角形轴承箱工艺设计及夹具设计

精选文库机械制造工艺及夹具课程设计说明书 题目： 角形轴承箱 零件机加工工艺 及 车床 夹具设计设 计 者 班 级 指导教师 机电建工学院机械系201年 月 日 目 录一、前言2二、设计任务分析3(一)零件的作用3（二）零件工艺分析3（三）机械加工工艺规程设计4（四）工艺路线的拟定及工艺方案的分析6（五）各工序的基本工时8三、 机床夹具设计9（一）定位方案分析9（三）夹紧方案分析11（四）夹具操作的简要说明12（五）夹具总图上尺寸、公差配合、技术条件标注12(六)设计总结评价13四、后 记14五、主要参考资料15一、前言机械制造工艺学课程设计是在学完机械制造工艺学（含机床夹具设计）和大部分专业的一门课程，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这是我们在进行课程设计之前对所学课程的一次深入的全面的总复习，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在几年的学习中占重要地位。就我个人而言，希望通过这次课程设计，对自己今后将从事的工作，进行一次适应性训练，通过设计锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础。二、设计任务分析 (一)零件的作用角形轴承箱是用夹固定在轴承的箱体,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及表面粗糙度。140h11为内圆较高的定位基准180H7孔为轴承配合表面有较高的精度。 （二）零件工艺分析 该零件是箱体类零件，形状不规则，加工面大，尺寸精度、形位精度、表面精度要求均较高，零件的主要技术要求分析如下： （1）T1、T2两表面对180H7孔轴线垂直度摆差不大于0.1mm及圆度，主要保证轴承能正确的安装在该箱体上，角形轴承箱利用自行的50h11的凹槽进行定位，因此要T3、T4的精度及槽的定位精度为0.4mm。 (2)铸件要求不能有砂眼、疏松、气孔等铸造缺陷，以保证零件的强度、硬度及刚度，在外力的作用下，不致于发生意外事故。设计夹具时要注意该事项。 (3)由180h7的孔是一比较重要的孔，也是以后机床加工工序的主要定位基准，因此孔的工序是比较重要的，要在夹具设计中考虑，保证达到该孔的精度、粗糙度、与端面的垂直度的要求，主要是确定装夹基准和夹紧块位置。机械加工工艺方案选择方案一：轴承箱孔用镗工艺，轴承箱两端面及两支脚的槽均采用铣工艺，剩余的采用钻工艺。这样的好处在于其加工过程中的夹具设计较为简单，夹具成本较低。方案二：轴承箱孔和轴承箱两端面均在车床上进行（其夹具均采用一个），两支脚的槽均采用铣工艺，剩余的采用钻工艺。这种加工方案能保证零件图中两端面的垂直度，但夹具设计较为复杂。 经过小组讨论，为保证零件的各个尺寸要求采用方案二。（三）机械加工工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式1、选择毛坯 该零件材料为HT150，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，属批量生产，且该零件的外形尺寸不复杂，又是薄壁零件，故采用金属型铸造。2、确定毛坯尺寸由参考文献1表2.2-3可知，该种铸件的尺寸公差等级CT为810级，加工余量等级由表2.24。故取CT为10级，MA为E级。参阅文献资料可知，可用查表得方法确定各加工表面的总余量，但由于查表确定的总余量值各不相同，一般情况下，除非有另有规定，一般要求的机械加工余量适用于整个毛坯铸件，即对所有需要机械加工的表面只规定一个值，且该值应根据最终机械加工后成品铸件的最大轮廓尺寸，在相应的尺寸范围内选取。故取所有两基准面面额单边余量为5mm；L形平台单边余量2.5mm；两端面双边余量2mm，内孔双边余量3.5mm。