機械制造技術課程設計說明書設計題目：制定圖5-2星輪的加工工藝設計鉆3-φ4孔的鉆床夾具專業：機械電子工程班級：12-3學號：1230120302姓名：陳俊強指導教師：張中然機械工程系2015年10月26日目錄TOC\o"1-3"\h\u27280序言 131559一零件的分析 328176〔一〕零件的作用 318969〔二〕零件的工藝分析 3〔三〕保證星輪外表間位置精度的方法18969 428485二工藝方案的分析及確定 44249〔一)確定毛坯的制造形式 41024〔二〕基面的選擇的選擇 517875〔三〕制定工藝路線 61459〔四〕機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸確定 827065〔五〕確定切削用量及根本工時 1030632三夾具設計 13〔一)28932設計主旨 1326598〔二〕定位元件的選擇與設計 13〔三〕13581星輪在夾具中的加緊 1526499總結 2115075參考文獻 22序言機械制造業是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品，并把它們裝備成機械裝備的行業。機械制造業的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業的產品。我們的生活離不開制造業，因此制造業是國民經濟開展的重要行業，是一個國家或地區開展的重要根底及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的上下是衡量一個國家國民經濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。支架的加工工藝規程及其車Φ60孔夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術根底、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環節。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養自己的自學與創新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意根本概念、根本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完本錢次設計。本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。一、零件分析〔一〕零件的作用圖1星輪題目所給定的零件是汽車離合器上的星輪〔見圖1〕，其作用是依靠太陽輪和行星架的正時轉動和逆時轉動來實現方向的改變，按照類型又分為主動和被動行星輪，只要運用在汽車變速箱〔AT〕傳動機構上，實現動力傳遞，能增加和遞減傳遞的動力。〔二〕零件的工藝性分析星輪共有兩組加工外表，它們相互間有一定的位置要求。現分析如下：①星輪外圓Ф40K6,Фμm②星輪內孔Фμm,其外形尺寸14端面與孔Ф28軸心線垂直度誤差為0.025,其左端面對孔Ф28軸心線圓跳動誤差為0.025;③外圓Ф45軸心線對外圓Φ40軸心線的同軸度誤差為0.06,外形尺寸61±0.15右端面對尺寸17的圓跳動誤差為0.02；④μm，在ΦΦμm，3個Φ4H9孔相對于對稱分布三個。〔三〕保證星輪外表間位置精度的方法由星輪零件的技術要求知，星輪零件內外外表間的同軸度以及端面與孔軸線的垂直度一般均有較高要求。為保證這些要求通常可采用以下方法：1.在一次安裝中完成內外外表及端面的全部加工。這種方法除了工件的安裝誤差，所以可獲得很高的相對位置精度。但是，這種方法的工序比擬集中，對于尺寸較大〔尤其是長徑比擬大〕套筒也不便與安裝，故多用于尺寸較小軸套的車削加工。2.星輪主要外表加工分在幾次安裝中進行，先加工外圓，然后以圓為精基準最終加工內孔。這種方法由于所用夾具機構簡單，且制造和安裝誤差小，因此可保證較高的位置精度，在星輪加工中一般多采用這種方法。二、過程工藝分析〔一〕確定毛坯的制造形式星輪零件的毛坯選擇與材料、機構和尺寸等因素有關還與它在工作中所處的工作環境有關。孔徑較小的星輪一般選擇熱軋或冷拉棒料，也可采實心鑄件。孔徑較大時，常采用無縫鋼管或帶孔的鑄件和鍛件。大量生產時可采用冷擠壓和粉末冶金等先進的毛坯制造工藝，既提高生產率又節約金屬材料。本零件為鍛造件，材料為40Cr優質合金鋼，抗拉強度：；屈服強度：；硬度：HBS為197，最終成品調質處理到硬度為22-27HRC〔二〕基準的選擇基準的選擇是工藝規程設計中的重要工作之一。