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湖南科技大學(xué)本科畢業(yè)設(shè)計
目錄
第一章 緒論 3
1.1課題背景 3
1.2夾具的發(fā)展史 3
1.3小結(jié) 3
第二章 某軸承座零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計 5
2.1零件的分析 5
2.1.1零件的作用 6
2.1.2零件的工藝分析 6
2.1.3分析零件的材質(zhì)、熱處理及機械加工工藝性 7
2.2確定生產(chǎn)類型 7
2.3確定毛坯 8
2.3.1確定毛坯種類及其制造方法 8
2.4工藝規(guī)程設(shè)計 8
2.4.1選擇定位基準(zhǔn) 8
2.4.2制定工藝路線 9
2.4.3確定鑄件的加工余量及形狀 10
2.5確定切削用量及基本工時 13
2.5.1粗銑后面 13
2.5.2精銑后面 14
2.5.3粗銑兩端面 14
2.5.4精銑兩端面 15
2.5.5擴孔 16
2.5.6粗鉸孔至 17
2.5.7精鉸孔至 17
2.5.8鉆孔 18
2.5.9锪的沉頭孔 保證孔深為4mm 19
2.5.10粗銑油孔端面 21
2.5.11精銑油孔端面 22
2.5.12鉆M8的孔 22
2.5.13攻M8的螺紋 24
第三章 夾具設(shè)計 25
3.1夾具簡述 25
3.1.1按夾具的應(yīng)用范圍分類機床夾具大致可分為以下幾類： 25
3.1.2專用機床夾具的組成 26
3.1.3機床夾具設(shè)計要求： 27
3.2定位方案的設(shè)計 27
3.3夾緊方案的確定 29
3.4對刀裝置及導(dǎo)向元件的選用 30
3.5夾具體的設(shè)計 30
第四章 總結(jié) 32
參考文獻 34
致謝 33
第一章 緒論
1.1課題背景
隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，各種新材料、新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，機械制造工藝正向著高質(zhì)量、高生產(chǎn)率和低成本方向發(fā)展。各種新工藝的出現(xiàn)，已突破傳統(tǒng)的依靠機械能、切削力進行切削加工的范疇，可以加工各種難加工材料、復(fù)雜的型面和某些具有特殊要求的零件。數(shù)控機床的問世，提高了更新頻率的小批量零件和形狀復(fù)雜的零件加工的生產(chǎn)率及加工精度。特別是計算方法和計算機技術(shù)的迅速發(fā)展，極大地推動了機械加工工藝的進步，使工藝過程的自動化達到了一個新的階段。
“工欲善其事，必先利其器?！?
工具是人類文明進步的標(biāo)志。自20世紀(jì)末期以來，現(xiàn)代制造技術(shù)與機械制造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質(zhì)量、生產(chǎn)率和產(chǎn)品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。
1.2夾具的發(fā)展史
夾具在其發(fā)展的200多年歷史中，大致經(jīng)歷了三個階段：第一階段，夾具在工件加工、制造的各工序中作為基本的夾持裝置，發(fā)揮著夾固工件的最基本功用。隨著軍工生產(chǎn)及內(nèi)燃機，汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，夾具逐漸在規(guī)模生產(chǎn)中發(fā)揮出其高效率及穩(wěn)定加工質(zhì)量的優(yōu)越性，各類定位、夾緊裝置的結(jié)構(gòu)也日趨完善，夾具逐步發(fā)展成為機床—工件—工藝裝備工藝系統(tǒng)中相當(dāng)重要的組成部分。這是夾具發(fā)展的第二階段。這一階段，夾具發(fā)展的主要特點是高效率。在現(xiàn)代化生產(chǎn)的今天，各類高效率，自動化夾具在高效，高精度及適應(yīng)性方面，已有了相當(dāng)大的提高。隨著電子技術(shù)，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代夾具的自動化和高適應(yīng)性，已經(jīng)使夾具與機床逐漸融為一體，使得中，小批量生產(chǎn)的生產(chǎn)效率逐步趨近于專業(yè)化的大批量生產(chǎn)的水平。這是夾具發(fā)展的第三個階段，這一階段，夾具的主要特點是高精度，高適應(yīng)性。可以預(yù)見，夾具在不一個階段的主要發(fā)展趨勢將是逐步提高智能化水平。
1.3小結(jié)
一項優(yōu)秀的夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計，往往可以使得生產(chǎn)效率大幅度提高，并使產(chǎn)品的加工質(zhì)量得到極大地穩(wěn)定。尤其是那些外形輪廓結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的，不規(guī)則的拔叉類，桿類工件，幾乎各道工序都離不開專門設(shè)計的高效率夾具。目前，中等生產(chǎn)規(guī)模的機械加工生產(chǎn)企業(yè)，其夾具的設(shè)計，制造工作量，占新產(chǎn)品工藝準(zhǔn)備工作量的50%—80%。生產(chǎn)設(shè)計階段，對夾具的選擇和設(shè)計工作的重視程度，絲毫也不壓于對機床設(shè)備及各類工藝參數(shù)的慎重選擇。夾具的設(shè)計，制造和生產(chǎn)過程中對夾具的正確使用，維護和調(diào)整，對產(chǎn)品生產(chǎn)的優(yōu)劣起著舉足輕重的作用。
