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《機械制造工藝技術》 課程設計任務書 設計題目：設計“分離軸承座”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備 設計內(nèi)容：1. 原始零件圖 1張 2. 工藝綜合卡 1張 3. 工序卡 1張 4. 夾具裝配圖 1張 5. 夾具體零件圖 1張 6. 設計說明書 1份 班 級 學 生 2019年7月5日 目 錄 序 言 1 設計總說明 1 設計任務和設計要求 1 一、對零件進行工藝分析 2 （一）零件的用途及結(jié)構分析 2 （二）分析零件的技術、工藝要求 2 二、毛坯的制造方式、簡圖 4 （一）確定毛坯的制造方式 4 （二）繪制毛坯簡圖 4 三、制定零件的機械加工工藝路線 5 （一）加工基準的選擇 5 （二）表面加工方法的確定 6 （三）加工階段的劃分 6 （四）工序的集中與分散 6 （五）確定工藝路線 7 四、機械加工工序余量的確定,工序尺寸及工時的確定 9 五、切削用量以及機床的確定 10 六、主要加工工序的確定及工序卡設計 11 七、夾具設計 12 （一）設計要求 12 （二）指定工序夾具設計的有關計算 13 （三）定位誤差分析 14 （四）夾具的調(diào)整及使用說明 14 八、課程設計總結(jié) 16 參考文獻 17 致 謝 18 I 序 言 機械以及產(chǎn)品是我們生活中不可或缺的一部分，小到手表，大到汽車卡車等等，這些機械和產(chǎn)品是我們不能離開的。當今世界逐漸高科技化、機械化、精密化。由于離合器在國內(nèi)的發(fā)展起步較晚，而且國外對國內(nèi)實施離合器核心技術的封鎖。因此設計分離軸承座具有重要的意義。 設計總說明 本設計分析分離軸承座零件的形狀，組成部分以及它的各個尺寸精度要求、粗糙度等要求都會影響到加工步驟生產(chǎn)出來的產(chǎn)品質(zhì)量是否能夠得到保證以及是否能滿足零件實際工作需要。而且這些也會成為設計夾具的主要前提之一。在設計分離軸承座零件的加工步驟要保證其零件的要求是否符合合理，是否具有科學性以及能否在現(xiàn)實當中的可行性。本文主要設計鉆夾具設計，為了保證批量生產(chǎn)分離軸承座零件，選擇合適的定位元件和夾緊元件等。因此詳細的介紹夾具的定位過程以及夾緊過程等。 設計任務和設計要求 在分離軸承座零件的工藝規(guī)程及專用夾具設計中，是我們在大學所學的知識融會貫通，也是將理論與現(xiàn)實結(jié)合起來的良好的展示平臺。其具體設計流程主要包括以下： 1.利用CAD等軟件繪制分離軸承座的二維圖、零件圖、裝配圖。 2.查閱資料，綜合運用知識設計分離軸承座零件的技術要求分析； 3.根據(jù)分離軸承座零件的結(jié)構工藝來設計加工工藝過程； 4.主要設計夾具設計（定位元件、夾緊元件、定位誤差、簡要操作等）。 一、對零件進行工藝分析 （一）零件的用途及結(jié)構分析 離合器分離軸承是汽車上一個比較重要的零件，如果維護保養(yǎng)不好出現(xiàn)故障，不但會造成經(jīng)濟損失，而且拆裝一次相當麻煩，需耗費很多工時。分離軸承座是支承和導向分離軸承，因此具有重要的意義。分離軸承座的零件圖如下所示： 圖1-1 分離軸承座 從所給的軸承座圖中，我們可以看出此零件是簡單的軸承座類零件，一般在工作中起支撐固定的作用，而此分離軸承座除了有支撐、固定的作用外，根據(jù)圖中的Φ37孔用來連接分離軸承和零件；Φ50外圓表面是與離合器的一個支承件相裝配。由于主要是起到支承的作用，其中Φ50外圓表面加工精度較高。 （二）分析零件的技術、工藝要求 工藝分析的目的，一是審查零件的結(jié)構形狀及尺寸精度、相互位置精度、表面粗糙度、材料及熱處理等的技術要求是否合理，是否便于加工和裝配；二是通過工藝分析，對零件的工藝要求有進一步的了解，以便制訂出合理的工藝規(guī)程。 