角形轴承箱工艺规程及专用夹具设计说明书.docx
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角形轴承箱工艺规程及专用夹具设计说明书
机械制造工艺学课程设计
课题名称:
角形轴承箱工艺规程设计
及机床专用夹具的设计
学院:
南京航空航天大学
专业:
机械工程及自动化
年级:
班级:
学号:
姓名:
指导教师:
2015年6月
课程设计任务书
题目:
角形轴承箱专用夹具设计
内容:
(1)根据给定的零件绘制零件图(1张);
(2)编制给定零件的机械加工工艺规程(1套);
(3)设计某一道工序所需机床夹具的装配图(1~2张);
(4)设计夹具中主要零件图;
(5)编写课程设计说明书。
原始资料:
零件图样一张
目录
一零件的工艺分析
1.1零件的功用…………………………………………………………1
1.2主要加工表面及要求………………………………………………1
1.3毛坯的选择及制造方法……………………………………………2
1.4毛坯尺寸确定……………………………………………………….2
二.零件的加工工艺路线
2.1机械加工工艺路线…………………………………………………4
2.2编制零件的工序卡片………………………………………………4
三.零件的专用夹具设计
3.1夹具设计任务分析…………………………………………………5
3.2定位方案及定位元件选择和设计
3.2.1定位方案的分析及定位元件的选择………………………5
3.2.2定位误差的计算及定位精度分析………………………….6
3.3夹紧装置的选择及设计……………………………………………6
3.4辅助元件的设计……………………………………………………8
3.5非标准件夹具底板和定位心轴的设计……………………………9
3.6夹具三维轴测图……………………………………………………11
四.课程设计总结与感悟………………………………………………12
五.参考文献……………………………………………………………14
一零件的工艺分析
1.1零件的功用
功用:
1.角形轴承箱位于车床机构中,主要用来支撑、固定轴承,通过固定轴承来实现轴承的正常运转
2.让轴承保持润滑状态
角形轴承箱零件图如下:
1.2主要加工表面及要求
1.孔径为φ180H7的孔,在φ180孔处倒2×45°,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,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0.12,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。
5.角形轴承箱两端面上的六个孔的表面粗糙度为12.5,六个小孔均匀分布在φ220mm的圆周上,孔径为φ130+0。
4mm。
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,保证垂直面到另一端直角面距离为360mm,并保证小面的水平距离为75mm。
1.3毛坯的选择及制造方法
零件材料为HT200,考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大,零件结构又比较简单,又是薄壁零件,故选择铸件毛坯,大批量生产。
考虑到铸造件在制造中产生的内应力,故在加工前进行时效处理。
1.4毛坯尺寸确定
根据零件尺寸及精度要求,由《机械加工工艺手册》查得各工序的加工余量,并设计出毛坯件,尺寸如图:
【注】:
允许误差为±2mm
二零件的加工工艺路线
2.1确定机械加工工艺路线
2.2编制零件的工序卡片(见附录)
三零件的专用夹具设计
3.1夹具设计任务分析
现需要设计完成工序45即铣两个50h11的槽专用夹具。
●加工要求:
1、端面表面粗糙度为12.5;
2、端面与孔φ180的中心线间距为148mm;
3、槽的粗糙度为6.3;
