角型轴承座零件机械加工工艺规程.docx

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角型轴承座零件机械加工工艺规程

角型轴承座零件机械加工工艺规程

设计者张佳雨

班级机自132

组名

组员张佳雨、周月苗、刘备、薛良辰、檀家伟

机械制造工艺及夹具

课程设计说明书

题目：

角型轴承座零件机加工工艺及钻直径25孔钻床夹具设计

设计者张佳雨

班级机自132

指导教师叶泳东

工学院机械系2016年7月8日

机械制造工艺及夹具

课程设计任务书

题目：

角型轴承座机加工工艺及钻床夹具设计

内容：

（1）零件--毛坯合图

（2）机械加工工艺规程

（3）夹具总装图、主要零件图

（4）课程设计说明书

原始资料：

该零件图样一张；生产纲领为2000件/年，备品率为10%，加工废品率为1%，每日一班；现有加工设备按我校机械实训中心机床设备型号清单。

设计者张佳雨

班级机自132

组别

指导教师叶泳东

2016年7月8日

零件图

毛坯图

设计说明书

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Φ180H7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Φ180H7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Φ180h7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一。

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8～10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。

3.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。

（二）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Φ180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Φ180，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Φ180作为基准）。

（三）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φ180H7mm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φ250mm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-φ13，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[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。

7、对于零件侧面上的2-φ25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。

（四）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20X123GB/T6117.2-1996。

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：

Φ13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/T6135.2-2008。

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：

Φ25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=0.2min

四钻床夹具设计

钻Φ25mm孔夹具设计

零件的加工要求为：

孔的基本公差上偏差0.4下偏差0，位置度公差为0.6，需满足最大实体尺寸要求，粗糙度为12.5。

（一）专用夹具设计的基本要求

1.保证工件的加工精度

专用夹具应有合理的定位方案，合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的定位误差计算与分析，确保所设计夹具满足加工精度要求。

2.提高生产率，降低成本

夹具的复杂程度要与工件的生产纲领相适应。

应根据批量大小选用各种快速高效夹紧装置，以缩短辅助时间，提高生产率。

另外考虑到经济型要求，设计夹具时夹具结构应尽量简单，并尽可能采用标准件。

3．具有良好的结构工艺性

设计的夹具应便于制造、检验、装配、调整、维修。

4.实用性好

夹具的操作应简便、省力、安全可靠，且便于切屑的清理、排除。

（二）定位方案及定位夹紧元件选择和设计

1.定位方案的选择

根据工序加工要求，工件在夹具中的定位方案如下：

以底面为主要定位基准，限制3个自由度（绕X，Y轴转动、Z方向的移动），φ180mm孔处的定位销限制2个自由度（X，Y方向移动），右边的支承钉限制一个自由度（绕Z轴的转动）。

按照基准重合以及精基准的原则，X,Z方向用设计基准作为定位基准，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.定位元件设计

