軸承套課程設(shè)計說明書

1、燕山大學(xué)課 程 設(shè) 計 說 明 書題目： “軸承套”機械加工工藝規(guī)程及“鉆6-5.5孔” 夾具設(shè)計學(xué)院（系）：機械工程學(xué)院機制系年級專業(yè)： 08級機制X 學(xué) 號： 080101010XXX 學(xué)生姓名： XXXXXX 指導(dǎo)教師： XXXXXXXXXXXXXX 教師職稱： 目 錄第1章 零件的分析 11.1 零件的功用及結(jié)構(gòu)分析.11.2 零件的工藝分析.2第2章 軸承套零件機械加工工藝規(guī)程設(shè)計32.1 毛坯的選擇.32.2 基準的選擇.32.3 工藝路線的擬定.3 表面加工方法的確定 加工方案的確定 2.4 加工余量、工序尺寸及其公差的確定42.5 切削用量及工時定額的確定5第3章 鉆6-5.5

2、工序夾具設(shè)計63.1 任務(wù)的提出63.2 定位方案及定位裝置的設(shè)計計算6 定位方案的確定 定位基準的選擇 3.2.3定位元件及裝置設(shè)計 3.2.4定位誤差的分析計算3.3 對刀或?qū)бㄑb置）設(shè)計83.4 夾緊方案及裝置的設(shè)計計算8 夾緊方案的確定 夾緊力大小的分析計算 夾緊機構(gòu)及裝置設(shè)計3.5 連接元件及夾具體設(shè)計103.6 夾具操作及維護簡要說明.11第4章 鉆6-5.5工序夾具虛擬裝配.124.1 Pro/E三維零件設(shè)計及虛擬裝配技術(shù).124.2夾具主要零件虛擬創(chuàng)建.124.3虛擬裝配方法、順序及零件約束確定.134.4夾具組件虛擬裝配及其分解. .13參考文獻.15結(jié)束語.16附錄

3、機械加工工藝過程卡片.17附錄 機械加工工序卡片.18第一章 零件的分析1.1、零件的功用及結(jié)構(gòu)分析軸承套廣泛應(yīng)用于輕負荷便于拆裝的地方。題目中給出的零件如圖：二維圖如下：有許多軸承在裝配和拆卸中會遇到困難，特別在箱體內(nèi)部軸承的裝配受到條件限制，應(yīng)用軸承套解決了裝配和拆卸的難題。零件上6個5.5孔上緊定螺絲，用于聯(lián)接軸承套和本體，以達到內(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。零件外圓壁上4個4的孔為油孔，用以通潤滑油。外圓面與法蘭下表面與本體相配合，內(nèi)圓面與內(nèi)圓臺階面用以安裝滾動軸承，承受軸向和周向力。因為軸承套它可以調(diào)整緊松使許多箱體的加工精度得到放

4、寬使箱體加工的工效大大提高。安裝套軸套還克服了軸承的軸向竄動。所以承軸套得到廣泛應(yīng)用，但也存在一些不足，由于軸套的精度直接影響軸的徑向跳動。1.2、零件的工藝分析軸承套的加工表面較多，它們之間有一定的位置要求，先分析如下：1法蘭面的加工這一組加工表面包括：法蘭小端面的精加工，粗糙度要求為Ra0.8；法蘭大端面的加工，粗糙度要求為Ra6.3；還有在法蘭面上的以直徑為72的圓周上的6個5.5孔的加工及其倒角。2.直徑為61的外圓面的加工這一組加工表面為61外圓面的加工，精度要求為Ra0.8，以及外圓面上4個4的孔的加工。3.以53孔為中心的加工表面這一組加工表面包括：53孔內(nèi)表面的加工，精度為Ra

5、0.8，與孔53孔相垂直的臺階面和軸承套外端面，及外端面的倒角。這些加工面之間有一些位置要求，主要是：、6個5.5孔之間的位置度公差為0.15；、4個4孔之間的位置度公差為0.2；、53內(nèi)孔臺階面和法蘭小端面與53孔中心線的垂直度誤差均為0.01；、61外圓面與53孔中心線的圓跳動誤差為0.02。有以上分析可知，對于這些加工表面，可以先加工一些表面，然后借助于專用夾具加工另一些表面，并且保證它們之間的位置精度要求。第二章 軸承套零件機械加工工藝規(guī)程設(shè)計2.1、毛坯的選擇零件材料為45鋼，硬度為HRC3236，毛坯約重1kg，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，使用是受到徑向和軸向的載荷，因此采用在鍛錘上合模模

