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設計（論文）題目：工裝設計
系 別：機電工程系
目 錄
一、 計算生產(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型 …………………… 1
二、 零件圖樣的工藝性………………………………… 1
三、 工藝過程設計………………………………………… 2
四、 毛坯的選擇……………………………………… 3
五、確定機械加工余量及毛坯、設計毛坯圖…………… 4
六、工序設計……………………………………………… 7
七、確定切削用量及基本時間…………………………… 11
八、夾具的設計…………………………………………………22
九、小結…………………………………………………………24
十、參考文獻……………………………………………………25
（一）、序言
畢業(yè)設計，它是一次深入的綜合性的總復習，也是一種理論聯(lián)系實際的訓練踏實我們完成本專業(yè)教學計劃的最后一個極為重要的實踐性教學環(huán)節(jié)，是我們綜合運用所學過的基本理論基本知識與基本技能去解決專業(yè)范圍內(nèi)的工程技術問題而進行的一次基本訓練，它在我們?nèi)甑拇髮W生活中占有重要的地位。這對學生即將從事的有關技術工作和未來事業(yè)的開拓有一定意義。
畢業(yè)設計的主要目的：
1 培養(yǎng)我們綜合分析和解決本專業(yè)的一般工程技術問題的獨立工作能力，拓寬和深化學過的知識。
2培養(yǎng)我們樹立正確的設計思想，設計構思和創(chuàng)新思維。掌握工程設計的一般程序，規(guī)范和方法。
2 培養(yǎng)我們正確使用技術資料，國家標準，有關手冊，圖冊等工具書進行設計計算，數(shù)據(jù)處理。編寫技術文件等方面的工作能力。
3
4 培養(yǎng)我們進行調(diào)查研究，面向?qū)嶋H，面向生產(chǎn)，向工人和工程技術人員學習的基本工作態(tài)度，工作作風和工作方法。
5 就我個人而言，我希望通過這次畢業(yè)設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性訓練。叢中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力。為今后參加祖國的“四化”建設打下一個良好的基礎。
由于個人能力有限，設計尚有許多不足之處。懇切各位老師給予指導。
課題簡介
本課題是與叉車滾輪有關的工裝設計，叉車應用與工業(yè)機械中，通常用與托運大或笨重的貨物，以減輕人力勞動強度從而節(jié)約企業(yè)成本。
插車在托運器重貨物是靠其兩側的支撐架來實現(xiàn)的，支撐架在唾棄重物時由上下兩根軸支撐通過鏈條帶動把重物托起，在運轉過程中由于存在著摩擦使鏈條在帶動托運架旋轉時產(chǎn)生很大的噪音很震動，為消除這種現(xiàn)象在插車中用了很多的軸承！
滾動軸承是一種通用性很強，標準化，系列化程度很高的基礎元件。由于各種機械有著不同的工作條件，對滾動軸承在載荷能力，結構和使用性能等方面都提出了各種不同的要求。為此，滾動軸承就需要有各式各樣的結構。但最基本的結構是由內(nèi)圈，外圈，滾動體和保持架組成。
1. 內(nèi)圈通常與軸配合，并與軸一起旋轉。
2. 外圈通常與軸承座孔或機械部件外殼配合，起支撐作用。但在某些場合也有外圈旋轉，內(nèi)圈固定的，或內(nèi)外圈都是旋轉的。
3. 滾動體借助保持架均勻的排列在內(nèi)圈和外圈之間。滾動體有球，圓柱滾子，滾針，圓錐滾子和球面滾子等，它們的形狀大小和數(shù)量直接影響軸承的承載能力和使用性能。
4. 保持架將軸承中的一直組滾動體等距離隔開，引導滾動體在正確的滾道上運動，改善軸承內(nèi)部載荷分配和潤滑性能。
為了適應某些使用要求，有的軸承會增加或減少一些零件，如無內(nèi)圈，無外圈，即無內(nèi)圈有無外圈；或帶防塵蓋，密封圈及安裝調(diào)整用的緊定套.
