机械制造工艺设计说明书

HUNAN  UNIVERSITY 课程报告 课程设计题目： 机械制造工艺学课程设计   课程设计时间 2013.7.12-2013.7.25   学生姓名：   学生学号：   专业班级： 车辆工程1001班   学院名称： 机械与运载工程学院   指导老师：   学院院长：         2013年7月25日 湖南大学课程设计报告          第 1 页 角形轴承箱的夹具设计 摘    要 题目所给的零件是机用床的角形轴承箱。它位于车床机构中。，主要用来支撑、固定轴承的箱体，通过固定轴承来实现轴承的正常运转。槽50h11与端面100号1为配合表面有较高的精度和表面粗糙度。140h11为内院较高的定位基准，Φ180H7孔为轴承配合有较高的精度。下面是零件的三维图： 通过对零件简单的，我选择了加工工序中最后一道工序：钻孔  6-Φ13分析设计夹具。本设计内容主要包括：夹具总装图、零件设计、定位夹紧分析。 关键词：角形轴承箱；定位夹紧；夹具设计；夹具体 湖南大学课程设计报告          第 2 页 目          录 1  前言………………………………………………………..…………… ………………..3 1.1  课程设计的目的和要求 1.2  课程设计的任务 1.3  课程设计的题目 2  分析定位基准及确定定位夹紧方案.................................................................................5 2.1  分析零件的加工工序 2.2  确定分析工序 2.3  分析定位基准 2.4  分析需要限制的第一类自由度，确定定位夹紧方案 3  夹具元件的设计计算.........................................................................................................6 3.1  心轴 3.2  钻模板、可换钻套、衬套 3.3  支承钉、夹紧装置 3.4  夹具体的设计 4  夹具体零件图的绘制.........................................................................................................10 5  装配图的绘制.....................................................................................................................11 6  夹具体工艺过程卡的编制.................................................................................................11 7  总结与体会.........................................................................................................................13 8  参考文献.............................................................................................................................14 湖南大学课程设计报告          第 3 页 1、前言 1.1  课程设计的目的和要求 课程设计是我们课堂之外的一项重要的实践，而机械工艺制造和夹具的设计又是机械加工中的重要组成部分。所以我觉得做一次制造工艺的课程设计是十分有必要的，此次课程设计的目的主要如下所示： ①基于理论与实践相结合之原则，培养学生综合运用机械制造工艺学及相关专业课程的理论知识，独立编制机械加工工艺规程 ②根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计 ； ③学会运用相关手册、、图表等技术资料； ④进一步掌握、Solidworks或UG软件； ⑤为毕业设计打下基础 1.2  课程设计的内容 本次课程设计的主要要求如下： ①夹具总装图（先采用3维软件建模，转为AutoCAD二维图，图纸尺寸根据总装图大小确定）； ②夹具体零件图 （AutoCAD二维图） ； ③夹具体的机械加工工艺过程卡片，包含在课程设计中； ④课程设计说明书。 湖南大学课程设计报告          第 4 页 1.3  题目的选择 图1-1 功用：1、固定轴承的运转；  2、让轴承保持润滑状态； 3、材料HT200，属大批量生产。 2、分析定位基准及确定定位夹紧方案 2.1  分析零件的加工工序 角形轴承箱是机床的一个重要零件，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。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。 工序分析： 工序一 金属型铸造毛胚 工序二 人工时效 工序三 铣加工一直角平面，保证尺寸148. 工序四 以已加工的直角平面为精基准，加工另一直角平面，保证垂直度工差。 工序五 镗销端面及镗加工Φ180H7 湖南大学课程设计报告          第 5 页 工序六 铣加工另一端面，保证尺寸100h11 工序七 加工槽50h11，保证尺寸140h11 工序八 以已加工的槽50h11定位加工另一槽，保证尺寸140h11 工序九 以Φ180H7空及基准B面定位夹紧，铣一边长度75的凸台 工序十 以Φ180H7定位，铣另一边凸台 工序十一  以孔Φ180H7定位，使用钻模钻2-Φ25的孔 工序十二  以孔Φ180H7定位，钻6-Φ13 工序十三  钳工去毛刺 2.2  确定加工工序进行定位分析 选择工序12进行夹具设计，即以孔Φ180H7定位，钻6-Φ13的孔。 