CA10B解放汽车中间轴轴承支架加工工艺及钻顶部Φ13孔夹具设计
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机械加工工序卡片产品型号零件图号831013共 1 页产品名称零件名称中间轴轴承支架第 1 页车间工序号工序名称材料牌号钻13孔HT200毛坯种类毛坯外型尺寸每坯件数每台件数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床Z5181夹具编号夹具名称切削液专用夹具乳化液工序工时准终单件046.46s工步号工步内容工艺装备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)背吃刀量(mm)进给次数工时定额机动辅助1钻13孔麻花钻、游标卡尺356230.36.5110.5s2.76s机械加工工艺过程卡片产品型号CA10B零件图号831013共 页产品名称解放牌汽车零件名称中间轴轴承支架第 页材料牌号HT200毛坯种类铸件毛坯外型尺寸每毛坯可制件数1每台件数1工序号工序名称工序内容设备夹具刀具量具工时名称型号名称规格名称规格名称规格1粗铣一端面以155外圆和一端面为基准,铣一端面,粗糙度为50m,翻转铣另一端面,粗糙度为50m立式铣床X52K专用夹具镶齿套式面铣刀W18Cr4V游标卡尺10s2粗车内孔140H7以155外圆平面为精基准粗车孔140H7,倒角卧式车床C620-1专用夹具硬质合金车刀游标卡尺42s3铣削中间凸平面以内孔和一端面为基准,铣上中间凸平面,使其厚度为12mm,表面粗糙度为50m;立式铣床X51专用夹具镶齿套式面铣刀游标卡尺略4钻中间孔以内孔和一端面为基准,钻中间的孔,粗糙度为50m;立式钻床Z525专用夹具高速钢麻花钻游标卡尺46.46 s5粗铣两侧平面铣支架两侧平面.表面粗糙度为50m;立式铣床X51专用夹具镶齿套式面铣刀游标卡尺24s6钻侧平面的孔以内孔,155端面以及中间13的小孔为定位基准(一面两销),钻支架两侧平面13的孔,表面粗糙度为50m;立式钻床Z525专用夹具高速钢麻花钻游标卡尺略7钻圆柱上的孔以和155一端面为基准,钻圆柱面上两小孔,2X,保证两孔间距离为320.1mm立式钻床Z525专用夹具高速钢麻花钻游标卡尺略8去毛刺钳工台平锉略9清洗清洗机清洗工具略10终检检验台游标卡尺略11说明书说明书设计题目:CA10B解放汽车中间轴轴承支架零件的机械加工工艺规程及夹具设计目 录目录序 言2一、零件的分析3一零件的作用3二零件的工艺分析4二、工艺规程的设计5确定毛坯的制造形式5基准的选择5 制定工艺路线6机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定7 切削用量以及机床的确定103.1研究原始质料123.2定位基准的选择123.3 定位误差的分析123.4 切削力与夹紧力的计算133.5 零、部件的设计与选用143.6 确定夹具体结构和总体结构153.7夹具设计及操作的简要说明16四设计总结17参考书目18序 言课程设计是机械制造装备设计课程的一个实践性教学环节,是在我们学完了机械制造技术基础、机械设计、机械制造装备基础等专业基础课之后进行的。其目的在于,通过机床主传动设计和成型刀具的设计,使学生受到方案比较、结构分析、零件计算、机械制图、技术条件编写及技术资料查询等方面的综合训练,培养初步具有机床部件和工具的设计能力。对我们来讲,我将会抓住这样一次难得的机会,继续巩固我们已经学过的机械制造技术基础等课程;不断提高自己的发现问题,分析问题,解决问题的能力;为明年的毕业设计及今后的工作打下良好的基础。最后,感谢老师对我们的指导!一、零件的分析一零件的作用 题目给出的是CA10B解放牌汽车中间轴轴承支架,它的主要作用是(1)起到稳固滚子的作用 (2)在安装时起到固定滚珠的作用,利于安装。要求零件的配合符合要求。(轴承的正面观察图)二零件的工艺分析零件的加工过程中,要保证零件上部的折弯部分在竖直方向与140孔成5.5的夹角,同时要保证支架两侧板的平面与水平面成30的夹角,孔中心到顶小孔所在平面的距离为40mm,且每孔中心线与竖直方向零件的夹角成60夹角。要保证以上尺寸要求,先将的内孔和端面加工完成,再以内孔和端面为定位基准对上凸台表面进行加工,最后以内孔,端面,和上13的小孔(一面两销)为定位基准,加工支架两侧板,其中主要加工面粗糙度为6.3m,其余表面粗糙度为50m。加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/m加工方案50+00.4IT1250粗铣1400+0.26IT96.3粗铣-半精铣13+00.4IT1250钻二、工艺规程的设计确定毛坯的制造形式 零件的材料为HT200,故它的零件承受的冲击载荷不是很大,且零件的轮廓尺寸较大,又是大批量生产,而且表面粗糙度质量要求也不是很高,故可采用铸件,以提高生产效率和效益。