课程设计-轴承座的机械加工工艺规程及机床夹具设计

(机械制造及自动化) 3课程设计任务书 4一、零件的分析 51.1零件的作用 51.2零件图样分析 51.3零件的工艺分析 6二、确定毛坯 6 6 6三、工艺规程设计 7 73.2制定工艺路线 73.3机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 8四、各工序的加工参数计算 4.1铣底平面 4.2钻φ9孔及锪φ13的沉头孔 4.3铣两直角边 4.4刨退刀槽 4.5铣四侧面 4.6钻(铰)φ8销孔 4.8钻φ4油孔至尺寸 4.10钻①15的孔 4.12车Φ35孔至尺寸保证孔的位置 4.13扩钻至φ29.7 4.14加工φ30孔至要求尺寸 五、夹具设计 4.1定位基准的选择 4.2定位误差分析 4.3.本步加工按钻削估算夹紧力 六、课程设计小结 参考文献 课程设计任务书题目：设计轴承座的机械加工工艺规程及机床夹具设计2、绘制毛坯图(按1:1的比例)3、填写零件机械加工工艺规程卡片包括：机械加工工艺过程卡片1套机械加工工序卡片1套4、机床夹具总体方案图5、编写零件课程设计说明书原始资料：零件图样1张；零件生产纲领为20000件年；每日2班。一、零件的分析轴承座是轴承和箱体的集合体，以便于应用，这样的好处是可以有更好的配合，更方便图1.1零件图1)侧视图右侧面对基准C(φ300mm轴线)的垂直度公差为0.03mm。2)俯视图上、下两侧面平行度公差为0.03mm。3)主视图上平面对基准C(φ300mm轴线)的平行度公差为0.03mm。4)主视图上平面平面度公差为0.008mm,只允许凹陷，不允许凸起。5)铸造后毛坯要进行时效处理。6)未注明倒角×45°。零件的材料为HT200,灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削为此以下是轴承座需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：2)轴承孔两侧面用铣床加工，以便加工2mm×1mm槽。3)两个φ80mm定位销孔，与销要过渡配合，精度达到IT8,要先钻后铰才能达4)侧视图右侧面对基准C(φ300mm轴线)的垂直度检查，可将工件用φ30mm心轴安装在偏摆仪上，再用百分表测工件右侧面，这时转动心轴，百分表最大与最5)主视图上平面对基准C(φ300mm轴线)的平行度检查，可将轴承座φ300mm孔穿入心轴，并用两块等高垫铁将主视图上平面垫起，这时用百分表分别测量心轴两端最高点，其差值即为平行度误差值。6)俯视图两侧面平行度及主视图上平面平面度的检查，可将工件放在平台上，用百零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。查《机械制造工艺设计简明手册》,选用铸件尺寸公差等级为CT-12。加工余量等级为G.查《机械制造工艺设计简明手册》,选用加工余量为8级，并查表2.2-4确定各个加表2.1零件加工余量表加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量A183单侧加工A283单侧加工A383单侧加工A483双侧加工A583双侧加工8双侧加工82双侧加工2.精基准的选择：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”用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，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：工序2铸件内外非加工表面彻底清洗干净，涂耐油漆同时检查铸件是否有缺陷。工序3夹轴承孔两侧毛坯，铣轴承座底面，照顾尺寸30mm和表面粗糙度。钻φ9的孔和锪φ13的沉头孔。保证孔深80mm。工序5以已加工底面和沉头孔定位基准，在轴孔处压紧，铣主视图上平面及轴承孔夹42mm两侧面，按底面找正，铣四侧面，保证尺寸38mm和82mm。+0.022钻φ80mm的销孔，保证孔的尺寸及公差。钻φ6的油孔，保证孔深20mm。工序10钻φ4的油孔，保证与φ的油孔相通。