6、鍛毛坯。2.2、基準的選擇基準的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；鶞实倪x擇得正確與合理，可以使得加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，在加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。粗基準的選擇原則為保證不加工表面和加工表面的位置要求，該零件的設(shè)計基準為中心軸線，但實際加工時主要的定位基準為小端面和法蘭大端面為粗基準，考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準，加工外圓到精度要求后再以法蘭小端面和61外圓為精基準進行加工。2.3、工藝路線的擬定、表面加工方法的確定法蘭大端面及軸承套小

7、端面用粗車，法蘭小端面用精車，5.5的法蘭孔及4的油孔用鉆，53的孔用精鏜，48的孔用粗鏜，61的外圓面先粗車后精車，內(nèi)孔臺階面用精鏜，法蘭外輪廓用粗銑。、加工方案的確定制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用專業(yè)機床加專用夾具，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)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。工藝路線方案一：工序 車法蘭大端面、軸承套小端面及倒角。選用臥式車床C620-1加專用夾具工序 鉆擴48的孔。選用臥式車床C620-1加專用夾具工序 車61外圓及法蘭小端面，選用臥式車

8、床C620-1加專用夾具工序 磨外圓面，選用M120加專用夾具工序 擴、粗鉸、精鉸53的孔，選用立式鉆床Z525加專用夾具工序 鉆5.5的法蘭孔，立式鉆床Z525加專用夾具工序 鉆4的孔，立式鉆床Z525加專用夾具工序 銑法蘭外輪廓，內(nèi)圓角，立式銑床X51加專用夾具工藝路線方案二：工序 鉆擴48的孔。選用臥式車床C620-1加專用夾具工序 鏜53的孔，選用臥式鏜床T616專用夾具工序 車61外圓，選用臥式車床C620-1加專用夾具工序 磨外圓面，選用M120加專用夾具工序 車法蘭內(nèi)外及小端面，選用立式車床C512A專用夾具工序 鉆5.5的法蘭孔，立式鉆床Z525加專用夾具工序 鉆4的孔，立式鉆

9、床Z525加專用夾具工序 銑法蘭外輪廓，內(nèi)圓角，立式銑床X51加專用夾具以上方案看起來都比較合理，而且方案二工序少，但方案二車61外圓時，通過內(nèi)孔和大端面定位，而大端面沒有加工，導(dǎo)致定位不準確。故應(yīng)先加工大端面作為基準，綜上所述方案一較合理。最終方案：工序 車大端面、及倒角。選用臥式車床C620-1加專用夾具工序 鉆擴48的孔。選用臥式車床C620-1加專用夾具工序 車61外圓、小端面及法蘭左端面，選用臥式車床C620-1加專用夾具工序 磨外圓面，選用M120加專用夾具工序 鏜53的孔，選用臥式鏜床T616專用夾具工序 鉆6-5.5的法蘭孔，立式鉆床Z525加專用夾具工序 鉆4-4的孔，立式鉆

10、床Z525加專用夾具工序 銑法蘭外輪廓，內(nèi)圓角，立式銑床X51加專用夾具2.4、加工余量、工序尺寸及其公差的確定該零件材料為鋼45，硬度為HRC3236，毛坯約重1kg，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圓表面（61mm） 考慮其加工長度為23mm，外圓表面尺寸公差等級為IT6，表面粗糙度要求Ra0.8um，由機械制造工藝學(xué)表4-12確定加工余量：粗 車：70mm粗 車：63mm 2Z=7.0mm半精車：61.4mm 2Z=1.6mm粗 磨：61.1mm 2Z=0.3mm精 磨：61mm

11、2Z=0.1mm 此時直徑余量2Z=5mm。2.外圓表面61沿軸線長度方向的加工余量及公差（61端面） 查<<機械制造工藝設(shè)計簡明手冊>>（以下簡稱工藝手冊）表2.2-14，其中鍛件重量為1kg，鍛件形狀系數(shù)為S3較復(fù)雜，鍛件材質(zhì)系數(shù)取M1，鍛件輪廓尺寸（長度方向）>0-30mm，故長度方向偏差為。 長度方向余量查工藝手冊表2.2-2.5，其余量值規(guī)定為1.7-2.2mm，現(xiàn)取2.0mm。3.48孔的加工與余量及公差查工藝手冊確定工序尺寸及余量為：鉆孔：25mm鉆孔：46mm 2Z=11mm擴孔：48mm 2Z=2mm粗鏜：51mm 2Z=3mm半精鏜：52.5m

12、m 2Z=1.5mm精鏜：53mm 2Z=0.5mm精鏜后可達到IT7-IT9，滿足加工要求。4. 法蘭小端面的加工余量粗車：6mm粗車：4.5mm 2Z=1.5mm半精車：4mm 2Z=0.5mm2.5、切削用量及工時定額的確定工序 鉆6-5.5的法蘭孔鉆6-5.5的法蘭孔機床：Z525立式鉆床刀具：5.5高速鋼鉆頭查切削用量手冊得，進給量f=0.17mm/r，鉆削速度v=0.88m/s機床主軸轉(zhuǎn)速查Z525轉(zhuǎn)速表 取n=392r/min則實際鉆削速度為：切削工時第三章 鉆6-5.5孔工序夾具設(shè)計3.1、任務(wù)的提出本夾具用來完成第道工序鉆6-5.5的法蘭孔，圓孔之間位置度要求0.15，應(yīng)考慮

