机械制造课程设计设计轴承座.docx
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机械制造课程设计设计轴承座
1零件的分析
1.1零件的作用
目的是为了满足滚动轴承的外圈和轴承孔的配合要求,或者是滑动轴承外圆与轴承孔的配合。
1.2零件的工艺分析
⑴φ30具有较高的精度要求,表面粗糙度Ra的值为1.6um,是加工的关键表面。
⑵轴承座上、下表面及前、后两端面的表面粗糙度Ra为3.2um,是加工的重要表面。
轴承座的上表面有位置精度要求0.008,而且与轴承孔中心线有平行度要求0.003。
轴承座的前、后端面与轴承孔中心线垂直度要求为0.003,是重要的加工表面。
⑶其余表面要求不高。
1.3零件的工艺性能
材料名称:
灰铁200
牌号:
HT200
标准:
GB/T9439-2010
指的是最低抗拉强度为200MPa的灰铸铁。
材料硬度:
163~255HB
抗拉强度和塑性低,但铸造性能和减震性能好,主要用来铸造汽车发动机汽缸、汽缸套、车床床身等承受压力及振动部件。
1.承受较大应力的零件(弯曲应力<29.40MPa)
2.摩擦面间的单位面积压力>0.49MPa(大于10t在磨损下工作的大型铸件压力>1.47MPa)
3.要求一定的气密性或耐弱腐蚀性介质
2零件的生产类型
2.1生产类型
小批量生产
2.2设备选择
X5032铣床、Z5140A钻床、C616A车床、B6050刨床
2.3工艺手段
常规工艺
2.4工艺特征
(1)毛坯采用棒料,精度适中,加工余量相对较大
(2)加工设备采用车床、铣床、
(3)加工设备采用组合夹具
(4)工艺需编制详细的加工工艺过程卡片和工序卡片
(5)生产效率低,对人工的技术要求高
2.5机械加工工序的安排原则
(1)先加工基准面
选择为粗基准的表面,应该安排起始工序先进行加工,除毛刺,以便尽快为后续工序固定位置准确。
这有利于保证加工精度。
(2)划分加工阶段
根据加工质量的要求划分为粗加工、精加工。
(3)先面后孔
对于此类工件,应先加工面后加工孔。
这是因为平面的轮廓平整,安放和定位比较稳定可靠,若先加工好平面,就以平面定位孔,保证平面和孔的位置精度。
此外,由于平面先加工好了,给平面上的孔加工也带来方便,使刀具的初始切削条件能得到改善。
(4)次要表面穿插在各加工阶段进行。
3毛坯的确定
3.1确定毛坯类型及其制造方法
选材料为HT200,可确定毛坯类型为铸件。
3.2估算毛坯的机械加工余量
根据毛坯的最大轮廓尺寸82和加工表面的基本尺寸42,查《金属机械加工工艺人员手册》p987-表13-28可得出,轴承座上下表面机械加工余量为3.5,其余为3。
3.2绘制毛坯简图,如图
4定位基准选择
4.1选择精基准
经分析零件图可知,轴承座底面为高度方向基准,轴承座前端面为宽度方向基准。
考虑选择以加工的轴承座底面为精基准,保证底面与φ30孔中心线的距离为30。
该基准面积较大,工件的装夹稳定可靠,容易操作,夹具结构也比较简单。
4.2选择粗基准
选择不加工的φ30孔外轮廓面为基准,能方便的加工出φ30孔(精基准),保证孔中心线与轴承座上端面平行度。
φ30孔外轮廓面的面积较大,无浇口、冒口飞边等缺陷,符合粗基准的要求。
5拟定机械加工工艺路线
5.1选择加工方法
根据加工表面的精度和表面粗糙要求,查《金属机械加工工艺人员手册》p981-表13-15加工方案,见如下方案:
轴承座各面的加工方案
底面,精度IT9,表面粗糙度3.2Ra/um,加工方案粗铣→精铣
两上表面,精度IT9,表面粗糙度3.2Ra/um,加工方案粗铣→精铣
四端面,精度IT9,表面粗糙度3.2Ra/um,加工方案粗铣→精铣
φ30外壁面,精度IT14,表面粗糙度25Ra/um,加工方案粗刨
两槽,精度IT14,表面粗糙度25Ra/um,加工方案粗刨
φ30孔,精度IT7,表面粗糙度1.6Ra/um,加工方案钻、铰
φ35孔,精度IT14,表面粗糙度25Ra/um,加工方案粗车
Φ9孔,精度IT8,表面粗糙度6.3Ra/um,加工方案钻
Φ6、Φ4孔,精度IT14,表面粗糙度25Ra/um,加工方案钻
5.2拟定机械加工工艺路线,如下
轴承座的机加工工艺方案
01,检验,外协毛坯检验
02,铣削,夹轴承孔两侧毛坯,铣轴承底面,照顾尺寸30mm和表面粗糙度,加工设备X5032铣床
03,铣削,以已加工底面定位基准,在轴承孔处压紧,铣轴承座两上表面,加工设备X5032铣床
04,铣削,以已加工底面定位基准,铣82mm两侧面,加工设备X5032铣床
05,铣削,以上下两底面为基准,并夹紧,铣前后两端,加工设备X5032床
06,铣削,以82mm两侧面为基准,夹紧前后两端面,铣42mm两侧面,加工设备X5032铣床
07,刨削,把工件旋转一定角度,刨2mm×1mm槽,加工设备B6050刨床
