角型轴承箱机械加工工艺规程及铣槽工艺装备设计.docx
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角型轴承箱机械加工工艺规程及铣槽工艺装备设计
辽宁工程技术大学
机械制造技术基础
课程设计
题目：
角型轴承箱机械加工工艺规程及铣槽工艺装备设计
班 级：
姓 名：
学号：
指导教师：
完成日期：
任务书
一、设计题目:
角型轴承箱机械加工艺规程及铣槽工艺装备设计
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
1．所加工的零件图1张
2．毛坯图1张
3．编制机械加工工艺过程卡片1套
4．编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片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．课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。
（约5000-8000字）1份
四、进度安排
本课程设计要求在3周内完成。
1．第l～2天查资料，绘制零件图。
2．第3～7天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法，编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。
3．第8～10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11～13天，完成夹具装配图的绘制。
5．第14～15天，零件图的绘制。
6．第16～18天，整理并完成设计说明书的编写。
7．第19天～21天，完成图纸和说明书的输出打印。
答辩
五、指导教师评语
该生设计的过程中表现，设计内容反映的基本概念及计算，设计方案，图纸表达，说明书撰写，答辩表现。
综合评定成绩：
指导教师
日 期
摘 要
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。
并设计工序30—粗铣两槽。
本夹具将用于X6140立式升降台铣床，采用刀具为套装式直齿三面刃铣刀，对两个小平面加工课程设计是每个大学生在毕业前必须完成的一个教学环节，是对我们所学专业的一个综合测试，也是对我们大学生做的一次具体的、重要的考验。
此设计密切结合高等学校的办学宗旨。
已检测我们在学习和实习过程中对所学知识的掌握程度和运用水平。
同时在课程设计中与同学互相帮助,一起去图书馆查阅课程设计中需要得一些相关资料,共同探讨课程设计中出现的问题,体现了同学之间的凝聚力,增进了同学之间的友谊,加强了与老师的知识探讨.
关键字：
角型轴承箱夹具设计定位夹紧
Abstract
Inordertoimprovelaborproductivity，amityassuranceprocess，reducethelaborintensity，needtodesignspecialfixtures。
And，designprocess60—roughtwosmallplanesThisfixturewillbeusedtoX6140verticalmillingmachine,usingthetooltosuitstylebladecutterwithstraightteethonthreesides,twosmallplanesoncoursedesignprocessisthateachuniversitymustbecompletedbeforegraduation,ateaching,isthatweprofessionofacomprehensivetest,butalsoforourstudentstodoaspecific,importanttest.Thisdesigncloselywithinstitutionsofhigherlearningmission.Havebeendetectedintheprocessoflearningandpracticemasteryoftheknowledgeanduselevels.Whileinthecoursedesignandstudentshelpeachother,gotothelibraryaccesstocurriculumdesignneedstogetsomeinformation,discussproblemsincoursedesign,reflectingthecohesionbetweenthestudentsandenhancethefriendshipbetweenthestudentsandstrengthendiscussedwiththeteacher'sknowledge.
Keywords：
AnglebearingboxFixturedesignLocateClamping
目录
1零件的工艺分析……………………………………………1
1.1零件的作用及功用分析………………………………1
1.2确定零件的生产类型及毛胚种类和制造方法……………………………………………………………1
1.3主要加工表面及要求…………………………………2
1.4拟定工艺路线…………………………………………3
1.4.1选择定位基准……………………………………3
1.4.2工序顺序的安排…………………………………3
1.5加工余量的确定以及毛胚尺寸的安排…………………5
1.6工序的集中与分散………………………………………7
2角型轴承箱夹具设计………………………………………7
2.1工序的工艺分析………………………………………7
2.2定位方案及定位元件选择与设计……………………7
2.2.1定位方案的选择…………………………………7
2.2.2夹紧装置的选择与设计…………………………9
2.2.3定位误差的计算…………………………………11
3夹具设计的基本要求………………………………………11
3.1.1精基准选择的原则……………………………………11
3.1.2夹具设计精度的设计原则……………………………12
3.1.3夹紧力误差…………………………………………12
3.1.4夹紧力选择…………………………………………12
4总结………………………………………………………13
5参考文献…………………………………………………14
1.零件的工艺分析
1.1零件的作用及工艺分析
（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：
（参阅附图零件图-）
（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。
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。
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。
1.2确定零件的生产类型及毛胚种类和制造方法
（1）由老师给的任务以及零件本身的质量用途分析，角型轴承箱的制造为大批量生产。
（2）毛胚的材料在产品设计时已经确定，此零件的毛胚材料为HT150.
