轴承座工艺规程及夹具设计

1、机 械 加 工 工 艺 规 程 与 机 床 夹 具 设 计学 院 机械与汽车工程学院 专 业 机械设计制造及其自动化 班 级 机制131 学 号 1130110008 学生姓名 杨令祺 指导教师 郑军 一、设计任务1.设计课题：轴承座机械加工工艺规程设计 加工M4螺纹专用夹具设计1. 生产纲领： 中批量生产3设计要求： （1）零件毛坯图 1张 （2）机械加工工艺过程卡片 1张 （3）机械加工主要工序的工序卡片 多张 （4）定位方案图 1张 （5）夹具装配图 1张 （6）夹具零件图 3张 （7）设计说明书 1份二、设计说明书1、 零件的分析1.1 零件的作用：滑动轴承由轴承座、轴瓦（轴套）和润滑

2、装置组成，轴承座的作用主要起支撑作用，可以直接做在机器箱壁或机体上。2，零件的工艺分析2.1主要技术要求：零件调质HB230250、锐边倒钝，未注倒角0.5×45°、表面做防锈处理（发蓝）。2.2加工表面及其要求：1) 从零件图上可知主要的加工难点在与Ø34-0.007 -0.025外圆与Ø22+0.018 0内孔的加工，表面粗糙度为Ra1.6um以及它们之间同轴度（Ø0.02）的要求。2) 零件总长的要求保证尺寸18±0.05，同时两端面的粗糙度为Ra3.2um。3) 大端外圆及1.5×Ø33为自由公差，除了保证

3、尺寸在公差范围之内同时保证表面粗糙度Ra3.2um即可。4）保证4×Ø4.5通孔的尺寸要求，其定位尺寸为自由公差只要满足要求即可，同时保证表面粗糙度Ra3.2um。5) M4螺纹加工主要保证其定位尺寸的要求。2.3零件材料:零件材料为45号钢，是中碳钢，其强度较高，塑性和韧性尚高，焊接性差。用于承受较大载荷的小截面调质件和应力较小的大型正火件，以及对心部要求不高的表面淬火件：曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。水淬时有形成裂纹的倾向，形状复杂的零件应在热水或油水中淬火。2.4毛坯选择2.4.1确定毛坯的类型及制造方法由于零件的材料为45号钢，零件的形状规则，同时由于零件属于

4、中批生产，零件的轮廓尺寸不大，为了便于生产故选用模锻毛坯。模锻加工工艺的几点优势：由于有模膛引导金属的流动，锻件的形状可以比较复杂；锻件内部的锻造流线比较完整，从而提高了零件的机械性能和使用寿命。锻件表面光洁，尺寸精度高，节约材料和切削加工工时；生产率较高；操作简单，易于实现机械化；生产批量越大成本越低。从零件材料及力学性能要求，零件的结构形状与大小，生产类型，现有生产条件，充分利用新工艺、新材料等多方面综合考虑选择模锻加工工艺中的锤上模锻。2.4.2绘制毛坯图根据零件结构形状，在各加工表面加上加工余量。2.5基准的选择2.5.1粗基准的选择：由于所选毛坯为型材且每个表面都需要加工，零件外形规

5、则，选用外圆表面作为粗基准是完全合理的。2.5.2精基准的选择：从零件图中可知Ø34-0.007 -0.025外圆与Ø22+0.018 0内孔有较高的同轴度要求（Ø0.02），按照有关的精基准的选择原则7P151（某些位置度要求很高的表面，常采用互为基准反复加工的办法来达到位置度要求），同时还要考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时应进行尺寸换算。根据粗，精基准选择原则，确定各加工表面的基准如下：（1）扩-粗铰精铰Ø22+0.018 0内孔：左端面及Ø34外表面（2）半精车右端面及Ø34-0.007 -0.025外圆：心轴及