基准的选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一,他对零件的生产是非常重要的。(1)粗基准的选择先选取155外圆为定位基准,利用三爪卡盘为定位元件,铣155两端面,再以155外圆为定位基准,利用三爪卡盘为定位元件,铣内孔。(2)精基准的选择以内孔,155端面,13孔(两面一销)为定位精基准,加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题,当设计基准与工序基准不重合的时候,应该进行尺寸换算,这在以后还要进行专门的计算,在此不再重复。 制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状,尺寸精度及位置精度的技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定为大批量生产的条件下,可以考虑采用万能机床以及专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外还应当考虑经济效果,以便生产成本尽量降低。工序号工艺名称机床设备刀具量具1粗车一端面卧式车床硬质合金车刀游标卡尺2粗车,半精车内孔140H7卧式车床硬质合金车刀游标卡尺3铣削中间凸平面立式铣床镶齿套式面铣刀游标卡尺4钻中间孔立式钻床高速钢麻花钻游标卡尺5粗铣两侧平面立式铣床镶齿套式面铣刀游标卡尺6钻侧平面的孔立式钻床高速钢麻花钻游标卡尺7钻圆柱上的孔立式钻床高速钢麻花钻游标卡尺8测量,检查钳工台9清洗清洗机10终检机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定 CA10B中间轴轴承支架零件材料为HT200,生产类型为大批量产.根据上诉资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机加工余量,工序尺寸以及毛坯尺寸如下:(1)选择毛坯毛坯选用铸件,采用金属模机器造型方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为5。(2) 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 由指导表210表212可知,要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量,应先确定如下各项因素。公差等级:由轴承支架的公用和技术要求,确定该零件的公差等级为普通级,选用IT12级公差.铸件重量:已知机械加工后轴承支架的重量为3kg,由此可见初步估计加工前毛坯的重量为kg。铸件形状复杂系数:对轴承支架零件图进行分析计算,可大致确定铸件外廓包容体的长度、宽度和高度,即l=265mm b=55mm h=175mm,由指导公式和可计算出该轴承支架铸件 的形状复杂系数:S=lbhkg(265551757.210-6 )kg=0.2170.16S0.32,故该轴承支架的形状复杂系数属S3级。铸件材质系数:由于该轴承支架的材料为HT200,是碳的质量分数大于0.65%的铸铁,故该铸件的材质系数属M2级。铸件分模线形状:选零件高度方向的对称平面为分模面。 由零件图可知,该轴承支架各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6m.根据上述诸因素,可查表确定该铸件的尺寸公差和机械加工余量,所得结果列于表中。表轴承支架铸造毛坯尺寸公差及机械加工余量铸件重量kg包容体重量/kg形状复杂系数材质系数公差等级410.2 S3 M2 普通级项目mm机械加工余量mm尺寸公差mm502(224)50+41400.5(0.52=1.0)140+1130.2(0.22=0.4)13+0.4155两端面: 参照,因其表面质量要求比较低(粗糙度为50m),故可直接对其表面进行铣销;铣销厚度为2mm,故毛坯两表面之间的厚度为50mm+2mm=52mm厚;140内孔的加工: 参照,其加工余量为0.5mm,粗镗0.4mm,精镗0.1mm,故毛坯的尺寸为140mm-0.5mm=mm;铣中凸台面: 参照,因其表面质量要求比较低(粗糙度为50m),故可直接对其表面进行铣销;铣销厚度为2mm,故毛坯凸台平面的厚度为12mm+2mm=14mm;钻中间13的孔:参照,因其表面质量要求比较低(粗糙度为50m),故可直接对其进行钻孔;铣侧两平面:参照,因其表面质量要求比较低(粗糙度为50m),故可直接对其表面进行铣销;铣销厚度为2mm,故毛坯两侧平面的厚度为12mm+2mm=14mm;钻两侧平面孔:参照,因其表面质量要求比较低(粗糙度为50m),故可直接对其进行钻孔;钻圆柱面上两小孔参照,因其公差等级要求比较低(两孔轴线之间的距离为320.1mm,两孔的直径为,故可直接对其进行钻孔; 切削用量以及机床的确定1. 