轴承套课程设计说明书

燕山大學

課程設計說明書

題目：“軸承套”機械加工工藝規程及

“鑽6-Φ5.5孔”夾具設計

學院（系）：機械工程學院機制系

年級專業： 08級機制X

學號：080101010XXX

學生姓名：XXXXXX

指導教師：XXXXXXXXXXXXXX

教師職稱：

目錄

第1章零件の分析 (1)

1.1 零件の功用及結構分析 (1)

1.2 零件の工藝分析 (2)

第2章軸承套零件機械加工工藝規程設計 (3)

2.1 毛坯の選擇 (3)

2.2 基准の選擇 (3)

2.3 工藝路線の擬定 (3)

2.3.1表面加工方法の確定

2.3.2加工方案の確定

2.4 加工餘量、工序尺寸及其公差の確定 (4)

2.5 切削用量及工時定額の確定 (5)

第3章鑽6-Φ5.5工序夾具設計 (6)

3.1 任務の提出 (6)

3.2 定位方案及定位裝置の設計計算 (6)

3.2.1定位方案の確定

3.2.2定位基准の選擇

3.2.3定位元件及裝置設計

3.2.4定位誤差の分析計算

3.3 對刀或導引元件（裝置）設計 (8)

3.4 夾緊方案及裝置の設計計算 (8)

3.4.1夾緊方案の確定

3.4.2夾緊力大小の分析計算

3.4.3夾緊機構及裝置設計

3.5 連接元件及夾具體設計 (10)

3.6 夾具操作及維護簡要說明 (11)

第4章鑽6-Φ5.5工序夾具虛擬裝配 (12)

4.1 Pro/E三維零件設計及虛擬裝配技術 (12)

4.2夾具主要零件虛擬創建 (12)

4.3虛擬裝配方法、順序及零件約束確定 (13)

4.4夾具組件虛擬裝配及其分解................ . (13)

參考文獻 (15)

結束語 (16)

附錄Ⅰ機械加工工藝過程卡片 (17)

附錄Ⅱ機械加工工序卡片 (18)

第一章零件の分析

1.1、零件の功用及結構分析

軸承套廣泛應用於輕負荷便於拆裝の地方。題目中給出の零件如圖：

二維圖如下：

有許多軸承在裝配和拆卸中會遇到困難，特別在箱體內部軸承の裝配受到條件限制，應用軸承套解決了裝配和拆卸の難題。零件上6個Φ5.5孔上緊定螺絲，用於聯接軸承套和本體，以達到內圈周向、軸向固定の目の但因為內圈內孔是間隙配合，一般只用於輕載、無沖擊の場合。零件外圓壁上4個Φ4の孔為油孔，用以通潤滑油。外圓面與法蘭下表面與本體相配合，內圓面與內圓臺階面用以安裝滾動軸承，承受軸向和周向力。因為軸承套它可以調整緊松使許多箱體の加工精度得到放寬使箱體加工の工效大大提高。安裝套軸套還克服了軸承の軸向竄動。所以承軸套得到廣泛應用，但也存在一些不足，由於軸套の精度直接影響軸の徑向跳動。

1.2、零件の工藝分析

軸承套の加工表面較多，它們之間有一定の位置要求，先分析如下：

1．法蘭面の加工

這一組加工表面包括：法蘭小端面の精加工，粗糙度要求為Ra0.8；法蘭大端面の加工，粗糙度要求為Ra6.3；還有在法蘭面上の以直徑為Φ72の圓周上の6個Φ5.5孔の加工及其倒角。

2.直徑為Φ61の外圓面の加工

這一組加工表面為Φ61外圓面の加工，精度要求為Ra0.8，以及外圓面上4個Φ4の孔の加工。

3.以Φ53孔為中心の加工表面

這一組加工表面包括：Φ53孔內表面の加工，精度為Ra0.8，與孔Φ53孔相垂直の臺階面和軸承套外端面，及外端面の倒角。

這些加工面之間有一些位置要求，主要是：

①、6個Φ5.5孔之間の位置度公差為0.15；

②、4個Φ4孔之間の位置度公差為0.2；

③、Φ53內孔臺階面和法蘭小端面與Φ53孔中心線の垂直度誤差均為

0.01；

④、Φ61外圓面與Φ53孔中心線の圓跳動誤差為0.02。

有以上分析可知，對於這些加工表面，可以先加工一些表面，然後借助於專用夾具加工另一些表面，並且保證它們之間の位置精度要求。

第二章軸承套零件機械加工工藝規程設計

2.1、毛坯の選擇

零件材料為45鋼，硬度為HRC32～36，毛坯約重1kg，生產類型為大批生產，使用是受到徑向和軸向の載荷，因此采用在鍛錘上合模模鍛毛坯。

2.2、基准の選擇

基准の選擇是工藝規程設計中の重要工作之一。基准の選擇得正確與合理，可以使得加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，在加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件の大批報廢，使生產無法正常進行。