1.該零件主要加工表面為： （1）Φ37內(nèi)孔粗糙度Ra值為12.5μm； （2）外圓Φ50×6臺階粗糙度Ra值為1.6μm； （3）左端面粗糙度Ra值為6.3μm； （4）右端面粗糙度Ra值為6.3μm； （5）外圓Φ50粗糙度Ra值為1.6μm； （6）4-Φ9通孔粗糙度Ra值為6.3μm； （7）Φ1.7通孔粗糙度Ra值為6.3μm； 2.形位公差分析 左端Φ50外圓表面與右端外圓Φ50臺階之間有同軸度的公差要求為Φ0.02mm；4×Φ9孔與粗糙度Ra值為12.5μm之間有位置度的要求公差為Φ0.5mm。 3.零件的技術要求 材料要求：硬度HB170-241。 二、毛坯的制造方式、簡圖 （一）確定毛坯的制造方式 確定毛坯部分包括選擇毛坯類型及其制造方法。坯料有鑄造、鍛、壓、焊、型材和板材。根據(jù)零件的外形，性能材質(zhì)等進行分析，軸承座零件材料為鑄鐵，有一定機械強度和良好的減震性。適用于制造承受中等應力的零件，在弱腐蝕環(huán)境工作的零件。 生產(chǎn)綱領為大批量生產(chǎn)，采取殼型鑄造，也可以提高生產(chǎn)率和確保加工精度。 （二）繪制毛坯簡圖 此零件的形狀和大小和坯體的形狀和大小主要由零件表面形狀，結(jié)構，尺寸和加工的零配件組成。具體的尺寸如下圖2-1：。 圖2-1 毛坯圖 三、制定零件的機械加工工藝路線 （一）加工基準的選擇 1.選擇粗基準時，主要要求保證各加工面有足夠的余量，使加工面與不加工面間的位置符合圖樣要求，并特別注意要盡快獲得精基面。具體選擇時應考慮下列原則： （1）重要表面原則 為保證工件上重要表面的加工余量小而均勻，則應選擇該表面為粗基準。 （2）不加工表面原則? 為了保證加工面與不加工面間的位置要求，一般應選擇不加工面為粗基準。 （3）余量最小原則? 如果零件上每個表面都要加工，則應選擇其中加工余量最小的表面為粗基準，以避免該表面在加工時因余量不足而留下部分毛坯面，造成工件廢品。 （4）使用一次原則? 因為粗基準本身都是未經(jīng)機械加工的毛坯面，其表面粗糙且精度低，若重復使用將產(chǎn)生較大的誤差。 （5）平整光潔原則 以便工件定位可靠、夾緊方便。 由于此零件的形狀特殊，因此先找外圓定位，然后以底面為基準找出其他需加工平面的位置。 2.精基準的選擇 選擇精基準時，主要考慮保證加工精度和工件裝夾方便可靠。一般應考慮以下原則： （1）基準重合原則 即選用設計基準作為定位基準，以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。 （2）基準統(tǒng)一原則 應采用同一組基準定位加工零件上盡可能多的表面，這就是基準統(tǒng)一原則。 （3）自為基準原則 某些要求加工余量小而均勻的精加工工序，選擇加工表面本身作為定位基準，稱為自為基準原則。 （4）互為基準原則 （5）便于裝夾原則 所選精基準應保證工件安裝可靠，夾具設計簡單、操作方便。 該零件以Φ37定位，分離軸承座上的裝配基準為平面和內(nèi)孔，而它們又是分離軸承座上其他要素的設計基準，因此以這些裝配基準平面作為定位基準，避免了基準不重合誤差，有利于提高分離軸承座各主要表面的相互位置精度。 （二）表面加工方法的確定 渦輪盤零件的各平面、內(nèi)孔等加工表面的加工方法應根據(jù)不同的精度要求、質(zhì)量要求等等合理的分析其需要加工的是什么。