工艺课程设计实例(轴承座).doc

*大学机械制造工艺及夹具设计课程设计林冲机电工程学院机械加工工艺规程设计任务书一、设计题目制定 轴承座零件 的机械加工工艺规程二、设计数据： 年产量：2000件车间工作制度： 2 班制生产三、设计工作内容（一）生产特征及设计对象的分析（二）编制机械加工工艺规程 1选择毛坯件并确定其总余量2制订机械加工工艺规程3计算和填写机械加工工艺工序卡片（1）绘制机械加工工序简图（2）选择设备（3）选择机床工艺装备（4）确定切削用量及工时定额(三)零件的加工制造四、设计的组成序号名称文件种类单位数量1零件图手工绘制或AutoCAD绘图张12零件毛坯综合图手工绘制或AutoCAD绘图图张13机械加工工艺过程卡片手工绘制、4号图纸张4机械加工工艺过程综合卡片手工绘制张5设计说明书说明书用纸份1合计7注：文件名组成为：班级学号姓名零件名课程设计作业组成一. 利用CAD软件绘制零件图图1 轴承座零件图二. 零件毛坯综合图图3 零件毛坯综合图三. 机械加工工艺过程卡和机械加工工艺过程综合卡1.机械加工工艺过程卡（A4图纸、横放）机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号共页产品名称零件名称拨动杆第页材料牌号HT200毛坯种类铸件毛坯外形尺寸毛坯可制件数每件台数备注序号工序名称 工序内容车间工段设备工艺装备工时准终单件铸造涂漆时效10钳划线平台15铣按线找正，铣底面（M面）、两端面立铣床平口虎钳20车粗车、半精车30孔到尺寸29.8、倒角车床专用夹具25铣铣C面、尺寸42的两平面留余量卧铣床专用夹具30铣铣21槽卧铣床压板35磨磨C面到尺寸、靠磨尺寸42的两平面到尺寸平面磨床磁力吸盘40车精车30+0.021 0孔到尺寸要求车床专用夹具45钻钻孔49、锪13台阶面、钻6摇臂钻专用夹具50清洗清洗55检查检查2.机械加工工艺过程综合卡片四、轴承座工艺规程设计说明书轴承座工艺规程设计说明书设计题目：制定轴承座的机械加工工艺规程（年产量2000件）第一节 零件分析1.1轴承座零件的用途轴承座零件结构如图1所示。轴承座用于定位与支承转动轴，该零件上的主要表面是30mm孔和平面C。30mm孔用于安装轴承，以支承轴的转动。30mm孔的加工精度直接影响所装配轴的转动精度，孔的加工精度是轴承座加工过程中的关键。平面C和两个距离尺寸为42mm的侧立面是轴承座的装配基准面，装配时用于轴承座在机器中的定位。这几个平面影响轴承座的装配精度，轴承座通常需要成对使用，一对轴承座的装配精度影响轴的回转精度，以及轴的位置精度（由尺寸150.021决定）等。1.2轴承座图样的技术要求根据图1，轴承座加工表面精度分析如下：1.平面C是孔30H7的设计基准，也是轴承座在机器中的装配基准。加工中必须保证C平面的平面度要求和位置要求。2.轴座的工作面是孔30H7mm，该孔是主要加工表面，也是确定尺寸为42的两个平面位置的设计基准。该孔的定位尺寸是150.021mm。3. 轴承座上213和9孔是装配轴承座的螺钉用孔。29是安装销钉用孔。6是润滑油用孔。1.3确定零件的主要加工表面和关键技术要求上述孔30H7表面为零件上的工作表面，是零件的主要表面。平面C和尺寸为42的两个平面是孔的定位基准面。孔30H7形状和位置是零件加工中的关键技术要求。上述小孔为次要表面。第二节 确定生产类型2.1计算生产纲领计算公式： （见简明手册P2）。式中 N零件的生产纲领Q机器的年产量（2000）N每台机器中该零件的数量（2）%备品百分率（2）%废品百分率（2）轴承座的生产纲领：N=20002(1+2%+2%)=4160(件)2.2确定生产类型轴承座属于轻型零件；轴承座的生产纲领4160件，查阅表1.1-2生产类型与生产纲领的关系（见简明手册P2）。确定轴承座加工属于中批生产。应该按中批生产的工艺特征安排该工件的毛坯，以及工艺方法与工艺装备。 