角形軸承座的工藝和銑上端面-外端面夾具設(shè)計(jì)【角形軸承箱】

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目錄 目錄 1 序言 2 第1章 零件分析 3 1.1 零件作用 3 1.2 零件的工藝分析 3 第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 4 2.1生產(chǎn)類型確定 4 2.2 確定毛坯的制造形式 4 2.3基準(zhǔn)面的選擇 4 2.3 制訂工藝路線 4 2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 6 2.5 確定切削用量及基本工時(shí) 6 2.5.1粗、精銑φ250前后端面 6 2.5.2銑上端面和右側(cè)端面 8 2.5.3粗、精鏜孔φ180H7 10 2.5.4鉆擴(kuò)孔φ25 11 2.5.5銑寬槽10mm 13 2.5.6鉆擴(kuò)6-φ13 13 第3章銑上端面夾具設(shè)計(jì) 16 3.1工件自由度分析和定位原理 16 3.3定位誤差的分析 16 3.4切削力及夾緊力的計(jì)算 17 3.5夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 19 結(jié) 論 20 參考文獻(xiàn) 21 序言 近年來，隨著機(jī)械制造業(yè)的大速發(fā)展，加工中制造技術(shù)也在不斷發(fā)展，各種機(jī)床的應(yīng)用也是越來越廣，各種各樣的零件也隨之要求越來越高。本次設(shè)計(jì)針對其撥叉零件進(jìn)行工藝分析，對此零件制定合理的加工工藝規(guī)程是保證零件的加工質(zhì)量的有效措施。 根據(jù)本次的課題，所列下的基本設(shè)計(jì)內(nèi)容包括： 1. 根據(jù) “軸承座”零件圖，進(jìn)行工藝分析，對零件各表面技術(shù)要求進(jìn)行分析； 2. 根據(jù)零件制定機(jī)械工藝流程； 3. 繪制專用工序的夾具裝配圖； 4. 編寫設(shè)計(jì)說明書。 第1章 零件分析 1.1 零件作用 本次的零件為軸承座，軸承座一般是安裝在某個(gè)機(jī)床上的，此軸承座相應(yīng)的連接孔與相應(yīng)的連接螺桿或者連接轉(zhuǎn)軸連接起來，其中心孔與相應(yīng)的軸上軸承相互配合，隨著轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)，要保證此中心孔與軸有一定的同心效果。 1.2 零件的工藝分析 本次的軸承座零件中要加工的某些表面中，主要包括其上端面和上端面上的寬槽，右下側(cè)端面和右下側(cè)端面上的寬槽，上部寬槽對立的下端面，右側(cè)的寬槽對立的端面，φ250的前后端面等，這些表面特征中φ250的前后端面表面粗糙度要求為Ra6.3，兩部分的寬槽50h11要求也是Ra6.3，除此之外其余各注明的表面粗糙度要求均為Ra12.5，未注明表面粗糙度的均為不加工處理。 孔的特征包括中心基準(zhǔn)上的大圓孔φ180H7，此孔的表面粗糙度要求為Ra1.6，上部寬槽和右下部寬槽上的2-φ25孔表面粗糙度要求為Ra12.5，大端面上6-φ13通孔要求也為Ra12.5。 形位公差要求中上端面與右下端面之間垂直度要求0.12mm，中心大圓孔φ180圓度要求0.008mm，大端面φ250為基準(zhǔn)B，中心大圓孔φ180為基準(zhǔn)C，兩個(gè)寬槽相對于B基準(zhǔn)有位置度0.4mm要求，前后大端面相對于C基準(zhǔn)中心有垂直度0.1mm的要求。 第2章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2.1生產(chǎn)類型確定 零件的生產(chǎn)類型是按照企業(yè)生產(chǎn)的實(shí)際情況來進(jìn)行分類的，它對著零件的工藝規(guī)程的制定有著一定的影響。一般情況下生產(chǎn)類型包括有大批量生產(chǎn)、中批量生產(chǎn)、小批量生產(chǎn)和單件生產(chǎn)等。不同種類的生產(chǎn)類型所對應(yīng)的工藝規(guī)程也是不一樣的的，零件的生產(chǎn)類型也是按照零件的年生產(chǎn)產(chǎn)量和基本的特征來確定的。 本次的軸承座采用的是批量生產(chǎn)，所以考慮生產(chǎn)加工情況就要以批量生產(chǎn)來進(jìn)行考慮。 2.2 確定毛坯的制造形式 正確的選擇毛坯，對后續(xù)的加工有著很重要的影響，對于毛坯的材料和制造方法，同樣還包括毛坯的制造精度對工件的后續(xù)加工質(zhì)量都有重大的影響。 