KCSJ-04_軸承座機械加工工藝規(guī)程設(shè)計說明書

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1、課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目：KCSJ-04軸承座零件的 工藝規(guī)程及工藝裝備 班 級 設(shè)計者 學 號 指導教師 機械制造工藝學課程設(shè)計任務(wù)書 題目：軸承座零件的 工藝規(guī)程及工藝裝備 生產(chǎn)綱領(lǐng)：4000件 生產(chǎn)類型： 批量生產(chǎn) 內(nèi)容： 1 .產(chǎn)品零件圖 1 2 .產(chǎn)品毛坯圖 1 3 .夾具圖 1 4 .零件裝配圖 1 5 .機械加工工藝過程卡片 1 6 .機械加工工序卡片 1 張 張 張 張 套 套 份 7 .課程設(shè)計說明書 1 機械加工工藝規(guī)程設(shè)計 圖1、2分別為軸承座的零件圖。已知零件的材料為 HT20Q年產(chǎn)量4000件/ 年。試為該軸承座零件編制

2、工藝規(guī)程 圖1-1軸承座零件圖 第一節(jié)軸承座的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 . 軸承座的用途 1 .保持軸承的位置作為載荷的支撐 2 .防止外界物質(zhì)侵入軸承 3 .提供一種將保持軸承良好潤滑的結(jié)構(gòu) . 軸承座的技術(shù)要求 全部技術(shù)要求列于表1-1中 加工表面 尺寸及偏差 /mm 公差/mm及精 度等級 表面粗糙度/ a m 形位誤差/mm 底面 95 IT8 6.3 孔47 ?47+0.03 0 IT7 6.3 前后端面 40 IT8 6.3 孔22 22 IT8 6.3 孔12 12 IT8 6.3

3、 表1-1 三. 審查軸承座的工藝性 分析零件圖可知，軸承座前后端面要求切削加工和倒角加工， 并在軸向方向上 均大于相鄰表面。？12mmi和？22mmi的端面均為平面可以防止加工過程中鉆頭 鉆偏，以保證孔的加工精度；？47mmi和前后倆個端面由車床加工出來；底面和 頂面用銃床加工；另外，該零件其余表面精度都較低，不需要加工，通過鑄造就 可以達到加工要求。由此可見，該零件的工藝性較好。 四.確定撥叉的生產(chǎn)類型 依設(shè)計題目知：Q=4000件/年，結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率 a%J口廢品率b函別為 3%J口 0.5%。代入公式1-1得 N=4000*(1+3%+0.5%)=4140 件/ 年

4、 由查1-3表可知，軸承座屬輕型零件；由表1-4知，該軸承座的生產(chǎn)類型為大批 生產(chǎn)。 17 第二節(jié)確定毛坯、繪制毛坯簡圖 一、 選擇毛坯 由于鑄鐵具有良好的鑄造性、吸振性、切削加工性及一定的力學性能， 并且價格低廉，生產(chǎn)設(shè)備簡單，所以在機械零件材料中占有很大的比重， 廣泛地用來制作各種機架、底座。箱體等形狀復(fù)雜的零件。又由于灰鑄鐵 具有良好的鑄造性、耐磨性、抗振性和切削加工性，所以選擇灰鑄鐵作為 鑄造的材料。 二、確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 1、 公差等級 由軸承座的功用和技術(shù)要求，確定零件的公差等級為普通等級。 2、 零件表面粗糙度 由零件圖可知，該軸承座各加工

5、表面的粗糙度 Ra均大于等于6.3 ^mi 根據(jù)上述諸因素，可查表確定該鑄件的尺寸公差和機械加工余量， 所得結(jié) 果列于表1-2中。 項目 /mm 鑄件基本尺 寸/mm 加工 余量 等級 機械加工余量 /mm 說明 1 60.1 7 2.4 孔雙側(cè)加工 2 40.2 7 4.2 底向單側(cè)加工 3 69.2 7 4.2 頂面單側(cè)加工 4 44.6 7 2.1 前卸單惻加工 5 44.6 7 2.1 后面單側(cè)加工 1-2鑄造件主要表面的機加工余量 三、繪制軸承座鑄造毛坯簡圖 由表1-2所得結(jié)果，繪制毛坯簡圖如圖1-3所示