6、左端面（3）半精车左端面及Ø52外圆：心轴及右端面（4）钻铰4×Ø4.5通孔：右端面（5）粗铣精铣平面至尺寸要求：心轴及互为基准（6）精车Ø34-0.007 -0.025外圆：心轴及左端面（7）钻M4螺纹底孔：一端面及Ø34外表面（8）攻M4螺纹：一端面及Ø34外表面2.6制订机械加工工艺路线2.6.1确定各加工表面的加工方法该轴承座的加工表面为：Ø22+0.018 0内孔及端面、Ø52外圆、Ø34-0.007 -0.025外圆、1.5×Ø33槽、高度为38的平面、4×

7、16;4.5通孔、M4螺纹、以及总长的要求18±0.05。根据各加工表面尺寸精度及表面粗糙度要求，Ø34-0.007 -0.025外圆的加工路线为粗车-半精车-精车；Ø52外圆的加工路线为粗车-半精车；两端面的加工路线为粗车-半精车；4×Ø4.5通孔的加工路线是钻-铰；Ø22+0.018 0内孔的加工路线为粗铰-精铰；高度为38的平面的加工路线是粗铣-精铣。工艺路线方案：工序1：模锻工序2：调质处理HB 230-250工序3：扩-粗铰精铰Ø22+0.018 0内孔至尺寸工序4：半精车右端面及Ø34-0.007 -0

8、.025外圆工序5：半精车左端面及Ø52外圆同时保证总长尺寸工序6：钻铰4×Ø4.5通孔工序7：粗铣精铣平面至尺寸要求工序8：精车Ø34-0.007 -0.025外圆至尺寸要求同时切槽至尺寸工序9：钻M4螺纹底孔，并倒角工序10：攻M4螺纹工序11：钳工去毛刺工序12：表面防锈处理（发蓝）工序13：检验2.6.3工艺路线分析该工艺路线是按照工序集中原则组织工序，优点是工艺路线短，减少工件的装夹次数，易于保证加工面相互位置精度，使需要的机床数量少，减少工件工序间的运输，减少辅助时间和准备终结的时间，同时产量也较高，同时在为了保证Ø34-0.007

9、 -0.025外圆和Ø22+0.018 0内孔的相互位置精度，采用了互为基准的原则，能达到零件间所标的精度。2.7机械加工余量、工序尺寸及公差轴承座零件材料为45钢，硬度为HBS 230250，毛坯重量约为0.119389，生产类型为中批生产。根据上述原始资料及加工工艺分别确定各加工表面的机械加工余量，查机械制造工艺设计简明手册（简称工艺手册），分别确定各加工表面的加工余量，工序尺寸及公差如下：工序工序内容单边余量(mm)工序尺寸(mm)表面粗糙度Ra(m)工序3扩Ø22内孔至Ø21.80.921.812.5粗铰Ø22+0.018 0内孔0.0721.9

10、46.3精铰Ø22+0.018 0内孔至尺寸0.03221.6工序4半精车右端面1193.2半精车Ø34-0.007 -0.025外圆0.934.23.2工序5半精车左端面118±0.053.2半精车Ø52外圆1523.2工序6钻4×Ø4.5通孔2.1754.3512.5铰4×Ø4.5通孔0.0754.53.2工序7粗铣平面1.53912.5精铣平面至尺寸要求0.5383.2工序8精车Ø34-0.007 -0.025外圆0.1341.6切槽至尺寸0.5333.2工序9钻M4螺纹底孔1.653.312.5孔

11、口倒角0.50.5×45°12.5工序10攻M4螺纹0.35M42.8选择机床设备及工艺装备根据一般工厂现有的生产条件，为了满足生产需要，现选用各工序所用的设备为：工序3：摇臂钻床型号为Z3040×10/2，刀具为Ø21.8扩孔钻，Ø21.94机用铰刀，Ø22+0.018 0铰刀，量具为：0125/0.02游标卡尺，025内径百分表，圆柱塞规，切削液为柴油。工序4： 卧式车床型号为C6136，刀具为YT30外圆车刀，量具为：0125/0.02 游标卡尺，2550mm千分尺，切削液为柴油。工序5： 卧式车床型号为C6136，刀具为YT3

