机械制造技术课程设计-角形轴承箱工艺及钻25孔夹具设计【全套图纸】 .pdf

辽宁工程技术大学 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 题 目： 角形轴承箱机械加工工艺过程及大孔端 面工艺装备设计（钻 2-25 孔） 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 1 班 级： 汽车 07-1 班 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2010-7-5 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 1 一、设计题目一、设计题目 角形轴承箱机械加工工艺过程及大孔端面工艺装备设计（钻 2-25 孔） 二、原始资料二、原始资料 (1) 被加工零件的零件图 1 张 (2) 生产类型:（中批或大批大量生产） 三、上交材料三、上交材料 1绘制零件图 1 张 2毛坯图 1 张 3 编制机械加工工艺过程综合卡片 1 套 4编制机械加工工艺卡片（仅编制所设计夹具对应的那道工序的 机械加工工艺卡片） 1 套 5绘制夹具装配图（a0 或 a1） 1 张 6绘制夹具中 1 个零件图（a1 或 a2。装配图出来后，由指导教 师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体） 。 1 张 7编写课程设计说明书（约 5000-8000 字） 。 1 份 四、进度安排四、进度安排 本课程设计要求在 3 周内完成。 1第 l2 天查资料，熟悉题目阶段。 2第 37 天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方 法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。 3第 810 天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师 沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步） 。 4第 1113 天，完成夹具总装图的绘制。 5第 1415 天，零件图的绘制。 6第 1618 天，整理并完成设计说明书的编写。 7第 19 天，完成图纸和说明书的输出打印。 8第 2021 天，答辩 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 2 五、指导教师评语五、指导教师评语 成成 绩：绩： 指导教师指导教师 日日 期期 摘摘 要要 设计内容：设计“角形轴承箱”这一零件的机械加工工 艺规程及工艺装备，并绘制出角形轴承箱零件图、角形轴承 箱毛坯图、夹具装配图，夹具体零件图。填写机械加工工艺 过程综合卡片、机械加工工艺卡片。编制课程设计说明书。 设计意义：本课程设计是重要的实践教学环节之一。是 在完成生产实习，学完机械制造技术基础和其它专业课程之 后进行的。通过该课程设计，将所学理论与生产实践相结合， 锻炼了自己分析问题、解决问题的能力，在这个过程中我独 立地分析和解决了零件机械制造的工艺问题，设计了机床专 用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后 的毕业设计及对自己未来将从事的工作进行了一次适应性训 练，从而打下了良好的基础。 关键词：角形轴承箱、工艺规程、夹具设计 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 3 abstract design content: design “angular bearing box“ the machining procedure and technology and equipment, and draw the angular figure, bearing parts, bearings, box blank shape, specific parts of assembly fixtures. fill in machining process integrated cards, the machining process card. compiling course design specification. meaning: the course is designed to design is one of the important practical teaching link. on completion of the production practice is learned, machinery manufacturing technology and other professional courses. through