升降杠桿軸承座零件的工藝規(guī)程及夾具設計

升降杠桿軸承座零件的工藝規(guī)程及夾具設計,升降,杠桿,軸承,零件,工藝,規(guī)程,夾具,設計 中北大學課程設計說明書 序 言 機械制造工藝學課程設計是我們學完大學全部公共基礎課、專業(yè)基礎課以及專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學學習中占有很重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己將來從事的工作進行一次適應性的訓練，希望在設計中能鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為自己今后所參加的工作打下基礎。 1、由于本次課程設計是在學完了機械制造工藝學和機械制造生產實習后進行的，它是一個重要的實踐性環(huán)節(jié)。 2、熟悉機械制造工藝的基本理論和工藝規(guī)程設計的基本原則、步驟和方法。 3、對過去所學知識的綜合應用，加深基礎知識在實踐中的應用。增強分析問題，解決問題的能力。 4、學會使用《金屬機械加工工藝人員手冊》和《機床夾具設計手冊》及其他有關機械加工的圖表資料。 　　由于能力有限，設計中不足之處，請各位老師同學批評指正! 　 1. 零件的分析 （一）、零件的作用： 　　升降杠桿軸承座是F506型細紗機中用來支撐傳動軸的，在該軸承座的兩個孔分別安裝型號6000和6001的軸承，兩個孔的中心線要求和底面的平行度為，以此約束條件來保證軸的對中性， （二）、零件的工藝分析： 從零件圖上可以知道，該零件有車外圓、車倆端面、鉆鉸孔、銑鍵槽、銑缺口等主要工藝。這些主要工藝中有著一定的位置、基準要求?，F將這些位置、基準要求分述如下： 1． 鉆鉸孔是與零件的外圓存在0.10的對稱度公差、0.05的垂直度公差。 2． 銑鍵槽以鉆鉸孔的中心為基準，同時與外圓存在0.10的對稱度誤差。 3． 銑缺口以外圓為基準。 外圓表面加工的經濟精確度與粗糙度確定 1. 根據經濟度（IT=7），表面粗糙度（Ra=0.4）確定外圓表面加工工序： 粗車外圓半精車外圓粗磨外圓粗磨外圓 2. 根據通孔挺柱體內圓（36）經濟度，表面粗糙度（Ra=3.2），確定內圓36的加工工序： 鉆孔擴孔（粗鏜孔）半精鏜孔（精擴） 3. 加工14的通孔時，根據表面粗糙度Ra=0.4，確定加工工序： 鉆孔粗鏜孔半精鏜孔磨孔 4. 平面加工，根據表面粗糙度Rc=3.2，確定加工工序： 粗車半精車精車 5. 銑鍵槽：用立式銑床一次走刀成形。 6. 銑缺口：立式銑床走刀成形（兩次走刀成形）。 7. 兩端面倒角：一次成形。 8. 兩孔倒角：一次成形。 由以上分析可知，對這些主要的工序而言，我們可以先加工外圓，然后借助夾具對其他的工序進行加工，并且保證它們之間的位置精度、基準、粗糙度要求。 第二章 工藝規(guī)程設計 以下內容中根據《機械制造工藝設計手冊》和《機械制造工藝課程設計指導書》查詢或計算得到。此部分中的部分數據、公式資料如，表3-18指的是《機械制造工藝設計手冊》的表3-18，以后的某些數據、公式資料沒有特殊強調，不做說明。 （一）、確定毛坯的制造形式： 零件材料為45鋼，由于該零件在工作過程中能承受正反向沖擊性載荷，因此應該選用鍛件，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。由于零件產量為10萬只，以達到成批生產的水平，而且零件的輪廓尺寸不大，可以采用模鍛成型，這從提高生產率，保證加工精度來考慮也是應該的。 （二）、基面的選擇及定位： 粗基準的選擇：對與一般柱體零件來說以外圓作為粗基準是完全合理的，對于粗車外圓可以用活絡頂尖和三爪卡盤一同來限定 ，， ，四個自由度。對于鉆鉸銷孔用鉆銷孔夾具限定，， ，四個自由度。 