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哈爾濱理工大學 機 械 制 造 技 術 基 礎 課 程 設 計 說 明 書 設計題目：設計軸承座車Φ30mm孔的車床夾具 設 計 者：牛 大 衛(wèi) 指導教師：敖 曉 春 哈 爾 濱 理 工 大 學 機械設計制造及其自動化系 2006年09月11日 哈 爾 濱 理 工 大 學 機械自造工藝及夾具課程設計任務書 設計題目：設計軸承座車Φ30mm孔的車床夾具 設計要求：中批量生產(chǎn) 手動夾緊 通用工藝裝備 設計時間： 2006.9.11~2006.9.29 設計內(nèi)容：1、熟悉零件圖； 2、繪制零件圖（一張）； 3、繪制毛坯圖（一張）； 4、編寫工藝過程卡片和工序卡片（各一張）； 5、繪制夾具總裝圖； 6、繪制夾具零件圖； 7、說明書 班 級：機 械 03-1 班 學 生： 牛 大 衛(wèi) 指導教師： 敖 曉 春 系 主 任： 陶 福 春 2006年09月11日 2 ` 哈爾濱理工大學 機械加工技術 課程設計說明書 設計題目：設計“軸承座”零件的機械加工 工藝規(guī)程及工藝裝備 班 級 設 計 者 指導教師 機械制造工藝學課程設計任務書 題目：設計軸承座零件的加工工藝規(guī)程 生產(chǎn)綱領： 5000件 生產(chǎn)類型： 批量生產(chǎn) 內(nèi)容： 1. 產(chǎn)品零件圖 1張 2. 產(chǎn)品毛坯圖 1張 3. 機械加工工藝過程卡片 1套 4. 機械加工工序卡片 1套 5. 課程設計說明書(5000～8000字) 1份 班 級 學 生 指導教師 目 錄 前言…………………………………………………………………………………………… 課程設計說明書正文………………………………………………………………………… 一、零件的分析…………………………………………………………………………… （一）、零件的作用……………………………………………………………………… （二）、零件的工藝性分析……………………………………………………………… 二、確定生產(chǎn)類型………………………………………………………………………… 三、確定毛坯……………………………………………………………………………… (一)、確定毛坯的種類……………………………………………………………… (二)、繪制鑄造件毛坯圖…………………………………………………………… 四、工藝規(guī)程設計………………………………………………………………………… (一)定位基準的選擇…………………………………………………………………… (二)工藝路線的擬定…………………………………………………………………… （三），機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定…………………………………` 五、工裝設計分析提設計任務書…………………………………………………………… 六、小結(jié)………………………………………………………………………………………… 七、主要參考文獻……………………………………………………………………………… 前言 機械制造工藝學課程是在學完了機械制造工藝學包括機床夾具設計和大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習的基礎上的一個教學環(huán)節(jié)。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學課程的一次深入的全面的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。因此，它在今年的學習中占有重要的地位。 我個人的感想是，希望經(jīng)歷了這次課程的設計，對自己的將來所從事的工作，進行一次適應性的訓練，通過這次課程設計鍛煉自己的分析問題，解決問題的能力，為畢業(yè)后的工作打下一個良好的基礎。 由于自己的理論知識的不完善，實踐能力的缺乏，設計之中不免有一些不合理的地方，學生我肺腑的懇請各位老師能夠給予指教批評。 一 零件的分析 （一）零件的作用 上緊定螺絲，以達到內(nèi)圈周向、軸向固定的目的 但因為內(nèi)圈內(nèi)孔是間隙配合，一般只用于輕載、無沖擊的場合。 （二）零件的工藝分析 該零件為軸承支架，安裝軸承，形狀一般，精度要求并不高，零件的主要技術要求分析如下：（參閱附圖1） （1） 由零件圖可知，零件的底座底面、內(nèi)孔、端面及軸承座的頂面有粗糙度要求，其余的表面精度要求并不高，也就是說其余的表面不需要加工，只需按照鑄造時的精度即可。底座底面的精度為Ra6.3、內(nèi)孔、端面及內(nèi)孔的精度要求均為6.3。