对角形轴承箱加工工艺及夹具设计.docx
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对角形轴承箱加工工艺及夹具设计
1计算生产纲领,确定零件的生产类型
如图所示为角形轴承箱,假设该产品产量为Q=5000台/年,n=2件/台,结合生产实际,设其备品率为16%,机械加工废品率为2%,现制定该零件的机械加工工艺规程。
技术要求如下:
1.1铸件应消除内应力;
1.2未注明铸造圆角为R2~R3;
1.3铸件表面不得有粘砂、多肉、裂纹等缺陷;
1.4允许有非聚集的孔眼存在,其直径不大于5mm,深度不大于3mm,相距不小于30mm,整个铸件上孔眼数不多于10个;
1.5去毛刺,锐边倒钝;
1.6材料HT200,N=Qn(1+a%+b%)=50002(1+16%+2%)=11800。
角形轴承箱年产量为11800件/年,零件重2.98kg。
根据教材表1-5,生产纲领与生产类型的关系,角形轴承座是轻型机械中的零件,属轻型零件;则生产类型为大批生产。
2零件的分析
2.1零件的结构分析
角形轴承箱是机用床的一个重要零件。
它位于车床机构中,主要用来支撑、固定在轴承的箱体,通过固定轴承来实现轴承的正常运转。
槽50h11与端面100h11为配合表面有较高的精度和表面粗糙度。
140h11为内圆较高的定位基准,φ180H7孔为轴承配合有较高的精度。
2.2零件的技术要求分析
通过对该零件的重新绘制知,原样图的视图正确、完整,尺寸、公差及技术要求齐全。
根据零件的尺寸图,可以初步拟定零件的加工表面,其间有一定位置度要求。
该零件上的主要加工面为两个端面、两个侧面和φ180H7孔。
为此以下是底板座架需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求,分述如下:
在尺寸图中,左视图上标注的零件的两侧面(100h11)垂直于基准C(φ180H7孔的轴线)其垂直度公差为0.1mm。
在左视图上标注的宽度为50h11的(两槽)槽的两侧面平行于基准B(左视图中零件的左侧面),其平行度公差为0.12mm。
左视图上标注的φ180H7的孔有圆度要求,其圆度公差为0.008mm。
在尺寸图中,树视图上标注的宽度为50h11的两槽的内槽面有垂直度要求,其垂直度公差为0.12mm。
主视图上标注为的孔,有位置度的要求,其位置度公差为0.6mm
在尺寸图中,俯视图上标注的宽度为50h11槽,有位置度要求,其公差值为0.4mm。
由零件图可知,零件的不加工表面粗糙度值为6.3um。
零件的材料为HT200。
铸件要求不能有吵眼、疏松、气孔等铸造缺陷,以保证零件强度、硬度及刚度,在外力作用下,不致于发生意外事故。
根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度,该零件没有很难加工的表面尺寸,上述表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证,对于这两组加工表面而言,可以先加工其中一组表面,然后借助于专用夹具加工另一组表面,并且保证它们的位置精度要求。
3确定毛坯,画毛坯图
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,又是薄壁零件。
故选择铸件毛坯。
考虑到轴承的正反转和主要受径向力等情况,以及参照零件图上所给的该零件不加工表面的粗糙度要求,对于不进行机械加工的表面的粗糙度通过铸造质量保证,又已知零件生产类型为大批量生产,该零件的外形尺寸不复杂,又是薄壁零件,毛坯的铸造方法选用金属型浇注铸造。
又由于箱体零件的φ180H7孔需铸出,故还应安放型芯。
此外,为消除残余应力,铸造后应安排人工时效。
3.1铸件尺寸公差
铸件尺寸公差分为16等级,由参考文献1[工艺设计简明手册]表1.3-1可知,由于大批量生产,该种铸件的尺寸公差等级CT为7~9级,故取CT为9级;加工余量等级MA为F级;由表2.2-3可知,错型值1.0mm。
3.2铸件机械加工余量
