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1、蜗杆轴承座工艺设计【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。【关键词】
2、轴承座 工艺规格设计 夹具设计 工序 工艺性目 录一、设计任务1二、工艺性分析22.1零件的作用22.2零件的工艺性分析2三、工艺规程设计3.1零件材料3.2毛坯选择3.3基准的选择3.4制订工艺路线3.5机械加工余量、工序尺寸及公差四、夹具设计4.2夹具设计五、设计心得六、参考文献一、设计任务.设计课题：轴承座机械加工工艺规程设计 原始数据： 被加工零件图一份年产量：10000件 车间工作制：单班制 备品率：2（每个人这两个数据相差0.1%到0.2%） 废品率：1要 求：1.内容符合国家及行业标准。2.工艺路线可行，加工方法合理。3.夹具结构设计合理、图面正确整洁、说明书计算准确。 名称：蜗
3、杆轴承座生产批量：大批量材料:HT150 要求设计此工件的铣平面夹具此处插入一张零件的草图二、工艺性分析2.1零件作用设计题目所给零件为轴承座，主要作用是安装轴承以支撑轴。2.2零件工艺性分析该轴承座共有12个主要加工表面1. 由主视图看见的零件左右两个底部的加工表面。由于该表面的粗糙度Ra=12.5所以可以由端面铣刀一次加工得到，并且位置要求为与16和18的轴线不平行度公差为0.02mm/100mm2.图看见零件的长度为35mm的两个表面的底面由于该表面的粗糙度Ra=12.5所以可以由端面铣刀一次加工得到。3.图看见零件的长度为35mm的两个表面的正面由于该表面的粗糙度Ra=12.5所以可以
4、由端面铣刀一次加工得到。该平面的表面粗糙度的要求较高Ra=1.6，因此需要经过粗加工、半精加工、精加工三个步骤才可以得到满足要求的加工表面。4.由主视图看见的零件的左右边的加工表面。这组加工表面的位置要求为：与16和18的轴线不垂直度允许误差为0.02mm/100mm（两个方向的垂直度相同）。5.加工16A与18A的孔由于是要由同一轴经过这两个孔，因此同轴度要求较高，并且表面粗糙度Ra=1.6因此加工的难度也比较大。6.钻M10x1.5的细牙螺纹孔。加工该孔需要预先钻好一个8.8的孔，再由螺纹丝锥攻出螺纹。7.加工m4的螺纹孔和一个2的光孔8.加工12A3的孔。这个加工表面的位置度要求：12A
5、3与18A 16A的轴线以及凸出面的不垂直度允许误差为0.02mm/100mm。9加工31的沉孔由于该表面的粗糙度要求Ra=1.6因此需要经过粗加工、半精加工、精加工三个步骤才可以得到满足要求的加工表面。三、工艺规程设计3.1零件材料零件材料为HT150，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。3.2毛坯选择3.2.1确定毛坯的类型及制造方法由于零件的材料为HT150，零件的形状不规则，同时由于零件属于大批
6、生产，零件的轮廓尺寸不大，为了便于生产故选用铸造毛坯。选择铸造的几点优势：1）铸造是比较经济的毛坯成形方法，对于形状复杂的零件更能显示出它的经济性。如汽车发动机的缸体和缸盖，船舶螺旋桨以及精致的艺术品等。有些难以切削的零件 ，如燃汽轮机的镍基合金零件不用铸造方法无法成形。2）铸造的零件尺寸和重量的适应范围很宽，金属种类几乎不受限制；零件在具有一般机械性能的同时，还具有耐磨、耐腐蚀、吸震等综合性能，是其他金属成形方法如锻、轧、焊、冲等所做不到的。因此在机器制造业中用铸造方法生产的毛坯零件，在数量和吨位上迄今仍是最多的。3）铸造生产经常要用的材料有各种金属、焦炭、木材、塑料、气体和液体燃料、造型材
7、料等。所需设备有冶炼金属用的各种炉子，有混砂用的各种混砂机，有造型造芯用的各种造型机、造芯机，有清理铸件用的落砂机、抛丸机等。还有供特种铸造用的机器和设备以及许多运输和物料处理的设备 3.2.2确定毛坯的形状、尺寸及公差毛坯的形状及尺寸是在原来的零件外形基础上再加上查表得到的加工余量。（1）确定蜗杆轴承座底平面加工余量以及工序尺寸查阅金属加工工艺设计手册 第三章 铸件的机械加工余量与公差 查表3-4由于选择的是HT150以及砂型铸造机器造型和壳型所以公差等级为8-12取中间值10，查表3-6则由上一次的选择则可以确定机械加工余量等级为E-G。（2）分析图中需要加工的表面，则可以把加工余量确定下
8、来。a)轴承座左边底部的加工余量为单边加工余量，查表可以得加工余量为2.5mm但是为了定位的方便取3mm，偏差为2mm，所以尺寸为392mm。b）轴承座右边的加工余量为双边加工余量，每边取2mm但是为了定位的方便两边均取3mm，所以尺寸为392mm。c）轴承座右边的前面和后面的加工余量为双边加工余量，每边取2.5mm，偏差为2mm，所以尺寸为432mm。d）轴承座右边的左边和右边的加工余量同样为双边加工余量，具体加单边为4mm，偏差为2.8mm，所以尺寸为1902.8mm。F）其余的孔在铸造的时候认为他们是被填满的，由钻床先扩孔以后再继续后续的加工。加工余量见附带的图纸，图纸上有表明加工余量的