本工序采用侧面和支撑板、支撑钉作为主要定位元件。

如夹具总装图所示这样能较容易、较稳定地保证加工精度。

用夹具装夹工件时，工件相对与刀具的位置由夹具保证，基本不受工人技术水平的影响，因而能较容易、较稳定地保证工件的加工精度。

能提高劳动生产率，减轻工人的劳动强度。

采用夹具后，工件不需划线找正，装夹方便迅速，显著地减少了辅助时间，提高了劳动生产率。

定位误差计算

因为定位基准与工序基准重合，△B=0又因为基准位移误差为0，△Y=0。

△D=△B+△Y=0

夹紧力的计算：

因采用的是手动夹具故夹紧力无须计算。

3.确定导向装置

本工序所钻的空无精度要求，一次装夹要完成2个孔的加工，采用固定钻套；有考虑到要求结构简单且能保证精度，因此采用可拆卸钻模板，钻模板与夹具体需螺栓紧固。

4.夹紧装置的选择及设计

夹紧机构的三要素是夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力大小的确定。

夹紧力作用点的选择应遵循的规则：

a．为了使定位稳定，夹紧力作用点应该落在主要的定位支承面上，活络在主要的定位支承面上的支承点所围成的面积内。

b．夹紧力应作用在工件刚性较好的部位上，不应该使工件产生夹紧变形或使工件产生翻砖力矩；

c．为了防止工件在加工过程中产生振动，夹紧力的作用点应尽量靠近被加工表面；

d．夹紧力作用点的数目，应尽量在工件的整个接触面上分布均匀，以减小夹紧变形。

5.夹具体毛坯制造方法的选择

综合考虑结构合理性、工艺性、经济型、标准化以及各种夹具体的优缺点等，选择夹具体毛坯制造方法为铸造夹具体；

夹具体的外形尺寸：

在绘制夹具总图时，根据工件、定位元件、夹紧装置及其辅助机构在总体上的配置，夹具体的外形尺寸便已大体确定。

五、课程设计总结与感想

纵观我们以前学过的课程：

工程图学教会我们如何识图，理论力学和材料力学教会我们如何分析工件的力学性能，机械原理和机械设计教会我们如何设计出机械来，现代加工技术教会我们多种加工方式，互换性教会我们如何检验工件，剩下来没解决的问题就是如何把它加工出来了，而工艺就是这样的一门课程。

一学期下来，我收获颇多，而现在又有幸借机械制造工艺与装备课程设计这样一个机会来小试牛刀，真实体会了一下零件加工全过程。

从选择毛柸到制定工艺路线，再到专用夹具的设计，需要查询很多书和手册，有关于材料的，关于互换性的，关于各种零件的，关于机床和刀具的，还要考虑零件的力学性能等，深刻体会到了工艺是一门复合性的学科，其中包含了很多方面的知识。

在这个过程中，我收获了许多。

1.提升了分析、解决问题的能力。

在开始构思的时候以为这种方案没问题了，可到真正把它画在图纸上的时候才会发现有问题，这时候你就得想怎么办，怎么改进才能在保证要求的前提下尽可能弄得好一些。

在这样的一边做一边改中收获了几许经验，锻炼了解决问题的能力。

2.对理论知识起到了加深巩固的作用。

在设计的过程中我们翻阅了许多书籍，对材料如何选择，工艺路线如何制定及常用的定位夹紧方案和元件等都有了个了解，对于课堂内容有了更加深刻的认识。

3.熟练掌握常用工程绘图软件的使用。

AutoCAD是我们最常接触的一款绘制工程图的软件，也是一款比较传统的绘图方式。

如今市面上三维绘图软件众多，绘制三维图时比较直观，而且智能性比AutoCAD要高，常见的如CATIA，UG，Pro/E，Solidworks等等都可以先绘制三维图后生成工程图，但往往需要自己再改动。

现在三维绘图软件正逐渐成为工程制图的主流

4.课程设计师理工科学生必不可少的一个实践环节，可以很好地锻炼学生的思维和实践能力。

在这次课程设计中，我需要对书本的知识（工艺路线，夹具，加工路线等）一系列内容有基本的了解，进行理论联系实际的整体考虑。

然而在课设中我们要自己设计工艺路线来对零件进行加工，这使得我们必须熟练的利用这些夹具设计原则来设计，不然我们设计的路线就会有很多冲突的地方，导致加工出的零件理论上不合格或者加工的成本很高。

5.再是在设计过程要综合很多的方面进行设计，理论验证中要考虑到的方方面面很多，我们不可能考虑得非常全面，但是课程设计让我们有了一次这样的锻炼机会，对于我们以后工作中在细节方面的把握会有很大的帮助，至少我们能考虑的方面会越来越全面。

在课设中还夹杂着以前知识的复习，尽管可能忘了很多，可是通过翻阅相关的书籍，我们还是可以获得所需要的知识，一次课设不仅可以拓展和巩固理论知识，还让我们接触到相关的实践加工的经验知识。

通过这次课程设计，我感受到了对专业知识的缺乏和不足，在今后我会多看相关专业书籍，学会自主学习，扩大自己的知识面，培养自己的独立思考能力和创新能力。

6.

六、主要参考资料

[1]孙学强.机械加工技术[M].北京：

机械工业出版社出版1999.10

[2]孟少农.机械加工工艺手册[M].北京：

机械工业出版社出版.1991

[3]刘友才.机床夹具设计[M].北京：

机械工业出版社出版.1991

[4]吴拓.现代机床夹具典型结构图册[M].北京：

化学工业出版社出版.2011.2

[5]邹青呼咏.机械制造技术基础课程设计指导教程[M].北京：

机械工业出版社出版.2011.6

[6]杨黎明.机床夹具设计手册[M].北京：

国防工业出版社出版.1996.5