所以確定好毛坯的制造形式很重要，本次的軸承座考慮為批量生產(chǎn)，根據(jù)零件的形狀確定毛坯為HT200，本次的材料為灰口鑄鐵，需要使用鑄造件來進(jìn)行毛坯。 2.3基準(zhǔn)面的選擇 零件在加工的時(shí)候，一般選擇毛坯上沒有進(jìn)行加工的表面作為定位基準(zhǔn)的時(shí)候叫做粗基準(zhǔn)，經(jīng)過后續(xù)加工后的加工表面作為定位基準(zhǔn)的叫做精基準(zhǔn)。一般來說粗基準(zhǔn)選擇選擇大的、長的、表面特征規(guī)則的、定位位置合適的等方式來進(jìn)行選擇。 一般都要考慮開始加工的粗基準(zhǔn)，基本上粗基準(zhǔn)可以選擇不加工的外形特征，本次的軸承座零件顯然來看選擇大端面都可以作為粗基準(zhǔn)的選擇。精基準(zhǔn)選擇需要選擇加工后的基本基準(zhǔn)特征，本次的中心大孔φ180加工后可以作為精基準(zhǔn)的使用。 2.3 制訂工藝路線 針對本次的軸承座零件，本次確定制定兩種工藝路線方案，并加以比較擇優(yōu)選擇。如下 （1）工藝方案一 工序一：鑄造毛坯 工序二：粗、精銑φ250前端面 工序三：粗、精銑φ250后端面保證尺寸100mm 工序四：粗、精鏜中心孔φ180H7到位 工序五：銑上部端面及右側(cè)端面 工序六：銑上部下端面和右側(cè)下端面保證兩部分尺寸50mm 工序七：銑上部端面和右側(cè)端面上的寬槽保證尺寸50mm 工序八：鉆、擴(kuò)2-φ25孔 工序九：鉆6-φ13孔 工序十：去毛刺倒棱角 工序十一：檢驗(yàn)入庫 （2）工藝方案二 工序1：鑄造毛坯 工序2：粗、精車φ250前端面 工序3：粗、精車φ250后端面保證尺寸100mm 工序4：粗、精車中心孔φ180H7到位 工序5：銑上部對應(yīng)的下端面和右側(cè)下端面保證尺寸50mm 工序6：銑上部和右側(cè)端面上的寬槽50mm 工序7：鉆擴(kuò)2-φ25孔 工序8：鉆大端面上6-φ13孔 工序9：去毛刺倒棱角 工序10：檢驗(yàn)入庫 （3）工藝方案的比較分析 我們來分析如上對該軸承座的零件的兩個(gè)工藝方案的比較分析。 方案二中采用的是對大端面及大中心孔使用車床來進(jìn)行加工，車床加工固然可以，但是本次的零件體積較大，在車床加工的時(shí)候由于該零件也不是類似于回轉(zhuǎn)體曲面的形狀，這樣就要考慮使用工裝夾具，此零件體積較大，上車床加工既要選擇大車床也要選擇較大的工裝夾具，對安裝時(shí)間和使用機(jī)床的成本都是大大提高，所以不采用方案二，最終選擇方案一為本次的最終加工方案。 2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 根據(jù)軸承座的材料毛坯采用的是HT200灰口鑄鐵毛坯，以此來確定各加工表面的加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。 1、φ250前后端面 查詢《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表2-24的平面加工余量，本次的軸承座φ250前后端面的平面的表面粗糙度要求為Ra6.3，要經(jīng)過粗、半精加工達(dá)到完成，厚度范圍屬于50~100mm，得知粗加工余量單邊為2.5mm，半精加工余量單邊為1.5mm。這樣φ250前后端面的毛坯尺寸為100+4+4=108mm。 2、孔（） 查詢表2-20本次的軸承座中心孔φ180在粗鏜之前的孔直徑最大可以是φ170mm，本次考慮使用一定的加工余量就按照φ160孔的毛坯尺寸制造。 2.5 確定切削用量及基本工時(shí) 2.5.1粗、精銑φ250前后端面 （1）粗銑 被加工零件材料：HT200 機(jī)床選用：選用立式銑床X53K 刀具選用：選用套式端面銑刀，直徑φ100mm，齒數(shù)為Z=10 銑削深度： 每齒進(jìn)給量：根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-5，取 銑削速度：參照《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-11，取 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 進(jìn)給量： 工作臺每分進(jìn)給量： 根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-47銑削的基本時(shí)間計(jì)算，本次為套式面銑刀，銑削的基本工時(shí)計(jì)算公式如下 式中 工件的銑削長度 刀具切入長度： 式中 為銑削的公稱寬度，查詢表5-11得出本次的面銑刀直徑100mm的銑削寬度為48mm ：銑刀直徑為100mm 代入上式后得出 ，得出 刀具切出長度：取，本次選擇3mm ：工作臺水平進(jìn)給量 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 （2）精銑φ250端面 被加工零件材料：HT200 機(jī)床選用：選用立式銑床X53K 刀具選用：選用套式端面銑刀，直徑φ100mm，齒數(shù)為Z=10 銑削深度： 每齒進(jìn)給量：根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-5，取 銑削速度：參照《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-11，取 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 進(jìn)給量： 工作臺每分進(jìn)給量： 根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-47銑削的基本時(shí)間計(jì)算，本次為套式面銑刀，銑削的基本工時(shí)計(jì)算公式如下 式中 工件的銑削長度 刀具切入長度： 式中 為銑削的公稱寬度，查詢表5-11得出本次的面銑刀直徑100mm的銑削寬度為48mm ：銑刀直徑為100mm 代入上式后得出 ，得出 刀具切出長度：取，本次選擇3mm ：工作臺水平進(jìn)給量 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 2.5.2銑上端面和右側(cè)端面 被加工零件材料：HT200 機(jī)床選用：選用立式銑床X53K 刀具選用：選用套式端面銑刀，直徑φ50mm，齒數(shù)為Z=8 銑削深度： 每齒進(jìn)給量：根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-5，取 銑削速度：參照《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-11，取 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 進(jìn)給量： 工作臺每分進(jìn)給量： 根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-47銑削的基本時(shí)間計(jì)算，本次為套式面銑刀，銑削的基本工時(shí)計(jì)算公式如下 式中 工件的銑削長度 刀具切入長度： 式中 為銑削的公稱寬度，查詢表5-11得出本次的面銑刀直徑50mm的銑削寬度為24mm ：銑刀直徑為50mm 代入上式后得出 ，得出 刀具切出長度：取，本次選擇3mm ：工作臺水平進(jìn)給量 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 2.5.3粗、精鏜孔φ180H7 （1）粗鏜孔至φ179 選擇高速鋼鏜刀 粗加工吃刀量選擇為 進(jìn)給量查詢參照《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-36，取 切削速度參照表5-1，得 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 切削的時(shí)間按照下式計(jì)算 式中 L：切削的長度按照孔徑179mm ：工件的實(shí)際長度為179mm ：粗加工選擇為2mm 主偏角，那么 ，本次選取4mm 進(jìn)給次數(shù)為 （2）精鏜 選擇高速鋼鏜刀 進(jìn)給量查詢參照《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-1，取 切削速度參照表5-1，得 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 切削的時(shí)間按照下式計(jì)算 式中 L：切削的長度按照孔徑180mm ：工件的實(shí)際長度為180mm 主偏角，那么 ，本次選取4mm 進(jìn)給次數(shù)為 2.5.4鉆擴(kuò)孔φ25 （1）鉆孔至φ20 進(jìn)給量：根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-22，取 切削速度：參照《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-22，取 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：， 鉆孔的切削時(shí)間計(jì)算按照如下式 式中 被切削層長度：本次按照切削的深度為 刀具切入長度： ：錐柄麻花鉆頭的前角，一般為118度，本次按照120度計(jì)算 刀具切出長度：，本次是鉆通孔，按照3mm 