this course design, combining theory with practice and exercise their ability to analyze and solve problems in the process of analyzing and solving independently, i was part of the process, mechanical manufacture special jig design of the typical process equipment, improve the structure design ability, to the 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 4 graduation design and for your future will be engaged in the work conducted an adaptive training, thus laid a good foundation. keywords: angular bearing, procedure and fixture design 目目 录录 1 设计角形轴承箱零件的机械加工工艺规程设计角形轴承箱零件的机械加工工艺规程1 1.1 零件工艺性分析零件工艺性分析1 1.1.1 角形轴承箱的作用角形轴承箱的作用1 1.1.2 角形轴承箱的技术要求角形轴承箱的技术要求1 1.1.3 审查角形轴承箱的工艺性审查角形轴承箱的工艺性1 1.1.4 确定零件加工工艺性确定零件加工工艺性2 1.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计2 1.2.1 选择毛坯选择毛坯2 1.2.2 确定毛坯尺寸公差和机械加工余量确定毛坯尺寸公差和机械加工余量2 1.2.3 绘制毛坯简图绘制毛坯简图2 1.3 拟定轴承箱工艺过程拟定轴承箱工艺过程3 1.3.1 定位基准的选择定位基准的选择3 1.3.2 表面加工方法的确定表面加工方法的确定4 1.3.3 加工阶段的划分加工阶段的划分4 1.3.4 工序的集工序的集中与中与分分散散4 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 5 1.3.5 工序顺序的安排工序顺序的安排4 1.3.6 确定工艺路线确定工艺路线5 1.4 工序尺寸（工序工序尺寸（工序 25）6 1.5 加工余量的确定（工序加工余量的确定（工序 25）6 1.5.1 背吃刀量的确定背吃刀量的确定6 1.5.2 进给量的确定进给量的确定7 2 相关工序夹具设计相关工序夹具设计7 2.1 定位方案的确定定位方案的确定7 2.2 定位误差的确定定位误差的确定7 2.3 夹紧机构设计夹紧机构设计7 2.4 夹具与机床连元件夹具与机床连元件7 2.5 夹具体夹具体8 2.6 方案综合评价和总结方案综合评价和总结8 3 设计体会设计体会9 1.设计角形轴承箱零件的机械加工工艺规程设计角形轴承箱零件的机械加工工艺规程 1.1 零件工艺性分析零件工艺性分析 1.1.1 角形轴承箱的作用角形轴承箱的作用 为了校正车轮的垂直偏斜值 a，应在角形轴承箱与水平定位键或 水平定位键与端梁弯板(图 10)间加垫来解决。 如果加垫厚变度小于角 形轴承箱定位槽深度的 2/3，可在 a 面处直接加垫；如果加垫厚度超 过 2/3，则在定位键与端梁弯板间加垫，垫的形状如图 11 所示。在车 轮的哪一边轴承箱处加垫要根据车轮的偏斜方向而定，如果车轮向右 (“”)偏，在左边加垫；如向左(“”)偏，则在右边加垫。 1.1.2 角形轴承箱的技术要求角形轴承箱的技术要求 根据角型轴承的零件图纸将该轴承箱的全部技术要求列于表中。 表 1- 1 轴承箱零件技术要求表 加工 表面 尺寸及偏 差（mm） 公差 及精 度等 级 表面粗糙 度 ra(um) 形位公差 大圆250 6.3 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 6 端面 直角 侧面 58 12.5 直角 侧面 槽面 8 6.3 内孔 面 1.6 直角 侧面 两平 行面 50 h11 直角 内表 面 58 12.5 大孔 断面 小孔 0.4 0 13+ 两 直 角 边 垂直 中心 线 1.1.3 审查角形轴承箱的工艺性审查角形轴承箱的工艺性 分析零件图可知，该角形轴承箱为对称结构，结构比较简单，在 加工大孔端面时比较容易固定和装夹，可用立式立式铣床进行加工， 在加工零件直角侧面时因先将两直角面先粗加工然后在依次精加工， 然后各个平面都加工完毕后再保证平行度， 垂直度。 由此可以看出来， 该零件的工艺性较好。 1.1.4 确定零件加工工艺性确定零件加工工艺性 由课程设计题目要求，该零件的生产类型为大批量生产。 