轴承座的铣削工艺设计

1、工艺装备课程设计说明书设计题目：轴承座的铣削工艺设计学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化班级：机制四班指导教师：学生姓名： 2014 年 7 月 5 日目录目录21绪论31.1课题背景31.2夹具的发展史31.3小结42轴承座加工工艺规程设计52.1零件的分析52.2确定生产类型52.3确定毛坯62.4工艺规程设计62.5铣削底面工序92.6本章小结113夹具设计123.1夹具结构设计123.2切削力与夹紧力计算123.3误差分析与计算133.4夹具体总体分析143.5本章小结144结论155致谢166参 考 文 献171绪论1.1课题背景随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技

2、术不断涌现，机械制造工艺正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直

3、接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。1.2夹具的发展史夹具在其发展的200多年历史中，大致经历了三个阶段：第一阶段，夹具在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置，发挥着夹固工件的最基本功用。随着军工生产及内燃机，汽车工业的不断发展，夹具逐渐在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性，各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善，夹具逐步发展成为机床工件工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。这是夹具发展的第二阶段。这一阶段，夹具发展的主要特点是高效率。在现代化生产的今天，各类高效率，自动化夹具在高效，高精度及适应性方面，已有了相当大的提高。随着电子技术，数控

4、技术的发展，现代夹具的自动化和高适应性，已经使夹具与机床逐渐融为一体，使得中，小批量生产的生产效率逐步趋近于专业化的大批量生产的水平。这是夹具发展的第三个阶段，这一阶段，夹具的主要特点是高精度，高适应性。可以预见，夹具在不一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。1.3小结一项优秀的夹具结构设计，往往可以使得生产效率大幅度提高，并使产品的加工质量得到极大地稳定。尤其是那些外形轮廓结构较复杂的，不规则的拔叉类，杆类工件，几乎各道工序都离不开专门设计的高效率夹具。目前，中等生产规模的机械加工生产企业，其夹具的设计，制造工作量，占新产品工艺准备工作量的50%80%。生产设计阶段，对夹具的选择和设

5、计工作的重视程度，丝毫也不压于对机床设备及各类工艺参数的慎重选择。夹具的设计，制造和生产过程中对夹具的正确使用，维护和调整，对产品生产的优劣起着举足轻重的作用。2轴承座加工工艺规程设计2.1零件的分析2.1.1零件的作用题目所给的零件是车床的轴承座。它位于车床主轴上，使主轴回转运动按照工作的要求工作，获得所需的速度和扭矩的作用。且它是用来支撑轴承，固定轴承的外圈，仅仅让内圈转动，外圈保持不动，始终与传动的方向保持一致，（比如电机运转方向，主轴转动方向）并且保持平衡，它能稳定轴承及其所连接的回转轴，确保轴和轴承内圈平稳回转避免因承载回转引起的轴承扭动或跳动。当上紧定螺丝，以达到内圈周向、轴向固定

6、的目的，但因为内圈内孔是间隙配合，一般只用于轻载、无冲击的场合。2.1.2零件的工艺分析零件的材料为HT200，即灰铸铁，它属于脆性材料，故不能锻造和冲压。但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。以下是轴承座需要加工的表面以及加工表面之间的形状、位置尺寸精度要求： （1）轴承孔轴线与底面平面及底座拉紧凸台侧面的平行度为0.02。（2）轴承座底平面的平面度为0.03。综上分析可知，首先可以先加工轴承座底面，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此轴承座零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证

7、。2.2确定生产类型已知此轴承座零件的生产纲领为1200件/年，查阅有关参考文献可知：灰铸铁的密度为，按照零件图纸，用proe建出模型，并测出其体积为7151.169。由公式查现代机械制造工艺表1-3可知因为52kg100kg则该零件属于轻型零件，又因为该零件要求月产量为100件，则一年也就大概生产1200件，则查表1-3可知：该产品生产类型为中批量生产。所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序应当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用夹具。2.3确定毛坯2.3.1确定毛坯种类由于零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构不是太复杂，生产类型为中批生产，又因

8、为其具有较好的的铸造性和切削加工性，而且吸震性和耐磨性较好，价格也较低廉，故选择金属型铸造毛坯。2.3.2确定铸件加工余量及形状查简明机械加工工艺手册13页表1-13，选用各个加工面的铸件机械加工余量均为3mm：其中平面加工表面加工余量为3mm、铸件、内腔各加工表面加工余量为。并在铸件毛胚底部需制出两个工艺拉紧凸台，并于凸台上制出一个螺纹孔，供螺钉拉紧，以便在装夹时，能快速定位且将工件装夹牢固、制止其窜动。2.3.3绘制铸件零件图（CAD出图即可）2.4工艺规程设计2.4.1选择定位基准定位基准的选择：根据零件图纸及零件的使用情况分析，轴承端面、螺纹孔中心距、底面等均需要正确定位才能保证，故对