第二章 某軸承座零件的加工工藝規(guī)程設(shè)計
2.1零件的分析
軸承座零件的結(jié)構(gòu)圖紙為圖2.1-1A和圖2.1-2B所示。
圖2.1 軸承座主視圖
圖2.2 軸承座左視圖
圖2.3 軸承座三維圖
2.1.1零件的作用
軸承做零件是用來支撐軸類零件，鏜孔的目的是為了滿足滾動軸承的外圍和軸承孔的配合要求，或者是滑動軸承外圈與軸承孔的哦誒和，臺階孔是用于固定軸承座的，大孔是用來與軸相連，支撐并固定軸承，軸承座可以做在機箱壁或者機體上。軸承座支撐軸承，固定軸承的外圈，僅僅讓軸承的內(nèi)圈帶著軸轉(zhuǎn)動，而且能夠保證軸跟軸承的同軸度，保持轉(zhuǎn)動的平穩(wěn)，減少機構(gòu)的震動和摩擦。能夠更好的保護機構(gòu)，延長各零件的使用壽命。
2.1.2零件的工藝分析
軸承座的主要幾何元素為支承孔、安裝底面，因為這是與其他零件直接接觸的表面，對加工及加工精度有很大的影響，軸承支承孔的內(nèi)表面必須要有足夠的粗糙度才能保證零件的加工要求同時必須相對于底面又要有很高的平行度，因為支承孔的軸線與底面的定位有很大的關(guān)系。同時底面要有足夠的粗糙度才能保證與支承孔軸線的平行度。支承孔兩端面的表面粗糙度沒有前面的要求高，能達到Ra 6.3就可以了。輔助元素為底平面的安裝螺孔、支承孔周圍的軸承蓋連接孔，支承座身的鑄造結(jié)構(gòu)，主要為固定連接作用，對精度要求不高。
以下是軸承座需要加工的表面及加工表面之間的位置要求：
1）軸承孔兩側(cè)面用銑床加工。
2）mm軸承孔可以用車床加工，也可以用銑床絞孔。
3）兩個Φ9mm定位銷孔，鉆孔達到要求。
4）側(cè)視圖右面對基準(zhǔn)A（mm軸線）的垂直度檢查，可將工件用Φ32mm心軸安裝在偏擺儀上，再用百分表測工件右側(cè)面，這時轉(zhuǎn)動心軸，百分表最大于最小差值為垂直度偏差值。
5）主視圖上平面對基準(zhǔn)A（mm軸線）的平行度檢查，可將軸承座mm孔穿入心軸，并用兩塊等高墊鐵將主視圖上平面墊起，這時用百分表分別測量心軸兩端最高點，其差值即為平行度誤差。
2.1.3分析零件的材質(zhì)、熱處理及機械加工工藝性
本零件的主要作用是支承作用，根據(jù)零件的復(fù)雜程度，我們選擇鑄造制作毛坯。材料選擇為HT200，灰鑄鐵是指碳分布主要以片狀石墨形式出現(xiàn)的鑄鐵，斷口呈灰色它在機械制造中占有重要地位，其產(chǎn)量占各類鑄鐵總產(chǎn)量的80%以上。這是因為灰鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性能，切削加工性能良好。具有好的耐磨性，即比碳鋼好得多的耐磨性（因為石墨磨掉后形成大量顯微凹坑，可以貯存潤滑油）。具有良好的減震性，即材料本身具有吸收震動的能力。具有缺口敏感性小等優(yōu)點。而座位軸承做零件，它的主要工作環(huán)境是支撐軸承并且讓軸承內(nèi)圈轉(zhuǎn)動，所以需要良好的減震性。
2.2確定生產(chǎn)類型
零件的生產(chǎn)類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地等）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，它對工藝規(guī)程的制定具有決定性的影響。零件的生產(chǎn)類型一般可以分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三種，不同的生產(chǎn)類型有著完全不同的工藝特征。零件的生產(chǎn)類型是按零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)來確定的。生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃。年生產(chǎn)綱領(lǐng)是包括備品和廢品在內(nèi)的某產(chǎn)品的年產(chǎn)量。根據(jù)公式得到軸承類零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)N為
N=Qm(1+a%)(1+b%)
公式中 N——零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年）；
Q——產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺、輛/年）；
m——每臺（輛）產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺、輛）；
a %——備品率，一般取2%~4%；
b %——廢品率，一般取0.3%~0.7%。
現(xiàn)取Q為1200件/年、m為1輛/年、a %為3%、b%為0.5%；
