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哈爾濱理工大學(xué) 機(jī) 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ) 課 程 設(shè) 計 說 明 書 設(shè)計題目：設(shè)計軸承座車Φ30mm孔的車床夾具 設(shè) 計 者：牛 大 衛(wèi) 指導(dǎo)教師：敖 曉 春 哈 爾 濱 理 工 大 學(xué) 機(jī)械設(shè)計制造及其自動化系 2006年09月11日 哈 爾 濱 理 工 大 學(xué) 機(jī)械自造工藝及夾具課程設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目：設(shè)計軸承座車Φ30mm孔的車床夾具 設(shè)計要求：中批量生產(chǎn) 手動夾緊 通用工藝裝備 設(shè)計時間： 2006.9.11~2006.9.29 設(shè)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(jī) 械 03-1 班 學(xué) 生： 牛 大 衛(wèi) 指導(dǎo)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(xué) 機(jī)械加工技術(shù) 課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目：設(shè)計“軸承座”零件的機(jī)械加工 工藝規(guī)程及工藝裝備 班 級 設(shè) 計 者 指導(dǎo)教師 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 題目：設(shè)計軸承座零件的加工工藝規(guī)程 生產(chǎn)綱領(lǐng)： 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(jī)械加工工藝過程卡片 1套 4. 機(jī)械加工工序卡片 1套 5. 課程設(shè)計說明書(5000～8000字) 1份 班 級 學(xué) 生 指導(dǎo)教師 目 錄 前言…………………………………………………………………………………………… 課程設(shè)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(shè)計………………………………………………………………………… (一)定位基準(zhǔn)的選擇…………………………………………………………………… (二)工藝路線的擬定…………………………………………………………………… （三），機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定…………………………………` 五、工裝設(shè)計分析提設(shè)計任務(wù)書…………………………………………………………… 六、小結(jié)………………………………………………………………………………………… 七、主要參考文獻(xiàn)……………………………………………………………………………… 前言 機(jī)械制造工藝學(xué)課程是在學(xué)完了機(jī)械制造工藝學(xué)包括機(jī)床夾具設(shè)計和大部分專業(yè)課，并進(jìn)行了生產(chǎn)實習(xí)的基礎(chǔ)上的一個教學(xué)環(huán)節(jié)。這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)課程的一次深入的全面的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。因此，它在今年的學(xué)習(xí)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(shè)計，對自己的將來所從事的工作，進(jìn)行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，通過這次課程設(shè)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(chǔ)。 由于自己的理論知識的不完善，實踐能力的缺乏，設(shè)計之中不免有一些不合理的地方，學(xué)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(dá)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(shù)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(qiáng)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(lǐng)為5000件/年，零件的質(zhì)量不足100Kg，查《機(jī)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(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)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(jī)床運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)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(jī)械制造工藝設(shè)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(yīng)力還應(yīng)安排人工時效。 （2）繪制鑄造件零件圖 四 工藝規(guī)程的設(shè)計 （一）定位基準(zhǔn)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(zhǔn)的選擇應(yīng)予以分析。 （1）粗基準(zhǔn)的選擇 按照粗基準(zhǔn)的選擇原則為保證不加工表面和加工表面的位置要求，應(yīng)選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。根據(jù)零件圖所示，故應(yīng)選軸承底座上表面為粗基準(zhǔn)，以此加工軸承底座底面以及其它表面。 (2 )精基準(zhǔn)的選擇 考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準(zhǔn)，即以軸承座的下底面為精基準(zhǔn)。 （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(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機(jī)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(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)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(zhǔn)， 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(zhǔn)，使用X6132臥式萬能銑床進(jìn)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(zhǔn)，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(zhǔn)，采用鏜床專用夾具。 工序三：鉆、擴(kuò)Ф12的孔，鉆、擴(kuò)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(zhǔn)，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(zhǔn)，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(zhǔn)，使用X6132臥式萬能銑床進(jìn)行加工。 工序四：鉆、擴(kuò)Ф12的孔，鉆、擴(kuò)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(zhǔn)，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(zhǔn)，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(zhǔn)，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(zhǔn)，使用X6132臥式萬能銑床進(jìn)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(zhǔn)，采用鏜床專用夾具。 