KCSJ-04_轴承座 机械加工工艺规程设计说明书

课程设计说明书

设计题目： KCSJ-04轴承座零件的

工艺规程及工艺装备

班 级 设 计 者 学 号 指导教师

机械制造工艺学课程设计任务书

生产纲领： 4000生产类型： 内容：

1.2.3.4.5.6.7．课程设计说明书

题目：轴承座零件的工艺规程及工艺装备件 批量生产 产品零件图 1产品毛坯图 1夹具图 1零件装配图 1机械加工工艺过程卡片 1机械加工工序卡片 1 1

张 张 张 张 套 套 份

机械加工工艺规程设计

图1、2 分别为轴承座的零件图。已知零件的材料为HT200，年产量4000件/年。试为该轴承座零件编制工艺规程。

图1-1 轴承座零件图

第一节 轴承座的工艺分析及生产类型的确定

一． 轴承座的用途

1. 保持轴承的位置作为载荷的支撑 2. 防止外界物质侵入轴承

3. 提供一种将保持轴承良好润滑的结构 二． 轴承座的技术要求 全部技术要求列于表1-1中

表1-1

三． 审查轴承座的工艺性

分析零件图可知，轴承座前后端面要求切削加工和倒角加工，并在轴向方向上均大于相邻表面。 12mm孔和 22mm孔的端面均为平面可以防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度； 47mm孔和前后俩个端面由车床加工出来；底面和顶面用铣床加工；另外，该零件其余表面精度都较低，不需要加工，通过铸造就可以达到加工要求。由此可见，该零件的工艺性较好。 四． 确定拨叉的生产类型

依设计题目知：Q=4000件/年，结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别为3%和0.5%。代入公式1-1得

N=4000*(1+3%+0.5%)=4140件/年

由查1-3表可知，轴承座属轻型零件；由表1-4知，该轴承座的生产类型为大批生产。

第二节 确定毛坯、绘制毛坯简图

一、 选择毛坯

由于铸铁具有良好的铸造性、吸振性、切削加工性及一定的力学性能，并且价格低廉，生产设备简单，所以在机械零件材料中占有很大的比重，广泛地用来制作各种机架、底座。箱体等形状复杂的零件。又由于灰铸铁具有良好的铸造性、耐磨性、抗振性和切削加工性，所以选择灰铸铁作为铸造的材料。

二、 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 1、

公差等级

由轴承座的功用和技术要求，确定零件的公差等级为普通等级。 2、

零件表面粗糙度

由零件图可知，该轴承座各加工表面的粗糙度Ra均大于等于6.3μm。 根据上述诸因素，可查表确定该铸件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于表1-2中。

1-2 铸造件主要表面的机加工余量

三、 绘制轴承座铸造毛坯简图

由表1-2所得结果，绘制毛坯简图如图1-3所示。

图1-3 轴承座铸造毛坯简图

第三节 拟定轴承座工艺路线

一、定位基准的选择 1、粗基准的选择

选择粗基准的出发点是为后续的工序提供合理的定位基准，保证各加工表面的余量足够并分配合理，由于粗基准是对毛坯进行第一次机械加工的定位基准，因此与毛坯的状况关系很大。在铣床上加工顶面的时候，以顶面作为粗基准，然后以顶面为基准来加工底面。 2、精基准的选择

选择精基准的出发点是保证加工精度，特别是加工表面的相互位置精度的实现，以及定位安装的准确方便。选择精基准应遵循以下的原则：①基准重合原则；②基准统一原则；③互为基准原则；④自为基准原则；⑤便于安装原则。

精基准选择时，一定要保证加工面自身形状精度，二位置精度则由前面的工序保证。同时，精基准选择时，一定要保证工件的夹、压稳定可靠，夹具结构简单及操作简便。在遵循上述原则的前提下，轴承座前后端面的最终精加工，就是互为精基准，遵循互为基准原则。孔 60.1mm的精加工就是以一面俩孔定位。自为基准加工出来的。 二、表面加工方法的确定

根据轴承座零件图上各加工表面的表面粗糙度，确定加工件个表面的加工方法，如表6-3所示。

表1-3 轴承座零件个表面加工方案

三、加工阶段的划分

该轴承座加工质量要求高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工和精加工几个阶段。

在粗加工阶段，再铣床上首先将底面作为粗基准来开始加工顶面，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；在半精加工阶段，在以底面为基准加工底面，再在钻床上加工孔 12和 22和在镗床上加工 60.1孔。 四、 工序的集中与分散

