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遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計 13
遼寧工程技術(shù)大學(xué)
機 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ)
課 程 設(shè) 計
題 目： 軸承座機械加工工藝規(guī)程及φ13孔夾具設(shè)計
班 級： 機械10-01
姓 名： 唐海洋
學(xué) 號： 1007100114
指導(dǎo)教師： 魏永樂
完成日期： 2013/7/4
任 務(wù) 書
一、設(shè)計題目:軸承座機械加工工藝規(guī)程及φ13孔夾具設(shè)計
二、原始資料
(1) 被加工零件的零件圖 1張
(2) 生產(chǎn)類型:（中批或大批大量生產(chǎn)）
三、上交材料
1．所加工的零件圖 1張
2．毛坯圖 1張
3．編制機械加工工藝過程卡片 1套
4．編制所設(shè)計夾具對應(yīng)的那道工序的機械加工工序卡片 1套
5．繪制夾具裝配圖（A0或A1） 1張
6．繪制夾具中1個零件圖（A1或A2。裝配圖出來后，由指導(dǎo)教師為學(xué)生指定需繪制的零件圖，一般為夾具體）。 1張
7．課程設(shè)計說明書，包括機械加工工藝規(guī)程的編制和機床夾具設(shè)計全部內(nèi)容。（約5000-8000字） 1份
四、進度安排
本課程設(shè)計要求在3周內(nèi)完成。
1．第l～2天查資料，繪制零件圖。
2．第3～7天，完成零件的工藝性分析,確定毛坯的類型、制造方法，編制機械加工工藝規(guī)程和所加工工序的機械加工工序卡片。
3．第8～10天，完成夾具總體方案設(shè)計（畫出草圖，與指導(dǎo)教師溝通，在其同意的前提下，進行課程設(shè)計的下一步）。
4．第11～13天，完成夾具裝配圖的繪制。
5．第14～15天，零件圖的繪制。
6．第16～18天，整理并完成設(shè)計說明書的編寫。
7．第19天，完成圖紙和說明書的輸出打印。
8．第20～21天，答辯
五、指導(dǎo)教師評語
該生設(shè)計的過程中表現(xiàn) ，設(shè)計內(nèi)容反映的基本概念及計算 ，設(shè)計方案 ，圖紙表達 ，說明書撰寫 。
綜合評定成績：
指導(dǎo)教師
日 期
【摘要】軸承座是用來支撐軸承的，固定軸承的外圈，僅僅 讓內(nèi)圈轉(zhuǎn)動，外圈保持不動，始終與傳動的方向保持一致（比如電機運轉(zhuǎn)方向），并且保持平衡；軸承座的概念就是軸承和箱體的集合體,以便于應(yīng)用,這樣的好處是可以有更好的配合,更方便的使用,減少了使用廠家的成本.至于形狀,多種多樣,通常是一個箱體,軸承可以安裝在其中。期中φ13孔是將軸承座固定的作用孔。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進步，它在國民經(jīng)濟中占有越來越重要的地位，發(fā)展前景十分廣闊，尤其是在汽車和電子電器等高速發(fā)展的領(lǐng)域。本次課程設(shè)計設(shè)計的課題就是軸承座的設(shè)計，是在學(xué)完汽車制造工藝學(xué)后進行的一項教學(xué)環(huán)節(jié)；在老師的指導(dǎo)下，要求在設(shè)計中能初步學(xué)會綜合運用以前所學(xué)過的全部課程，并且獨立完成的一項工程基本訓(xùn)練。
【關(guān)鍵詞】軸承座 工藝規(guī)格設(shè)計 夾具設(shè)計 工序 工藝性
【abstract】is used to support bearing,bearing fixed bearing outering,just make innerring,outerring remain motionless,is always consistent with the transmission direction(such as motor running direction),and keep balance;and the concept of the bearing is the bearing and casing assembly,so that the application of such benefits is can have a better cooperation, theuse of more convenient,reduce the cost of using manufactuer. As for the shape,a variety,is usually a box body ,the bearing can be installed in it.Along with the advance of science and technology,it occupies more and more important position in national economy,the development prospect is very baoad,especi-ally in fast-growing sectors such as cars and electronic appliance.This design curriculum design topic is the design of the bearing seat,after learning the automotive technology is a teaching link;Under the guidance of the teacher,the requirement in the design preliminary learn to the integrated use of previously learned all courses,and independent complete a project of basic training.