基準面選擇的正確與合理可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否那么，加工工藝過程中問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產無法正常進行。粗基準的選擇對于零件而言，盡可能選擇不加工外表作為粗基準。而對有假設干個不加工外表的工件，那么應以與加工外表要求相對位置精度較高的不加工外表作粗基準。對于較長的套筒零件，為保證位置精度，往往以外圓定位，采用一端夾持，另一端用中心夾支托來最終加工內孔。根據這個原那么，本零件選取星輪外圓φ45為粗基準。工件一端用三爪卡盤夾持一端，另一端那么用大頭頂尖頂住另一端。采用這種方法時工件裝夾迅速可靠，但因一般卡盤安裝誤差較大，加工后工件的位置精度較低。為了獲得較小的同軸度，須采用定心精度高的夾具，如彈性膜片卡盤、液體塑料夾頭和經過修磨的三爪卡盤等。精基準的選擇星輪主要應用于超越離合器上面，其星輪的軸心線既是定位基準也是設計基準，在車削時選他作為精基準，能使加工遵循基準重合原那么，實現外圓柱面的圓跳動和同軸度〔采用專用夾具夾緊機構〕，這使得工藝路線基準統一原那么。毛坯外外表加工余量大，定位時可以車一頭換向車另一頭，最后，兩頂一夾。其定位方法比擬精確，加緊也比擬簡單快捷，使操作者方便省力。〔三〕制定工藝路線制定工藝路線的出發點應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證，在生產綱領已確定的情況下，可以考慮采用萬能機床以及專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產本錢盡量下降。(1)工藝路線方案一：工序1.粗車端面，車內孔φ27.7mm、車外圓φ63.7mm、φ39.7mm、φ°倒角，選用C3163-1轉塔式六角車床及三爪卡盤夾具。工序2.調頭車另一端面，車外圓φ°倒角工序3.銑鍵槽。以內孔為基準，工序4.以內孔及兩端面為基準。選用X62W臥式銑床專用夾具夾緊工件在Ф64mm階梯軸處且用專用105°°。工序5.重復步驟4，轉動120°銑三個。工序6.熱處理：硬度234HBW。工序7.精銑三平面、外圓柱面及鍵槽到規定尺寸Φ4mm，轉動萬能分度頭120°加工三次。工序9.檢驗〔2〕工藝路線方案二：工序1.粗車端面，車內孔φ27.7、車外圓φ63.7、φ39.7、φ°倒角，選用C3163-1轉塔式六角車床及三爪卡盤夾具。粗、精車B/C階梯軸外圓面工序2.調頭車另一端面、外圓φ44.74mm、倒45°倒角工序3.以內孔為基準，銑平面至24.6mm在轉動120，銑另兩個平面工序4.熱處理：硬度234HBW。Φ28mm工序6.以內孔為基準，磨外圓分別磨至Φ45mm、φ40mm、φ64mm、φ45mm°磨另兩個平面Φ4mm、φ2mm(3)方案的比擬與分析上述兩個工藝方案的特點在于：方案一在于直接用銑床銑出平面、外圓，且先把鍵槽銑出來在銑平面最后鉆孔：方案二那么與其相反，鍵槽被放置平面后，且采用磨床使精度到達更高。綜合比擬，方案二更好，所以最終選擇方案二。〔四〕機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸確實定銑削加工加工余量依據《機械加工工藝手冊設計實用手冊》表8—31以及表15—50查得、公差依據《互換性與測量技術根底》表3—2查得外表粗糙度以及經濟精度由《機械制造工藝學》表1—15查得。鉆、擴、鉸孔加工加工余量依據《機械加工工藝手冊設計實用手冊》表8—18查得、公差依據《互換性與測量技術根底》表3—2查得外表粗糙度以及經濟精度由《機械制造工藝學》表1—15查得。星輪的材料為45鋼，生產類型為批量生產，采用型材。根據上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工外表的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：〔1〕以星輪外圓為基準。據《金屬機械加工工藝人員手冊》〔以下簡稱《工藝手冊》〕表5-6，型材偏差±μm,要求粗加工和精加工。參照《實用金屬切削加工工藝手冊》〔以下簡稱《切削手冊》〕第586頁可知，加工余量為：粗車：Ф=2.5mm，精車：Ф=0.5mm。粗車削的加工精度IT11級，因此偏差±0.11。精車削偏差即為零件偏差。μm的端面。要求粗加工和精加工。參照《工藝手冊》表5-72可知，加工余量為2mm。μm,要求粗加工和精加工。參照《工藝手冊》表5-72，粗車ap=3mm,精車ap=1mm。