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.docx
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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
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）
班 级：
汽车07-1班
姓 名：
指导教师：
完成日期：
2010-7-5
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
（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．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
本课程设计要求在3周内完成。
1．第l～2天查资料，熟悉题目阶段。
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，完成夹具总装图的绘制。
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，完成图纸和说明书的输出打印。
8．第20～21天，答辩
五、指导教师评语
成绩：
指导教师
日 期
摘 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
Abstract
Designcontent:
design"angularbearingbox"themachiningprocedureandtechnologyandequipment,anddrawtheangularfigure,bearingparts,bearings,boxblankshape,specificpartsofassemblyfixtures.FillinmachiningprocessintegratedCARDS,themachiningprocesscard.Compilingcoursedesignspecification.
Meaning:
thecourseisdesignedtodesignisoneoftheimportantpracticalteachinglink.Oncompletionoftheproductionpracticeislearned,machinerymanufacturingtechnologyandotherprofessionalcourses.Throughthiscoursedesign,combiningtheorywithpracticeandexercisetheirabilitytoanalyzeandsolveproblemsintheprocessofanalyzingandsolvingindependently,Iwaspartoftheprocess,mechanicalmanufacturespecialjigdesignofthetypicalprocessequipment,improvethestructuredesignability,tothegraduationdesignandforyourfuturewillbeengagedintheworkconductedanadaptivetraining,thuslaidagoodfoundation.
Keywords:
angularbearing,procedureandfixturedesign
1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……………………………………1
1.1.1角形轴承箱的作用……………………………1
1.1.2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……………………1
1.1.4确定零件加工工艺性…………………………2
1.2机械加工工艺规程设计……………………………2
1.2.1选择毛坯………………………………………2
1.2.2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…………………………………2
1.3拟定轴承箱工艺过程………………………………………3
1.3.1定位基准的选择………………………………………3
1.3.2表面加工方法的确定…………………………4
1.3.3加工阶段的划分………………………………………4
1.3.4工序的集中与分散……………………………4
1.3.5工序顺序的安排………………………………4
1.3.6确定工艺路线…………………………………5
1.4工序尺寸（工序25）………………………………6
1.5加工余量的确定（工序25）………………………6
1.5.1背吃刀量的确定………………………………6
1.5.2进给量的确定…………………………………7
2相关工序夹具设计………………………………………7
2.1定位方案的确定……………………………………7
2.2定位误差的确定…………………………………7
2.3夹紧机构设计……………………………………7
2.4夹具与机床连元件………………………………7
2.5夹具体……………………………………………8
2.6方案综合评价和总结……………………………8
3设计体会…………………………………………………9
1.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
1.1.1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
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
大圆端面
φ250
6.3
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
φ
两直角边垂直
中心线
1.1.3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
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
1.2.1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
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φ250
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φ180
.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
由表2-1所得结果，绘制毛坯简图如下所示：
图1-1
1.3拟定轴承箱工艺过程
1.3.1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。
1.3.2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
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
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
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
1.3.6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Φ250圆孔突起左侧平面
立式铣床
立铣刀
游标卡尺
10
粗铣Φ250圆孔突起右侧平面
立式铣床
立铣刀
游标卡尺
15
精铣Φ250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Φ250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Φ180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Φ180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
精铣角形轴承箱下支脚右平面
立式铣床
立铣刀
游标卡尺
65
精镗Φ180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Φ26通孔Ra12.5
立式钻床
立式钻头
游标卡尺
100
钻四对称Φ13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20）
1.5.1背吃刀量的确定
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。
1.5.2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25mm/min；升降为12mm/min；
2.相关工序夹具设计
设计题目：
设计钻角形轴承箱2-φ25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
（一）结构特点的论述
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，φ180H7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
1）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，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（φ180H7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φ180H7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-φ25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
2-φ25孔的位置比较规则，零件上下表面表面粗糙度要求较高，φ180H7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
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
根据工序加工要求，工件在夹具中的定位方案如下：
以φ180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
加工2-φ25孔，所以设计夹具体如下图所示，心轴与待加工零件的φ180H7中心孔配合，并通过夹具体上的φ130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φ20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：
3）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φ130上加工有键槽使其可以利用键联接与夹具体上的φ130孔周向定位。
4）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
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
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
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
1）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，成本低。
缺点：
1、工件无法在一次装夹中加工完成。
3设计体会
为期三周的夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我在老师的指导下，取得了可喜的成绩，课程设计作为《机械制造基础》课程的重要环节，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。
本次课程设计主要经历了两个阶段，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。
第一阶段我运用了基准选择、机床选用等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。
经过这三个星期的设计，我基本掌握了零件的加工过程分析及工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤，学会了查找相关手册、说明书等，以及选择使用工艺装备等等。
总之，这次设计使我在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。
提高了我们的思考、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。
由于个人能力有限，所学知识还不能完全掌握，设计中还有许多错误和不足，请各位老师和同学们多多斧正。
参考文献
[1]、机床夹具设计（第二版）肖继德、陈宁平主编机械工业出版社2000.5
[2]、机床夹具的现代设计方法秦国华、张卫红主编航空工业出版社2006.11
[3]、机械制造技术基础黄健求主编机械工业出版社2005.11
[4]、机床夹具设计秦宝荣主编中国建材工业出版社1998.2
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[6]、机械制造与模具制造工艺学陈国香主编情话大学出版社2006.5
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[8]、机械制造技术基础方子良主编上海交通大学出版社2005.1
[9]、敏捷夹具设计理论及应用武良臣、郭培红等主编煤炭工业出版社2003.9
[10]、机械制造工艺及专用夹具设计指导孙丽媛冶金工业出版社2002.12
[11]、机械制造技术基础课程设计指导教程邹青主编机械工业出版社2004.8
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