第三节 选择毛坯3.1确定毛坯类型。此轴承座形状复杂，其材料为铸铁（HT200），因此选用铸造毛坯。32规定毛坯精度等级。按照中批生产的特征安排毛坯的制造方法，选择金属模、机器造型。（见简明手册表1.1-3）3.3确定毛坯余量、铸件尺寸及其公差数值1.确定毛坯余量（查表法）首先根据生产类型，确定铸件机械加工余量（即毛坯余量）等级；然后根据铸件机械加工余量等级查出铸件机械加工余量（毛坯余量）数值。铸件机械加工余量（即毛坯余量）等级MA查表2.2-5（见简明手册P41）。根据轴承座铸造方法和材料金属型、灰铸铁，毛坯的尺寸公差等级CT选为8级，则毛坯机械加工余量（毛坯余量）等级MA为：F级。铸件机械加工余量（即毛坯余量）数值查表2.2-4（见简明手册P39）。根据所确定的轴承座铸件尺寸公差等级（8级），和机械加工余量等级MA（F级），确定毛坯余量。零件图上30+0.021 0mm的孔，在毛坯上预铸该孔。毛坯上不预铸小于30mm的孔（小孔均铸为实体）。2.毛坯铸件尺寸公差铸件尺寸公差（即毛坯尺寸的公差）等级CT查表2.2-3（见简明手册P38）。根据轴承座铸造方法和材料金属型、灰铸铁，查得CT为79级，由此确定毛坯的尺寸公差等级CT为9级。铸件尺寸公差（即毛坯尺寸的公差）数值查表2.2-1（见简明手册P38）。根据轴承座铸件尺寸公差等级（8级），和铸件基本尺寸，确定毛坯公差。毛坯的余量、铸件尺寸及公差选择如表5-1所示。 表5-1 毛坯的余量、尺寸及公差 （mm）零件图尺寸毛坯余量等级MA查简明手册表2.2-5毛坯余量值查简明手册表2.2-4铸件尺寸公差等级CT查简明手册表2.2-3铸件尺寸公差值查简明手册表2.2-1毛坯尺寸标注38F2.091.8420.930F2.591.832.50.915F2.591.712.50.842F2.092.0461.030F2.591.8250.9注：毛坯的其他尺寸与零件图相同3.4给出毛坯技术要求在综合图上标注毛坯的技术要求，技术要求的内容通常有：毛坯的精度等级。毛坯热处理和硬度要求。毛坯表面的质量要求（是否允许气孔、夹沙、缩孔等）。铸、锻模拔模斜度，圆角半径。其他等3.5毛坯形状手工绘制零件毛坯综合图，如图3所示。第四节n工艺路线拟定 4.1表面加工方法选择首先根据零件图样，确认零件上的需要机械加工表面(即图样上标有符号的表面)，然后选择这些表面的加工方法。表面加工方法主要取决于零件表面的形状、尺寸和技术要求（加工精度和表明粗糙度要求等）。同时还要考虑加工方法的经济精度，生产类型和现有生产条件等。参考资料见简明手册4.2节。轴承座上各表面加工方法选择如下M平面加工：铣(见简明手册表1.4-8)C平面加工方法:铣磨(见简明手册表1.4-8)。孔30+0.021 0加工方法：粗（车）镗半精镗（车）精镗（车）。轴承座是轻型工件，宜选用车床车孔。(见简明手册表1.4-7)。带台阶面的9小孔：钻孔锪孔(见简明手册表1.4-7)。尺寸21的槽：用锯片铣刀铣。4.2定位基准选择定位基准选择的思路是：首先考虑选择以哪一组表面为精基准定位，能确保工件的位置精度。然后考虑选择以哪一组表面为粗基准定位，加工出精基准表面。1.精基准的选择精基准的选择，影响加工工件的位置精度，一般情况下采用基准重合原则，即采用设计基准为定位基准，以避免基准不重合误差的影响，确保工件装夹的定位精度。轴承座零件重要表面是30+0.021 0孔，从表面看，底面M面和C面（如图4-1所示）都可作为加工孔的定位基准，由于30+0.021 0孔的设计基准是C面，如果用M定位的方案，定位误差中有基准不重合误差，而C面定位符合基准重合原则，没有基准不重合误差，所以选择C面和侧面为精基准。加工30+0.021 0孔图5-1基准选择示意图2.粗基准的选择粗基准选择主要影响加工表面与不加工表面的位置（相互位置原则）和加工表面的余量分配（余量分配原则）。