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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(xué) 號 指導(dǎo)教師 機械制造工藝學(xué)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張 2. 產(chǎn)品毛坯圖 1張 3. 夾具圖 1張 4. 零件裝配圖 1張 5. 機械加工工藝過程卡片 1套 6. 機械加工工序卡片 1套 7．課程設(shè)計說明書 1份 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HT200，年產(chǎn)量4000件/年。試為該軸承座零件編制工藝規(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 一． 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) 二． 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/μm 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 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。?12mm孔和?22mm孔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；?47mm孔和前后倆個端面由車床加工出來；底面和頂面用銑床加工；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%和廢品率b%分別為3%和0.5%。代入公式1-1得 N=4000*(1+3%+0.5%)=4140件/年 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(xué)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，該軸承座各加工表面的粗糙度Ra均大于等于6.3μm。 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 底面單側(cè)加工 3 69.2 7 4.2 頂面單側(cè)加工 4 44.6 7 2.1 前面單側(cè)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。 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(zhǔn)的選擇 1、粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)的出發(fā)點是為后續(xù)的工序提供合理的定位基準(zhǔn)，保證各加工表面的余量足夠并分配合理，由于粗基準(zhǔn)是對毛坯進行第一次機械加工的定位基準(zhǔn)，因此與毛坯的狀況關(guān)系很大。在銑床上加工頂面的時候，以頂面作為粗基準(zhǔn)，然后以頂面為基準(zhǔn)來加工底面。 2、精基準(zhǔn)的選擇 選擇精基準(zhǔn)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(zhǔn)確方便。選擇精基準(zhǔn)應(yīng)遵循以下的原則：①基準(zhǔn)重合原則；②基準(zhǔn)統(tǒng)一原則；③互為基準(zhǔn)原則；④自為基準(zhǔn)原則；⑤便于安裝原則。 精基準(zhǔn)選擇時，一定要保證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(zhǔn)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(zhǔn)，遵循互為基準(zhǔn)原則?？?60.1mm的精加工就是以一面?zhèn)z孔定位。自為基準(zhǔn)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所示。 加工表面 尺寸等級精度 表面粗糙度Ra/μm 加工方案 軸承座頂面 IT12 12.5 粗銑 軸承座底面 IT7 6.3 粗銑 半精銑 軸承座前面 IT9 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 粗鏜 半精鏜 孔?22 IT11 6.3 鉆 擴 孔?12 IT12 鉆 擴 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，再銑床上首先將底面作為粗基準(zhǔn)來開始加工頂面，使后續(xù)工序都可采用精基準(zhǔn)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(zhǔn)加工底面，再在鉆床上加工孔?12和?22和在鏜床上加工?60.1孔。 四、 工序的集中與分散 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(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)—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—軸承座的底面，后加工次要表面—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和?12的孔，最后鏜?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，在毛坯車間銑削去澆冒口，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 粗銑底面 臥式銑床 面銑刀 游標(biāo)卡尺 2 半精銑底面 臥式銑床 面銑刀 游標(biāo)卡尺 3 粗銑頂面 臥式銑床 面銑刀 游標(biāo)卡尺 4 鉆?12的孔 鉆床 麻花鉆 擴孔鉆 卡尺、塞規(guī) 5 鉆?22的孔 鉆床 麻花鉆 擴孔鉆 卡尺、塞規(guī) 6 車削前端面 車床 車刀 游標(biāo)卡尺 7 車削后端面 車床 車刀 游標(biāo)卡尺 8 鏜?47孔 鏜床 鏜刀 游標(biāo)卡尺 9 去毛刺 鉗工臺 平銼 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臥式銑床、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 工序一 二 加工底面 1、確定加工余量：粗銑軸承座底面 3.2mm,精銑軸承座底面 1mm 2、確定進給量f：查表得，取每齒粗銑的進給量為0.2mm/Z，取精加工的每齒的進給量為1.5mm/Z.粗銑走刀一次ap=3.2mm，精銑走刀一次ap=1mm。 3、計算切削用量： 選取銑床的主軸轉(zhuǎn)速粗銑時為100r/min，精銑時為300r/min，選取銑刀的直徑為?100mm，所以切削速度分別為： V粗=dn/1000=3.14*100*100/1000=31.4m/min V精=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的銑刀來加工頂面，可取f=1.5mm/r，查表得n=600r/min，則切削速度V=dn/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/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/d=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=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Z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/d=431.4r/min,按照鉆床的實際轉(zhuǎn)速取n=480r/min，則實際切削速度為v=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=dn/1000=3.14*120*600/1000=226m/min 工序七 加工后端面 后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=dn/1000=3.14*120*600/1000=226m/min 工序八 加工?47孔 1、確定加工余量：粗鏜加工ap=2mm， 半精鏜加工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=30m/min，V半精=90m/min，由此計算出轉(zhuǎn)速為n粗= 1000v/d=1000*30/(3.14*47)=153r/min, N半精=1000v/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=5.1。所以，t=（30+5.1+2）/（0.2*600）=0.31min 則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；清除鐵屑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(xué)?。?％則tb＝Ｔ*=2.63x3%=0.079min。 5、休息與生理需要時間tx 由機械制造工藝學(xué)取＝3％則tx＝Ｔ*=2.63*3%=0.079min。 6、準(zhǔn)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，則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＝Ｔdj＋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(dāng)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，夾具上定位裝置的結(jié)構(gòu)和布置必須保證這一點。 當(dāng)加工的表面與工序基準(zhǔn)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(zhǔn)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。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D＜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H7/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0.05～0.1mm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(zhǔn)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(dāng)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、夾具誤差、夾具在主軸上的安裝誤差和加工方法誤差的影響。 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 由于C面既是工序基準(zhǔn)，又是定位基準(zhǔn)，基準(zhǔn)不重合誤差為零。工件在夾具上定位時，定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)是重合的，基準(zhǔn)位移誤差為零。因此，尺寸的定位誤差等于零。 （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 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 如車床主軸上安裝夾具基準(zhǔn)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等因素。一般取 =/3=0.05/3=0.017mm 軸承座零件的車床夾具總加工誤差是： 精度儲備： 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(xué)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(xué)習(xí)打下課基礎(chǔ)，最后還要感謝同學(xué)和老師的指導(dǎo)和幫助。 主要參考文獻 1 機械制造工藝學(xué) 第2版 清華大學(xué) 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(dǎo)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(xué)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