本例选用工序集中原则安排轴承座的加工工序。该轴承座的生产类型为大批生产，可采用专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。 五、工序顺序的安排 1.机械加工工序

（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准—轴承座的底面。 （2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 (3)遵循“先主后次”原则，先加工主要表面—轴承座的底面，后加工次要表面—轴承座的底面。

（4）遵循“先面后孔”原则，先加工轴承座的底面，再钻 22和 12的孔，最后镗 60.1的孔。 2、热处理工序

热处理工序的安排在零件加工的工艺过程中有重要地位，通过热处理可以提高零件材料的物理机械性能和改善工件的切削加工性能，消除毛坯制造和切削加工过程中产生的内应力，所以，为稳定组织以及稳定零件的形状及尺寸，防止变形和开裂，零件在机加工前必须进行消除内应力的时效处理。

3、表面处理工序的安排

为了提高零件的表面抗蚀能力，增加耐磨性，也为了是表面美观，在零

件全部加工完后应对零件表面涂漆（未加工表面）。 4、检验工序与辅助工序

检验工序是保证产品质量的有效措施之一，也是工艺过程中不可缺少的内容。检验的内容有：外观检验，看零件的表面是否有毛刺。检验表面粗糙度，进行尺寸检验，看是否符合图纸要求。

在工艺过程中，还安排有化纤工序，打毛刺工序，涂漆工序等，这些都属于为保证零件的质量，零件的美观而必不可少的辅助工序。 六、确定工艺路线

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。

综上工序顺序安排原则的基础上，表1-4列出了轴承座的工艺路线。

表1-4

第四节 机床设备及工艺设备的选用

一、机床设备的选用

选用X6132卧式铣床、C6140车床、Z525立式钻床 二、工艺装备的选用

工艺装备主要包括刀具、夹具和量具。在工艺卡片中应简要写出它们的名称。

轴承座的生产类型为大批生产，所选用的夹具均为专用夹具。

第五节 加工余量、工序尺寸和切削用量的确定

工序一 二 加工底面

1、确定加工余量：粗铣轴承座底面 3.2mm,精铣轴承座底面 1mm 2、确定进给量f：查表得，取每齿粗铣的进给量为0.2mm/Z，取精加工的每齿的进给量为1.5mm/Z.粗铣走刀一次ap=3.2mm，精铣走刀一次ap=1mm。

3、计算切削用量： 选取铣床的主轴转速粗铣时为100r/min，精铣时为300r/min，选取铣刀的直径为 100mm，所以切削速度分别为： V粗= dn/1000=3.14*100*100/1000=31.4m/min V精= dn/1000=3.14*100*300/1000=94.2m/min 工序三 12顶面加工

1、确定加工余量：工序余量为4.2mm

2、确定进给量f：由于表面加工精度不高，所以选f=2，就可满足。 3、计算切削用量：仍用 100mm的铣刀来加工顶面，可取f=1.5mm/r，查表得n=600r/min，则切削速度V= dn/1000=3.14*100*600/1000=188.4m/min。 工序四

钻 12孔

1、确定加工余量：取Z钻=10mm，Z扩=2mm 2、确定进给量f：f钻=0.2mm/r,f扩=0.8mm/r 3、确定切削速度：查表得V=21m/min

4、计算计算转速：n=1000v/ d=595.5r/min,按照钻床的实际转速取

n=600r/min

，

则

实

际

切

削

速

度

为

v= dn/1000=3.14*11.5*600/1000=21.7m/min 工序五 钻 22的孔

1、确定加工余量：取Z钻=（22-0.5）/2=6.375mm 2、确定进给量f：f钻=0.25mm/r 3、确定切削速度：查表得V=21m/min

4、计算计算转速：n=1000v/ d=431.4r/min,按照钻床的实际转速取

n=480r/min

，

则

实

际

切

削

速

度

为

v= dn/1000=3.14*15.5*480/1000=18.84m/min 工序六 加工前端面

前端面的加工由专用夹具放在车床上进行加工。工序单边总余

量是2.1mm，由于本工序为半精加工，尺寸精度和表面质量可不考虑。

1、确定加工余量：粗加工ap=1.5 mm ，半精加工 ap=0.6mm 2、确定进给量f：粗加工f=0.5mm/r ,半精加工f=2mm/r 3、确定切削速度：查表得V= dn/1000=3.14*120*600/1000=226m/min 工序七 加工后端面

