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1、西北工业大学 “轴承壳体”的工艺规程的编制和夹具设计“轴承壳体”的工艺规程的编制和夹具设计 设计：设计：XunwpXunwp 学号：学号：2008301320083013xxxx 指导：指导：JayJay 时间：时间：2011/10/12011/10/1 Xunwp 20083013xx - 1 - 目录目录 引言 - 2 - 1 零件图分析 - 2 - 1.1 零件的作用 .- 2 - 1.2 零件的结构分析 - 2 - 1.3 零件的材料和技术要求 - 2 - 1.4 零件的工艺分析 - 2 - 2 毛坯设计 . - 3 - 3 工艺路线的制定 . - 3 - 3.1 基准选择 .- 3
2、- 3.2 工艺方案比较选择 - 4 - 3.3 工艺方案计算说明 - 7 - 5.专用夹具设计 - 9 - 5.1 定位基准选择 .- 9 - 5.2 定位元件 - 9 - 5.3 定位误差 . - 10 - 5.4 加紧机构 . - 11 - 5.5 分度装置 . - 11 - 参考文献 - 12 - Xunwp 20083013xx - 2 - 引言引言 本次课程设计的课题名称是轴承壳体机加工艺及夹具设计。 这次工艺设计和夹具 设计是在刘书暖老师的悉心指导下完成的。 刘书暖老师在百忙中抽出时间给我们解答 课程设计中的工艺问题。通过本次课程设计，使我对本专业有了更加深刻的了解，对 机械制造
3、工艺这门课也有了更深的认识。了解了机械生产中工艺设计这一重要环节， 对夹具设计的过程也有了一定的认识，积累了一定的实践经验。总之，这次课程设计 和其它课程设计一样对我们意义重大。 1 零件图分析零件图分析 1.1 零件的作用零件的作用 本零件是轴承壳体，用以装配轴承并与机体连接，故精度要求较高，对轴承 有一定保护作用。 1.2 零件的结构分析零件的结构分析 本零件属于轴套类零件，内部有三个阶梯孔通，中间的 0.058 0.036 84 孔用于装配轴 承。两侧各有一个凸台和通孔，中间有一挂耳。 1.3 零件的材料和技术要求零件的材料和技术要求 本零件材料为 ZG35CrMnSi， 为低合金铸造调
4、质钢, 调质处理后强度极限可达 1175MPa, 淬透性较好的材质，经适当的热处理后可得到强度、硬度、韧性和疲 劳强度较好的综合力学性能。热处理规范：1)淬火:第一次 950,第二次 890, 油冷;回火 230,空冷、油冷;2)880于 280310等温淬火。 零件图技术要求有以下几点： 1. 0.058 0.036 84 与轴承装配间隙 0.010.03mm； 2. 未注明铸造圆角半径 R3R5； 3. 一般尺寸公差按 HB58UU-82； 4. HRC036； 5. 铸造尺寸公差按 HB0767ZZJ3。 1.4 零件的工艺分析零件的工艺分析 零件图中存在的错误：缺少两侧18孔的倒角尺寸
5、；B 向局部视图中左右方 Xunwp 20083013xx - 3 - 向画反了。 从零件图的分析、零件作用和技术要求中都可以得知84系列孔，5挂耳孔，挂 耳槽，两侧凸台面以及18内孔为主要表面。84系列孔基本尺寸较大，要求 6 级精 度，粗糙度为 Ra1.6um,需要依次采用粗镗、精镗加工达到加工要求；两侧凸台要求 粗糙度为Ra6.3um， 可以采用粗铣、 精铣， 内孔18要求12级精度， 粗糙度为Ra6.3um， 可以采用粗镗或扩孔来达到精度要求；5挂耳孔基本尺寸较小，要求 7 级精度，粗 糙度为 Ra1.6um， 应采用钻扩铰来保证精度， 挂耳槽要求 11 级精度， 粗糙度 Ra6.3u