08,钻削,钻φ9孔,加工设备Z5140A钻床
09,钻削,以上下两平面为基准,夹紧前后两端面,钻φ6孔,加工设备Z5140A钻床
10,钻削,以后端面为基准,夹紧两侧面,钻φ4孔,并保证中心线到地面的距离为7mm,加工设备Z5140A钻床
11,车削,以底平面和前端面为基准,夹紧两侧面,钻、铰φ30的孔,并保证孔中心线到底平面的距离为30mm,间接保证上底面到φ30孔中心线的距离及其公差值15+0.050mm,加工设备Z5140A钻床
12,车削,以底平面和前端面为基准,夹紧两侧面,车φ35孔,加工设备C616A车床
13,车削,车2x45倒角,加工设备C616A车床
14,去毛刺
15,总见入库
6.加工余量及工序尺寸的确定
6.1确定轴承座底平面的加工余量及工序尺寸
(1)轴承座底平面的加工过程如图所示;
(2)根据工序尺寸和公差等级,查《金属机械加工工艺人员手册》p987-表13-28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,并要保证中心线到地面的高度为30mm。
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:
底面工序
毛坯,基本尺寸21.5,工序单边余量3.5mm,公差等级IT14,,表面粗糙度25
粗铣,基本尺寸19,工序单边余量2.5mm,公差等级IT12,表面粗糙度12.5
精铣,基本尺寸18,工序单边余量1mm,公差等级IT8,表面粗糙度3.2
6.2确定轴承座上平面的加工余量及工序尺寸
(1)轴承座上平面的加工过程如图所示;
(2)根据工序尺寸和公差等级,查《金属机械加工工艺人员手册》p987-表13-28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+0.050,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:
两上底面工序
毛坯,基本尺寸18,工序单边余量3mm,公差等级IT14,表面粗糙度25
粗铣,基本尺寸16,工序单边余量2mm,公差等级IT12,表面粗糙度12.5
精铣,基本尺寸15,工序单边余量1mm,公差等级IT8,表面粗糙度3.2
6.3确定轴承座左右两侧面的加工余量及工序尺寸
(1)轴承座左右两侧平面的加工过程如图所示;
(2)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:
两侧面工序
毛坯,基本尺寸88,工序单边余量3mm,公差等级IT14,表面粗糙度25
粗铣,基本尺寸84,工序单边余量2mm,公差等级IT12,表面粗糙度12.5
精铣,基本尺寸82,工序单边余量1mm,公差等级IT8,表面粗糙度3.2
6.4确定轴承座前后两端面的加工余量及工序尺寸
(1)轴承座前后端面的加工过程如图所示
(2)根据工序尺寸和公差等级,查《金属机械加工工艺人员手册》p987-表13-28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:
前后两端面工序
毛坯,基本尺寸44,工序单边余量3mm,公差等级IT14,表面粗糙度25
粗铣,基本尺寸40,工序单边余量2mm,公差等级IT12,表面粗糙度12.5
精铣,基本尺寸38,工序单边余量1mm,公差等级IT8,表面粗糙度3.2
6.5确定轴承座轴承孔两侧面的加工余量及工序尺寸
(1)轴承座轴承孔的两侧平面的加工过程如图所示
(2)根据工序尺寸和公差等级,查《金属机械加工工艺人员手册》p987-表13-28得出粗铣、精铣上表面的工序偏差,为方便装夹。
轴承孔两侧面的加工余量及工序:
轴承孔两侧面的工序
毛坯,基本尺寸46,工序单边余量2mm,公差等级IT14,表面粗糙度25
粗铣,基本尺寸42,工序单边余量2mm,公差等级IT12,表面粗糙度12.5
6.6确定轴承座槽的加工余量及工序尺寸
(1)轴承座槽的加工过程如图所示
(2)根据工序尺寸和公差等级,查《金属机械加工工艺人员手册》p981-表13-15得刨削时尺寸。
为了在组装后在直角处出现应力集中。
轴承孔槽的加工余量及工序:
轴承座槽的工序
粗刨,基本尺寸2*1,工序单边余量2*1mm,公差等级IT14,表面粗糙度25
6.7确定轴承座沉孔的加工余量及工序尺寸
(1)轴承座沉孔的加工过程如图所示
(2)根据工序尺寸和公差等级,查《金属机械加工工艺人员手册》p981-表13-15得出钻削内表面的工序偏差可以一次钻削除,要求精度并不高。
轴承座孔的加工余量及工序:
轴承座通孔工序
毛坯,基本尺寸φ9,工序单边余量4.5mm,公差等级IT14,表面粗糙度25
粗铣,基本尺寸φ9,工序单边余量4.5mm,公差等级IT10,表面粗糙度10