后端面的加工由专用夹具放在车床上进行加工。工序单边总余

量是2.1mm，由于本工序为半精加工，尺寸精度和表面质量可不考虑。

1、确定加工余量：粗加工ap=1.5 mm ，半精加工 ap=0.6mm 2、确定进给量f：粗加工f=0.5mm/r ,半精加工f=2mm/r 3

确

定

切

削

速

度

：

查

表

得

n=600mm,

则

n=600mm,则

V= dn/1000=3.14*120*600/1000=226m/min 工序八

加工 47孔

1、确定加工余量：粗镗加工ap=2mm， 半精镗加工ap=0.4mm 2、确定进给量f：粗加工f =0.5mm/r,半精加工f=0.2mm/r 3、确定切削速度：查表得，V粗=30m/min，V半精=90m/min，由此计算出转速为n粗= 1000v/ d=1000*30/(3.14*47)=153r/min, N半精=1000v/ d=1000*90/(3.14*47)=459r/min

第六节 时间定额的计算

根据设计要求，只计算一道工序的工时，下面计算加工 12孔的工时定额。 1、基本时间

基本时间 t=（L+L1+L2）/（f*n），式中L1=D/2cosKy+(1~2),L2=1~4，钻盲孔时，L2=0

由图知，L=30，L2=2，f=0.2,n=600，则L1=12/2cos（118/2）+1.5=5.1。所以，t=（30+5.1+2）/（0.2*600）=0.31min 则T1=4t=1.24min 2、辅助时间

查表得，开停车 0.015min；升降钻杆0.015min；主轴运转0.02min；清除铁屑0.04min；卡尺测量0.1min。 装卸工件时间查表得取1.2min

所以，辅助时间Tf=(0.015+0.015+0.02+0.04+0.1+1)=1.39min 3、作业时间

T=基本时间+辅助时间=1.24+1.39=2.63min 4、布置工作地时间tb

由机械制造工艺学取 ＝3％则tb＝Ｔ* =2.63x3%=0.079min。

5、休息与生理需要时间tx

由机械制造工艺学取 ＝3％则tx＝Ｔ* =2.63*3%=0.079min。 6、准备与终结时间tz

查表取部分时间为 简单件26min；深度定位0.3min；使用钻模式6min 由设计给定4000件，则tz/n=(26+0.3+6)/4000=0.0095min。

7、单件时间Tdj

Tdj＝T＋tb＋tx＝2.63+0.079+0.079=2.788min

8、单件计算时间 Ｔ＝Ｔdj＋tz/n＝2.796min。

第6节 轴承座零件的车床夹具设计

车床夹具主要用于零件的旋转表面以及端面。因而车床夹具的主要特点是工件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴。 6.1 车床夹具的主要类型

（1） 安装在车床主轴上的夹具。这类夹具很多，有通用的三爪卡盘、四爪卡盘，花盘，顶尖等，还有自行设计的心轴；专用夹具通常可分为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式。这类夹具的特点是加工时随机床主轴一起旋转，刀具做进给运动

定心式车床夹具 在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。

角铁式车床夹具 在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。

花盘式车床夹具 这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。

（2） 安装在托板上的夹具。某些重型、畸形工件，常常将夹具安装在托板上。刀具则安装在车床主轴上做旋转运动，夹具做进给运动。

由于后一类夹具应用很少，属于机床改装范畴。而生产中需自行设计的较多是安装在车床主轴上的专用夹具，所以轴承座零件在车床上加工用专用夹具。 6.2车床夹具的设计要点

（1）定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求

当加工回转表面时，要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点。

当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时，则应以夹

具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。

工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转，故在加工过程中工件除受切削力矩的作用外，整个夹具还要受到重力和离心力的作用，转速越高离心力越大，这些力不仅降低夹紧力，同时会使主轴振动。因此，夹紧机构必须具有足够的夹紧力，自锁性能好，以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具，夹紧力的施力方式要注意防止引起夹具变形。