其毛坯图外型尺寸的公差要求及公差值详见毛坯图。项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm毛坯铸件尺寸/mm宽3603.52.2363.5宽3503.52.2353.5支脚外侧面到中心距1483.51.8151.5支脚外侧面到中心距1483.51.8151.5支脚宽583.5（双边）1.465凸台距支脚底面753.5（单边）1.671.5孔1803.5（双边）2.0173厚1003.5（双边）1.81073.设计毛坯图根据上面毛坯尺寸的确定，将零件图转变为毛坯图。详见毛坯零件图。（2）基准的选择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。粗基准选择：选择重要孔180的毛坯孔作为粗基准加工轴承座右端面，选择轴承座右端面、两支脚外侧面作为粗基准加工重要孔180，便于后续加工。精基准选择：基准重合原则（ 上支脚上端面与下支脚右端面）、基准统一原则（很多尺寸以重要孔180作为基准）。（四）工艺路线的拟定及工艺方案的分析 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、对于两个直角面，其表面粗超度值为6.3um，由机械制造工艺设计手册可知：需通过粗铣和半精铣的加工工序获得。2、对于长度为75mm的凹台，其表面粗糙度值为12.5um，由机械制造工艺设计手册可知：只需进行一次铣削即可获得。3、对于180H7mm的孔，其表面粗糙度值为1.6um，由机械制造工艺设计手册可知：可通过粗镗，精镗的加工工序获得。4、对于250mm的两个端面，其表面粗糙度为6.3um，由机械制造工艺设计手册可知：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。5、对于零件上的6-134.00+，这6个孔，其表面粗糙度为12.5um，只需通过一次钻削即可获得。6、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11.4-7可知：这两个槽通过粗铣和半精铣的加工工序可获得。7、对于零件侧面上的2-25的两个通孔其表面粗糙度为12.5um，只需通过一次钻削即可获得。按照图纸要求，其余未加工表面质量， 通过铸造工艺保证。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。序号工序名称工序内容基准1铸造铸造毛坯/2清洁清除浇冒口、型砂、毛刺/3热处理时效/4车粗车轴承座右端面孔180、轴承座左端面5钳划支角外侧面加工线轴承座右端面、孔180顾及两支脚外侧面6铣粗铣两支脚外侧面按线找正7镗粗镗孔180、粗车轴承座左端面两支脚外侧面、轴承座右端面8镗半精镗孔180、倒端面C4角、半精车轴承座右端面两支脚外侧面、轴承座左端面9车半精车轴承座左端面两支脚外侧面、轴承座右端面11镗精镗孔180、精车轴承座左端面两支脚外侧面、轴承座右端面12车精镗孔180、精车轴承座左端面两支脚外侧面、轴承座右端面13铣粗铣凸台、两支脚内侧面轴承座左端面、两支脚外侧面、孔18014铣粗精铣两槽轴承座左端面、两支脚外侧面、孔18015钻钻6x13轴承座左端面、孔18016钻钻2x25孔轴承座左端面、槽底面、孔180（五）各工序的基本工时 1.工序4-粗车轴承座右端面 根据指导教程手册参考文献1表5-2中硬质合金车刀的粗车时的背吃刀量和进给量和切削速度的范围，再根据表4-1中当初所选的车床型号C630的各参数范围选定该工艺的进给量f=0.8mm/r，切削速度v=45m/min，背吃刀量ap=2mm。根据主轴转速公式，所以该工序的基本时间为：tj=，辅助时间tf=0.2tj=11.662s，其他时间tb+tx=6%*（58.311s+11.662s）=4.2s,则单间时间tdj=58.311s+11.662s+4.2s=74.173s 2.