艺规程以及设计夹具的能力。零件整体的加工工艺规程由小组集体讨论得出，各组员分别选取其中一道工序进行该工序的夹具设计，运用 AutoCAD、CAXA CAPP、CAXA 电子图版、pro/E 等设计软件做出轴承座的零件图、实体模型和夹具的装配图及实体模型。设计要求： 1. 设计课题:轴承座机械加工工艺规程及工艺装备设计2. 镗 60孔专用夹具设计3. 生产纲领：大批量生产上交材料：1.课程设计说明书 一份2.零件图 一张 （附件： 轴承座零件图 二维 .dwg）3.零件实体图 一张 （附件：zhouchengzuo.prt.7 ）4.毛坯图 一张 （附件： 轴承座毛坯图 二维.dwg）5.机械加工工序卡 一张 （附件： 轴承座机械加工工序卡.cxp）6.夹具装配图（二维机械图） 一张 (附件：轴承座镗床夹具 装配图.dwg）7.夹具装配图（三维实体图） 一张（附件： 镗床夹具装配图 proe 三维实体）第 4 页 共 16 页二、零件加工工艺设计1、零件的工艺性审查：绘制轴承座的零件图如下：（详见附图）绘制零件实体图如下：第 5 页 共 16 页1）工艺性分析该轴承座结构简单，形状普通，属一般的底座类零件。主要加工表面有 2X13孔面，还要求止口两垂直面平行度满足 0.030mm，通过专用的钻套和夹具能够保证其加工工艺要求，其次还有 60 和 64 孔孔及其前后端面，要求垂直度满足0.050mm，通过成型铣刀可以保证其精度，而 60 和 64 孔可通过组合镗刀一次加工，节省时间。其次就是该零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均较低，不需要高精度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求。由此可见，该零件的加工工艺性较好。2) 主要技术要求零件图上主要技术要求：1.铸件应进行时效处理。2.未注圆角 R2-R4。3）零件的材料零件材料为 HT200。4）确定毛坯的形状、尺寸及公差零件结构又比较简单，生产类型为大批量生产，故选择金属模机械砂型铸件毛坯。选用铸件尺寸公差等级为 CT10。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.基准选择：1）.粗基准的选用原则 保证不加工表面与加工表面相互位置要求原则。当有些不加工表面与加工表面之间有相互位置要求时，一般不选择加工表面作为粗基准。 保证各加工表面的加工余量合理分配的原则。应选择重要加工表面为粗基准。 粗基准不重复使用的原则。粗基准的精度低，粗糙度数值大，重复使用会造成较大的定位误差，因此，同一尺寸方向的粗基准，通常只允许使用一次。2）.精基准的选用原则 基准重合原则。尽可能使设计基准和定位基准重合，以减少定位误差。 基准统一原则。尽可能使用同一定位基准加工个表面，以保证各表面的位置精度。如轴类零件常用两端顶尖孔作为统一的定位基准。 互为基准原则。当两个加工表面间的位置精度要求比较高的时候，可用互第 6 页 共 16 页为基准的原则反复加工。 自为基准的原则。当要求加工余量小而均匀时，可选择加工表面作为自身的定位基准。根据以上原则，选取各加工表面定位基准如下表：3.拟定机械加工工艺路线1)通过分析图纸，各加工面的精度要求及加工方法如下：序号 加工面 定位基准 原则1 下底面和上表面 互为基准保证相互位置要求的原则2 台阶面 下底面 统一基准原则3 底面孔 下底面 统一基准原则4 钻 213 孔 下底面及底面孔保证相互位置要求的原则5 镗 60 和 64 孔 下底面及 13 孔保证相互位置要求的原则6 铣前后端面 下底面及 13 孔保证相互位置要求的原则7 铣止口 下底面及 13 孔保证相互位置要求的原则加工表面 尺寸精度等级 表面粗糙度 Ra/um 加工方案下底面 IT13 12.5 粗铣台阶面 IT13 12.5 粗铣上端面 IT13 12.5 粗铣底座 220 孔 IT13 12.5 粗铣第 7 页 共 16 页2)拟定机械加工工艺路线工艺顺序的安排原则有四点： 先加工基准面，再加工其他面。 