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： （2）擴(kuò)孔至φ25 進(jìn)給量：根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-25，取 切削速度：參照《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-26，取 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：， 擴(kuò)孔的切削時(shí)間計(jì)算按照如下式 式中 被切削層長度：本次按照切削的深度為 刀具切入長度： ：錐柄麻花鉆頭的前角，一般為118度，本次按照120度計(jì)算 刀具切出長度：，本次是鉆通孔，按照3mm 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 2.5.5銑寬槽10mm 機(jī)床：銑床X53K 刀具：高速鋼鍵槽銑刀 齒數(shù) 進(jìn)給量：根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-15，取 切削速度：參照《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-15，取 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：， 銑鍵槽的方式來計(jì)算，銑削的基本工時(shí)計(jì)算公式如下 式中 工件的切削長度 刀具切入長度：，按照25mm計(jì)算得知 刀具切出長度：取，本次選擇2mm ：工作臺水平進(jìn)給量 機(jī)動(dòng)時(shí)間 2.5.6鉆擴(kuò)6-φ13 （1）鉆孔至φ10 進(jìn)給量：根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-22，取 切削速度：參照《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-22，取 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：， 鉆孔的切削時(shí)間計(jì)算按照如下式 式中 被切削層長度：本次按照切削的深度為 刀具切入長度： ：錐柄麻花鉆頭的前角，一般為118度，本次按照120度計(jì)算 刀具切出長度：，本次是鉆通孔，按照3mm 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： （2）擴(kuò)孔至φ13 進(jìn)給量：根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-25，取 切削速度：參照《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表5-26，取 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：， 擴(kuò)孔的切削時(shí)間計(jì)算按照如下式 式中 被切削層長度：本次按照切削的深度為 刀具切入長度： ：錐柄麻花鉆頭的前角，一般為118度，本次按照120度計(jì)算 刀具切出長度：，本次是鉆通孔，按照3mm 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 第3章銑上端面夾具設(shè)計(jì) 3.1工件自由度分析和定位原理 本次對軸承座上端面進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，采用的定位原理方法借助于六點(diǎn)定位原則方式，六點(diǎn)定位原則的基本方式圖如下 圖3-1六點(diǎn)定位原則 本次考慮以φ250大端面作為主要定位基準(zhǔn)限制三個(gè)自由度，考慮使用四個(gè)支承釘?shù)亩ㄎ辉绞?，其中三個(gè)支承釘作為定位的考慮限制其三個(gè)自由度，另外一個(gè)起到加強(qiáng)的作用，對自由度限制不考慮。 右側(cè)的端面限制其兩個(gè)自由度，采用的定位元件為支承釘，同樣下小部分的端面也采用的是支承釘定位元件限制一個(gè)自由度，這樣整個(gè)裝置的定位原則方式就是基本按照圖3-1六點(diǎn)定位原則的原始方法圖相同了。 3.3定位誤差的分析 本次的一個(gè)定位就是右側(cè)端面和下端面采用的是相互垂直的兩個(gè)平面，如下可以進(jìn)行對其的定位誤差進(jìn)行分析 圖3-1兩個(gè)垂直平面定位 通過兩個(gè)垂直平面定位的公差分析計(jì)算如下式: 本次的選擇為90度，定位的側(cè)邊兩個(gè)尺寸和分別為30和35，代入此式后得出 定位誤差占加工公差的 ，能保證加工要求。 