工序五：鉆、擴(kuò)Ф12的孔，鉆、擴(kuò)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(zhǔn)為底面，這樣不符合粗基準(zhǔn)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(yīng)選擇不加工面為粗基準(zhǔn)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(jī)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(jì)性并不是很好。但在選擇方案的時候，還應(yīng)考慮工廠的具體條件等因素，如設(shè)備，能否借用工、夾、量具等。 故本次設(shè)計選擇方案一。 根據(jù)工序方案一制定出詳細(xì)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(yīng)力及改善機(jī)械加工性能，在毛坯車間銑削去澆冒口，達(dá)到毛坯的技術(shù)要求，然后送到機(jī)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(zhǔn)，將毛坯裝夾在 X6132萬能臥式銑床上，按照粗加工的余量來進(jìn)行粗銑毛坯。 （2） 精銑底座底面 以粗銑床的基礎(chǔ)上，根據(jù)實際情況，調(diào)整銑床的相關(guān)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(jī)械加工工藝過程卡及工序卡片。見附表10：機(jī)械加工工藝過程卡；附表20～90；機(jī)械加工工序卡。 （三），機(jī)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(lǐng)為中批生產(chǎn)，所以毛坯選用砂型鑄造。毛坯鑄出后進(jìn)行退火處理，以消除鑄件在鑄造過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力。 由文獻(xiàn)（1）表2-2，該種鑄件的尺寸公差等級為IT9級。 由文獻(xiàn)（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I(lǐng)T 主要面尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差I(lǐng)T 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(jī)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(jī)械沖擊，在選擇幾何角度時，應(yīng)保證刀齒具有足夠的強(qiáng)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(xiàn)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(jìn)給量 由《切削加工簡明實用手冊》表8-95 ，取每齒粗銑的進(jìn)給量為0.2mm/Z,取精加工每齒的進(jìn)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(yīng)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(jī)床功率（只需校核粗加工即可）。 由文獻(xiàn)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(xiàn)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(yuǎn)小于機(jī)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(jī)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(jìn)給量提高加工效率。由表8-95可得：=2mm f=2mm/r 由文獻(xiàn)表8-56可得n=600r/min 則就可確定相應(yīng)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(xiàn)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(xiàn)表8-56可取n=600r/min 則相應(yīng)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(xiàn)表8-86，粗加工時，取進(jìn)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(kuò)孔鉆鉆出。由文獻(xiàn)表8-81得擴(kuò)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(xiàn)表8-69,鉆孔的進(jìn)給量f=0.2mm/r，由文獻(xiàn)表8-71求得鉆孔時的切削速度v=0.35m/s=21m/min由８－７９知擴(kuò)孔的進(jìn)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(xiàn)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(jī)床所能提供的進(jìn)給率和扭轉(zhuǎn)力矩,故機(jī)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(xiàn)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(xiàn)表8-69取鉆孔的進(jìn)給量F=0.25mm/r 由文獻(xiàn)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(jī)床所能提供的進(jìn)給率和扭轉(zhuǎn)力矩，故機(jī)床剛度足夠。 8.時間定額計算 　　　　根據(jù)設(shè)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(jī)動時間 由文獻(xiàn)《機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)械制造工藝學(xué)?。剑常tT＝Ｔx=2.014x3%=0.06。 （５）休息與生理需要時間Ｔ 由機(jī)械制造工藝學(xué)?。剑常tＴ＝Ｔx=0.06。 （６）準(zhǔn)備與終結(jié)時間Ｔ　 由機(jī)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(shè)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　?。裕剑裕玊/n＝2.14min。 五：工裝設(shè)計分析提設(shè)計任務(wù)書； 從前述的基準(zhǔn)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(shè)計任務(wù)書”以便交給工裝設(shè)計人員進(jìn)行設(shè)計。 六：小結(jié) 通過這次課程設(shè)計使我進(jìn)一步的理解了所學(xué)的理論知識及具體運用了這些知識。通過這次課程設(shè)計，使自己對工藝人員所從事的工作有了親身的體驗，學(xué)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(xí)。 總之，通過這次課程設(shè)計使我受益非淺，為我今后的學(xué)習(xí)及工作打下了堅實而良好的基礎(chǔ)。在此，忠心感謝各位老師的幫助和指導(dǎo)。 七．主要參考文獻(xiàn) 1．公差配合與測量技術(shù)……………………機(jī)械工業(yè)出版社 2. 切削加工簡明實用手冊…………………化學(xué)工業(yè)出版社 3. 機(jī)床制造工藝與夾具 ……………………機(jī)械工業(yè)出版社 4. 金屬切削原理與刀具……………………機(jī)械工業(yè)出版社 5. 機(jī)械加工工藝手冊………………………北京出版社 6. 機(jī)械制造工藝學(xué)…………………………機(jī)械工業(yè)出版 25