1、题目：轴承座加工工艺及夹具设计 班 级： 工程机械 1102 班 学 号： 学生姓名： 完成日期： 2013.12.21 目录序言5一、 零件加工工艺设计61、零件的工艺性审查.62、基准选择原则.73、定位基准选择.74、拟定机械加工工艺路线.85、确定机械加工余量，工序尺寸以及公差.86、选择机床设备及工艺设备97、确定切削用量9二、夹具设计.121、问题提出.122、家具设计.13三、小节15四、参考文献17一、零件加工工艺设计（1） 零件的工艺性审查：1） 零件的结构特点轴承座如附图 1 所示。该零件是起支撑轴的作用。零件的主要工作表面为40 的孔内表面。主要配合面是 22 的轴孔。零
2、件的形状比较简单，属于较简单的零件，结构简单。2） 主要技术要求：零件图上主要技术要求：调质至 HB230-250,锐边倒角，未注倒角0.5x45，表面作防锈处理。3） 加工表面及其要求：a) 总宽：为 180.05mm。b) 轴孔： 22 的孔径： 22+0.018 0 mm，表面粗糙度 Ra1.6um，c) 34 的外圆：直径为 34-0.007 -0.025mm，表面粗糙度为 Ra1.6um，外圆与内孔的同轴度不超过 0.02m.，轴肩距为 12mm。d) 左端面：外圆直径为 52，上下边面距离 38mm。e) 螺纹孔：大径为 4mm，轴心距离左轴肩 3mm。f) 通孔：左端面均布 4-
3、 4.5 通孔，左右中心距 36mm，上下中心距27mm。g) 退刀槽：距离右端面 12mm，尺寸为 1.5x 334） 零件的材料：零件在整个机器当中起的作用一般，不是很重要。选用 45#。毛坯选择：1） 确定毛坯的类型及制造方法零件为批量生产，零件的轮廓尺寸不大，为粗加工后的产品。1) 确定毛坯的形状、尺寸及公差毛坯的形状及尺寸如附图 2 所示。选用 55x20 的短圆棒。3）绘毛坯根据附图 1 所示的零件结构形状，在各加工表面上加上加工余量，绘制毛坯零件图如附图 2 所示。（2） 基准原则：粗基准的选用原则1、保证不加工表面与加工表面相互位置要求原则。当有些不加工表面与加工表面之间有相互
4、位置要求时，一般不选择加工表面作为粗基准。2、保证各加工表面的加工余量合理分配的原则。应选择重要加工表面为粗基准。3、粗基准不重复使用的原则。粗基准的精度低，粗糙度数值大，重复使用会造成较大的定位误差，因此，同一尺寸方向的粗基准，通常只允许使用一次。精基准的选用原则1、基准重合原则。尽可能使设计基准和定位基准重合，以减少定位误差。2、基准统一原则。尽可能使用同一定位基准加工个表面，以保证各表面的位置精度。如轴类零件常用两端顶尖孔作为统一的定位基准。3、互为基准原则。当两个加工表面间的位置精度要求比较高的时候，可用互为基准的原则反复加工。4、自为基准的原则。当要求加工余量小而均匀时，可选择加工表
5、面作为自身的定位基准。（3） 定位基准选择由于附图 1 所示的支座的零件图上多数尺寸及形位公差以 22 孔及其右端面为设计基准。工艺顺序的安排原则有四点：、1. 先加工基准面，再加工其他面。2. 一般情况下，先加工平面，再加工孔。3. 先加工主要平面，再加工次要平面。4. 先安排粗加工工序，再安排精加工工序。根据上述四条工序安排原则以及粗、精基准选择的原则，确定各加工表面的基准如下：a) 两端面。互为基准，保证相互位置要求的原则。b) 22 的孔。精基准，统一基准原则。c) 上下两面。互为基准，保证相互位置要求的原则。d) 4 4.5 孔：左端面。精基准，基准重合原则。e) M4 螺纹孔： 下
6、端面。精基准，基准重合原则。f) 1.5x 33 沟槽。精基准，基准重合原则。(4)拟定机械加工工艺路线：拟定加工路线：一 铣左右端面。二 钻中心孔。三 热处理。四 车内孔 22。五 车外圆。六 铣大端面上下面。七 钻 4 4.5。八 丝攻 M4 螺纹孔。九 车沟槽。十 清洗，去毛刺，倒角。十一 检验。由于进行的是批量的生产，本工艺路线是采用工序分散的原则组织工序的，被加工孔 4 4.5 可在普通钻床上用钻模加工。优点是装夹次数少，夹具数目也少，易于保证表面的位置精度，减少工序间的运输量，缩短生产周期。（5）确定机械加工余量，工序尺寸及公差根据上述原始资料及加工工艺，查机械制造工艺技术手册 ，