該定位方案能滿足加工的精度要求，定位方案是合理的。 3.4切削力及夾緊力的計(jì)算 （1）切削力計(jì)算 本次采用的是銑端面，銑削力按照銑削如下公式計(jì)算 銑刀為圓柱銑刀、立銑刀、盤銑刀、鋸片銑刀、角度銑刀、半圓成形銑刀 式中 ：切削力 ：使用高速鋼銑刀銑削的時(shí)候，工件材料及銑刀類型的系數(shù)查表選取 ：銑削深度 ：每齒進(jìn)給量 ：銑刀直徑 ：銑削寬度 ：銑刀每分鐘的轉(zhuǎn)速 ：銑刀的齒數(shù) ：用高速鋼銑削的時(shí)候，工件材料機(jī)械性能不同的修正系數(shù)。對于結(jié)構(gòu)鋼、鑄鋼為， ：工件材料的抗拉強(qiáng)度MPa =2451N （2）夾緊力的計(jì)算 由于本次對工件的夾緊是對工件的底面定位的上方進(jìn)行夾緊。根據(jù)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊 第三版》中檔其他切削分力較小的時(shí)候，僅需要較小的夾緊力防止工件在加工過程中產(chǎn)生振動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。 式中 ：原動(dòng)力 ：實(shí)際所需的夾緊力 ：螺桿端部與工件間的當(dāng)量摩擦半徑 ：螺紋中徑之半 ：螺紋升角 ：螺桿端部與工件間的摩擦角 ：螺旋副的當(dāng)量摩擦角 ：機(jī)械效率 計(jì)算方式如下： Wk =2451N r' = 3 φ1 = 3.2 rz = 6.9 α = 2.5 φ'2 = 9.83 L = 43 η0 = 0.88 l = 21 計(jì)算結(jié)果 = 2945N 3.5夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明 本次的夾具是銑上端面夾具，由于工件的特征表面此銑面雖然是兩個(gè)不同位置，但是經(jīng)過工件的旋轉(zhuǎn)后此銑面的特征是完全相同，可以借助一個(gè)工裝夾具來實(shí)現(xiàn)可以加工兩個(gè)不同的位置，在銑完一個(gè)特征后，需要拆卸下壓緊在工件大端面上的螺母，然后將右側(cè)的活動(dòng)支承塊拿開，就可以將此工件拿下，然后將工件翻轉(zhuǎn)，這樣可以對另外一個(gè)特征在使用此同種夾具上進(jìn)行操作，這樣節(jié)省了工件安裝時(shí)間，方便操作。 整個(gè)夾具的裝配圖如下 圖3-3銑上端面專用夾具裝配圖 結(jié) 論 軸承座是一個(gè)基本的零件，其性能直接影響到連接的軸及軸承零件的整體加工效果，進(jìn)而影響到加工零件的精度關(guān)系。因此，本次的研究課題后軸承座的零件工藝分析很好得結(jié)合課本所學(xué)知識，并應(yīng)用機(jī)械加工制造工藝學(xué)，對此零件進(jìn)行工藝分析和最終夾具的設(shè)計(jì)。 本次設(shè)計(jì)的軸承座的工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及主要工序的夾具設(shè)計(jì)得出的幾點(diǎn)結(jié)論。 1、首先分析零件的工藝性，并制定零件的工藝規(guī)程，制定零件的工藝過程，熟悉這類零件的工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)方法。 2、制定好零件的工藝后對其中的主要工序進(jìn)行分析，選擇一個(gè)其中的主要工序作為夾具設(shè)計(jì)的任務(wù)。本次選擇的是銑大端面夾具設(shè)計(jì)。 3、銑上端面夾具使我熟悉掌握了此類零件的六點(diǎn)定位原則方式，熟悉使用支承釘?shù)亩ㄎ辉x擇，熟悉端面的壓板對表面進(jìn)行的螺旋壓緊方式。 參考文獻(xiàn) [1]李益民主編 《機(jī)械制造工藝簡明手冊》 機(jī)械工業(yè)出版社，2003； [2]周開勤主編 《機(jī)械零件手冊》 高等教育出版社，2006 [3]吳宗澤主編 《機(jī)械零件設(shè)計(jì)手冊》 機(jī)械工業(yè)出版社，2003 [4]陳宏均主編 《實(shí)用機(jī)械加工工藝手冊》 機(jī)械工業(yè)出版社，2005 [5]毛倩德主編 《袖珍機(jī)械設(shè)計(jì)師手冊》機(jī)械工業(yè)出版社，2005 [6] 《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》第二版，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1994,12 21