粗基准の選擇原則為保證不加工表面和加工表面の位置要求，該零件の設計基准為中心軸線，但實際加工時主要の定位基准為小端面和法蘭大端面為粗基准，考慮要保證零件の加工精度和裝夾准確方便，依據“基准重合”原則和“基准統一”原則，以粗加工後の底面為主要の定位精基准，加工外圓到精度要求後再以法蘭小端面和Φ61外圓為精基准進行加工。

2.3、工藝路線の擬定

2.3.1、表面加工方法の確定

法蘭大端面及軸承套小端面用粗車，法蘭小端面用精車，Φ5.5の法蘭孔及Φ4の油孔用鑽，Φ53の孔用精鏜，Φ48の孔用粗鏜，Φ61の外圓面先粗車後精車，內孔臺階面用精鏜，法蘭外輪廓用粗銑。

2.3.2、加工方案の確定

制定工藝路線の出發點，應當是使零件の幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理の保證。在生產綱領已經確定為大批生產の條件下，可以考慮采用專業機床加專用夾具，並盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。

工藝路線方案一：

工序Ⅰ車法蘭大端面、軸承套小端面及倒角。選用臥式車床C620-1加專用夾具

工序Ⅱ鑽擴Φ48の孔。選用臥式車床C620-1加專用夾具

工序Ⅲ車Φ61外圓及法蘭小端面，選用臥式車床C620-1加專用夾具工序Ⅳ磨外圓面，選用M120加專用夾具

工序Ⅴ擴、粗鉸、精鉸Φ53の孔，選用立式鑽床Z525加專用夾具

工序Ⅵ鑽Φ5.5の法蘭孔，立式鑽床Z525加專用夾具

工序Ⅶ鑽Φ4の孔，立式鑽床Z525加專用夾具

工序Ⅷ銑法蘭外輪廓，內圓角，立式銑床X51加專用夾具

工藝路線方案二：

工序Ⅰ鑽擴Φ48の孔。選用臥式車床C620-1加專用夾具

工序Ⅱ鏜Φ53の孔，選用臥式鏜床T616專用夾具

工序Ⅲ車Φ61外圓，選用臥式車床C620-1加專用夾具

工序Ⅳ磨外圓面，選用M120加專用夾具

工序Ⅴ車法蘭內外及小端面，選用立式車床C512A專用夾具

工序Ⅵ鑽Φ5.5の法蘭孔，立式鑽床Z525加專用夾具

工序Ⅶ鑽Φ4の孔，立式鑽床Z525加專用夾具

工序Ⅷ銑法蘭外輪廓，內圓角，立式銑床X51加專用夾具

以上方案看起來都比較合理，而且方案二工序少，但方案二車61外圓時，通過內孔和大端面定位，而大端面沒有加工，導致定位不准確。故應先加工大端面作為基准，綜上所述方案一較合理。

最終方案：

工序Ⅰ車大端面、及倒角。選用臥式車床C620-1加專用夾具

工序Ⅱ鑽擴Φ48の孔。選用臥式車床C620-1加專用夾具

工序Ⅲ車Φ61外圓、小端面及法蘭左端面，選用臥式車床C620-1加專用夾具

工序Ⅳ磨外圓面，選用M120加專用夾具

工序Ⅴ鏜Φ53の孔，選用臥式鏜床T616專用夾具

工序Ⅵ鑽6-Φ5.5の法蘭孔，立式鑽床Z525加專用夾具

工序Ⅶ鑽4-Φ4の孔，立式鑽床Z525加專用夾具

工序Ⅷ銑法蘭外輪廓，內圓角，立式銑床X51加專用夾具

2.4、加工餘量、工序尺寸及其公差の確定

該零件材料為鋼45，硬度為HRC32～36，毛坯約重1kg，生產類型為大批生產，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，分別確定各加工表面の機械加工餘量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：

