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課程設計說明書 設計題目： KCSJ-04軸承座零件的 工藝規(guī)程及工藝裝備鉆4-M6孔 班 級 設 計 者 學 號 指導教師 機械制造工藝學課程設計任務書 題目：軸承座零件的 工藝規(guī)程及工藝裝備鉆4-M6孔 生產類型： 批量生產 內容： 1. 產品零件圖 1張 2. 產品毛坯圖 1張 3. 夾具圖 1張 4. 零件裝配圖 1張 5. 機械加工工藝過程卡片 1套 6. 機械加工工序卡片 1套 7．課程設計說明書 1份 機械加工工藝規(guī)程設計 圖1、2 分別為軸承座的零件圖。已知零件的材料為HT200，年產量4000件/年。試為該軸承座零件編制工藝規(guī)程。 圖1-1 軸承座零件圖 第一節(jié) 軸承座的工藝分析及生產類型的確定 一． 軸承座的用途 1. 保持軸承的位置作為載荷的支撐 2. 防止外界物質侵入軸承 3. 提供一種將保持軸承良好潤滑的結構 二． 軸承座的技術要求 全部技術要求列于表1-1中 加工表面 尺寸及偏差/mm 公差/mm及精度等級 表面粗糙度/μm 形位誤差/mm 底面 95 IT8 6.3 孔47 ?47+0.03 0 IT7 6.3 前后端面 40 IT8 6.3 孔22 22 IT8 6.3 孔12 12 IT8 6.3 表1-1 三． 審查軸承座的工藝性 分析零件圖可知，軸承座前后端面要求切削加工和倒角加工，并在軸向方向上均大于相鄰表面。?12mm孔和?22mm孔的端面均為平面可以防止加工過程中鉆頭鉆偏，以保證孔的加工精度；?47mm孔和前后倆個端面由車床加工出來；底面和頂面用銑床加工；另外，該零件其余表面精度都較低，不需要加工，通過鑄造就可以達到加工要求。由此可見，該零件的工藝性較好。 四． 確定撥叉的生產類型 依設計題目知：Q=4000件/年，結合生產實際，備品率a%和廢品率b%分別為3%和0.5%。代入公式1-1得 N=4000*(1+3%+0.5%)=4140件/年 由查1-3表可知，軸承座屬輕型零件；由表1-4知，該軸承座的生產類型為大批生產。 18 第二節(jié) 確定毛坯、繪制毛坯簡圖 一、 選擇毛坯 由于鑄鐵具有良好的鑄造性、吸振性、切削加工性及一定的力學性能，并且價格低廉，生產設備簡單，所以在機械零件材料中占有很大的比重，廣泛地用來制作各種機架、底座。箱體等形狀復雜的零件。又由于灰鑄鐵具有良好的鑄造性、耐磨性、抗振性和切削加工性，所以選擇灰鑄鐵作為鑄造的材料。 二、 確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量 1、 公差等級 由軸承座的功用和技術要求，確定零件的公差等級為普通等級。 2、 零件表面粗糙度 由零件圖可知，該軸承座各加工表面的粗糙度Ra均大于等于6.3μm。 根據上述諸因素，可查表確定該鑄件的尺寸公差和機械加工余量，所得結果列于表1-2中。 項目/mm 鑄件基本尺寸/mm 加工余量等級 機械加工余量/mm 說明 1 60.1 7 2.4 孔雙側加工 2 40.2 7 4.2 底面單側加工 3 69.2 7 4.2 頂面單側加工 4 44.6 7 2.1 前面單側加工 5 44.6 7 2.1 后面單側加工 1-2 鑄造件主要表面的機加工余量 三、 繪制軸承座鑄造毛坯簡圖 由表1-2所得結果，繪制毛坯簡圖如圖1-3所示。 圖1-3 軸承座鑄造毛坯簡圖 第三節(jié) 擬定軸承座工藝路線 一、定位基準的選擇 1、粗基準的選擇 選擇粗基準的出發(fā)點是為后續(xù)的工序提供合理的定位基準，保證各加工表面的余量足夠并分配合理，由于粗基準是對毛坯進行第一次機械加工的定位基準，因此與毛坯的狀況關系很大。在銑床上加工頂面的時候，以頂面作為粗基準，然后以頂面為基準來加工底面。 