车两端面,选用C-620-1卧式车床,采用硬质合金车刀,=16mm,z=3,切削速度:参考有关手册,V=37m/min.进给量为0.5mm/r;2. 粗车mm内孔, 选用C-620-1卧式车床,采用硬质合金车刀,d=25mm,车销速度:参考有关手册V=25m/min,进给量为0.5mm/r;半精车mm内孔,选用C-620-1卧式车床,采用硬质合金车刀,d=25mm,车销速度:参考有关手册V=20m/min,进给量为0.2mm/r3. 铣中间凸平面,选用X50A立式铣床, 采用w18Cr4V立铣刀,=16mm,z=3,切削速度:参考有关手册,V=37m/min.进给量为0.25mm/r;4. 钻中间13的孔,选用Z518立式钻床,采用直柄小麻花钻,d=13mm, 钻削速度:参考有关手册,V=23m/min.进给量为0.3mm/r;5. 铣支架两侧平面,选用X6030卧式铣床采用w18Cr4V卧铣刀,=16mm,z=3,切削速度:参考有关手册,V=37m/min.进给量为0.25mm/r;6. 钻支架两侧平面小孔, 选用Z518立式钻床,采用直柄小麻花钻,d=13mm, 钻削速度:参考有关手册,V=23m/min.进给量为0.3mm/r;7. 钻圆柱面上两小孔, 选用Z518立式钻床,采用直柄小麻花钻,d=7.2mm, 切削速度:参考有关手册,V=18m/min.进给量为0.2mm/r.三、 专用夹具的设计3.1研究原始质料本夹具主要用来钻。这个孔有必要的尺寸精度要求,表面粗糙度要求,表面粗糙度为,与端面垂直。并用于以后铣侧面的加工中的定位。其加工质量直接影响以后各工序的加工精度。本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求,以及如何提高劳动生产率,降低劳动强度,因此采用了效率较高的快速夹紧的方式。3.2定位基准的选择首先必须明确其加工时应如图所示,这样水平放置,便于加工。那么要使其完全定位,为了保证所加工孔的精度,可以采用:一个固定定位销和一个大端面定位,这样既简单又方便。一底面限制的自由度有3个,定位销限制两个自由度,一个滑动V型块限制限制一个自由度,为使定位可靠,加工稳定,我所设计的定位方案,总共限制了工件的全部6个自由度,属于完全定位。在该定位方案中,一个支撑面顶住,限制了z轴的移动,z轴的旋转,y轴的旋转三个移动自由度。一个固定定位销限制了y轴的移动,x轴的移动,一个滑动V型块限制了z轴的旋转,这样6个自由度全部被限制根据上面叙述选择方案。3.3 定位误差的分析本工序选用的工件以圆孔在间隙心轴上定位,心轴为垂直放置,由于定位副间存在径向间隙,因此必将引起径向基准位移误差。不过这时的径向定位误差不再只是单向的了,而是在水平面内任意方向上都有可能发生,其最大值也比心轴水平放置时大一倍。见下图。式中 定位副间的最小配合间隙(mm); 工件圆孔直径公差(mm); 心轴外圆直径公差(mm)。图5.1 心轴垂直放置时定位分析图3.4 切削力与夹紧力的计算为了满足工序的加工要求,必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。由于本道工序主要完成工艺孔的钻、扩、铰加工,而钻削力远远大于扩和铰的切削力。因此切削力应以钻削力为准。由切削手册得:钻削力 式(4-1)钻削力矩 式(4-2)式中: 代入公式(4-1)和(4-2)得 本道工序加工工艺孔时,夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。3.5 零、部件的设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套(其结构如下图所示)以减少更换钻套的辅助时间。为了减少辅助时间采用可换钻套,以来满足达到孔的加工的要求。表dDD1Ht基本极限偏差F7基本极限偏差D601+0.016+0.0063+0.010+0.004669-0.00811.84+0.016+0.00871.82.6582.63698121633.3+0.022+0.0103.347+0.019+0.010104581156101110162068+0.028+0.01112+0.023+0.0121581015181220251012+0.034+0.0161822121522+0.028+0.01526162836151826300.0121822+0.041+0.02030342036HT200222635+0.033+0.017392630424625HT200563035+0.050+0.0254852354255+0.039+0.02059305667424811066485070740.040钻模板选用固定式钻模板,用内六角螺钉和圆柱销定位于夹具体上。