轴承座工艺规程及夹具设计

机械加工工艺规程与机床夹具设计
学院机械与汽车工程学院
专业机械设计制造及其自动化
班级机制131
学号1130110008
学生姓名杨令祺
指导教师郑军
一、设计任务
1.设计课题：轴承座机械加工工艺规程设计
加工M4螺纹专用夹具设计
1.生产纲领：中批量生产
3．设计要求：
（1）零件毛坯图1张
（2）机械加工工艺过程卡片1张
（3）机械加工主要工序的工序卡片多张
（4）定位方案图1张
（5）夹具装配图1张
（6）夹具零件图3张
（7）设计说明书1份
二、设计说明书
1、零件的分析
1.1零件的作用：滑动轴承由轴承座、轴瓦（轴套）和润滑装置组成，轴承座
的作用主要起支撑作用，可以直接做在机器箱壁或机体上。

2，零件的工艺分析
2.1主要技术要求：
零件调质HB230~250、锐边倒钝，未注倒角0.5×45°、表面做防锈处理（发蓝）。

2.2加工表面及其要求：
1)从零件图上可知主要的加工难点在与Ø34-0.007
-0.025外圆与Ø22+0.018
内孔的加工，表
面粗糙度为Ra1.6um以及它们之间同轴度（Ø0.02）的要求。

2) 零件总长的要求保证尺寸18±0.05，同时两端面的粗糙度为Ra3.2um。

3) 大端外圆及1.5×Ø33为自由公差，除了保证尺寸在公差范围之内同时保证表面粗糙度Ra3.2um即可。

4）保证4×Ø4.5通孔的尺寸要求，其定位尺寸为自由公差只要满足要求即可，同时保证表面粗糙度Ra3.2um。

5) M4螺纹加工主要保证其定位尺寸的要求。

2.3零件材料:
零件材料为45号钢，是中碳钢，其强度较高，塑性和韧性尚高，焊接性差。

用于承受较大载荷的小截面调质件和应力较小的大型正火件，以及对心部要求不高的表面淬火件：曲轴、传动轴、齿轮、蜗杆、键、销等。

水淬时有形成裂纹的倾向，形状复杂的零件应在热水或油水中淬火。

2.4毛坯选择
2.4.1确定毛坯的类型及制造方法
由于零件的材料为45号钢，零件的形状规则，同时由于零件属于中批生产，零件的轮廓尺寸不大，为了便于生产故选用模锻毛坯。

模锻加工工艺的几点优势：①由于有模膛引导金属的流动，锻件的形状可以比较复杂；②锻件内部的锻造流线比较完整，从而提高了零件的机械性能和使用寿命。

③锻件表面光洁，尺寸精度高，节约材料和切削加工工时；④生产率较高；⑤操作简单，易于实现机械化；⑥生产批量越大成本越低。

从零件材料及力学性能要求，零件的结构形状与大小，生产类型，现有生产条件，充分利用新工艺、新材料等多方面综合考虑选择模锻加工工艺中的锤上模锻。

2.4.2绘制毛坯图
根据零件结构形状，在各加工表面加上加工余量。

2.5基准的选择
2.5.1粗基准的选择：由于所选毛坯为型材且每个表面都需要加工，零件外形规则，选用外圆表面作为粗基准是完全合理的。

2.5.2精基准的选择：从零件图中可知Ø34-0.007 -0.025外圆与Ø22+0.018 0内孔有较高的同轴度要求（Ø0.02），按照有关的精基准的选择原则[7]P151（某些位置度要求很高的表面，常采用互为基准反复加工的办法来达到位置度要求），同时还要考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时应进行尺寸换算。

根据粗，精基准选择原则，确定各加工表面的基准如下：
内孔：左端面及Ø34外表面（1）扩----粗铰——精铰Ø22+0.018
外圆：心轴及左端面
（2）半精车右端面及Ø34-0.007
-0.025
（3）半精车左端面及Ø52外圆：心轴及右端面
（4）钻——铰4×Ø4.5通孔：右端面
（5）粗铣——精铣平面至尺寸要求：心轴及互为基准（6）精车Ø34-0.007
-0.025
外圆：心轴及左端面
（7）钻M4螺纹底孔：一端面及Ø34外表面
（8）攻M4螺纹：一端面及Ø34外表面
2.6制订机械加工工艺路线
2.6.1确定各加工表面的加工方法
该轴承座的加工表面为：Ø22+0.018
0内孔及端面、Ø52外圆、Ø34-0.007
-0.025
外圆、
1.5×Ø33槽、高度为38的平面、4×Ø4.5通孔、M4螺纹、以及总长的要求18±0.05。

