机械制造课程设计

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1、辽宁工程技术大学机械制造技术基础课程设计题 目：轴承座加工工艺规程及镗削6120孔专用夹具设计班 级：姓 名：指导教师：完成日期：一、设计题目设计轴承座加工工艺规程及镗削 120孔专用夹具设计二、原始资料被加工零件的零件图1张 生产类型：（中批或大批大量生产）三、上交材料1.绘制零件图1张2 毛坯图1张3 编制机械加工工艺过程综合卡片1套4编制机械加工工艺卡片（仅编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工艺卡片）1套5. 绘制夹具装配图（A0或A1）1张6. 绘制夹具中1个零件图（A1或A2o装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。1张7. 编写课程设计说明书（约500

2、0-8000 字）。1份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1 .第I2天查资料，熟悉题目阶段。2 第37天，完成零件的工艺性分析，确定毛坯的类型、制造方 法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。3 第810天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师 沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4. 第1113天，完成夹具总装图的绘制。5. 第1415天，零件图的绘制。6. 第1618天，整理并完成设计说明书的编写。7. 第19天，完成图纸和说明书的输出打印。8 .第2021天，答辩五、指导教师评语成绩：指导教师日 期摘要机械制造基础课程设计是我们学完了大学的机械

3、制造基础课程、 技术基础课以及大部分专业课之后进行的。这是我们大学中进行的第 二次的课程设计，每次课程设计对毕业设计有着很大的帮助这次设计的是端盖，有零件图、毛坯图、装配图各一张，机 械加工工艺过程卡片和与所设计夹具对应那道工序的工序卡片各一 张。首先我们要熟悉零件，题目所给的零件是端盖。了解了端盖的作 用，接下来根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺 寸和机械加工余量。然后我们再根据定位基准先确定精基准，后确定 粗基准，最后拟定端盖的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出 夹具装配图。AbstractMach inery manu facturi ng foun dati on

4、course desig n is we learneduniversitymachinery manufacturingbase course, courseand the most specializedtechnicalafter. This is our universityin the sec ond course desig n, each course desig n of graduati on design has a lot of help This design is cover, have part drawing, casti ng chart, each one,m

5、echa ni caldraw ingsmach ining processcard and with the desig n fixtures corresp onding that procedure process card every one. First we must be familiar with the parts, the title of the parts are cover. Understand the role of the cover,next according to the properties and parts drawing partson each

6、end of the rough ness of bla nk size and determ ined mecha ni cal machi ning allowa nee. Then we can decide accord ing to the locati ng datum, pure ben chmark crude ben chmark, and fin ally determ ined after worked out the process, formulate the roadmap cover the workpiece clamp ing fixture, draw as

7、sembly draw in gs.1、轴承座的工艺分析及生产类型的确定 11.1、轴承座的用途 11.2、轴承座的技术要求： 21.3、审查轴承座的工艺性 21.4、确定轴承座的生产类型 32、确定毛胚、绘制毛胚简图 32.1选择毛胚 32.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量 32.2.1 公差等级 32.2.2轴承座铸造毛坯尺寸工差及加工余量 32.2.3绘制轴承座毛坯简图 43、拟定轴承座工艺路线 43.1、定位基准的选择 43.1.1 .精基准的选择 43.1.2 .粗基准的选择 43.2 、表面加工方法的确定 43.3、加工阶段的划分 53.4、工序的集中与分散 53.5、工序顺序的

8、安排 53.5.1 机械加工工序 53.5.2 .热处理工序 63.5.3 .辅助工序 63.6、确定工艺路线 64、加工余量、工序尺寸和工差的确定 75、切削用量、时间定额的计算 75.1、切削用量的计算 75 75.2、时间定额的计算 85.2.1 .基本时间tj的计算 8522 .辅助时间ta的计算 85.23 其他时间的计算 85.2.4 .单件时间tdj的计算 96. 夹具设计 96.1提出问题 96.2设计思想 106.3夹具设计 106.3.1 定位分析 106.3.2切削力及夹紧力的计算 106.3.3 夹具操作说明 117. 体会与展望 12参考文献 131、轴承座的工艺分析

9、及生产类型的确定1.1、轴承座的用途1零件的作用上紧定螺丝，以达到内圈周向、轴向固定的目的 但因为内圈内 孔是间隙配合，一般只用于轻载、无冲击的场合。2零件的工艺分析该零件为轴承支架，安装轴承，形状一般，精度要求并不高，零 件的主要技术要求分析如下：（参阅附图1）由零件图可知，零件的 底座底面、端面、槽及轴承座的顶面有粗糙度要求，其余的表面精度 要求并不高，也就是说其余的表面不需要加工，只需按照铸造时的精 度即可。底座底面的精度为Ra6.3，端面及内孔的精度要求为Ra12.5， 槽的精度要求为Ra1.6，轴承座顶面精度要求为Ra3.2。轴承座在工 作时，静力平衡。1.2、轴承座的技术要求:该轴