【key words】bearing technology specification design fixture design process manufacturability
目錄
1、前言 ———————————————————1
2、零件功能和結(jié)構(gòu)分析 ————————————— 1
3、工藝分析 —————————————————1
3.1 確定生產(chǎn)類型 ——————————— 2
3.2 確定毛坯類型 ——————————— 2
3.3 確定毛坯余量 ——————————— 2
4、工藝路線的確定 —————————————— 3
4.1 選擇定位基準(zhǔn) ———————————3
4.2 制定工藝路線 ———————————3
4.3 選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備 ———————4
5、機械加工工序設(shè)計 ——————— ———————4
5.1 機械加工余量、工序尺寸及公差的確定 ——4
5.2 確定切削用量及時間定額 ——— ———6
6、夾具設(shè)計 —————————————— ———11
7、參考文獻 ————————————— ————13
1、前言
機械制造工程學(xué)課程設(shè)計是在學(xué)完了機械制造工程學(xué)等課程，并進行了生產(chǎn)實習(xí)的基礎(chǔ)上進行的一個教學(xué)環(huán)節(jié)，它要求我們?nèi)娴鼐C合運用本課程及其有關(guān)先修課程的理論和實踐知識，進行零件加工工藝規(guī)程的設(shè)計和機床夾具的設(shè)計。這次課程設(shè)計主要鍛煉我們分析問題和解決問題的能力；培養(yǎng)我們熟悉并運用有關(guān)手冊、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力；培養(yǎng)我們識圖、制圖、運算和編寫技術(shù)文件等基本技能。由于能力有限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指導(dǎo)。
2、零件功能與結(jié)構(gòu)分析
軸承座主要用于各種承載機構(gòu)中，通過軸承座安裝軸承來實現(xiàn)支撐。零件上方的φ30軸承孔與軸承相連，而上面和側(cè)面則是用于與其它零件的裝配。生產(chǎn)時毛坯可以為鑄件。零件的材料為HT200，灰鑄鐵生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但塑性較差、脆性高，不適合磨削。以下是軸承座需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：
1. 軸承座上面和軸承孔中心線的同軸度誤差為0.01mm，平面度誤差為0.008mm。
2. 軸承孔內(nèi)孔φ30，兩軸承孔中心線平行度誤差為0.03mm。
3. 定位銷孔φ8
4. 左右兩端面的平行度誤差為0.03mm，且垂直度誤差為0.03mm
由上面分析可知，可以粗加工軸承座的兩側(cè)面，然后以此作為精基準(zhǔn)采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此軸承座零件沒有復(fù)雜的加工曲面，所以根據(jù)上述技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。
3、工藝分析
3.1確定生產(chǎn)類型
已知此軸承座零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為10000件/年，查《機械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導(dǎo)手冊》321頁表15-2，可確定該軸承座生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當(dāng)集中 ；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。
3.2確定毛坯類型
零件材料為HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故選擇鑄件毛坯。查《機械加工工藝手冊》選用鑄件尺寸公差等級IT11級。
3.3確定毛坯的加工余量