根据材料的工艺性能、毛胚的尺寸行状和精度要求、零件的生产纲领以及采用新材料新技术的可能性基础上，选择毛胚的种类为铸件毛胚。
1.3主要加工表面及要求
1.孔径为φ180H7的孔,在φ90孔处倒1×45°，表面粗糙度为1.6。
2.角形轴承箱的两大端面,表面粗糙度为6.3,保证两大端面之间的距离为100h11。
3.角形轴承箱两垂直面，表面粗糙度为12.5,垂直度为0.10,保证端面到孔中心距离为148mm。
4.角形轴承箱的两个槽，表面粗糙度为6.3,垂直度为0.10,并且要完全保证槽底面到孔中心距离为70h11，槽宽为50H11,并保证槽两个侧面的粗糙度为6.3。
5.角形轴承箱两端面上的五个孔的表面粗糙度为12.5,并且保证另一个孔的表面粗糙度为3.2,六个小孔均匀分布在φ220mm的圆周上，孔径为φ130+0。
3mm。
6.角形轴承箱两槽上的两个大孔，表面粗糙度为12.5，两孔的中心线到槽底面的距离为310mm，孔径为φ25mm。
7．角形轴承箱的两个小面的表面粗糙度为12.5，保证其到角形轴承箱垂直面的距离为58mm，并保证小面的水平距离为75mm。
1.4拟定工艺路线
1.4.1选择定位基准
为使所选的定位基准能保证整个机械加工工艺过程顺利进行，通常应先考虑如何选择精基准来加工各个表面，然后考虑如何选择粗基准把精基准表面先加工出来。
精基准的选择原则：
基准重合原则、基准统一原则、互为基准原则、自为基准原则、便于装夹原则。
在本设计中我们选择底面为精基准。
1.4.2工序顺序的安排
在安排工序顺序时，不仅要考虑机械加工工序，还应考虑热处理工序和辅助工序。
一般遵循以下几个原则：
先基准后其他、先粗后精、先主后次、先面后孔。
经设计分析，初步制定出加工工序：
工序号
工序名称
设备
0
铸造
铸造机
5
热处理
箱式加热炉
10
车一端面、内孔、倒角
车床CA6140
15
车另一端面、倒角
车床CA6140
20
钻6×φ13mm
Z535立式钻床
25
铣两大端面
立式升降台铣床X53K
30
铣槽
立式升降台铣床X53K
35
钻2×φ25mm通孔
台式钻床Z4018
40
铣小平面
立式升降台铣床X53K
45
半精镗、精镗φ180mmH7内孔
T68卧式镗床
50
质检
专用量具
55
防锈
油池
1.5加工余量的确定以及毛胚尺寸的确定
角型轴承箱，零件为HT200，大批量加工，铸造毛胚。
据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量及毛坯尺寸如下：
加工表面
基本尺寸
加工余量等级
机械加工余量/mm
尺寸公差
备注
两个端面
100
G
4
2.2
顶面降一级，双侧加工
Φ25mm的孔
25
G
4
2
单侧加工
Φ180mm孔
Φ180
H
4
2.8
Φ13mm孔
Φ13
H
4
1.6
两大端面
148
G
4
2.5
主要加工表面
零件尺寸/mm
总余量/mm
毛坯尺寸/mm
两个端面
100
6
106
Φ180mm的孔
Φ180
6
174
两大端面
148
4
152
Φ25mm的孔
Φ25
0
Φ13mm孔
Φ13
0
1.6工序的集中与分散
该零件选用工序集中原则安排锥齿轮座的加工工序。
该锥齿轮座的生产类型是大批生产，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，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。
２.角形轴承箱的专用夹具设计
２.１工序的工艺分析
零件为角形轴承箱，材料为HT200。
生产类型为：
大批量生产。
该零件工艺规程见工艺卡。
现要求设计工序号为30的铣槽的夹具。
零件的加工要求为：
角形轴承箱的两个槽，表面粗糙度为6.3,垂直度为0.10,并保证槽底面到孔中心距离为140h11，槽宽为50H11,并保证槽两个侧面的粗糙度为6.3。
2.2定位方案及定位夹紧元件选择和设计
2.2.1定位方案的选择
1.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（X，Y方向转动、Z方向的移动），φ180孔处的短心轴限制2个自由度（X，Y方向移动），左边的挡销限制一个自由度（Z方向的转动）。
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
本工序采用底面和短心轴作为主要定位元件。
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、教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。
3.切削力及夹紧力计算
由于实际加工的经验可知,铣削时的主要切削力为铣刀的切削方向,即垂直于第一定位基准面,在两侧只需要采用心型块适当夹紧后本夹具即可安全工作.因此,无须再对切削力进行计算.
