“轴承座”零件的机械加工工艺规程及夹具设计

课程名称： 机械制造技术基础课程设计 题 目： “轴承座”零件的机械加工工艺规程及夹具设计

学 院： 工程技术学院 专 业： 机械设计制造及其自动化 班 级： 2009级机制x班 学 号： *************xx 学生姓名： xx

指导教师： 何辉波 职称： 副教授

审核日期：

目 录

1 引言 ......................................................................................................................................... - 2 - 2零件的分析 .................................................................................................................................... 2

2.1 零件的类型及功用 ........................................................................................................... 2 2.2零件的工艺分析 ................................................................................................................ 2 2.2.1分析零件的材质、热处理及机械加工工艺性 ...................................................... 3 2.2.2选择毛坯的制造方式、初步确定毛坯形状 .......................................................... 3 2.3定位基准的选择 ................................................................................................................ 3 2.3.1粗基准的选择 .......................................................................................................... 3 2.3.2精基准的选择 .......................................................................................................... 3 2.4表面加工方法的选择 ........................................................................................................ 3 2.5零件加工工艺路线的选择 ................................................................................................ 4 3工序设计........................................................................................................................................ 5

3.1工序尺寸的计算 ................................................................................................................ 5 3.2确定切削用量、时间定额 ................................................................................................ 6

3.2.1选择机床及对应夹具、量具、刀具 .................................................................... 6 3.2.2确定切削用量、时间定额 ............................................................................... - 8 -

4夹具设计................................................................................................................................. - 15 -

4.1 设计要求 .................................................................................................................. - 15 - 4.2 夹具设计的有关计算 .............................................................................................. - 16 -

4.2.1. 确定两销中心距及尺寸公差 ...................................................................... - 16 - 4.2.2. 确定圆柱销的尺寸及公差 .......................................................................... - 16 - 4.2.3. 查表确定削边销尺寸b及B ....................................................................... - 16 - 4.2.4. 确定削边销的直径尺寸及公差 .................................................................. - 16 - 4.2.5. 计算定位误差——目的是分析定位方案的可行性 .................................. - 16 - 4.3 夹具结构设计及操作简要说明 ............................................................................ - 17 -

4.3.1、工件夹紧方式的确定 .................................................................................. - 17 - 4.3.2、结构设计及操作说明 .................................................................................. - 17 -

5设计小结................................................................................................................................. - 17 - 6参考文献................................................................................................................................. - 17 -

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1 引言

这个学期我们进行了《机械制造技术基础》课程的学习，对机床夹具及其设计有了一定的了解和掌握，并通过此次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，同时，在课程设计过程中，我们认真查阅资料，切实地锻炼了我们自我学习的能力。在课设中我们分组进行设计，在团队的实际操作过程中也发生过一些摩擦，不过在大家的责任心驱使下结果还是团结一致去分工完成任务，结果也让大家锻炼了团队协作的意识，相信在以后的学习生活中我们也会受益。另外，在设计过程中，经过老师的指导和同学们的热心帮助，我们顺利完成了本次设计任务。

在课设的过程中，由于理论知识不够完善，实践能力尚不成熟，以及一些疏忽和大意的存在，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予批评指正。 2零件的分析

2.1 零件的类型及功用

轴承座是用来支撑轴承的，固定轴承的外圈，仅仅让内圈转动，外圈保持不动，始终与传动的方向保持一致，并且保持平衡；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,减少了使用厂家的成本。

2.2零件的工艺分析

轴承座的主要几何元素为支承孔、安装底面，因为这是与其他零件直接接触的表面，对加工及加工精度有很大的影响，轴承支承孔的内表面必须要有足够的粗糙度才能保证零件的加工要求同时必须相对于底面又要有很高的平行度，因为支承孔的轴线与底面的定位有很大的关系。同时底面要有足够的粗糙度才能保证与支承孔轴线的平行度。支承孔两端面的表面粗糙度没有前面的要求高，能达到Ra 6.3就可以了。辅助元素为底平面的安装螺孔、支承孔周围的轴承盖连接孔，支承座身的铸造结构，主要为固定连接作用，对精度要求不高。

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2.2.1分析零件的材质、热处理及机械加工工艺性

本零件的主要作用是支承作用，根据零件的复杂程度，我们选择铸造制作毛坯。选择HT250，其强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性良好，铸造性能较优。需要进行人工时效处理。

2.2.2选择毛坯的制造方式、初步确定毛坯形状

根据生产纲领的要求，本零件是大批大量生产，还有零件的复杂程度及加工表面与非加工表面的技术要求，我们选择毛坯的制造方式为铸造。零件材料为HT250钢，采用金属型铸造，精度可达到3.2—10，因此毛坯的加工余量比较小。 2.3定位基准的选择 2.3.1粗基准的选择