（2）夹具与机床主轴的连接

车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的加工精度有一定的影响。因此，要求夹具的回转轴线与卧式车床主轴轴线应具有尽可能小的同轴度误差。

心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接，用螺杆拉紧。有的心轴则以中心孔与车床前、后顶尖安装使用。

根据径向尺寸的大小，其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般有两种方式：

1)对于径向尺寸D＜140mm，或D＜(2～3)d的小型夹具，一般用锥柄安装在车床主轴的锥孔中，并用螺杆拉紧，如图1-a所示。这种连接方式定心精度较高。

2)对于径向尺寸较大的夹具，一般用过渡盘与车床主轴轴颈连接。过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前端的结构。

图1-b所示的过渡盘，其上有一个定位圆孔按H7/h6或H7/js6与主轴轴颈相配合，并用螺纹和主轴连接。为防止停车和倒车时因惯性作用使两者松开，可用压板将过渡盘压在主轴上。专用夹具则以其定位止口按H7/h6或H7/js6装配在过渡盘的凸缘上，用螺钉紧固。这种连接方式的定心精度受配合间隙的影响。为了提高定心精度，可按找正圆校正夹具与机床主轴的同轴度。

对于车床主轴前端为圆锥体并有凸缘的结构，如图1-c所示，过渡盘在其长锥面上配合定心，用活套在主轴上的螺母锁紧，由键传递扭矩。这种安装方式的定心精度较高，但端面要求紧贴，制造上较困难。

图1-d所示是以主轴前端短锥面与过渡盘连接的方式。过渡盘推入主轴后，其端面与主轴端面只允许有0.05～0.1mm的间隙，用螺钉均匀拧紧后，即可保证端面与锥面全部接触，以使定心准确、刚度好。

图1 车床夹具与机床主轴的连接

过渡盘常作为车床附件备用，设计夹具时应按过渡盘凸缘确定专用夹具体的止口尺寸。过渡盘的材料通常为铸铁。各种车床主轴前端的结构尺寸，可查阅有关手册

6.3轴承座零件的车床专用夹具的总体设计

（1） 夹具的总体结构应力力求紧凑、轻便，悬臂尺寸要短，重心尽可能靠近主轴。

（2） 当工件和夹具上个元件相对机床主轴的旋转轴线不平衡时，将产生较大的离心力和振动，影响工件的加工质量、刀具的寿命、机床的精度和安全生产，特别是在转速较高的情况下影响更大。因此，对于重量不对称的夹具，要有平衡要求。平衡的方法有两种：设置平衡块或加工减重孔。在工厂实际生产中，常用适配的方法进行夹具的平衡工作。

（3）为了保证安全，夹具上各种元件一般不超过夹具的圆形轮廓之外。因此，还应该注意防止切削和冷却液的飞溅问题，必要时应该加防护罩。 6.4轴承座零件的车床夹具的加工误差分析

工件在车床夹具上加工时，加工误差的大小受工件在夹具上的定位误差 D、夹具误差 J、夹具在主轴上的安装误差 A和加工方法误差 G的影响。

如夹具图所示，轴承座在夹具上加工时，尺寸的加工误差的影响因素如下所述：

（1）定位误差 D

由于C面既是工序基准，又是定位基准，基准不重合误差 B为零。工件在夹具上定位时，定位基准与限位基准是重合的，基准位移误差 Y为零。因此，

尺寸210的定位误差 D等于零。 -0.05

（2）夹具误差 J

夹具误差为限位基面与轴线间的距离误差，即夹具总图上尺寸210的公差-0.02

为0.02，以及限位基面相对安装基面C的平行度误差是0.01.

（3）安装误差 A

因为夹具和主轴是莫氏锥度配合，夹具的安装误差几乎可以忽略不计。 （4）加工方法误差 G

如车床主轴上安装夹具基准与主轴回转轴线间的误差、主轴的径向跳动、车床溜板进给方向与主轴轴线的平行度或垂直度等。它的大小取决于机床的制造精度、夹具的悬伸长度和离心力的大小等因素。一般取

G

= K/3=0.05/3=0.017mm

D J A G

2

2

2

2

轴承座零件的车床夹具总加工误差是：

0 0.02 0 0.017

22

0.0262

精度储备：

JC 0.05 0.0262 0.0238

故此方案可行。