10、承座的各项技术要求如下表所示:加工表面尺寸偏差公差及精度表面粗糙度形位公差(mm等级(um)(mm)低端面400X160IT106.3轴承座前后 端面130IT1012.554上端面:54IT1012.5120上端面 25q+0. 03IT101.6120上侧端面170。+0. 16IT101.6/0.06 A轴承座上端 面50X160IT103.2300x80的槽140IT1012.5120的半孔 12Oo+O.14IT1012.525的孔25IT1012.526的孔26IT1012.526孔上表 面凸台54IT1012.540*40 孑L,40*40IT1012.555*55 孑L55*5

11、5IT1012.51.3、审查轴承座的工艺性该轴承座结构简单，形状普通，属一般的底座类零件。主要加工 表面有120上侧端面，要求其两个端面平行度满足0.06mm，其次就 是； 25和 26孔通过专用的夹具和钻套能够保证其加工工艺要求。 该零件除主要加工表面外，其余的表面加工精度均较低，不需要高精 度机床加工，通过铣削、钻床的粗加工就可以达到加工要求。由此可 见，该零件的加工工艺性较好。1.4、确定轴承座的生产类型已知此轴承座零件的生产纲领为5000件/年，零件的质量不足 100Kg，查机械制造工艺与夹具第7页表1.1-3，可确定该拨叉生 产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶

12、段； 工序适当集中；加工设备以通用设备为主， 采用专用工装。2、确定 毛胚、绘制毛胚简图2、确定毛胚、绘制毛胚简图2.1选择毛胚零件材料为HT200，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大， 零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择木摸机械砂型铸 件毛坯。选用铸件尺寸公差等级为CT10。这对提高生产率，保证产品 质量有帮助。此外为消除残余应力还应安排人工时效。2.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量由表2-1至表2-5可知，可确定毛胚的尺寸公差及机械加工余量2.2.1 公差等级由轴承座的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为CT=102.2.2 轴承座铸造毛坯尺寸工差及加工余量项目机械加工余

13、量/mm尺寸工差/mm毛坯尺寸/mm备注低端面5.22.865.2 1.454上端面5.22.865.2 1.4轴承座上端 面5.23.6145.2 1.8120上端面53.61301.8120上侧端 面54160 2120的半孔4.43.6115.6 1.8轴承座前后 端面5.24170.4 2223绘制轴承座毛坯简图FWJ33、拟定轴承座工艺路线3.1、定位基准的选择3.1.1 .精基准的选择按照粗基准的选择原则为保证不加工表面和加工表面的位置要 求，应选择不加工表面为粗基准。根据零件图所示，故应选轴承底座 上表面为粗基准，以此加工轴承底座底面以及其它表面。3.1.2 .粗基准的选择考虑要

14、保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合” 原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准， 即以轴承座的下底面为精基准。3.2、表面加工方法的确定根据轴承座零件图上的各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确 定加工件各表面的加工方法，如下表所示：加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/um加工方案400X160 底面IT106.3粗铣-半精铣120上端面IT101.6粗铣-半精铣54上端面IT1012.5粗铣轴承座前后 端面IT1012.5粗铣160x25的槽IT1012.5粗铣-精镗120的半孔:IT1012.5:粗镗-半精镗26孔IT1012.5钻25的孔IT1012.5:钻

15、40*40 孔IT1012.5粗铣55*55 孔IT1012.5:粗铣130的半孔IT1012.5粗铣3.3、加工阶段的划分该轴承座加工质量要求一般，可将加工阶段划分为粗加工、半精 加工两个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准(轴承座右端面和 26孔)准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他表面的精度要求；然后粗铣轴承座左端面、方形端面。在半精加工阶段，完成轴承座左端面的精铣加工和 120孔的镗-半精镗加工及 25孔等其他孔的加工。3.4、工序的集中与分散选用工序集中原则安排轴承座的加工工序。该轴承座的生产 类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生 产率；而且运用工序

16、集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助 时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表 面的相对位置精度要求。3.5、工序顺序的安排3.5.1 机械加工工序(1) 遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准轴承座右端面和 26孔。(2) 遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加 工工序。(3) 遵循“先面后孔”原则，先加工轴承座右端面，再加工 25孔。3.5.2 .热处理工序铸造成型后，对铸件进行退火处理，可消除铸造后产生的铸造应力，提高材料的综合力学性能。该轴承座在工作过程中不承受冲击载荷，也没有各种应力，故采用退火处理即可满足零件的加工要求。3.5.3 .辅助工序