軸承座在工作時，靜力平衡。 （2） 鑄件要求不能有砂眼、疏松等缺陷，以保證零件的強度、硬度及疲勞度，在靜力的作用下，不至于發(fā)生意外事故。 二 確定生產(chǎn)類型 已知此軸承座零件的生產(chǎn)綱領為5000件/年，零件的質(zhì)量不足100Kg，查《機械制造工藝與夾具》第7頁表1.1-3，可確定該撥叉生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當集中；加工設備以通用設備為主， 采用專用工裝。 三 確定毛坯 （1）確定毛壞種類 零件材料為HT200，考慮零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構又比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，故選擇木摸手工砂型鑄件毛坯。查《機械制造工藝設計簡明手冊》第41頁表2.2-5,選用鑄件尺寸公差等級為CT-9。這對提高生產(chǎn)率，保證產(chǎn)品質(zhì)量有幫助。此外為消除殘余應力還應安排人工時效。 （2）繪制鑄造件零件圖 四 工藝規(guī)程的設計 （一）定位基準的選擇 根據(jù)零件圖紙及零件的使用情況分析，知Φ62.5H9的孔，軸承端面、頂面、Φ16 及Φ12的孔等均需正確定位才能保證。故對基準的選擇應予以分析。 （1）粗基準的選擇 按照粗基準的選擇原則為保證不加工表面和加工表面的位置要求，應選擇不加工表面為粗基準。根據(jù)零件圖所示，故應選軸承底座上表面為粗基準，以此加工軸承底座底面以及其它表面。 (2 )精基準的選擇 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準，即以軸承座的下底面為精基準。 （二） 工藝路線的擬定 根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下： 方案一： 工序一：粗銑軸承座的下底面。以軸承座的底座的上表面為定位粗基準， 采用X6132臥式銑床加工。 粗銑軸承座的端面，以軸承座的下底面為基準，使用X6132臥式萬能銑床進行加工。 銑軸承座上面的小圓柱的上頂面，還以下表面為定位基準，同樣使用X6132臥式銑床銑削。 工序二：粗鏜及半精鏜Ф62.5的內(nèi)孔， 以內(nèi)孔軸線為基準，采用鏜床專用夾具。 工序三：鉆、擴Ф12的孔，鉆、擴Ф16的孔。采用Z525立式鉆床加專用夾具 方案二： 工序一：粗銑軸承座的下底面。以軸承座的底座的上表面為定位粗基準，采用X6132臥式銑床加工。 工序二：粗鏜及半精鏜Ф62.5的內(nèi)孔， 以內(nèi)孔軸線為基準，采用鏜床專用夾具。 工序三：粗銑軸承座的端面，以軸承座的下底面為基準，使用X6132臥式萬能銑床進行加工。 工序四：鉆、擴Ф12的孔，鉆、擴Ф16的孔。采用Z525立式鉆床加專用夾具 工序五： 銑軸承座上面的小圓柱的上頂面，還以下表面為定位基準，同樣使用X6132臥式銑床銑削。 方案三： 工序一：銑軸承座上面的小圓柱的上頂面，還以下表面為定位基準，同樣使用X6132臥式銑床銑削。 工序二：粗銑軸承座的下底面。以軸承座的底座的上表面為定位粗基準，采用X6132臥式銑床加工。 工序三： 粗銑軸承座的端面，以軸承座的下底面為基準，使用X6132臥式萬能銑床進行加工。 工序四：粗鏜及半精鏜Ф62.5的內(nèi)孔， 以內(nèi)孔軸線為基準，采用鏜床專用夾具。 工序五：鉆、擴Ф12的孔，鉆、擴Ф16的孔。采用Z525立式鉆床加專用夾具。 三個工藝方案的比較與分析 方案一：在第一道工序內(nèi)容多，工序集中，操作方便。方案二工序分散，方案三在第一道工序時，選擇的粗基準為底面，這樣不符合粗基準選擇的原則，即不了保證加工面與不加工面的位置要求時，應選擇不加工面為粗基準這一原則。 方案一與其相比，在銑完底面后，直接在銑床上銑削底面及頂面，如此，相對來說，裝夾次數(shù)少，可減少機床數(shù)量、操作人員數(shù)量和生產(chǎn)面積還可減少生產(chǎn)計劃和生產(chǎn)組織工作并能生產(chǎn)率高。另外，零件的加工要求就整體來說，其精度并不高，若采用工序分散（方案二）法，其加工經(jīng)濟性并不是很好。但在選擇方案的時候，還應考慮工廠的具體條件等因素，如設備，能否借用工、夾、量具等。 故本次設計選擇方案一。 根據(jù)工序方案一制定出詳細的工序劃分如下所示： 毛坯為精鑄件，清理后，退火處理，以消除鑄件的內(nèi)應力及改善機械加工性能，在毛坯車間銑削去澆冒口，達到毛坯的技術要求，然后送到機械加工車間來加工。 工序： （1） 粗銑底座底面 以軸承座的上表面為粗基準，將毛坯裝夾在 X6132萬能臥式銑床上，按照粗加工的余量來進行粗銑毛坯。 （2） 精銑底座底面 以粗銑床的基礎上，根據(jù)實際情況，調(diào)整銑床的相關參數(shù)，精加工軸承座的 下底面。 （3） 粗銑端面 （4） 粗銑頂面 （5） 鏜Φ62.5的內(nèi)孔 （6） 鉆Φ12的孔 （7） 鉆Φ16的孔 （8） 去毛刺 （9） 檢驗 根據(jù)此工序安排，編出機械加工工藝過程卡及工序卡片。見附表10：機械加工工藝過程卡；附表20～90；機械加工工序卡。 （三），機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定。 1 .毛坯尺寸的確定，畫毛坯圖。 軸承座其材料為HT200。由于產(chǎn)品的精度要求不高，生產(chǎn)綱領為中批生產(chǎn)，所以毛坯選用砂型鑄造。毛坯鑄出后進行退火處理，以消除鑄件在鑄造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應力。 由文獻（1）表2-2，該種鑄件的尺寸公差等級為IT9級。 由文獻（1）表2-2，可查出鑄件主要尺寸的公差，現(xiàn)將主要毛坯尺寸及公差所示： 主要面尺寸 零件尺寸 總余量 公差IT 主要面尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差IT Φ62.5兩端面 85 2+2 9 內(nèi)孔 Φ62．5 4 Φ58.5 9 底面 30 2 9 由此，可繪出其零件的毛坯圖（見附圖2） 2.粗銑底底座底面 　　　　底面由粗銑和精銑兩次加工完成，采用三面刃圓盤銑刀（高速鋼），銑刀的規(guī)格為Ф120x15， 機床的型號………X6132 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀。由于銑刀在工作時，是斷續(xù)切削，刀齒受很大的機械沖擊，在選擇幾何角度時，應保證刀齒具有足夠的強度。由金屬切削原理與刀具可取γ＝５～λ＝-10 κ=60 =10。 加工要求 粗銑軸承座的下底面。 a) 確定加工余量 由毛坯圖可知：總加工余量為2mm，文獻表8-30可知精加工余量為1mm，由于兩腳底面較小，根據(jù)實際情況，調(diào)整為0.2mm，故其粗加工余量為(2-0.2)=1.8mm。 　　 　 b）確定每齒進給量 由《切削加工簡明實用手冊》表8-95 ，取每齒粗銑的進給量為0.2mm/Z,取精加工每齒的進給量為1.5mm/Z.粗銑走刀一次ap=1.8mm，精銑走刀一次ap= 0.2mm。 　　c)計算切削用量 由表8-56，取粗銑、精銑的主軸轉(zhuǎn)速分別為150r/min 和300r/min，由前面選擇的刀具直徑Ф120mm，故相應的切削速度分別為：V =dn/1000= =56.52m/min V=dn/1000=m/min=113m/min d) 校核該機床功率（只需校核粗加工即可）。 由文獻表2.4-96得切削功率為P=92.4x10-5ZnK 取Z=16 n==2.5r/s =10mm =0.2mm =1.8mm 而K=KKF2 由文獻表2.4-94可知K=1 KF2=1 故K=1 故=92.4xxxxx1.8x16x2.5x1=0.35KW 其所消耗量功率遠小于機床功率，故可用。 3.Ф62.5兩端面的加工 兩端面的加工由銑削來完成，此時，刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀，刀具不變，機床不變。工序單邊總余量由毛坯圖與零件圖可知為２mm，由于本工序為粗加工，尺寸精度和表面質(zhì)量可不考慮，從而可采用不對稱端銑，以提高進給量提高加工效率。由表8-95可得：=2mm f=2mm/r 由文獻表8-56可得n=600r/min 則就可確定相應的切削的速度：故V===226.08m/min 4.Ф12頂面的加工 頂面的加工由銑削來完成，工序余量為2mm 由文獻表8-95可得=3mm 且上表面精度要求不高，故上表面可一次性加工完成。由于上表面較小，可采用端銑刀加工，但是增加了換刀時間，降低了效率。故刀具仍可用刀具刀具直徑為Ф120的YG6硬質(zhì)合金面銑刀?？扇=1.5mm/r 由文獻表8-56可取n=600r/min 則相應的切削速度V===117.75m/min 5.Ф62.5內(nèi)孔 由零件圖及毛坯圖知，加工總余量為４mm，由于精度要求，須粗鏜和半精鏜各一次。由文獻表8-86，粗加工時，取進給量F=0.5mm/r =３mm 精加工時，=1mm,F=0.2mm/r。 由表8-87查得粗鏜Ф62.5mm內(nèi)孔的切削速度 V =1.2m/min V=1.6m/min 由此算出轉(zhuǎn)速為 n===61.15r/min n==81.5m/min 6.