机械制造技术课程设计-分离轴承套筒工艺及夹具设计（全套图纸）(15页).doc

-机械制造技术课程设计-分离轴承套筒工艺及夹具设计（全套图纸）-第 - 13 - 页机械制造基础课程设计设计题目：制订分离轴承套筒工艺及钻4孔夹具设计全套图纸加153893706 班 级： 学 生： 指导教师：目 录设计任务书一、 零件的分析二、 工艺规程设计 （一）、确定毛坯的制造形式 （二）、基面的选择 (三) 工艺阶段划分（三）、制订工艺路线（四）、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定（五）、确定切削用量及基本工时三、 夹具设计四、 参考文献一、 零件的分析（一）零件的工艺分析 分离轴承套筒是一种常见零件，在机械产品中，常具有定位，联接的作用，这个零件从零件图上可以看出，他的设计基准是Ø44mm孔中心，加工表面是以Ø44mm为中心的加工表面：加工表面包括：Ø51mm，Ø52mm，Ø53mm， Ø62mm圆柱面；Ø44mm，Ø4mm，Ø5mm孔，1/8螺纹孔；B,C,D,E，F面及端面；由以上分析可知，对于这些加工表面而言，我们关键是加工出Ø44孔，并以此为其准加工其它表面，并且保证其它表面与孔之间的位置精度要求。图1零件图二、 工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式 零件材料为HT18-36，考虑到该零件在机械产品中的受力并保证零件的工作可靠性，零件为大批生产，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯采用金属模型铸造，采用专用压力设备。（二）基面的选择 基准面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择：以上下表面和两侧面作为粗基准，以消除，三个自由度，用以消除，三个自由度，达到完全定位。 对于精基准而言，根据基准重合原则，选用设计基准作为精基准。 (四)工艺阶段划分当零件表面精度和粗糙度要求比较高时，往往不可能在一个工序中加工完成，而划分为几个阶段来进行加工。A 粗加工阶段 主要切除各表面上的大部分加工余量，使毛坯形状和尺寸接近于成品。该阶段的特点是使用大功率机床，选用较大的切削用量及尽可能提高生产率和降低刀具磨损等。 B 半精加工阶段 完成次要表面的加工，并为主要表面的精加工作准备。 C 精加工阶段 保证主要表面达到图样要求。 D 光整加工阶段 对表面粗糙度及加工精度要求高的表面，还需进行光整加工。这个阶段一般不能用于提高零件的位置精度。 就本零件而言,零件精度要求不是很高,有三组表面需要经过半精加工和精加工,其它加工表面只要粗加工即可.需要经过半精加工和精加工的表面是Ø44mm孔， Ø52mm柱面，及铣B,C,D,E表面。（四）制订工艺路线 制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证。在生产纲领为小批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以部分专用夹具来提高生产效率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。1工艺路线方案一 工序 铸造成型。 工序 时效处理并涂漆。 工序 粗车端面，粗车。工序 车端面E,车孔，粗车，半精车，精车，倒角C1.工序 半精车，粗车，粗车，精车，精车，倒角。工序 粗铣面B，C，D，E,精铣面B，C，D，E工序 钻孔工序 钻孔工序 铣端面工序 钻管螺纹1/8螺纹底孔，攻丝工序 清洗检验。2.工艺路线方案二工序 铸造成型。工序 时效处理并涂漆。工序 铣端面E工序 粗车端面，粗车。工序车孔，粗车，半精车，精车，倒角C1.工序 半精车，粗车，粗车，精车，精车，倒角。工序 粗铣面B，C，D，E,精铣面B，C，D，E工序 钻孔工序钻孔工序 铣端面工序 钻管螺纹1/8螺纹底孔，工序攻丝工序清洗检验。工艺方案的比较与分析：上述两个工艺方案的特点在于：方案二是加工工序较分散，适合大中批生产，缩短装换刀具的时间。加工完前次的又可成为下次加工的基准，这样使工序非常清晰易提高加工精度，是对大、中批量生产。方案一把工件加工工序分得很集中，能减少设备投资，增加换刀及铺助时间，适合小批量生产。两种方案的装夹都比较多，但是考虑到加工零件的方便性，及加工精度，且是大批量生产，所以采用方案二比较合适。（五）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 缸盖零件材料为HT18-36，毛坯重量约为1.0Kg，生产类型为小批生产，采用手工木模砂型铸造。