轴承座机械加工工艺规程设计与同轴度夹具设计

兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) - 1 - 引引言言 本课题的设计内容是轴承座加工工艺设计及下底面夹具设计。 所谓机械加工就是通 过改变毛坯的形状、尺寸、表面质量和性能等，使其成为零件的过程。制定机械加工工 艺规程的意义是为了作为生产的指导技术文件， 使工件能够按照零件图的技术要求加工 出来。它的作用是管理和指导生产，是各项生产准备的技术依据。 机械加工工艺是机械制造的基础，工艺文件是编制生产计划、调整劳动组织、安排物资 供应、指导工人加工操作及进行技术检验等的重要依据，是机械制造企业的核心技术文 件。通过改善编制工艺规程，可以减轻工人劳动强度，减少生产成本，缩短加工周期。 对于本课题采用组合机床加工，工序集中可以明显提高加工效率。 夹具是机械制造系统中重要组成部分，改善夹具设计可以做到提高产品劳动生产 率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，扩大机床的 功能和使用范围。在夹具设计中，大多采用液压或气压，能够大大节约加工辅助时间， 并且操作方便，便于自动化操作。 由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) - 2 - 第第 1 1 章章绪绪论论 1.11.1课题研究的意义课题研究的意义 本次课题的研究意义： 是在设计轴承座加工工艺规程和下底面夹具的过程中了解工 艺规程和夹具设计的具体步骤，对工件的定位基准选择有很好的选择，熟练地使用 AUTOCAD 绘图工具，对此研究查阅的大量的资料，首先明白机械加工工艺过程就是用切 削的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的物理机械性质成为具有所需要的一定精度、粗 糙度等的零件。 为了能具体确切的说明过程， 使工件能按照零件图的技术要求加工出来， 就得制定复杂的机械加工工艺规程来作为生产的指导性技术文件， 学习研究制定机械加 工工艺规程及夹具的设计的意义与作用就是本课题研究目的。 1.21.2机械装备及其发展机械装备及其发展 机械装配制造业是为国民经济各部门进行简单再生产和扩大再生产提供生产工具 的各制造业的总称，被誉为“母体”工业。 近代装备制造业始于 18 世纪中叶蒸汽机问世。机械技术与蒸汽动力技术相结合， 出现了由动力驱动的纺织机械及金属切削机床等。到 20 世纪上半叶，制造业如以兵器 工业和汽车制造工业为代表的大批量生产方式的时代，产品制造先是采用机群式生产 线，进而采用刚性的流水线作业，生产效率高，但产品适应力差。 1952 年，世界上第一台数控机床的诞生标志着数字化制造时代的到来。20 世纪 70 年代初期，出现了计算机数控（CNC） ，随之又出现了一台中央计算机控制若干台 CNC 机 床的计算机直接数控(DNC)。随着 20 世纪 90 年代信息技术尤其是网络技术的飞速发展 及与制造业赢得市场竞争的焦点。围绕这一目标，相继出现了并行工程（CE） 、精益生 产（LP） 、敏捷制造（AM） 、虚拟企业（VC）等新的生产模式。这些都是在新世纪的先进 制造技术，展示出机械装备制造业光辉灿烂的未来。 1.31.3课题的主要内容课题的主要内容 课题的主要内容通过研究分析零件的工艺性能，查阅资料绘制毛坯和图，并通过查 阅资料及零件的结构性能确定各表面最好的加工方案，并编写工艺卡片及工序过程卡 片。然后分析加工下底面时的定位方案，查阅资料确定定位元件，并设计出夹紧方案， 分析计算夹紧力及定位误差然后完成装配图。及部分非标准定位元件的零件图绘制。 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) - 3 - 第第 2 2 章章零件分析零件分析 2.12.1零件的作用零件的作用 轴承座是用于支撑轴类零件的， 镗孔的目的是为了满足滚动轴承的外圈和轴承孔的 配合要求，或者是滑动轴承外圆与轴承孔的配合，四个孔是用于固定轴承座的，单边固 定是出于满足结构和安装位置的要求。 