9、具体值，以及这些尺寸在图上面相应的位置。3.3基准的选择3.3.1粗基准的选择 对于加工表面较多的零件，按照粗基准的一般选取原则：（1）各表面有足够的加工余量；（2）对一些重要表面和内表面，应尽量使加工余量分布均匀；（3）各加工表面上的总切削量最小。（4）尽量以不加工表面为粗基准。3.3.2精基准的选择 根据零件图上标注的平行度，垂直度等位置要求，主要考虑互为基准和基准统一与基准重合原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，即以轴承座的下底面为精基准。基准不重合时应该在下文专门进行尺寸换算，此处不再重复。3.4制订工艺路线3.4.1工艺路线方案一工序10 铸造毛坯工序20 检验工序30 用端面
10、铣刀，铣蜗杆轴承座的底面，并且以底面作为定位基准；工序40 铣蜗杆轴承座的正面；工序50 掉头铣蜗杆轴承座的后面；工序60 铣蜗杆轴承座的右上面；工序70 铣蜗杆轴承座的左端面；工序80 掉头铣蜗杆轴承座的右端面；工序90 在保证16A和18A的同轴度前提下加工出这两个孔；工序100 钻右上面的M10X1.5的细牙螺纹孔；工序110 钻M4的螺纹孔和2的光孔；工序120 钻12A3的光孔；工序130 加工长度为47的一段两头为圆弧形的直槽；工序140 在镗床上加工出31的圆形沉孔；工序150 在插床上加工出宽度为4.5深度为2的键槽；3.4.2工艺路线方案二工序10 铸造毛坯工序20 检验工序
11、30 用端面铣刀，铣蜗杆轴承座的底面，并且以底面作为定位基准；工序40 铣蜗杆轴承座的正面；工序50 掉头铣蜗杆轴承座的后面；工序60 铣蜗杆轴承座的右上面；工序70 铣蜗杆轴承座的左端面；工序80 掉头铣蜗杆轴承座的右端面；工序90 M10X1.5的细牙螺纹孔；工序100 在保证16A和18A的同轴度前提下加工出这两个孔；工序110在插床上加工出宽度为4.5深度为2的键槽；工序120 钻M4的螺纹孔和2的光孔；工序130 钻12A3的光孔；工序140 加工长度为47的一段两头为圆弧形的直槽；工序150 在镗床上加工出31的圆形沉孔；3.4.3两个个工艺方案的比较与分析以上方案大致看上去都是合
12、理的，但仔细考虑零件的要求及可能采取的加工手段分析可知方案二:中间的16A和18A应该在钻孔之前先加工好，这样可以减少预钻孔的工作量； 右上面的加工顺序会对加工左边和右边时候的装夹产生影响，因此加工右上面的顺序不可以改变； 加工完右边的18A孔以后最好把键槽的加工放在后面，否则在一次加工过程中将多到工序集中在一起加工容易造成零件的应力集中，产生变形等缺陷。方案一相对来说，装夹次数少，可减少机床数量、操作人员数量和生产面积还可减少生产计划和生产组织工作并能生产率高。考虑工厂设备，能否借用工、夹、量具等具体条件，选择方案一。最后根据工序方案一制定出详细的工序划分如下所示： 工序10 铸造毛坯 工序
13、20 检查；毛坯为精铸件，清理后，退火处理，以消除铸件的内应力及改善机械加工性能，在毛坯车间铣削去浇冒口，达到毛坯的技术要求，然后送到机械加工车间来加工。工序30 用端面铣刀，铣蜗杆轴承座的底面，并且以底面作为定位粗基准，选用机床型号为x5025a；工序40 铣蜗杆轴承座的正面，选用的机床为x6030；工序50 掉头铣蜗杆轴承座的后面选用的机床为x6030；工序60 铣蜗杆轴承座的右上面选用的机床为x5025a；工序70 铣蜗杆轴承座的左端面，选用的机床为x6030；工序80 掉头铣蜗杆轴承座的右端面，选用的机床为x6030；工序90 在保证16A和18A的同轴度前提下加工出这两个孔，选用Z5
14、18钻床；工序100 钻右上面的M10X1.5的细牙螺纹孔，选用Z518钻床；工序110 钻M4的螺纹孔和2的光孔，选用Z518钻床；工序120 钻12A3的光孔，选用Z518钻床；工序130 加工长度为47的一段两头为圆弧形的直槽；工序140 在镗床上加工出31的圆形沉孔，选用T618卧式镗床；工序150 在插床上加工出宽度为4.5深度为2的键槽，选用B5020插床；工序160 去毛刺工序170 检查4、专用夹具设计4.1夹具的特点夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程地切削加工、 热处理、装配等工艺过程中。机床夹具按在不同生产类型中的通用性，可以分为通用夹具. 专用夹具.
