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1、中州大學 課程設計 題 目：設計軸承座零件加工工藝規(guī)程及加工? 26孔專用夾具 班 級： 姓 名：  指導教師：王振成教授 完成日期：2011-6-16 課程設計任務書 一、設計題目 設計“軸承座”零件加工工藝規(guī)程及加工? 26孔專用夾具 原始資料 (1) 被加工零件的零件草圖 ⑵生產(chǎn)類型:50000件/年 三、上交材料 (1)被加工工件的零件圖 ⑵工件的毛坯圖 (3) 機械加工工藝過程卡片 (4) 與所設計夾具對應那道工丿 (5) 夾具裝配圖 1 張 1 張 1 張 1 張 '片 1

2、 張 1 張 ⑺ 課程設計說明書(5000-8000字) 四、進度安排(參考) (1)熟悉零件，畫零件圖 (2) 選擇工藝方案，確定工藝路線，填寫工藝過程綜合卡片 1天 (3) 工藝裝備設計(畫夾具裝配圖及夾具體圖) 1 天 ⑷編寫說明書 1 天 (5)準備及答辯 1 天 五、指導教師評語 成績： 指導教師 王振成 日 期 成績評定 采用百分分制。 優(yōu)秀：設計方案合理并新穎，設計說明書及設計圖紙規(guī)范、 內(nèi)容豐富。 在設計過程中勤奮好學、有創(chuàng)新思想； 良好：設計方案合理，設計說明書及設計圖紙比較規(guī)范、內(nèi)容比較豐 富。在設計過程中勤奮好

3、學、有創(chuàng)新思想； 中等：設計方案一般，設計說明書及設計圖紙欠規(guī)范、內(nèi)容一般。在 設計過程中比較勤奮、創(chuàng)新思想不明顯; 及格：設計方案不完善，存在一些小錯誤，說明書及設計圖紙欠規(guī)范、 內(nèi)容一般。在設計過程中勤奮精神不夠： 不及格：設計方案有嚴重錯誤，設計說明書及設計圖紙不規(guī)范、內(nèi)容 淺薄。在設計過程中勤奮好學精神不夠。 摘要 本文是有關軸承座工藝步驟的說明和機床夾具設計方法的具體闡述。 工藝設計是在學習機械制造技術工藝學及機床夾具設計后，在生產(chǎn)實習的 基礎上，綜合運用所學相關知識對零件進行加工工藝規(guī)程的設計和機床夾 具的設計，根據(jù)零件加工要求制定出可行的工藝路線和合理的夾具方案， 以

4、確保零件的加工質(zhì)量。 據(jù)資料所示，軸承座是變速器中的主要外部零件，其主要作用是實現(xiàn) 變速器中傳動作用和正常工作的。在設計軸承座機械加工工藝過程時要通 過查表法準確的確定各表面的總余量及余量公差，合理選擇機床加工設備 以及相應的加工刀具，進給量，切削速度、功率，扭矩等用來提高加工精 度，保證其加工質(zhì)量。 目錄 軸承座零件圖 C2： JI - JI 也 細 1 □ 1、軸承座的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 、軸承座的用途 （一）零件的作用 上緊定螺絲，以達到內(nèi)圈周向

5、、軸向固定的目的 但因為內(nèi)圈內(nèi)孔 是間隙配合，一般只用于輕載、無沖擊的場合。 （二）零件的工藝分析 該零件為軸承支架，安裝軸承，形狀一般，精度要求并不高, 零件的主要技術要求分析如下：（參閱附圖1）由零件圖可知，零件的底座 底面、端面、槽及軸承座的頂面有粗糙度要求，其余的表面精度要求并不 高，也就是說其余的表面不需要加工，只需按照鑄造時的精度即可。底座 底面的精度為，端面及內(nèi)孔的精度要求為，槽的精度要求為，軸承座頂面 精度要求為。軸承座在工作時，靜力平衡。 、軸承座的技術要求： 該軸承座的各項技術要求如下表所示： 力口工表面 尺寸偏差 （mrj） 公差及精度 等級 表面粗

6、糙度 （um） 形位公差 （mm）  軸承座底面 140 IT9 軸承座上表 面 140 IT9 ? 54的上端 面 60 IT11 前端面和后 端面 160 IT11 160x170 的槽 170 IT8 ? 120的半孔 ? 120 IT11 70x140的槽 70x140 IT11 ? 25的孔 ? 25 IT11 II A ? 26的孔 ? 26 IT11 、審查軸承蓋的工藝性 o 、軸承座的生產(chǎn)類型 已知此軸承 座零件的生產(chǎn)綱領為

