轴承套机械加工工-轴承套加工工艺及钻Φ8孔夹具设计

1、目录一零件图分析与绘制-3二零件的工艺分析-4 1.零件的结构分析-4 2.零件的技术要求分析-4 3.毛坯的选择-4三机械加工工艺规程-5 1.确定定位、夹紧方案-5 2.基准的选择-5 3.指定工艺路线-5 4.工序设计-7四夹具的设计-18 1.问题的提出-18 2.夹具结构设计-18 3.设计夹具三维效果图-20五.总结-22参考文献-23第一章 零件的分析1.1零件图的分析与绘制该零件为轴承套，主要作用为配合紧定螺丝，以达到内圈周向、轴向固定的目的 ，广泛应用于轻负荷便于拆装的地方，其内圈内孔是间隙配合，一般只用于轻载、无冲击的场合，同时它可以调整紧松使许多箱体的加工精度得到放宽使箱

2、体加工的工效大大提高。安装套轴套还克服了轴承的轴向窜动。所以承轴套得到广泛应用，但也存在一些不足，由于轴套的精度直接影响轴的径向跳动。结构上，2X0.5mm槽为保证精车时退刀或磨削时方便，不至伤害其他表面；24mm的环切内槽是为储存轮滑油，以满足润滑要求；8mm的孔为紧定螺丝孔，用于联接轴承套和本体。 其外圆周上有一个8mm的通孔，可直接钻出，中心有一22mm的通孔，可在车床上先钻中心孔，再钻出一直径稍大的通孔，然后扩至22mm，最后通过铰至图纸要求。通孔中部24mm的环切内槽由T型镗刀镗出。另有2X0.5mm的槽可在车床由切槽刀切出，最后再转至精加工，以使零件满足表面粗糙度及位置精度等技术要

3、求，零件即加工完成。 通过对零件图的重新绘制，知原图基本正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全；但个别处稍有不足，先提出两条修改意见：一、图中的两个12mm尺寸分别以小端面和大端面为基准，不符合基准重合原则，改为都以小端面为基准（修改结果如零件图所示）；二、退刀槽于机器没有实际作用，其要求Ra3.2不合适，故可将其删除或降低。零件二维原图如下所示：其修改后二维图见附图。第二章 零件的工艺分析2.1零件的结构分析 该零件整体尺寸较小，其6mm轴肩起轴向定位作用，2X0.5mm保证车削时退刀；24mm的环切内槽是为储存润滑油，以满足润滑要求；8mm的孔为紧定螺丝孔，用于联接轴承套和本体。由于箱体内部

4、轴承的装配受到条件限制，应用轴承套解决了装配和拆卸的难题；故广泛应用于轻负荷便于拆装的地方，其内圈内孔是间隙配合，一般只用于轻载、无冲击的场合。其主要加工表面有：大端面，34的外圆表面，22的内孔表面，24的环切内槽，2x0.5退刀槽，8的孔；加工中的主要设备为镗床，需使用三爪卡盘装夹，但由于42的法兰厚度只有6mm，加工中恐因装夹不充分而引起工件错位；故此处可采用顶夹式整体心轴装夹，既可保证装夹的稳定性又可保证外圆面的同轴度要求；2.2零件的技术要求分析以22内孔为中心加工34，尺寸精度为js7查表为340.0125；22内孔加工，尺寸精度为H7查表为22，这是为了保证内圈内孔的间隙配合；3

5、4外圆表面加工，精度为Ra1.6； 22内孔表面加工，精度为Ra1.6；大端面加工，精度为Ra1.6；退刀槽加工，精度为Ra3.2；34外圆表面与22内孔中心线的径向圆跳动为0.01；大端面与22内孔中心线的垂直度为0.01；其余表面加工，精度均为Ra6.3，包括42外圆表面，24内表面，小端面以及8的孔等对于有粗糙度要求的加工表面，精度为Ra1.6的各表面，经查表精车可满足要求，故这些表面均以精车作为其最终加工工艺；粗糙度为Ra3.2可由半精车加工；精度为Ra6.3的24内表面，因其处于内孔的中部，可由半精镗来加工；其余精度为Ra6.3的表面可由半精车加工。对于有位置精度要求的表面，可以先定