精基准面（C面）加工质量要求较高，为了使加工C面时有可靠、稳定的精基准定位，所以第一道工序加工M面，然后再以精基准M面定位，加工C面。加工M有两种方案：方案一：依据相互位置原则，选用不加工表面R22圆弧面为粗基准，以保证就加工后30+0.021 0孔与不加工的R22弧面同轴。方案二：依据加工表面的余量分配原则，可选择25毛坯孔为粗基准，以保证重要表面（30+0.021 0孔）加工余量均匀。由于25与R22是同一毛坯，两表面没加工前基本同轴，所以选择25 为粗基准，也可以同时保证加工后的30+0.021 0孔与R22圆弧同轴。综上所述，粗基准选25孔（4个自由度）、和C面（一个自由度）。4.3拟定工艺路线根据选定的加工方法和定位基准，将各个加工面整合，初步拟定两种加工顺序方案，分别如表5-2和表5-3所示。表5-2轴承座工艺路线方案1工序号工序内容定位基准设备铸造涂漆时效10扩、粗铰、精铰30+0.021 0孔到尺寸要求R22、端面立式钻床15车两端面，倒角、35孔30孔车床20铣底面（M面）30孔、C面卧铣床25铣C面、尺寸42的两平面30孔、M面卧铣床30刨21槽30孔、C面牛头刨床35磨C面、尺寸42的两平面30孔、M面平面磨床40钻孔49、锪13台阶面、钻630孔、C面摇臂钻45清洗50检查表5-3 轴承座工艺路线方案2工序号工序内容定位基准设备铸造涂漆时效10划线25孔、C面划线平台15按线找正，铣底面（M面）、两端面25孔、C面立式铣床20粗车、半精车30孔到尺寸19.8、倒角M面、端面车床25铣C面、尺寸42的两平面，留余量0.230孔、M面卧式铣床30铣21槽30孔、M面卧式万能铣床35磨C面、尺寸42的两平面30孔、M面平面磨床40精车30+0.021 0孔到尺寸要求30孔、C面车床45钻孔49、锪13台阶面、钻630孔、C面摇臂钻50清洗55检查对上述两方案分析如下：1.轴承座加工的工艺方案1方案1采用先加工30+0.021 0孔，然后加工平面。在第10工序中粗基准采用R22弧面和一个端面，可以确保30+0.021 0孔与R22同轴，使孔壁后均匀。但是此方案要求毛坯精度高，否则所加工的30+0.021 0孔轴线易产生歪斜。优点是采用夹具装夹，可实现高效率生产，避免方案2中的划线工序。在第20工序中采用30+0.023 0孔为精基准定位，符合基准重合原则。由于以孔为基准面，对应的定位元件是轴，铣削平面的切削力大，而轴的刚度低，定位表面是圆弧面，所以定位不稳定、不可靠。相应的夹具结构复杂。本方案虽有缺点，由于轴承座属于轻型零件，在夹具结构和使用上采取措施，解决相关工艺问题，可以实现高效率生产，所以在大量生产中采用本方案是可行的。2. 轴承座加工的工艺方案2方案2中先加工平面，然后以平面定位加工主要孔30+0.021 0。此方案遵循了“先面后孔”的原则。由于粗基准采用25毛坯面和一个端面，可以确保30+0.021 0孔余量均匀，同时也可以保证30+0.021 0孔与R22同轴，使孔壁厚均匀。与方案1不同的是方案2采用划线体现粗基准，要求毛坯精度相对较低，避免使用专用夹具，但是增加划线工序，生产率比方案1有所降低。第40工序为精加工30+0.021 0，精基准的选择采用基准重合原则，即以设计基准C平面为定位基准。同时，用平面定位加工孔，定位准确、可靠。并对30+0.021 0表面的加工采用了粗、精加工分开的原则，安排了两道工序完成孔的加工，能够保证加工精度。两个工艺方案，都采用了先加工主要表面，后加工次要表面的原则，即先加工主要孔30+0.021 0，后加工其他小孔。综上，轴承座属于中批生产，方案2优于方案1，所以采用方案2的工艺方案。第五节 工序设计5.1加工余量、工序尺寸及其公差的确定1. 30+0.021 0孔的加工查简明手册中表2.3-10。该表给出按照7级、8级精度加工预先铸出的孔的工序尺寸。孔加工顺序：粗车半精车精车30+0.021 0孔加工余量如下表5-4所示。