得出N=1200*1*（1+3%）（1+0.5%）
N=1242
且軸承類零件為輕型零件，查表可知該軸承類零件的生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)。
2.3確定毛坯
2.3.1確定毛坯種類及其制造方法
零件的材料為HT200，考慮零件在機床運行過程中所承受的沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，毛坯可選用鑄造成型，零件形狀不復(fù)雜，因此毛坯形狀可以于零件形狀盡量接近。
2.4工藝規(guī)程設(shè)計
2.4.1選擇定位基準(zhǔn)
定位基準(zhǔn)就是工件上直接與機床或夾具的定位原件接觸的點線面。基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計的重要工作之一?；孢x擇的正確、合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。否則，就會使加工工藝路線問題百出，嚴重的還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。
對于題目所給軸承座零件的定位基準(zhǔn)選擇如下：
1.粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)選擇原則：
（1）以不加工的表面作為粗基準(zhǔn)；
（2）選擇要求加工余量均勻的表面作為粗基準(zhǔn)；
（3）選擇余量最小的表面作為粗基準(zhǔn)；
（4）選擇平整、光潔、尺寸足夠大的表面作為粗基準(zhǔn)；
（5）粗基準(zhǔn)應(yīng)盡量避免重復(fù)使用。
所以根據(jù)粗基準(zhǔn)的選擇原則，以及零件的結(jié)構(gòu)特點和加工特點。選取零件的軸承孔端面為粗基準(zhǔn)。
2.精基準(zhǔn)的選擇
以加工的表面為基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。
精基準(zhǔn)選取基本原則：
（1）基準(zhǔn)重合原則；
（2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；
（3）自為基準(zhǔn)原則；
（4）互為基準(zhǔn)原則；
（5）保證工件定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、操作方便的原則。
根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)特征，粗基準(zhǔn)選擇后加工的平面，以及精基準(zhǔn)的選擇原則。選取零件的后端面為精基準(zhǔn)。以零件后端面為精基準(zhǔn)可以保證加工的精度和合理性。且后端面的面積比較大，可以減少零件的定位誤差。
2.4.2制定工藝路線
根據(jù)題目所給軸承座零件的圖紙，及其工藝分析。現(xiàn)制定此軸承座零件的工藝路線如下：
1.鑄造零件毛坯
2.對零件毛坯進行人工時效處理，消除毛坯內(nèi)應(yīng)力
3.對非加工表面涂防銹漆
4.粗銑零件的后端面
5.精銑零件的后斷面
6.粗銑零件孔的兩個端面
7精銑零件孔的兩個端面
8.擴孔、粗鉸、精鉸的孔
9.鉆的定位銷孔
10.锪的沉孔
11.粗銑零件的油孔凸臺
12.精銑零件的油孔凸臺
13.鉆M8的油孔
2.4.3確定鑄件的加工余量及形狀
根據(jù)零件的機構(gòu)特征，以及查表、計算可以得到零件的額平面表面工序尺寸和圓柱表面工序尺寸如表2.1和表2.2所示。
表2.1平面表面工序尺寸表
工序號
工序內(nèi)容
加工余量
基本尺寸
經(jīng)濟精度
工序尺寸偏差
粗銑后面
2
61
IT12
精銑后面
1
60
IT8
粗車軸承
孔右側(cè)面
2
104
IT12
粗車軸承
孔左側(cè)面
2
102
IT12
精車軸承
孔右側(cè)面
1
101
IT8
精車軸承
孔左側(cè)面
1
100
IT8
粗銑油孔
凸臺面
2
30
IT12
精銑油孔
凸臺面
1
29
IT8
表2.2圓柱表面工序尺寸表
加工表面
加工內(nèi)容
加工含量
精度等級
工序尺寸
表面粗糙度
IT7
鉆
2
IT11
6.3
擴
0.25
IT10
6.3
粗鉸
0.07
IT8
1.6
精鉸
0
IT7
0.8
IT7
鉆
0
IT7
6.3
鉆
0
IT10
6.3
鉆
0
IT10
6.3
由表2.1和表2.2可得出零件的毛坯圖為下所示
圖2.4 零件毛坯圖主視圖
圖2.5 零件毛坯圖左視圖
2.5確定切削用量及基本工時
2.5.1粗銑后面
1） 后面由粗銑和精銑兩次加工完成，采用三面刃圓盤銑刀(高速鋼)，銑刀的規(guī)格為，機床的型號X52K。
2） 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀。由于銑刀在工作時是連續(xù)切削，刀齒受很大的機械沖擊，在選擇幾何角度時應(yīng)保證刀齒具有足夠的強度。
3） 加工要求：粗銑軸承座的下底面。確定加工余量由毛坯圖可知：總加工余量為3mm，《工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-8和表2.3-21可知精加工余量為1mm.