工序11以底面及沉头孔定位，采用专用夹具装夹工件，钻φ300mm、φ35mm孔，+0.023保证φ300mm中心至上平面距离150mm工序12以底面及沉头孔定位，在未加工的圆柱表面夹紧。采用弯板式专用夹具装夹工件，车φ300mm、φ35mm孔、倒角1×45°,保证φ300mm中心至工序13去毛刺工序14总检入库3.3机械加工余量、工序尺寸及公差的确定前面根据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表3.1圆柱表面工序尺寸表加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度钻扩2①35(B2)镗0扩粗铰精铰钻0钻0钻粗铰0表3.2平面工序尺寸表工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度工序尺寸偏差铸件3粗铣下底面20-0.21精铣下底面10-0.027粗铣上底面20-0.18精铣上底面10-0.027粗铣轴承孔左侧面20-0.25精轴承孔左侧面10-0.039粗轴承孔右侧面20-0.25精轴承孔右侧面10-0.039粗轴承座前面20-0.25精轴承座前面10-0.033粗轴承座后面20-0.25精轴承座后面1四、各工序的加工参数计算4.1铣底平面1)底面由粗铣和精铣两次加工完成，采用三面刃圆盘铣刀(高速钢),铣刀的规格为φ120x12,机床的型号………专用机床2)刀具：YG6硬质合金端铣刀。由于铣刀在工作时，是断续切削，刀齿受很大的机械冲击，在选择几何角度时，应保证刀齿具有足够的强度。由金属切削原理与刀具可取γo=5°λ=-10°Kr=60°Qo=10°。《工艺设计简明手册》表1.4-8和表2.3-21可知精加工余量为1mm。4)确定每齿进给量，由《切削加工简明实用手册》表3.5,YG6硬质合金端铣刀所允许的进给量为f=0.14-0.24mm/z。但采用的不对称铣，f=0.14mm/z,ap=2mm。5)计算切削用量n=nt*0.89*1=220.7r/minVf=Vft*0.89*1=296.4mm/min则实际切削速度和进给量为：校核该机床功率(只需校核粗加工即可)。由《切削简明手册》表3.24得当174<HBS<207,ae≤100mm,ap≤2.0mmd=125mm,z=12,Vf=475mm/min切削功率为Pm=3.8kw<4.5kw其所消耗量功率小于机床功率，故可用。6)计算基本工时4.1.2精铣底平面1)刀具和机床不变2)由《切削加工简明实用手册》表3.5得，要使表面粗糙度达到Ra1.6时，3)决定切削速度和进给量由《切削加工简明实用手册》表3.16,当d=125mm时，Z=Ksv=Ksn=Ksv=1n=nt*0.89*1=281.2r/minVf=Vft*0.89*1=270.6mm/min则实际切削速度和进给量为：4)计算基本工时4.2钻①9孔及锪φ13的沉头孔本工序加工由钻孔和锪孔两次加工完成，机床为摇臂钻床，型号………Z3025。4.2.1钻φ9孔1)确定加工余量刀具采用直柄麻花钻(硬质合金),麻花钻规格为d=9mm查《机械制造工艺设计简明手册》(以下简称《简明手册》)表2.3-8可得，精加工(铰)的加工余量为0.2mm。2)确定进给量2.1)按加工要求决定进给量根据《切削用量简明手册》表2.7,知当加工要求为HT12精度等级，材料为HT200、由于1/d=38/9=4.1=5故修正系数为0.9则f=(0.47～0.57)x0.9=0.423～0.513mm/r2.2)按钻头强度决定进给量2.3)按机床进给机构强度决定进给量根据表2.9,当HBS=200,d≤10.2mm,F=7848<8330得机床进给量f=1.6mm/r故综合所述：进给量f=0.41mm/r2.4)轴向力校核系数均为0.85故F,=2125N根据Z3025钻床机床进给机构强度允许的最大轴向力Fmax=7848N。故f=0.41mm/r2.5)确定钻头磨钝标准及寿命由表2.12可得，当d<20mm时钻头后刀面最大磨损量取为0.8mm,寿命T=35min2.6)确定切削速度由表2.14,HBS=200,加工属性四类由表2.13得，f=0.36mm/r标准d₀≤9.6mm时Vc=19m/min切削速度的修正系数为K=1.0见表2.31V=V·Ky=19×1.0×1.0×0.85×1.0=16.15m/min根据机床取Nc=630r/min2.7)基本工时计算4.2.2锪Φ13孔保证孔的深度为8刀具的选择：硬质合金带导柱直柄平底锪钻d=2.5由于刀具材料和机床与钻孔时完全一样，则切削速度和进给量与钻孔一致。