根據(jù)《機械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導(dǎo)手冊》選用加工余量為MA-G級，并查表確定各個加工面的鑄件機械加工余量，鑄件的分型面的選擇及加工余量如下表所示：
示 意 圖
加工面代號
基本尺寸
加工余量等級
加工余量
說明
A
42mm
G
4
雙側(cè)加工
B
9mm
G
4.5x2
孔降一級
C
6mm
G
3x2
孔降一級
D
2X1mm
G
2x1
單側(cè)加工
E
15mm
G
4
雙側(cè)加工
F
30mm
G
4.5x2
孔降一級
G
8mm
G
4x2
孔降一級
H
38mm
G
4
雙側(cè)加工
I
4mm
G
2
孔降一級
4、工藝路線的確定
4.1選擇定位基準(zhǔn)：
（1） 粗基準(zhǔn)的選擇：以零件的底面為主要的定位粗基準(zhǔn)，以軸承孔外圓表面為輔助粗基準(zhǔn)。
（2） 精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準(zhǔn)，以軸承孔，定位銷孔為輔助的定位精基準(zhǔn)。
4.2制定工藝路線
根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用通用機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降. 查《機械制造工藝及設(shè)備設(shè)計指導(dǎo)手冊》，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：
010
粗銑上面與兩側(cè)面
100
粗鏜，半精鏜軸承孔
020
粗銑,半精銑, 精銑下端面
110
精磨軸承孔
030
粗銑前后兩端面
120
去毛刺
040
銑工藝槽
130
清洗
050
半精銑, 精銑上面
140
檢驗
060
半精銑, 精銑后端面
070
鉆下端面3個孔并沉孔
080
鉆，鉸定位銷孔
090
鉆φ4油道孔
4.3選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備
（1）.機床的選擇：
工序010、050、均為銑平面，可采用X5032立式銑床。
工序020、030、040、060均為銑平面，可采用X6130A臥式銑床
工序070、080、090采用鉆床。
工序090采用鏜床
工序100采用磨床。
（2）.選擇夾具：該軸承座的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)，所以采用專用夾具。
（3）.選擇刀具：在銑床上加工的各工序，采用高速鋼銑刀。
（4）.選擇量具：定位銷孔，軸承孔，下端面3個孔采用極限量規(guī)。
（5）.其他：采用千分尺。
5、機械加工工序設(shè)計
5.1機械加工余量、工序尺寸及公差的確定
前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個加工工序的加工余量如下：
加工表面
工序名稱
工序間余量
工序間
最小極限尺寸
工序間
公差數(shù)
公差值
尺寸公差
表面粗糙度
軸承孔
精磨軸承孔
0.3（雙邊）
IT7
0.021
30
φ30
0.8
半精鏜軸承孔
3（雙邊）
IT9
0.52
29.7
φ
1.6
粗鏜軸承孔
5.7（雙邊）
IT11
1.3
26.7
φ
3.2
鑄件
1.6
21
φ
12.5
上面
精銑
0.3
IT9
0.050
15
1.6
半精銑
1.5
IT10
0.07
14.7
3.2
粗銑
2.2
IT12
0.18
13.2
6.3
鑄件
1.6
11
12.5
下端面
精銑
0.3
IT9
0.08
29.92
1.6
半精銑
1.5
IT10
0.10
30.22
3.2
粗銑
2.28
IT12
0.25
31.72
6.3
鑄件
1.6
34
12.5
左右兩端面
精銑
0.5
38
1.6
半精銑
3.0
38.5
3.2
粗銑
4.5
41.5
6.3
鑄件
46
12.5
兩側(cè)面
粗銑
6
42
6.3
鑄件
1.6
４７.４
12.5
Φ8尺寸
鉸
0.2
IT7
0.015
Φ8
Φ
1.6
鉆
7.8
IT12
0.15
Φ7.8
Φ
3.2
鑄件
12.5
5.2確定切削用量及時間定額
(一) 工序010 以下端面為粗基準(zhǔn)，粗銑上面和兩側(cè)面。
1. 加工條件
工件材料：HT200,σb =0.16GPa HB=190~241,鑄造。
加工要求：粗銑上面和兩側(cè)面。
機床：X5032立式銑床。