根据各加工表面尺寸精度及表面粗糙度要求，Ø34-0.007
-0.025
外圆的加工路线为粗
车---半精车---精车；Ø52外圆的加工路线为粗车---半精车；两端面的加工路线为
粗车---半精车；4×Ø4.5通孔的加工路线是钻---铰；Ø22+0.018
内孔的加工路线为粗铰---精铰；高度为38的平面的加工路线是粗铣---精铣。

工艺路线方案：
工序1：模锻
工序2：调质处理HB 230--250
工序3：扩----粗铰——精铰Ø22+0.018
内孔至尺寸
工序4：半精车右端面及Ø34-0.007
-0.025
外圆
工序5：半精车左端面及Ø52外圆同时保证总长尺寸
工序6：钻——铰4×Ø4.5通孔
工序7：粗铣——精铣平面至尺寸要求
工序8：精车Ø34-0.007
-0.025
外圆至尺寸要求同时切槽至尺寸
工序9：钻M4螺纹底孔，并倒角
工序10：攻M4螺纹
工序11：钳工去毛刺
工序12：表面防锈处理（发蓝）
工序13：检验
2.6.3工艺路线分析
该工艺路线是按照工序集中原则组织工序，优点是工艺路线短，减少工件的装夹次数，易于保证加工面相互位置精度，使需要的机床数量少，减少工件工序间的运输，减少辅助时间和准备终结的时间，同时产量也较高，同时在为了保证
Ø34-0.007 -0.025外圆和Ø22+0.018
内孔的相互位置精度，采用了互为基准的原则，能达到零件间所标的精度。

2.7机械加工余量、工序尺寸及公差
轴承座零件材料为45钢，硬度为HBS 230—250，毛坯重量约为0.119389，生产类型为中批生产。

根据上述原始资料及加工工艺分别确定各加工表面的机械加工余量，查《机械制造工艺设计简明手册》（简称《工艺手册》），分别确定各加工表面的加工余量，工序尺寸及公差如下：
2.8选择机床设备及工艺装备
根据一般工厂现有的生产条件，为了满足生产需要，现选用各工序所用的设备为：工序3：摇臂钻床型号为Z3040×10/2，刀具为Ø21.8扩孔钻，Ø21.94机用铰刀，Ø22+0.018
铰刀，量具为：0~125/0.02游标卡尺，0~25内径百分表，圆0
柱塞规，切削液为柴油。

工序4：卧式车床型号为C6136，刀具为YT30外圆车刀，量具为：0~125/0.02 游标卡尺，25~50mm千分尺，切削液为柴油。

工序5：卧式车床型号为C6136，刀具为YT30外圆车刀，量具为：0~125/0.02 游标卡尺，0~25mm千分尺，切削液为柴油。

工序6：摇臂钻床型号为Z3040×10/2，刀具为Ø4.35直柄麻花钻，Ø4.5铰刀，量具为：0~125/0.02游标卡尺，切削液为柴油。

工序7：立式升降台铣床型号为X5032，刀具为Ø80三面刃铣刀，量具为：0~125/0.02游标卡尺,切削液为柴油，切削液为柴油。

工序8：卧式车床型号为C6136，刀具为YT30外圆车刀，YT15外切槽刀刀宽为1.5mm, 量具为：0~125/0.02游标卡尺，25~50mm千分尺，切
削液为柴油。

工序9：摇臂钻床型号为Z3040×10/2, 刀具为Ø3.3直柄麻花钻, 0~125/0.02 游标卡尺，切削液为柴油。

工序10：攻丝机型号为S4006，刀具为M4丝锥，量具为标准M4螺纹塞规。

，切削液为柴油。

2.9确定切屑用量及基本工时：
工序3：
（1）扩Ø22内孔至Ø21.8
A. 确定被吃刀量：a p=0.9 mm。

B. 确定进给量：根据《工艺手册》表8-13确定
f=（2.2~2.4）f钻
v
=（1/2~1/3）v钻
c
取f=2.3×0.26=0.598 mm/r。

v c =0.4×15 m/min=6 m/min C. 确定主轴主轴转速：n w =
=w
c
d v π100088 r/min 根据[4]表10-16与88 r/min 相近的机床转速为80 r/min 及100r/min ，现选80 r/min ， 实际切削速度v c =5.5 m/min 。