6、位找正，保证中心孔定位准确，然后以其为基准，借助于夹具加工另一些表面，以此保证它们之间的位置精度要求。2.3毛坯的选择由于该零件整体尺寸较小，最大直径为42，且各段直径相差不大，材料为锡青铜ZQSn6-6-3，价格较贵，为节约材料提高经济效益，可采用金属铸造件，但由于零件数量为200件属中批量，采用金属模具不符合其经济性，故采用圆棒料，直径为44mm,L=43mm；这样造成的材料浪费可由节省的模具费用及工时找补。毛胚图如下所示： 第三章 机械加工工艺规程3.1确定定位、夹紧方案车各外圆表面及钻、镗内表面时，均以三爪卡盘自定心定位22孔的中心线，实现工件定位夹紧；钻8孔时，以小端面及内孔表面定位

7、，用所设计的专用夹具夹紧；为保证相关位置精度，将34外圆面精车至要求后再切断调头车削另一头相关面。对于夹紧力，粗加工时使用较大的夹紧安全系数，精加工时则取较小值。3.2基准的选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准的选择得正确与合理，可以使得加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，在加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。 定位基准的选择对于保证零件的尺寸精度和位置精度以及合理安排加工顺序都有很大影响。粗基准的选择原则为保证不加工表面和加工表面的位置要求，符合不得重复及便于装夹等原则，以该零件的设计基准为中心轴线，以毛坯棒料外圆及一端面为粗基准

8、；实际加工时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，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，加工外圆到精度要求后再以小端面和34外圆为精基准进行加工；钻孔时则以小端面和内孔表面定位，以小端面为基准在20mm处钻出8的孔。3.3制定工艺路线工艺路线的拟定是零件加工中必不可少的工作之一。工艺路线直接影响到零件的加工效率、加工质量以及加工的经济性，合理的工艺路线对于提升零件质量以及企业的经济效益都有很大作用；它包括工艺流程，各工序的具体加工内容，切削用量、时间定额以及所采用的设备和工艺装备等。（1）表面加工方法的确定 确定表面加工方法的出发点，应当是使零件的几何形

9、状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用专业机床加专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 此零件为旋转体零件，因表面粗糙度要求不高，因此为满足工序集中原则，又提高经济性，故采用精车和精镗作为最终加工手段。小端面采用粗车半精车；Ra1.6要求的大端面及外圆面采用精车-半精车-精车；Ra1.6要求的内孔采用先钻再粗镗-半精镗-精镗；24内孔采用粗镗即可；8的孔用钻；退刀槽用切断刀切出；（2）工艺路线 制定工艺路线的出发点，应该是保证加工顺序的合理性，选择合理的切削用量，尽量减少装夹

10、次数、机床数目等，以提高加工质量、加工效率及经济效益。此零件有两种可行工序组合方案，一种为工序集中，一种为工序分散；具体如下： 方案一：采用长棒料，加工一个切断一个，其特点是：会造成较多的材料浪费，可降低多次装夹造成的误差累积，减少加工机床数目，节省人力物力，提高生产效率。 工序1 粗车、半精车小端面及42外圆，并倒角，C620-1车床、三爪卡盘； 工序2 粗车、半精车、精车34外圆，并切2x0.5退刀槽，C620-1车床、三爪卡盘、2mm切断刀； 工序3 钻中心孔，再钻20孔L=40mm，C620-1车床、三爪卡盘、中心钻、20钻头； 工序4 粗镗、半精镗、精镗20孔至22，并达到要求，T6