4） 確定每齒進給量，由《切削加工簡明實用手冊》表3.5，YG6硬質(zhì)合金端銑刀所允許的進給量為f=0.14-0.24mm/z。但是采用的不對稱銑，f=0.14mm/z，ap=2mm。
5） 計算切削用量由《切削加工簡明實用手冊》表3.16，當(dāng)d=125mm時，z=12，ap<3.5mm，f<0.24mm/z時，Vt=97m/min，nt=248r/min，Vft=333mm/min。
各修正系數(shù)為：Kmv=Kmn=Kmv=0.89
Ksv=Ksn=Ksv=1
故：Vc=Vt×0.89×1
=86.33m/min
n=nt×0.89×1
=220.7r/min
Vf=Vf×0.89×1
=296.4mm/min
由機床可得：n=235r/min Vf=375mm/min
則實際切削速度和進給量為：
校核該機床功率（只需校核粗加工即可）。
由《切削簡明手冊》表3.24得當(dāng)174
20mm時鉆頭后刀面最大磨損量取為0.3mm，壽命T=140min。
4）確定切削速度
由表2.14，HBS=200，加工屬性四類
由表2.13得，f=0.36mm/r，d<30mm時
Vc=10m/min
切削速度的修正系數(shù)為Ktv=1.0，Kcv=1.0，Klv=0.85
見表2.31
V=Vt×Kv=10×1.0×1.0×0.85×1.0=8.5m/min
根據(jù)機床去Nc=125r/min
5） 計算基本工時
2.5.6粗鉸孔至
1）刀具選擇：硬質(zhì)合金鉸刀。
2）確定進給量f=0.4-0.7mm/r,Vc=10-15m/r 取f=0.5mm/r。
3）決定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命，查表德，當(dāng)時，鉆頭后刀面最大磨損量取為0.6-0.9mm，壽命T=140min。
4）決定切削速度
查表可得切削速度修正系數(shù)為Ktv=1.0，Kcv=1.0，Klv=0.85，Ktv=1.0。故
根據(jù)Z3025鉆床說明書，可考慮選擇
6） 計算基本工時
2.5.7精鉸孔至
1）刀具選擇：
硬質(zhì)合金鉸刀，由《切削簡明手冊》表2.25得：f=0.4-0.7mm/r Vc=10-15m/r 取f=0.5mm/r
2)決定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命，查表得，當(dāng)時，鉆頭后刀面最大磨損量取為0.6-0.9mm，壽命T=140min
3)決定切削速度
查表可得切削速度修正系數(shù)為
故：
根據(jù)Z3025鉆床說明書，可考慮選擇
4）計算基本工時
2.5.8鉆孔
1）確定加工余量
刀具采用直柄麻花鉆（硬質(zhì)合金），麻花鉆規(guī)格為d=9mm。查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》（以下簡稱《簡明手冊》）表2.3-8可得，精加工（鉸）的加工余量為0.2mm。
2）確定進給量
2.1）按加工要求確定進給量
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.7，知當(dāng)加工要求為IT12精度等級，材料為HT200、時f=0.47-0.57mm/r
由于l/d=38/9=4.約為5.故修正系數(shù)為0.9。
則f=(0.47-0.57) ×0.9=0.423-0.513mm/r
2.2)按鉆頭強度決定進給量
根據(jù)表2.8，當(dāng)材料為HT200,時，得鉆頭強度允許的進給量f=1.0mm/r。
2.3）按機床進給機構(gòu)強度決定進給量
根據(jù)表2.9，當(dāng)HBS=200，d<10.2mm，F(xiàn)=7848<8330得機床進給量f=1.6mm/r。
故綜合上述可得出：進給量f=0.41mm/r
3)校核軸向力
可由表2.19可查出鉆孔是當(dāng)f=0.41mm/r,d<12mm時Fr=2500N,軸向力的修正系數(shù)均為0.85.故Ff=2125N。
根據(jù)Z3025鉆床機床進給機構(gòu)強度允許的最大軸向力Fmax=7848N。故f=0.41mm/r可用。
4）確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
由表2.12可得，當(dāng)d<20mm是鉆頭后刀面最大磨損量取為0.8mm，壽命T=35min。