D. 计算基本时间：按《工艺手册》表8-32，l=18 mm ，1l =5 mm ，2l =2 ~4mm ，选2l =2mm t b =
f
n l l l w 2
1++=0.52 min （2） 粗铰Ø22内孔至Ø21.94 A. 确定被吃刀量：a p =0.07 mm
B. 确定进给量：根据《工艺手册》表8-13确定，选用f=0.33 mm/r
C. 计算切削速度：根据《工艺手册》表11-282，选用v c =10 m/min
D. 确定主轴主轴转速：n w =
=w
c
d v π1000145 r/min 根据《工艺手册》表10-16与145 r/min 相近的机床转速为125 r/min 与160 r/min ，现选160 r/min ，实际切削速度v c =11 m/min 。

E. 计算基本时间：按《工艺手册》表8-32，l=18 mm ，1l =5 mm ，2l =2 mm t b =
f
n l l l w 2
1++=0.47 min （3）精铰Ø22+0.018 0内孔至尺寸 A. 确定被吃刀量：a p =0.03 mm
B. 确定进给量：根据《工艺手册》表8-13确定，选用f=0.3 mm/r
C. 计算切削速度：根据《工艺手册》表11-282，选用v c =7 m/min
D. 确定主轴主轴转速：n w =
=w
c
d v π1000101 r/min 根据《工艺手册》表10-16与101 r/min 相近的机床转速为100r/min 与125 r/min ，
现选100r/min ，实际切削速度v c =6.9 m/min 。

.E. 计算基本时间：按《工艺手册》表8-32，l=18 mm ，1l =5 mm ，2l =5 mm t b =
f
n l l l w 2
1++=0.833 min 工序4：
（1）半精车右端面 A. 确定被吃刀量：a p =1 mm
B. 确定进给量：根据《工艺手册》表8-5确定，选用f=0.3 0mm/r
C. 计算切削速度：根据《工艺手册》表8-6，选用v c =54m/min
D. 确定主轴主轴转速：n w =
=w
c
d v π1000478 r/min 根据《工艺手册》表10-7与478 r/min 相近的机床转速为350r/min 与500 r/min ，现选500r/min ，实际切削速度v c =57 m/min 。

.E. 计算基本时间：按《工艺手册》表8-32，l=19 mm ，1l =2 mm ，2l =0mm t b =
f
n l l l w 2
1++=0.14 min （2）半精车半精车Ø34外圆 A. 确定被吃刀量：a p =0.9 mm
B. 确定进给量：根据《工艺手册》表8-5确定，选用f=0.3 2mm/r
C. 计算切削速度：根据《工艺手册》表8-6，选用v c =1.667m/s=100 m/min
D. 确定主轴主轴转速：n w =
=w
c
d v π1000931r/min 根据《工艺手册》表10-7与931r/min 相近的机床转速为700r/min 与1000 r/min ，现选1000r/min ，实际切削速度v c =107 m/min 。

.E. 计算基本时间：按《工艺手册》表8-32，l=12 mm ，1l =2 mm ，2l =0 mm t b =
f
n l l l w 2
1++=0.043 min
工序5：
（1）半精车左端面 A. 确定被吃刀量：a p =1 mm
B. 确定进给量：根据《工艺手册》表8-5确定，选用f=0.30mm/r
C. 计算切削速度：根据《工艺手册》表8-6，选用v c =54 m/min
D. 确定主轴主轴转速：n w =
=w
c
d v π1000318r/min 根据《工艺手册》表10-7与318r/min 相近的机床转速为250r/min 与350 r/min ，现选350r/min ，实际切削速度v c =59 m/min 。

.E. 计算基本时间：按《工艺手册》表8-32，l=27 mm ，1l =2 mm ，2l =0 mm t b =
f
n l l l w 2
1++=0.27 min （2）半精车Ø52外圆 A. 确定被吃刀量：a p =1 mm
B. 确定进给量：根据《工艺手册》表8-5确定，选用f=0.30mm/r
C. 计算切削速度：根据《工艺手册》表8-6，选用v c =1.667m/s=100 m/min
D. 确定主轴主轴转速：n w =
=w
c
d v π1000590r/min 根据《工艺手册》表10-7与590r/min 相近的机床转速为500r/min 与700 r/min ，现选700r/min ，实际切削速度v c =119 m/min 。

.E. 计算基本时间：按《工艺手册》表8-32，l=6 mm ，1l =2 mm ，2l =0 mm t b =
f
n l l l w 2
1++=0.038 min 工序6：
（1）钻4×Ø4.5通孔
A. 确定进给量：根据《切削手册》表2.13查得，按5类加工性暂定f=0.16mm/r ，查《机械加工工艺手册（2）》表10.4-16查得，v c =17m/min
B ． 确定主轴主轴转速：n w =
=w
c
d v π10001245r/min 根据[4]表10-16与1245 r/min 相近的机床转速为800 r/min 及1250r/min ，现选1250r/min ，
实际切削速度v c =17 m/min 。