11、16镗床、专用夹具、镗刀； 工序5 镗24内环槽至要求尺寸，并倒角，C620-1车床、三爪卡盘、T型镗刀； 工序6 切断L=40mm处，调头以34外圆面为基准装夹，C620-1车床、三爪卡盘、切断刀； 工序7 粗车、半精车、精车大端面，并倒角，C620-1车床，三爪卡盘、车刀； 工序8 以小端面及内孔表面定位，钻8孔，立式钻床Z525加专用夹具，8钻头； 工序9 去毛刺，钳工； 工序10 终检；方案二：采用短棒料单个加工，顶夹式整体心轴装夹，夹具较为复杂，其特点是：易于保证相应的位置精度，加工质量较好，所需的设备及工艺装备数量多，加工效率较路线一差。 工序1 粗车小端面、大端面，并钻中心孔，C

12、620-1车床、三爪卡盘、车刀，中心钻； 工序2 半精车小端面、大端面，C620-1车床、三爪卡盘，车刀；工序3 精车大端面，C620-1车床、三爪卡盘，车刀工序4 钻、扩、铰22通孔，孔倒角，C620-1车床，三爪卡盘，20钻头，22扩孔钻头，铰刀，锪钻；工序5 粗镗、半精镗24内环槽，再调头装夹，孔倒角，卧式镗床T616、专用夹具，T型镗刀，锪钻；工序6 粗车42及34外圆，大端面倒角，C620-1车床，三爪卡盘，车刀；工序7 半精车42及34外圆，小端面倒角，C620-1车床，三爪卡盘，车刀；工序8 切2X0.5退刀槽，C620-1车床，三爪卡盘，切槽刀；工序9 精车34外圆，C620-

13、1车床，三爪卡盘，车刀；工序10 以小端面及孔内表面为定位基准钻8孔，立式钻床Z525加专用夹具，8钻头；工序11 去毛刺，钳工；工序12 终检；经过比较，为保证加工质量以及单件加工的独立性，同时减少加工时可能的变形，最终选择方案二作为该零件的工艺路线。工艺过程卡及工序卡见附录。3.4工序设计（1）选择加工设备及工艺装备 选择机床 本零件外廓尺寸不大，工序1、2、5、6都是是粗车、半精车和精车，批量生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足其要求，选用C620-1型卧式车床；工序3、4为减少机床数目，提高效率采用同一机床加工，为达到Ra1.6的要求需选择精度较高的机床，选用T611型卧式镗

14、床；工序8钻孔，因无精度要求，故选择普通立式钻床即可，选用Z525型立式钻床。 夹具选择 本零件车端面均采用有自定心卡盘，车外圆采用顶夹式整体心轴夹具，钻、扩、铰、镗2等工序则采用专用夹具，钻8孔则采用本课题所设计的专用夹具。 刀具的选择 在车床上加工的工序，一般采用硬质合金车刀，为提高生产率及经济性，应选择可转位车刀，经查【1】表5-1：选择三角形刀片YG6硬质合金可转位车刀；钻孔工序选用d=2、d=5mm的中心钻，8和20的莫氏锥柄麻花钻；铰刀选用22的机夹式硬质合金铰刀；扩刀选用22莫氏锥柄扩孔钻；孔倒角选用d=25的锪钻；镗孔选用T型镗刀；切槽选用2mm切槽刀； 量具的选择 本批零件属

15、成批生产，一般情况下尽量采用通用夹具，根据零件表面精度要求、尺寸和形状特点，参考有关资料，选择如下： 外圆面选用读数值0.01、测量范围100-125外径千分尺；内孔为精镗孔，公差等级为IT8，根据【1】表5-108，可选读数值0.01、测量范围50-100的内径千分尺；长度度量可选用普通的50等分的游标卡尺；对于零件的有关位置精度要求，须经专业的检测设备检测由专人检验。 （2）确定加工余量、工序尺寸及公差 圆柱面的工序尺寸 圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关，将毛胚总余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸，中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。 22内孔表面公差等级为

16、IT7，表面粗糙度要求为Ra1.6，根据公差入体原则，查【2】表1-29确定加工余量为： 钻20 扩21.8 2Z=1.8 粗铰21.94 2Z=0.14 精铰22 2Z=0.06 其余圆柱面如下表所示：加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度/um粗半精精粗半精精粗半精精42外圆1.50.5-42.542-Ra12.5Ra 6.3-34js7外圆61.50.53634.534Ra12.5Ra 6.3Ra 1.624镗孔4-2324-Ra 6.3- 查机械制造工艺设计简明手册得，外圆表面沿轴线长度方向的偏差为；查工艺手册表2.22.5,其余量值规定为2.02.5mm，现取3mm。 轴向工序