只有基本4.3铣两直角边4.3.1粗铣两直角边1)选择机床：由于采用的是对称铣，故选择专用卧式机床X613)决定切削速度Vc和进给量f由《切削简明手册》表3.16当d=125mm,z=12,ap<3.5,fz<0.14mm/zVt=97m/min,nt=248r/min,Vft=333mm/minn=nt*0.89*1=220.7r/minVf=Vft*0.89*1=296.4mm/min4)由《切削简明手册》表3.24得当174<HBS<207,ae≤42mm,ap≤2.0mmz=12,Vf=300mm/min切削功率为Pm=1.1kw<4.5kw其所消耗量功率远小于机床功率，故可用。5)计算机工时4.3.2精铣两直角边1)刀具和机床不变。2)决定切削速度Vc和进给量f由《切削简明手册》表3.16当d=125mm,z=12,ap<1.5,fz<0.1mm/z时，Vt=124m/min,nt=316r/min,Vft=304mm/minKsv=Ksn=Ksv=13)决定机床转速和切削速度n=nt*0.89*1=281.2r/minVf=Vft*0.89*1=270.6mm/min由机床X61机床可得：n=300r/min,Vf=300mm/min则实际切削速度和进给量为：4)计算基本工时4.4刨退刀槽1)选择刀具：由于退刀槽是比较特殊的，故要自制宽度为1mm的的硬质合金刀。2)机床：牛头刨床B635。3)在大批量生产，为了节省工时，在刨退刀槽的时候可以一次性刨10的工件。因此每件工件的基本工时t=0.003min进给量f=1.5mm4.5铣四侧面1)选择机床：由于采用的是对称铣，故选择专用卧式机床X61。由表3.7得：刀具寿命T=180min4.6钻(铰)φ8销孔加工要求钻、铰φ8销孔，表面粗糙度为Ral.6。4.6.1钻φ8销孔刀具采用直柄麻花钻(硬质合金),麻花钻规格为d=7.8L=1091=69。查《机械制造工艺设计简明手册》(以下简称《简明手册》)表2.3-8可得，精加工(铰)的加工余量为0.2mm。2)确定进给量a.按加工要求决定进给量根据《切削用量简明手册》表2.7,知当加工要求为HT12精度等级，材料为HT200、由于1/d=15/7.8=1.9故f=0.36-0.44mm/rb.按钻头强度决定进给量根据表2.8,当材料为HT200,d0=7.8mm时，f=0.86mm/rc.按机床进给机构强度决定进给量根据表2.9,当HBS=200,d<=10.2mm,F=7848<8330得机床进给量f=1.6mm/r系数均为0.85故Ff=2550N根据Z3025钻床机床进给机构强度允许的最大轴向力Fmx=7848N。故f=0.36mm/rd.确定钻头磨钝标准及寿命由表2.12可得，当d<20mm时钻头后刀面最大磨损量取为0.8mm,寿命T=35mine.确定切削速度由表2.14,HBS=200,加工属性四类Vc=14m/min切削速度的修正系数为K7V=1.0Kcv=1.0KLV=0.85见表2.31V=V₁·KV=14x1.0x1.0x0.85x1.0=11.9m/minf.基本工时计算4.6.2铰φ8销孔至尺寸1)确定进给量刀具选择硬质合金铰刀，dO=8由表2.25可得：aP=0.06～0.09mmf=0.2～0.3mm/rVC=8～12m/min切削液：无f=0.25mm/r2)确定主轴转速查表2.30得：CV=15.6,ZV=0.2,Xv=0,YV=0.5利用公式VC=Kv=8.7m/min选取Nc=400r/min3)计算基本工时4.7钻φ6油孔1)机床为摇臂钻床，型号………Z3025。2)确定加工余量刀具采用高速钢麻花钻(硬质合金),麻花钻规格为d=6mm查《机械制造工艺设计简明手册》(以下简称《简明手册》)表2.3-8可得，精加工(铰)的加工余量为0mm。3)确定进给量1.按加工要求决定进给量根据《切削用量简明手册》表2.7,知当材料为HT200、dO=6时f=0.36~0.44mm/r由于1/d=15/6=2.5故f=0.36~0.44mm/r2.