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、 工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 车外圆及端面考虑圆柱面的粗糙度Ra为12.5，参照机械制造工艺设计手册以下简称“手册”，表143，确定工序尺寸为 Z=2mm，其中粗加工的加工余量Z=1.5mm，半精加工的加工余量Z=0.5mm。2. 车Ø52mm外圆及端面考虑端面的粗糙度Ra为6.3，参照机械制造工艺设计手册以下简称“手册”，表143，确定工序尺寸为 Z=2mm，其中粗加工的加工余量Z=1.0mm，半精加工余量为0.6mm,精加工余量为0.4mm。3车孔Ø44根据“手册”表149，考虑端面的粗糙度Ra为3.2，参照机械制造工艺设计手册以下简称“手册”，表143，确定工序尺寸为 Z=2mm，其中粗加工的加工余量Z=1.0mm，半精加工余量为0.6mm,精加工余量为0.4mm。4铣B,C,D,E面及Ø16端面，考虑端面的粗糙度Ra为3.2，参照机械制造工艺设计手册以下简称“手册”，表143，确定工序尺寸为 Z=2mm，其中粗加工的加工余量Z=1.0mm，半精加工余量为0.6mm,精加工余量为0.4mm。毛坯制造尺寸及技术要求见毛坯图。图2 毛坯图（六）确定切削用量及基本工时工序 铣端面E机床：X5032型立式铣床刀具：立式端铣刀，材料：， 。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：参照参考文献3表2.4-81，取机床主轴转速：按照参考文献3表3.30 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献3表2.4-81,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 走刀次数为1， 工序 粗车端面，粗车。机床：C6140车床刀具：YT15硬质合金车刀确定切削用量及加工工时粗车端面：确定加工余量为1.5mm，查切削用量简明手册，加工切削深度 由表4 ，根据3表1 当用YT15硬质合金车刀加工铸铁时： ;切削修正系数： 故 由机床 粗车：确定加工余量为1.5mm，查切削用量简明手册，加工切削深度 由表4 ，根据3表1 当用YT15硬质合金车刀加工铸铁时： ;切削修正系数： 故 由机床 工序车孔，粗车，半精车，精车，倒角C1.机床：C6140车床刀具：YT15硬质合金车刀确定切削用量及加工工时车孔：确定加工余量为1.5mm，查切削用量简明手册，加工切削深度 由表4 ，根据3表1 当用YT15硬质合金车刀加工铸铁时： ;切削修正系数： 故 由机床 走刀两次粗车孔：确定加工余量为1mm，查切削用量简明手册，加工切削深度 由表4 ，根据3表1 当用YT15硬质合金车刀加工铸铁时： ;切削修正系数： 故 由机床 半精车孔：确定加工余量为0.6mm，查切削用量简明手册，加工切削深度 由表4 ，根据3表1 当用YT15硬质合金车刀加工铸铁时： ;切削修正系数： 故 由机床 精车孔：确定加工余量为0.4mm，查切削用量简明手册，加工切削深度 由表4 ，根据3表1 当用YT15硬质合金车刀加工铸铁时： ;切削修正系数： 故 由机床 工序 半精车，粗车，粗车，精车，精车，倒角。机床：C6140车床刀具：YT15硬质合金车刀确定切削用量及加工工时半精车：确定加工余量为0.5mm，查切削用量简明手册，加工切削深度 由表4 ，根据3表1 当用YT15硬质合金车刀加工铸铁时： ;切削修正系数： 故 由机床 粗车：确定加工余量为1.5mm，查切削用量简明手册，加工切削深度 由表4 ，根据3表1 当用YT15硬质合金车刀加工铸铁时： ;切削修正系数： 故 由机床 精车：确定加工余量为0.5mm，查切削用量简明手册，加工切削深度 由表4 ，根据3表1 当用YT15硬质合金车刀加工铸铁时： ;切削修正系数： 故 由机床 粗车：确定加工余量为1.5mm，查切削用量简明手册，加工切削深度 由表4 ，根据3表1 当用YT15硬质合金车刀加工铸铁时： ;切削修正系数： 故 由机床 精车：确定加工余量为0.5mm，查切削用量简明手册，加工切削深度 由表4 ，根据3表1 当用YT15硬质合金车刀加工铸铁时： ;切削修正系数： 故 由机床 工序 粗铣面B，C，D，E,精铣面B，C，D，E机床：X5032型立式铣床刀具：立式端铣刀，材料：， 。