1.2 机械加工工艺规程设计机械加工工艺规程设计 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 7 1.2.1 选择毛坯选择毛坯 由零件要求可知，零件的材料为灰铸铁，考虑到本零件在具体工 作的受力情况，我们选择砂型机器造型及壳型铸造，足以满足要求， 又因为零件是中批或大批量生产，所以选择砂型铸造是提高效率节省 成本的最佳方法。 1.2.2 确定毛坯尺寸公差和机械加工余量确定毛坯尺寸公差和机械加工余量 由机械制造技术基础课程设计指导书 ，确定此铸造毛坯的尺寸 公差和机械加工余量如下表所示： 表 2- 1 闸板铸造毛坯尺寸公差及机械加工余量表 项目/mm 机械加工余量/mm 尺寸公差 /mm 备注 大孔端面凸 台250 5.5（单边） 1 表 2- 35 表 2- 36 直角侧面 3.0（两侧分别取 3.0） 表 2- 35 直角侧面长 槽 4（两侧分别取 4.5） 0.3 表 2- 35 表 2- 36 镗孔180 .10 表 2- 28 直 角 内 表 面 75 3(各边均为 3) 表 2- 35 1.2.3 绘制毛坯简图绘制毛坯简图 由表 2- 1 所得结果，绘制毛坯简图如下所示： 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 8 图 1-1 1.3 拟定轴承箱工艺过程拟定轴承箱工艺过程 1.3.1 定位基准的选择定位基准的选择 基准面的选择是工艺规程设计的重要过程之一。基面的选择正确 与否，可以是加工质量的到保证，生产效率提高，否则，不但加工工 艺过程漏洞百出，更有甚者，零件的大批量的报废，使用无法进行， 难以在工期内完成加工任务。 定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确 定粗基准。 1.3.1.1 精基准的选择 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合” 原则和“基准统一”原则，选择零件左视图中的左楔面和中心轴孔中 心线作为精基准。 1.3.1.2 粗基准的选择 对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个 不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加 工表面作粗基准。根据这个基准选择原则，选取零件左视图中的右楔 面和下部外圆柱面作为粗基准。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 9 1.3.2 表面加工方法的确定表面加工方法的确定 表 3- 1 闸板零件各表面加工方法 加工表面 表面粗糙度 ra/um 加工方案 表 2- 35 表 2- 36 大圆端面 6.3 粗铣精铣 表 2- 35 直角侧面 12.5 粗车 表 2- 35 表 2- 36 直角侧面槽面 6.3 粗车精车 表 2- 28 内孔面 1.6 粗镗半精镗精镗 表 2- 35 直角内表面 12.5 粗铣 表 2- 35 表 2- 36 1.3.3 加工阶段的划分加工阶段的划分 该闸板加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工，半精加 工和精加工几个阶段。 在粗加工阶段。首先将精基准准备好，使后续工序都可以采用精 基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；当定位基准准备好了 之后，然后再车削两支脚侧面，并且同时遵循这个原则，先粗车，然 后再精车，之后便镗大孔，然后在钻小孔。 1.3.4 工序的集中与分散工序的集中与分散 选用工序集中原则安排角形轴承箱的加工工序。该角形轴承箱的 生产类型为大批或者中批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹 具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不 但可以缩短辅助时间，而且由于与一次装夹中加工了许多表面，有利 于保证各种加工表面之间的相对位置精度要求。 1.3.5 工序顺序的安排工序顺序的安排 1.3.5.1 机械加工工序 1.3.5.1.1 遵循“先基准后其他”原则 1.3.5.1.2 遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工 工序。 1.3.5.1.3 遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，后加工次要表面。 1.3.5.1.4 遵循“先面后孔”原则，先加工主要表面，后加工孔。 1.3.5.2 热处理工序 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 10 1.3.6 确定工艺路线确定工艺路线 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表列出了闸板的工 艺路线。 