按钻头强度决定进给量根据表2.8,当材料为HT200,dO=6mm时，f=0.50mm/r3.按机床进给机构强度决定进给量根据表2.9,当HBS=200,d<=10.2mm,F=7848<8330得机床进给量f=1.6mm/r根据Z3025钻床机床进给机构强度允许的最大轴向力Fmx=7848N。故f=04)确定钻头磨钝标准及寿命由表2.12可得，当d<20mm时钻头后刀面最大磨损量取为0.8mm,寿命T=20min5)确定切削速度由表2.14,HBS=200,加工属性四类Vc=14m/min切削速度的修正系数为KTV=1.0KCV=1.0KLV=0.85见表2.31V=V,·Ky=14x1.0x1.0x0.85x1.0=11.9m/min根据机床取Nc=500r/min6)基本工时计算4.8钻φ4油孔至尺寸刀具选择硬质合金铰刀，d₀=4f=0.2～0.3mm/rVC=8～12m/min切削液：无f=0.25mm/r2)确定主轴转速选取Nc=500r/min3)计算基本工时4.10钻φ15的孔当a=200HBSd₀=15mm钻头强度进给量f=0.64mm/rF=4270NK=1.0T=60mm由表2.13得V=11m/minV=V₁*K₄=11m/min根据表2.20,当f=0.64mm/r,d。=15mm,M=53.86N·m4.11扩孔至φ28f₁=(1.1~1.3)mm/r扩孔进给量f₂=(1.2～1.3)mm/rfw=(0.704～0.832)mm/取进给量f=1.60mm/rn=50r/min4.12车φ35孔至尺寸保证孔的位置2)计算切削用量：a,=3.5mmf=0.4-0.5mm/r取f=0.4mm/r9扩→粗铰→精铰外端孔至φ300023mm保证孔的表面粗糙度Ra0.84.13扩钻至φ29.72)刀具：YG硬质合金钢扩孔钻d=29.8mm由《切屑简明手册》表2.10可得3)按加工要求决定进给量：根据《切屑简明手册》表2.7,当加工要求为IT10级精度4)确定钻头磨钝标准及寿命由表2.12可得，当d>20mm时钻头后刀面最大磨损量取为0.3mm,寿命T=140min5)确定切削速度由表2.14,HBS=200,加工属性四类V=10m/min切削速度的修正系数为KTV=1.0KCV=1.0KLV=0.85见表2.31V=VT·KV=10x1.0x1.0x0.85x1.0=8.5m/min6)基本工时计算4.14加工φ30孔至要求尺寸4.14.1粗铰φ29.7孔至φ29.931)刀具：硬质合金铰刀由《切屑简明手册》表2.25得2)决定进给量f=0.4-0.7mm/rVc=10-15m/r取f=0.5mm/r3)决定钻头磨钝标准及寿命，查表得，当d0=Q29.93mm时，钻头后刀面最大磨损量4)决定切削速度v=vckv=(10~15)×1.0×1.0×1.0×0.85m/min=8.5~13m/min根据Z3025钻床说明书，可考虑选择ne=200r/min,5)计算基本工时4.14.2精铰使孔至1m保证孔的表面粗糙度Ra0.81)刀具：硬质合金铰刀由《切屑简明手册》表2.25得f=0.4-0.7mm/rVc=10-15m/r取f=0.5mm/r2)决定钻头磨钝标准及寿命，查表得，当do=で30mm时，钻头后刀面最大磨损量取为0.6~0.9mm,寿命T=140min查表切削速度修正系数为kry=1.0,key=1.0,kv=0.85,kv=1.0,故v=Vcky=(10~15)×1.0×1.0×1.0×0.85m/min=8.5~13m/min4)计算基本工时4.15确定时间定额及负荷率：1)作业时间包括加工时间和辅助时间两部分，则各工序的作业时间计算如下：(1)铣轴承座底面的作业时间：粗铣和精铣基本时间已求出为0.15min和0.33min,t=0.5+0.03+0.01+0.03+0.02+0.16+0.15+0.33+0.5+(2)钻①9孔及锪①13的沉头孔的作业时间：钻①9孔及锪①13的沉头孔基本时间已求出为0.09min和0.05min,作业时间如下：t=0.5+0.03+0.04+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04+0.09+0.5+0.05+0.5+(3)铣两直角边的的作业时间：粗铣和精铣基本时间已求出为0.15min和0.15mm,t=0.5+0.