2、精基準的選擇 選擇精基準的出發(fā)點是保證加工精度，特別是加工表面的相互位置精度的實現(xiàn)，以及定位安裝的準確方便。選擇精基準應遵循以下的原則：①基準重合原則；②基準統(tǒng)一原則；③互為基準原則；④自為基準原則；⑤便于安裝原則。 精基準選擇時，一定要保證加工面自身形狀精度，二位置精度則由前面的工序保證。同時，精基準選擇時，一定要保證工件的夾、壓穩(wěn)定可靠，夾具結構簡單及操作簡便。在遵循上述原則的前提下，軸承座前后端面的最終精加工，就是互為精基準，遵循互為基準原則?？?60.1mm的精加工就是以一面?zhèn)z孔定位。自為基準加工出來的。 二、表面加工方法的確定 根據軸承座零件圖上各加工表面的表面粗糙度，確定加工件個表面的加工方法，如表6-3所示。 加工表面 尺寸等級精度 表面粗糙度Ra/μm 加工方案 軸承座頂面 IT12 12.5 粗銑 軸承座底面 IT7 6.3 粗銑 半精銑 軸承座前面 IT9 6.3 粗車 半精車 軸承座后面 IT9 6.3 粗車 半精車 孔?60.1 IT7 6.3 粗鏜 半精鏜 孔?22 IT11 6.3 鉆 擴 孔?12 IT12 鉆 擴 表1-3 軸承座零件個表面加工方案 三、加工階段的劃分 該軸承座加工質量要求高，可將加工階段劃分成粗加工、半精加工和精加工幾個階段。 在粗加工階段，再銑床上首先將底面作為粗基準來開始加工頂面，使后續(xù)工序都可采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求；在半精加工階段，在以底面為基準加工底面，再在鉆床上加工孔?12和?22和在鏜床上加工?60.1孔。 四、 工序的集中與分散 本例選用工序集中原則安排軸承座的加工工序。該軸承座的生產類型為大批生產，可采用專用工、夾具，以提高生產率；而且運用工序集中原則使工件裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。 五、工序順序的安排 1.機械加工工序 （1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準—軸承座的底面。 （2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 (3)遵循“先主后次”原則，先加工主要表面—軸承座的底面，后加工次要表面—軸承座的底面。 （4）遵循“先面后孔”原則，先加工軸承座的底面，再鉆?22和?12的孔，最后鏜?60.1的孔。 2、熱處理工序 熱處理工序的安排在零件加工的工藝過程中有重要地位，通過熱處理可以提高零件材料的物理機械性能和改善工件的切削加工性能，消除毛坯制造和切削加工過程中產生的內應力，所以，為穩(wěn)定組織以及穩(wěn)定零件的形狀及尺寸，防止變形和開裂，零件在機加工前必須進行消除內應力的時效處理。 3、表面處理工序的安排 為了提高零件的表面抗蝕能力，增加耐磨性，也為了是表面美觀，在零件全部加工完后應對零件表面涂漆（未加工表面）。 4、檢驗工序與輔助工序 檢驗工序是保證產品質量的有效措施之一，也是工藝過程中不可缺少的內容。檢驗的內容有：外觀檢驗，看零件的表面是否有毛刺。檢驗表面粗糙度，進行尺寸檢驗，看是否符合圖紙要求。 在工藝過程中，還安排有化纖工序，打毛刺工序，涂漆工序等，這些都屬于為保證零件的質量，零件的美觀而必不可少的輔助工序。 六、確定工藝路線 毛坯為精鑄件，清理后，退火處理，以消除鑄件的內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。 綜上工序順序安排原則的基礎上，表1-4列出了軸承座的工藝路線。 