一般情况下，先加工平面，再加工孔。 先加工主要平面，再加工次要平面。 先安排粗加工工序，再安排精加工工序。根据上述四条工序安排原则及各表面的加工方法确定如下加工工艺路线：工序号 工序内容 工序内容细分 定位基准 工装 设备粗铣下底面1铣底面孔一次安装，一个工位，两个工步，两次走刀上表面专用夹具、卡尺铣床粗铣台阶面2粗铣上表面一次安装，一个工位，两个工步，四次走刀下底面专用夹具、卡尺铣床钻 213 孔3 半精绞213 孔一次安装，一个工位，两个工步，两次走刀下底面专用夹具、钻套钻床4 镗轴承孔一次安装，一个工位，两个工步，三次走刀下底面、213孔专用夹具、卡尺镗床213 孔 IT8 12.5 钻，半精绞60 和 64 两个孔 IT13 12.5 粗镗60 孔 IT8 3.2 半精镗，精镗前后端面 IT9 6.3 粗铣，半精铣垂直止口 IT13 6.3 粗铣水平止口 IT13 12.5 粗铣第 8 页 共 16 页5 铣前后端面一次安装，一个工位，两个工步，一次走刀下底面、213孔专用夹具、卡尺铣床6 铣止口一次安装，一个工位，两个工步，两次走刀下底面、213孔专用夹具、卡尺铣床4、确定加工余量经过与老师协商，我选择的工序是镗 64 和 60 孔，其中 64 孔的加工精度为未注尺寸公差 IT13，粗镗即可达到要求，60 孔的加工精度为 IT8，要经过粗镗、半精镗、精镗才能达到要求，通过查表确定各工序加工余量如下：工序名称 加工余量 (mm) 工序基本尺 寸(mm) 加工经济精 度（mm） 工序尺寸标 注（mm） 表面粗糙度 （m）精镗 1.00 60 IT8( )046. 60 046.Ra0.8半精镗 1.60 59 IT10( )12. 59 12.Ra3.2粗镗 4 57.4 IT12( )3.0 55 3.0Ra12.5毛坯 53.4 53.42、镗 60 孔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。专用夹具设计的基本要求a)能保证工件的加工要求第 9 页 共 16 页b)能提高生产率，降低生产成本c)操作方便，省力和安全d)便于排屑e)工艺性好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，短圆柱销限制 2个自由度，菱形销限制 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：此次加工利用组合镗刀，精加工时用单镗刀。4）怎样使夹具使用合理，便于装卸：利用快换镗套和螺旋夹紧装置，自锁性较好，装卸方便。2.夹具的设计分析1）工序要求其中 64 孔的加工精度为未注尺寸公差 IT13，粗镗即可达到要求，60 孔的加工精度为 IT8，要经过粗镗、半精镗、精镗才能达到要求。2）定位夹紧方案根据保证相互位置精度要求和基准统一原则，采用下底面和 2 13 孔进行定位，典型的“一面两销”定位法，夹紧方案采用螺旋夹紧方式，自锁性好，且装卸工件方便。3）毛坯情况毛坯采用金属模铸件，毛坯铸造公差较小。4）所用机床及刀具选用的机床为 T616卧式镗床，刀具为组合镗刀。3.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 64 及 60 孔时，采用轴承座底面和 13 孔内圆柱面作为定位基准。第 10 页 共 16 页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销定位，因为该定位元件的定位基准为下底面，所以竖直方向基准重合b=0，水平方向由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。、现在计算两销的有关尺寸，如下图：1.取两销的中心距 T = T = 0.054=0.0135mmlx41lk2.取圆柱销的直径为 d =13g6=13106.173.按表 21选取菱形销宽度 b=3mm4.计算菱形销与孔的最小配合间隙mDbTlxlk0142. 133*)06.5.04.(*)(2min1in 5.