轴承座工艺规程和车夹具铣夹具设计说明书.docx
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轴承座工艺规程和车夹具铣夹具设计说明书
工艺夹具课程设计
题目：
轴承座零件机械加工工艺规程及工艺装备设计
学生姓名：
杨公远
学号：
G1120341
专业班级：
11数控3班
指导教师：
宋惠珍
完成时间：
2013-1-11
第一章引言
1.1基本概念
工艺过程：
改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成平或半成品的过程。
生产纲领：
企业在计划期内应该生产的产品产量和进度计划。
基准：
基准是指用以确定生产对象几何要素间的几何关系所依据的点、线、面，对一个机械零件而言，基准就是确定该零件上的其它点、线、面所依据的点、线、面。
六点定位原理：
任何一个自由刚体，在空间都有六个自由度（自由度是完全确定物体在空间几何位置所需要的独立坐标数目），即沿坐标轴的x、y、z移动和绕次坐标轴的转动。
限制了刚体的六个自由度，就确定了刚体的位置。
工序：
工序是指一个（或一组）工人在一台机床（或一个工作地点）上，对同一个（或同时对几个）工件所连续完成的那一部分工艺过程。
1.2轴承座零件的介绍
轴承座零件一般都是用铸铁、铜等材料铸造而成。
轴承座零件的毛坯选择和其材料、结构和尺寸等因素有关，孔径较小（如d<20mm）的轴承孔一般选择钢模铸造。
也可以采用实心铸件。
孔径较大时，采用砂型制造。
大量生产是一般选用钢模制造，这样既提高生产率又节约金属材料。
轴承座零件的主要表面是内孔和孔轴心线到地面的距离，其主要技术要求如下：
（1）内孔
内孔是轴承零件起支撑作用或定位作用最主要的表面，它通常和运动着的轴、和轴承相配合。
内孔直径的尺寸精度一般为7级，精密轴套有时取6级，由于和其相配的轴上有密封圈，故要求较低。
内孔的形状精度，一般应控制在孔径公差以内，有些精密轴套控制在孔径公差的1/2至1/3，甚至更严。
对于的轴承除了圆柱度和同轴度外，还应注意孔轴线直线度的要求。
为保证零件的功能和提高其耐磨性，内孔表面粗糙度一般为Ra3.2至Ra1.6。
（2）孔轴心线到地面的距离
保证底座和上盖的平行度和尺寸要求。
1.3夹具的作用
夹具在其发展的200多年历史中，大致经历了3个阶段：
第一阶段，夹具在工件加工、制造的各工序中作为基本的夹持装置，发挥着夹固工件的最基本功用。
随着军工生产及内燃机，汽车工业的不断发展，夹具不断在规模生产中发挥出其高效率及稳定加工质量的优越性。
各类定位、夹紧装置的结构也日趋完善，夹具逐步发展成为机床-工件-工艺装备工艺系统中相当重要的组成部分。
这是夹具发展的第二阶段。
这一阶段，夹具发展的主要特点是高效率。
在现代化发展的今天，各类高效率，自动化夹具在高效、高精度及适应性方面。
已有了相当大的提高。
随着电子技术，数控技术的发展。
现代夹具的自动化和高适应性，已经使夹具和机床逐渐融为一体，使得中、小批量生产的生产效率逐渐趋近于专业化的大批量生产的水平。
这是夹具发展的第三个阶段，这一阶段，夹具的主要特点是高精度、高适应性。
可以预见。
夹具在每一个阶段的主要发展趋势将是逐步提高智能化水平。
夹具主要有如下作用：
（1）保证加工精度用机床夹具装夹工件，能准确确定工件和刀具、机床之间的相对位置关系，可以保证加工精度。
（2）提高生产效率机床夹具能快速地将工件定位和夹紧，可以减少辅助时间，提高生产效率。
（3）减轻劳动强度机床夹具采用机械、气动、液动、夹紧装置，可以减轻工人的劳动强度
（4）扩大机床的工艺范围利用机床夹具，扩大机床加工范围，例如，在机床或钻床上使用膛模可以代替镗床镗孔，使车床、钻床具有镗床的功能。
第二章零件的分析
2.1零件的作用
轴承座是轴承和箱体的集合体,以便于使用,这样的好处是可以有更好的配合,更方便的使用,减少了使用厂家的成本。
2.2零件图样分析
图1.1零件图
1）侧视图右侧面对基准C（φ30
mm轴线）的垂直度公差为0.03mm。
2）俯视图上、下两侧面平行度公差为0.03mm。
3）主视图上平面对基准C（φ30
mm轴线）的平行度公差为0.03mm。