工序號 工序名稱 機床名稱 刀具 量具 1 粗銑底面 臥式銑床 面銑刀 游標卡尺 2 半精銑底面 臥式銑床 面銑刀 游標卡尺 3 粗銑頂面 臥式銑床 面銑刀 游標卡尺 4 鉆?12的孔 鉆床 麻花鉆 擴孔鉆 卡尺、塞規(guī) 5 鉆?22的孔 鉆床 麻花鉆 擴孔鉆 卡尺、塞規(guī) 6 車削前端面 車床 車刀 游標卡尺 7 車削后端面 車床 車刀 游標卡尺 8 鏜?47孔 鏜床 鏜刀 游標卡尺 9 去毛刺 鉗工臺 平銼 10 檢驗 塞規(guī)、百分表、卡尺等 表1-4 第四節(jié) 機床設備及工藝設備的選用 一、機床設備的選用 選用X6132臥式銑床、C6140車床、Z525立式鉆床 二、工藝裝備的選用 工藝裝備主要包括刀具、夾具和量具。在工藝卡片中應簡要寫出它們的名稱。 軸承座的生產類型為大批生產，所選用的夾具均為專用夾具。 第五節(jié) 加工余量、工序尺寸和切削用量的確定 工序一 二 加工底面 1、確定加工余量：粗銑軸承座底面 3.2mm,精銑軸承座底面 1mm 2、確定進給量f：查表得，取每齒粗銑的進給量為0.2mm/Z，取精加工的每齒的進給量為1.5mm/Z.粗銑走刀一次ap=3.2mm，精銑走刀一次ap=1mm。 3、計算切削用量： 選取銑床的主軸轉速粗銑時為100r/min，精銑時為300r/min，選取銑刀的直徑為?100mm，所以切削速度分別為： V粗=dn/1000=3.14*100*100/1000=31.4m/min V精=dn/1000=3.14*100*300/1000=94.2m/min 工序三 ?12頂面加工 1、確定加工余量：工序余量為4.2mm 2、確定進給量f：由于表面加工精度不高，所以選f=2，就可滿足。 3、計算切削用量：仍用?100mm的銑刀來加工頂面，可取f=1.5mm/r，查表得n=600r/min，則切削速度V=dn/1000=3.14*100*600/1000=188.4m/min。 工序四 鉆?12孔 1、確定加工余量：取Z鉆=10mm，Z擴=2mm 2、確定進給量f：f鉆=0.2mm/r,f擴=0.8mm/r 3、確定切削速度：查表得V=21m/min 4、計算計算轉速：n=1000v/d=595.5r/min,按照鉆床的實際轉速取n=600r/min，則實際切削速度為v=dn/1000=3.14*11.5*600/1000=21.7m/min 工序五 鉆?22的孔 1、確定加工余量：取Z鉆=（22-0.5）/2=6.375mm 2、確定進給量f：f鉆=0.25mm/r 3、確定切削速度：查表得V=21m/min 4、計算計算轉速：n=1000v/d=431.4r/min,按照鉆床的實際轉速取n=480r/min，則實際切削速度為v=dn/1000=3.14*15.5*480/1000=18.84m/min 工序六 加工前端面 前端面的加工由專用夾具放在車床上進行加工。工序單邊總余量是2.1mm，由于本工序為半精加工，尺寸精度和表面質量可不考慮。 1、確定加工余量：粗加工ap=1.5 mm ，半精加工 ap=0.6mm 2、確定進給量f：粗加工f=0.5mm/r ,半精加工f=2mm/r 3、確定切削速度：查表得n=600mm,則V=dn/1000=3.14*120*600/1000=226m/min 工序七 加工后端面 后端面的加工由專用夾具放在車床上進行加工。工序單邊總余量是2.1mm，由于本工序為半精加工，尺寸精度和表面質量可不考慮。 1、確定加工余量：粗加工ap=1.5 mm ，半精加工 ap=0.6mm 2、確定進給量f：粗加工f=0.5mm/r ,半精加工f=2mm/r 3確定切削速度：查表得n=600mm,則V=dn/1000=3.14*120*600/1000=226m/min 工序八 加工?47孔 1、確定加工余量：粗鏜加工ap=2mm， 半精鏜加工ap=0.4mm 2、確定進給量f：粗加工f =0.5mm/r,半精加工f=0.2mm/r 3、確定切削速度：查表得，V粗=30m/min，V半精=90m/min，由此計算出轉速為n粗= 1000v/d=1000*30/(3.14*47)=153r/min, N半精=1000v/d=1000*90/(3.14*47)=459r/min 第六節(jié) 時間定額的計算 根據設計要求，只計算一道工序的工時，下面計算加工?12孔的工時定額。 