工序9-粗铣一边凸台、支脚内侧面 根据指导教程手册参考文献1表4-14选用立式铣床X53K，选用中齿莫氏锥柄立铣刀20X123 GB/T 6117.2-1996。由表5-9，该工序每转进给量，d=ae，根据表5-13取切削速度v=30m/min，根据零件尺寸得，辅助时间tf=0.2tj=0.1min 3.工序11、12-钻孔 工序11：13孔。根据指导教程手册参考文献1表4-5选用摇臂钻床Z3025，由表3-3选用直柄麻花钻13，GB/T 6135.2-2008。由表5-22再根据实际情况选用切削速度v=20m/min，进给量f=0.2mm/r。根据公式及表4-6计算出合适的主轴转速，辅助时间tf=0.2tj=0.4min工序12：25孔，计算方法与上述同理。切削速度v=20m/min，进给量f=0.4mm/r，辅助时间tf=0.2tj=0.2min3、 机床夹具设计 其过渡盘结构尺寸参考文献2中的机床主轴尺寸结构而设计 如图所示，粗车轴承座左端面、粗镗孔，加工要求有孔径大小为，两端面间距为1031.1，其表面粗糙度均为12.5。（一）定位方案分析1.确定要限制的自由度、选择定位基面及定位元件1）确定要限制的自由度分析工序加工要求需要限制的自由度，为保证尺寸1031.1mm，须限制 X旋、Y旋、Z移；为保证尺寸须限制 X移、Y移；为车削力，须限制Z旋；总体分析，需完全定位。2）定位方案分析根据加工要求需要限制的自由度，选择定位基面及定位元件，确定定位方案。方案I：以轴承孔作为主要定位基面，以轴承座端面作为第二定位基面。分析：轴承孔限制X移、Y移、X旋、Y旋，轴承座端面限制Z移,但由于轴承孔是要加工的，粗镗，所以的孔不能拿来做定位。方案：以轴承座端面作为主要定位基面，以支脚侧面作为第二定位 基面，以另一支脚侧面限位。分析：轴承座端面限制：X旋、Y旋、Z移，支脚侧面限制：X移、Y移，另一支脚侧面限制Z移，该方案符合基准重合原则，有利于保证端面对孔轴线的垂直度要求。 因此，选择方案的定位（二）计算定位误差（参考文献3）内孔的直径mm要求由镗刀保证，端面与mm的孔的垂直度0.1mm，mm的孔有圆度0.008mm的尺寸要求，其它要求为未注公差尺寸。1尺寸1031.1mm的定位误差1）尺寸1031.1mm的工序基准是左端面，定位基准也是左端面，基准重合。=0 。2）定位基面是平面,基准位移后对工件加工没有任何影响y=0 3）所以D=0。2轴承座端面与孔轴线的垂直度要求的定位误差1）垂直度的工序基准是孔轴线，定位基准是轴承座端面，基准不重合。=0.02mm2）定位基面是平面,基准位移后对工件加工没有任何影响y=0 （三）夹紧方案分析方案I：对轴承端面施加夹紧力，采用垂直于底面的螺栓夹紧一个压块来夹紧工件，此定位方案要在端面交工后采用，如果采用铣端面的工序方案可用此夹紧方案结构简单。方案：对面施加夹紧力，采用平行于底面活动的杆加一个活动V形夹紧块，在一端用铰链支座固定，另一端用带螺纹的杆，用螺母来夹紧。活动V形块处于夹紧机构中间，由于杠杆原理可使夹紧力翻倍。综合以上分析，因为是车床夹具，有转动的离心力，方案I不适合本工序流程的加工，方案可以利用离心力，增大摩擦，而不会松动。（四）夹具操作的简要说明 把零件的下支脚侧面靠在支撑板上，并贴紧，轴承座左端面靠在夹具体上，平移使右支脚侧面靠在支撑钉上，将压板翻下使活动V形块压紧零件，翻上摇杆，再拧紧夹紧螺母，完成夹紧。（五）夹具总图上尺寸、公差配合、技术条件标注 1夹具总图上应标注的尺寸 （1）应标注五类尺寸 外形轮廓尺寸(A类尺寸)：长、宽、高 ，本夹具是：长：318mm，宽：550mm，高：550mm 工件与定位元件的联系尺寸(B类尺寸)： 1)工件与定位元件的配合尺寸：2)定位元件之间的位置尺寸。本夹具是两支脚位置：1480.01； 夹具与刀具的联系尺寸(C类尺寸) ：指定位元件与对刀元件之间的位置尺寸，与工件尺寸相关。 