7、5000件/年，零件的質(zhì)量不足100Kg，查《機械制造 工藝與夾具》第 7 頁表，可確定該撥叉生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，所以初步確 定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當集中；加工設備以通用設備 為主， 采用專用工裝。 2、確定毛胚、繪制毛胚簡圖 選擇毛胚 零件材料為HT15Q考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件 結構又比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故選擇木摸手工砂型鑄件毛坯。 選用鑄件尺寸公差等級為 CT-10。這對提咼生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量有幫助。 此外為消除殘余應力還應安排人工時效。 確定毛胚的尺寸公差和機械加工余量 由表 2-1 至表 2-5 可知， 可確定毛胚的尺寸公差 及機

8、械加工 余量。 2.2.1 公差等級 由軸 承 蓋 的 功 用 和 技術 要 求 ， 確 定 該 零 件 的 公 差 等 級 為 CT=11 。 222端蓋鑄造毛坯尺寸工差及加工余量 項目 機械加工余量 /mm 尺寸工差 /mm 毛坯尺寸 /mm 備注 軸承座底面 60 表2-4 軸承座上端 面 140 145 表2-4 ? 54上端面 60 表2-4 前端面和后 端面 160 表2-4 170x160 的槽 170 表2-4 ? 120的半孔 120 表2-4 223繪制軸

9、承蓋毛坯簡圖 ■ 3、擬定軸承蓋工藝路線 、定位基準的選擇 3.1.1 .精基準的選擇 按照粗基準的選擇原則為保證不加工表面和加工表面的位 置要求，應選擇不加工表面為粗基準。根據(jù)零件圖所示，故應選軸 承底座上表面為粗基準，以此加工軸承底座底面以及其它表面。 3.2.2 .粗基準的選擇 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù) “基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為 主要的定位精基準，即以軸承座的下底面為精基準 、表面加工方法的確定 根據(jù)端蓋零件圖上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度, 確定加工件各表面的加工方法，如下表所示： 力口工表面

10、尺寸精度等 級 表面粗糙度 Ra/um 加工方案 備注 軸承座底面 IT9 粗銑-半精銑 表1-8 軸承座上表 面 IT9 粗銑-半精銑 表1-8 ? 54的上端 面 IT11 粗銑 表1-8 前端面和后 端面 IT11 粗銑 表1-8 160x170 的槽 IT8 粗銑-精銑 表1-8 ? 120的半孔 IT11 粗鏜-半精鏜 表1-7 70x140的槽 IT11 粗銑 表1-8 ? 25的孔 IT11 鉆 表1-7 ? 26的孔 IT11 鉆 表1-7 、加工

11、階段的劃分 該端蓋加工質(zhì)量要求一般，可將加工階段劃分為粗加工、半 精加工兩個階段。 在粗加工階段，首先將精基準（端蓋右端面和? 26孔）準備 好，使后續(xù)工序都可米用精基準定位加工，保證其他表面的精度 要求；然后粗銑端蓋左端面、方形端面。在半精加工階段，完成 端蓋左端面的精銑加工和? 120孔的鏜-半精鏜加工及? 25孔等 其他孔的加工。 、工序的集中與分散 選用工序集中原則安排端蓋的加工工序。該端蓋的生產(chǎn)類型 為大批生產(chǎn)，可以采用萬能型機床配以專用工、夾具，以提高生 產(chǎn)率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短 輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證 各加

12、工表面的相對位置精度要求。 、工序順序的安排 3.5.1 機械加工工序 （1）遵 循“ 先基準后其他”原 則，首 先 加工精基準——端 蓋 右端面和? 26孔。 （ 2 ）遵 循“ 先 粗 后 精 ”原 則 ，先 安 排 粗 加 工 工 序 ，后 安 排 精 加工工序。 （ 3 ）遵 循“ 先 面 后 孔 ”原 則 ，先 加 工 端 蓋 右 端 面 ，再 加 工 ? 25 孔 。 3.5.2 ．熱處理工序 鑄造成型后，對鑄件進行退火處理，可消除鑄造后產(chǎn)生 的鑄造應 力，提高材 料的綜合力學性能 。 該端 蓋在工作過程中不 承受沖擊載荷，也沒有各種應力，故采用退火處理即可滿足零

