軸承座機械制造工程原理設(shè)計說明書

1、機 械 制 造 工 程 原 理課程設(shè)計說明書 學(xué) 院 機械工程學(xué)院 專 業(yè) 機械工程及自動化 學(xué)生姓名 班級學(xué)號 指導(dǎo)教師 目錄序言 . . . . 1一、夾具設(shè)計任務(wù). . 11、設(shè)計題目. . . . 12、原始依據(jù). . .13、設(shè)計內(nèi)容. . . .1二、設(shè)計說明書. . . .21、序言. . . . . 22、零件的分析. . . 23、毛坯的分析. . . . 34、基準(zhǔn)的選擇. . . 45、制定機械加工工藝路線. . 55.1確定各加工表面的加工方法. . . .55.2、擬訂加工工藝路線. . . . . .55.3、確定切屑用量及基本工時. . .66、夾具的設(shè)計. .

2、. . . .76.1定位方案. . . . . 76.2、夾緊裝置的設(shè)計. . . . .96.3、 定位誤差分析. . . . 116.4、 夾具使用注意事項、保養(yǎng)及維護. . 12三、本次課程設(shè)計小結(jié)、體會及建議. .12 四、參考資料. . . .13一、設(shè)計任務(wù)1、設(shè)計題目設(shè)計軸承座零件的機械加工工藝規(guī)程及鉆孔工序的專用夾具。2、原始依據(jù)1 生產(chǎn)類型：成批生產(chǎn)；2 零件圖樣。3、設(shè)計內(nèi)容1 毛坯草圖1張；2 制定零件的機械加工工藝規(guī)程，填寫機械加工工藝過程卡片及指定工序的機械加工工序卡片各1份?；蛱钊霗C械加工工藝過程綜合卡片；3 設(shè)計指定的專用夾具，繪制夾具裝配總圖1張，繪制所設(shè)計夾

3、具的大件零件圖1張；4 編寫設(shè)計說明書1份。5 起訖時間：2010年8月23日至2010年9月7日6 進(jìn)度安排課程時間進(jìn)度安排如表1所示，供參考。表1 課程設(shè)計時間進(jìn)度安排序號內(nèi)容時間分配1領(lǐng)取設(shè)計任務(wù)書，熟悉資料，搜集設(shè)計資料。7%2分析零件圖，繪制零件工作圖， 7%3擬定工藝方案，繪制零件毛坯圖7%4擬定零件的機械加工工藝過程，選擇加工方法和設(shè)備、工藝裝備，填寫工藝路線卡和工序卡。18%5擬定夾具設(shè)計方案，設(shè)計并繪制夾具裝配圖和夾具大件零件圖。42%6編寫設(shè)計說明書。12%7答辯。7%二、 設(shè)計說明書1、 序言機械制造工程學(xué)課程設(shè)計是在大學(xué)期間一門重要的實踐類課程，是在學(xué)習(xí)了機械設(shè)計，幾何

4、精度，機械制造基礎(chǔ)等課程的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一項鍛煉學(xué)生能力的課程，通過這項課程的學(xué)習(xí)，可以使我們能夠系統(tǒng)并綜合地復(fù)習(xí)以前學(xué)過的知識，鍛煉我們將理論運用到實際的能力。同時，通過本次訓(xùn)練，也為之后的畢業(yè)設(shè)計做好鋪墊。鑒于這是大學(xué)期間一次重要的用理論解決實際問題的訓(xùn)練，我希望通過本次訓(xùn)練，我能夠比較系統(tǒng)地復(fù)習(xí)以前學(xué)過的知識，爭取打下堅實的理論基礎(chǔ)。同時，也希望在本次課程設(shè)計的過程中擴大自己的知識面，通過與老師的交流來找出自己需要加強的方面，提高自己設(shè)計、繪圖、查找資料的能力，為以后的學(xué)習(xí)和工作打下一個堅實的基礎(chǔ)。2、 零件的分析2.1、 零件的作用：本次設(shè)計的目標(biāo)零件為軸承座，滑動軸承由軸承座、軸瓦（軸

5、套）和潤滑裝置組成，軸承座的作用主要起支撐作用，可以直接做在機器箱壁或機體上。2.2、 零件的技術(shù)要求：鑄件不得有砂眼、裂紋等缺陷，鑄造后應(yīng)去毛刺，銳角倒角，未注鑄造圓角R232.3、 加工表面及要求：從零件圖上可以看出零件的底面粗糙度為Ra3.2um，兩側(cè)面粗糙度為Ra6.3um，上端面粗糙度為Ra12.5um，軸承座上放置軸承的孔位本零件的加工難點，需要保證尺寸要求為25H6且加工的粗糙度為Ra0.8um，同時要保證孔德軸線與底面的平行度誤差0.02的要求。保證軸承座底座211通孔的尺寸要求，其定位尺寸為自由公差只要滿足要求即可，同時保證表面粗糙度Ra12.5um。注油孔的尺寸為要求為6H