本夹具是车床，主要靠夹具与机床之间的定位关系来保证刀具与工件之间的位置关系。 夹具与机床的联系尺寸(D类尺寸)：把夹具顺利装入机床所涉及到的尺寸，与机床尺寸相关。本夹具是过渡盘与车床主轴：125H7、M120X58。 其它装配尺寸(E类尺寸)：1) 夹具内部的配合尺寸；2) 有相互位置要求的装配尺寸。 本夹具是销与孔的配合尺寸、夹具体与过渡盘：380H7/js62夹具总图上公差配合的制订 夹具标准件与相关零件的配合参照夹具设计手册选取； 与工件加工尺寸公差无关的夹具公差； 与工件加工尺寸公差有关的夹具公差。 3夹具总图上技术条件的制订 夹具总图上的技术条件包括：装配过程中的注意事项；装配后应满足的位置精度要求；操作要求等。 装配后应满足的位置精度要求主要归纳为如下框图：框与框之间有连线，表明有相互位置要求，箭头指向框为相互位置的基准。 夹具总图上技术条件大小的确定：与工件上技术条件H相关， 则HJ = (1/ 21/ 5) H 与工件无关，参照有关手册确定。本车床夹具：A：长：318mm，宽：550mm，高：550mmB: 两支脚位置：1480.01D：过渡盘与车床主轴：125H7、M120X58E：夹具体与过渡盘：380H7/js6、孔与销10H7/p6 H2:支承板对过渡盘轴线的平行度误差0.1 mm ，对于过度盘端面垂直度误差0.1mmH4：夹具端面对多度盘端面的平行度误差0.02mm(六)设计总结评价 任务要求:角形轴承箱是用夹固定在轴承的箱体,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及表面粗糙度。140h11为内圆较高的定位基准180H7孔为轴承配合表面有较高的精度。 科学性：本次的夹具设计，我们都是根据书本上的标准来画的，有些标准件我们都是从画图软件里直接导出来的，对于那些我不是很清楚的地方，我们都咨询老师及查询资料，所以设计出来的夹具具有很高的科学性。 创新性：本次的夹具设计完全是我们自己独立设计的，所以具有一定的创新性 可靠性：本次夹具设计按成后，我们从可靠性和可行性得到老师的专业指导，虽然夹具没有生产出来，可靠性没有得到实践的证明，但由于老师具有多年的企业工作经验，所以具有较好的可靠性。 实用性：本次夹具设计是根据角形轴承箱的实际加工过程来设计的，设计出来的夹具是专门用来夹半成品，放在车床上加工的。 经济型：此夹具仅仅是用了最简单的定位元件和一些连接机构，经济成本较低，具有很好的经济性.四、后 记 纵观我们以前学过的课程：机械制图教会我们如何识图、如何画图，在机械制图中有哪些细节需要注意；理论材料力学和金属工艺学教导了我金属有哪些材料，它的力学性能及如何分析它的强度、硬度、金相组织等；机械原理和机械设计教会我们如何设计机械结构，互换性教会我们尺寸公差及形位公差，金属切削原理及刀具、机床教会我们加工过程中如何选用合适的机床、刀具等。而工艺学就是集以前所学加上工艺流程制定来规划整个工件的加工过程。 一学期下来，我收获颇多，而现在有课程设计这样一次机会让我能深刻体会到一个零件的加工全过程。 从选择毛胚到制定工艺路线，再到专用夹具的设计，需要查询很多书籍和手册，有关于材料的，有关于互换性的，有关于夹具结构的，有关于机床刀具的，要考虑到零件的力学性能，零件结构是否会相互干涉，刀具机床是否合适，夹具及夹具个零件的结构是否合理能否加工、其加工的经济成本，尺寸的公差是否符合要求等一系列问题。通过了这次的课程设计深刻体会到了工艺是一门复合型极强的学科，其中包含了很多方面的知识，我从中受益匪浅。1. 提升了分析、解决问题的能力。在开始构思的时候以为自己想的方案没问题了，可真正将它画在纸上并进行后续的计算设计时才发现有问题。这时就要去思考如何改进，通过查询资料观察别人的设计和老师询问使得设计的进度顺利进行下去。像开始的加工工艺制定，开始小组讨论产生很多方案，不知道如何抉择，边和老师探讨了许多，分析了不同的加工