13、如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。本夾具使用在Z525立式鉆床上。3.2、定位方案及定位裝置的設(shè)計計算、定位方案的確定確定零件采用零件套定位，等同于三點定位，限定了Z方向的移動和X、Y方向的轉(zhuǎn)動三個自由度。48孔采用短圓柱銷定位，限定了X、Y方向的移動兩個自由度，由于鉆6-5.5法蘭孔需要限定Z方向的轉(zhuǎn)動這一個自由度，因此在法蘭外輪廓采用圓柱銷定位。綜上，一共限定了零件的六個自由度，無過定位與欠定位。、定位基準的選擇由零件圖可知5.5法蘭孔僅有六個孔之間的位置度要求，沒有其他特別要求，可選用底面為主基準，采用兩面一釘?shù)亩ㄎ环绞?。如圖3.2.3、定位元件及裝置設(shè)計48孔采用短圓柱銷定位，確定銷直

14、徑為48mm，定位高度為8mm，采用插入夾具體的方式固定1形狀如下圖定位法蘭小端面用的是零件套，設(shè)計其高度為26mm，其直徑為64mm，采用螺栓與夾具體聯(lián)接固定，形狀如下圖限定Z軸方向轉(zhuǎn)動用的是長圓柱銷，設(shè)計其高度為30mm，為使其能強度提高，耐用性增強，故設(shè)計成上細下粗式，上部分直徑為8mm，下部分直徑為11mm，采用插入夾具體的方式固定，形狀如下圖3.2.4、定位誤差的分析計算48孔的定位短圓柱銷的與端面的垂直度誤差為mm孔中心線的圓跳動誤差為mm定位誤差是指由于定位不準確引起的某一工序的尺寸或裝置，精度要求方面的加工誤差。對于夾具設(shè)計中采用的定位方案，只要可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相應(yīng)尺

15、寸或位置公差的1/3，或滿足jw+jb+dwT，即可以認定定位方案符合加工要求。3.3、對刀或?qū)бㄑb置）設(shè)計鉆套是確定刀具位置及方向的元件。它在鉆模中的作用是保證被加工孔的位置精度，引導(dǎo)刀具防止刀具加工時偏斜，提高刀具的剛性，防止加工時振動。由于零件為大批生產(chǎn)，因此采用可換鉆套。鉆套內(nèi)徑與刀具之間應(yīng)留有一定間隙，防止咬死，要采用動配合。由于鉆頭是標準的定尺寸刀具，固采用基軸制配合。鉆套高度由孔距精度，工件材料，孔加工深度，刀具剛度，工件表面形狀等因素決定。鉆套內(nèi)徑采用基軸制的F7公差。鉆套與工件間應(yīng)留適當(dāng)?shù)拈g隙h，如h太小，切屑自由排出困難，不僅會損壞加工表面，有時還可能將鉆頭折斷。如果

16、h太大，則會使鉆頭的偏斜值加大，不僅不能發(fā)揮鉆套引導(dǎo)刀具的作用，影響加工精度。3.4、夾緊方案及裝置的設(shè)計計算、夾緊方案的確定設(shè)計夾具時應(yīng)考慮提高勞動生產(chǎn)率和夾緊等的輔助時間，本零件是大批生產(chǎn)，但零件本體尺寸較小，零件的自由度完全限定，因此可采用手動夾緊機構(gòu)。、夾緊力大小的分析計算切削力的計算：刀具：5.5mm高速鋼鉆頭；加工材料：高速鋼，強度為=0.637GPa加工機床為：立式鉆床Z525查切削用量手冊可得，進給量：f=0.17mm/r。軸向力計算公式： 軸向轉(zhuǎn)矩計算公式：查切削用量手冊可知： 計算的軸向力： F=955N 軸向轉(zhuǎn)矩： M=2.24N/m夾緊力的計算：設(shè)夾緊力為，由夾緊產(chǎn)生的