17、尺寸：本零件各工序的轴向尺寸如下图所示： 零件公差的选择原则是：在不影响零件使用性能的前提下，尽量选用较低的精度要求，以降低加工成本，提高效率。由零件图可知，轴向方向的尺寸均未注公差(精度等级低于IT13，允许不标注公差)，公差等级均按IT13，根据偏差入体原则得：L1=40；L2=28；L3=12；L4=20；L5由切槽刀自身制造公差确定；L6=6； 由零件图可知，该零件L7为封闭环，L1为增环，L2为减环，尺寸链如下所示：根据公式5-17得:L1=L2+L7 L7=L1-L2=40-28=12mm 根据公式5-15得：ES=ES-EI=0-（-0.027）=+0.027mm EI=EI-E

18、S=-0.33-0=-0.33 所以：L7=12mm （3）确定切削用量及基本工时 工序1粗车端面切削用量及基本工时确定 已知毛胚长度的加工余量为3，考虑到还有后续的半精及精加工，故小端面分两次加工，大端面三次加工，粗车a=1mm，小端面半精车a=0.5mm，大端面半精车a=0.3mm，精车a=0.2mm。 进给量f 根据切削用量简明手册表1-4，当刀杆尺寸为16mm25mm，a3mm以及工件直径为40mm时，f=0.40.5mm/r 现选取f=0.4mm/r； 计算切削速度 按切削手册表1.27，切削速度计算公式为: =(m/min) 其中C=242，=0.15，=0.35，m=0.2；修正

19、系数见切削手册表1-28即：=1.44，=0.8，=1.04，=0.81，=0.97； 所以 = = 138.4(m/min)机床主轴转速 = 查工艺手册得与1001.7r/min相近的机床速度为955r/min和1200r/min。现选=955r/min。 所以实际切削速度为v=132m/min 最后确定的切削用量为：a=1mm，f=0.4mm/r，n=955r/min，=132m/min 切削工时，按工艺手册表6.2-1 = =1, =0, =0 大小端面切削余量相同，也均为粗加工，故切削用量一致，为：a=1mm，f=0.4mm/r，n=955r/min，=132m/min总的加工时间：t

20、=2=20.12=0.24(min) 工序2半精车端面 查【2】表5-116得：f=0.250.4mm/r；取f=0.25mm/r 所以 =162.7(m/min)机场主轴转速： = 查工艺手册得与1177.6r/min相近的机床速度为 1200r/min。所以取：=1200r/min。 所以实际切削速度为v=165.8m/min最后确定的切削用量为：a=0.5mm，f=0.25mm/r，n=1200r/min，=165.8m/min 切削工时，按工艺手册表6.2-1 =1,=0,=0 ； 由于是加工两端面，故时间加倍，总加工时间 t=2=20.094=0.188(min) 工序3精加工切削余

21、量与加工工时与半精加工基本一致，不再赘述； 工序4钻、扩、粗铰22孔 钻20孔：确定进给量 查【2】表2.4-38：钻头直径为20时，=0.350.43mm/r,现取f=0.4mm/r； 切削速度： 根据切削手册表2.4-41，根据孔直径20及进给量f=0.36mm/r,查的切削速度=29.4m/min: 所以: = 查【1】表5-65得：选取最接近468（r/min）的转速=392（r/min）；故实际切削速度为： =最后确定的切削用量为：a=10mm，f=0.4mm/r，n=392r/min，=24.6m/min 切削工时： =40mm, =8mm, =2mm 扩22孔：根据有关手册规定，