6、m， 可以粗铣达到要求。 位置关系精度分析：两侧图台面平行度要求 0.04mm，与两侧内孔轴线垂直度 要求 0.05mm；两侧内孔以84轴线为对称线对称度为 0.05mm，两孔同轴度为 0.04mm。 84孔与轴承配合，故精度粗糙度要求均较高；85孔尺寸比84稍大以便于 轴承装配。 2 毛坯设计毛坯设计 本零件为轴套类零件，材料为 ZG35CrMnSi 低碳锰合金铸钢，应采用铸造毛坯。 为减少后续机械加工的余量，节省材料，两侧内孔应预先铸造出孔通，若采用分模造 型则放置两侧内孔型芯困难，所以采用挖砂造型或者假箱造型铸造。如果生产批量小 采用较费工时的挖沙造型，大批量生产则采用高效的假箱造型。挂
7、耳部分孔和槽尺寸 较小均不铸出，铸成实心供后续机械加工。不加工表面如95, 92外圆面、两侧凸台 圆柱面直接铸出不再机加。 其余加工表面毛坯尺寸由后续工艺路线所需加工余量确定。 3 工艺路线的制定工艺路线的制定 3.1 基准选择基准选择 粗基准的选择：本零件为轴套类零件，适于选用外援表面作为加工基准；应 该优先选择零件不加工的表面作为粗基准，以提高加工表面和不加工表面的相对 位置精度；本零件的95外圆面为不加工表面，故选择95外圆面为粗基准，可以 保证内孔壁厚均匀。轴向定位粗基准选择端面。 精基准的选择： 精基准选择是主要注意两个问题： 保证加工精度和装夹方便。 尽量在保证装夹方便的前提下使用
8、设计基准作为定位基准以消除定位误差，另外 尽量使不同工序使用的基准相同即遵守基准一致原则或者互为基准原则以较容 易的保证位置精度。 Xunwp 20083013xx - 4 - 3.2 工艺方案比较选择工艺方案比较选择 各主要表面加工方法： 84系列孔基本尺寸较大， 要求 6 级精度， 粗糙度为 Ra1.6um,可以采用粗镗、 精镗加工； 两侧凸台面要求粗糙度为 Ra6.3um，可以采用粗铣、精铣加工； 两侧凸台槽精度粗糙度要求较低，可以采用粗铣加工或插床加工； 内孔18要求 12 级精度， 粗糙度为 Ra6.3um， 可以采用粗镗加工或扩孔加工； 5挂耳孔基本尺寸较小，要求 7 级精度，粗糙
9、度为 Ra1.6um，可采用采用钻 扩铰加工； 挂耳槽要求 11 级精度，粗糙度 Ra6.3um，可以采用粗铣加工。 （1）工艺路线方案一： 工序 1 粗镗内孔85, 84, 72 工序 2 铣底面 工序 3 倒角 C0.5 工序 4 铣两侧凸台面，槽 工序 5 扩两侧凸台18内孔 工序 6 倒角 C1 工序 7 铣挂耳槽 工序 8 钻扩铰挂耳5孔 工序 9 铣小斜面 工序 10 精镗85, 84 工序 11 终检 （2）工艺路线方案二： 工序 1 粗镗内孔85, 84, 72 工序 2 铣底面 工序 3 铣小斜面 Xunwp 20083013xx - 5 - 工序 4 倒角 C0.5 工序
10、5 铣两侧凸台面 工序 6 铣两侧凸台槽 工序 7 镗两侧凸台18内孔并倒角 工序 8 铣挂耳 工序 9 钻扩铰挂耳5孔 工序 10 精镗85, 84 工序 11 终检 （3）工艺路线方案三： 工序 1 粗镗内孔85, 84, 72 工序 2 铣底面 工序 3 倒角 C0.5 工序 4 铣两侧凸台面，槽 工序 5 镗两侧凸台18内孔并倒角 工序 6 铣挂耳中间 6mm槽 工序 7 铣挂耳两边 工序 8 钻扩铰挂耳5孔 工序 9 精镗85, 84 工序 10 铣小斜面 工序 11 终检 工艺方案分析： 方案一的特点是铣两侧凸台面和槽放在一道工序中，两侧内孔加工采用的是 扩孔，倒角单独安排工序；方
11、案二特点是两侧采用镗孔工艺，镗孔和倒角在一道 工序中完成，两侧凸台面和槽分两道工序单独加工；方案三特点是铣两侧凸台面 和槽放在一道工序中，两侧内孔采用镗孔工艺，镗孔和倒角在一道工序中完成， 另外方案三铣小斜面工序安排在了精镗大孔后面。 铣两侧凸台时，凸台面使用的是加工平面的端铣刀或者周铣刀，铣槽则需要 Xunwp 20083013xx - 6 - 用和槽同宽的 2mm 盘铣刀，不适宜加工大平面。所以如果安排在一道工序中加 工一定需要换刀，降低了生产效率，考虑到批量生产时的工序分散原则，安排两 道工序分别加工，省去换刀时间。对于两侧内孔及倒角加工，若采用45度镗刀 可以完成镗孔及倒角加工，节省了