6.8确定轴承座气孔φ6和φ4的加工余量及工序尺寸
(1)轴承座气孔φ6和φ4的加工过程如图所示
(2)根据工序尺寸和公差等级,查《金属机械加工工艺人员手册》p981-表13-15得钻削内圆表面的工序偏差。
轴承座气孔的加工余量及工序:
轴承座气孔的工序
钻,基本尺寸φ6,工序单边余量3mm,公差等级IT14,表面粗糙度25
钻,基本尺寸φ4,工序单边余量2mm,公差等级IT14,表面粗糙度25
6.9确定轴承孔φ30和φ35的加工余量及工序尺寸
(1)轴承孔φ30和φ35的加工过程如图所示
(2)根据工序尺寸和公差等级,查《金属机械加工工艺人员手册》p981-表13-15得圆表面的工序偏差。
轴承孔的加工余量及工序:
轴承孔工序
毛坯,基本尺寸φ24,工序单边余量3mm,公差等级IT14,表面粗糙度25
钻,基本尺寸φ30,工序单边余量3mm,公差等级IT10,表面粗糙度12.5
铰,基本尺寸φ30,工序单边余量0.1mm,公差等级IT7,表面粗糙度1.6
粗车,基本尺寸φ35,工序单边余量2.5mm,公差等级IT14,表面粗糙度12.5
7、工序分析
7.1铣端面
粗铣底面、两上表面、四端面
机床:
X5032
主轴功率:
7.5KW
进给功率:
1.5kw
使用高速钢端面圆盘铣刀,加工余量2、2.5mm,齿数Z=16,铣刀直径=40mm.
根据《实用机械加工工艺手册》
查表得,每齿进给量:
0.12mm/z
背吃刀量:
a=2、2.5mm
确定主轴转速:
查《X5032说明书》
N=118r/min
(2)精铣端面底面、两上表面、四端面
使用高速钢端面铣刀,加工余量1mm,齿数Z=16,铣刀直径=40mm.
根据《实用机械加工工艺手册》
查表得,每齿进给量:
0.05mm
背吃刀量:
a=1mm
确定主轴转速:
查《X5032说明书》
N=118r/min
7.2钻孔
(1)钻φ30孔
使用高速钢钻头,钻头直径30mm,钻头螺旋角30°,钻尖角120°
根据《实用机械加工工艺手册》
查表得
钻头磨钝标准后刀面最大磨损限度0.3mm-0.8mm
查《Z5140A说明书》
主轴转速有12级
31.5、45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400.确定主轴转速为125r/min
确定钻削速度为10.602mm/min
进给量为0.224mm/r
(3)铰φ30孔
使孔的表面粗糙度达到1.6
根据《实用机械加工工艺手册》
使用莫式锥柄机用铰刀,刀头直径30mm。
查《Z5140A说明书》
主轴转速有12级
31.5、45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400.确定主轴转速为125r/min
确定铰孔速度为21.205mm/min
进给量为0.224mm/r
7.3粗车
刀具为YT15内圆车刀
量具为:
0~125/0.02游标卡尺
使用20*20的车刀杆,刀体一般材料为45号钢。
查《实用机械加工工艺手册》,取纵向进给量f=0.46mm/r。
背吃刀量:
a=1mm确定主轴转速:
查《C616A说明书》
n=1205r/min
确定车削速度为143.3mm/min
8、专用夹具设计
设计要求
本次设计的专用夹具为钻Ф30孔夹具。
首先对专用夹具进行定位原理分析:
本工件用底面作为定位基准,易于做到工艺过程中的基准统一,保证工件的相对位置精度,且具有支撑面大,支撑刚性好等优点;
本工件采用底面和侧面作为定位基准,工件底面为第一定位基准,限制了x、y方向转动,z方向移动三个自由度;两个侧面限制了z方向的转动和x、y方向的平动,所以此定位方案符合六点定位原理,采用对称压板将工件压紧。
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:
螺栓压板
2、结构设计及操作说明
本夹具按底面侧面定位,可以限制6个自由度,属于完全定位方式:
9、设计总结
经过三周的设计,轴承座的设计已经完成。
这次设计不但巩固了也学知识,也是对个人能力及团队合作的训练,这次设计是分工合作,整体讨论,具有极好的成果。
在设计中,每个人都提出自己的想法发,然后整个组的在一起讨论,有什么好的或者不好的想法都发表出来,各抒己见,取长补短,讨论设计方案和设计步骤。
课程设计是锻炼个人能力的最好方法,对于安排给自己的任务必须独自完成,有问题就和老师同学讨论,设计中不但要考虑方法,也要考虑设计后用于实践的成本,以及适用性,因此设计也要和实际相联系,源于实践,处于理论,用于实践。
最后,感谢老师和同学在这次设计中的帮助。
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- 机械制造 课程设计 设计 轴承