軸承在工作時對其影響最大的除了他的制造精度外其游隙對其影響也很大如果游隙選擇不正確同樣不能正常工作，軸承的游隙可分為徑向游隙和軸向游隙，徑向游隙指一個圈固定不動另一個相對固定套圈徑向移動量，軸向游隙是指一個套圈固定另一個移動套圈相對移動套圈軸向偏移量；游隙又有工作游隙，安裝游隙和原始游隙之分，原始游隙指未安裝前的游隙，安裝游隙指安裝后的游隙，由于安裝過盈配合的原因，內(nèi)圈在安裝時會有相應的膨脹，使游隙減小，一般原始游隙大于安裝游隙；工作游隙指軸承在運轉時的游隙，軸承在運轉時由于材料和受摩擦產(chǎn)生的熱不一樣，使軸承內(nèi)外圈的熱膨脹不同使游隙變大或減小，由于離心力的不同內(nèi)膨脹小于外圈的膨脹，也造成游隙減小，一般來說工作游隙有大與安裝游隙。由于游隙的存在又潛在要求軸承的溝道精度要高，給造成加工帶來難度，所以在設計軸承時一定要多方考慮軸承的游隙。
本課題所涉及到的是叉車兩側的滾動軸承，它的結構外觀圖為
這類軸承很一般的深溝球的工作原理基本一樣，所不同的是該軸承是雙滾道，內(nèi)圈固定在車體上，外圈旋轉并起一定的支撐作用，剖開圖如下：
如圖所示，該產(chǎn)品由內(nèi)圈，外圈，滾動體密封槽組成，他于一般深溝球軸承的區(qū)別在與：他是雙滾道，沒有保持架，內(nèi)圈由軸做成，軸的兩段各有一個孔，他是用來安裝用的，用螺栓連接在車架上，內(nèi)圈固定外圈旋轉，為防止灰塵等一些雜物進入滾道影響軸承的旋轉精度，在軸承的兩端裝有密封圈來防止硬度大的顆粒進入滾道，同時還可以提高軸承的使用壽命。
一 計算生產(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型
叉車滾輪應用與農(nóng)業(yè)機械，建筑機械，和水利機械，是其中很重要的構件之一，該廠生產(chǎn)的產(chǎn)品大都遠銷美國、巴西等國家！年生產(chǎn)幾十萬件，屬于大批量生產(chǎn)！根據(jù)公司現(xiàn)有設備，該產(chǎn)品加工多用專用設備。
二、審查零件圖樣的工藝性
滾輪圖樣的視圖完整，尺寸、公差及技術要求齊全。成品圖可以看出精度要求高，由零件成品圖可以看出R350圓弧，該圓弧用于受力部分，外圈加工精度要求高通過磨床來滿足加工要求，軸的加工于外圈略有不同、，在加工軸時，兩溝道的相對位置精度要求很高，而且形位公差要求也較高，在加工事要用到專用夾具，以提高生產(chǎn)效率。軸承結構簡單加工工藝過程相對簡單，但精度要求很高，使加工困難，加工時為提高生產(chǎn)率通常采用專用設備；根據(jù)零件結構可知：軸承加工通常由車加工和磨加工，車加工屬于粗加工階段，精度要求相對底一些，在車加工階段對與設備可采用數(shù)控車普通車和液壓車；在磨加工階段，為節(jié)約成本對于一些要求不高的端面外徑通常采用普通磨床也可以滿足要求，但一些要求高的如滾道在加工時企業(yè)一般采用專用設備來實現(xiàn)。
三、 工藝過程設計
1.工藝路線的擬訂
1）加工方法的選擇：
選擇各表面的加工方法與零件的技術要求材料，生產(chǎn)規(guī)模，現(xiàn)場加工提條件，生產(chǎn)率和經(jīng)濟性要求等有關，應綜合考慮
該構件是回轉類零件，結構相對比較簡單，只是各要加工精度和表面粗糙度要求較高。
外圈加工大致包括：
粗車---精車----粗磨----熱處理----精磨
軸加工大致為：
粗車---精車---銑---鉆---粗磨---熱處理---精磨
2）加工基準的選擇
基準選擇是工藝規(guī)程設計的重要工作之一，基準選擇的正確于合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高，否則加工工藝過程中會問題百出，更有、甚者還會造成零件大批報廢
粗基準的選擇：
因該零件是回轉類零件，故以外徑作為粗基準
精基準的選擇：
根據(jù)精基準選擇原則，完全可以選擇一端面和外徑作為精基準，在加工是外圈的精度有專用機床來保證，他是通過外圈的外徑和一端面做為加工基準，軸則選擇外徑和中心孔，以便實現(xiàn)基準重合和基準統(tǒng)一從而保證零件的加工質(zhì)量并使夾具的設計，制造簡化。
中心孔的要求根據(jù)金屬切削手冊查得：中心孔有A，B，C三種結構，根據(jù)零件具體情況選擇A型中心孔，最終不需要保留中心孔；工件直徑D0>18時，中心孔直徑d為2.5mm，L為6mm,D為6mm中心孔圖見下頁。.