根据以重要加工表面为粗基准的选用原则我们选择毛坯支承孔和底面安装螺纹孔平面作为粗基准。 2.3.2精基准的选择

精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以已加工底面为主要的定位精基准,φ22mm的安装螺纹孔为定位精基准。 2.4表面加工方法的选择 加工表表面粗糙尺寸精度 面 Φ42 Φ47 Ra 1.6 Ra 12.5 度 无 IT7 无 0.03470

尺寸公差 形位公差 加工方法 圆柱度0.01 平行度0.08 圆柱度0.01 钻 镗

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底面 支承孔左右端面 4个安装螺纹孔 安装螺纹孔平面 4个轴承盖连接螺纹 无 Ra12.5 Ra 6.3 Ra 12.5 Ra 6.3 Ra 6.3 无 无 无 无 铣 铣 95 13、0 无 无 12 22 无 无 钻、扩、攻丝 锪 无 无 无 铣 无 M6 无 钻、攻丝 2.5零件加工工艺路线的选择 方案：

工序10： 铸造毛坯； 工序20： 时效处理

工序30: 铸件内外非加工表面彻底清洗干净，涂耐油漆同时检查铸件是否有缺

陷。

工序40： 对要加工的底面孔及螺纹孔进行划线；

工序50： 夹轴承孔两侧毛坯，粗铣轴承座底面，照顾尺寸95mm和表面粗糙度。 工序60： 钻φ12的孔和锪φ22的沉头孔，保证孔深2mm。

工序70： 以已加工底面和沉头孔定位基准，在轴孔处压紧，铣主视图上平面及

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轴承孔左、右侧面肋板。

工序80： 夹肋板，按底面找正，铣四侧面，保证尺寸70mm和160mm。

0.03工序90： 以底面以及沉头孔定位，采用专用夹具装夹工件，钻φ470mm、φ

0.0342mm孔，保证φ470mm中心至底面面距离95mm。

0.030.03工序100：车φ470mm、φ42mm孔、倒角2×45°，保证φ470mm中心至底

0.03面距离95及φ470mm的表面粗糙度1.6。

工序110：以右端面和底面定位，铣左端面至尺寸； 工序120：以左端面和底面定位，铣右端面至尺寸； 工序130：钻4个轴承盖连接螺螺纹孔φ5，并攻丝至M6。 工序140：去毛刺 工序150：总检入库 3工序设计

3.1工序尺寸的计算

机械加工余量的确定有很多因素决定，再次，主要考虑工序的经济性及各工序的加工方法。具体如表：

表1 圆柱表面工序尺寸表

加工内容 钻 粗镗 精镗 钻 钻 加工余量 25 3 0.13 0 0 表面粗 糙度 12.5 6.3 1.6 6.3 12.5 加工表面 Φ42 Φ47IT7 Φ6 Φ22 精度等级 IT11 IT10 IT7 IT10 IT10 工序尺寸 0.110420 0.084450 0.021470 6 22

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钻 Φ12

铰 0.2 0 IT10 IT8 11.8 12 12.5 6.3 表3.2 平面工序尺寸表

工序号 01 加工余量 3 2 工序内容 铸件 粗铣下底基本尺寸 19 经济精度 CT12 IT12 工序尺寸偏差 3 00.2102 面 精铣下底面 粗铣轴承孔 1 18 IT8 00.027 2 44 IT12 00.25 03 左侧面 精铣轴承孔 左侧面 粗轴承孔 2 41 IT12 00.251 43 IT8 00.039 04 右侧面 精轴承孔 右侧面 1 40 IT8 00.039 3.2确定切削用量、时间定额

3.2.1选择机床及对应夹具、量具、刃具

选择机床：

（1）工序50、70、80、110、120是铣削加工，各工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，根据工件尺寸选用X5020A立式铣床。（机械制造技术基础课程设计表5-5）

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（2）工序60、90、100、130是钻孔、扩孔、铰孔、攻螺纹。根据工件尺寸可以选用Z5125A型立式钻床。（机械制造技术基础课程设计表5-6）

选择夹具：由于生产纲领为大批大量生产，故均采用专用夹具。 选择量具：本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考本书有关资料，选择如下：

0.021（1）选择加工孔用量具。47H7孔经钻、扩、铰三次加工，至470mm。 0.110 ① 钻孔420 mm，公差等级为IT11，选择测量范围0mm-60mm的内