9、基准的选择应予以分析。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理的定位精基准，保证各加工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加工的定位基准，因此与毛坯的形状关系很大，则确定粗基准时应按：1）用零件非加工面为粗基准，可保证零件的加工面与非加工面的相互位置关系，且能在一次安装中尽可能加工较多的表面。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。3）应选则较大、形状简单、加工量大的表面为粗基准，使切削总量最少。4）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。5）应选定位精度高，夹紧可靠的表面为粗基准。6）粗基准

10、原则上是在第一道工序中使用一次并尽量避免重复使用。按照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，应选择不加工表面为粗基准，据零件图所示，故应选择轴承座上表面为粗基准，以此加工轴承底面。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方便。选择精基准应遵循以下原则：1）基准重合原则：确定精基准时，应尽量用设计基准作为定位基准，易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。2）统一基准原则：拟定工艺路线时，各个工序应尽可能用同一个定位基准来精加工各个表面，以保证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

11、数，降低了成本，提高了生产率。3）互为基准原则：可逐步提高两相关表面的位置精度。4）自为基准原则：可使加工余量均匀，保证加工面自身形状精度，而位置精度由前面的工序保证。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，由以上分析，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，以精加工后的底面为主要的定位精基准，即以轴承座的下表面为精基准。2.4.2制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用各种机床配以专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之

12、外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：表2.1工艺路线方案工序号工序名称工序内容车间设备 1粗铣底面粗铣轴承座下底面，以轴承座的底座上表面为定位粗基准金工X6132精铣底面在工序1的基础上，进一步精加工底面金工X61322去毛刺、清洗终检/按照方案所示工序在铣完底面后，以此为基准直接在铣床上铣削端面及顶面。如此，相对来说，装夹次数少，可减少机床数量，操作人员数量和生产面积还可减少生产计划和生产组织工作，并能提高生产效率。另外，零件的加工要求就整体来说，其精度并不高。根据工序方案制定出详细的工序划分如下所示：毛胚为精铸件，清理后，退火处理，以消除铸

13、件的内应力及改善机械加工性能。在毛胚车间铣削去浇冒口。达到毛胚的技术要求。然后送到机械加工车间来加工。2.4.3选择加工设备和工艺设备机床的选择工序1、2采用X6132型卧式铣床选择夹具该零件的生产纲领为中批量生产，所以采用专用夹具。2.4.4机械加工余量、工序尺寸及公差的确定根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：表2.4各加工工序的加工余量及达到的尺寸、经济度、粗糙度工序号工序内容加工余量经济精度工序基本尺寸表面粗糙度工序尺寸及偏差工序余量小大1粗铣底面3IT12（0.46）108（距中心孔）6.32.463.53精铣底面1IT8（0.072

14、）105（距中心孔）1.6/2去毛刺、清洗终检/2.5铣削底面工序2.5.1粗铣底面机床：X6132卧式铣床刀具：硬质合金面铣刀 材料YG6 齿数 L=36 D=80mm据任务书可知平面表面加工余量Z=3mm 则切削深度为(留有1mm的精铣余量)即铣削深度： 每齿进给量：根据简明机械加工工艺手册表11-24，取铣削速度：参照简明机械加工工艺手册表11-28，取机床主轴转速=238.7r/ min参考文献得实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：切削工时计算：被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：（其中值为铣削宽度，）刀具切出长度：查金属机械加工工艺人员手册表15-14取走刀次数为 查简明机

15、械加工工艺手册表1-31得：辅助时间：（估算值）工作地点的服务时间： （估算值）休息时间：（估算值）则总工时定额为：（估算值）2.5.2精铣底面同样的机床、刀具铣削深度每齿进给量：根据简明机械加工工艺手册表11-24，取铣削速度：参照简明机械加工工艺手册表2.4-81，取 机床主轴转速：=477.5r/ min参考文献得实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：切削工时计算：被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：（其中值为铣削宽度 ）刀具切出长度：查金属机械加工工艺人员手册表15-14取走刀次数为 查简明机械加工工艺手册表1-31得：辅助时间：（估算值）工作地点的服务时间： （估算值）休息时