粗铣面B，C，D，E,因其单边余量：Z=1.5mm所以铣削深度：参照参考文献3表2.4-81，取机床主轴转速：按照参考文献3表3.30 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献3表2.4-81,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 走刀次数为2， 精铣面B，C，D，E,因其单边余量：Z=0.5mm所以铣削深度：参照参考文献3表2.4-81，取机床主轴转速：按照参考文献3表3.30 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献3表2.4-81,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 走刀次数为2， 工序 钻孔机床：Z535刀具：高速钢麻花钻f=0.57mm/r·K=0.57×0.93=0.52/s =0.2m/s （12m/min） （表342） n=12.73r/s 按机床选取 n=680r/min=11.33r/s 故实际切削速度 =0.2m/s 切削工时 l=4mm，l= 2mm，l=1mm t= =1.2s=0.02min3个孔3t=0.06min工序钻孔机床：Z535刀具：高速钢麻花钻f=0.57mm/r·K=0.57×0.93=0.52/s =0.2m/s （12m/min） （表342） n=15.9r/s 按机床选取 n=960r/min=16r/s 故实际切削速度 =0.2m/s 切削工时 l=6mm，l= 2mm，l=1mm t= =1.08s=0.02min 工序 铣端面机床：X5032型立式铣床刀具：立式端铣刀，材料：， 。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：参照参考文献3表2.4-81，取机床主轴转速：按照参考文献3表3.30 实际铣削速度： 进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献3表2.4-81,切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 走刀次数为1， 工序 钻管螺纹1/8螺纹底孔，刀具：高速钢麻花钻确定切削用量及工时f=0.75mm/r·K=0.75×0.95=0.71/s (表338) =0.35m/s （21m/min） （表342） n=15.92r/s 按机床选取 n=960r/min=16r/s 故实际切削速度 =0.35m/s 切削工时 l=9mm，l= 3mm，l=1mm t= =9.86s=0.16min 三、 专用夹具设计（一）问题提出为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。利用本夹具主要用来加工工序（钻孔）。在加工本工序前，其他重要表面都已加工，因此，在本道工序加工时，主要考虑如何保证中心对齐，如何降低劳动强度、提高劳动生产率，而精度则不是主要问题。(二)夹具设计1. 定位基准的选择由零件图可知，为了定位误差小，选择零件的中心孔为主定位基准面，由Ø51端面为次要定位基准面，这样，由一个平面，一个定位销限制了工件五个自由度，再以6mm耳座为基准限制旋转方向的自由度，由一个支撑销定位，这样便限制了工件6个自由度，达到完全定位。图3工件定位示意图2切削力及夹紧力计算 刀具：高速钢钻头，直径d=4mm，f=0.52mm/r 钻头转速 n=16r/s工件材料：灰铸铁 HB=210则： 切屑扭矩 M=10 （表336） =225.63×4×0.52×1.059×10 =1.9（N·m）轴向力 F=588.60×4×0.52×1.059 =1477（N） 其中 K=K=()=()=1.059切削功率 P=2Mn×10 =2×3.14×1.9×8.33×10 =0.1 KW由零件定位、装夹方式可知，只有钻削时产生的轴向力能引起零件的松动。由夹紧机构产生的实际夹紧力应满足下式： P=K·F式中，安全系数为基本安全系数1.5；为加工性质系数1.1；为刀具钝化系数1.2；为断续切削系数1.2。所以 （N）所需的实际夹紧力为2949N是不算很大，为了使得整个夹具结构紧凑，决定选用螺纹夹紧机构。1 位误差分析定夹具的主要定位元件为一平面和一定位销一挡销：定位销是与零件孔相配合的，通过定位销、削边销与零件孔的配合来确定加工孔的中心，最后达到完全定位。因此，定位销与其相配合的孔的公差相同，即公差为h7。由于是自由公差，因此满足公差要求。2 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此，应首先着眼于采用何种夹紧装置以减少更换工件的辅助时间。本夹具设计时，尽量使夹具体简单，紧凑。图4夹具设计四、参考文献1.机械制造工艺学课程设计指导书 机械工业出版社 赵家齐 编2.机械制造工艺设计手册 机械工业出版社 王绍俊 编3. 机床夹具设计手册