径千分尺即可。

0.084 ② 粗镗孔450mm，公差等级为IT10，选择测量范围0mm-60mm的内

径千分尺即可。

0.021③ 精镗孔470mm，由于精度要求高，加工时每个工件都需进行测量，

故宜选用极限量规。根据孔径可选三牙锁紧式圆柱塞规（GB/T 6322-1986)。

（2）选择加工安装螺纹孔量具。Φ10.5H7经钻孔、扩孔两次加工，钻至

11.8mm，扩孔至12mm。选择测量范围0mm-20mm的内径千分尺即可。

（3）选择测量底面至支承孔轴线距离的量具。由于是测量底面至支承孔轴

0.03线距离，故需要与支承孔相匹配的标准芯棒，其尺寸为470，然后测量轴线

中心至底面距离选择测量范围0mm-100mm的游标卡尺即可。当然由于加工时每个工件都需进行测量，也可以设计一个专用量具（通规止规）来测量，这样可以大大减少劳动时间。

选择刀具：（1）铣削底面时，选用硬质合金端面铣刀，直径D=Φ60mm （2）铣削螺纹孔面时，选用硬质合金端面铣刀，直径D=Φ40mm （3）铣削端面时，选用硬质合金端面铣刀，直径D=Φ100mm （4）钻孔11.8mm时，选用直柄麻花钻，直径11.8mm。 （5）钻孔5mm时，选用直柄麻花钻，直径5mm。 （6）攻螺纹时用M6的螺纹刀。

（7）扩孔12mm时，用直径是12mm的高速钢锥柄扩孔钻。 （8）镗孔时选用机夹单刃高速钢镗刀直径D=Φ40mm。

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3.2.2确定切削用量、时间定额 工序50 铣底面A

（A）确定切削用量及刀具耐用度

a．确定背吃刀量：

粗铣时，为提高铣削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量。一个工作完成，所以粗铣底面A的加工余量为2mm，选择背吃刀量ap2mm。

b．确定进给量：

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72，选择每齿进给量fz为0.3mm/z.

c．选取切削速度：

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72，选择切削速度Vc34.6m/min

d.确定铣刀的磨钝标准及耐用度：

根据《机械加工工艺手册》表9.4-6，磨钝标准为0.5mm，由表9。4-7查得刀具的耐用度T180min。

e.确定机床主轴转速n ：

n1000v100034.6184r/min d3.1460（B）确定时间定额（2个工位） 一个工位基本时间Tbll1l20.614min=37s fMz其中l124mm为切削加工长度；l1为刀具切入长度；l2为刀具切出长度；

fMz 为工作台水平进给量。

l10.5(dd2ae)(1~3)7.633mm

2其中d=60mm；ae35mm；kr90

l2=3~5，取l=4mm

2fMZfzzn0.34184=220.8mm/min

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工序100 镗支承孔 （一）粗镗支承孔

（A）确定切削用量

a 确定背吃刀量：

粗镗时，为提高效率，一般选择镗削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程镗完，所以粗镗大孔时加工余量为3mm，选择背吃刀量ap3mm

b确定进给量和切削速度：

（1）根据《机械制造技术基础课程设计》表5-69，选择进给量为f=0.5mm/r 切削速度为0.5m/s. （2）确认机床主轴转速

ns60000v600000.5238.9r/mind3.1440

c确定铣刀的磨钝标准及耐用度：

根据《机械制造技术基础课程设计》表3-7取粗镗时单刃镗刀刀具的耐用度T=50min

（B）确定时间定额 基本时间Tbll1l20.39min=23.3s fn其中l38mm为切削加工长度；l1为刀具切入长度；l2为刀具切出长度；f为主轴每转刀具的进给量。

l1asptankr(2~3)4.29mm

k40r其中asp1.5mm；

l2=3~5，取l2=4mm

（二）精镗支承孔

（A）确定切削用量及刀具耐用度

a 确定背吃刀量：

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精镗时，一般为0.5~1.5mm或更小，所以取背吃刀量等于其在此工序的加工余量，即a=0.7mm。

b确定进给量和切削速度：

（1）根据《机械制造技术基础课程设计》表5-69，选择进给量为0.4mm/r 切削速度为0.6m/s.