6、7且加工的粗糙度為Ra0.8um。2.4、 零件材料：由于軸承座主要起支撐作用，故對其的材料要求不高，選擇灰鑄鐵即可滿足要求。3、 毛坯的分析3.1、毛坯的制造方法： 由于零件采用灰鑄鐵，故可以采用鑄造方法得到其毛坯，即能滿足工藝要求，又能節(jié)省成本，實現(xiàn)大批量生產(chǎn)。 3.2、毛坯的尺寸確定：根據(jù)GB/T6414-1999確定：l 確定最大輪廓尺寸 根據(jù)零件圖計算輪廓尺寸，長96mm，寬30mm,高64mm，故最大輪廓尺寸為96mm。l 選取公差等級CT 由表5-1【1】，鑄造方法按機器造型、鑄件材料按灰鑄鐵，得公差等級CT的范圍812，取為10級。l 確定鑄件尺寸公差 根據(jù)加工面的基本尺寸和鑄

7、件公差等級CT，由表5-3【2】查得，公差帶相對于基本尺寸對稱分布。l 確定機械加工余量等級 由表5-5【3】，鑄造方法按機器造型、鑄件材料按灰鑄鐵，得機械加工余量等級范圍為EG級，取為F級。l 確定要求的機械加工余量RMA 對所有的加工表面取同一數(shù)值，由表5-4【4】查得最大輪廓尺寸為96mm，機械加工余量等級為F級，得RMA為1mm。l 確定毛坯基本尺寸 孔 211和6H7較小，鑄成實心；兩側(cè)面雙側(cè)加工，由式（5-2）【5】求出，即R=F+2RMA+CT/2=30+21+2.6/2=33.3mm上端面為單側(cè)加工，毛坯基本尺寸由式（5-1）【6】求出，即R=F+RMA+CT/2=24+1+2

8、.4/2=26.225孔屬于內(nèi)腔加工，應(yīng)由式（5-1）【7】求出，即R= F-2RMA-CT/2=25-21-2.4/2=21.8mm底面為單側(cè)加工，毛坯基本尺寸由式（5-1）【8】求出，即R=F+RMA+CT/2=40+1+2.6/2=42.3mm支座鑄件毛坯尺寸公差與加工余量項目兩側(cè)面25H6孔底面上端面211孔6H7公差等級10101010加工面基本尺寸30254024鑄件尺寸公差2.62.42.62.4機械加工余量等級FFFFRMA1111毛坯基本尺寸33.321.842.326.2004、 基準(zhǔn)的選擇4.1、粗基準(zhǔn)的選擇：由于所選毛坯為型材且每個表面都需要加工，零件外形規(guī)則，選用底面

9、作為粗基準(zhǔn)是完全合理的。4.2、精基準(zhǔn)的選擇：從零件圖中可知25H6孔與底面有較高的平行度要求（0.02），按照有關(guān)的精基準(zhǔn)的選擇原則7P151（某些位置度要求很高的表面，常采用互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的辦法來達(dá)到位置度要求），同時還要考慮基準(zhǔn)重合的問題，當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時應(yīng)進(jìn)行尺寸換算。根據(jù)粗，精基準(zhǔn)選擇原則，確定各加工表面的基準(zhǔn)如下：（1）粗銑、半精銑兩側(cè)面：先以底面為粗基準(zhǔn)再以加工好的一側(cè)面為精基準(zhǔn)（2）粗銑、半精銑底面：上端面及互為基準(zhǔn)，加工完的側(cè)面為精基準(zhǔn)（3）鉆211底孔，锪孔：下底面為精基準(zhǔn)，左側(cè)面和后面為粗基準(zhǔn)（4）粗鏜、半精鏜、精鏜軸承孔：底面、圓柱銷和削邊銷為精基準(zhǔn)（5）