２.２.２夹紧装置的选择及设计
１．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：
（1）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。
（2）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；
（3）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；
（4）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）该夹具是用六角头螺母手动夹紧，在装夹过程中方便简单，节约了大量的装夹时间，并采用压板作为夹紧力的实施件。
（6）操作方便，使用安全、可靠，且改善工人的劳动条件，减轻劳动强度。
在夹紧过程中也不会使工件产生变形，且具有自锁功能，能保证加工过程中加工件位置的确定。
２．夹紧装置设计
夹具体是夹具的基本件，它既要把夹具的各种元件、机构、装置连接成一个整体，而且还要考虑工件装卸的方便。
因此，夹具体的形状和尺寸主要取决于夹具各组成件的分布位置、工件的外形轮廓尺寸以及加工的条件等。
在设计夹具体时应满足以下基本要求。
①、具有足够的强度和刚度。
②、结构简单、轻便，在保证强度和刚度前提下结构近可能简单紧凑，体积小、质量轻和便于工件装卸。
③、安装稳定牢靠。
④、结构的工艺性好，便于制造、装配和检验
⑤、尺寸要稳定且具有一定精度。
⑥、清理方便。
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。
2.2.3．定位误差的计算
工件装到定位轴上，工件定位孔与定位轴可以与任意母线接触。
由于定位副制造不准确引起的定位误差
△dw=Td+Td+△s
其中△s=Dmin－dmax
本夹具上Td=0.035,Td=0.022,△s=-0.026
所以△dw=0.031﹤0.5×0.4,即定位误差小于圆度公差的一半,符合标准。
铣削用量：
查《切削用量手册》得：
f=0.70~0.86mm/r,再由《机械制造工艺设计简明手册》C365L车床进给量取f=0.76mm/r。
查《切削用量简明手册》取V=0.33m/s=19.8m/min
n=1000V/D=1000×19.8/3.14×18=350r/min
按机床选取n=322r/min,故V=Dn/1000=3.14×18×322/1000=18mm/min
计算基本工时：
T=（L+L1+L2）/（f×n）
=（91+11+0）/（0.76×322）=0.20min。
3.夹具设计的基本要求
3.1.1精基准选择的原则:
在选择基准时,主要应考虑保证加工精度和工件安装方便可靠。
其选择原则应遵循A.基准重合原则，用设计基准作为定位基准,以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。
B.基准统一原则，应采用同一基准电位加工零件上尽可能多的表面,基准重合和统一原则是选择精基准的两个重要原则,但实际生产中有时回遇到两者想互矛盾的情况。
C.自为基准原则,某些要求加工余量小而均匀的精加工工序,选择加工表面本身作为定位基准。
D.互为基准原则,对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时,需要两个表面互相作为基准,反复进行加工,以保证位置精度要求。
3.1.2．夹具设计精度的设计原则
要保证设计的夹具制造成本低，规定零件的精度要求时应遵循以下原则：
（1）对一般精度的夹具
1）应使主要组成零件具有相应终加工方法的平均经济精度；
2）应按获得夹具精度的工艺方法所达到的平均经济精度，规定基础件夹具体加工孔的形位公差。
（2）对一般精度或精度要求低的夹具，组成零件的加工精度按此规定，既达到了制造成本低，又使夹具具有较大精度裕度，能使设计的夹具获得最佳的经济效果。
对精密夹具除遵循一般精度夹具的两项原则外，对某个关键零件，还应规定与偶件配作或配研等，以达到无间隙滑动等。
（3）对夹紧机构的基本要求如下：
１）夹紧作用准确，处于夹紧状态时应能保持自锁，保证夹紧定位的安全可靠。
２）夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧时不应损害零件表面质量
３）夹紧件应具备一定的刚性和强度，夹紧作用力应是可调节的。
４）结构力求简单，便于制造和维修
3.1.3夹紧力误差
夹紧误差是指工件在夹紧力的作用下,工序基准相对于理想位置的最大偏移值在加工尺寸方向上的投影和工件变形所造成的加工表面的形状误差。
产生夹紧变形的因素有两个方面:
工件的弹性变形、工件定位面与夹具定位面之间的接触变形。
3.1.4夹紧力的选择
如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。
应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。
提高夹具性价比。
本道工序为镗床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。
本工序为精镗切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。
本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。
夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。
为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。
总结
课程设计是理工类学生必不可少的一个环节，在老师和同学们的共同努力下已取得了初步的结果，从整体上看，课程设计是锻炼我们理工类学生的一种思维能力和实践能力，虽然我们的能力有限，但是通过初步的尝试，我们已经能基本符合我们这个专业的理论和实践。
数控加工是现代制造技术的典型代表，在制造业的各个领域如，航天航空，汽车，摩托车，模具，精密机械，家用电器等方面有着日益广泛的应用，已成为这些行业中不可缺少的加工手段，拌随着全球制造业向我国逐渐转移的发展趋势，对数控加工的要求必将呈现出高速持续的增长，人才市场急需一批既懂得数控加工相关技术，有熟悉ＣＡＤ／CAXA软件编程的人才。
通过这次课程设计，我们感受到了对专业知识的缺乏和不足，也使我们的专业知识得到进一步提高，感谢学校给我们这次难得的学习机会。
参考文献
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