（2）确认机床主轴转速

ns60000v600000.6286.6r/mind3.1440

c确定铣刀的磨钝标准及耐用度：

根据《机械制造技术基础课程设计》表3-7取半精镗时单刃镗刀刀具的耐用度T=50min。 （B）确定时间定额 基本时间Tbll1l20.39min=23.5s fn其中l38mm为切削加工长度；l1为刀具切入长度；l2为刀具切出长度；f为主轴每转刀具的进给量。

l1asptankr(2~3)2.917mm

其中asp0.2mm；kr40

l2=3~5，取l2=4mm

工序50 铣上底面及螺纹孔面 （A）确定切削用量及刀具耐用度

a确定背吃刀量：

粗铣时，为提高铣削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量。一个工作行程完成，所以粗铣底面台阶孔平面及上面的螺纹孔面的加工余量为2mm，选择背吃刀量ap3.5mm。

b确定进给量：

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根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72，选择每齿进给量

c选取切削速度：

fz为0.3mm/z.

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72，选择切削速度Vc34.6m/min d确定铣刀的磨钝标准及耐用度:

根据《机械加工工艺手册》表9.4-6，取粗铣高速钢镶齿圆柱铣刀磨钝标准为0.5mm，由表9。4-7查得刀具的耐用度T180min。 e确定机床主轴转速n :

n1000v100034.6276r/mind3.1440

（B）确定时间定额

1、底面上平面：（2个工位） 一个工位基本时间Tbll1l20.328min=20s fMz其中l=100mm为切削加工长度；l1为刀具切入长度；l2为刀具切出长度；fMz为工作台水平进给量。

l10.5(dd2ae)(1~3)4.68mm

2其中d=40mm；ae20mm；kr90

l2=3~5，取l2=4mm

fMZfzzn0.34276=331.2mm/min

2、螺纹孔面（1个工位）

Tb一次走刀基本时间

ll1l2fMz0.398min=24s

其中l=125mm为切削加工长度；l1为刀具切入长度；l2为刀具切出长度；fMz为工作台水平进给量。

l10.5(dd2ae)(1~3)

22.915mm

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其中d=40mm；

ae12mmk90r；

l2=3~5，取l2=4mm

fMZfzzn0.34276=331.2mm/min

工序110 铣左端面

（A）确定切削用量及刀具耐用度

a．确定背吃刀量

粗铣时，为提高铣削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量。一个工作行程完成，所以粗铣左端面的加工余量为3mm，选择背吃刀量

b．确定进给量

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72，选择每齿进给量fz为0.3mm/z. c．选取切削速度

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72，选择切削速度

d.确定铣刀的磨钝标准及耐用度

根据《机械加工工艺手册》表9.4-6，磨钝标准为0.5mm，由表9。4-7查得刀具的耐用度T180min。

e.确定机床主轴转速n

n1000v100034.6110.4r/mind3.14100Vc34.6m/minap3mm。

（B）确定时间定额

基本时间Tbll1l20.68min=41s fMz其中l70mm为切削加工长度；l1为刀具切入长度；l2为刀具切出长度；fMz为工作台水平进给量。

l10.5(dd2ae)(1~3)16.29mm

2其中d=100mm；

ae70mmk90r；

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l2=3~5，取l2=4mm

fMZfzzn0.34110.4=132.48mm/min

工序120 铣右端面 （A）确定切削用量

a．确定背吃刀量

粗铣时，为提高铣削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量。一个工作行程完成，所以粗铣右端面的加工余量为3mm，选择背吃刀量ap3mm。

b．确定进给量

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72，选择每齿进给量fz为0.3mm/z. c．选取切削速度

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-72，选择切削速度Vc34.6m/min

d.确定铣刀的磨钝标准及耐用度

根据《机械加工工艺手册》表9.4-6，磨钝标准为0.5mm，由表9。4-7查得刀具的耐用度T180min。

e.确定机床主轴转速n

n1000v100034.6110.4r/mind3.14100

（B）确定时间定额（2次走刀）

一次走刀基本时间Tbll1l21.08min=65s fMzl2为刀具切出长度；fMzl1为刀具切入长度；其中l120mm为切削加工长度；

为工作台水平进给量。

l10.5(dd2ae)(1~3)18.93mm

2其中d=100mm；ae75mm；kr90

l2=3~5，取l2=4mm

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fMZfzzn0.34110.4=132.48mm/min

工序150：钻、攻螺纹孔 工步1：钻Φ6螺纹孔；

（A） 确定切削用量及刀具耐用度

a. 确定背吃刀量

因为第一次钻孔的加工余量为5mm。一次工作行程钻完，所以选择背吃刀量a=5mm。 b. 确定进给量

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-，（HT250硬度为180HBS）选择进给量f为0.52mm/r c. 确定切削速度