10、粗銑上端面：底面及互為基準(zhǔn)（6）鉆、粗鉸、精鉸6H7孔：左側(cè)面為粗基準(zhǔn)，心軸和前視面為精基準(zhǔn)5、 制訂機械加工工藝路線5.1、確定各加工表面的加工方法：該軸承座的加工表面為：14圓柱的上端面、25H6軸承孔、下底面、211底座孔并且再進(jìn)行锪孔操作、相距為30的軸承孔兩側(cè)面、6H7通孔。根據(jù)各加工表面尺寸精度及表面粗糙度要求，14圓柱的上端面的加工路線為粗銑；25H6軸承孔的加工路線為粗鏜-半精鏜-精鏜；下底面的加工路線為粗銑-半精銑；211底座孔的加工路線為鉆；兩側(cè)面的加工路線為粗銑-半精銑；6H7通孔的加工路線為粗鉸-精鉸。5.2、擬訂加工工藝路線：制定工藝規(guī)程，首先必須得考慮是否能夠滿足零

11、件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)該考慮經(jīng)濟效益，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。為此，我們制定了如下的工藝路線方案：工序一：粗銑、半精銑兩側(cè)面工序二：粗銑、半精銑底面工序三：鉆211底孔，锪孔工序四：粗鏜、半精鏜、精鏜軸承孔工序五：粗銑上端面工序六：鉆、粗鉸、精鉸6H7孔我們需要處理的是工序三，在該零件的底座上鉆211孔，選擇合適的定位元件和夾緊裝置。了解工藝規(guī)程中本工序的加工內(nèi)容，機床、刀具、切削用量、工步安排、工時定額，同時加工零件數(shù)。這些是在考慮夾具總體方案、操作、估

12、算夾緊力等方面必不可少的。5.3、確定切屑用量及基本工時：鉆孔11mm1、確定進(jìn)給量f根據(jù)表5-113【9】f=0.02d0=0.02x 11=0.22mm/r根據(jù)Z525鉆床（見表5-3【10】）實際縱向進(jìn)給量取f=0.22mm/r2、確定切削速度v按表5-113，取v=20m/min3、確定機床主軸轉(zhuǎn)速nn=1000v/(dw)=1000x20/11 r/min =579r/min根據(jù)表5-3，按機床實際轉(zhuǎn)速選取nw=545r/min，所以實際切削速度v=dwnw/1000=18.8r/min切削加工基本時間Tjl1=d02cot+12=112cot60+12=4.25.2Tj=(l+l1

13、+l2)/ (nwf)=22/545/0.22min=0.18min其中：切入量l1=5mm ，切出量l2=2mm ，l=15 mm 確定輔助時間Tf查表5-153【11】得，變換刀架的時間為0.05min，變速或變換進(jìn)給量的時間為0.02min，啟動和調(diào)節(jié)切削液的時間為0.05min，共計Tf=0.12min锪圓柱式沉頭孔22mm根據(jù)有關(guān)資料介紹，锪沉頭孔時進(jìn)給量及切削速度為鉆孔時的1/21/3，故f=1/3f鉆=0.073mm/r 按機床選取0.09mm/rv=1/3v鉆=6.67m/minn=1000v/(D)=1000x6.67/22=96.5r/min按機床選取nw=75r/min所

14、以實際切削速度v=Dnw/1000=5.2m/min切削加工時t=(l+l1+l2)/ (nwf)=3/7.5/0.09=4.4min其中：切入量l1= 2mm ，切出l2=0mm ，l=1 mm6、 夾具的設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。我們的任務(wù)是設(shè)計工序三的專用夾具鉆211孔。本夾具用于小型鉆床，。6.1定位方案：按照六點定位原理和本工序的加工精度要求，確定具體的定位方案和定位元件 在機床夾具的使用過程中，工件的批量越大，定位元件的磨損越快，選用標(biāo)準(zhǔn)定位元件增加了夾具零件的互換性，方便機床夾具的維修和維護。我們選取已經(jīng)加工好的側(cè)面作為工件的定位精基準(zhǔn)

15、，用兩個支承釘來限制x方向的平動和z方向的轉(zhuǎn)動，在側(cè)面用一支承釘來限制y方向的平動，底面用兩個長條形的支撐塊來限制最后剩下的三個自由度，從而限制住工件的6個自由度，符合六點定位原則，使工件完全定位。因為零件定位尺寸為自由公差，一般加工即可滿足定位要求。 a) 固定支撐釘：選用T7A材料，直徑為6的兩個，用來定位后面，限制z方向的轉(zhuǎn)動和x方向的平動。 選一擋鐵來限制y方向的平動。b) 支承塊：選用 T7A材料， 尺寸為長60mm，寬20mm，高8mm，將兩塊支承塊固定于底座上，用來限制x和y方向的轉(zhuǎn)動和z方向的平動。c) 導(dǎo)向方案及導(dǎo)向元件的選擇和設(shè)計：由于零件為大批生產(chǎn)，考慮加工孔離壁比較近，