根據(jù)加工方法的經(jīng)濟精度及各種機床所能達到的位置精度，該零件沒有很難加工的表面，上述各表面的技術要求采用常規(guī)加工工藝均能可以保證： 表3-1 表面加工方法能夠達到的加工精度表 加工表面 加工方法及加工精度 Φ37內(nèi)孔 粗車（IT12） 左端面 粗車（IT12）—精車（IT8） 右端面 粗車（IT12）—精車（IT8） 外圓Φ50×6臺階 粗車（IT12）—精車（IT7） 外圓Φ50 粗車（IT12）—精車（IT7） Φ1.7通孔 鉆（IT12） 4-Φ9通孔 鉆（IT12） （三）加工階段的劃分 確定加工階段 （1）粗加工階段——切除大部分的金屬切削層——為后續(xù)加工減少內(nèi)應力。 （3）精加工階段——進一步切削余量——提高精度等級（這樣可以二步切削減少因為切削力破壞加工表面）。 （四）工序的集中與分散 工序的合理組合關系到軸承座零件的生產(chǎn)綱領以及各自加工平面、孔的結(jié)構特點以及技術加工精度要求進行分析，以此為基礎確定加工工藝路線的的工序數(shù)目以及工序的分散還是集合。 1.由于零件結(jié)構簡單，故采取工序集中的階段。 工序集中就是將零件的加工集中在少數(shù)幾道工序中完成，每道工序加工的內(nèi)容多。與之對應的是工序分散。 工序集中特點：減少了設備的數(shù)量等。 （五）確定工藝路線 在保證零件尺寸公差、形位公差及表面粗糙度等技術條件下，成批量生產(chǎn)可以考慮采用專用機床，以便提高生產(chǎn)率。但同時考慮到經(jīng)濟效果，降低生產(chǎn)成本，擬訂兩個加工工藝路線方案。見下表： 表2-1 加工方案一 工 序 工 序 內(nèi) 容 01 鑄造毛坯 02 調(diào)質(zhì)處理HB170-241 03 夾左端車右端端面，粗車內(nèi)孔Φ37至尺寸 粗車外圓Φ50x6臺階留量1mm 04 掉頭平端面總長留量12mm，粗車外圓Φ50留量1mm 05 精車左端端面及Φ50外圓至尺寸 06 精車右端端面保證總長102mm，精車Φ50外圓及端面至尺寸 07 以內(nèi)孔為基準鉆4-Φ9通孔 08 以內(nèi)孔及Φ9孔為基準鉆Φ1.7通孔 09 檢驗 表2-2 加工方案二 工 序 工 序 內(nèi) 容 01 鑄造毛坯 02 調(diào)質(zhì)處理HB170-241 03 夾左端車右端端面，粗車內(nèi)孔Φ37至尺寸 粗、精車外圓Φ50x6臺階至尺寸 04 掉頭平端面總長102mm，粗、精車外圓Φ50至尺寸 05 以內(nèi)孔為基準鉆4-Φ9通孔 06 以內(nèi)孔及Φ9孔為基準鉆Φ1.7通孔 07 檢驗 從以上兩個表對比分析得出。區(qū)別在于方案一是粗精分開來切削，方案二則是粗精切削成型。雖然方案二能夠減少換機床和裝夾方案的次數(shù)，但是對個表面的加工要粗、精分開，先粗后精，多次加工，已逐步提高其精度和粗糙度。主要表面的精加工應安排在最后。因此綜合選擇方案一為加工工藝路線。 四、機械加工工序余量的確定,工序尺寸及工時的確定 零件在工藝過程設計后，應進行工序設計。主要工作是為每一工序選擇機床和工藝裝備，確定加工余量、工序尺寸和公差，確定切削用量和工時定額。 表4-1 工序余量，工序尺寸及偏差 加工表面 加工精度 工序內(nèi)容 單邊余量 工序尺寸 4-Φ9通孔 IT12 鉆 4.5 Φ11 Φ37通孔 IT12 粗車 2 Φ35 Φ1.7通孔 IT12 鉆 0.85 Φ13 外圓Φ50 IT12 粗車 1.5 Φ51 IT8 精車 0.5 Φ50 2.機動工時的確定 主要選擇09-以內(nèi)孔為基準鉆4-Φ9通孔作為主要工序計算，因此： 孔深長度7mm，因而切入長度取切出長度，取，進給次數(shù)是， 基本時間： 輔助時間： 五、切削用量以及機床的確定 1.機床的確定 根據(jù)已確定的工藝基本特征，結(jié)合零件的結(jié)構和質(zhì)量要求，選擇出既能保證加工質(zhì)量，又經(jīng)濟合理的機床。 