6、 圖1-3軸承座鑄造毛坯簡圖 第三節(jié)擬定軸承座工藝路線 一、定位基準的選擇 1、粗基準的選擇 選擇粗基準的出發(fā)點是為后續(xù)的工序提供合理的定位基準，保證各加 工表面的余量足夠并分配合理，由于粗基準是對毛坯進行第一次機械加工 的定位基準，因此與毛坯的狀況關(guān)系很大。在銃床上加工頂面的時候，以 頂面作為粗基準，然后以頂面為基準來加工底面。 2、精基準的選擇 選擇精基準的出發(fā)點是保證加工精度，特別是加工表面的相互位置精 度的實現(xiàn)，以及定位安裝的準確方便。選擇精基準應(yīng)遵循以下的原則：① 基準重合原則；②基準統(tǒng)一原則；③互為基準原則；④自為基準原則；⑤ 便于安裝原則。 精基準選擇時，一定要保證

7、加工面自身形狀精度，二位置精度則由前面 的工序保證。同時，精基準選擇時，一定要保證工件的夾、壓穩(wěn)定可靠， 夾具結(jié)構(gòu)簡單及操作簡便。在遵循上述原則的前提下，軸承座前后端面的 最終精加工，就是互為精基準，遵循互為基準原則?？?？60.1mm的精加工 就是以一面?zhèn)z孔定位。自為基準加工出來的。 二、表面加工方法的確定 根據(jù)軸承座零件圖上各加工表面的表面粗糙度，確定加工件個表面的加 工方法，如表6-3所小 加工表面 尺寸等級精 度 表面粗糙度 Ra/ n m 加工方案 軸承座頂向 IT12 12.5 粗銃 軸承座底面 IT7 6.3 粗銃半精銃 軸承座前面 IT9

8、 6.3 粗車半精車 軸承座后面 IT9 6.3 粗車半精車 孔？60.1 IT7 6.3 粗鋒半精鋒 孔？22 IT11 6.3 鉆 才 r 孔？12 IT12 鉆 才 r 表1-3軸承座零件個表面加工方案 三、加工階段的劃分 該軸承座加工質(zhì)量要求高，可將加工階段劃分成粗加工、半精加工和精 加工幾個階段。 在粗加工階段，冉銃床上首先將底面作為粗基準來開始加工頂面， 使后續(xù) 工序都可采用精基準定位加工， 保證其他加工表面的精度要求；在半精加 工階段，在以底面為基準加工底面，再在鉆床上加工孔 ？12和？22和在鎮(zhèn) 床上加工？60.1孔。 四、工序

9、的集中與分散 本例選用工序集中原則安排軸承座的加工工序。該軸承座的生產(chǎn)類型為 大批生產(chǎn)，可采用專用工、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，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。 五、工序順序的安排 1.機械加工工序 (1)遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準一軸承座的底面。 (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“先主后次”原則，先加工主要表面一軸承座的底面，后加工 次要表面一軸承座的底面。 (4)遵循“先面后孔”原則，先加工軸承座的底面，再鉆 ？22

10、和？12的 孔，最后鏈？60.1的孔。 2、熱處理工序 熱處理工序的安排在零件加工的工藝過程中有重要地位， 通過熱處理可 以提高零件材料的物理機械性能和改善工件的切削加工性能， 消除毛坯制 造和切削加工過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力， 所以，為穩(wěn)定組織以及穩(wěn)定零件的形 狀及尺寸，防止變形和開裂，零件在機加工前必須進行消除內(nèi)應(yīng)力的時效 處理。 3、表面處理工序的安排 為了提高零件的表面抗蝕能力，增加耐磨性，也為了是表面美觀，在零 件全部加工完后應(yīng)對零件表面涂漆（未加工表面）。 4、檢驗工序與輔助工序 檢驗工序是保證產(chǎn)品質(zhì)量的有效措施之一， 也是工藝過程中不可缺少的 內(nèi)容。檢驗的內(nèi)容有：外觀