17、摩擦力為由于鉆削要滿足扭矩要求，故，由夾具結(jié)果得=36mm，所以夾緊力： 其中，按表面接觸情況取對夾緊力進行修正：安全系數(shù)則修正后的夾緊力 、夾緊機構(gòu)及裝置設(shè)計夾緊機構(gòu)為左右兩個壓板，左右壓板靠中間的聯(lián)接板聯(lián)接，右壓板的活節(jié)螺栓用兩個螺母鎖死，夾緊時，擰動左壓板的帶肩六角螺母可進行兩個壓板的聯(lián)動夾緊。壓板后面有支撐釘，靠螺母與夾具體固定?；罱Y(jié)螺栓上裝有彈簧，壓板不受力時可時其彈起。3.5 連接元件及夾具體設(shè)計夾具體采用材料HT200，鑄造，箱體式結(jié)構(gòu)，受自上而下的鉆削力，為保證夾具體加工時的穩(wěn)定性，設(shè)計時采用底邊四周裙邊結(jié)構(gòu)。壓板之間靠聯(lián)接板聯(lián)接，夾具體內(nèi)部中空?？紤]到鉆套與零件之間有排屑間隙

18、和零件的放入與取出方便等的要求，因此在夾具體上鑄造有一個立板，后面鑄有有兩個筋板，保持其受力時的強度。鉆模板與夾具體、零件套與夾具體之間靠螺栓聯(lián)接，鉆模板與夾具體之間有圓錐銷定位，鉆套與鉆模板之間靠鉆套螺釘聯(lián)接，活結(jié)螺栓與聯(lián)接板、聯(lián)接板與夾具體之間靠圓柱銷連接。夾具體如下圖3.6 夾具操作及維護簡要說明本夾具采用固定式鉆模，使用過程中鉆模的位置固定不動。在鉆床上安裝鉆模時，首先用裝在主軸上的鉆頭插入鉆套以校正鉆模位置，然后將其固定，這樣既減少了鉆套的磨損，又可保證孔有較高的位置精度。鉆模板采用固定式鉆模板，直接固定在夾具體上，精度較高，采用銷釘定位及螺釘緊固機構(gòu)。第4章 鉆6-5.5工序夾具虛

19、擬裝配4.1 Pro/E三維零件設(shè)計及虛擬裝配技術(shù)采用Pro/E三維建模軟件，可以更加立體直觀的觀察零件的設(shè)計合理性與其整體結(jié)構(gòu)的把握性。虛擬裝配是指通過計算機對產(chǎn)品裝配過程和裝配結(jié)果進行分析和仿真，評價和預(yù)測產(chǎn)品模型，做出與裝配相關(guān)的工程決策，而不需要實際產(chǎn)品作支持。隨著社會的發(fā)展，虛擬制造成為制造業(yè)發(fā)展的重要方向之一，而虛擬裝配技術(shù)作為虛擬制造的核心技術(shù)之一也越來越引人注目。虛擬裝配的實現(xiàn)有助于對產(chǎn)品零部件進行虛擬分析和虛擬設(shè)計，有助于解決零部件從設(shè)計到生產(chǎn)所出現(xiàn)的技術(shù)問題，以達到縮短產(chǎn)品開發(fā)周期、降低生產(chǎn)成本以及優(yōu)化產(chǎn)品性能等目的。 4.2夾具主要零件虛擬創(chuàng)建根據(jù)軸承套零件的二維視圖繪制

20、出其三維視圖，即第1章1.1節(jié)的圖一。夾具體的三維視圖如下鉆模板的三維視圖如下4.3虛擬裝配方法、順序及零件約束確定虛擬裝配時，要考慮實際的情況進行操作，得具有可行性。具體的裝配順序為：聯(lián)接板從底部裝入夾具體2個活節(jié)螺栓從底部裝入夾具體三個圓柱連接銷從底部裝入48孔定位短圓柱銷從頂部裝入夾具體零件套從頂部裝入零件套的4個固定螺釘從頂部裝入法蘭外輪廓面定位銷從頂部裝入2個平墊圈從頂部裝入兩個彈簧從頂部套入活節(jié)螺栓上2個壓板支撐釘從頂部裝入夾具體2個固定螺母從頂部裝入支撐釘上兩個平墊圈從頂部裝入彈簧上2個壓板從頂部裝在支撐釘與彈簧上2個六角帶肩螺栓從頂部裝在壓板上1個六角薄螺母從頂部裝在右側(cè)的六角帶肩螺母上鉆模板從頂部裝在夾具體的立板上2個圓錐銷從頂部裝入鉆模板與夾具體的立板上3個鉆模板固定螺栓從頂部裝入6個襯套從頂部裝入鉆模板上6個可換鉆套從頂部裝在鉆模板上6個鉆套固定螺釘從頂部裝在鉆套上。各個零件的約束確定有中心線與面約束，可達到完全約束，確定零件的位置。4.4夾具組件虛擬裝配及其分解夾具裝配時的爆炸圖如下工件裝入夾具時的爆炸圖參考文獻1 趙家齊機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書（第2版）機械工業(yè)出版社，2000年10月：141。2 王先逵機械制造工藝學(xué)（第2版）機械工業(yè)出版社，2007年8月：13183。3 李益民. 機械