12、0外圆车刀，量具为：0125/0.02 游标卡尺，025mm千分尺，切削液为柴油。工序6： 摇臂钻床型号为Z3040×10/2，刀具为Ø4.35直柄麻花钻，Ø4.5铰刀，量具为：0125/0.02游标卡尺，切削液为柴油。工序7： 立式升降台铣床型号为X5032，刀具为Ø80三面刃铣刀，量具为：0125/0.02游标卡尺,切削液为柴油，切削液为柴油。工序8： 卧式车床型号为C6136，刀具为YT30外圆车刀，YT15外切槽刀刀 宽为1.5mm, 量具为：0125/0.02游标卡尺，2550mm千分尺，切削液为柴油。工序9： 摇臂钻床型号为Z3040

13、5;10/2, 刀具为Ø3.3直柄麻花钻, 0125/0.02 游标卡尺，切削液为柴油。工序10： 攻丝机型号为S4006，刀具为M4丝锥，量具为标准M4螺纹塞规。，切削液为柴油。 2.9确定切屑用量及基本工时：工序3：（1） 扩Ø22内孔至Ø21.8A. 确定被吃刀量：ap=0.9 mm。B. 确定进给量：根据工艺手册表8-13确定f=（2.22.4）f钻v=（1/21/3）v钻取f=2.3×0.26=0.598 mm/r。v=0.4×15 m/min=6 m/minC. 确定主轴主轴转速：n=88 r/min根据4表10-16与88 r/m

14、in相近的机床转速为80 r/min及100r/min，现选80 r/min，实际切削速度v=5.5 m/min。D. 计算基本时间：按工艺手册表8-32，l=18 mm，=5 mm，=2 4mm，选=2mmt=0.52 min（2） 粗铰Ø22内孔至Ø21.94A. 确定被吃刀量：ap=0.07 mmB. 确定进给量：根据工艺手册表8-13确定，选用f=0.33 mm/rC. 计算切削速度：根据工艺手册表11-282，选用v=10 m/minD. 确定主轴主轴转速：n=145 r/min根据工艺手册表10-16与145 r/min相近的机床转速为125 r/min与160

15、 r/min，现选160 r/min，实际切削速度v=11 m/min。E. 计算基本时间：按工艺手册表8-32，l=18 mm，=5 mm，=2 mmt=0.47 min（3）精铰Ø22+0.018 0内孔至尺寸A. 确定被吃刀量：ap=0.03 mmB. 确定进给量：根据工艺手册表8-13确定，选用f=0.3 mm/rC. 计算切削速度：根据工艺手册表11-282，选用v=7 m/minD. 确定主轴主轴转速：n=101 r/min根据工艺手册表10-16与101 r/min相近的机床转速为100r/min与125 r/min，现选100r/min，实际切削速度v=6.9 m/m

16、in。.E. 计算基本时间：按工艺手册表8-32，l=18 mm，=5 mm，=5 mmt=0.833 min工序4：（1）半精车右端面A. 确定被吃刀量：ap=1 mmB. 确定进给量：根据工艺手册表8-5确定，选用f=0.3 0mm/rC. 计算切削速度：根据工艺手册表8-6，选用v=54m/minD. 确定主轴主轴转速：n=478 r/min根据工艺手册表10-7与478 r/min相近的机床转速为350r/min与500 r/min，现选500r/min，实际切削速度v=57 m/min。.E. 计算基本时间：按工艺手册表8-32，l=19 mm，=2 mm，=0mmt=0.14 mi