1、基本時間 基本時間 t=（L+L1+L2）/（f*n），式中L1=D/2cosKy+(1~2),L2=1~4，鉆盲孔時，L2=0 由圖知，L=30，L2=2，f=0.2,n=600，則L1=12/2cos（118/2）+1.5=5.1。所以，t=（30+5.1+2）/（0.2*600）=0.31min 則T1=4t=1.24min 2、輔助時間 查表得，開停車 0.015min；升降鉆桿0.015min；主軸運轉0.02min；清除鐵屑0.04min；卡尺測量0.1min。 裝卸工件時間查表得取1.2min 所以，輔助時間Tf=(0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1)=1.39min 3、作業(yè)時間 T=基本時間+輔助時間=1.24+1.39=2.63min 4、布置工作地時間tb 由機械制造工藝學?。?％則tb＝Ｔ*=2.63x3%=0.079min。 5、休息與生理需要時間tx 由機械制造工藝學?。?％則tx＝Ｔ*=2.63*3%=0.079min。 6、準備與終結時間tz 查表取部分時間為 簡單件26min；深度定位0.3min；使用鉆模式6min 由設計給定4000件，則tz/n=(26+0.3+6)/4000=0.0095min。 7、單件時間Tdj Tdj＝T＋tb＋tx＝2.63+0.079+0.079=2.788min 8、單件計算時間　　Ｔ＝Ｔdj＋tz/n＝2.796min。 三、 夾具設計 在機械制造中，用以裝夾工件（和引導刀具）的裝置，稱為夾具。它是用來固定加工對象，使之占有正確位置，接受施工或檢測的裝置。 在機械加工過程中，為了保證加工精度，首先要使工件在機床上占有正確的位置，確定工件在機床上或夾具中占有正確的位置的過程，稱為工件的定位。定位后將其固定，使其在加工過程中始終保持定位位置不變的操作稱為夾緊。工件在機床或夾具上定位、夾緊的過程稱為工件的裝夾。用以裝夾工件的裝置稱為機床夾具，簡稱夾具。 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 由指導老師的分配的鉆4-M6孔的鉆床夾具。 3.1問題的提出 本夾具主要用于鉆4-M6孔，精度要求不高，和其他面沒有任何為主度要求，為此，只考慮如何提高生產效率上，精度則不予考慮。 3.2定位基準的選擇 機器零件是由若干個表面組成的。這些表面之間的相對位置關系包括兩方面的要求：表面見的位置尺寸精度和相對位置精度。研究零件表面的相對位置關系，是離不開基準的。不明確基準就不無法確定表面的位置。 基準是用來確定生產對象上幾何要素間的幾何關系所依據的那些點、線、面。根據基準的不同功能，基準分為設計基準和工藝基準兩大類。 1. 設計基準 在零件圖樣上所采用的基準，稱為設計基準。 2. 工藝基準 零件在工藝過程中所采用的基準，稱為工藝基準。工藝基準按用途不同，又分為裝配基準、測量基準、工序基準和定位基準。 （1）裝配基準 裝配時用以確定零件在部件或產品中的位置的基準，稱為裝配基準。 （2）測量基準 測量時用以檢驗已加工表面尺寸幾 位置的基準，稱為測量基準。 （3）工序基準 在加工工序中，用以確定本工序被加工表面家工后的尺寸、形狀及位置的基準，稱為工序基準。 （4）定位基準 工件定位時所采用的基準，稱為定位基準。 需要說明的是，作為基準的點、線、面在工件上并不一定具體存在。如軸心線、對稱面等，它們是由某些具體表面來體現(xiàn)的。用以體現(xiàn)基準的表面稱為定位基準。 本道工序加工鉆4-M6孔，精度不高，因此我們采用已加工好的端面定位，采用支承釘和擋銷定位，因為孔徑自身較小，切削力較小，因此不在采用其他的輔助定位即可以滿足要求。 