精基準的選擇：主要考慮的是基準重合問題，當設計基準與工序基準不重合時，應考慮尺寸換算。 （三）、制定工藝路線 1.工藝路線方案一： 工序：（1）粗車外圓。 （2）半精磨外圓。 （3）修整方腔。 （4）一次鉆孔，兩次擴孔至。車孔的端面。 （5）車方腔那一側的端面。 （6）倒角。 （7）鉆鉸銷孔半倒圓角 （8）銑鍵槽。 （9）銑缺口。 2.工藝路線方案二： 工序：（1）粗車外圓。 （2）半精磨外圓。 （3）車方腔端面。 （4）休整方腔。 （5）車孔的端面。 （6）鉆中心孔。 （7）粗鏜孔。 （8）兩端面倒角。 （9）鉆鉸銷孔。 （10）銷孔孔口倒角。 （11）精鏜孔。 （12）銑鍵槽。 （13）銑缺口。 3.工藝方案比較： 兩方案都是以外圓作為工序基準的，方案一中的第四步工序與方案二中的工序（5），（6），（7），（11），顯然減少了裝夾次數，但在一道工序中完成如此多的工作，除選用專門設計機床外，只能選用六角車床，但六角車床的加工精度不高，多用于粗加工，因此選用方案二，并對其做進一步整理，則工藝過程如下： 工序：（1）鉆中心孔。 （2）粗車外圓。 （3）粗磨外圓。 （4）車方腔端面。 （5）鉆中心孔。 （6）粗鏜孔。 （7）半精磨外圓。 （8）鉆鉸鏜孔。 （9）鏜孔孔口倒角。 （10）精鏜孔。 （11）銑鍵槽。 （12）銑缺口。 （13）精磨外圓。 （14）檢驗。 （四）、機械加工余量（工序尺寸與毛坯尺寸的確定） “通孔挺柱體”的材料為40C，硬度HB ，生產類型為大量生產，采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。 根據上述原始資料及加工工藝，分別確定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（及） 根據零件圖可知外圓表面直徑有兩個，分別為mm及mm，其中mm處表面粗糙度為0.4，需要精加工，整個零件的長度為56mm，為簡化鍛模形狀起見，可直接取外圓表面直徑為50mm，零件長度為60mm，則外圓表面的加工余量Z1=4mm,Z2=6.5 mm。 2. 方腔尺寸（36） 零件的軸向加工余量Z=4 mm。 根據工藝的工序和技術要求可以重新確定方腔的尺寸：36 3. 加工內孔mm，此處毛坯為實心，不沖出孔。 鉆孔： mm 粗鏜： mm 5Z=19.5 mm 精鏜孔： mm 2Z=0.5 mm 4. 鉆鉸銷孔（mm） 鉆孔： mm 擴孔： mm 2Z=0.8 mm 鉸孔： mm 2Z=0.6 mm （五）、切削用量及基本加工工時的確定： 工序 粗車外圓，本工序采用計算法： 1. 加工條件： 工件材料：40，模鍛。 加工要求：粗車外圓。 機 床：C616普通車床 刀 具：外圓車刀，刀片材料YT15，刀桿尺寸16 mm,Kr=75，r=15 =12 Y=2 mm 2. 計算切削用量 粗車外圓，要求校驗機床功率及進給機構強度。 （1） 切削深度：單邊余量Z=1.5 mm,可一次切除。 （2） 進給量：考慮刀桿尺寸，工件直徑及規(guī)定的切削深度，從《機械制造工藝設計手冊》表3-13中選用f=0.5 mm/r （3） 計算切削速度；（表3-18） V=k=0.99=169 m/min(2.8 m/s) (4) 確定主軸機床轉速 n==17.83 r/s(1070 r/min) 按機床實際情況選取n=16.7 r/s(1000 r/min) 所以實際切削速度 V==2.62 m/s(157 r/min) (5) 校驗機床功率： P=32.7 kw/mm/min 由表3-2查得，當f=0.5 mm/r時，K=0.93,故切削功率： P=P=32.7=3.58 外圓表面加工的經濟度與表面 由機床說明書可知，C620車床的電機功率為P=7.8 KW，當主軸轉速為1000 r/min時，主軸傳遞最大功率為6KW，所以機床功率足夠大。 （6）校驗機床進給機構強度 由表3-4查得單位切削力F=1962 Mpa，故主切削力為； Fz=F=1962=1368 N 在一般切削加工中，刀尖圓弧半徑r對F及F的影響較大，對F的影響較小。由表3-8查得r=2 mm時，K=1.37,K=0.73,從表3-12中查得當k=75時，F/F=0.5,則徑向力和軸向力分別為： F=F F/F) K=1368=937 N F= F F/F) K=1368=499 N 取機床導軌與溜板之間的摩擦系數＝0.1，則機床進給機構沿縱進給方向所承受的力為： F+（F+F）=499+0.1（1368+937）=729.5 N 從機床說明書中可知，C620-1車床縱向進給機構允許承受的最大力為3532N。因此，機床進給機構能正常工作。 工序 粗磨外圓 1. 選擇砂輪（表3-91~3-97，表4-13） GZ46ZR A6P300 2. 切削用量的選擇： V=35 m/s (表3-107) 軸的進給量 f=0.5B=20 mm (雙行程)，（參照手冊P174） 工件進度V=0.167 m/s (10 m/min) (表3-101) 徑向進給量f=0.015 mm (雙行程) （表3-106） 工序III 車方腔端面 1. 加工條件： 加工要求：車方腔端面使總長至58，倒角。 機 床：六角車床，型號C336。 刀 具：（1）45偏頭外圓車刀。 （2）刀片材料為YT5硬質合金外圓車刀。 2.計算切削用量： （1）可知加工余量Z=2.2 mm, Z=1.9 mm,可一次加工出。 切削深度a=2 mm, 進給量 f=0.3 mm/r。（表3-13） （2）計算切削速度： V===96 m/min (1.6m/s) (3)確定機床主軸轉速： n===11.1 r/s (657 r/min) 按機床選取n=12 r/s (720 r/min)。 2. 機床功率及進給機構強度演算方法同工序I，經演算后，均符合要求 工序IV 鉆，粗鏜內孔，并倒角。 （1） 鉆中心孔， 根據表3-38，取f=0.25 mm/r. V=0.25 m/s (15 m/min) (表3-42) n===4.98 r/s (299 r/min) 按機床選取n=4.75r/s (285 r/min) 實際切削速度v==0.238 m/s (2)二次鉆孔 mm a=6.4 f=(1.2~1.8)f, 取f=0.45 (3-54) v=(0.5~0.333)v, 取v=0.119 m/s (7.14 m/min) n===1.19 r/s (72 r/min) 按機床選取n=1.25r/s (75 r/min) 實際切削速度v==0.125 m/s (3) 粗鏜孔 mm 取力桿直徑D=20，鏜桿伸出量100 mm 加工余量 Z==1.5 mm,一次加工，令a=1.5 選用硬質合金YT5，90鏜刀。 f=0.20 mm/r (表3-15) v=1.6 m/s=1.28 m/s (表3-15及手冊第十項鏜孔切削用量) n==11.65 r/s (699 r/min) 按機床選取n=12 r/s (720 r/min) (4) 機床功率及進給機構強度驗算方法同工序I，經驗算后，均符合要求。 工序V ：半精磨外圓 （1） 選擇砂輪 （表3-91~97，表4-13） GZ60ZR，A6P300 （2） 切削用量的選擇： v=35 m/s (表3-107) a=0.03 mm 工件速度： v=0.167 m/s (10 m/min) (表3-101) 徑向進給量：f=0.020 mm (雙行程) （表3-107） 工序VI： 鉆鉸削孔 （1） 定中心：用中心鉆鉆頭確定孔的中心位置。 （2） 鉆孔 mm 根據表3-38，取得f=0.25 mm/r V=0.25 m/s (15 m/min) ( 表3-42) n===6.31 r/s (379 r/min) 根據機床選取n=6.33 r/s (380 r/min) 實際切削速度v==0.25 m/s (3)擴孔 mm 根據表3-54 a=0.4 f=0.55 mm/r v= 0.125 m/s n===3.16 r/s (189 r/min) 按機床選取n=3.30 r/s (198 r/min) 實際切削速度v==0.139 m/s (4)鉸孔 根據表3-46確定f=0.65 mm/r 根據表3-49確定v=0.28m/s (16.8 m/min) 選取機床轉速n=380 r/min 工序VII： 銷孔口倒角 為縮短輔助時間，取倒角時主軸轉速與鉆孔相同 n=6.33 r/s (380 r/min) a=1.3 mm f=0.35 mm/r 工序VIII：精鏜孔 1. 取力桿直徑D=20，鏜桿伸出量100 mm 加工余量 Z==0.5 mm,一次加工，令a=0.5mm 選用硬質合金YT5，90鏜刀。 f=0.15 mm/r (表3-22) v=1.6 m/s=1.28 m/s (表3-15及手冊第十項鏜孔切削用量) n==11.32 r/s (679 r/min) 按機床選取n=12 r/s (720 r/min) 2. 車端面，保證46 （1）選用刀具： 刀片材料為YT5硬質合金外圓車刀。 （2）計算切削用量： 可知加工余量Z=2.35 mm, Z=1.55 mm,可一次加工出。 切削深度a=2 mm, 進給量 f=0.3 mm/r。（表3-13） （3）計算切削速度： V===96 m/min (1.6m/s) (4)確定機床主軸轉速： n===11.8 r/s (711 r/min) 按機床選取n=12 r/s (720 r/min)。 3. 機床功率及進給機構強度演算方法同工序I，經演算后，均符合要求 工序IVV： 銑鍵槽 1. 銑削用量的選擇： 根據所給的尺寸可知，銑削加工余量為Z=5 可一次進給，末切除全部加工余量，即a=5mm 根據表3-30選取v=0.45 m/s (27m/min) 采用高速鋼錠齒三面刃銑刀，=9mm,齒數Z=6 2. 主軸轉速的選擇： n==15.9r/s (954 r/min) 按機床選取n=19.7 r/s (1180 r/min)。 實際切削速度v==0.56 m/s 3. 機床功率及進給機構強度演算方法同工序I，經演算后，均符合要求。 工序VV： 銑缺口 1. 銑削用量的選擇： 根據所給的尺寸可知，銑削加工余量為Z=7mm 可分次銑削，即a=5mm, a=2mm. 采用高速鋼錠齒三面刃銑刀，=9mm,齒數Z=6 根據表3-30選取v=0.45 m/s (27m/min) 2. 主軸轉速的選擇： n==15.9r/s (954 r/min) 按機床選取n=19.7 r/s (1180 r/min)。 實際切削速度v==0.56 m/s 3. 機床功率及進給機構強度演算方法同工序I，經演算后，均符合要求。 工序VVI； 研究銷孔 工序VVII： 精磨外圓： 1. 選擇砂輪（表3-91~3-97，表4-13） GZ80ER，A6P300 2. 切削用量的選擇： V=30m/s (表3-107) 工件進度V=0.167 m/s (10 m/min) (表3-101) 徑向進給量f=0.015 mm (雙行程) （表3-106） 切削深度：a=0.02 mm 第三章 夾具設計 為了提高勞動生產效率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。經過與指導老師的協商，我決定設計工序“鉆鉸銷孔”、“ 銷孔孔口倒角”和工序“銑鍵槽”中使用夾具。 一、鉆鉸銷孔夾具 根據加工要求可知，理論上在該工序中只需要限制四個自由度，但為了使夾具設計方便，加工過程更容易，因此在設計此工序的夾具中，對工件設置了6個自由度。