16、可換鉆套需要定制，考慮到成本故選擇固定鉆套。根據(jù)機械制造技術(shù)課程設(shè)計指導(dǎo)8.2節(jié)，鉆套至工件表面的距離按（11.5）d=1116.5mm選取，考慮本工序加工時鉆頭較細(xì)，防止切屑將鉆頭憋斷，應(yīng)有足夠的排屑空間，故鉆套至工件表面的距離取12mm。根據(jù)夾具手冊表2.5-5，鉆套和鉆模板的配合選H7/n6，查機床夾具設(shè)計手冊，根據(jù)夾具設(shè)計手冊，導(dǎo)向誤差計算公式為：T=Kd3-d22+Kd-d12+me+P(d-d1)h+bl式中：d鉆套內(nèi)孔最大直徑d1鉆頭最小直徑，按GB/T613 5.2-1996,鉆頭直徑公差為h8，滾d1=d2可換鉆套外徑的最小尺寸d3固定襯套內(nèi)孔的最大直徑e可換鉆套內(nèi)外徑軸線的

17、偏心量H=12mm，D=18mm，d=11mm,由表7-39查得，K=0.5，m=0.4，P=0.35將各參數(shù)代入上式得：導(dǎo)向誤差計算為T=0.015mm，可以保證位置精度要求。6.2、夾緊裝置的設(shè)計：夾具是用來安裝和固定定位元件，夾緊機構(gòu)和鉆模板的實體。具體大小根據(jù)整個機構(gòu)的大小而調(diào)整，要保證機構(gòu)的穩(wěn)定，水平，所以形位公差會有較嚴(yán)格的要求。選擇加緊機構(gòu)(1)夾緊力的方向：夾緊力的方向要有利于工件的定位，并注意工件的剛性方向，不能使工件有脫離定位表面的趨勢，防止工件在夾緊力的作用下產(chǎn)生變形。(2)夾緊力的作用點：夾緊力的作用點應(yīng)選擇在定位元件支承點的作用范圍內(nèi)，以及工作剛度高的位置。確保工件定

18、位準(zhǔn)確、不變形。(3)選擇夾緊機構(gòu)：在確定夾緊力的方向、作用點的同時，要確定相應(yīng)的夾緊機構(gòu)。確定夾緊機構(gòu)要注意以下幾方面的問題：安全性 夾緊機構(gòu)應(yīng)具備足夠的強度和夾緊力，以防止以外傷及夾具操作人員。手動夾具夾緊機構(gòu)的操作力不應(yīng)過大，以減輕操作人員的勞動強度。夾緊機構(gòu)的行程不宜過長，以提高夾具的工作效率。手動夾緊機構(gòu)應(yīng)操作靈活、方便，且不能阻礙機床上刀具的運行。綜合考慮，我選用螺旋夾緊機構(gòu)。這是因為不僅結(jié)構(gòu)簡單、制造方便，而且由于纏繞在螺釘面上的螺旋線很長，升角小。所以螺旋夾緊結(jié)構(gòu)的自鎖性能好，夾緊力和夾緊行程都較大，是目前應(yīng)用較多的一種夾緊機構(gòu)。螺旋夾緊機構(gòu)中所用的螺旋，實際上相當(dāng)于把斜楔繞在

19、圓面積柱體上，因此，其作用原理與斜楔是一樣的。只不過是這時通過轉(zhuǎn)動螺旋，使繞在圓柱體上的斜楔高度發(fā)生變化，而產(chǎn)生夾緊力來夾緊工件確定夾緊力的方向、作用點，以及夾緊元件或夾緊機構(gòu)，估算夾緊力大小，要選擇和設(shè)計動力源。夾緊方案也需反復(fù)分析比較，確定后，正式設(shè)計時也可能在具體結(jié)構(gòu)上作一些修改。最終選定使用螺旋夾緊機構(gòu)。選用M10的六角頭壓緊螺釘、緊定螺釘和M18的螺母來夾緊工件。夾緊力的計算：根據(jù)公式：FJ=2Mcd2tan(+)式中：考慮傳動機構(gòu)轉(zhuǎn)軸摩擦損失時的傳動效率； 螺紋升角； 螺紋摩擦角； d2螺紋中徑； Mc旋緊力矩。1 查出M10螺紋中徑 d2=9.026mm，螺距t=1.5,升角為：