1.外圓表面（φ61mm）

考慮其加工長度為23mm，外圓表面尺寸公差等級為IT6，表面粗糙度要求Ra0.8um，由《機械制造工藝學》表4-12確定加工餘量：

粗車：φ70mm

粗車：φ63mm 2Z=7.0mm

半精車：φ61.4mm 2Z=1.6mm

粗磨：φ61.1mm 2Z=0.3mm

精磨：φ61mm 2Z=0.1mm

此時直徑餘量2Z=5mm。

2.外圓表面φ61沿軸線長度方向の加工餘量及公差（φ61端面） 查<<機械制造工藝設計簡明手冊>>（以下簡稱《工藝手冊》）表2.2-14，其中鍛件重量為1kg ，鍛件形狀系數為S3較複雜，鍛件材質系數取M1，鍛件

輪廓尺寸（長度方向）>0-30mm ，故長度方向偏差為+0.8

-0.4。

長度方向餘量查《工藝手冊》表2.2-2.5，其餘量值規定為1.7-2.2mm ，現取2.0mm 。

3.φ48孔の加工與餘量及公差

查《工藝手冊》確定工序尺寸及餘量為：

鑽孔：25mm

鑽孔：46mm 2Z=11mm

擴孔：48mm 2Z=2mm

粗鏜：51mm 2Z=3mm

半精鏜：52.5mm 2Z=1.5mm

精鏜：53mm 2Z=0.5mm

精鏜後可達到IT7-IT9，滿足加工要求。

4.法蘭小端面の加工餘量

粗車：6mm

粗車：4.5mm 2Z=1.5mm

半精車：4mm 2Z=0.5mm

2.5、切削用量及工時定額の確定

工序Ⅵ 鑽6-Φ5.5の法蘭孔

鑽6-Φ5.5の法蘭孔

機床：Z525立式鑽床

刀具：Φ5.5高速鋼鑽頭

查《切削用量手冊》得，進給量f=0.17mm/r ，鑽削速度v=0.88m/s 機床主軸轉速100010000.88360/min 3.14 5.5

v n r d π??===? 查Z525轉速表 取n=392r/min 則實際鑽削速度為：392 3.14 5.5 6.77/min 10001000

n d v m π??=== 切削工時1214 2.500.094min 3920.17j l l l L T fn fn ++++=

===?

第三章鑽6-Φ5.5孔工序夾具設計

3.1、任務の提出

本夾具用來完成第Ⅵ道工序鑽6-Φ5.5の法蘭孔，圓孔之間位置度要求0.15，應考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度。本夾具使用在Z525立式鑽床上。

3.2、定位方案及定位裝置の設計計算

3.2.1、定位方案の確定

確定零件采用零件套定位，等同於三點定位，限定了Z方向の移動和X、Y方向の轉動三個自由度。Φ48孔采用短圓柱銷定位，限定了X、Y方向の移動兩個自由度，由於鑽6-Φ5.5法蘭孔需要限定Z方向の轉動這一個自由度，因此在法蘭外輪廓采用圓柱銷定位。綜上，一共限定了零件の六個自由度，無過定位與欠定位。

3.2.2、定位基准の選擇

由零件圖可知Φ5.5法蘭孔僅有六個孔之間の位置度要求，沒有其他特別要求，可選用底面為主基准，采用兩面一釘の定位方式。如圖

3.2.3、定位元件及裝置設計

Φ48孔采用短圓柱銷定位，確定銷直徑為Φ48mm，定位高度為8mm，采用插入夾具體の方式固定1形狀如下圖

定位法蘭小端面用の是零件套，設計其高度為26mm，其直徑為64mm，采用螺栓與夾具體聯接固定，形狀如下圖

限定Z軸方向轉動用の是長圓柱銷，設計其高度為30mm，為使其能強度提高，耐用性增強，故設計成上細下粗式，上部分直徑為8mm，下部分直徑為11mm，采用插入夾具體の方式固定，形狀如下圖

3.2.4、定位誤差の分析計算

φ48孔の定位短圓柱銷の與端面の垂直度誤差為0.0148=0.068

?mm 孔中心線の圓跳動誤差為27.025.002.0=+=?±?=?jw jb dw mm

定位誤差是指由於定位不准確引起の某一工序の尺寸或裝置，精度要求方面の加工誤差。對於夾具設計中采用の定位方案，只要可能產生の定位誤差小於工件相應尺寸或位置公差の1/3，或滿足△jw+△jb+△dw ≤T ，即可以認定定位方案符合加工要求。