D. 计算基本时间：按《工艺手册》表8-32，l=6 mm ，1l =5 mm ，2l =2 ~4mm ，选2l =4mm t b =
f
n l l l w 2
1++=0.075 min （2）铰4×Ø4.5通孔
A. 确定被吃刀量：a p =0.075 mm
B. 确定进给量：根据《工艺手册》表8-13确定，选用f=0.30mm/r
C. 计算切削速度：根据《机械加工工艺手册（2）》表10.4-39，选用v c =8 m/min
D. 确定主轴主轴转速：n w =
=w
c
d v π1000586r/min 根据《工艺手册》表10-7与590r/min 相近的机床转速为500r/min 与630 r/min ，现选630r/min ，实际切削速度v c =8.5 m/min 。

.E. 计算基本时间：按《工艺手册》表8-32，l=6 mm ，1l =5 mm ，2l =4 mm t b =
f
n l l l w 2
1++=0.079 min 工序7： （1）粗铣两平面
A. 确定被吃刀量：a p =1.5 mm
B ．根据《切削手册》表3.5，查得fz=0.09-0.18mm/z ，所以选fz=0.13mm/z 。

①选择铣刀磨钝标准及耐用度根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后面最大磨损度为1.2mm ，耐用度T=180min ②确定切削速度及工作台每分钟进给量
根据《切削手册》表3.27查得Cr=332,Qv=0.21,Yv=0.4,Uv=0.4,Pv=0,m=0.35,Kv=1.0 0149/min v v v v
v v c v x y u p m p z e c d q v k m t a f a z == 确定主轴主轴转速：n w ==w
c d v π1000593r/min 根据《工艺手册》表10-18与593r/min 相近的机床转速为500r/min 与600 r/min ，现选600r/min ，实际切削速度v c =151 m/min 。

工作台的每分钟进给量Fm= fz×z×n w =785mm/min
根据《工艺手册》表10-18选用Fm=750 mm/min
E.由于是粗铣平面故整个铣刀刀盘不必铣过整个工件表面，利用做图法，以及按《工艺手册》表8-32，确定l=6 mm ，1l =5 mm ，2l =4 mm
t b =f
n l l l w 21++=0.18 min （2）精铣平面
A. 确定被吃刀量：a p =0.5 mm
B. 确定每齿进给量：通过查表得到f=0.5 mm/r ，vf=f×n=fz×z×n
通过条件得到fz=0.05 mm/z
C. 计算切削速度：根据《切削手册》表3.27确定，即为v c =151 m/min
D. 确定主轴主轴转速：
n w ==w
c d v π1000593r/min 根据《工艺手册》表10-18与593r/min 相近的机床转速为500r/min 与600r/min, 现选600r/min, 实际切削速度v c =151 m/min 。

Fm= fz×z×n w =300 mm/min
根据《工艺手册》表10-18选用Fm=300 mm/min
E. 计算基本时间：按《工艺手册》表8-32，确定l=6 mm ，1l =5 mm ，2l =4 mm
t b =f
n w 21=0.05 min 工序8：
（2）精车精车Ø34-0.007
-0.025外圆保证尺寸为Ø34-0.007 -0.025
A. 确定被吃刀量：a p =0.1 mm
B. 确定进给量：根据《工艺手册》表8-5确定，选用f=0.20~0.30mm/r ，所以选用f=0.25mm/r
C. 计算切削速度：根据《工艺手册》表8-6，选用v c =1.667m/s~2.170m/s,所以选用 v c =2m/s=120m/min
D. 确定主轴主轴转速：n w ==w
c d v π10001117r/min 根据《工艺手册》表10-7与1117r/min 相近的机床转速为1000r/min 与2000 r/min ，现选1000r/min ，实际切削速度v c =107 m/min 。

.E. 计算基本时间：按《工艺手册》表8-32，l=12 mm ，1l =2 mm ，2l =0 mm t b =f
n l l l w 21++=0.05 min （2）切槽尺寸
A. 确定被吃刀量：a p =0.5 mm
B. 确定进给量：根据《工艺手册》表8-5确定，选用f=0.06mm/r
C. 计算切削速度：根据《工艺手册》表8-6，选用v c =2.65m/s,所以选用 v c =160m/min
D. 确定主轴主轴转速：n w ==w
c d v π10001544r/min 根据《工艺手册》表10-7与1544/min 相近的机床转速为1000r/min 与2000 r/min ，现选2000r/min ，实际切削速度v c =207 m/min 。