13、件 的加工要求。 3.5.3 ．輔助工序 在半精加工后，安排去毛刺、清洗和終檢工序。 綜上所述，該端蓋工序的安排順序為：在、熱處理——基 準加工——粗加工——精加工。 、確定工藝路線 在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，下表列出了 端蓋的工藝路線。 4、加工余量、工序尺寸和工差的確定 在這只確定鉆? 25孔的加工余量、工序尺寸和公差。 由表2-28可查得鉆孔余量Z鉆=25mm查表1-20可依次確定 各 工 序 尺 寸 的 加 工 精 度等 級 為 ， 鉆 ： IT10 。 根 據(jù)上 述 結 果 ，再 查 標 準 公 差 數(shù)值 表 可 確 定 各 工 步的 公差 值 分別 為

14、 ， 鉆 ：0.15mm 。 綜上 所述 ， 該 工 序 各 工 步 的 工 序 尺 寸 及 公 差 分 別 為， 鉆 ： ? 25mm,它們的相互關系如下圖所示。 5、切削用量、時間定額的計算 在 這 只 計 算 鉆 ? 25 孔 此工 序 的 切 削 用 量 和 時 間 定 額 、切削用量的計算 鉆孔工步 .鉆①25孔 該孔可選由高速鋼鉆頭鉆出底孔 由文獻⑵表5-22，鉆孔的進給量f=r，由文獻⑵表5-22求得鉆 孔時的切削速度 v=16m/min 由此算出轉(zhuǎn)速為：門二型巴=1000x16二min D x25 按鉆床的實際轉(zhuǎn)速取 n=200r/min，則實際切削速度為

15、： x200x25 v= dn/1000= x200x25=15.072m/mi n 1000 、時間定額的計算 5.2.1 .基本時間tj的計算 (1) 鉆孔工步 根據(jù)表5-41 ,鉆孔的基本時間可由公式tj 二L/fn=(l+l1+l2)/fn 求得。式中切削工時 l=140mm; l 2=4mm; l 1 =D/2*cotk r +（1 ?2）=26/2*cot54+1mm=10mm; f=0.1mm/r;n=392mm/r. 。將 上 述 結 果 代 入 公 式 ，則 該 工 序的基本時間。 . ．輔助時間 t a 的計算 根據(jù)第五章第二節(jié)所述，輔助時間ta

16、與基本時間tj之間的關 系 為 t a=~ t j , 這 里取 t a= t j , 則各 工序的 輔 助 時 間 分 別 為： 鉆孔 工 步 的 輔 助 時間 為 ：t a==; 其他時間的計算 除了 作業(yè) 時 間 （ 基本 時 間 和 輔 助 時 間 之 和 ） 以 外 ， 每道工序 的 單 件時 間 還 包 括布 置工 作 的 時 間 、休 息與 生 理 需 要 的 時 間 和準 備 與 終結 時間 。 由于 端蓋 的 生 產(chǎn) 類 型為 大批 生 產(chǎn) ， 分 攤到每個工 件上的準備與終結時間甚微，可忽略不計；布置工作的時間tb是 作 業(yè) 時間 的 2%~7%，休 息與生 理需 要

17、 時間 t x 是 作 業(yè) 時間 的 2%~4%， 這 里 均 取 3%， 則 各 工 序 的 其 他 時 間 可 按 關 系 式 （ 3%+3%）（ t j +t a） 計 算 ， 它 們分 別 為： 鉆孔 工 步 的 其他 時間 為 ：t b+t x =6%x（150s+=; 5.2.4 ．單件時間 t dj 的計算 這里 的 各 工 序的 單件 時 間 分 別為 ： 鉆孔 工 步 t dj 鉆 =150s++=; 因此，此工序的單件時間t dj =t dj鉆= 將上述零件工藝規(guī)程設計的結果，填入工藝文件 6. 夾具設計 夾具是一種能夠使工件按一定的技術要求準確定位和牢固

18、夾緊的工 藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn) 代化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本， 一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標。正確地設計并合理的使用夾具，是保證 加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術環(huán)節(jié)之一。同時也 擴大各種機床使用范圍必不可少重要手段。 提出問題 （1）怎樣限制零件的自由度；一個面限制 3 個自由度，長圓柱銷限制 2 個自由度，定位銷限制 1 個自由度。 （2）怎樣夾緊；設計夾具由螺旋夾緊工件。 （3）設計的夾具怎樣排削；此次加工利用麻花鉆和鉸刀，排削通過鉆模 板與工件之間的間隙排削。 （4）怎樣使夾具

19、使用合理，便于裝卸。 設計思想 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。 本夾具主要用來對? 25孔進行加工，這個孔尺寸精度要求為 IT10, 表面粗糙度，鉆以可滿足其精度。所以設計時要在滿足精度的前提下提高 勞動生產(chǎn)效率，降低勞動強度。 夾具設計 6.3.1 定位分析 （ 1 ）定位基準的選擇 據(jù)《夾具手冊》知定位基準應盡可能與工序基準重合，在同一工件的 各道工序中，應盡量采用同一定位基準進行加工。故加工? 25孔時，采用 軸承座底面和? 26孔內(nèi)圓柱面作為定位基準。