5）確定切削速度
由表2.14，HBS=200，加工屬性四類
由表2.13得，f=0.36mm/r標(biāo)準(zhǔn)d<9.6mm時
Vc=19m/min
切削速度的修正系數(shù)為，見表2.31
根據(jù)機床區(qū)Nc=630r/min
6) 計算基本工時
2.5.9锪的沉頭孔 保證孔深為4mm
刀具的選擇：硬質(zhì)合金帶導(dǎo)柱直柄平底锪鉆 d=2.5mm
1）確定加工余量
刀具采用直柄麻花鉆（硬質(zhì)合金），麻花鉆規(guī)格為d=9mm。查《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》（以下簡稱《簡明手冊》）表2.3-8可得，精加工（鉸）的加工余量為0.2mm。
2）確定進給量
2.1）按加工要求確定進給量
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表2.7，知當(dāng)加工要求為IT12精度等級，材料為HT200、時f=0.47-0.57mm/r
由于l/d=38/9=4.約為5.故修正系數(shù)為0.9。
則f=(0.47-0.57) ×0.9=0.423-0.513mm/r
2.2)按鉆頭強度決定進給量
根據(jù)表2.8，當(dāng)材料為HT200,時，得鉆頭強度允許的進給量f=1.0mm/r。
2.3）按機床進給機構(gòu)強度決定進給量
根據(jù)表2.9，當(dāng)HBS=200，d<10.2mm，F(xiàn)=7848<8330得機床進給量f=1.6mm/r。
故綜合上述可得出：進給量f=0.41mm/r
3)校核軸向力
可由表2.19可查出鉆孔是當(dāng)f=0.41mm/r,d<12mm時Fr=2500N,軸向力的修正系數(shù)均為0.85.故Ff=2125N。
根據(jù)Z3025鉆床機床進給機構(gòu)強度允許的最大軸向力Fmax=7848N。故f=0.41mm/r可用。
4）確定鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
由表2.12可得，當(dāng)d<20mm是鉆頭后刀面最大磨損量取為0.8mm，壽命T=35min。
5）確定切削速度
由表2.14，HBS=200，加工屬性四類
由表2.13得，f=0.36mm/r標(biāo)準(zhǔn)d<9.6mm時
Vc=19m/min
切削速度的修正系數(shù)為，見表2.31
根據(jù)機床區(qū)Nc=630r/min
6）計算工步時間
2.5.10粗銑油孔端面
1） 油孔端面由粗銑和精銑兩次加工完成，采用三面刃圓盤銑刀(高速鋼)，銑刀的規(guī)格為，機床的型號X52K。
2） 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀。由于銑刀在工作時是連續(xù)切削，刀齒受很大的機械沖擊，在選擇幾何角度時應(yīng)保證刀齒具有足夠的強度。因此刀具角度可取
3） 加工要求：粗銑軸承座的下底面。確定加工余量由毛坯圖可知：總加工余量為3mm，《工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-8和表2.3-21可知精加工余量為1mm.
4） 確定每齒進給量，由《切削加工簡明實用手冊》表3.5，YG6硬質(zhì)合金端銑刀所允許的進給量為f=0.14-0.24mm/z。但是采用的不對稱銑，f=0.14mm/z，ap=2mm。
5） 計算切削用量由《切削加工簡明實用手冊》表3.16，當(dāng)d=125mm時，z=12，ap<3.5mm，f<0.24mm/z時，Vt=97m/min，nt=248r/min，Vft=333mm/min。
各修正系數(shù)為：Kmv=Kmn=Kmv=0.89
Ksv=Ksn=Ksv=1
故：Vc=Vt×0.89×1=86.33m/min
n=nt×0.89×1=220.7r/min
Vf=Vf×0.89×1=296.4mm/min
由機床可得：n=235r/min Vf=375mm/min
則實際切削速度和進給量為：
校核該機床功率（只需校核粗加工即可）。
由《切削簡明手冊》表3.24得當(dāng)174
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