2.初定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術要求得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并適當配置專用機床進行加工；工序以分散為主，某些工序盡量集中來提高生產(chǎn)率，應劃分加工階段，將粗精加工分開；刀具，量具的選擇可以專用通用的相結合。選擇除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本下降。根據(jù)以上分析，初擬工藝路線方案：
內(nèi)，外圈加工過程：
棒料---鍛造—退火—車加工—熱處理---磨加工---精研或拋光—零件檢驗—防銹---入庫
由于鋼球和密封圈是采購成品不需要加工！
（1）.外圈加工路線：
車端面內(nèi)孔---車另一端面外徑---軟磨兩端面---軟磨外徑---精車內(nèi)孔倒角---車溝道—車密封槽---銑裝球缺口----車外倒角---滲碳淬火---磨兩端面---磨外徑----磨圓弧---磨滾道---探傷----磷化處理---終磨滾道
2）. 車端面內(nèi)孔---車另一端面外徑---軟磨兩端面---軟磨外徑---精車內(nèi)孔倒角---車溝道—車密封槽---銑裝球缺口----滲碳淬火 ---車外倒角---磨兩端面---磨外徑----磨圓弧---磨滾道---探傷----磷化處理---終磨滾
分析比較：
兩加工方案基本相同，不同點在于方案一是先車倒角在熱處理，方案二是先熱處理在倒角，表面看方案二有點不合理，因為在淬火后零件的硬度變大車刀很難在車的動，費工費時不經(jīng)濟，但是我們應該想到在熱處理后零件熱脹冷縮會使好的倒角多少產(chǎn)生微量變形，嚴重的會造成倒角過小或過大，不能滿足顧客的要求，而熱處理帶來的微量變形又不好控制。所以在顧客的度要求較高時采用方案二來實現(xiàn)。根據(jù)本圖紙顧客的要求選擇方案一是完全可以滿足顧客的需要。
（2）內(nèi)圈加工工藝：
1）.車外徑端面倒角——軟磨外徑——車溝道——車密封槽——銑裝球缺口——銑臺階面——鉆孔——溝道高頻淬火——磨外徑——磨滾道——倒角——磷化處理——溝道拋光
2）. 車外徑端面倒角——軟磨外徑——車溝道——車密封槽——銑裝球缺口——溝道高頻淬火——磨外徑——磨滾道——倒角——銑臺階面——鉆孔——磷化處理——溝道拋光
分析比較：
這兩種種工藝方案從工序步驟和使用設備來看沒有差別，他們所不同的是工序步驟的先后順序不一樣，方案二采用的是工序分散加工方案一是采用了工序集中來實現(xiàn)加工，方案一是通過一次裝夾來完成多個工序和工步，采用基準同意符合加工工藝選擇原則，但不適合大批量生產(chǎn)，現(xiàn)在企業(yè)在滿足顧客要求的同時是以贏利為目的，相同的設備相同的步驟那個可以先完成哪個就是做好的！方案二就滿足了企業(yè)的要求！
綜合上述分析該構件的外圈和軸的加工工藝方案確定為：
1）.外圈加工路線：
車端面內(nèi)孔---車另一端面外徑---軟磨兩端面---軟磨外徑---精車內(nèi)孔倒角---車溝道—車密封槽---銑裝球缺口----車外倒角---滲碳淬火---磨兩端面---磨外徑----磨圓弧---磨滾道---探傷----磷化處理---終磨滾道
2）.內(nèi)圈加工工藝：
車外徑端面倒角——軟磨外徑——車溝道——車密封槽——銑裝球缺口——溝道高頻淬火——磨外徑——磨滾道——倒角——銑臺階面——鉆孔——磷化處理——溝道拋光