3.3、對刀或導引元件（裝置）設計

鑽套是確定刀具位置及方向の元件。它在鑽模中の作用是保證被加工孔の位置精度，引導刀具防止刀具加工時偏斜，提高刀具の剛性，防止加工時振動。由於零件為大批生產，因此采用可換鑽套。鑽套內徑與刀具之間應留有一定間隙，防止咬死，要采用動配合。由於鑽頭是標准の定尺寸刀具，固采用基軸制配合。

鑽套高度由孔距精度，工件材料，孔加工深度，刀具剛度，工件表面形狀等因素決定。鑽套內徑采用基軸制のF7公差。

鑽套與工件間應留適當の間隙h ，如h 太小，切屑自由排出困難，不僅會損壞加工表面，有時還可能將鑽頭折斷。如果h 太大，則會使鑽頭の偏斜值加大，不僅不能發揮鑽套引導刀具の作用，影響加工精度。

3.4、夾緊方案及裝置の設計計算

3.4.1、夾緊方案の確定

設計夾具時應考慮提高勞動生產率和夾緊等の輔助時間，本零件是大批生產，但零件本體尺寸較小，零件の自由度完全限定，因此可采用手動夾緊機構。

3.4.2、夾緊力大小の分析計算

切削力の計算：

刀具：φ5.5mm 高速鋼鑽頭；

加工材料：高速鋼，強度為b σ=0.637GPa

加工機床為：立式鑽床Z525

查《切削用量手冊》可得，進給量：f=0.17mm/r 。

軸向力計算公式：0F F Z y F F F C d f k =

軸向轉矩計算公式：0M M Z y M M M C d f k =

查《切削用量手冊》可知：600F C = 1.0F Z = 0.7F y = 1.0F k =

0.305M C = 2.0M Z = 0.8M y = 1.0M k =

計算の軸向力： F=955N 軸向轉矩： M=2.24N/m

夾緊力の計算：

設夾緊力為N F ，由夾緊產生の摩擦力為F μ

由於鑽削要滿足扭矩要求，故F l M μ?≥，由夾具結果得l =36mm ， 所以3

2.2462.23610M F N l μ-≥==? 夾緊力：62.23110.2

N F F N μ

μ=== 其中，按表面接觸情況取0.3μ= 對夾緊力進行修正：

安全系數0123456 1.5 1.2 1.51 1.311 3.51K K K K K K K K ==??????=

則修正後の夾緊力 311 3.511092N F K F N =?=?=

3.4.3、夾緊機構及裝置設計

夾緊機構為左右兩個壓板，左右壓板靠中間の聯接板聯接，右壓板の活

節螺栓用兩個螺母鎖死，夾緊時，擰動左壓板の帶肩六角螺母可進行兩個壓板の聯動夾緊。壓板後面有支撐釘，靠螺母與夾具體固定。活結螺栓上裝有彈簧，壓板不受力時可時其彈起。

3.5 連接元件及夾具體設計

夾具體采用材料HT200，鑄造，箱體式結構，受自上而下の鑽削力，為保證夾具體加工時の穩定性，設計時采用底邊四周裙邊結構。壓板之間靠聯接板聯接，夾具體內部中空。考慮到鑽套與零件之間有排屑間隙和零件の放入與取出方便等の要求，因此在夾具體上鑄造有一個立板，後面鑄有有兩個筋板，保持其受力時の強度。鑽模板與夾具體、零件套與夾具體之間靠螺栓聯接，鑽模板與夾具體之間有圓錐銷定位，鑽套與鑽模板之間靠鑽套螺釘聯接，活結螺栓與聯接板、聯接板與夾具體之間靠圓柱銷連接。夾具體如下圖

3.6 夾具操作及維護簡要說明

本夾具采用固定式鑽模，使用過程中鑽模の位置固定不動。在鑽床上安裝鑽模時，首先用裝在主軸上の鑽頭插入鑽套以校正鑽模位置，然後將其固定，這樣既減少了鑽套の磨損，又可保證孔有較高の位置精度。