11、檢驗，看零件的表面是否有毛刺。檢驗表面粗 糙度，進行尺寸檢驗，看是否符合圖紙要求。 在工藝過程中，還安排有化纖工序，打毛刺工序，涂漆工序等，這些都 屬于為保證零件的質(zhì)量，零件的美觀而必不可少的輔助工序。 六、確定工藝路線 毛坯為精鑄件，清理后，退火處理，以消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力及改善機械 加工性能，在毛坯車間銃削去澆冒口，達到毛坯的技術(shù)要求，然后送到機 械加工車間來加工。 綜上工序順序安排原則的基礎(chǔ)上，表 1-4列出了軸承座的工藝路線。 工序號 工序名稱 機床名稱 刀具 量具 1 粗銃底向 臥式銃床 面銃刀 游標卡尺 2 半精銃底向 臥式銃床 面銃刀 游標卡尺

12、 3 粗銃頂面 臥式銃床 面銃刀 游標卡尺 4 鉆？12的孑L 鉆床 麻花花 擴孔鉆 卡尺、塞規(guī) 5 鉆？22的孔 鉆床 麻花花 擴孔鉆 卡尺、塞規(guī) 6 車削前端面 車床 車刀 游標卡尺 7 車削后端面 車床 車刀 游標卡尺 8 鎮(zhèn)？47孔 鎮(zhèn)床 鋒刀 游標卡尺 9 去毛刺 鉗工臺 平鋰 10 檢驗 塞規(guī)、百分表、 卡尺等 表1-4 第四節(jié)機床設(shè)備及工藝設(shè)備的選用 一、機床設(shè)備的選用 選用X6132臥式銃床、C6140車床、Z525立式鉆床 二、工藝裝備的選用 工藝裝備主要包括刀具、夾具和

13、量具。在工藝卡片中應(yīng)簡要寫出它們的 名稱。 軸承座的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所選用的夾具均為專用夾具 第五節(jié) 加工余量、工序尺寸和切削用量的確定 加工底面 1、確定加工余量：粗銃軸承座底面 3.2mm,精銃軸承座底面1mm 2、確定進給量f:查表得，取每齒粗銃的進給量為0.2mm/Z,取精加工 的每齒的進給量為 1.5mm/Z.粗銃走刀一次 ap=3.2mm精銃走刀一次 ap=1mm 3、計算切削用量： 選取銃床的主軸轉(zhuǎn)速粗銃時為100r/min ,精銃時 為300r/min ,選取銃刀的直徑為？100mm所以切削速度分別為： V 粗=兀 dn/1000=3.14*100*1

14、00/1000=31.4m/min V 精=兀 dn/1000=3.14*100*300/1000=94.2m/min 工序三 ?12頂面加工 1 、確定加工余量：工序余量為 4.2mm 2 、確定進給量f:由于表面加工精度不高，所以選f=2,就可滿足。 3 、計算切削用量：仍用？100mm勺銃刀來加工頂面，可取f=1.5mm/r, 查表得 n=600r/min，則切削速度 V=JIdn/1000=3.14*100*600/1000=188.4m/min 。 工序四 鉆？12孔 1 、確定加工余量：取 Z鉆=10mm Z擴=2mm 2 、確定進給量 f: f 鉆=0.2mm

15、/r,f 擴=0.8mm/r 3 、確定切削速度：查表得 V=21m/min 4 、計算計算轉(zhuǎn)速：n=1000v/nd=595.5r/min,按照鉆床的實際轉(zhuǎn)速 取 n=600r/min , 則 實 際 切 削 速 度 為 v=二 dn/1000=3.14*11.5*600/1000=21.7m/min 工序五 鉆？22的孔 1、確定加工余量：取 2鉆=(22-0.5 ) /2=6.375mm 2 、確定進給量f : f鉆=0.25mm/r 3 、確定切削速度：查表得 V=21m/min 4 、計算計算轉(zhuǎn)速：n=1000v/ Hd=431.4r/min,按照鉆床的實際轉(zhuǎn)速 取