由于MA为F级,对成批和大量生产的铸件加工余量由工艺设计简明手册得,各加工表面总余量如表1所示。
表1各加工表面总余量mm
加工表面
基本尺寸
加功能余量等级
加工余量数值
说明
B面
250
F
3.5
端面,双侧加工(取下行数据)
直角面
260
F
4.5
单侧加工
孔φ180
180
G
4
孔降1级,双侧加工
其它
<100
F
2.5
单侧加工
由工艺手册可得主要毛坯尺寸及公差如表2所示。
表2主要毛坯尺寸及公差
mm
主要面尺寸
零件尺寸
总余量
毛坯尺寸
公差CT
B面距加工基准的尺寸
100
7
107
2.5
直角面距加工基准的尺寸
58
4.5+2.5
65
2.2
直角面距孔φ180中心尺寸
148
4.5
152.5
2.5
孔φ180
180
4+4
φ172
2.8
铸件的分型面选择通过φ25孔轴线,且与B面平行的面。
3.3毛坯图
毛坯图一般包括以下内容:
铸造毛坯形状、尺寸及公差、加工余量与工艺余量、铸造斜度及圆角、分型面、浇冒口残根位置、工艺基准及其它有关技术要求等。
毛坯—零件综合图上技术条件一般包括下列内容:
1合金牌号;
2铸造方法;
3铸造的精度等级;
4未注明的铸造斜度及圆角半径;
5铸件的检验等级;
6铸件综合技术条件;
7铸件交货状态;如允许浇冒口残根大小等;
8铸件是否进行气压或液压试验;
9热处理硬度。
毛坯图如下所示。
4工艺规程设计
4.1选择定位基准
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择得正确与合理可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。
1粗基准的选择:
考虑到以下几点要求,选择箱体零件的重要孔φ180的毛坯孔和箱体一端面为粗基准。
①保证各加工面均有加工余量的前提下,使重要孔的加工余量尽量均匀;
②装入箱内的轴承与箱体内壁有足够的间隙;
③能保证定位准确、夹紧可靠。
2精基准的选择:
角形轴承箱的直角面面、B端面和φ180孔既是装配基准,有事设计基准,用它们作精基准,能使加工遵循“基准重合”的原则,实现孔与端面组合定位方式。
其余各面和孔的加工也能用它们来定位,这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。
此外,B面的面积较大,定位比较稳定,夹紧方案也比较简单、可靠,操作方便。
4.2零件表面加工方法的选择
由上述的零件分析和查阅相关文献,根据本零件的加工要求,使用到的主要机床有:
铣床,镗床,钻床;铣床主要用来铣削直角边、槽;镗床主要用来镗削端面,镗孔;钻床主要用来钻孔。
根据零件的表面粗糙度质量要求和尺寸公差要求,对要求机械加工的各端面和孔,现制定加工方法如下:
1、对于φ250mm的两个端面,其表面粗糙度为6.3um,由参考文献[1]1.4-8可知:
这两端面可以通过粗铣和半精铣的加工方法获得要求的表面质量,同时如果在镗削φ180H7mm孔时,首先就是镗削端面,也是可以的,也是通过粗镗,半精镗。
查阅相关资料可知,对于φ250mm的端面,可以在镗孔前换上圆盘铣刀,进行镗床上的铣削加工。
2、对于两个直角面,其表面粗超度值为12.5um,由参考文献[1]1.4-8可知:
需通过粗铣的加工工序获得。
3、对于两个直角面上的50h11mm的槽,其表面粗超度值为6.3um,由参考文献[1]1.4-7可知:
这两个槽通过粗铣和半精铣的加工工序可获得。
4、对于φ180H7mm的孔,其表面粗糙度值为1.6um,由参考文献[1]1.4-7可知:
可通过粗镗,半精镗,精镗的加工工序获得。
5、对于长度为75mm的凹台,其表面粗糙度值为12.5um,由参考文献[1]1.4-7可知:
只需进行一次铣削即可获得。
6、对于零件上的6-φ13以及侧面的2-φ25,这8个孔,其表面粗糙度为12.5um,只需通过一次钻削即可获得。
7、按照图纸要求,其余未加工表面质量,通过铸造工艺保证。
4.3制定工艺路线
制定工艺路线,在生产纲领确定的情况下,根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求来制定工艺路线。