17、在半精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。综上所述，该轴承座工序的安排顺序为：在、热处理基准加 工 粗加工 精加工。3.6、确定工艺路线在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表列出了轴承座 的工艺路线工序号工序名称工序内容设备工艺装备1退火2粗铣粗铣400X160底面X61卧式万能铳床端铣刀、游标卡尺3半精铣半精底面X61卧式万能铳床端铣刀、游标卡尺4粗铣粗铣54上端面X61卧式万能铳床端铣刀、游标卡尺5粗铣120上端面X61卧式万能铳床端铣刀、游标卡尺6半精铣半精铣上端面X61卧式万能铳床端铣刀、游标卡尺7粗铣粗铣轴承座前端、后端面X61卧式万能铳床端铣刀、游标卡尺8粗铣粗铣上端面的16

18、0x25的槽;X61卧式万能铳床端铣刀、游标卡尺9精铣精铣上端面的160x25的槽X61卧式万能铳床端铣刀、游标卡尺10钻钻26孔X61卧式万能铳床麻花钻、铰、卡尺、塞规11粗镗粗镗120的半孔X61卧式万能铳床高速钢镗刀、游标卡尺12半精镗半精镗120的半孔X61卧式万能铳床高速钢镗刀、游标卡尺13粗镗粗镗130的半孔X61卧式万能铳床高速钢镗刀、游标卡尺14钻钻25的孔X61卧式万能铳床麻花钻、铰、卡尺、塞规15粗铣粗铣26孔上表面凸台X61卧式万能铳床端铣刀、游标卡尺16粗铣铣40*40孔,铣55*55孔X61卧式万能铳床端铣刀、游标卡尺17去毛刺去毛刺钳工台18检验检验塞规、卡尺、百分

19、表等4、加工余量、工序尺寸和工差的确定在这只确定钻 120孔的加工余量、工序尺寸和公差由表2-28可查得钻孔余量Z镗 =3.3mm。查表1-20可依次确定 各工序尺寸的加工精度等级为，镗:IT10。根据上述结果，再查标准 公差数值表可确定各工步的公差值分别为，镗：0.16mm。综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，镗： 1200+0.14mm,它们的相互关系如下图所示。5、切削用量、时间定额的计算在这只计算粗镗-半精镗 120孔此工序的切削用量和时间定额。5.1、切削用量的计算5.粗镗120孔该孔可选由高速钢镗刀镗出半孔由文献(2)表5-29,镗孔的进给量f=0.3mm/r ，由文献表

20、5-22求得镗孔时的切削速度v=30m/min1000v1000x30由此算出转速为：n =D = x117.4 =81.38r/min按镗床的实际转速取n=100r/min，则实际切削速度为：x200x24v= dn/1000=1000=36.86m/mi n半精镗120孔该孔可选由高速钢镗刀镗出半孔由文献(2)表5-29,镗孔的进给量f=0.2mm/r ，由文献表5-22求得镗孔时的切削速度v=30m/min1000v1000x30由此算出转速为：n =D = x117.4 =79.61r/min按镗床的实际转速取n=80r/min ，则实际切削速度为：x200x24v= dn/1000=

21、1000 =30.1445.2、时间定额的计算5.2.1 .基本时间tj的计算粗镗孔工步根据表5-41，镗孔的基本时间可由公式tj =L/fn=(160+4+2)/fn 求得。式中切削工时l=160mm; I2=2mm;11= ap/2*cotk 叶(12)=4/2*cot54+1.1mm=4mm;f=0.3mm/r;n=100mm/r. 。将 上述结果代入公式，则该工序的基本时间 5.53s。半精镗孔工步根据表5-41，镗孔的基本时间可由公式tj =L/fn=(160+3+2)/fn 求得。式中切削工时l=160mm; l2=2mm;l1= ap/2*cotk r+(12)=2.6/2*co

22、t54+1.2mm=3mm;f=0.2mm/r;n=100mm/r. 。将 上述结果代入公式，则该工序的基本时间10.3s。5.2.2 .辅助时间ta的计算根据第五章第二节所述，辅助时间ta与基本时间tj之间的关系 为ta=(0.150.2) t j ,这里取ta=0.15 tj ,则各工序的辅助时间分别为：粗镗孔 工步的辅助时 间为：t a=0.15x5.53s=0.83s;半精镗孔工步的辅助时间为：ta=0.15x10.3s=1.55s;5.2.3. 其他时间的计算除了作业时间(基本时间和辅助时间之和)以外，每道工序的单 件时间还包括布置工作的时间、休息与生理需要的时间和准备与终结 时间。