轴承座是轴承和箱体的集合体,以便于应用,这样 的好处是可以有更好的配合,更方便的使用。 2.22.2零件的工艺性分析零件的工艺性分析 由轴承座零件图可知。夹具用来加工的零件时轴承座（见图 1） 。工件是以mm212 端面和 120K7 孔定位，加工 130K7 孔和 150f7 外圆，两个加工部分分别对 120K7 定位孔 有 0.03 和 0.05 的径向跳动要求。定位孔 120K7 已加工至尺寸要求。被加工孔 130K7 和 外圆 150f7 也已加工到留精加工余量 0.5 毫米，在本家具上精车至尺寸要求： （1）以底面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：底面的铣削加工； mm224的通孔加工。其中下底面有表面粗糙度要求为mRa3 . 6，平行度为mm15. 0； 4 个通孔的粗糙度要求为mRa5 .12。 （2）以mm172、mm 005. 0 0165. 0 234 、mm356、mm 005. 0 0165. 0 234 的圆柱面、mm40等表 面铣削。这一组加工表面包括：1 个mm 063. 0 0 130、10 个mm22的通孔加工；铣尺寸为 mm40的端面；铣轴承孔左右端面；钻轴承孔右端面mm2210的通孔；上端面 mmM5 . 120的螺纹通孔加工； 轴承孔左右端面上mmM184的螺纹孔加工孔深 18mm 攻深 15mm；轴承孔外圆柱面上mmM5 . 116、mmM110的螺纹孔加工。轴承孔左右端 面与基准 A 的垂直度要求为 0.1；mm 005. 0 0165. 0 234 的外圆柱面与基准 A 的同轴度要求为 mm05. 0，轴承孔左右端面表面粗糙度为mRa3 . 6；右端面 10 个通孔粗糙度为 mRa5 .12；mm 005. 0 0165. 0 234 的外圆柱面的粗糙度为mRa2 . 3；mm172的轴承孔的粗糙度为 mRa2 . 3；其余端面均为mRa3 . 6。 2.32.3零件的结构特点零件的结构特点 轴承座如附图 2-1 所示。该零件是起支撑轴的作用。零件的主要工作表面为40 的孔内表面。主要配合面是22 的轴孔。零件的形状比较简单，属于较简单的零件， 结构简单。 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) - 4 - 图 2-1 轴承座 2.42.4主要技术要求主要技术要求 零件图上主要技术要求：调质至 HB230-250,锐边倒角，未注倒角 0.5x45°，表面 作防锈处理。 2.52.5加工表面及其要求加工表面及其要求 a) 总宽：为 18±0.05mm。 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) - 5 - b) 轴孔：22 的孔径：22+0.0180 mm，表面粗糙度 Ra1.6um， c)34 的外圆：直径为34-0.007 -0.025mm，表面粗糙度为 Ra1.6um，外圆与 内孔的同轴度不超过 0.02m.，轴肩距为 12mm。 d) 左端面：外圆直径为52，上下边面距离 38mm。 e) 螺纹孔：大径为 4mm，轴心距离左轴肩 3mm。 f) 通孔：左端面均布 4-4.5 通孔，左右中心距 36mm，上下中心距 27mm。 g) 退刀槽：距离右端面 12mm，尺寸为 1.5x33 2.62.6零件的材料零件的材料 零件在整个机器当中起的作用一般，不是很重要。选用 45#。 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) - 6 - 第第 3 3 章章确定毛坯确定毛坯 3.13.1确定毛坯成型方法确定毛坯成型方法 零件材料为 45#。 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， 生产类型为单个生产， 故选择金属模造型铸造毛坯。 查10,P1013 铸件尺寸精度等级为 5-7 级。