7、分别确定各加工表面的加工余量，工序尺寸及公差如下：表 1 加工余量表工序 工序内容 单边余量 工序尺寸 表面粗糙度工序一 铣左右端面 1 18 3.2 m工序四 车内孔 221mm 22mm1.6 m工序六 铣上下两端面 5mm 60mm 3.2 m工序七 钻孔 4 4.5 2.75mm 4.5mm 12.5 m工序九 车 1.5x 33 沟槽 1mm 1.5x 33mm 6.5 m（6）选择机床设备及工艺设备根据一般工厂现有的生产条件，为了满足生产需要，现选用各工序所用的设备为：工序一： X62 卧式万能铣床，YT15 三面刃铣刀，专用夹具，0200/0.2mm 游标卡尺。工序四：数控车床
8、CAK6136，K01 车刀，专用夹具，游标卡尺。工序七：Z4012 钻床，4 4.5 麻花钻，专用夹具，游标卡尺。工序九：数控车床 CAK6136，K01 车刀，专用夹具，游标卡尺。（7）确定切削用量1）工序一 铣左右两端面加工条件：X62 卧式万能铣床，两把 YT15 三面刃铣刀，刀盘直径125mm，宽 12mm，齿数 20，专用夹具，0200、0.2mm 游标卡尺，柴油冷却。a.确定背吃刀量 端面的总加工余量为 5mm，由毛坯图已知铣削宽度为 ae=60mm，一次走刀加工 ，a p=5 mm.b. 确定进给量及基本工时 根据工艺手册中表 4.2-38，万能铣床 X62，刀杆直径为 22m
9、m，再查切削手册表 3.15 和工艺手册表 4.2-38 可得，我们可以取进给量f=0.10mm/z。c计算切削速度 根据切削手册表 3.27 可得，C v=186mm, qv=0.2, yv=0.4, uv=0.2, m=0.2, xv=0.1,Pv=0,修正系数 kv=1.1,选择刀具使用寿命 T=60min.vc= Cvd0qvkv /(TmapxvfyvaeuvzPv) =1861250.21.1/(600.250.10.10.2600.2200) 4.6m/min.d.确定铣床主轴转速 nw=1000vc/（ dw）=10004.6/(3.1422) 66.6 r/min根据工艺手册
10、表 4.2-39，与 66.6r/min 相近的转速为 75r/min。现选择nw=75r/min.所以实际切削速度为 v=5 m/min.e.计算基本时间按工艺手册表 6.2-7， =80mm,l1 +(13) +(13)=9mm.l20.5(eda20.5(160)2=2mm.时间 t= = =0.61min，取时间 t=40s。12Mzlf890.752) 工序七 钻孔 4.5加工条件 Z4012 钻床， 4.5mm 标准锥柄麻花钻，专用夹具，0200、0.2mm 游标卡尺，柴油冷却。a.确定进给量 根据切削手册表 2.7，f=1.01.2，查工艺手册 4.2-16，根据机床实际纵进给量
11、取 f=0.12mm/rb.选择钻头磨钝标准及耐用度根据切削手册表 2.12 可得，钻头后刀面的最大磨损限度为 0.81.2mm,使用寿命为 70min.c.计算切削速度根据切削手册表 2.30，C v=4.8, zv=0.4, xv=0, yv=0.7,m=0.2, 表 2，31 得，修正系数 kv=1.0.vc=Cvd0zvkv/(Tmapxvfyv)=4.8391.0/(700.219.500.120.7) 18m/minnv=1000vc/( dw)=100018/(3.1439) 147r/min根据工艺手册表 4.2-15，按机床实际钻速选取 nw=125r/min,则实际切削速度
12、为 v=15m/min.e.计算基本时间按工艺手册表 6.2-7， =60mm,l=12mm， =90。 ，取 1=2mm.1cot(12)2rDlrl2=2mm.时间 t= =4.3min，取时间 t=260s。12wlnf605.13)工序四 车内孔 22加工条件 数控车床 CAK6136，K01 车刀，专用夹具，游标卡尺， 22 孔用塞规，柴油冷却。a.确定进给量根据切削手册表 2.10，f=0.91.2mm/r, 查 工艺手册4.2-16，根据机床实际纵进给量取 f=0.9mm/rb.计算切削速度根据切削手册表 2.30，C v=16.5, zv=0.6, xv=0.2, yv=0.3
13、,m=0.25, 表 2，31得，修正系数 kv=1.0.vc=Cvd0zvkv/(Tmapxvfyv)=16.5400.61.0/(250.2540.20.90.3) 52.6m/minnv=1000vc/( dw)=100052.6/(3.1440) 418.8r/min根据工艺手册表 4.2-15，按机床实际转速选取 nw=500r/min,则实际切削速度为 v=63m/min.c.计算基本时间为减少辅助时间，参照钻孔得时间 t=260s.4）工序九 车沟槽 1.5* 33加工条件 数控车床 CAK6136，K01 车刀，专用夹具，游标卡尺， 22孔用塞规，柴油冷却。a.确定进给量根据切