17、n（2）半精车半精车Ø34外圆A. 确定被吃刀量：ap=0.9 mmB. 确定进给量：根据工艺手册表8-5确定，选用f=0.3 2mm/rC. 计算切削速度：根据工艺手册表8-6，选用v=1.667m/s=100 m/minD. 确定主轴主轴转速：n=931r/min根据工艺手册表10-7与931r/min相近的机床转速为700r/min与1000 r/min，现选1000r/min，实际切削速度v=107 m/min。.E. 计算基本时间：按工艺手册表8-32，l=12 mm，=2 mm，=0 mmt=0.043 min工序5：（1）半精车左端面A. 确定被吃刀量：ap=1 mmB

18、. 确定进给量：根据工艺手册表8-5确定，选用f=0.30mm/rC. 计算切削速度：根据工艺手册表8-6，选用v=54 m/minD. 确定主轴主轴转速：n=318r/min根据工艺手册表10-7与318r/min相近的机床转速为250r/min与350 r/min，现选350r/min，实际切削速度v=59 m/min。.E. 计算基本时间：按工艺手册表8-32，l=27 mm，=2 mm，=0 mmt=0.27 min（2）半精车Ø52外圆A. 确定被吃刀量：ap=1 mmB. 确定进给量：根据工艺手册表8-5确定，选用f=0.30mm/rC. 计算切削速度：根据工艺手册表8-

19、6，选用v=1.667m/s=100 m/minD. 确定主轴主轴转速：n=590r/min根据工艺手册表10-7与590r/min相近的机床转速为500r/min与700 r/min，现选700r/min，实际切削速度v=119 m/min。.E. 计算基本时间：按工艺手册表8-32，l=6 mm，=2 mm，=0 mmt=0.038 min工序6：（1）钻4×Ø4.5通孔A. 确定进给量：根据切削手册表2.13查得，按5类加工性暂定f=0.16mm/r，查机械加工工艺手册（2）表10.4-16查得，v=17m/minB 确定主轴主轴转速：n=1245r/min根据4表1

20、0-16与1245 r/min相近的机床转速为800 r/min及1250r/min，现选1250r/min，实际切削速度v=17 m/min。D. 计算基本时间：按工艺手册表8-32，l=6 mm，=5 mm，=2 4mm，选=4mmt=0.075 min（2）铰4×Ø4.5通孔A. 确定被吃刀量：ap=0.075 mmB. 确定进给量：根据工艺手册表8-13确定，选用f=0.30mm/rC. 计算切削速度：根据机械加工工艺手册（2）表10.4-39，选用v=8 m/minD. 确定主轴主轴转速：n=586r/min根据工艺手册表10-7与590r/min相近的机床转速为

21、500r/min与630 r/min，现选630r/min，实际切削速度v=8.5 m/min。.E. 计算基本时间：按工艺手册表8-32，l=6 mm，=5 mm，=4 mmt=0.079 min工序7：（1）粗铣两平面A. 确定被吃刀量：ap=1.5 mmB根据切削手册表3.5，查得fz=0.09-0.18mm/z，所以选fz=0.13mm/z。选择铣刀磨钝标准及耐用度根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后面最大磨损度为1.2mm，耐用度T=180min确定切削速度及工作台每分钟进给量根据切削手册表3.27查得Cr=332,Qv=0.21,Yv=0.4,Uv=0.4,Pv=0,m=0.35,Kv

22、=1.0确定主轴主轴转速：n=593r/min根据工艺手册表10-18与593r/min相近的机床转速为500r/min与600 r/min，现选600r/min，实际切削速度v=151 m/min。工作台的每分钟进给量Fm= fz×z×n=785mm/min根据工艺手册表10-18选用Fm=750 mm/minE.由于是粗铣平面故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件表面，利用做图法，以及按工艺手册表8-32，确定l=6 mm，=5 mm，=4 mmt=0.18 min（2）精铣平面A. 确定被吃刀量：ap=0.5 mmB. 确定每齿进给量：通过查表得到f=0.5 mm/r，vf=