其中，固定V型塊4個自由度：，，，；螺釘M8-45在工件裝夾時起定位作用（限定X軸位置）；鉆模板在鉆孔時起導向作用；夾具中零件9，10，11，12配合鉆模板限制了，同時產生的摩擦力也限制了，為了保證加工精度，夾具零件10，11必須與底座保持很好的垂直度，在壓板和彈簧產生的壓力，V型塊與鉆模板產生的摩擦力的作用下限制了工序自由度。 根據夾具的零件位置分布可知，為了在加工過程中產生不必要的振動，應該對夾具進行動平衡。 此套夾具使用頻繁，為了提高壽命，需要對V型塊，壓板，鉆模板等關鍵零件進行熱處理，以提高剛度和硬度。 二、銷孔孔口倒角夾具： 可知這一道工序需要限制六個自由度。根據六點定位原理可知，圓柱銷與底座產生了一個過定位，這個過定位是允許的。其中圓柱銷限制了，，，；2定位銷限制了，底座限制了。 此套夾具的三個定位支承點分散布置，且不在同一直線上，使得定位的穩(wěn)定性得到了提高。 根據加工要求，可以選擇圓柱銷與孔的配合為基孔制過渡配合，這樣可以保證加工精度。 因為年產量10萬只，屬于大量批量生產，為了提高夾具使用壽命，建議對圓柱銷，定位銷進行淬火熱處理，以增加硬度。 三、銑鍵槽夾具： 1.定位基準的選擇 由零件圖可知，鍵槽的設計基準是端面，所以可以選擇端面主要定位基準面。 2.切削力及夾緊力計算 刀具：高速鋼錠齒三面刃銑刀，d=9 mm. Z=6 F=9.81 (表3-26) 其中：=68.3 ; a=4.5mm ; a=0.1 ; d=9 mm ;a=5 ; Z=6 k=()=0.965 F=1597 N 實際圓周切削力F為：F=1597=1541 N 水平分力F=（1~1.2）F，取F=1.2F F=1.2F=1849 N 垂直分力F=0.3F=462 N 由夾緊機構產生的實際夾緊力應滿足下式： P=K （F=F+F=2311 N） 式中：安全系數K=k~ k-----基本安全系數1.5； k-----加工性質系數1.0； k-----刀具鈍化系數1.2 k-----切削特點系數1.0 k-----加緊力穩(wěn)定性系數1.3； k-----手動加緊系數1.2。 K=2.8 P=2.8=6489 N 防止工件轉動： W=(N) 查表（《機床夾具設計手冊》表1-2-12）知=0.16，=0.16 防止工件移動： W=(N) 式中 ，------工件與V型塊間的圓周方向摩擦因素。 3.夾具校核 受軸向載荷－松螺栓連接校核計算結果 軸向載荷 Fc = 6.489 kN 螺栓小徑 d1 = 8.376 mm 螺栓機械性能等級 = 4.8 螺栓屈服強度 σs = 320 MPa 安全系數 Ss = 1.4 螺栓許用應力 [σ] = 228.57 MPa 螺栓計算應力 σ = 117.76 MPa 校核計算結果： σ≤[σ] 滿足 第四章 結束語 在課程設計當中，我也遇到了一些問題。設計過程也是培養(yǎng)我們認真細心的態(tài)度。 在此過程中不斷發(fā)現問題和解決問題，使我加深了對大學所學課程理解，綜合應用，并得到進一步的鞏固，這對以后的學習和工作都有積極的意義。 總之，這次的課程設計讓我學到了很多東西 第五章 參考文獻 1 王紹俊.機械制造工藝設計手冊. 哈爾濱：哈爾濱工業(yè)大學出版社，1981 2 劉文劍 曹天河.夾具工程師手冊.哈爾濱：黑龍江科學技術出版社，1987 3 艾興，肖詩綱.切削用量簡明手冊（第三版）.北京：機械工業(yè)出版社，2004 4 吳宗澤 羅圣國.機械設計課程設計手冊（第二版）.北京: 高等教育出版社, 1999 5 李益民.機械制造工藝設計簡明手冊.北京:機械工業(yè)出版社,1994 6 趙家齊.機械制造工藝學課程設計指導書.北京：機械工業(yè)出版社，2004 17