刀具：高速鋼莫氏錐柄立銑刀。據(jù)《機械加工工藝手冊》（后簡稱《工藝手冊》）取刀具直徑do=25mm，l=45, 齒數(shù)z=4。
2. 切削用量
1）銑削深度 因為切削量較小，側(cè)面ap=1.8mm，上面ap=2.2mm, 故可以選擇總切深ap=3 mm一次走刀即可完成所需長度。查表af=0.12-0.07mm/z,取af=0.1 mm/z
2）計算切削速度
據(jù)X5032銑床參數(shù)，選擇nc=800r/min, ,則切削速度V c=3.14*25*800/1000=62.8m/min, V fc=800*0.4=320 mm/min,實際進給量為f =af *z=0.1*4)=0.4mm/r
5)校驗機床功率 查《工藝手冊》Pm=1.16kw,而機床所能提供功率為P>Pm。故校驗合格。
最終確定 ap=3mm，nc=800r/min,Vfc=320mm/min，V c=62.8m/min，f z=0.4mm/r
6）計算基本工時
tm＝L/ Vf=70/320=0.21min。
按同樣的方法計算出工序50半精銑,精銑上面的切削用量：
f=0.4mm/r v=62.8m/min nc=800r/min Vfc=320mm/min tm＝L/ Vf=60/320=0.187min
f=0.32mm/r v=62.8m/min nc=800r/min Vfc=256mm/min tm＝L/ Vf=60/256=0.24min
工序20粗銑,半精銑, 精銑下端面和銑上面計算方法相似
查表得：ap=2.25mm，nc=450r/min,Vfc=720mm/min,V c=89m/min，f z=1.6mm/r , tm＝0.15min
f=1.2mm/r v=89m/min nc=450r/min Vfc=540mm/min tm＝L/ Vf=100/540=0.12min
f=0.8mm/r v=89m/min nc=450r/min Vfc=360mm/min tm＝L/ Vf=100/360=0.3min
工序30粗銑前后端面和粗銑上面相似
查表得：ap=55mm，nc=500r/min,Vfc=800mm/min，V c=98m/min，f =1.6mm/r tm＝0.15min
ap=5 5mm，nc=500r/min,Vfc=800mm/min，V c=198m/min，f =1.6mm/r tm＝0.15min
工序60半精銑,精銑前后端面和半精銑,精銑上面相似
f=2mm/r ,v=89m/min ,nc=450r/min ,Vfc=900mm/min , tm＝L/ Vf=120/900=0.14min
f=1.0mm/r v=118m/min nc=600r/min Vfc=600mm/min tm＝L/ Vf=120/600*1.0=0.2min
f=2mm/r ,v=89m/min ,nc=450r/min ,Vfc=900mm/min , tm＝L/ Vf=120/900=0.14min
f=1.0mm/r v=118m/min nc=600r/min Vfc=600mm/min tm＝L/ Vf=120/600*1.0=0.2min
(二) 工序40銑工藝槽
1. 加工條件
工件材料：HT200, HB=190~241,鑄造。
加工要求：粗銑工藝槽。
機床：X1532銑床。
刀具：片狀銑刀。銑削寬度ae=2,深度ap=1,故據(jù)《工藝手冊》取刀具直徑do=50mm，d1=13, ,z=20。
2. 切削用量
1） 銑削深度 因為切削量較小，故可以選擇ap=1mm，一次走刀即可完成所需長度。
2） 每轉(zhuǎn)進給量查《工藝手冊》af=0.15mm/z。
3） 查后刀面最大磨損及壽命
查《工藝手冊》后刀面最大磨損為0.15~0.20mm。
查《工藝手冊》壽命T=20min
4） 計算切削速度 按《工藝手冊》，查得n=600r/min,則Vc＝95m/min，據(jù)X1532銑床參數(shù)，則實際進給速度
V f= n af z=600*0.15*20/1000= 4.5m/min。
5)校驗機床功率 查《工藝手冊》Pm=0.73kw,而機床所能提供功率為P>Pm。故校驗合格。
最終確定 ap=1mm，nc=600r/min,Vfc=4.5m/min，V c=95m/min，f =3mm/r。
6）計算基本工時
tm＝L/ Vf=200/600*3=0.12min。
（三）工序070鉆3個孔并沉孔
鉆φ6的孔，孔深15，通孔，精度H7，機床-E3040 x 16搖臂鉆。
1. 選擇鉆頭
根據(jù)GB-1435-85,選擇直柄短麻花鉆鉆頭， do=6mm.