23、f×n=fz×z×n通过条件得到fz=0.05 mm/zC. 计算切削速度：根据切削手册表3.27确定，即为v=151 m/minD. 确定主轴主轴转速： n=593r/min根据工艺手册表10-18与593r/min相近的机床转速为500r/min与600r/min, 现选600r/min, 实际切削速度v=151 m/min。Fm= fz×z×n=300 mm/min根据工艺手册表10-18选用Fm=300 mm/minE. 计算基本时间：按工艺手册表8-32，确定l=6 mm，=5 mm，=4 mmt=0.05 min工序8：（2）精车精

24、车Ø34-0.007 -0.025外圆保证尺寸为Ø34-0.007 -0.025A. 确定被吃刀量：ap=0.1 mmB. 确定进给量：根据工艺手册表8-5确定，选用f=0.200.30mm/r，所以选用f=0.25mm/rC. 计算切削速度：根据工艺手册表8-6，选用v=1.667m/s2.170m/s,所以选用 v=2m/s=120m/minD. 确定主轴主轴转速：n=1117r/min根据工艺手册表10-7与1117r/min相近的机床转速为1000r/min与2000 r/min，现选1000r/min，实际切削速度v=107 m/min。.E. 计算基本时间：按工

25、艺手册表8-32，l=12 mm，=2 mm，=0 mmt=0.05 min（2）切槽尺寸 A. 确定被吃刀量：ap=0.5 mmB. 确定进给量：根据工艺手册表8-5确定，选用f=0.06mm/rC. 计算切削速度：根据工艺手册表8-6，选用v=2.65m/s,所以选用 v=160m/minD. 确定主轴主轴转速：n=1544r/min根据工艺手册表10-7与1544/min相近的机床转速为1000r/min与2000 r/min，现选2000r/min，实际切削速度v=207 m/min。.E. 计算基本时间：按工艺手册表8-32，l=0.5 mm，=10 mm，=0 mmt=0.16 m

26、in工序9：（1）钻M4A. 确定进给量：根据工艺手册表8-10，选用f=0.08mm/rB. 计算切削速度：根据切削手册表2-17确定，选用v=16m/minC. 确定主轴主轴转速：n=1544r/minD. 根据工艺手册表10-16与1544/min相近的机床转速为1250r/min与2000 r/min，现选1250r/min，实际切削速度v=13m/min。.E. 计算基本时间：按工艺手册表8-32，l=6 mm，=7 mm，=2 mmt=0.15 min（2）孔口倒角仍为1250r/min，手动进给。工序10：攻M4螺纹A. 查工艺手册确定切削速度：取v=6 m/minB. 确定主轴

27、主轴转速：n=477 r/min根据2表7-161选用480 r/min，no=580 r/min（刀具的回程转速），实际切削速度v=6.03 m/min。C. 计算基本时间：按工艺手册表8-32，l=6 mm, =0.5*3mm=1.5mm, =0.5*3mm=1.5mmt=+=0.13 min3、专用夹具设计3.1夹具的设计3.2.1定位方案及定位元件选择、设计定位方案的选择：根据加工要求，工件在夹具中的定位方案如下图所示： 定位方案 方案如图所示，是以Ø22+0.018 0作为主要定位基准，限制4个自由度，以定位钉作为防转基准，限制1个自由度，以挡板作为止推基准，限制1个自由度。本工序加工M4螺纹孔，钻孔加工的切削力主要是钻头进给时的轴向力和钻削扭矩，样工件轴向几乎没有切削力，所需要的加紧力不是很大。综合考虑两个方案的优缺点，及加工的具体情况，采用方案一。定位元件的设计：根据定位方案的选择，设计定位元件如下图所示： 图4 图5查机床夹具设计手册，用M16及M10的螺纹限制两边的移动，Ø22用来限定4个自由度，作为定位基准，因为零件定位尺寸为自由公差，一般加工即可满足定位要求。2.固定支撑钉：选用T7A材料，直径为&