表5-4 30+0.023 0孔加工余量、工序尺寸及其公差的确定 （mm）工序号工序余量工序尺寸经济精度标注40精车0.230H7（0.021）30+0.021 020半精车1.829.8H9(0.052)29.8+0.052 020粗车328H11(0.130)28+0.130 0毛坯5250.9250.92.平面的加工平面M：铣1次，余量2.5mm（工序余量等于毛坯余量）两端面：铣1次，余量2.0mm平面C：铣磨。磨削余量0.2mm；（见表2.3-21）。铣削余量2.3mm（2.5-0.2=2.3）两侧面：铣磨。磨削余量0.2mm；（见表2.3-21）。铣削余量1.8mm（2.0-0.2=1.8）表5-5M、侧面加工余量、工序尺寸及其公差的确定 （mm）工序号工序余量工序尺寸经济精度标注35磨C面0.215IT9(0.043)150.021靠磨侧面0.4(双边)424225铣C面2.315.2IT9（0.043）15.2 0 -0.043铣侧面3.6(双边)42+0.4=42.442.415铣M面铣两端面2.54.0(双边)303830385.2工序15。立铣加工M、两端面。1.选择加工设备与工装机床：立式铣床X52K（见表4.2-35）夹具：平口虎钳刀具：80镶齿套式面铣刀，Z=10（见表3.1-37）量具: 游标高度卡尺.(见表5.2-8)2.确定切削用量背吃刀量。铣削1次，等于铣余量，=2.3mm切削速度Vc。Vc=15m/min（见附表1，取小值）=60(r/min)针对立式铣床X52K，取n=60r/min（见表4.2-36，取相近值）进给速度。初步选定每齿进给量=0.102（mm/Z）（见附表2，取小值）计算进给速度=0.1021060=61.2(mm/min)针对X52K，实际选取值=60(mm/min) （见表4.2-37，取相近值）每齿进给量实际使用值=0.1（mm/Z）验算机床功率：铣削深度=2.5mm铣削宽度W=42mm去除工件材料常数C=22（见附表10）刀具功率P=286（W）=0.286（kw）所需机床功率N=P/=0.286/0.7=0.408（kw）立式铣床X52K主电机功率：7.5kw。（见表4.2-35）所需机床功率N铣床X52K主电机功率验算结果：铣床X52K功率足够。3.计算基本时间计算公式：（见表6.2-7）式中 基本时间切削加工长度刀具切入长度刀具切出长度水平进给速度（mm/min）=0.5d+(13) (mm)=(0.030.05)d计算过程：铣M面：=0.0580=4(mm)=0.580+2=24.6(mm)=1.8(min)铣两端面：计算与铣M面相同，=21.8=3.6（min）工序15的工序基本时间：1.8+3.6=5.4(min)5.3工序20。粗车、半精车30孔1.选择加工设备与工装机床：卧式车床CA6140（见表4.2-7）夹具：专用夹具刀具：YG15、45内孔车刀量具：游标卡尺（见表5.2-6）2.确定切削用量粗车：背吃刀量。等于单边余量，=3/2=1.5mm，车削1次。切削速度Vc。查表初步选定切削速度Vc=76m/min（见附表1，取小值）计算主轴转速=835(r/min)针对CA6140车床，实际主轴转速取n=900r/min（见表4.2-8，取相近值）实际使用的切削速度=81.9（m/min）进给量初选每转进给量=0.25（mm/r）（见附表8，取小值）针对CA6140车床，实际值取=0.26(mm/r) （见表4.2-9取相近值）半精车：背吃刀量。等于单边余量，=1.8/2=0.9mm，走刀1次。切削速度Vc。与粗车相同，实际主轴转速取n=900r/min实际使用的切削速度=97.5（m/min）进给量初选每转进给量=0.14（mm/r）（见附表8，半精车取中间值）针对CA6140车床，实际值取=0.147(mm/r)（见表4.2-9，取相近值）3.