22、扩孔的切削用量可根据钻孔的切削用量来选取：f=(1.21.8)=（1.21.8）0.36 =0.4320.648（m/min） 据此选取f=0.45（mm/r） 主轴转速也可根据钻削速度来选取： =（）=（）24.9 =12.458.3（m/min） 则主轴转速为n=180.2120.2r/min,查表【1】表5-65得，=140r/min； 实际切削速度为： = 最后确定的切削用量为：a=0.9mm，f=0.45mm/r，n=140r/min，=9.67m/min切削工时： =40mm, =6mm, =2mm 粗铰22：经查【1】表2.4-58得：粗铰进给量为0.91.4 mm/r ，取f=

23、1mm/r；根据铰刀材料硬质合金、铰刀直径22及表面粗糙度Ra1.6的要求，查【1】表2.4-61得： =10.2（m/min） 则主轴转速为： = 经查【1】表3.1-41，选取最接近147.7 r/min的机床主轴转速，=160 r/min。 则主轴实际转速为： =最后确定的切削用量为：a=0.07mm，f=1mm/r，n=160r/min，=11.05m/min 切削工时： =40mm, =9mm, =3mm 精铰22孔：经查【1】表2.4-60得：粗铰进给量为0.50.7 mm/r ，取f=0.6mm/r；精加工时铰刀需使用高速钢刀具，并根据铰刀直径22及表面粗糙度Ra1.6的要求，查

24、【1】表2.4-59得：=0.030.05m/s 故选取： =0.05m/s=3（m/min） 则主轴转速为： = 经查【1】表3.1-41，选取最接近43.4 r/min的机床主轴转速，=40 r/min 则主轴实际转速为： = 最后确定的切削用量为：a=0.03mm，f=0.6mm/r，n=40r/min，=2.76m/min切削工时： =40mm, =9mm, =3mm 锪孔倒角1.545°：采用90°锪孔钻；为缩短辅助时间，取倒角的主轴转速与精铰时相同，手动进给。 =40 r/min工序5粗镗、半精镗24内环槽：T型镗刀，T611卧式镗床粗镗孔至23，单边余量Z=1

25、.5mm,故a=1.5mm查【1】表2.4-66选取进给量及切削速度： f=0.2mm/r, =0.3m/s=18m/min； = 查询相关资料选取T611机床与294.2 r/min相近的主轴转速，查询结果取：=250r/min； 则主轴实际转速为： =最后确定的切削用量为：a=1.5mm，f=0.2mm/r，n=250r/min，=18.06m/min 切削工时： =20mm, =2mm, =0mm 精镗孔至24由于精镗与粗镗共用一个镗杆，利用一次装夹同时完成粗、半精加工，故精镗切削速度及加工工时均与粗镗相同。 =250r/min； t=0.441min； 最后切削用量确定如下： a=0.

26、5mm，=250r/min，t=0.441min，f=0.1mm；工序6、7、8粗、半精及精车42和34外圆 确定粗车42外圆确定背吃刀量a 粗车42外圆双边余量为2mm，由于要留有半精加工余量，所以取a=0.75mm；进给量则根据【2】表5-114，在粗车铜合金、刀杆尺寸为16mm25mm、a3、工件直径为4060mm时，f=0.40.8mm/r,按C620-1车床进给量（【2】表5-57）选择f=0.5mm/r； 确定的进给量尚需满足机床的机构强度要求，故需进行校验。 根据【2】表5-55，C620-1车床进给机构允许的进给力=3530N. 根据表5-123，当材料=220241MPa、a

27、3mm、f0.75mm/r时，进给力=760N。的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表2-12），故实际进给力为： F=7601.17=889.2N ,所以选的进给量f=0.5mm/r可用。 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据【2】表5-119，车倒后刀面最大磨损量取为1.5mm，可转位车刀耐用度T=60min。 确定切削速度 根据【2】表5-121，当用YG6硬质合金车刀加工=220241MPa铜合金，a3mm、f0.75mm/r时，切削速度为=82m/min； 切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81，=1.15；=1.0（表2-9），故; =820.80.650.811.