2.選擇切削用量
（1）決定進給量
查《工藝手冊》進給量為0.27-0.33mm/r 確定進給量f=0.30mm/r ap=3
（2）鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命
后刀面最大磨損限度（查《工藝手冊》）為0.5～0.8mm，壽命T=35min．
（3）切削速度
切削條件Cv=8.1 Zv=0.25 Xv=0 Yc=0.55 m=0.125
Kwv=1.0 Ktv=1.0 Kmv=1.0 Ksv=0.75 Kxv=0.84 Kv=0.63 查表修正得出：
V =10m/min
nc =1000*10/(3.14*6)=530r/min
查機床轉(zhuǎn)速數(shù)據(jù)取nc =550r/min
實際切削速度V=3.14*6*550/100=10.5m/min
3.計算工時
φ9孔 孔深15，通孔，精度H7，機床-E3040 x 16搖臂鉆 ap=3
φ13孔 孔深15，通孔，精度H7，機床-E3040 x 16搖臂鉆 ap=3
按同樣的方法計算出φ9孔和φ13孔的切削用量
f=0.5mm/r v=12m/min nc=450r/min Vfc=13m/min tm＝L/ Vf=40/450*0.5=0.18min
f=0.6mm/r v=12m/min nc=300r/min Vfc=12.5m/min tm＝L/ Vf=200/300*0.6=0.12min
（四）工序80 鉆，鉸定位銷孔。
Φ8孔 孔深15，通孔，精度H7，機床-E3040 x 16搖臂鉆
1. 選擇鉆頭 選擇錐柄麻花鉆鉆頭，° ° °
2.選擇切削用量
（1）決定進給量
查《工藝手冊》
（2）切削速度
查《工藝手冊》。 修正系數(shù)
故。
查《工藝手冊》機床實際轉(zhuǎn)速為
故實際的切削速度
3.計算工時
tm＝L/ Vf=0.13min
按同樣的方法計算出鉸的切削用量
f=0.65 v=16.56m/min n=750r/min Vf=19m/min tm＝L/ Vf=0.041min
按同樣的方法計算出工序90鉆φ4油道孔的切削用量
f=0.2mm/r v=12m/min nc=950r/min Vfc=12m/min tm＝0.16min
（五）100粗鏜 ，半精鏜軸承孔
鏜孔 d=20
1.確定進給量
根據(jù)加工條件選擇進給量0.3-1.0mm/r，受限于工藝要求，選擇進給量為：f=0.3mm/r.
2.計算切削速度：
查表：，v=25-40m/min 選擇v=30m/min
nc =1000*30/(3.14*20)=413r/min
查鉆床參數(shù)選擇：nc =450r/min
3.計算工時：tm＝L/ Vf=0.7min
按同樣的方法計算出半精鏜軸承孔的切削用量
f= 0.5mm/r v=40m/min nc =650r/min tm＝L/ Vf=0.3min
（六）110工序精磨軸承孔
選擇平形砂輪，寬度40mm，d＝25mm 內(nèi)圓磨床 MGD2110
查《手冊》主軸轉(zhuǎn)速nw＝50-500r/min，砂輪轉(zhuǎn)速ns＝8000-18000r/min
取vs=23m/min
ns＝17579.6r/min 取 ns＝17600r/min
取nw＝400r/min dw=29.7
計算主軸轉(zhuǎn)速vw＝πnd/1000，得vw＝37.3 m/min
fa=(0.1-0.3)b 取fa=10
vf=4m/min ap=0.15
tm＝L/ Vf=80/4000=0.02min
6、夾具設(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。
(一)問題的提出
本夾具是用來鉆孔13,零件圖中上面和軸承孔中心線有公差要求,因此鉆孔13,也有一定的公差要求.另外,上面為該零件的配合面,有一定的粗糙度要求.但此工序只是粗加工,因此本工序加工時主要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率,降低勞動強度,而精度則不是主要問題.
(二)夾具設(shè)計
1定位基準(zhǔn)選擇及定位方案
上面對孔的中心線有一定的平面度、同軸度公差要求,因此應(yīng)以地面為主要定位基準(zhǔn)..由于鑄件的公差要求較大,利用軸承孔的內(nèi)圓表面作為輔助定位基準(zhǔn)時,會產(chǎn)生過定位，因此，用一個平面限制三個自由度，一個V型塊限制兩個自由度，一個固定支撐釘限制1個自由度。
2切削力及夾緊力計算
由于實際加工的經(jīng)驗可知,立銑刀銑削時的主要切削力為銑刀的切削方向,即平行于第一定位基準(zhǔn)面,在前后兩端面需要采用擋塊適當(dāng)夾緊后本夾具即可安全工作.因此,無須再對切削力進行計算.
3定位誤差分析
零件圖規(guī)定上面與下底面的距離為15mm.夾具夾緊后,定位誤差取決于下底面的制造誤差.因此加工完成后大孔與小孔的中心距的最大誤差為
U=2×0.015=0.03≤0.2mm
所以能滿足精度要求
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