12、装夹时间并减少了夹具设计制造任务。方案三 中将小斜面加工安排于精镗大孔之后，加工小斜面时必然用大孔及其阶梯端面作 为定位加紧，而内孔是与轴承配合表面，精度粗糙度要求较高，装夹势必会对内 孔表面造成损伤，故不合适。 对于零件图中的两侧凸台面的平行度要求可以通过夹具分度装置来保证。 镗两侧内孔时会使用72孔定位，而此时72孔为粗加工状态，精度不能满 足要求 最终加工方案如下： 工序 1 粗镗内孔85, 84, 72。以95外圆面及底面为基准，选用 卧式车床 C6136 和三爪卡盘 工序 2 铣底面。以84内圆面及其阶梯端面为基准，选用床身铣床 X716B 工序 3 倒角 C0.5。以84内圆面及其
13、阶梯端面为基准，选用卧式镗 床 T68 工序 4 铣两侧凸台面。 以72内圆面， 底面及两侧凸台侧面为基准， 选用床身铣床 X716B 工序 5 铣两侧凸台槽。 以72内圆面， 底面及两侧凸台侧面为基准， 选用床身铣床 X716B 工序 6 镗两侧凸台18内孔并倒角。以72内圆面，底面及两侧凸 台侧面为基准，选用卧式镗床 T68 工序 7 铣挂耳。以两侧凸台面、内孔及底面为基准，选用床身铣床 X716B 工序 8 钻扩铰挂耳5孔。以两侧内孔及底面为基准，选用立式钻 床 Z5025 工序 9 铣小斜面。以84内圆面、其阶梯端面及挂耳为基准，选用 床身铣床 X716B 工序 10 精镗85, 84
14、。以两侧凸台面、内孔及底面为基准，选用卧 式镗床 T68 工序 11 终检 Xunwp 20083013xx - 7 - 以上工艺工程详见机械加工工序卡片。 3.3 工艺方案计算说明工艺方案计算说明 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 （1）95, 92外圆面为非加工表面，毛坯尺寸直接取95, 92。 （2）84, 85内圆面。两内孔精度要求为 6 级，参照实用机械制造工艺设计手 册表 713 及表 68 确定工序尺寸，余量及公差见下表： 0.058 0.036 84 0.058 0.036 85 工序名称工序名称 工序尺寸工序尺寸 直径余量直径余量 工序尺寸工序尺寸 直径余量直径余量 精
15、镗精镗 0.058 0.036 84 1.5 0.058 0.036 85 1.5 半精镗半精镗 0.054 0 82.5 1.5 0.054 0 83.5 1.5 粗镗粗镗 0.22 0 81 2 0.22 0 82 2 毛坯毛坯 79 80 为简化铸造毛坯外形，将 0.058 0.036 85 毛坯尺寸 80 改为 79，即 0.058 0.036 84 ， 0.058 0.036 85 毛坯尺寸统一为 79。上表改为 0.058 0.036 84 0.058 0.036 85 工序名称工序名称 工序尺寸工序尺寸 直径余量直径余量 工序尺寸工序尺寸 直径余量直径余量 精镗精镗 0.058
16、0.036 84 1.5 0.058 0.036 85 1.5 半精镗半精镗 0.054 0 82.5 1.5 0.054 0 83.5 1.5 粗镗粗镗 0.22 0 81 2 0.22 0 82 3 毛坯毛坯 79 79 （3）72内圆面，自由公差，参照实用机械制造工艺设计手册表 713 取粗镗直径余量 Z2 得毛坯尺寸为 72270。 （4）两侧凸台面 105.5。参照实用机械制造工艺设计手册表 725 取余 量 Z1.5，毛坯尺寸为 105.521.5108.5 （5）两侧18内孔。参照实用机械制造工艺设计手册表 713 取直径方 向余量 Z1，则毛坯孔尺寸为 Xunwp 20083013xx