16、n=480r/min , 則 實 際 切 削 速 度 為 v=二 dn/1000=3.14*15.5*480/1000=18.84m/min 工序六 加工前端面 前端面的加工由專用夾具放在車床上進行加工。工序單邊總余 量是2.1mm由于本工序為半精加工，尺寸精度和表面質(zhì)量可不考慮。 1、確定加工余量：粗加工 ap=1.5 mm ,半精加工ap=0.6mm 2、確定進給量f:粗加工f=0.5mm/r ,半精加工f=2mm/r 3 、確定切削速度：查表得 n=600mm,則 V=二 dn/1000=3.14*120*600/1000=226m/min 工序七 加工后端面 后端面的加

17、工由專用夾具放在車床上進行加工。工序單邊總余 量是2.1mm由于本工序為半精加工，尺寸精度和表面質(zhì)量可不考慮。 1、確定加工余量：粗加工 ap=1.5 mm ,半精加工ap=0.6mm 2、確定進給量f:粗加工f=0.5mm/r ,半精加工f=2mm/r 3 確定切削速度：查表得 n=600mm,則 V=二 dn/1000=3.14*120*600/1000=226m/min 工序八 加工?47孔 1、確定加工余量：粗鏈加工 ap=2mm 半精鏈加工ap=0.4mm 2 、確定進給量f :粗加工f =0.5mm/r,半精加工f=0.2mm/r 3 、確定切削速度：查表得， V粗

18、=30m/min, V半精=90m/min,由此 計算出轉(zhuǎn)速為 n 粗=1000v/ Hd=1000*30/(3.14*47)=153r/min, N 半精=1000v/ n d=1000*90/(3.14*47)=459r/min 第六節(jié)時間定額的計算 根據(jù)設(shè)計要求，只計算一道工序的工時，下面計算加工 ？12孔的工時 定額。 1、基本時間 基本時間 t= (L+L1+L2) / (f*n),式中 L1=D/2cosKy+(1~2),L2=1~4 , 鉆盲孔時，L2=0 由圖知，L=30, L2=2, f=0.2,n=600 ,則 L1=12/2cos (118/2) +1.5=

19、5.1 。 所以,t= (30+5.1+2) / (0.2*600 ) =0.31min 貝U T1=4t=1.24min 2、輔助時間 查表得，開停車0.015min ；升降鉆桿0.015min ；主軸運轉(zhuǎn)0.02min ；清除鐵 宵0.04min ；卡尺測量0.1min。 裝卸工件時間查表得取1.2min 所以，輔助時間 Tf=(0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1)=1.39min 3 、作業(yè)時間 T= 基本時間+輔助時間=1.24+1.39=2.63min 4、布置工作地時間tb 由機械制造工藝學取 a =3%則tb =T*u =2.63x3%=0

20、.079min。 5、休息與生理需要時間tx 由機械制造工藝學取P =3%則tx =T* P =2.63*3%=0.079min。 6、準備與終結(jié)時間tz 查表取部分時間為 簡單件26min；深度定位0.3min ；使用鉆模式6min 由設(shè)計給定 4000 件，貝U tz/n=(26+0.3+6)/4000=0.0095min 。 7、單件時間Tdj Tdj =T+ tb +tx =2.63+0.079+0.079=2.788min 8、單件計算時間 T = T dj + tz/n = 2.796min。 第6節(jié) 軸承座零件的車床夾具設(shè)計 車床夾具主要用于零件的旋轉(zhuǎn)表面以及

21、端面。 因而車床夾具的主要特點是工 件加工表面的中心線與機床主軸的回轉(zhuǎn)軸線同軸。 6.1 車床夾具的主要類型 (1)安裝在車床主軸上的夾具。這類夾具很多，有通用的三爪卡盤、四爪 卡盤，花盤，頂尖等，還有自行設(shè)計的心軸；專用夾具通常可分為心軸式、夾頭 式、卡盤式、角鐵式和花盤式。這類夾具的特點是加工時隨機床主軸一起旋轉(zhuǎn)， 刀具做進給運動 定心式車床夾具 在定心式車床夾具上，工件常以孔或外圓定位，夾具采用 定心夾緊機構(gòu)。 角鐵式車床夾具 在車床上加工殼體、支座、杠桿、接頭等零件的回轉(zhuǎn)端面 時，由于零件形狀較復(fù)雜，難以裝夾在通用卡盤上，因而須設(shè)計專用夾具。這種 夾具的夾具體呈角鐵狀，故稱其為