表5-1 機床選擇表 工 序 工 序 內(nèi) 容 機 床 型號 03 夾左端車右端端面，粗車內(nèi)孔Φ37至尺寸 粗車外圓Φ50x6臺階留量1mm 臥式車床 CA6140 04 掉頭平端面總長留量12mm，粗車外圓Φ50留量1mm 臥式車床 CA6140 05 精車左端端面及Φ50外圓至尺寸 臥式車床 CA6140 06 精車右端端面保證總長102mm，精車Φ50外圓及端面至尺寸 臥式車床 CA6140 07 以內(nèi)孔為基準鉆4-Φ9通孔 立式鉆床 Z525 08 以內(nèi)孔及Φ9孔為基準鉆Φ1.7通孔 立式鉆床 Z525 2.切削用量計算 主要選擇09-以內(nèi)孔為基準鉆4-Φ9通孔作為主要工序計算，因此： 切削余量4.5mm， 確定進給量，取 確定切削速度：，取=16m/min 換算成主軸轉(zhuǎn)速 Z525相近的轉(zhuǎn)速為545r/min。換算成實際切削速度 六、主要加工工序的確定及工序卡設計 確定主要加工工序為第09道工序——鉆擴鉸Φ12通孔。 描圖 描校 底圖號 裝訂號 中原工學院 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零部件圖號 產(chǎn)品名稱 零部件名稱 分離軸承座 共1頁 第1頁 車間 工序號 工序名 材料牌號 1 鉆4-Φ9 鑄鐵 毛坯種類 毛坯外 形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每臺件數(shù) 鑄件 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 立式鉆床 Z525 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工步內(nèi)容 工藝裝備 主軸速度 r/min 切削速度m/min 進給量mm/r 背吃刀量mm 進給次數(shù) 工步工時 機動 輔助 1 以內(nèi)孔為基準鉆4-Φ9通孔 麻花鉆 游標卡尺 545 15.4 0.13 4.5 4 1.02 0.15 設 計 (日期） 審核 (日期) 標準化 （日期） 會簽 （日期） 標記 處數(shù) 更 改 文 件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更 改 文 件號 簽字 日期 七、夾具設計 （一）設計要求 1.設計必須保證零件的加工精度，保證夾具的操作方便，夾緊可靠，使用安全，有合理的裝卸空間，還要注意機構密封和防塵作用，使設計的夾具完全符合要求。 本夾具主要以內(nèi)孔為基準鉆4-Φ9通孔。 2.理論限制自由度 通過機械加工工藝簡明速查手冊表4.1可知在鉆孔至少需要限制的自由度。 3.限制自由度 從選擇定位面時應該遵循以下原則：選擇大而平整的平面或內(nèi)圓外圓進行定位、選擇定位面后要方便后續(xù)的裝夾、定位面所對應的裝夾位置應該結(jié)構牢固，在裝夾時保證不得有變形現(xiàn)象。選擇Φ36內(nèi)孔和左側(cè)Φ50端面為基準。 從零件圖和工序卡得知此零件的定位基準為Φ36孔和Φ50端面定位。定位限制自由度如下： 1）芯軸的端面作為一平面限制工件的3個自由度 2）芯軸的頭部限制工件內(nèi)孔Φ36的2個自由度 3）圓柱銷限制工件凸緣的1個自由度 綜上六點分析，屬于完全定位的要求。 3.夾緊的方案 可供選擇的單螺旋夾緊機構有兩種，第一種是芯軸上設計螺桿，在工件的另一端面采用快換墊圈和六角螺母進行夾緊。第二種是在鉆模板一端上開出螺紋孔供螺桿與光面壓塊配作對工件的端面進行夾緊。 比較分析：從材料的利用來看，快換墊圈六角螺母組合相比光面壓塊夾緊組合節(jié)省的多，可利用的零件也更少。從夾緊力的大小分析，此夾具是最大直徑是鉆Φ9孔，可利用的夾緊力不會太大。六角螺母的夾緊力比較適合。