工序和設備使用：
工序Ⅰ：車端面內(nèi)孔，端面尺寸至，內(nèi)孔尺寸至設備為A6140，量具游標卡尺；
工序Ⅱ：車另一端面外徑，外徑尺寸至設備為CA6140，量具游標卡尺；
工序Ⅲ：軟磨兩端面，尺寸至，設備為端面磨床，量具為端面儀；
工序Ⅳ：軟磨外徑，尺寸至，設備為外圓磨床，量具D913；
工序Ⅴ：精車內(nèi)孔倒角，設備CA6140；
工序Ⅵ：車溝道，尺寸至，設備CA6140或液壓車床，量具刮色球；
工序Ⅶ：車密封槽，設備普通車床，量具樣板；
工序Ⅷ：銑裝球缺口，缺口大小為R3，設備為臥式銑床，量具游標卡尺；
工序Ⅸ：車倒角，設備CA6140，量具游標卡尺；
工序Ⅹ：熱處理
工序Ⅺ：磨雙端面，設備為端面磨床，量具G903，尺寸至
工序Ⅻ：磨外徑，設備外圓磨床，尺寸，量具D913
工序XⅢ：磨圓弧，設備3ME2116，量具D913；
工序：磨溝道，設備為內(nèi)圓磨床，量具為刮色球或H903A；
工序：探傷，磷化；
工序：終磨溝道，設備為精密內(nèi)圓磨床，量具D012；
2）.內(nèi)圈加工工藝：
工序Ⅰ：車外徑端面倒角，使用設備CA6140，測量工具千分尺，軸長度尺寸為
工序Ⅱ：軟磨外徑，尺寸至，使用設備為外圓磨床，測量工具為千分尺；
工序Ⅲ：車溝道，尺寸至同時要求的還有形位公差，測量工具為D923，使用設備為CJK0640B；
工序Ⅳ：車密封槽，使用設備為CL6140，測量工具為游標卡尺；
工序Ⅴ：銑裝球缺口R3，使用設備為X6132，測量工具為游標卡尺；
工序Ⅵ：溝道高頻淬火，，設備高頻淬火機；
工序Ⅶ：磨外徑，尺寸至，設備為MT1083，使用量具為D923；
工序Ⅷ：磨溝道，尺寸至使用設備為M1432B，測量工具為溝位置樣板或D022；
工序Ⅸ：銑臺階面，使用設備為銑床，量具為游標卡尺；
工序Ⅺ：鉆孔，使用設備鉆床，量具為游標卡尺；
工序Ⅻ：溝道拋光，使用設備為滾道超精機，使用量具為溝位置樣板；
此外還有車倒角，和磷華等工藝和外圈的像似
四、 毛坯的選擇
滾動軸承在工作時承受著高而集中的交變應力同時在滾動體和套圈之間還產(chǎn)生強烈的摩擦，因此，滾動軸承鋼要求具有高的硬度和耐摩性，高的彈性極限和接觸疲勞強度，足夠的任性和一定的耐腐蝕性。一般軸承材料用GCr15，但對于一些應用場合要求有優(yōu)良的耐摩性，耐疲勞性，又可以承受沖擊載荷，要求具有良好的綜合力學性能，用軸承鋼可以滿足要求，但為了節(jié)約成本可以采用20CrMo，該產(chǎn)品外圈在受力時要求很高的硬度又要求一定的塑性和任性，根據(jù)上述分析故外圈材料可為20CrMo，內(nèi)圈為：GCr15，為提高生產(chǎn)率外圈采用鍛件，內(nèi)圈采用棒料。
五、 確定機械加工余量及毛坯、設計毛坯圖
⒈ 確定機械加工余量
鋼質(zhì)?；⌒蚊娴臋C械加工余量按JB3835-85確定。確定時，根據(jù)估算鍛件重量，加工精度及鍛件形狀復雜系數(shù)；由表3.1-56可查得除孔以外各內(nèi)外表面的加工余量?？椎募庸び嗔坑杀?.1-57查得。表中余為量值單面余量。（參考《機械加工工藝手冊》）
⑴鍛件重量 根據(jù)零件成品外圈重量估算為小于0.4kg.軸為0.6kg
⑵加工精度 零件的各表面為精度F2 磨削加工。
⑶鍛件形狀復雜系數(shù)S.
因為鍛件為薄形圓盤，其厚度與直徑之比≦0.2，所以鍛件形狀復雜系數(shù)為復雜級S4..