2.3  分析定位基准 Φ180H7为该道工序的定位基准，其中Φ180H7既是装配基准又是设计基准，通过心轴和支承钉确定了零件的夹具中的相对位置 2.4分析需要限制的第一类自由度并确定定位夹紧方案 由于此道工序是零件的最后一道加工工序，所以选择了以下的过程分析： ①画出工序进行到十一时的轴承箱的三维模型图.。 湖南大学课程设计报告          第 6 页 ②分析该步工序应该限制的第一类自由度。 要钻6-Φ13的孔，建立如图所示的坐标系，需要限制的自由度有x、y方向的移动和绕x、y轴的转动，还应限制z方向的转动。 ③该道工序基准的选择。Φ180H7为该道工序的定位基准，其中Φ180H7既是装配基准又是设计基准，通过心轴和支承钉确定了零件的夹具中的相对位置 ④确定限制第一类自由度的定位方式。 考虑到零件的结构特点，可以采用心轴、定位平面、支承钉的方式组合定位。其中，心轴限制的自由度有x，y方向的移动，定位平面限制的有绕x、y、z轴的转动和绕x、y轴的转动，支承钉则限制了绕z轴的转动。在设计中要注意尽量避免过定位，通过这种定位方法完全限制了零件在夹具中的自由度。 ⑤确定夹紧方案。 该道工序是钻孔，并不需要很大的夹紧力，所以可以用压紧螺钉和压紧块的方式压紧。 3、夹具原件的设计计算 3.1心轴 零件图中中心孔的直径为180±0.05,该孔的直径完全能满足心轴的大小。心轴的极限偏差为 。心轴和零件孔之间的配合精度为H9/h9。心轴的零件图3.1所示。 图3-1 湖南大学课程设计报告          第 7 页 3.2钻模板，可换钻套，衬套 查《现代夹具设计手册》（朱耀祥，浦林祥主编），根据需要选择钻的孔的大小来确定所选择钻套的型号，进而确定衬套的型号以及配对螺钉的大小。 图3-2 图3-3 湖南大学课程设计报告          第 8 页 然后根据零件外形特征设计盖模板。确定进刀余量。为了装夹零件方便盖模板为可翻转式，由一菱形螺母夹紧，通过平面和定位插销方式定位。 图3-4 3.3 支承钉、夹紧装置 支承钉有标准可查，通过分析零件相对于夹具体的位置来确定支承钉的型号。 在选择夹紧装置时需要对夹紧力进行计算： 采用高速钢材质钻头进行钻孔加工，由钻削产生的切削力为 ，零件的材质为铸铁，修正系数 =0.9。经过粗略的计算可知能产生的最大的切削力为18300N，而有Φ=20的压紧螺钉产生的压紧力为23060满足需求。所以，可以选择压紧螺钉的方式压紧。压紧螺钉和配对的衬套均有标准可查。 湖南大学课程设计报告          第 9 页 图3-5                                      图3-6 3.4夹具体的设计 考虑到夹具方案和生产规模，夹具体采用铸造的方式。夹具体设计如图3-7。详见CAD 二维图。 图3-7 湖南大学课程设计报告          第 10 页 4、夹具体零件图的绘制 根据UG三位图画零件图，由CAD软件做最后的编辑。见附件A0零件图。 图4-1 5、装配图的绘制 将各零件通过UG装配，由UG导出二维的三视图，最后由CAD软件编辑。见附件A0装配图。 图5-1 湖南大学课程设计报告          第 11 页 6、夹具体工艺过程卡的编制 夹具体采用铸体结构，夹具体结构如图6-1所示。 湖南大学课程设计报告          第 12 页 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。 工艺路线方案如下： 工序号 工序名称 加工内容 01 铸造 铸件 02   人工时效 03 镗 以零件后断面为基准镗加工Φ250及端面 04 铣 以Φ250轴心为基准铣端面148 05 铣 铣零件上支撑面 06 铣 铣零件上端面40的凸台 07 铣 以Φ250轴心为基准铣右端凸台 08 铣 铣加工前端170的凸台 09 铣 铣加工前后两个定位凸台 10 钻 钻Φ20的排屑孔 11 钻 钻零件上端M16的螺纹孔 12 钻 钻右端凸台上Φ38的孔 13 钻 以上支撑面为基准钻Φ12的孔 14 钻 钻零件上端两个Φ12的孔 15   钳工去毛刺 16   终检入库       湖南大学课程设计报告          第 13 页 7、总结与体会 总    结 作为一名工科生，将所学知识付诸实践是一项十分重要的技能。课程设计既是课程学习的一部分，更是对课程知识的应用和拓展。  从熟悉零件的结构特点、绘制零件三维图和平面三视图，到为零件各个待加工表面制定合理可行的工序、有机组合完成工序卡片的制定，再到工序定位方案的设计和专用夹具的设计绘制，整个课程设计充实而有条不紊地进行。在此过程中遇到很多问题，如制定工序时面临多种加工方案可供选择，需要综合考虑加工经济型、基准重合性等因素合理选择；填写工序卡片时如何简洁而正确地表达定位夹紧及加工面各种信息，工序卡片的各种规定等；分析每一道工序、计算其定位误差时很容易出现概念性错误导致理解错误；绘制夹具图时待加工零件要透明化处理、兼顾各项设计原则。遇到问题，想方设法解决问题，这就是一个锻炼和进步的过程。除了熟知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，实践出真知，的确如此！  另一个收获，各种应用软件在工程科学中的重要性在此次课设中得到很彻底的体现。广泛了解各类应用软件并精于本专业某些软件，如UG、CAD、SOLIWORKS等，是作为一名合格的工科生需要努力的方向。  最后，课设过程中多次求助指导老师，都得到耐心、细致的解答，在此向郑老师致以最真诚的感谢！ 湖南大学课程设计报告          第 14 页 8、参考文献 [1]  孟少农主编，机械加工工艺手册  机械工业出版社  [2]  刘品，李哲主编：机械精度设计与检测基础（第5版）哈工大出版社  [3]  叶文华，陈蔚芳，马万太主编：机械制造工艺与装备 哈工大出版社  [4]  钱志锋，刘苏主编：工程图学基础教程（第三版） 科学出版社 [5]  陈蔚芳，梁睿君主编：机械制造工艺学课程设计指导书  [6]  IRAM E.GRANT主编，夹具非标准夹紧装置 机械工业出版社