3.6 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求(1)应该保持精度和稳定性在夹具体表面重要的面,如安装接触位置,安装表面的刀块夹紧安装特定的,足够的精度,之间的位置精度稳定夹具体,夹具体应该采用铸造,时效处理,退火等处理方式。(2)应具有足够的强度和刚度保证在加工过程中不因夹紧力,切削力等外力变形和振动是不允许的,夹具应有足够的厚度,刚度可以适当加固。(3)结构的方法和使用应该不错夹较大的工件的外观,更复杂的结构,之间的相互位置精度与每个表面的要求高,所以应特别注意结构的过程中,应处理的工件,夹具,维修方便。再满足功能性要求(刚度和强度)前提下,应能减小体积减轻重量,结构应该简单。(4)应便于铁屑去除在加工过程中,该铁屑将继续在夹在积累,如果不及时清除,切削热的积累会破坏夹具定位精度,铁屑投掷可能绕组定位元件,也会破坏的定位精度,甚至发生事故。因此,在这个过程中的铁屑不多,可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间:对切削过程中产生更多的,一般应在夹具体上面。(5)安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心,夹具应尽可能低,支撑面积应足够大,以安装精度要高,以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的,识别特定的文件夹结构,然后绘制夹具布局。图中所示的夹具装配。加工过程中,夹具必承受大的夹紧力切削力,产生冲击和振动,夹具的形状,取决于夹具布局和夹具和连接,在因此夹具必须有足够的强度和刚度。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具,积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠,所以夹具设计,必须考虑结构应便于铁屑。此外,夹点技术,经济的具体结构和操作、安装方便等特点,在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具,切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠,所以夹具设计,必须考虑结构应便排出铁屑。3.7夹具设计及操作的简要说明当夹具有制造误差、工作过程出现磨损、以及零件尺寸变化时,影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象,选用可换V型块。以便随时根据情况进行调整换取。应该注意提高生产率,但该夹具设计采用了气动夹紧方式,在夹紧和松开工件时比较快速。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠、通用性大,在机床夹具中很广泛的应用。由于该工件体积小,经过方案的认真分析和比较,该夹紧方式比较适合。此外,当夹具有制造误差,工作过程出现磨损,以及零件尺寸变化时,影响定位、夹紧的可靠。为防止此现象,选用可换V型块。以便随时根据情况进行调整换取。四设计总结首先我们由衷的感谢老师提供我们这样一个锻炼自己的机会,进过这十几天的学习,本次的课程设计就结束了,不过至今我感慨万分。的确,从选工序开始,从理论到实践,可以说是苦多于甜,有些东西根本很难下手,但还是学到了很多的东西。这次课程设计的确显得有点心有余而力不足,很多准备不是很充分 我们的工作是一个团队的工作,团队需要个人,个人也离不开团队。必须发挥团队协作的精神,团队协作是我们实训成功的一项非常重要的保证,并且这次的课程设计也正好锻炼了我们这一点,这也是非常宝贵的。程设计完满结束,总的来说,进过这门课的学习收获还是相当大的。参考书目1.机械制造技术基础课程设计指导书,冯涛等主编。2机械加工工艺手册,孟少农主编,机械工业出版社3机械加工工艺设计手册,张耀宸,航空工业出版社4机械制造技术基础,曾志新主编,武汉理工大学出版社5机械设计课程设计手册,吴宗泽主编,高等教育出版社18
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