23、由于轴承座的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备 与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作的时间tb是作业时间的 2%7% 休息与生理需要时间tx是作业时间的2%4% 这里均取3%, 则各工序的其他时间可按关系式(3%+3% (tj+ta )计算，它们分别 为：粗镗孔 工步的其他时 间为：tb+tx =6%x(5.53s+0.83s)=0.38s;半精镗孔工步的 其他时间为：tb+tx =6%x(10.3s+1.55s)=0.711s524.单件时间tdj的计算这里的各工序的单件时间分别为：镗孔工步 tdj 钻=5.53s+0.83s+10.3s+1.55s+0.38s+0.71s=19.3

24、0s;因此，此工序的单件时间tdj=tdj 钻=19.301s;将上述零件工艺 规程设计的结果，填入工艺文件。6. 夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧 的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程 中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降 低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的 使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要 技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。6.1提出问题（1）怎样限制零件的自由度；一个面限制3个自由度，长圆柱 销限制2个自由度，定位销限制1个自由度。（

25、2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧工件。（3）设计的夹具怎样排削；此次加工利用麻花钻和铰刀，排削 通过钻模板与工件之间的间隙排削。（4）怎样使夹具使用合理，便于装卸6.2设计思想设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠， 使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设 计的夹具完全符合要求。本夹具主要用来对 120孔进行加工，这个孔尺寸精度要求为 IT10，表面粗糙度Ra12.5，镗以可满足其精度。所以设计时要在满足 精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。6.3夹具设计6.3.1 定位分析(1) 定位基准的选择据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一

26、工 件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。故加工 120 孔时，采用轴承座底面和 26孔内圆柱面作为定位基准。(2) 定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个面与两 个销定位，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合厶 b=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位 移误差。 j= ( TD+T d+ S) /2TD =0.060mmT d =0.011mm S=0.010mm j=0.0365mm6.3.2切削力及夹紧力的计算刀具：120的镗刀。F FfFc Fp镗孔切削力：查机床夹具设计手册P70表3-6，得镗削力 计算公式：Fc

27、CFcapXFcfYFcVcZFckFc =2795x2.2x0.30.75x36.86-0.15x0.89=1291.4NFp CFpapXFpfYFpvcZFpkFp =1940x2.20.9x0.30.6x36.86-0.3x0.5 =324.5NFfCFfapXFf fYFfvcZFfkFf =2880x2.2x0.30.5x36.86-0.4x1.17=959.3NF FfFc Fo =959.3N+0.1x(1291.4+324.5)N=1120.89镗孔夹紧力：查机床夹具设计手册P70表3-6，查得工件以一个面和两个孔定位时所需夹紧力计算公式：2Q?Ldz?tg（） f ? f

28、?d1式中 螺纹摩擦角d1平头螺杆端的直径工件与夹紧元件之间的摩擦系数,0.16dz螺杆直径螺纹升角 Q手柄作用力L手柄长度则所需夹紧力2Q?Ldz?tg（） |?f ?d1=766 ( N)根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。6.3.3 夹具操作说明此次设计的夹具夹紧原理为：通过 26孔和底面为定位基准，在 圆柱32销、平面和定位销实现完全定位，。采用手动螺旋快速夹紧机 构夹紧工件。定位元件：定位元件是用以确定正确位置的元件。用工件定位基准或定位基 面与夹具定位元件接触或配合来实现工件定位。该设计用可换定位销7. 体会与展望通过这三个星期的学习，我们在老师的修改与指导下下，终

29、于完 成了夹具的设计。在这次设计中历练了我的设计的能力，以及对于一 个零件加工方法的认知。本次课程设计主要经历了两个阶段，第一阶段是机械加工工艺规 程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我运用了基准选择、机 床选用等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及 零件结构设计等方面的知识。经过这三个星期的设计，我基本掌握了零件的加工过程分析及工 艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤，学会了查找相关手册、 说明书等，以及选择使用工艺装备等等。总之，这次设计使我在基本理论的综合运用及正确解决实际问题 等方面得到了一次较好的训练。让我们对机械制造的知识有了更加全 方位的了解，也让我们充分认

30、识到了自己的不足，在有些数据的查找 与使用方面略显不足，而且对于有些公式中的未知量也不是很熟悉。参考文献1 孟少农主编机械加工工艺手册机械工业出版社，19912 李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社，19933 崇 凯主编.机械制造技术基础.化学工业出版社，19934 王绍俊主编.机械制造工艺设计手册.机械工业出版社，19875 黄如林主编.切削加工简明实用手册.化学工业出版社，20046 薛源顺主编.机床夹具设计.机械工业出版社，19957 崇 凯主编.机械制造技术基础课程设计指南.化学工业出 版社，2006.128 陈于萍，高晓康主编.互换性与测量技术.北京高等教育出版 社，2005.9 司乃钧，许德珠主编.热加工工艺基础.高等教育出版社，199110 张龙勋主编.机械制造工艺学课程设计指导及习题.机械工业出版社，1999.1111 艾兴，肖诗纲主编.切削用量简明手册.机械工业出版社，2002