计算基本时间计算公式：（见表6.2-1）式中 基本时间切削加工长度刀具切入长度刀具切出长度单件小批生产时的试切附加长度工件每转进给量（mm/r）=+(23) (mm)=35计算过程：粗车：=+3=4.5(mm)粗车孔30：=0.2(min)车孔35：=0.08(min)倒角C1：=0.032=0.06半精车：=4.5(mm)（与粗车相同）=0.35(min)工序20的工序基本时间：0.2+0.35+0.06+0.08=0.7(min)5.4工序25，铣C面、尺寸42的两平面1.选择加工设备与工装机床：卧式铣床X62W（见表4.2-38）夹具：专用夹具刀具：125直齿三面刃铣刀。刀具外径d=125mm、刀具孔径D=32mm、刀齿数Z=22、刀具宽度L=22mm（铣刀直径见表3.1-28，铣刀尺寸见表3.1-39、）量具：游标卡尺（表5.2-6），宽座角尺（表5.2-24）2.确定切削用量背吃刀量。铣削1次，背吃刀量等于铣余量，=1.8 侧吃刀量等于铣余量=2.3切削速度Vc。Vc=15m/min（见附表1，选小值）计算主轴转速=39(r/min) 针对铣床X62W，实际选取值n=47.5r/min（见表4.2-39，取相近值）切削速度Vc=Dn/1000=3.112547.5/1000=18(m/min)进给速度。查表，初步选定每齿进给量=0.051（mm/Z）（见附表2，取小值）计算进给速度=53.3(mm/min)针对铣床X62W，实际选取值=60(mm/min) （见表4.2-40，取相近值）每齿进给量实际值=0.057（mm/Z）3.计算基本时间计算公式：（见表6.2-7）式中 基本时间切削加工长度刀具切入长度刀具切出长度水平进给速度（mm/min）=+(13) (mm)=25（mm）切削宽度计算过程：铣一侧面：=4(mm)=+2=18.8(mm)=1.01(min)铣另一侧面：同上=1.01（min）工序20的工序基本时间：1.01+1.01=2.02（min）5.5工序30，铣21槽1.选择加工设备与工装机床：卧式铣床X62W（见表4.2-38）夹具：专用夹具刀具：80锯片铣刀，内径D=22mm、Z=40、刀宽L=2mm（见表3.1-41）2.确定切削用量吃刀量。铣削1次，等于铣余量，=1mm切削速度Vc。Vc=15m/min（见附表1）计算主轴转速=60(r/min)针对铣床X62W，取n=60r/min（见表4.2-39，取相近值）进给速度。查表，初步选定每齿进给量=0.025（mm/Z）（见附表2，取小值）计算进给速度=60(mm/min)针对铣床X62W，实际选取值=60(mm/min)（见表4.2-40，取相近值）每齿进给量实际采用值=0.025（mm/Z）磨C面、尺寸42的两平面3.计算基本时间计算公式：（见表6.2-7）式中 基本时间切削加工长度刀具切入长度刀具切出长度水平进给速度（mm/min）=+(13) (mm)=25（mm）切削宽度计算过程：铣一侧槽：=2(mm)=+2=13.1(mm)=0.92(min)铣另一槽面：同上=0.92（min）工序20的工序基本时间：0.92+0.92=1.84（min）5.6工序35，磨C面、靠磨尺寸42的两平面1.选择加工设备与工装机床：卧轴距台平面磨床M7120A（见表4.2-32）夹具：磁力吸盘量具：游标卡尺（表5.2-6），宽座角尺（表5.2-24）磨具：砂轮P2502575A60L5V35砂轮参数选择如下：+砂轮形状代号：平形砂轮，代号P（见表3.2-10）砂轮尺寸：2502575（见表4.2-32）砂轮磨料：棕刚玉，代号A（见表3.2-1）砂轮粒度：（见表3.2-2）砂轮硬度：中软2，代号L（见表3.2-5）砂轮组织:中等，代号5（见表3.2-6）砂轮结合剂：陶瓷，代号V（见表3.2-7）所选砂轮型号：P2502575A60L5V35含义：平形砂轮，砂轮的外径、厚度和内径尺寸分别为250mm、25mm、75mm，磨料为棕刚玉，60号粒度，硬度是中软2级，组织中等（代号5），结合剂是陶瓷。