⑷機械加工余量 根據(jù)鍛件重量、F2、S4查表3.1-56。由于表中形狀復雜系數(shù)只列S1和S3，則S2參考S1,S4參考S3定。由此查得直徑方向為1.5～2.0mm，水平方向為1.5～2.0mm.即鍛件各外徑的單面余量為1.5～2.5mm。各軸向尺寸的單面余量為1.5～2.0mm，鍛件中心兩孔的單面余量按表3.1-57查得為2.0mm.
⒉確定毛坯尺寸
鍛件的基本要求
1.鍛件正火處理，硬度不大于229HB；
2.正火后的脫碳層（包括脫碳與貧碳）不得超過0.6mm；
3.鍛件不允許有裂紋、白點、夾渣、氣泡、縮孔及殘余內(nèi)裂等缺陷；
4.鍛件表面氧化皮墊坑、毛刺墊坑、折疊、凹心等缺陷最大深度不大于0.5mm；
5.毛刺不大于0.6×0.6。
上面查得的加工余量適用于機械加工表面粗糙度Ra≥1.6.Ra<1.6的表面，余量要適量增大。
分析本零件，本零件采用鍛件，外徑尺寸根據(jù)機械設計手冊查得外徑毛坯尺寸為Φ45mm，滾道擋邊尺寸為Φ25mm，軸承寬度為35mm，軸的毛坯為棒料，根據(jù)機械設計手冊查的軸的毛坯尺寸為Φ25mm，長度為85，除Φ40mm的外圓面為Ra0.8以外，其余各表面皆Ra≥1.6,因此這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所得的余量值即可（由于有的表面只需粗加工，這時可取所查得值中的小值。當表面需經(jīng)粗加工和半精加工時，可取較大值）。Φ40mm的外圓面采用粗磨和精磨，故需增加這些加工工序的加工余量。參考外圓柱表面加工余量（表3.2-3）確定粗磨單面余量為0.2mm。精磨余量0.05mm.，故需增加這個加工工序的加工余量。參考內(nèi)孔加工余量確定精磨的加工余量為0.3mm。則毛坯尺寸如下表所示。
零件毛坯（鍛件）尺寸 （mm）
零件尺寸
單面加工余量
鍛件尺寸
Φ41
2
Φ45
Φ34
2.25
Φ38.5
Φ34.5
2
Φ30.5
Φ38
2.3
Φ33.4
Φ31
2
Φ27
⒊設計毛坯圖
⑴確定毛坯尺寸公差
毛坯尺寸公差根據(jù)鍛件重量，形狀復雜系數(shù)，分模線形狀種類及鍛件精度等級從有關的表中查得。
本零件鍛件重量小于0.4KG, 形狀復雜系數(shù)為S4，零件的材料為軸承鋼其最高含量大于3%，因此鍛件材質(zhì)系數(shù)為M2,采取平直分模線，鍛件為普通精度等級，則毛坯公差可由表3.1-42，表3.1-44查得。
本零件毛坯尺寸允許偏差如表下表所列。
毛坯（鍛件）尺寸允許公差偏差 （mm）
鍛件尺寸
偏差
根據(jù)
Φ45
表3.1-42
Φ38.5
表3.1-42
Φ30.5
表3.1-42
Φ33.4
表3.1-42
27
表3.1-42
25
表3.1-42
16.5
表3.1-44
⑵確定圓角半徑
鍛件的圓角半徑按表3.1-49確定（參考《機械加工工藝手冊》）。本鍛件各部分的H/B皆小于2，故可用下式計算：
外圓角半徑 r＝0.05H+0.5
內(nèi)圓角半徑 R＝2.5r+0.5
為簡化起見，本鍛件的內(nèi)外圓角半徑分別取相同數(shù)值。以最大的H進行計算。
r＝(0.05×8+0.5)mm＝0.9mm
r圓整為1mm
R＝(2.5×1+0.5)mm＝3mm
以上所取的圓角半徑數(shù)值能保證各表面的加工余量。
⑶確定鍛件倒角
本鍛件由于上、下模膛深度相等，起模角以模Φ31mm的一側計算。
L/B＝34/34＝1 ,
H/B＝6.5/34＝0.191
按表3.1-51（《機械加工工藝手冊》），查得：
外倒角＝1X45°，倒角=1X45°。
⑷確定分模位置
由于毛坯是H
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