表 3- 2 轴承箱工艺路线及设备、工装的选用 工序号 工序名称 机床装备 刀具 量具 0 铸造 5 粗铣250 圆 孔 突 起 左 侧 平面 立式铣床 立铣刀 游标卡尺 10 粗铣250 圆 孔 突 起 右 侧 平面 立 式 铣 床 立铣刀 游标卡尺 15 精铣250 圆孔突起左 侧平面至 ra6.3 立式铣床 立铣刀 游标卡尺 20 精铣250 圆孔突起右 侧平面至 ra6.3 立式铣床 立铣刀 游标卡尺 25 粗铣角形轴 承箱上支脚 上平面 立式铣床 立铣刀 游标卡尺 30 粗铣角形轴 承箱下支脚 右平面 立式铣床 键槽铣刀 游标卡尺 35 粗镗180 孔 卧式镗床 镗刀 游标卡尺 40 半粗铣角形 轴承箱上支 脚上平面 立式铣床 立铣刀 游标卡尺 45 半粗铣角形 轴承箱下支 脚右平面 立式铣床 立铣刀 游标卡尺 50 半粗镗 180 孔 卧式镗床 镗刀 游标卡尺 55 精铣角形轴 承箱上支脚 上平面 立式铣床 立铣刀 游标卡尺 60 精铣角形轴立式铣床 立铣刀 游标卡尺 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 11 承箱下支脚 右平面 65 精镗180 孔至 ra1.6 并 保证其圆柱 度 0.008 卧式镗床 镗刀 游标卡尺 70 粗车两支脚 内侧面至 ra12.5 卧式车床 车刀 游标卡尺 75 粗车两支脚 长槽 卧式车床 车刀 游标卡尺 80 粗车两支脚 75mm 段断面 至 ra12.5 卧式车床 车刀 游标卡尺 85 半粗车内长 槽 卧式车床 车刀 游标卡尺 90 精车内长槽 至 ra6.3 并保 证平行度 0.12 卧式车床 车刀 游标卡尺 95 钻两支脚 26 通孔 ra12.5 立式钻床 立式钻头 游标卡尺 100 钻四对称 13 通孔 立式钻床 立式钻头 游标卡尺 105 车 45倒角 卧式车床 车 游标卡尺 110 检测 1.4 工序尺寸（工序工序尺寸（工序 20） 由零件图及查表可得，此工序的工序尺寸为 100mm，加工后达到 粗糙度为 ra 值为 6.3。 1.5 加工余量的确定（工序加工余量的确定（工序 20） 1.5.1 背吃刀背吃刀量的确定量的确定 由机械制造技术课程设计指导书表 2- 36 平面加工余量查表， 此次为平面精铣，被加工表面的长度属于 1000 至 2000 范围，故被加 工加工余量为 2.5mm，因此，背吃刀量为 2.5mm。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 12 1.5.2 进给量的确定进给量的确定 由 于 此 次 铣 床 选 为 立 式 铣 床x51 ， 选 取 个 进 给 量 为 纵 向 ： 35mm/min；横向 25 mm/min；升降为 12 mm/min； 2.相关相关工序工序夹具夹具设计设计 设计题目：设计钻角形轴承箱设计题目：设计钻角形轴承箱 2-25 孔专用夹具。孔专用夹具。 机械制造技术基础课程设计，是在我们学完了机械制造技术基 础和大部分专业课，并进行生产实习的基础上进行的又一实践性教学 环节。这是我们在进行毕业之前，对所学各课程的一次深入的综合性 的复习，也是一次理论联系实践的训练。 通过此次夹具设计，我得到了下述各方面的锻炼： 1) 能熟练运用机械制造工艺设计中的基本理论以及在生产实习中学 到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺 路线安排，工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。 2) 提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练，应当获得根据被加 工零件的加工要求，设计出高效省力，经济合理，而且能保证加工质 量的夹具的能力。 3) 学会使用手册及图表资料，掌握与本设计有关的各种资料的名称 出处，能够做到熟练使用。 由于能力有限，经验不足，设计中还有许多的不足之处，希望各位老 师多加指导。 二、被加工零件的结构特点及指定工序的加工要求二、被加工零件的结构特点及指定工序的加工要求 （一）结构特点的论述（一）结构特点的论述 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 13 题目所给的零件是机床的角形轴承箱。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，并使轴承保持润滑。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，180h7 孔为 轴承配合有较高的精度。零件结构简单，定位特点比较明确，较容易 夹紧和加工。 （二）零件的工艺分析（二）零件的工艺分析 1）零件图分析）零件图分析 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。 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， 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 14 分述如下： 尺寸图中，左视图上标注的零件的两侧面（100h11）垂直于基准 c（180h7 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 180h7 的 孔 有 圆 度 要 求 ， 其 圆 度 公 差 为 0.008mm。 在尺寸图中， 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 2-25 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。的孔，其设计基准 为 50h11 的两槽平面 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。 2）工艺过程的确定）工艺过程的确定 2-25 孔的位置比较规则，零件上下表面表面粗糙度要求较 高，180h7 的加工精度要求也比较高，可以作为定位基准，设计夹 具直接钻孔，可以达到加工要求。 三、设计方案的讨论三、设计方案的讨论 本设计为利用立式钻床钻孔，需要严格控制孔的定位尺寸，所以 本设计必须满足该项工序的加工要求。 1）零件分析和定位基准的确定）零件分析和定位基准的确定 根据工序加工要求，工件在夹具中的定位方案如下： 以180 中心孔为主要定位基准，限制 5 个自由度（x，y 方向移动、 转动、z 方向的移动） ，右侧平面处的支承钉限制 1 个自由度（z 方向 转动.)按照基准重合以及精基准的原则，x,y,z 方向用设计基准作为 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 15 定位基准，以避免基准不重合而引起的基准不重合误差，有利于保证 加工精度。 2）夹具体设计）夹具体设计 加工 2-25 孔，所以设计夹具体如下图所示，心轴与待加工零件 的180h7 中心孔配合，并通过夹具体上的130 孔，两端用六角螺 母拧紧，总计共限制住零件的 5 个自由度，为了便于拆卸采用开口垫 圈。夹具体上有一凸台并钻一20 孔装上支承钉限制零件绕 z 轴转 动。顶部利用交叉分布的两个螺栓和两个圆锥销固定钻模板，钻模板 上装有固定钻套。 夹具体设计图：夹具体设计图： 3）心轴设计）心轴设计 心轴两端的轴段上均加工有 m30 螺纹用于零件的夹紧，左边第二 段轴130 上加工有键槽使其可以利用键联接与夹具体上的130 孔 周向定位。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 16 4）夹紧机构的设计）夹紧机构的设计 夹具体结构简单，夹紧空间大，所以用心轴分别连接夹具体和工 件，由带肩六角螺母夹紧。 为使拆卸方便，带肩六角螺母与开口垫圈配合夹紧。在螺母拧松 后，可以直接将开口垫圈拿下，取出工件而不必完全脱开带肩六角螺 母，方便装夹和拆卸。 四、夹具结构特点的论述四、夹具结构特点的论述 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 17 上图为夹具与工件的装配图，由图可以看出该夹具设计有以下特 点： 上图为夹具与工件的装配图，由图可以看出该夹具设计有以下特 点： 1.第一个孔加工完毕后，只需通过拧松带肩六角螺母就可取出开口垫 圈进而取出工件，把工件翻转之后再装上夹具，装好开口垫圈拧紧螺 母即可加工第二个孔，简单、方便、易操作。 2.夹紧作用准确，夹紧定位安全可靠； 3.夹紧件具备一定的刚性和强度，夹紧作用力是可调节的； 五、夹紧力的计算五、夹紧力的计算 夹紧力的计算:因采用的是手动夹具故夹紧力无须计算。 六、定位误差的计算六、定位误差的计算 分析知，jb=0 jw=0 w=jb+jw=0 所以，符合要求 七、夹具的主要技术条件及优缺点的分析七、夹具的主要技术条件及优缺点的分析 1）夹具的主要技术条件）夹具的主要技术条件 制造夹具元件所采用的材料应符合相应的国标（gb） ；图纸上规定 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 18 的各种材料允许用其他材料代替，但代用材料的使用质量（强度、韧 性、硬度、防锈、稳定性）不得低于原材料。所有元件必须按图纸和 本技术条件要求进行热处理，而夹具体则需要通过时效处理。在表面 较大，而且配合要求精度比较高的地方，需要加工凸台，从而降低加 工成本和加工量。 2）优缺点分析）优缺点分析 优点： 1、结构简单，便于加工制造和设备维修。 2、体积小，重量轻，便于搬运和加工。 3、装夹方便，夹紧动作迅速，操作方便省力。 4、零件数量少，标准件多，