轴承座(KCSJ-04)课程设计说明书

西南科技大学

《机械制造技术基础》

课程设计

设计题目：“轴承座”零件机械加工工艺及φ

42/φ47孔车夹具设计

学院名称：制造科学与工程学院

专业：工业工程

班级：

设计者：

学号：

指导老师：

时间：

【摘要】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（比如电机运转方向），并且保持平衡。轴承座的概念就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。至于形状,多种多样,通常是一个箱体,轴承可以安装在其中。随着科学技术的不断进步，它在国民经济中占有越来越重要的地位，发展前景十分广阔，尤其是在汽车和电子电器等高速发展的领域。本次课程设计设计的课题就是轴承座的设计，是在学完机械制造技术基础后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。

前言

这个学期我们进行了《机械制造技术基础》课程的学习。为了让我们对理论知识和实际应用之间建立密切联系，在课程结束后我们开始了机械制造技术课程设计。课程设计开始之前我们对所学的各相关课程进行了一次深入的综合性的回忆与温习,这次温习我们对课程设计的内容也有了一定的认识,大家一致认为本次课程设计对我们非常重要，是我们对自己实际能力的一次历练。

通过这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，，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。

在课程设计的过程中，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。

目录

一、机械加工工艺规程设计……………………………………………………………

1、零件的分析……………………………………………………………………………….

1.1零件的作用……………………………………………………………………………

1.2零件图样分析……………………………………………………………………………

1.3零件的工艺分析…………………………………………………………………………

2、确定生产类型……………………………………………………………………………….. 3确定毛坯…………………………………………………………………………………….

3.1确定毛坯种类……………………………………………………………………………….

3.2确定铸件加工余量及形状…………………………………………………………...

4工艺规程的设计……………………………………………………………………….

4.1定位基准的选择………………………………………………………………………

4.1.1粗基准的选择……………………………………………………………………….

4.1.2精基准的选择…………………………………………………………………………

4.2制定工艺路线……………………………………………………………………………

二、加工工序设计…………………………………………………………………………

1、工序二粗铣底面………………………………………………………………………..

2、工序三粗铣左端面…………………………………………………………………….

3、工序四粗铣右端面…………………………………………………………………

4、工序五精铣底面…………………………………………..…………………………

5、工序六半精铣左端面……………………………………………………………………

6、工序七半精铣右端面………………………………………………………………….

7、工序八加工42孔…………………………………………………………………….

8、工序九加工47孔…………………………………………………………………….

9、工序十转12孔，22孔…………………………………………………………………

10、工序十一加工M6螺纹孔………………………………………………………………..

三、夹具设计………………………………………………………………………………..

1、车床夹具的主要类型…………………………………………………………………

2、车床夹具的设计要点……………………………………………………………..

3、轴承座零件的车床专用夹具的总体设计………………………………………………

4、轴承座零件的车床夹具的加工误差分析……………………………………………

四、设计心得与体会…………………………………………………………………….

五、参考文献…………………………………………………………………………..

一、机械加工工艺规程设计

1、零件的分析

1.1 零件的作用

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。

1.2 零件图样分析

图1.1 零件图

1）侧视图φ4703.0

+的圆柱度公差为0.01mm。

2）主视图底面平面对基准A（φ4703.0

+mm轴线）的平行度公差为0.08mm。

3）铸造后毛坯要进行时效处理。

4）未注明倒角2×45°。

5）未标注圆角R3～5。

6）材料HT250。

1.3 零件的工艺分析

零件的材料为HT250，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削为此以下是轴承座需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：

l）φ42、φ4703.0

mm轴承孔可以用车床加工、也可以用铣床镗孔。

2）轴承孔两侧面用铣床加工，以保证精度要求。

3）四个M6螺纹孔，先钻后攻螺纹才能达到要求。

4）四个φ12沉头孔可用钻床加工得到。

5）轴承座底面可用铣床，经粗铣精铣加工。

6）侧视图φ4703.0

内孔的圆柱度检查，可用百分表测工件内孔，这时转动心

轴，百分表最大与最小差值为圆柱度偏差值。

7）主视图底面对基准A（φ4703.0

mm轴线）的平行度检查，可将轴承座φ

mm孔穿入心轴，并用两块等高垫铁将主视图上平面垫起，这时用百分4703.0

表分别测量心轴两端最高点，其差值即为平行度误差值。

2、确定生产类型

已知此轴承座零件的生产纲领为1000件/年，零件的质量不足100Kg，查表7-2，可确定该零件生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，采用专用工装。

3、确定毛坯

3、1 确定毛坯种类

零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。查《机械制造工艺设计简明手册》,选用铸件尺寸公差等级为CT-12。加工余量等级为G.

3.2 确定铸件加工余量及形状：

查《机械制造工艺设计简明手册》，选用加工余量为8级，并查表2.2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示：

4、工艺规程的设计

4.1.1、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。在铣床上加工底面的时候，以左右端面作为粗基准来加工底面。

4.1.2、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，轴承座左右端面的最终精加工，就是互为精基准，遵循互为基准原则。孔φ47mm的精加工就是以一面俩孔定位，自为基准加工出来的。

4.2 制定工艺路线

根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,选择采用立式铣床、摇臂钻床、卧式镗床及专用夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：

工序一铣平面

工序二铣端面

工序三钻扩孔

工序四铰孔

工序五铣平面

工序六在φ77端面圆φ62上钻4×M6底孔

工序七攻螺纹4×M6

工序八钻铰底座4×φ12孔

工序九锪底座沉头孔4×φ22

工序十锪倒角、去毛刺

二、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。

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。

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。

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

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。

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005.0-21的定位误差D ?等于零。

（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002.0-21的公

差为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 δ/3=0.05/3=0.017mm

轴承座零件的车床夹具总加工误差是：

2

2

A 2

J 2

D G ?+?+?+?=?∑

0262.0017.0002.0022=+++= 精度储备：

0238.00262.005.0=-=C J

故此方案可行。

三、设计心得体会

两周的课程设计基本结束，回顾整个过程，我觉得受益匪浅。课程设计作为《机械制造技术基础》课程的重要教学环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。

本次课程主要是机械加工工艺规程设计。在这段时间中我认真复习了有关书本知识，学会了如何分析零件的工艺性，学会了查各类工艺手册。选择加工余量，确定毛胚的形状，大小等，绘制出了毛胚图。又根据毛胚图和零件图构想出了工艺方案并编制工艺。其中运用了基准选择等方面的知识。填写了工艺文件。

通过本次设计，我基本掌握了一个比较简单零件的加工工艺过程分析，工艺文件的编制方法和步骤。学会查阅手册，选择使用工艺设备等。

总的来说，这次设计，使我在基本理论的综合运用以及正确解决实际问题方面得到了一次较好的训练。提高了我独立思考问题，解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。

由于自己能力有限，设计中还有许多不足之处，恳请老师批评指正。

参考文献

[1]孟少农.机械加工工艺手册[M].北京：机械工业出版社,1991.

[2]陈宏钧.实用机械加工工艺手册[M].北京：机械工业出版社,2009.

[3]艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册[M].北京：机械工业出版社，2004.

[4]机械制造技术基础第2版吕明主编武汉理工大学出版社

[5]机械制造技术基础课程设计柯建宏主编华中科技大学出版社

[6]机床夹具设计张权民主编科学出版社

[7]机械精度设计与检测技术基础杨沿平主编机械工业出版社

[8]机械加工工艺手册北京出版社