4）主视图上平面平面度公差为0.008mm，只允许凹陷，不允许凸起。
5）铸造后毛坯要进行时效处理。
6）未注明倒角×45°。
7）材料HT200。
2.3零件的工艺分析
零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削为此以下是轴承座需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：
l）φ30
mm轴承孔可以用车床加工、也可以用铣床镗孔。
2）轴承孔两侧面用铣床加工，以便加工2mm×1mm槽。
3）两个φ8
mm定位销孔，和销要过渡配合，精度达到IT8，要先钻后铰才能达到要求。
4）侧视图右侧面对基准C（φ30
mm轴线）的垂直度检查，可将工件用φ30mm心轴安装在偏摆仪上，再用百分表测工件右侧面，这时转动心轴，百分表最大和最小差值为垂直度偏差值。
5）主视图上平面对基准C（φ30
mm轴线）的平行度检查，可将轴承座φ30
mm孔穿入心轴，并用两块等高垫铁将主视图上平面垫起，这时用百分表分别测量心轴两端最高点，其差值即为平行度误差值。
6）俯视图两侧面平行度及主视图上平面平面度的检查，可将工件放在平台上，用百分表测出。
第三章确定毛坯
3.1确定毛坯种类：
零件材料为HT200。
考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择金属铸造模毛坯。
查《机械制造工艺设计简明手册》,选用铸件尺寸公差等级为CT-12。
加工余量等级为G.
3.2确定铸件加工余量及形状：
查《机械制造工艺设计简明手册》，选用加工余量为8级，并查表2.2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示：
表2.1零件加工余量表
简图
加工面
代号
基本
尺寸
加工余量等级
加工
余量
说明
A1
15
8
3
单侧加工
A2
82
8
3
单侧加工
A3
38
8
3
单侧加工
A4
15
8
3
双侧加工
A5
42
8
3
双侧加工
B1
30
8
15×2
双侧加工
B2
35
8
17.5×2
双侧加工
第四章工艺规程设计
4.1选择定位基准：
1.粗基准的选择：
以轴承孔两侧毛坯为主要的定位粗基准
2.精基准的选择：
考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以已加工底面为主要的定位精基准,φ13mm的螺栓孔为定位精基准。
4.2制定工艺路线
根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用卧式铣床、摇臂钻床、卧式车床及专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。
除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。
选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：
工序1时效处理
工序2铸件内外非加工表面彻底清洗干净，涂耐油漆同时检查铸件是否有缺陷。
工序3夹轴承孔两侧毛坯，铣轴承座底面，照顾尺寸30mm和表面粗糙度。
工序4钻φ9的孔和锪φ13的沉头孔。
保证孔深8
mm。
工序5以已加工底面和沉头孔定位基准，在轴孔处压紧，铣主视图上平面及轴承孔左、右侧面42mm。
工序6刨2mm×1mm槽，照顾底面厚度15mm。
工序7夹42mm两侧面，按底面找正，铣四侧面，保证尺寸38mm和82mm。
工序8钻φ8
mm的销孔，保证孔的尺寸及公差。
工序9钻φ6的油孔，保证孔深20mm。
工序10钻φ4的油孔，保证和φ的油孔相通。
工序11以底面及沉头孔定位，采用专用夹具装夹工件，钻φ30
mm、φ35mm孔，保证φ30
mm中心至上平面距离15
mm
工序12以底面及沉头孔定位，在未加工的圆柱表面夹紧。
采用弯板式专用夹具装夹工件，车φ30
mm、φ35mm孔、倒角1×45°，保证φ30
mm中心至上平面距离15及φ30
mm的表面粗糙度0.8.
