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4.2夹具设计………………………………………………12 五、设计心得……………………………………………………17 六、参考文献……………………………………………………18 前言 机械制造工艺学课程是在学完了机械制造工艺学包括机床夹具设计和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上的一个教学环节。这是我们在进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的全面的总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在今年的学习中占有重要的地位。 我个人的感想是，希望经历了这次课程的设计，对自己的将来所从事的工作，进行一次适应性的训练，通过这次课程设计锻炼自己的分析问题，解决问题的能力，为毕业后的工作打下一个良好的基础。 由于自己的理论知识的不完善，实践能力的缺乏，设计之中不免有一些不合理的地方，学生我肺腑的恳请各位老师能够给予指教批评。 一、设计任务 .设计课题：轴承座机械加工工艺规程设计 加工Φ30孔车床夹具设计 设计要求： （1）零件毛坯图 1张 （2）机械加工工艺过程卡片 1张 （3）机械加工主要工序的工序卡片 1张 （4）夹具装配图 1张 （5）夹具零件图 1张 （6）设计说明书 1份 零件简图：如图1-1所示． 名称：轴承座 生产批量：中批量 材料:HT200 要求设计此工件的钻床夹 图1-1 图1-2 二、工艺性分析 2.1零件作用 设计题目所给零件为轴承座，主要作用是安装轴承以支撑轴。 2.2零件工艺性分析 轴承座共有4组主要加工表面。 以Φ30mm/Φ35mm孔为中心的加工表面。 这组加工表面包括：Φ30mm孔和Φ35孔及倒角以及尺寸为38mm与Φ30mm孔轴线垂直的两个端面。还有一个Φ4mm的油孔。 这组加工表面位置要求为：Φ30mm孔两外端面的平行度误差为0.03mm. 以Φ6mm孔为中心的加工表面。 这组加工表面包括：Φ6mm油孔，两个Φ13mm沉孔，两个Φ9mm通孔，两个Φ8mm配作孔，以及与Φ30mm轴线mm孔的外端面。 这个加工表面的位置要求为： 与Φ30mm孔的轴线mm； 表面平面度误差为0.008mm（只允许中间向材料内凹下），位置度误差为0.01mm. 槽21mm。 三、工艺规程设计 3.1零件材料 零件材料为HT200，是中碳钢，其强度较高，塑性和韧性尚高，焊接性差。用于承受较大载荷的小截面调质件和应力较小的大型正火件，以及对心部要求不高的表面淬火件：曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。水淬时有形成裂纹的倾向，形状复杂的零件应在热水或油水中淬火。 3.2毛坯选择 3.2.1确定毛坯的类型及制造方法 由于零件的材料为HT200，零件的形状规则，同时由于零件属于中批生产，零件的轮廓尺寸不大，为了便于生产故选用模锻毛坯。 模锻加工工艺的几点优势：①由于有模膛引导金属的流动，锻件的形状可以比较复杂；②锻件内部的锻造流线比较完整，从而提高了零件的机械性能和使用寿命。③锻件表面光洁，尺寸精度高，节约材料和切削加工工时；④生产率较高；⑤操作简单，易于实现机械化；⑥生产批量越大成本越低。 从零件材料及力学性能要求，零件的结构形状与大小，生产类型，现有生产条件，充分利用新工艺、新材料等多方面综合考虑选择模锻加工工艺中的锤上模锻。 3.2.2确定毛坯的形状、尺寸及公差 毛坯的形状及尺寸如图3-1所示 图3-1。 3.2.3毛坯加工余量、工序尺寸及公差的确定 （1）、确定轴承座底平面的加工余量及工序尺寸 a)、轴承座底平面的加工过程如图3-2所示 图3-2 b)、根据工序尺寸和公差等级，查附表14《平面加工方案》得出粗铣、精 铣底面的工序偏差，按入体原则标注，考虑到高度方向上以下底面为尺寸基准，并要保证中心线mm。因此以轴承孔外圆面为粗基准先加工下底面，以加工后的平面为后面加工的精基准。底面的加工余量及工序尺寸见表1 表3-1 （2)、确定轴承座上平面的加工余量及工序尺寸 a)、轴承座上平面的加工过程如图3-3 图3-3 b)、根据工序尺寸和公差等级，查附表14《平面加工方案》得出粗铣、精 铣上底面的工序偏差。方便铣削，并要间接保证尺寸15+0.05 0，以及平面 度，侧以下底面为精基准加工两底面。两上底面的加工余量及工序尺寸见表3-2 表3-2 （3）、确定轴承座左右两侧面的加工余量及工序尺寸 a)、轴承座左右两侧平面的加工过程如图3-4所示 图3-4 b)、根据工序尺寸和公差等级，查附表14《平面加工方案》得出粗铣、精 铣两侧面的工序偏差。