15、 可调夹具. 组合夹具等，除了可以提高劳动生产率，保证加工质量，还可以降低劳动强度。4.2夹具的设计4.2.1定位基准的选择据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。 方案一：a）该零件的底部限制3个自由度。 b）零件的后面限制工件的两个自由度。 C）零件的左边限制工件的一个移动自由度。 方案二：a）零件的右边作为定位基准限制三个自由度。 b）零件的后面限制两个自由度。 C）零件的左边限制工件的一个移动自由度。方案比较：方案一：是按照基准统一及基准重合原则确定的，有利于夹具的设计制造，加紧力方向指向定位元件刚性较大的方向，定位相对简单。
16、方案二：是是按照基准统一原则确定的，有利于夹具的设计制造，但不容易保证空的轴线与外圆对称面的重合，钻头进给的的轴向力完全由定位元件承受，很容易引起变形。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。用该方式则工件的六个自由度被完全限制，并且不会有过定位的现象产生。4.2.2定位元件的设计通过方案来选择设计定位元件:由该零件的形状进行分析则得到可以用支承板和支撑钉来完全的限制工件的六个自由度。4.2.3加紧元件的设计该零件采用螺旋夹紧机构，利用杠杆原理，在中间做一个M16的双头螺柱，右边则把支点做成可以左右滑动的结构，与零件接触的部分制造成一个圆弧表面，这样可以保证和零件接触的时候对零
17、件的夹紧力均匀，不会破坏零件的表面质量，夹紧元件的机构原理如下图所示。机构的工作原理图 4.2.4切削力及夹紧力的计算（1）切削力的计算=pi*80*1000/1000=251.2=3mm铣刀采用端面铣刀其半径为80mm=0.250.35取中间值为0.3查表则可以得到=50Z=4铣削宽度B=43mm=0.86K=1.2转速n=800r/min将上面的所有值带入公式则有（2）夹紧力的计算查阅机床夹具设计手册 第一章机床夹具设计基础则可以找到螺旋夹紧机构的夹紧力计算，而我所使用的夹紧方式则是移动压板式夹紧机构，找到相关的夹紧方式就可以求出夹紧力的计算公式了，由图得，夹紧力为，我计算可以由则可以求的
18、=496875N带入上面的公式则得到夹紧力=382211N夹紧力远远大于机床的切削力所以工件能够在夹具体上安全的进行加工。4.2.6紧固元件的选择由于夹具零件都是固定在夹具体上面的，所以应该选择螺钉，由于夹具的设计尺寸面的宽度多为用螺母压住压板从而对零件表面产生夹紧力，为了满足强度要求以及在这么小的空间装配拆装，故选择六角螺母。4.2.7夹具操作说明先将定位元件及加紧元件固定在夹具体上面，然后只需拧松螺母将压板向后退回即可将元件按照定位基准放置好，最后拧螺母将元件加紧。当加工完成之后拧松螺杆将元件取下，在放入下一个零件，由于在压板中间本省开有槽，所以只需要把螺母送开一点以后就可以把压板向后拉动
19、从而取出工件，这样大大的减少了夹紧和松开零件所使用的时间，提高了零件加工的效率。五、设计心得为期四周的工艺、夹具课程设计基本结束，回顾整个过程，我觉得受益匪浅。课程设计作为机械制造工艺学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
20、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。机械制造工艺学使我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们的大学生活中占有重要的地位。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
21、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。五、参考文献1、李益民主编.机械制造工艺设计简明手册.北京：机械工业出版社，19942、机床夹具设计手册.北京：中国科学技术出版社3、赵家齐主编.机械制造工艺学课程设计指导书.北京.机械工业出版社，20004、吴拓、方琼珊主编. 机械制造工艺与机床夹具课程设计指导书.北京：机械工业出版社，20055、曾志伟、吕明主编，机械制造技术基础，武汉理工大学出版社，2001年6、肖诗纲主编，切削用量手册，机械工业出版社，1993年7、曾东建主编，汽车制造工艺学，机械工业出版社8、机械设计手册（上册），机械设计手册联合编写组编，化学工业出版9、赵如福 主编，金属机械加工工艺人员手册，上海科技出版社，1997.2.10、郝滨海，机床夹具图册，化学工业出版社，2005.1. 11、金属切削手册，上海科学技术出版社，2000.6.12、东北重型机械学院，机床夹具设计手册，上海科技出版社，199713、乐兑谦，金属切削刀具，机械工业出版社，2004