.E. 计算基本时间：按《工艺手册》表8-32，l=0.5 mm ，1l =10 mm ，2l =0 mm
t b =f
n w 21=0.16 min 工序9：
（1）钻M4
A. 确定进给量：根据《工艺手册》表8-10，选用f=0.08mm/r
B. 计算切削速度：根据《切削手册》表2-17确定，选用v c =16m/min
C. 确定主轴主轴转速：n w ==w
c d v π10001544r/min D. 根据《工艺手册》表10-16与1544/min 相近的机床转速为1250r/min 与2000 r/min ，现选1250r/min ，实际切削速度v c =13m/min 。

.E. 计算基本时间：按《工艺手册》表8-32，l=6 mm ，1l =7 mm ，2l =2 mm t b =f
n l l l w 21++=0.15 min （2）孔口倒角仍为1250r/min ，手动进给。

工序10：
攻M4螺纹
A. 查《工艺手册》确定切削速度：取v c =6 m/min
B. 确定主轴主轴转速：n w ==w
c d v π1000477 r/min 根据[2]表7-161选用480 r/min ，no=580 r/min （刀具的回程转速），实际切削速度v c =6.03 m/min 。

C. 计算基本时间：按《工艺手册》表8-32，l=6 mm, 1l =0.5*3mm=1.5mm, 2l =0.5*3mm=1.5mm t=f n l l l w 21+++f
n l l l w 21++=0.13 min
3、专用夹具设计
3.1夹具的设计
3.2.1定位方案及定位元件选择、设计
①定位方案的选择：根据加工要求，工件在夹具中的定位方案如下图所示：
定位方案
作为主要定位基准，限制4个自由度，以定位钉作方案如图所示，是以Ø22+0.018
为防转基准，限制1个自由度，以挡板作为止推基准，限制1个自由度。

本工序加工M4螺纹孔，钻孔加工的切削力主要是钻头进给时的轴向力和钻削扭矩，样工件轴向几乎没有切削力，所需要的加紧力不是很大。

综合考虑两个方案的优缺点，及加工的具体情况，采用方案一。

②定位元件的设计：根据定位方案的选择，设计定位元件如下图所示：
图4 图5
查机床夹具设计手册，用M16及M10的螺纹限制两边的移动，Ø22用来限定4个自由度，作为定位基准，因为零件定位尺寸为自由公差，一般加工即可满足定位要求。

2.固定支撑钉：选用T7A材料，直径为Ø5，如图5所示
3.1.2导向方案及导向元件的选择和设计
由于零件为中批生产，考虑加工孔比较小，故选择固定钻套。

根据《夹具手册》表2.5-7，钻套至工件表面的距离按（1~1.5）d=4~8mm选取，考虑本工序加工时钻头较细，防止切屑将钻头憋断，应有足够的排屑空间。

根据《夹具手册》表2.5-5，钻套和钻模板的配合选H7/n6，查机床夹具设计手册，H=12，D=8，R=1,d对D的径向跳动不大于0.01毫米，根据夹具设计手
：T=0.035mm，可以保证位置精度要求。

册，导向误差计算为△
3.1.3夹紧装置的设计
以心轴定位，在两边螺母垫片夹紧的作用下，保证轴面接触良好，定位误差小，而且结构简单，操作方便。

3.1.4夹具体设计
3.1.5绘制夹具装配图
夹具装配图二维图如附图所示
3.1.6夹具零件图
按照夹具装配图，绘制零件图。

夹具零件二维图如附图所示
小结
本次课程主要经过了两个阶段。

第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。

第一阶段中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两种工艺方案，比较其中较合理的方案来编制工艺。

其中运用了基准选择，时间定额计算等方面的知识，、。

还结合了我们生产实习中所看到的实际情况来选择设备，填写了工艺文件。

夹具设计阶段，运用工件定位，夹紧及零件结构设计等方面的知识。

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，专用夹具设计的方法和步骤。

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，恳请各位老师，同学批评指正。

参考书
[1] 艾心、肖钢主编切削用量简明手册
[2] 李益民主编机械制造工艺设计简明手册
[3] 吴拓、方琼珊主编机械制造工艺与机床夹具课程设计指导
[4] 沈鸿、孟少农主编机械加工工艺手册
[5] 徐浩、姚丹主主编夹具设计手册
[6] 长春汽车厂工人大学主编机床夹具设计手册。