选用铸件尺寸精度等级为 6 级. 3.23.2铸件工艺参数的确定铸件工艺参数的确定 零件尺寸为212mm170220，最大尺寸在 150250 的范围内，查10P1012 铸件 尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量,单侧加工加工余量为 6.5mm， 双侧加工时每侧的 加工余量值为 6.5mm。又对于表中某一确定的铸件尺寸公差等级，金属型铸造的铸件， 其顶、侧面（相对浇注位置）的加工余量等级，需比底面的加工余量等级降一级选用。 又因为零件是单侧加工，所以选择零件的底面加工余量为 4.5mm，顶、侧面地加工余量 为 6.5mm。 根据以上确定参数， 查10,P1013 铸件尺寸精度等级为 5-7 级。 选用铸件尺寸精度 等级为 6 级。查表 12-4：铸件尺寸公差极限偏差值为mm6 . 0 3.33.3毛坯尺寸的确定毛坯尺寸的确定 根据所确定的毛坯加工余量和铸造公差可以确定毛坯的形状和基本尺寸 212mm170220，画出毛坯图。 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) - 7 - 第第 4 4 章章工艺规程设计工艺规程设计 4.14.1定位基准的选择定位基准的选择 粗基准的选用原则： （1）保证不加工表面与加工表面相互位置要求原则。当有些不加工表面与加工表 面之间有相互位置要求时，一般不选择加工表面作为粗基准。 （2）保证各加工表面的加工余量合理分配的原则。应选择重要加工表面为粗基准。 （3）粗基准不重复使用的原则。粗基准的精度低，粗糙度数值大，重复使用会造 成较大的定位误差，因此，同一尺寸方向的粗基准，通常只允许使用一次。 精基准的选用原则： （1）基准重合原则。尽可能使设计基准和定位基准重合，以减少定位误差。 （2）基准统一原则。尽可能使用同一定位基准加工个表面，以保证各表面的位置 精度。如轴类零件常用两端顶尖孔作为统一的定位基准。 （3）互为基准原则。当两个加工表面间的位置精度要求比较高的时候，可用互为 基准的原则反复加工。 （4）自为基准的原则。当要求加工余量小而均匀时，可选择加工表面作为自身的 定位基准。 该零件主要加工过程包括平面加工和钻孔，平面和孔是设计的基准，也是装配 和测量的基准。 根据零件图给出的 4 个通孔可以采用以零件底面作为第一定位基准， 以一面两销的定位方式作为精基准。采用此定位方式可以满足设计基准与定位重 合，减小定位误差，提高零件精度。 粗基准的选择应遵循粗基准的选择原则，虽然零件的基准多采用一面两销的定 位方式，但是在加工底面时，若采用轴承孔外圆柱面作为第一定位基准，轴承孔左 侧面作为第二定位基准，轴承孔外端面定位点作为第三定位基准。 4.24.2制定工艺路线制定工艺路线 4.2.14.2.1 加工方案的确定加工方案的确定 （1） 底面：是重要加工表面，粗糙度为 Ra6.3，作为精基准，所以查1表 5-8 平 面加工工艺路线及其工艺特点 选择加工路线为：粗铣-精铣； （2） 顶面：粗糙度为 Ra6.3，粗铣即可； （3） 左面：不是重要表面，粗糙度为 Ra6.3，粗铣即可； 兰州交通大学博文学院毕业设计(论文) - 8 - （4） 右面：不是重要表面，粗糙度为 Ra6.3，粗铣即可； （5） 右侧外圆柱面：粗糙度为 Ra3.2，选择加工路线为：粗铣-精铣； （6） 轴承孔：重要加工孔粗糙度要求为 Ra3.2，使用卧式镗床，选择加工路线为： 粗镗-精镗； （7） 底面四个通孔：是重要定位孔，粗糙度为 Ra12.5，选择加工路线为：钻孔； （8） 右侧面 10 个通孔：粗糙度为 Ra12.5，选择加工路线为：钻孔； （9） 轴承孔外圆端面螺纹底：粗糙度为 Ra12.5，选择加工路线为：钻孔然后攻螺 纹； 左右面螺纹孔：粗糙度为 Ra12.5，选择加工路线为：钻孔然后攻螺纹； （10） 顶面的螺纹通孔：粗糙度为 Ra12.5，选择加工路线为：钻孔然后攻螺纹； 4.34.3拟定加工路线拟定加工路线 方案一方案一： 表 4-1 加工路线 1 10铸造 20时效处理 30涂漆 40铣工件底面 50钻工件底面 4 个通孔 60铣工件顶面 70铣工件轴承孔左侧端面 80铣工件轴承孔右侧端面及底座右侧端面 90铣工件右侧轴承孔外圆柱面 100镗工件的轴承孔 110钻工件右