28、15=39.72m/min n= 按C620-1车床的转速（表5-56），选择n=305r/min,则实际切削速度为=40.22m/min； 检验机床功率 由表5-125，当=220241MPa、a3mm、f0.75mm/r、=40.22m/min时，=1.2KW 切削功率的修正系数为=1.17，=1.0，=1.13，=0.8，=0.65（表2-9）,故实际切削时的功率为=0.825KW 根据表5-59，当n=305r/min时，机床主轴允许功率为=5.9kW。，故选择的切削用量可在C620-1车床上进行加工。 最后确定的切削用量为：a=0.75mm，f=0.5mm/r，n=305r/min，

29、=40.22m/min切削工时： =40mm ,=2mm, =0mm, =0mm 确定粗车34外圆 采用与粗车42外圆相同的刀具加工这些表面，双面加工余量为2Z=6mm,粗加工分两次切削，a=2mm, a=1mm；因同为粗加工，且粗车34外圆背吃刀量较大，故其进给量应选择较小值,故取：f=0.4mm/r，其切削速度可不变。所以：a=2mm, a=1mm ，n=305r/min ，f=0.4mm/r，=40.22m/min切削工时： =34mm =2mm, =0mm, =0mm 确定42外圆半精加工 42外圆表面粗糙度要求为Ra6.3,半精加工即可满足要求，故这是对42外圆的最终处理加工。双面加

30、工余量为2Z=0.5mm，故a=0.25mm，进给量f根据【2】表5-116及C620-1车床的进给量（表5-57），选择f=0.3mm/r。由于是半精加工，切削力及背吃刀量都较小，故不需要校核机床进给机构强度。 确定切削速度 根据表【2】5-120，当用YG6硬质合金车刀加工=220241MPa铜合金，a0.8mm、f0.42mm/r时，切削速度=128m/min。 切削速度的修正系数为，=0.81，=1.15，其余修正系数均为1（表2-9）故 =1280.811.15=119.2 m/min n= 按C620-1车床的转速（表5-56），选择n=955 r/min,则实际加工速度为=125

31、.9m/min 最后确定的切削用量为：a=0.25mm，f=0.3mm/r，n=955r/min，=119.2m/min切削工时：=40mm =2mm, =0mm, =0mm 半精加工机床功率也可不校验。确定34外圆半精加工 其与42外圆同需半精加工，且也是一次切削完成，故可采用与半精车42外圆相同的刀具、进给量和切削速度，来加工这些表面。其双面加工余量为2Z=1.5mm,因此a=0.75mm；所以其切削用量为： a=0.75mm，f=0.3mm/r=119.2 m/min，n=955 r/min 切削工时：=34mm =2mm, =0mm, =0mm 确定精车34外圆：其表面粗糙度要求为Ra

32、1.6，精度等级为IT71，采用精车可满足其要求。双面加工余量为2Z=0.5mm,因此a=0.25mm，进给量f根据【2】表5-116及C620-1车床的进给量（表5-57），选择f=0.1mm/r。确定切削速度 根据表【2】5-120，当用YG6硬质合金车刀加工=220241MPa铜合金，a0.8mm、f0.42mm/r时，切削速度=144m/min。 切削速度的修正系数为，=0.77，=0.97，其余修正系数均为1（表2-9）故 =1440.770.97=107.5 m/min n= 按C620-1车床的转速（表5-56），选择n=955 r/min,则实际加工速度为=107.5m/min

33、 最后确定的切削用量为a=0.25mm，f=0.1mm/r，n=955r/min，=107.5m/min切削工时： =34mm =2mm, =0mm, =0mm 确定工序9钻8孔的切削用量及加工工时 确定进给量f:根据切削手册表2-7，当材料的360MPa,= 8mm时,f=0.270.33mm/r,查【2】表5-66，现取f=0.28mm/r。 切削速度：根据切削手册表2-13，查得切削速度为=18m/min,所以： n= 查【2】表5-65取=680r/min,故实际速度为 =最后确定的切削用量为：f=0.28mm/r，n=680r/min，=17.08m/min切削工时： =6mm,=4mm, =3mm, 第四章 夹具设计 4.1问题的提出 本夹具是用于工序9钻8孔的专用夹具，这个孔是套筒壁上的一通孔，只有一个轴向尺寸，