16、间：（估算值）则总工时定额为：（估算值）2.6本章小结本章节主要从零件的结构和外型入手分析，从而得出设计毛坯的依据。再查阅有关资料，设计出零件加工的毛坯。在工艺规程的制定上，将两种方案进行比较，选取一个最佳方案来。在计算每一步的切削用量时，先选用刀具和机床，再查阅资料找出进给量，由它算出机床所需的转速，翻阅机床手册选一个最接近它的一值。算切削速度、机动时间等。3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。在加工此轴承座零件时，需要设计相关夹具。3.1夹具结构设计根据任务要求中的设计内容，我们选用类似平口虎钳的铣削夹具，在其基础上，进行相应改进，两边夹持定位不变外，中间加入销定位。3

17、.1.1工件定位方案定位方案：根据加工要求，以浮动V形块定位大端外圆125，可以消除一个自由度，再用定位销定位轴承座底座侧边，限制两个自由度，用定位板定位底面消除三个自由度，实现完全定位。3.1.2工件夹紧方案及夹紧装置因为轴承座的大端外圆用浮动V形块定位，所以可以用钩形压板压紧。3.2切削力与夹紧力计算由机床夹具设计手册查表可得：切削力由式2.11得： 查机床夹具设计手册表得： 即：切削扭矩由式2.12得： 即：实际所需夹紧力：由式2.13得： 取，即：螺旋夹紧时产生的夹紧力由式1-2-10得：该夹具采用螺旋夹紧机构，用V块压紧工件。即： 由上述计算易得： 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。3

18、.3误差分析与计算该夹具以底面、侧面和顶面为定位基准，要求保证孔轴线与左侧面间的尺寸公差。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的工序公差。孔与左侧面为线性尺寸一般公差。根据国家标准的规定，由资料6互换性与技术测量表可知：取（中等级）由机床夹具设计手册可得： 定位误差：定位尺寸公差，在加工尺寸方向上的投影，这里的方向与加工方向一致。即：故 夹紧安装误差，对工序尺寸的影响均小。即： 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：按工件相应尺寸公差的五分之一取。即误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。3.4夹具体总体分析3.4.1夹具

19、优缺点分析夹具体的上平面与底面的平行度要求较高，主要是为了防止装夹后工件倾斜。优点：V形块和定位销是可换的。在多次装夹、拆装后，由于V形块是定位和加紧的，频繁使用会导致精度降低，当加工出的零件达不到要求时，换V形块就行。缺点：工作时间长了或者切削力太大可能引起夹具体整体变形，达不到要求。这时就需要重新设计。3.4.2夹具的特点分析本夹具体是铸件，底面为了减轻重量，所以挖去了一部分。由于轴承座上端为非加工表面，所以采用浮动V形块夹紧，可以避免较低加工精度，安装调节螺栓时，采用螺母防松机构。加紧采用螺旋夹紧，结构简单，夹紧可靠。3.5本章小结（1）夹具的总体结构应力力求紧凑、轻便，悬臂尺寸要短，重

20、心尽可能靠近主轴。（2）当工件和夹具上个元件相对机床主轴的旋转轴线不平衡时，将产生较大的离心力和振动，影响工件的加工质量、刀具的寿命、机床的精度和安全生产，特别是在转速较高的情况下影响更大。因此，对于重量不对称的夹具，要有平衡要求。平衡的方法有两种：设置平衡块或加工减重孔。在工厂实际生产中，常用适配的方法进行夹具的平衡工作。（3）为了保证安全，夹具上各种元件一般不超过夹具的圆形轮廓之外。因此，还应该注意防止切削和冷却液的飞溅问题，必要时应该加防护罩。4结论本次设计从零件的毛坯生产到最终成品，中间经过了铣、镗、钻、攻螺纹、打毛刺等工序。因为是中批量生产，工序就分得很集中，中间就可省去换刀具和调试

21、的时间。在每道工序中都有计算切削用量和工时。在夹具设计中，先确定工件的基准，然后通过两个垂直面定位，将工件固定夹紧在夹具上。在此计算了了夹紧力和夹具体的误差等。在本次设计中已无大的问题，基本达到了要求。只是在夹具的设计中没有能提出多种方案进行分析比较，有所不足，希望老师能给予我们一些建议。5致谢本次课程设计涉及的全部内容是在指导老师老师的悉心指下完成的。感谢王老师给我们提供了良好的课题条件，让我从这次设计中得到了很好的锻炼。同时王老师也为我们讲解了不少难题，在此特别感谢。王老师渊博的学识、严谨的治学态度、平易近人的作风和认真负责的工作态度让我们受益非浅。从王老师处我们学到了许多的专业知识和相关的设计方法。在此，谨向恩师表示最真诚的感谢。感谢他在百忙中给予我们的指导。不积跬步何以至千里，本设