2.确定磨削用量工作台往复一次轴向进给量（3mm/双行程）每次径向磨削深度（0.03mm/次）（0.03）工作台往复运动速度（选取1m/min）z同时磨削工件数（1）3.计算基本时间计算公式：（见表6.2-8）式中 （mm/r）L磨削计算长度（38+20=58（mm）b磨削工件宽度（20（mm）单面加工余量（0.2mm）工作台往复一次轴向进给量（3mm/双行程）每次径向磨削深度（0.03mm/次）（0.03）工作台往复运动速度（选取1m/min）z同时磨削工件数（1）k终磨修磨系数(1)计算过程：磨一面：=5(min)磨另一面：同上=5（min）工序20的工序基本时间：5+5=10（min）5.7工序40。精车30孔1.选择加工设备与工装机床：卧式车床CA6140（见表4.2-7）夹具：专用夹具刀具：YG15内孔车刀量具：内径百分表（见表5.2-19）2.确定切削用量精车：背吃刀量。等于单边余量，=0.2/2=0.1mm，车削1次。切削速度Vc。查表初步选定Vc=100m/min（精车选稍大值，见附表1）=1098(r/min)CA6140车床，实际主轴转速取n=1120r/min（见表4.2-8，取相近值）实际采用的切削速度=114.5（m/min）进给量初选每转进给量=0.08（mm/r）（见附表8，精车取小值）针对CA6140车床，实际值取=0.08(mm/r)（见表4.2-9，取相近值）3.计算基本时间计算公式：（见表6.2-1）式中 基本时间切削加工长度刀具切入长度刀具切出长度单件小批生产时的试切附加长度工件每转进给量（mm/r）=+(23) (mm)=35计算过程：=+3=4.5(mm)=0.52(min)=31（s）5.7工序40，钻孔49、锪13台阶面、钻61.选择加工设备与工装机床：摇臂钻床Z3025（见表4.2-11）夹具：专用钻夹具刀具：9锥柄麻花钻（表3.1-6）13直柄平底锪钻（表3.1-14）6锥柄麻花钻（表3.1-6）2.确定切削用量钻孔49切削速度：21（m/min）（见附表3）=753(r/min)Z3025摇臂钻床，实际主轴转速取n=630r/min（见表4.2-12，取相近值）实际切削速度为=17.8(m/min)钻孔进给量：0.102（mm/min）（见附表5）Z3025摇臂钻床，实际主轴进给量f=0.12(mm/min)（见表4.2-13，取相近值）锪13台阶面切削速度：21（m/min）（见附表3）=521/min)Z3025摇臂钻床，为提高生产效率，避免调整主轴转速。实际主轴转速取n=630r/min（见表4.2-12，取相近值）实际切削速度为：=25.7(m/min)锪孔进给量：0.102（mm/min）（见附表5）Z3025摇臂钻床，实际主轴进给量f=0.12(mm/min)（见表4.2-13，取相近值）钻6切削速度：21（m/min）（见附表3）=1129(r/min)Z3025摇臂钻床，实际主轴转速取n=630r/min（见表4.2-12，取相近值）实际切削速度为=11.8(m/min)钻孔进给量：0.051（mm/min）（见附表5）Z3025摇臂钻床，实际主轴进给量f=0.05(mm/min)（见表4.2-13，取相近值）3.计算基本时间计算公式：（见表6.2-5）式中 基本时间切削加工长度（15mm）刀具切入长度（mm）刀具切出长度（3mm）=+(23) (mm)计算过程：钻孔49=+1=4.9(mm)=0.3(min)钻孔49的基本时间：40.3=1.2(min)锪13台阶面=0.13(min)锪213的基本时间：20.13=0.26(min)钻6=+1=2.6(mm)=0.65(min)工序40的工序基本时间：1.2+0.26+0.65=2.11（min）将计算数据填入机械制造工艺过程综合卡。22