14、削手册表 2.10，f=0.91.2mm/r, 查 工艺手册4.2-16，根据机床实际纵进给量取 f=0.9mm/rb.计算切削速度根据切削手册表 2.30，C v=16.5, zv=0.6, xv=0.2, yv=0.3,m=0.25, 表 2，31得，修正系数 kv=1.0.vc=Cvd0zvkv/(Tmapxvfyv)=16.5400.61.0/(250.2540.20.90.3) 52.6m/minnv=1000vc/( dw)=100052.6/(3.1440) 418.8r/min根据工艺手册表 4.2-15，按机床实际转速选取 nw=500r/min,则实际切削速度为 v=63m
15、/min.c.计算基本时间为减少辅助时间，参照钻孔得时间 t=260s.(8)填写工艺文件按上述确定的工艺过程填写机械加工工艺过程卡片（附表 1）和机械加工工序卡片（附表 2附表 5）二、夹具设计（1）问题的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，经过与指导老师协商，决定设计第八道工序攻丝 M4 的夹具。本工序的加工要求为：M4，轴心距离左轴肩 3mm 本工序的主要加工条件为：手用丝锥上 M4*1.25 ， 3.8 麻花钻，上下两端面已加工好，达设计图样要求。未淬硬钢实心毛坯上钻孔的经济精度为 IT1112，表面粗糙度为Ra=12.5 m，在钻床夹具上加工时适当控
16、制切削用量，可保证孔的尺寸精度要求和表面粗糙度要求。因此，在本工序加工时，主要考虑的是要如何保证孔轴线与 3.8 孔轴线的位置度要求。（2）夹具设计1）定位方案及定位元件的确定与设计定位方案的确定 1根据工序加工的要求，我将定位方案确定如下：以左端面为主要定位基准，限制 3 个自由度，以内孔为辅助定位，限制 2个自由度，以下底面为防转基准，限制 1 个自由度。用螺栓螺母夹紧孔 22 的另一端面。本方案是按照基准统一原则确定的，有利于夹具的设计制造，装卸工件较方便，夹紧力方向指向定位元件刚性较大的方向。定位元件的设计 2根据定位方案，设计定位元件的结构如图所示 22 孔采用短销大平面组合定位，限
17、制 5 个自由度，下底面采用两个支撑钉，防止其转动，采用紧固螺钉。图 1 定位图定位误差计算 3根据所确定的定位方案，圆柱心轴与孔的配合为 ，影响位置度的8920fH定位误差为：=22.112mm21.936mm=0.176mmminaxdD由于工件对位置度公差没有特别要求，则我们认为该影响位置度的定位误差满足加工要求。夹紧力的计算 4本工件采用钻削的方式，因此根据夹具设计手册表 1-2-7 可得，切削力 pxKDfP7.06D钻头直径f每转进给量(mm)Kp修正系数查表 1-2-8 可得，K p=0.4=66740.360.70.4=522NxDfP7.06查机械设计手册可得，摩擦因数 2.
18、0理论夹紧力 F= Nx5.237.05实际夹紧力 FK=FKK安全系数。对于该工件的加工，安全系数 K 可按下式计算：K=1.01.01.01.31.01.0=1.3实际夹紧力 FK=2372.51.3=3084.25N取实际夹紧力 FK=3.5 KN.2）导向方案的选择导向方案的选择 1如图所示，由于零件是批量生产，考虑钻模磨损后可以更换，选择标准结构的可换钻模。根据夹具的手册表 1-7-4，钻模至工件表面的距离按选取，考虑本工序加工时钻头较细，防止切屑将钻头憋断，md128)5.1(应有足够的排屑空间，钻套至工件表面的距离取 10mm。参考文献1、顾崇衍 等编著。机械制造工艺学。陕西：科
19、技技术出版社，1981。2、倪森寿 主编。机械制造工艺与装备。化学工业出版社，2001。3、张进生 主编。机械制造工艺与夹具设计指导。机械工业出版社，1994。4、姜敏凤 主编。工程材料及热成型工艺。高等教育出版社，2003。5. 机械制造工艺及设备设计手册编写组 编。机械制造工艺及设备设计手册。机械工业出版社，1989。6、胡家秀 主编。简明机械零件设计实用手册。机械工业出版社，1999。7、江南学院 肖继德 南京金陵职业大学 陈宁平 主编。机床夹具设计（第二版）。机械工业出版社，1997。8、倪森寿 主编。机械制造工艺与装备习题集和课程设计指导书。化学工业出版社，2001。9、刘越 主编。机械制造技术。化学工业出版社，2001。10、赵如福主编。金属机械加工工艺人员手册（第三版） 。上海科技技术出版社，1981。11、南京工程学院 陈于萍 主编 沈阳大学周兆元副主编。互换性与测量技术基础。机械工业出版社，2004。