4、槽底到孔φ180中心线距离140h11;
5、槽宽50H11;
6、相对于一大端面,槽对称线位置度误差为0.4mm,平行度误差为0.12mm。
●机床的选择:
由于零件本身较大(360×360),故选用铣床型号为X53K的立式铣床,其工作台面为400×1700。
本工序采用50mm直齿三面刃铣刀周铣法加工需要的槽。
3.2定位方案及装夹元件的选择和设计
3.2.1定位方案的分析及定位元件的选择
初步确定定位方案为两个定位面一个销(心轴)定位方案,根据工序加工要求,在夹具中的定位方案如下:
以一大端面为基准,限制3个自由度,分别是两个方向的转动自由度和一个移动的自由度;
以φ180的中心线(心轴实现定位)限制两个方向的移动自由度,通过在已加工表面使用阶形定位销定位已加工的平面,实现对剩下一个方向的转动自由度进行限制。
这样就完成了对工件的6个自由度的完全定位并有效避免了过定位的问题,满足了精基准选择的基准统一的原则。
关于定位元件的选择,由于采用的是类似于两个平面和一个心轴的定位形式,所以定位元件是一个心轴、一个大平面和一个阶形定位销,平面就选择已经加工过的一个大端面。
这样就实现的工件的完全定位。
采用上述专用夹具定位加工工件,工件与刀具的相对位置由专用夹具保证,基本不受工人技术水平的影响,因而能较稳定地保证工件满足设计精度要求。
另外,采用专用夹具生产能显著提高工件加工效率,进而提高劳动生产率,满足大批量生产的要求。
3.2.2定位误差的计算及定位精度分析
以大端面定位时,定位基准是大端面,由于是平面定位,所以基准位置误差δjw=0,对于基准不重合误差,由于大端面是精基准,所以δbc=0,所以平面定位误差δdw=δbc+δjw=0,所以槽的平行度误差和位置度误差均可以保证。
而槽宽50h11则由刀具保证。
以孔φ180定位时,要保证槽底距φ180的中心线为140h11,定位基准是孔φ180的中心线,工序基准也是孔φ180的中心线,所以基准不重合误差δbc=0,基准位置误差δjw=Td2=0.04−02=0.02mm,所以定位误差为δdw=δbc+δjw=0.02mm。
140h11的公差Td=0.25mm,所以δdw<0.25mm,满足加工精度要求。
3.3夹紧装置的选择及设计
在加工过程中,工件会受到切削力、惯性力、离心力等外力的作用,为了保证在这些外力作用下,工件仍能在夹具中保持定位的正确位置,而不致发生位移或产生振动,一般在夹具结构中都必须设置一定的夹紧装置,把工件压紧夹牢在定位元件上。
因此夹紧装置要满足如下的要求:
1、夹紧时不破坏工件在夹具中占有的正确位置;
2、夹紧力要适当,既要保证工件在加工过程中定位的稳定性,又要防止因夹紧力过大损伤工件表面及产生夹紧变形;
3、夹紧机构操作安全、省力、夹紧迅速;
4、夹紧机构的复杂程度、工作效率与生产类型相适应。
结构应尽量简单,便于制造与维修;
5、具有良好的自锁性能。
确定夹紧力即要确定夹紧力的作用点、方向和大小等三个要素。
夹紧力作用点指夹紧元件与工件表面的接触位置。
它对工件夹紧的稳定性和变形有很大影响。
a)夹紧力的作用点应落在支承元件上或几个支承元件所形成的平面内;
b)夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上;
c)夹紧力的作用点应尽可能靠近加工面。
夹紧力的方向与工件定位基准所处的位置,以及工件所受外力的作用方向有关:
1)夹紧力的作用方向应垂直于工件的主要定位基准,以保证加工精度;
2)夹紧力的作用方向应有利于减少所需的夹紧力的大小。
夹紧力的大小,对工件装夹的可靠性,工件和夹具的变形夹紧装置的复杂程度等都有很大的影响。
综合上述结论,考虑到钩形压板压紧效果比较好,决定采用两个钩形压板压在大端面的直径方向上,可以符合上述夹紧要求,夹紧方案如下图(图3.1)所示:
图3.1钩形压板(标准件)
3.4辅助元件的设计
本夹具设计中采用对刀装置对刀,由对刀块和塞尺组成。