故而選擇快換墊圈和六角螺母進行夾緊。 （二）指定工序夾具設計的有關計算 由于本道工序主要完成鉆孔加工，得： 1.切削力計算： 式中 F——軸向力（N） ——鉆頭直徑（mm） ——每轉(zhuǎn)進給量（mm） ——修正系數(shù)為0.6 ；； 代入切削力計算得：F=442.346N 2.實際夾緊力的計算： 由于內(nèi)孔端面定位，故而計算如下： 圖7-1 安全系數(shù)K計算如下： 式中 ——為各種因素的安全系數(shù) 若安全系數(shù)的計算結(jié)果小于2.5時，取則 參數(shù): = 2.5 參數(shù): =442.346 參數(shù): = 50 參數(shù):= 0.16 參數(shù): =50 參數(shù):=36 參數(shù): = 0.7 參數(shù):=80 計算結(jié)果 =295.201N 用扳手擰緊的六角螺母的夾緊力：。理論上夾緊力： ＞ （三）定位誤差分析 芯軸是定心芯軸定位，由于內(nèi)孔定位存在軸向轉(zhuǎn)動間隙，因此必將引起軸向基準位移誤差。在重力作用下定位內(nèi)孔只存在單邊間隙，即工件始終以孔的軸線與芯軸的母線重合。 式——工件內(nèi)孔直徑公差（mm） 存在誤差。經(jīng)機床夾具設計書查定位誤差小于加工要求的公差1/5~1/3為合格。所以定位能滿足加工精度要求。 （四）夾具的調(diào)整及使用說明 首先把夾具體安裝在機床上，在夾具體上安裝定位元件和夾緊元件；其次擰松六角螺母通過移動墊圈拉出，使工件對準芯軸安裝，然后將六角螺母和快換墊圈螺旋復位，將工件處于正確的位置；最后調(diào)整機床和刀具即可鉆削加工。裝配圖如下所示： 圖7-2 裝配圖 八、課程設計總結(jié) 使我對零件制造過程、加工工藝和夾具設計都有了更進一步的認識，也加深了對大學中所學基礎知識的學習和理解。課程設計是檢驗學習成果的平臺。選用數(shù)據(jù)的過程中，我們對于課本知識的不熟練以及實際經(jīng)驗的貧乏使得我們的設計出現(xiàn)了較多的困難，但是通過向同學請教，以及對課本所學知識的復習和老師的耐心說明下，我們的理論知識水平有所提高。在老師的精心指導下，我們不斷的改正錯誤，填補知識空缺，增長自行設計水平和實踐檢驗能力。在不斷的摸索爬行中，解決一個個疑團，嘗試不同的方案，在老師指導和組員的共同協(xié)作下，讓設計得以基本完成。 本次設計在繪圖的過程中，學會如何高效快速的使用了AUTOCAD二維繪圖等軟件，這些都不同程度地使我學到了更多的知識，進一步提高了我們繪圖識圖的能力。 參考文獻 [1] 妖民雄, 華紅芳. 機械制圖，北京：電子工業(yè)出版社, 2009 [2] 呂偉文. 機械設計基礎, 成都：電子科技大學出版社, 2007 [3] 鄒青. 機械制造技術基礎畢業(yè)設計指導教程[M]. 機械工業(yè)出版社, 2010 [4] 陳宏鈞. 實用機械加工工藝手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社, 2009 [5] 陳家芳, 潘建偉, 鞠平. 實用金屬切削計算手冊[M]. 上海：上?？茖W技術出版社, 2010 [6] 李益民. 機械制造工藝設計簡明手冊第2版[M]. 機械工業(yè)出版社, 2015 [7] 尹成湖, 周湛學.機械加工工藝簡明速查手冊[M]. 北京：化學工業(yè)出版社, 2019 [8] 哈爾濱工業(yè)大學等. 機床夾具設計, 第二版[M]. 上海科學技術出版社, 2015 致 謝 在本次課程設計中，我得到老師的耐心指導，細心教誨，并在設計過程中及時的給我解答疑難，讓我在本次課程設計中得到了自己能力上的長進和知識上的飛躍，這對我的將來都會有深遠的影響。并且，在設計過程中還有其他老師和同學的熱忱幫助，在此表示由衷的感謝。 18