20、(2)定位誤差的分析 定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一個面與兩個孔 定位，因為該定位元件的定位基準為孔的軸線，所以基準重合厶 b=0,由 于存在間隙，定位基準會發(fā)生相對位置的變化即存在基準位移誤差。 △j= (Td+T d+A S) /2 TD =0.060mm T d =0.011mm △ S=0.010mm △ j= 6.3.2 切削力及夾緊力的計算 刀具：①25的麻花鉆。 ①鉆孔切削力：查《機床夾具設計手冊》P70表3-6 ,得鉆削力計算公式: P 70.6? D0.9?S?HB0.6 式中P 鉆削力 t 鉆削深度,140mm S 每轉(zhuǎn)進給

21、量， D 麻花鉆直徑，①25mm 布氏硬度， 140HBS HB 所以 0.9 0.6 P 70.6? D ?S?HB =7443 (N) 鉆孔的扭矩： 2 0.94 0.6 M 0.014? D ?S ?HB 式中S 每轉(zhuǎn)進給量， D 麻花鉆直徑，①25mm HB 布氏硬度，140HBS 2 0.94 0.6 M 0.014?D ?S ? HB =54(N ? M) ③鉆孔夾緊力：查《機床夾具設計手冊》 P70表3-6，查得工件以一個面 和兩個孔定位時所需夾緊力計算公式： 2Q?L dz?tg（ ）3?f ?d1 式中 ? 螺紋摩擦角 d1

22、平頭螺桿端的直徑 工件與夾緊元件之間的摩擦系數(shù) 螺桿直徑 螺紋升角 Q 手柄作用力 L 手柄長度 則所需夾緊力 W 2Q?L dz?tg( )3? f ?di =766 (N) 根據(jù)手冊查得該夾緊力滿足要求，故此夾具可以安全工作。 夾具操作說明 此次設計的夾具夾緊原理為： 通過? 26孔和底面為定位基準，在圓柱 32銷、平面和定位銷實現(xiàn)完全定位，以鉆模板引導刀具進行加工。采用手 動螺旋快速夾緊機構夾緊工件。 定位元件： 定位元件是用以確定正確位置的元件。用工件定位基準或定位基面與 夾具定位元件接觸或配合來實現(xiàn)工件定位。該設計用可換定位銷 6.3

23、.4 確定導向裝置 本工序要求對被加工的孔依次進行鉆、鉸的加工，最終達到工序簡圖 上規(guī)定的加工要求，故選用快換鉆套作為刀具的導向元件，查表 9-13 ，確 定鉆套高度H=30d=2X =21mrp排泄空間h==7.35mm 7. 體會與展望 兩個星期里，在王振成教授的指導下，取得了可喜的成績，課程設計 作為《機械制造技術》課程的重要環(huán)節(jié)，使理論與實踐更加接近，加深了 理論知識的理解，強化了生產(chǎn)實習中的感性認識。 本次課程設計主要經(jīng)歷了兩個階段，第一階段是機械加工工藝規(guī)程設 計，第二階段是專用夾具設計。第一階段我運用了基準選擇、機床選用等 方面的知識；夾具設計的階段運用了工件定位、夾緊

24、機構及零件結構設計 等方面的知識。 經(jīng)過這兩個星期的設計，我基本掌握了零件的加工過程分析及工藝文 件的編制、 專用夾具設計的方法和步驟， 學會了查找相關手冊、 說明書等， 以及選擇使用工藝裝備等等。 總之，這次設計使我在基本理論的綜合運用及正確解決實際問題等方 面得到了一次較好的訓練。 提高了我們的思考、 解決問題創(chuàng)新設計的能力， 為以后的設計工作打下了較好的基礎。 由于個人能力有限，所學知識還不能完全掌握，設計中還有許多錯誤 和不足，請各位老師和同學們多多斧正。 通過這兩個星期的學習，發(fā)現(xiàn)了自己的很多不足，自己知識的很多漏 洞，看到了自己的實踐經(jīng)驗還是比較缺乏，理論聯(lián)系實際的能力還急需提 8. 參考文獻 [1] 鄒青主編. 機械制造基礎課程設計指導課程.機械工業(yè)出版社， 2004 [2] 黃建求主編. 機械制造技術基礎. 機械工業(yè)出版社，2005