工序13去毛刺
工序14总检入库
4.3机械加工余量、工序尺寸及公差的确定
4.3.1圆柱表面工序尺寸：
前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：
表3.1圆柱表面工序尺寸表
加工表面
加工内容
加工余量
精度等级
工序尺寸
表面粗
糙度
Φ30IT7
（B1）
钻
15
IT11
12.5
扩
2
IT11
6.3
Φ35（B2）
镗
0
6.3
Φ30IT7
（B1）
扩
1.8
IT10
6.3
粗铰
0.13
IT8
1.6
精铰
0.07
IT7
0.8
Φ4（B6）
钻
0
IT10
4
6.3
Φ13（B4）
钻
0
IT10
13
6.3
Φ8（B3）
钻
0.2
IT10
7.8
6.3
粗铰
0
IT8
8
1.6
4.3.2平面工序尺寸：
表3.2平面工序尺寸表
工序号
工序内容
加工余量
基本尺寸
经济精度
工序尺寸偏差
01
铸件
3
CT12
04
粗铣下底面
2
19
IT12
精铣下底面
1
18
IT8
05
粗铣上底面
2
16.0
IT12
精铣上底面
1
15.0
IT8
05
粗铣轴承孔
左侧面
2
42
IT12
精轴承孔
左侧面
1
41
IT8
05
粗轴承孔
右侧面
2
39
IT12
精轴承孔
右侧面
1
38
IT8
06
粗轴承座
前面
2
86
IT12
精轴承座
前面
1
85
IT8
06
粗轴承座
后面
2
83
IT12
精轴承座
后面
1
82
IT8
第五章车床专用夹具设计
5.1提出问题
（1）怎样限制零件的自由度：
一个面限制三个自由度，长圆柱销控制2个自由度，定位销限制1个自由度。
（2）怎样夹紧：
设计夹具由螺旋夹紧工件。
（3）设计的夹具怎样排削：
此次加工采用麻花钻和铰刀，排削通过钻模板和工件之间的间隙进行排削。
（4）怎样是夹具使用合理，便于装卸。
5.2设计思想
设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。
本夹具主要用来对Φ30孔进行加工，这个孔尺寸要求是IT10，表面粗糙度为Ra12.5，镗可以满足其精度。
所以在设计时要在满足其精度要求的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。
5.3定位分析
（1）定位基准的选择
根据《夹具手册》知定位基准尽可能和工序基准重合，在同一工序的各道工序中，应尽量采取同一定位基准进行加工。
故加工Φ30孔时，采用轴承座底面和Φ44外圆柱面作为定位基准
（2）定位误差的分析
定位元件尺寸及公差确定，基准重合△b=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。
△j=（TD+Td+△S）/2
TD=0.060mm
Td=0.011mm
△S=0.010mm
△J=0.0365mm
5.4切屑力和夹紧力的计算
刀具：
Φ30的镗刀。
F=
①镗孔切削力：
查《机床夹具设计手册》P70表3-6，得镗削力计算公式：
=2795x2.2x0.30.75x36.86-0.15x0.89=1291.4N
=1940x2.20.9x0.30.6x36.86-0.3x0.5=324.5N
=2880x2.2x0.30.5x36.86-0.4x1.17=959.3N
=959.3N+0.1x（1291.4+324.5）N=1120.89
镗孔夹紧力：
查《机床夹具设计手册》P70表3-6，查得工件以一个面和两个孔定位时所需夹紧力计算公式：
式中φ───螺纹摩擦角
───平头螺杆端的直径
───工件和夹紧元件之间的摩擦系数,0.16
───螺杆直径
───螺纹升角
Q───手柄作用力
L───手柄长度
则所需夹紧力
=766（N）
根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作
车床夹具图
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