按 h6确定菱形销直径尺寸公差，可得到0142.523d、计算夹具的定位误差：孔的尺寸 D =D =12027.3转角误差：第 11 页 共 16 页。064. )860142.027.0.1.027.arctn( )t )arctn( min2min121 LTTdDdDdwodwodw水平方向误差： mT mlkdwodwoD 098.54.0. 04.6.12712min11 、夹具的误差：影响工件垂直度的误差有：导向轴的垂直度 0.02mm,夹具体的平行度 0.02mm,所以： J=0.02+0.02=0.04mm4.夹紧力的计算查机床夹具设计手册 ，查得工件以一个面和两个孔定位时所需夹紧力计算公式： dtdfLQWgz 132)(式中 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,0.16f螺杆直径 螺纹升角dz Q 手柄作用力 L 手柄长度则所需夹紧力 dtdfLQWgz 132)(=684（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。5.切削量的计算第 12 页 共 16 页粗镗 64 及 60 孔该孔可选由高速钢组合镗刀镗出半孔由文献 9表 5-29,镗孔的进给量 f=0.3mm/r，由文献 9表 5-22求得镗孔时的切削速度 v=30m/min由此算出转速为：n= = =166r/minDv1057.430按镗床的实际转速取 n=170r/min，则实际切削速度为： v= = =26.7m/min10dn1705半精镗 60 孔该孔可选由高速钢镗刀镗出半孔由文献 9表 5-29,镗孔的进给量 f=0.2mm/r，由文献 9表 5-22求得镗孔时的切削速度 v=30m/min由此算出转速为：n= = =161r/minDv105930精镗 60 孔按镗床的实际转速取 n=160r/min，则实际切削速度为：v= = =25.1m/min10dn1605由文献 9表 5-29,镗孔的进给量 f=0.1mm/r，由文献 9表 5-22求得镗孔时的切削速度 v=30m/min由此算出转速为：n= = =159r/minDv10603按镗床的实际转速取 n=160r/min，则实际切削速度为：v= = =25.1m/min10dn16056.绘制镗 60孔夹具装配图运用 AutoCAD绘制夹具二维装配图，用 pro/E绘制夹具三维装配图。第 13 页 共 16 页夹具装配图如下：（详见附图）夹具的三维装配图如下：（详见附图）第 14 页 共 16 页四、设计体会通过这三个星期的学习，我们在老师的修改与指导下下，终于完成了夹具的设计。在这次设计中历练了我的设计的能力，以及对于一个零件加工方法的认知。在这次设计过程中，使我真正的认识到自己的不足之处，以前上课没有学到的知识，在这次设计当中也涉及到了。使我真正感受到了知识的重要性。这次设计将我以前学过的机械制造工艺与装备、公差与配合、机械制图、工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来，起到了穿针引线的作用，巩固了所学知识的作用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。在机械制造工艺课程设计中还用到了 AutoCAD、CAXA CAPP和 pro/E等一些计算机软件，因为学的时间长了，因此在开始画图的时候有很多问题，而且不熟练，需参阅课本。但不久就能熟练的画了。CAD 制图不管是现在，对以后工作也是有很大的帮助的。因此，这次真正将以前所学的联系到实际应用中来了。在这次机械制造工艺课程设计中，我学到了很多知识，有一点更是重要，就是我能作为一个设计人员，设计一个零件，也因此，我了解了设计人员的思想，每一个零件，每件产品都是先设计出来，再加工的，因此，作为一个设计人员，在设计的过程中一点不能马虎，每个步骤都必须有理有据，不是凭空捏造的。而且，各种标准都要严格按照国家标准和国际标准，查阅大量资料，而且设计一个零件，需要花好长时间。亲自上阵后我才知道，做每件是都不是简简单单就能完成的，是要付出