20、=arctg1.5/(d2)=3.031 I- d( 7 G6 Z0 J. U7 H5 B8 2 查出摩擦系數(shù)f，摩擦角為: =arctgf，螺栓與螺母間鋼對鋼摩擦系數(shù)為0.1， 普通螺紋牙型角為60度，則當(dāng)量摩擦系數(shù)=0.1/cos(60/2)=0.1155 ，由此算出其當(dāng)量摩擦角為arctg0.1155=6.588將=0.65，=3.03，=6.588，d2=9.026mm，Mc=50N.m代入上式得：FJ=43kN夾具體是夾具的基本件，它既要把夾具的各種元件、機構(gòu)、裝置連接成一個整體，而且還要考慮工件裝卸的方便。因此，夾具體的形狀和尺寸主要取決于夾具各組成件的分布位置、工件的外形輪廓尺寸

21、以及加工的條件等。夾具體毛坯制造方法的選擇綜合考慮結(jié)構(gòu)合理性、工藝性、經(jīng)濟型、標(biāo)準(zhǔn)化以及各種夾具體的優(yōu)缺點等，選擇夾具體毛坯制造方法為鑄造夾具體。夾具體的外形尺寸在繪制夾具總圖時，根據(jù)工件、定位元件、夾緊裝置及其輔助機構(gòu)在總體上的配置，夾具體的外形尺寸便已大體確定。然后進(jìn)行造型設(shè)計，再根據(jù)強度和剛度要求選擇斷面的結(jié)構(gòu)形狀和壁厚尺寸。夾具體的壁厚15mm，長度150mm，寬度85mm；根據(jù)設(shè)計要求，夾具體上設(shè)計有螺孔、銷孔，并且要求定位定位器和夾緊器的銷孔在裝配時配作。綜合考慮了結(jié)構(gòu)合理性、工藝性、經(jīng)濟型、標(biāo)準(zhǔn)化以及各種夾具體的優(yōu)缺點等，選擇夾具體毛坯制造方法為鑄造夾具體；考慮到定位的精確度，要

22、求定位定位器和夾緊器的銷孔在裝配時配作；考慮到工件小，夾具體的強度要求以及夾具體的結(jié)構(gòu)要求，沒有在夾具體上設(shè)計加強筋。6.3、 定位誤差分析：為了能夠保證最終的加工精度要求，需要對中間工序的定位誤差進(jìn)行計算，根據(jù)計算的結(jié)果分析判斷選擇的定位方法和定位精度是否滿足要求在給定的定位狀態(tài)下，影響定位誤差的因素包括基準(zhǔn)位置誤差和基準(zhǔn)不重合誤差兩個。本工序要保證的工序尺寸包括孔的直徑、被加工孔軸線與主回轉(zhuǎn)軸線的夾角和左（右）軸線到左（右）側(cè)面的距離。其中孔德直徑尺寸由鉆頭保證，無定位誤差因素的影響。根據(jù)定位方案，軸線的位置誤差主要由后端面以及右側(cè)端面來影響，這些端面的尺寸誤差直接影響到軸線的位置誤差，其

23、誤差為x2+y2軸線的角度誤差主要由鉆套軸線與底面的垂直度誤差引起的。tan=dl其中d為垂直度誤差0.040mm，l為鉆套長度為12mm，經(jīng)計算得=0.26.4、 夾具使用注意事項、保養(yǎng)及維護：（1）使用前對限位尺寸檢查是否還保持正確位置；（2）如果擋銷磨損超差，可以進(jìn)行打磨修復(fù)；如果擋板、插銷、定位錐頭銷磨損超差，可以重新組裝，錯開磨損部位后繼續(xù)使用。（3）使用后需要涂防銹油。三、 本次課程設(shè)計的小結(jié)、體會及建議兩周的夾具課程設(shè)計這么快就過去了，在這個過程中，在老師和同學(xué)的幫助下，我學(xué)到了很多知識。我們在兩周的時間內(nèi)完成了夾具課程設(shè)計，雖然我們花費的時間不是很長，這是因為我們學(xué)的知識有限，還不足以繪制復(fù)雜的夾具，但是通過這次訓(xùn)練我們依然收獲了不少新的知識又系統(tǒng)性地溫習(xí)了以前學(xué)過的知識，更是收獲了不少設(shè)計夾具應(yīng)該注意的問題等內(nèi)容，實在是一舉多得。雖然在這個過程中我們遇到了一些困難，但是在老師的指點下，再加上同學(xué)們自己的努力，我們這次終于把以前所學(xué)的知識運用到現(xiàn)實中來了，這對我們加深對課本知識的理解很有好處。同時我們也學(xué)會了對于不同的待加工工件設(shè)計不同的夾具，對于夾具的各種標(biāo)準(zhǔn)件都學(xué)會了如何查標(biāo)準(zhǔn)件手冊、如何使用它們。通過這次課程設(shè)計實訓(xùn)，使我對機械制造課