采用对刀装置对刀时,为防损坏刀刃或造成对刀块过早磨损,刀具与对刀面不应直接接触,而是将对刀面移近刀具,在对刀面和铣刀之间塞入塞尺,凭抽动的松紧感觉来判断对刀的准确程度。
考虑到夹具加工直角端面,是竖直方向的端面,因此考虑采用标准件直角对刀块和4mm的塞尺作为对刀装置。
由于直角对刀块是标准件,高度一定,而角形轴承箱在夹具底板上已经垫高,所以为了使对刀块实现其准确对刀的功能,需要设计一个辅助元件垫高块来垫高直角对刀块,使对刀块的竖直面高度能够与工件的直角端面高度差不多。
垫高块的三维建模图(图3.2)如下所示:
图3.2垫高块轴测图
3.5非标准件夹具底板和定位心轴的设计
本夹具设计中为了能更好的实现夹具的功能,我设计了两个主要的非标准件夹具底板和定位心轴。
●夹具底板
夹具底板是整个夹具体的主要部件,由于加工表面采用的铣削加工的方法所以在夹具底板上要加上与铣床连接的装置,比如机床座耳、定位键和定位螺钉。
由于工件是卧式放置,第一定位基准是大端面,所以在夹具底板上我设计了一个垫高层,其作用有两方面,一是垫高层是用来定位大端面的,垫高层的面积比夹具底板上表面小,而加工精度却比上表面要高很多,而且要保证垫高面的上表面与底板的下表面之间的平行度要求,所以垫高之后可以减小加工难度;二是由于铣削的表面距离下端面之间只有5mm,如果不加以垫高,留有的退刀余量较小,可能会有打刀的现象发生。
此外,为了方便夹具体与铣床之间的安装,在底板与机床结合的平面上,向上挖空了一部分,以减小加工面,同时也更方便夹具体与铣床之间的连接安装,易于保证平行度要求。
夹具底板的图(图3.3)如下所示:
图3.3夹具底板三维轴测图
●定位心轴
定位心轴是用来定位孔φ180的中心线的,由于孔φ180的中心线是主要定位基准,因此要保证其与底板之间的垂直度要求。
心轴设计成两段,大端轴径φ180,与工件的φ180孔是间隙配合,小端轴径φ80,与夹具底板之间也是间隙配合,同时两段轴之间有同轴度要求。
定位心轴的三维轴测图如图(图3.4)所示:
图3.4心轴的三维轴测图
3.6夹具三维轴测图
经过上述的设计,夹具的最终三维轴测图(图3.5)如下:
图3.5夹具装配体三维轴测图
四课程设计总结与感悟
本次的机械制造工艺课程设计让我详细了解了如何将一个毛坯件加工成一个满足加工要求的零件的过程,将课本上所学的知识运用到了实践之中。
本次课设是以小组的形式一起完成加工路线的讨论,我们小组的任务是角形轴承箱。
主要加工面比较多,涉及到工序安排先后问题,组内成员之间有点分歧,其中一个分歧是第一步以什么为粗基准加工,由于考虑到两个大端面与孔φ180的中心线之间有垂直度要求,而且是以孔φ180的中心线为基准的,所以我们小组想先加工孔φ180,但是考虑到加工原则中先面后孔的原则,以及问了指导老师之后,我们决定采取先加工一个大端面,然后以大端面为基准加工孔φ180,再加工另一个大端面的工艺路线。
在讨论中,我们学会了如何更加准确地表达自己的观点,如何学会聆听他人的观点,从中看到自己的不足,团队的每个成员都取得了较大的进步。
而这些分歧的产生很主要的是由于我们对知识的掌握还不够全面,运用的还不够熟练。
遇到问题,想办法解决问题,这就是一个锻炼和进步的过程。
除了更加熟悉了机械制造工艺制定流程之外,课设中我对很多书本上的概念(如定位误差、基准等)有了更深层次的理解。
只靠书本上的简单讲解和一两个例题来学习是远远不够的。
此外,这次课设让我对三维建模以及CAD制图更加熟悉,熟练地掌握了如何利用三维建模完成整个零件的设计,也更深刻体会到计算机辅助设计的优势。
五参考文献
[1]《机械制造技术课程设计指导》.刘长青.华中科技大学出版社.2007
[2]《机械制造工艺学课程设计指导书》.陈蔚芳梁睿君.南京航空航天大学机电学院.2014
[3]《机械制造工艺与装备》.叶文华陈蔚芳马万太.哈尔滨工业大学出版社.2011
[4]《实用机械加工工艺手册》.陈宏钧.机械工业出版社.2000
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