可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,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。
工艺路线方案一如下:
工序一金属型铸造毛坯。
工序二人工时效。
工序三粗车φ250端面
工序四粗车φ180H7孔
工序五粗铣两大平面,两小平面
工序六半精镗两端面、半精镗180H7孔
工序七铣槽
工序八钻孔
工序九精镗φ180H7mm孔
工序十钳工去毛刺。
工序方案二如下:
工序一金属型铸造毛坯。
工序二人工时效。
工序三以φ250端面为粗基准,定位安装,铣加工一直角平面,保证尺寸148mm。
工序四以已加工的一直角平面为精基准,加工另一直角平面,保证两平面垂直度公差小于0.12mm。
工序五以一直角平面为精基准,镗销端面及镗加工φ180H7,,保证孔中心距148mm。
工序六以φ180H7孔定位夹紧,铣加工另一端面保证尺寸100h11。
工序七以φ180H7孔及基准B面定位夹紧,铣加工槽50h11,保证尺寸140h11。
工序八以已加工好的槽50h11定位,加工另一槽50h11,保证尺寸140h11。
工序九以φ180H7孔及基准B面定位夹紧,铣一边长度为75mm的凹台。
工序十以φ180H7孔及基准B面定位夹紧,铣另一边长度为75mm的凹台。
工序十一以孔φ180H7定位,钻6-φ。
工序十二以孔φ180H7定位,使用钻模钻2-φ25mm的孔。
工序十三钳工去毛刺。
工序十四终检入库。
由以上两种方案可以看出:
第一种方案是用车削的方法,在车端面的同时将孔一并粗车完成,然后将两个端面一次铣出,能保证较好的平行度,在用端面定
位,用滑柱钻模的钻套中心,用钻模直接压紧;方案二是利用镗床上加工而来的,并且在加工φ180H7时,是以一直角平面为精基准,镗加工φ180H7,及端面,保证中心距148mm。
为了达到这样的加工要求,在镗床上进行加工时,需要同时完成镗端面,镗孔的加工过程。
方案一是按照先面后孔的原则,因为由于平面定位比较稳定,装夹方便,一般零件多选用平面为精基准,因此总是先加工平面后加工孔。
但有些零件平面小,不方便定位,则应先加工孔。
在这里的工序五中,是以加工好的直角面为精基准的。
同时,由零件图上,φ180H7的两端面垂直于孔,而不是,孔垂直于面,也就是说,这两个面是以孔为加工基准的。
那么,首先加工一个面,同时完成孔的加工,这样就能保证面与孔的垂直度在0.01mm之内,然后再以孔为定位基准,加工另一端面,这样的工艺才是本零件图上位置度要求的。
通过这样的分析,使用适当的原则,才能体现出设计的真正意义——灵活,正确的使用已学的知识来指导我们的设计工作。
同时在车床上镗φ180H7孔时,仍要做专用的夹具,而在镗床上加工,则可不必用,并且更能保证零件图中的位置度要求。
对于镗床上的经济性,可利用批镗的加工方式。
此外方案二中利用镗床对于加工轴或孔的端面时,不能够像和方案一利用车床那样的车端面,而且在镗床上镗削端面的过程中,如果用镗孔的镗刀镗削端面,并不能够实现自动的扩大镗削直径,只能通过人工进刀的方式来扩大镗削直径,这样无疑就增加了操作上的难度和加工上的成本。
与之相比较的另一种方案,就是使用直径较大的盘刀,一次走到即可完成端面的加工,然后换镗刀进行镗孔,这样相比较就节省了时间和节约了加工成本。
这里的换刀看上去是比较麻烦,但对于30多公斤的工件来说,装夹一次,通过换刀来完成多道加工工序,是经济可行的!
因些选择方案二。
4.4机械加工余量、工序尺寸的确定
“角形轴承座,零件材料为HT200,硬度180~200HB,生产类型大批量,金属型铸造毛坯。
”据以上原始资料及加工路线,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸如下:
1.由参考文献[1]所得的加工余量可以确定
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