22、角鐵式車床夾具。 花盤式車床夾具 這類夾具的夾具體稱花盤，上面開有若干個T形槽，安裝 定位元件、夾緊元件和分度元件等輔助元件，可加工形狀復(fù)雜工件的外圓和內(nèi)孔。 這類夾具不對稱，要注意平衡。 (2)安裝在托板上的夾具。某些重型、畸形工件，常常將夾具安裝在托板上。 刀具則安裝在車床主軸上做旋轉(zhuǎn)運動，夾具做進給運動。 由于后一類夾具應(yīng)用很少，屬于機床改裝范疇。而生產(chǎn)中需自行設(shè)計的較多 是安裝在車床主軸上的專用夾具，所以軸承座零件在車床上加工用專用夾具。 6.2 車床夾具的設(shè)計要點 (1)定位裝置的設(shè)計特點和夾緊裝置的設(shè)計要求 當加工回轉(zhuǎn)表面時，要求工件加工面的軸線與機床主軸軸線重合， 夾

23、具上定位裝 置的結(jié)構(gòu)和布置必須保證這一點。 當加工的表面與工序基準之間有尺寸聯(lián)系或相互位置精度要求時， 則應(yīng)以夾 具的回轉(zhuǎn)軸線為基準來確定定位元件的位置。 工件的夾緊應(yīng)可靠。由于加工時工件和夾具一起隨主軸高速回轉(zhuǎn)，故在加工 過程中工件除受切削力矩的作用外， 整個夾具還要受到重力和離心力的作用， 轉(zhuǎn) 速越高離心力越大，這些力不僅降低夾緊力，同時會使主軸振動。因此，夾緊機 構(gòu)必須具有足夠的夾緊力，自鎖性能好，以防止工件在加工過程中移動或發(fā)生事 故。對于角鐵式夾具，夾緊力的施力方式要注意防止引起夾具變形。 (2)夾具與機床主軸的連接 車床夾具與機床主軸的連接精度對夾具的加工精度有一定的影響。

24、 因此，要 求夾具的回轉(zhuǎn)軸線與臥式車床主軸軸線應(yīng)具有盡可能小的同軸度誤差。 心軸類車床夾具以莫氏錐柄與機床主軸錐孔配合連接， 用螺桿拉緊。有的心 軸則以中心孔與車床前、后頂尖安裝使用。 根據(jù)徑向尺寸的大小，其它專用夾具在機床主軸上的安裝連接一般有兩種方 式： 1)對于徑向尺寸DK 140mm或D< (2?3)d的小型夾具，一般用錐柄安裝在 車床主軸的錐孔中，并用螺桿拉緊，如圖1-a所示。這種連接方式定心精度較高。 2)對于徑向尺寸較大的夾具，一般用過渡盤與車床主軸軸頸連接。過渡盤與 主軸配合處的形狀取決于主軸前端的結(jié)構(gòu)。 圖1-b所示的過渡盤，其上有一個定位圓孔按 H7/h6或H

25、7/js6與主軸軸頸 相配合，并用螺紋和主軸連接。為防止停車和倒車時因慣性作用使兩者松開， 可 用壓板將過渡盤壓在主軸上。專用夾具則以其定位止口按 H7/h6或H7/js6裝配 在過渡盤的凸緣上，用螺釘緊固。這種連接方式的定心精度受配合間隙的影響。 為了提高定心精度，可按找正圓校正夾具與機床主軸的同軸度。 對于車床主軸前端為圓錐體并有凸緣的結(jié)構(gòu)， 如圖1-c所示，過渡盤在其長 錐面上配合定心，用活套在主軸上的螺母鎖緊，由鍵傳遞扭矩。這種安裝方式的 定心精度較高，但端面要求緊貼，制造上較困難。 圖1-d所示是以主軸前端短錐面與過渡盤連接的方式。過渡盤推入主軸后， 其端面與主軸端面只允許有0