为后面加工做基准，且加工后面工序装夹方便。两侧 平面的加工余量及工序尺寸见表3-3 表3-3 （4）、确定轴承座前后两端面的加工余量及工序尺寸 a)、轴承座前后端面的加工过程如图3-5所示 图3-5 b)、根据工序尺寸和公差等级，查附表14《平面加工方案》得出粗铣、精 铣前后两端面的工序偏差。因前端面是宽度方向上的尺寸基准，并为加工孔Φ30的一个精基准，因此在次道工序中以基准加工。下底面为两端面的加工 余量及工序尺寸见表3-4 表3-4 3.3基准的选择 3.3.1粗基准的选择 对于加工表面较多的零件，按照粗基准的一般选取原则：（1）各表面有足够的加工余量；（2）对一些重要表面和内表面，应尽量使加工余量分布均匀；（3）各加工表面上的总切削量最小。（4）尽量以不加工表面为粗基准。结合本零件的加工情况，选取Φ9mm孔的外端面为粗基准。该表面位置要求较高，要求加工余量分布尽可能均匀。以此加工轴承底座底面以及其它表面，用平口钳夹持Φ30mm两侧面可实现完全定位。 3.3.2精基准的选择 根据零件图上标注的平行度，垂直度等位置要求，主要考虑互为基准和基准统一与基准重合原则，以粗加工后的底面（Φ13孔外端面）为主要的定位精基准，即以轴承座的下底面为精基准。基准不重合时应该在下文专门进行尺寸换算，此处不再重复。 3.4制订工艺路线端面,以轴承座底面（Φ13孔外端面）为定位基准； 工序4 掉头铣Φ30端面； 工序5 铣轴承座底面（Φ13孔外端面），以轴承座的底座的上表面（Φ9外端面）为定位粗基准； 工序6 刨槽2×1mm； 工序7 铣孔Φ30侧面、Φ8侧面； 工序8 掉头铣孔Φ30侧面、Φ8侧面； 工序9 车孔Φ30、Φ35； 工序10 铣Φ9外端面； 工序11钻孔Φ9、Φ8、Φ6，锪孔Φ13； 工序12钻孔Φ4； 工序13去毛刺； 工序14检查； 3.4.2工艺路线孔外端面），以轴承座的底座的上表面（Φ9外端面）为定位粗基准； 工序4 刨槽2×1mm； 工序5 铣孔Φ30侧面、Φ8侧面； 工序6 掉头铣孔Φ30侧面、Φ8侧面； 工序7 车孔Φ30、Φ35及端面； 工序8 铣Φ30端面； 工序9 掉头铣Φ30端面； 工序10 铣Φ9外端面； 工序11钻孔Φ9、Φ8、Φ6，锪孔Φ13； 工序12钻孔Φ4； 工序13去毛刺； 工序14检查； 3.4.3两个个工艺方案的比较与分析 以上方案大致看上去都是合理的，但仔细考虑零件的要求及可能采取的加工手段分析可知方案一:在工序3先以轴承座底面（Φ13孔外端面）为定位粗基准铣Φ30端面,不符合粗基准选择的原则，即不了保证加工面与不加工面的位置要求时，应选择不加工面为粗基准。同时也不能保证端面与孔Φ30轴线的位置要求。方案二：在工序7车孔Φ30、Φ35及端面，然后再铣其端面，这样可以保证其端面与孔Φ30轴线的位置要求。 方案二相对来说，装夹次数少，可减少机床数量、操作人员数量和生产面积还可减少生产计划和生产组织工作并能生产率高。考虑工厂设备，能否借用工、夹、量具等具体条件，选择方案二。最后根据工序方案二制定出详细的工序划分如下所示： 工序1 铸造毛坯； 工序2 检查；毛坯为精铸件，清理后，退火处理，以消除铸件的内应力及改善机械加工性能，在毛坯车间铣削去浇冒口，达到毛坯的技术要求，然后送到机械加工车间来加工。 工序3 铣轴承座底面（Φ13孔外端面），以轴承座的底座的上表面（Φ9外端面）为定位粗基准，选用X628铣床； 工序4 刨槽2×1mm，以轴承座底面（Φ13孔外端面）为基准，选用B665牛头刨床； 工序5 铣孔Φ30侧面、Φ8侧面，选用X628铣床； 工序6 掉头铣孔Φ30侧面、Φ8侧面，选用X628铣床； 工序7 车孔Φ30、Φ35及端面以轴承座底面（Φ13孔外端面）为基准，选用C6136普通车床及专用夹具； 工序8 铣Φ30端面，选用X628铣床； 工序9 掉头铣Φ30端面，选用X628铣床； 工序10 铣Φ9外端面，选用X628铣床； 工序11钻孔Φ9、Φ8、Φ6，锪孔Φ13，选用Z4116台钻及专用夹具； 工序12钻孔Φ4，选用Z4116台钻及专用夹具； 工序13去毛刺； 工序14检查； 3.5机械加工余量、工序尺寸及公差 轴承座零件材料为HT200钢，硬度为HBS 230—250，生产类型为中批生产。 根据原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的工序尺寸、机械加工余量如下： 3.5.1半精车?30内圆面 A. 确定被吃刀量：ap=0.9 mm B. 确定进给量：根据《工艺手册》表8-5确定，选用f=0.3 2mm/r C. 计算切削速度：根据《工艺手册》表8-6，选用v=1.667m/s=100 m/min D. 确定主轴主轴转速：n=931r/min 根据《工艺手册》表10-7与931r/min相近的机床转速为700r/min与1000 r/min，现选1000r/min，实际切削速度v=107 m/min。 .E. 计算基本时间：按《工艺手册》表8-32，l=12 mm，=2 mm，=0 mm t==0.043 min 3.5.2精车?30+0..023 +0内圆 A. 确定被吃刀量：ap=0.1 mm B. 确定进给量：根据《工艺手册》表8-5确定，选用f=0.20~0.30mm/r，所以选用f=0.25mm/r C. 计算切削速度：根据《工艺手册》表8-6，选用v=1.667m/s~2.170m/s,所以选用 v=2m/s=120m/min D. 确定主轴主轴转速：n=1117r/min 根据《工艺手册》表10-7与1117r/min相近的机床转速为1000r/min与2000 r/min，现选1000r/min，实际切削速度v=107 m/min。 .E. 计算基本时间：按《工艺手册》表8-32，l=12 mm，=2 mm，=0 mm t==0.05 min 3.5.3粗车?30内圆面 A. 确定被吃刀量：ap=0.9 mm B. 确定进给量：根据《工艺手册》表8-5确定，选用f=0.3 2mm/r C. 计算切削速度：根据《工艺手册》表8-6，选用v=1.667m/s=100 m/min D. 确定主轴主轴转速：n=931r/min 根据《工艺手册》表10-7与931r/min相近的机床转速为700r/min与1000 r/min，现选1000r/min，实际切削速度v=107 m/min。 .E. 计算基本时间：按《工艺手册》表8-32，l=12 mm，=2 mm，=0 mm t==0.043 min 3.5.4精车?35内圆面 A. 确定被吃刀量：ap=0.1 mm B. 确定进给量：根据《工艺手册》表8-5确定，选用f=0.20~0.30mm/r，所以选用f=0.25mm/r C. 计算切削速度：根据《工艺手册》表8-6，选用v=1.667m/s~2.170m/s,所以选用 v=2m/s=120m/min D. 确定主轴主轴转速：n=1117r/min 根据《工艺手册》表10-7与1117r/min相近的机床转速为1000r/min与2000 r/min，现选1000r/min，实际切削速度v=107 m/min。 .E. 计算基本时间：按《工艺手册》表8-32，l=12 mm，=2 mm，=0 mm t==0.05 min 4、专用夹具设计 4.1问题的提出 夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程地切削加工、 热处理、装配等工艺过程中。 机床夹具按在不同生产类型中的通用性，可以分为通用夹具. 专用夹具. 可调夹具. 组合夹具等。为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，采用4个工件同时加工，并根据零件图实际需要，需要设计加工M4螺纹的夹具。 4.2夹具的设计 4.2.1定位基准的选择 据《夹具手册》知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。 图4-1 方案一如图4-1所示 1面也就是整个轴承座的截面定位限制两个自由度。 2面是轴承座的地面定位限制三个自由度 3面是侧面定位限制一个自由度。 方案二 1面是轴承座的底面限制三个自由度。 2面是侧面限制一个自由度。 3面是轴承孔外端面定位限制两个自由度。 方案比较：方案一：是按照基准统一及基准重合原则确定的，有利于夹具的设计制造，加紧力方向指向定位元件刚性较大的方向，定位相对简单。 方案二：是是按照基准统一原则确定的，有利于夹具的设计制造，但不容易保证空的轴线与外圆对称面的重合，钻头进给的的轴向力完全由定位元件承受，很容易引起变形。 本工序车?30、?35内圆弧面，加工的切削力主要是刀头进给时的轴向力和钻削扭矩，样工件轴向几乎没有切削力，所需要的加紧力不是很大。综合考虑两个方案的优缺点，及加工的具体情况，采用方案一。 4.2.2定位元件的设计 通过方案一来选择设计定位元件 限制1平面的元件三维图如图4-3所示 图4-3 限制2、3面的元件三维图如图4-4所示 图4-4 4.2.3切削力及夹紧力的计算 刀具： 粗车切削力：查《现代机床夹具设计》P104表，得车削切削力计算公式： 圆周分力Fc = 902 Kp 径向分力Fp = 2383Kp 轴向分力Ff =3326Kp 其中——背吃刀量 2.3mm(?30) 4mm(?35) f——每转进给量 0.16mm(?30) 0.3mm (?35) Vc—切削速度m/min 60(?30) 40(?35) Kp—修正系数1.08 1.63 0.70 所以切削?30时的各切削力 Fc1= 566.8N Fp2=801.5N Ff3= 416.4N 切削