03+0.01+0.03+0.02+0.16+0.15+0.15+0.5+0.5=2.0(4)刨退刀槽的作业时间：基本时间已求出为0.03min,作业时间如下：t=(0.5+0.03+0.01+0.03+0.02+0.16+0.5)/10+0.03=0.15min(5)铣四侧面的作业时间：基本时间已求出为0.35+0.35+0.15+0.15=1.0min,作业t=0.5+0.04+0.01+0.05+0.05+0.07+0.03+0.03+0.16+1+1.5=3.5(6)钻(铰)φ8销孔的作业时间：基本时间已求出为0.1+0.2=0.3min,作业时间t=0.5+0.03+0.04+0.04+0.01+0.03+0.02+0.02+0.04+0.04+0.3(7)钻φ6油孔的作业时间：基本时间已求出为0.1,作业时间如下：t=0.5+0.03+0.04+0.04+0.01+0.03+0.02+0.02+0.04+0.04(8)钻①4油孔的作业时间：基本时间已求出为0.1min,作业时间如下：t=0.5+0.03+0.04+0.04+0.01+0.03+0.02+0.02+0.04+0.04(9)钻孔至φ15孔的作业时间：基本时间为0.28min,作业时间如下：t=0.5+0.03+0.04+0.04+0.04+0.03+0.03+0.03+0.05+0.28=1.0(10)扩孔至①28孔的作业时间：基本时间为0.9min,作业时间如下：t=0.5+0.03+0.04+0.04+0.04+0.03+0.03+0.03+0.05+0.9=1.69min(11)镗孔至φ35孔的作业时间：基本时间为0.03min,作业时间如下：t=0.5+0.03+0.04+0.04+0.04+0.03+0.03+0.03+0.05+0.03=0.82min(12)扩、粗、精铰孔至φ29.93孔的作业时间：基本时间为0.2min、0.3min和0.3min,t=0.5+0.03+0.04+0.04+0.04+0.03+0.03+0.03+0.05+0.3+0.3+0.5+0.2+0.3+0.5=2.89min2)工件生产节拍的确定：一年按365天算，年产量10000件，除去周末和节假日剩余227天，每天工作6小时，则各工序生产节拍如下：3)工时定额的确定：因为休息时间，喝水，上厕所等时间占作业时间的35%工时定额=工作时间*(1+0.35)则工序1的工时定额=2.55*1.35=3.44则工序2的工时定额=2.33*1.35=3.14则工序3的工时定额=2.77则工序4的工时定额=0.20则工序5的工时定额=4.78则工序6的工时定额=2.68则工序7的工时定额=0.80则工序8的工时定额=0.80则工序9的工时定额=1.44则工序10的工时定额=2.28则工序11的工时定额=1.11则工序13的工时定额=3.90工序的1设备负荷率=42.1%工序的2设备负荷率=38.4%工序的3设备负荷率=33.0%工序的4设备负荷率=2.4%工序的5设备负荷率=58.5%工序的6设备负荷率=32.7%工序的7设备负荷率=9.8%工序的8设备负荷率=9.8%工序的9设备负荷率=17.6%工序的10设备负荷率=27.9%工序的11设备负荷率=13.6%工序的12设备负荷率=47.8%五、夹具设计为了减少误差，我们选择Q32mm采用以两个913的沉头孔以及底平面定位。(一面两孔)作为定位基准。4.2定位误差分析工件以一平面以及两圆孔为定位基准时，夹具上两定位销的尺寸及定位孔误差的计算，工件以一平面及两圆孔为定位基准时，为补偿工件两定位孔的孔径和孔距误差及夹具两定位销的直径和距离误差，避免工件不能套入定位销，两夹具两定位销应采用一圆柱销和一菱形销。1)两定位销中心距：Lx=Lg=64mmLg——工件两定位孔的中心2)两定位销中心距的公差：±&=0.3D1——与圆柱销相配合的工件定位孔的最小直径(mm)4)菱形销宽度：6)菱形销圆弧部分与其相配合的工件空位孔间的最小间隙D2——与菱形销相配合的工件定位孔的最小直径(mm)注：公差值取h68)两定位销所产生的最大角度误差a夹具圆柱销与其配合的工件定位孔间的最大间隙4.3.本步加工按钻削估算夹紧力由于夹紧力和扭矩都不大，完全符合机床的要求!六、课程设计小结为了讲课本所学知识与实践相结合，我们进行了为期