鉆Ф12孔 該孔可選由高速鋼鉆頭鉆出底孔后，再由擴孔鉆鉆出。由文獻表8-81得擴孔時的余量為３mm，根據(jù)實際情況可取為2mm,故鉆孔的余量為Z=12-2=10mm 鉆孔工序尺寸及公差為Ф拉孔工序尺寸及公差為Ф12H9() 由文獻表8-69,鉆孔的進給量f=0.2mm/r，由文獻表8-71求得鉆孔時的切削速度v=0.35m/s=21m/min由８－７９知擴孔的進給量為0.8mm/s 由此算出轉(zhuǎn)速為：n===668.8r/min 按鉆床的實際轉(zhuǎn)速取n=600r/min，則實際切削速度為：v=dn/1000==21.85m/min 由表8-78得F=CFdFfFK=588.6xdxfxK M=CdmfKx10=225.63x dxfx Kx0 因為加工灰鑄鐵時K=K 由文獻表8-78，可查的K=1，故F=588.6x11.6x0.2x1=1884.1N M=225.63x11.6x0.2x1x10=6.6N.m 它們均小于機床所能提供的進給率和扭轉(zhuǎn)力矩,故機床剛度足夠。 7.鉆Ф16的孔 該孔先由高速鋼鉆頭鉆出底孔后，再由圓孔拉刀拉出。由文獻表8-24拉孔時的余量為0.5mm，故 Z==7.75mm 鉆孔：工序尺寸及公差為Ф15.5 拉孔：工序尺寸及公差為Ф16H9（） 由文獻表8-69取鉆孔的進給量F=0.25mm/r 由文獻表8-71求得鉆孔時的切削速度為V=0.35m/s=21m/min 由此算出轉(zhuǎn)速為：n===431.4r/min。按鉆床的實際轉(zhuǎn)速為480r/min。則實際切削速度為V===23.36m/min。由表8-78得F=588.6xdxfxK M=225.63xxfxKx10 因為加工灰鑄造鐵時，K= K 由8-78可查得K=1 故F=588.6 x15.5x0.25x1=3009.6N M=225.63x15.5x0.25x1x10=13.6N.m 它們均小于機床所能提供的進給率和扭轉(zhuǎn)力矩，故機床剛度足夠。 8.時間定額計算 　　　　根據(jù)設計要求，只計算一道工序的工時，下面計算加工Ф12孔的工時定額。 （１） 機動時間 由文獻《機械加工工藝手冊》表2.5-7得鉆孔時的計算公式為：t= 式中l(wèi)=cotK+(1～２) l=１～４，鉆盲孔時，l＝0 l=30 l=2 f=0.3 n=600 l=cot()+1.5=5.1 因此，t==0.206min 所以t=4t=0.824min (２)輔助時間 由機械加工工藝手冊表2.5-41確定 開停車 0.015min 升降鉆桿0.015min 主軸運轉(zhuǎn)0.02min 清除鐵屑0.04min 卡尺測量0.1min 裝卸工件時間由機械加工工藝手冊表2.5-42取１min 故輔助時間t=(0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1)=1.19min (3)作業(yè)時間 Ｔ＝t ＋t＝（１.１９＋０.824）=2.014min （4）常量工作場地時間T 由機械制造工藝學?。剑常tT＝Ｔx=2.014x3%=0.06。 （５）休息與生理需要時間Ｔ 由機械制造工藝學?。剑常tＴ＝Ｔx=0.06。 （６）準備與終結(jié)時間Ｔ　 由機械加工工藝手冊可知表2.5-44取部分時間為 簡單件　　　　　　26min 深度定位　　　　　0.3min 使用鉆模式　　　　6min 由設計給定5000件，則T/n=(26+0.3+6)/5000=0.00646min。 （7） 單件時間 Ｔ＝t ＋t＋T＋T＝２.134min （8） 單件計算時間　　Ｔ＝Ｔ＋T/n＝2.14min。 五：工裝設計分析提設計任務書； 從前述的基準選擇的分析及制定的工藝規(guī)程和工序卡。選擇幾個工序的工藝裝備提出“專用工藝裝備設計任務書”以便交給工裝設計人員進行設計。 六：小結(jié) 通過這次課程設計使我進一步的理解了所學的理論知識及具體運用了這些知識。通過這次課程設計，使自己對工藝人員所從事的工作有了親身的體驗，學會了查圖表、資料、手冊等工具書。通過實例對工藝規(guī)程的編制。和切削用量的選擇計算等做了一次練習。 總之，通過這次課程設計使我受益非淺，為我今后的學習及工作打下了堅實而良好的基礎。在此，忠心感謝各位老師的幫助和指導。 七．主要參考文獻 1．公差配合與測量技術……………………機械工業(yè)出版社 2. 切削加工簡明實用手冊…………………化學工業(yè)出版社 3. 機床制造工藝與夾具 ……………………機械工業(yè)出版社 4. 金屬切削原理與刀具……………………機械工業(yè)出版社 5. 機械加工工藝手冊………………………北京出版社 6. 機械制造工藝學…………………………機械工業(yè)出版 25