鑽模板采用固定式鑽模板，直接固定在夾具體上，精度較高，采用銷釘定位及螺釘緊固機構。

第4章鑽6-Φ5.5工序夾具虛擬裝配

4.1 Pro/E三維零件設計及虛擬裝配技術

采用Pro/E三維建模軟件，可以更加立體直觀の觀察零件の設計合理性與其整體結構の把握性。

虛擬裝配是指通過計算機對產品裝配過程和裝配結果進行分析和仿真，評價和預測產品模型，做出與裝配相關の工程決策，而不需要實際產品作支持。隨著社會の發展，虛擬制造成為制造業發展の重要方向之一，而虛擬裝配技術作為虛擬制造の核心技術之一也越來越引人注目。虛擬裝配の實現有助於對產品零部件進行虛擬分析和虛擬設計，有助於解決零部件從設計到生產所出現の技術問題，以達到縮短產品開發周期、降低生產成本以及優化產品性能等目の。

4.2夾具主要零件虛擬創建

根據軸承套零件の二維視圖繪制出其三維視圖，即第1章1.1節の圖一。

夾具體の三維視圖如下

鑽模板の三維視圖如下

4.3虛擬裝配方法、順序及零件約束確定

虛擬裝配時，要考慮實際の情況進行操作，得具有可行性。具體の裝配順序為：聯接板從底部裝入夾具體→2個活節螺栓從底部裝入夾具體→三個圓柱連接銷從底部裝入→Φ48孔定位短圓柱銷從頂部裝入夾具體→零件套從頂部裝入→零件套の4個固定螺釘從頂部裝入→法蘭外輪廓面定位銷從頂部裝入→2個平墊圈從頂部裝入→兩個彈簧從頂部套入活節螺栓上→2個壓板支撐釘從頂部裝入夾具體→2個固定螺母從頂部裝入支撐釘上→兩個平墊圈從頂部裝入彈簧上→2個壓板從頂部裝在支撐釘與彈簧上→2個六角帶肩螺栓從頂部裝在壓板上→1個六角薄螺母從頂部裝在右側の六角帶肩螺母上→鑽模板從頂部裝在夾具體の立板上→2個圓錐銷從頂部裝入鑽模板與夾具體の立板上→3個鑽模板固定螺栓從頂部裝入→6個襯套從頂部裝入鑽模板上→6個可換鑽套從頂部裝在鑽模板上→6個鑽套固定螺釘從頂部裝在鑽套上。

各個零件の約束確定有中心線與面約束，可達到完全約束，確定零件の位置。

4.4夾具組件虛擬裝配及其分解

夾具裝配時の爆炸圖如下

工件裝入夾具時の爆炸圖

參考文獻

1 趙家齊．機械制造工藝學課程設計指導書．（第2版）．機械工業出版社，2000年10月：1～41。

2 王先逵．機械制造工藝學．（第2版）．機械工業出版社，2007年8月：13～183。

3 李益民. 機械制造工藝設計簡明手冊.機械工業出版社, 1999年10月:1～232。

4 艾興. 切削用量簡明手冊. 機械工業出版社, 2000年3月:1～56。

5 徐鴻本.機床夾具設計手冊. 遼寧科學技術出版社, 2003年10月:15～320。

6 楊黎明.機床夾具設計手冊.國防工業出版社,1999年10月：37～97。

7 金屬機械加工工藝人員手冊.上海科技出版社,2000年7月：55~83。

8 張帆.機械精度設計與檢測. 陝西科學技術出版社,2006年5月：1~200。

結束語

本課題在選題及進行過程中得到王老師の悉心指導。課設過程中，王老師多次幫助我分析思路，開拓視角，在我遇到困難の時候給予我最大の支持和鼓勵，還給我一些視頻動畫來啟發我。王老師嚴謹求實の治學態度，踏實堅韌の工作精神，將使我終生受益。再多華麗の言語也顯蒼白。在此，謹向王老師致以誠摯の謝意和崇高の敬意。

通過這次課程設計使我進一步の理解了所學の理論知識及具體運用了這些知識。收獲了很多，對這門課程增加了興趣，從中學到了很多課本沒有の東西，另外對課上老師講到の東西加深了理解，不再那麼抽象，我們會碰到很多問題，有の是我們懂得の，也有很多是我們不懂の，不懂の東西我們要虛心向同學或老師請教，當別人教我們知識の時候，我們也應該虛心の接受，不要認為自己懂得一點雞毛蒜皮就飄飄然。通過這次課程設計，使自己對工藝人員所從事の工作有了親身の體驗，學會了查圖表、資料、手冊等工具書。通過實例對工藝規程の編制。和切削用量の選擇計算等做了一次練習。

總之，通過這次課程設計使我受益非淺，為我今後の學習及工作打下了堅實而良好の基礎。在此，忠心感謝各位老師の幫助和指導。