根据《机械制造技术基础课程设计》表5-66,选择切削速度Vc=0.45m/s

d.确定麻花钻的磨钝标准及耐用度

根据《机械制造技术基础课程设计》表3-7,取钻削时麻花钻刀具的耐用度T=100min。 e.确定机床主轴转速n

n60000v600000.451433r/min d3.146（B）确定时间定额（4个工位钻4个孔） 基本时间Tbll1l20.06min=3.6s fn其中l40mm为切削加工长度；l1为刀具切入长度；l2为刀具切出长度；f为主轴每转刀具的进给量。

l1(D/2)cotkr(1~2)=9.33mm

k15r其中D=5mm；

l2=1~4，取l2=3mm

工步2：攻M6内螺纹；

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（A） 确定切削用量及刀具耐用度

a. 确定背吃刀量

因为第一次钻孔的加工余量为1mm。一次工作行程攻完，所以选择背吃刀量a=1mm。 b. 确定进给量

进给量应为螺距P，故f=0.75mm/r c. 确定切削速度

《机械制造技术基础课程设计》表5-83,选择切削速度Vc=8.9m/min （2）确定麻花钻的磨钝标准及耐用度

根据《机械制造技术基础课程设计》表3-7,取丝锥的耐用度T=100min。 （3）确定机床主轴转速n

n1000v10008.9472.4r/mind3.146

（B）确定时间定额（2次走刀攻2个内螺纹）

Tbll1l2ll1l2fn0fn+=0.12min=7.2s

一次走刀基本时间

其中l40mm为切削加工长度；l1为刀具切入长度；l2为刀具切出长度；f为主轴每转刀具的进给量。

l1(1~3)P=2.25mm；l2(2~3)P=2.25；n0n=472.4r/min

4夹具设计 4.1 设计要求

本次设计的专用夹具为车顶面螺纹孔夹具。方案如下：整个轴承座的截面定位两个自由度，轴承座的地面定位三个自由度，侧面定位一个自由度。

本工序车Ø42、Ø47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。

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夹具主要设计过程如下： 4.2 夹具设计的有关计算

4.2.1. 确定两销中心距及尺寸公差

两销中心距基本尺寸Ld＝两孔中心距基本尺寸LD=11021602=194mm，公差按划线等级取0.4mm

两销中心距的尺寸公差TLd＝（1/3～1/5）TLD =1/40.4=0.10mm 两销中心距尺寸及公差的标注：Ld±δLd/2=194±0.05mm 4.2.2. 确定圆柱销的尺寸及公差

圆柱销直径的基本尺寸d1＝工件孔的最小极限尺寸D1min=11.8mm 圆柱销按g6制造（T=0.011mm）

0.006即d1=Φ11.80.017mm

4.2.3. 查表确定削边销尺寸b及B

b=4mm B=11.8-2=9.8mm 4.2.4. 确定削边销的直径尺寸及公差

(TDTdd1min)b(0.40.10.006)4d2δ2min===0.165mm

11.80.188按h6级确定公差：d2=Φ11.80.199mm

4.2.5. 计算定位误差——目的是分析定位方案的可行性

因为定位方向与加工尺寸方向垂直，且被加工表面无尺寸公差要求，为次要加工表面，只要保证粗糙度为Ra12.5，故只需进行转角误差计算即可。

arctg

X1maxX2max0.0180.1990.0180.0173\"

arctg2L2194- 16 -

2=6\"

转角误差很小，符合定位要求，可以使用。 4.3 夹具结构设计及操作简要说明 4.3.1、工件夹紧方式的确定

从夹紧动力源选择：手动夹紧 确定主夹紧机构： V型滑块 4.3.2、结构设计及操作说明

此夹具方案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。

先将定位元件及加紧元件固定在夹具体上面，然后只需拧松螺杆将V型块退回即可将元件按照定位基准放置好，最后拧紧螺杆将元件加紧。当加工完成之后拧松螺杆将元件取下，在放入下一个零件。 5设计小结

通过这次设计，使我对工艺路线的制定和工艺规程的安排以及工装的选择和设计有了更深刻的了解和掌握。也使我对于一个工艺员所从事的工作有了深层次体会，培养了实际工作能力，特别是分析问题和解决问题的能力，可以说这次毕业设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过经过同组成员共同努力，最终大家都很顺利的完成了毕业设计。 6参考文献

[1] 柯建宏，宾鸿赞.机械制造技术基础课程设计.武汉：华中科技大学出版社，

2008

[2] 王先逵.机械制造工艺学.北京：机械工业出版社，2006

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[3] 吕明,庞思勤..机械制造技术基础.武汉：武汉理工大学出版社，2011 [4] 四川大学CAD/CAM研究所.机床夹具设计手册.北京：机械工业出版社，

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[5] 机械加工工艺手册（软件版）编委会. 机械加工工艺手册（软件版）.北

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