3.3切削力和夾緊力的計算 在機械加工中，工件的定位和夾緊是相互聯(lián)系非常密切的兩個工作過程。工件定位以后需要通過一定的裝置把工件壓緊夾牢在定位元件上，使工件在加工過程中，不會由于切削力、工件重力、離心力或慣性力等的作用而發(fā)生位置變化或產生振動，以保證加工精度和安全生產。這樣把工件壓緊夾牢的裝置，即稱為夾緊裝置。 確定夾緊力就是確定夾緊力的大小、方向和作同點。在確定夾緊力的三要素時要分析工件的結構特點、加工要求、切削力及其他外力作用于工件的情況，而且必須考慮定位裝置的結構形式和布置方式。夾緊力的三要素對夾緊結構的設計起著決定性的作用。只有夾緊力的作用點分布合理，大小適當，方向正確才能獲得良好的效益。 1. 夾緊力方向的確定 （1）夾緊力方向應垂直于主要定位基準面 （2）夾緊力的方向最好與切削力、工件重力方向一致 2. 夾緊力作用點的選擇 （1）應能夠保持工件定位穩(wěn)定可靠，在夾緊過程中不會引起工件產生位移或偏轉。 （2）應盡量避免或減少工件的夾緊變形 （3）夾緊力作用點應盡量靠近加工部位 3. 夾緊力大小的估算 （1）首先假設系統(tǒng)為剛性系統(tǒng)，切削過程處于穩(wěn)定狀態(tài)。 （2）常規(guī)情況下，只考慮切削力（矩）在力系中的影響；切削力（矩）用切削原理公式計算。 （3）對重型工件應考慮工件重力的影響。在工件做高速運動場合，必須計入慣性力。 （4）分析對夾緊最不利的瞬時狀態(tài)，按靜力平衡方程計算此狀態(tài)下所需的夾緊力即為計算夾緊力 由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由《切削手冊》得： 鉆削力 式（5-2） 鉆削力矩 式（5-3） 式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工藝孔時，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊立計算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強度、剛度適當即能滿足加工要求。 3.4定位誤差分析 本工序選用的工件在支承釘和擋銷上定位，擋銷為水平放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準位移誤差。在重力作用下定位副只存在單邊間隙，即工件始終以孔壁與心軸上母線接觸，故此時的徑向基準位移誤差僅存在Z軸方向，且向下，見下圖。 式中 ——定位副間的最小配合間隙（mm）； ——工件圓孔直徑公差（mm）； ——定位銷外圓直徑公差（mm）。 擋銷水平放置時定位分析圖 3.5夾具設計及操作的簡要說明 采用支承釘和擋銷定位即可指定可靠的卡緊力。同時我們采用快換鉆套，當導向的鉆套磨損后，我們松開螺釘可以快速地換下鉆套。保證導向的精度，這樣就大大的提高了生產效率，適合于大批量生產 第七節(jié) 小結 這次課程設計進行了接近2個星期，在這2個星期里，我們完成了軸承座的工藝規(guī)程和加工方法，并對其加工設計了一個夾具。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。發(fā)現(xiàn)要真正去設計和制造一個零件，需要經過好多過程，的確不是很容易，什么參數(shù)都要自己去找才行。總之，這次課程設計使我受益匪淺，為我今后的專業(yè)學習打下課基礎，最后還要感謝同學和老師的指導和幫助。  主要參考文獻 1 機械制造工藝學 第2版 清華大學 王先逵 主編 機械工業(yè)出版社 2 機械制造技術基礎課程設計指導教程 鄒青 主編 機械工業(yè)出版社 3 機床夾具設計 張權民 主編 科學出版社 4 機械精度設計與檢測技術基礎 楊沿平 主編 機械工業(yè)出版社 5 機械加工工藝手冊 北京出版社