26、.05?0.1mm的間隙，用螺釘均勻擰緊后，即可保證 端面與錐面全部接觸，以使定心準確、剛度好。 圖1車床夾具與機床主軸的連接 過渡盤常作為車床附件備用，設(shè)計夾具時應(yīng)按過渡盤凸緣確定專用夾具體的 止口尺寸。過渡盤的材料通常為鑄鐵。各種車床主軸前端的結(jié)構(gòu)尺寸，可查閱有 關(guān)手冊 6.3 軸承座零件的車床專用夾具的總體設(shè)計 (1)夾具的總體結(jié)構(gòu)應(yīng)力力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠 近主軸。 (2)當工件和夾具上個元件相對機床主軸的旋轉(zhuǎn)軸線不平衡時， 將產(chǎn)生較 大的離心力和振動，影響工件的加工質(zhì)量、刀具的壽命、機床的精度和安全生產(chǎn)， 特別是在轉(zhuǎn)速較高的情況下影響更大。 因

27、此，對于重量不對稱的夾具，要有平衡 要求。平衡的方法有兩種：設(shè)置平衡塊或加工減重孔。在工廠實際生產(chǎn)中，常用 適配的方法進行夾具的平衡工作。 (3)為了保證安全，夾具上各種元件一般不超過夾具的圓形輪廓之外。因 此，還應(yīng)該注意防止切削和冷卻液的飛濺問題，必要時應(yīng)該加防護罩。 6.4 軸承座零件的車床夾具的加工誤差分析 工件在車床夾具上加工時，加工誤差的大小受工件在夾具上的定位誤差 Ad、 夾具誤差與、夾具在主軸上的安裝誤差 品和加工方法誤差&g的影響。 如夾具圖所示，軸承座在夾具上加工時，尺寸的加工誤差的影響因素如下所 述： (1)定位誤差品 由于C面既是工序基準，又是定位基準，基準不

28、重合誤差 ^b為零。工件在 夾具上定位時，定位基準與限位基準是重合的，基準位移誤差 也丫為零。因此， 尺寸2100.05的定位誤差A(yù)d等于零。 (2)夾具誤差. 夾具誤差為限位基面與軸線間的距離誤差，即夾具總圖上尺寸 2100.02的公差 為0.02,以及限位基面相對安裝基面 C的平行度誤差是0.01. (3)安裝誤差A(yù)a 因為夾具和主軸是莫氏錐度配合，夾具的安裝誤差幾乎可以忽略不計。 (4)加工方法誤差A(yù)G 如車床主軸上安裝夾具基準與主軸回轉(zhuǎn)軸線間的誤差、主軸的徑向跳動、車 床溜板進給方向與主軸軸線的平行度或垂直度等。它的大小取決于機床的制造精 度、夾具的懸伸長度和離心力的大小

29、等因素。一般取 ■ :G=、K/3=0.05/3=0.017mm 軸承座零件的車床夾具總加工誤差是： 「2 =..0 0.022 0 0.0172 = 0.0262 精度儲備： Jc =0.05 -0.0262 -0.0238 故此方案可行。 第七節(jié)小結(jié) 這次課程設(shè)計進行了接近2個星期，在這2個星期里，我們完成了軸 承座的工藝規(guī)程和加工方法，并對其加工設(shè)計了一個夾具。通過這次課程 設(shè)計，使自己對工藝人員所從事的工作有了親身的體驗，學會了查圖表、 資料、手冊等工具書。發(fā)現(xiàn)要真正去設(shè)計和制造一個零件，需要經(jīng)過好多 過程，的確不是很容易，什么參數(shù)都要自己去找才行。總之，這次課程設(shè) 計使我受益匪淺，為我今后的專業(yè)學習打下課基礎(chǔ)， 最后還要感謝同學和 老師的指導和幫助。 主要參考文獻 1機械制造工藝學第2版清華大學王先逵主編機械工業(yè)出版社 2機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導教程 鄒青主編機械工業(yè)出版社 3機床夾具設(shè)計 張權(quán)民 主編 科學出版社 4機械精度設(shè)計與檢測技術(shù)基礎(chǔ) 楊沿平 主編 機械工業(yè)出版社 5機械加工工藝手冊 北京出版社