車削公差即為零件公差：0.02mm。μm。要求粗加工和半精加工。參照《切削手冊》第586頁可知，粗車Ф=3mm，半精車Ф=0.5mm。μm。要求粗加工和半精加工。參照《切削手冊》第586頁可知，粗車Ф=3mm，半精車Ф=0.5mm。〔6〕Φ28h7內孔。粗磨和精磨。粗磨2Z=1.5mm，精磨2Z=0.5mm。公差+0.011mm〔見《互換性與測量技術》表1-8〕。由于毛坯及以后各道工序〔或工步〕的加工都有加工公差，因此所規定的加工余量其實只是名義上的加工余量。實際上，加工余量有最大和最小之分。〔五〕確定切削用量及根本工時1〕工序1：車削端面、外圓及內孔。加工要求：粗車車端面、車內孔至φ27.7mm分別車外圓到φ63.7mm、φ39.7mm、φ44.7mm，外表粗糙度值Rz為10-18。機床：CA6140臥式車床。刀具：刀片材料為yt15，刀桿尺寸16mm*25mm，Kr=90°。車削用量的選擇：〔1〕背吃刀量的選擇：長度方向的尺寸為61±0.15mm。根據毛坯尺寸Φ67mm.L=64mm，故分二次加工〔粗車、半精車〕。粗車時，選擇aｐ=1.5mm；半精加工時，選擇aｐ=0.3mm；車削內圓時，粗車精車被吃刀量分別為aｐ=0.8mm，aｐ=0.3mm。進給量的選擇：根據《機械制造工藝與機床夾具課程設計指導》〔第2版〕表2-19當刀桿尺寸為16mm×25mm,ae≤３mm時，以及工件直徑為Φ67mm時.?=0.6-0.9mm/ｒ.按C3163-1車床說明書取?—×0.8=0.48mm/ｒ。〔3〕計算切削速度由機夾課程設計指導書知，對于高速鋼切削中碳鋼的平均切削速度為52m/min.〔4〕確定機床主軸轉速ns=1000vc/dw=229.8〔r/min〕，按C3163-1車床說明書ｎ＝200r／min。〔5〕根本工時t=L+L1+L2/nf式中L=28，L1=14，L2=0所以t=(L+L1+L2)/nf=(28+14+0)/80=0.525〔min〕2〕工序2：工序2.調頭車另一端面、外圓φ44.74mm、倒45°倒角根據《切削用量簡明手冊》表3.1銑削寬度ae≤32mm時。由于采用面銑刀，所以選x51機床選用專用銑刀。±0.8ｍｍ，由于加工外表精度要求Ra=6.3um，采用半精銑精銑，選擇背吃刀量為分別為1mm和0.3mm.〔2〕進給量的選擇：由單向轉動局部知，銑削深度為7.7mm寬度為14mm。經《簡明機械加工工藝手冊》11—22查出進給量為f=0.15mm。〔3〕銑削速度：經《機械制造工藝與夾具課程設計指導》表2-22查出削速度為22m/min.〔4〕根本工時：入切量及超切量由表2.29.查出L+L1=10mm所以Tm=L+L1/nf=0.32(min)4〕工序4：熱處理，調質硬度234HBW5〕工序5:磨至Φ28mm選用機床：MS-600萬能磨床精磨至Φ28mm根據有關手冊，確定萬能磨床的nw=2600r/min切削工時：L=30mmL1=3mm所以T=L1+L26〕工序6：分別磨至Φ45mm、φ40mm、φ64mm、φ45mm。7〕工序7：磨至與水平面成24.3mm同上工序5一樣。8〕工序8：銑鍵槽，加工工件尺寸：8mm,長度L=16mm〔1〕選擇銑削用量由于槽的寬度為8mm,故二次走完，ae=23mmap=10mm由《切削用量簡明手冊》表3.3確定f=0.5mm/r現取f=0.8mm/r，fz〔2〕確定切削速度Vc和每齒進給量：決定切削速度Vc和每齒進給量Vf、由《切削用量簡明手冊》3.27的公式由《切削用量簡明手冊》，表2.15得V=1000V/D=334.4Kv=Km*Ksv*KTv=1.12*0.8*0.82=0.79〔3〕根本工時根本工時根據《切削用量簡明手冊》表3.5知L1+△=20mm，i=2(走兩次)Tm=(L+L1+△)?i/Vf=(40+20)X2/150=0.8〔min〕9〕工序9：檢驗三、專用夾具設計〔一〕設計主旨因采用立式鉆床，待加工孔處于水平位置。假設設平行于待加工孔的面分別為頂面和底面，那么使多孔那面為底面，即定位基準面。以基準面上的直徑為φ5的兩孔以及基準面定位。鉆模板應垂直與定位基準面，鉆套中心線與待加工孔中心線同軸。夾緊件由工件頂面向定位基準面夾緊。采用螺旋夾緊機構。〔二〕定位元件的選擇與設計1.定位元件的選擇工件在夾具中位置確實定，主要是通過各種類型的定位元件實現的。在機械加工中，雖然被加工工件的種類繁多和形狀各異，但從它們的根本結構來看，不外乎是由平面、圓柱面、圓錐面及各種成形面所組成。工件在夾具中定位時，可根據各自的結構特點和工序加工精度要求，選擇其上的平面、圓柱面，圓錐面或它們之間的組合外表作為定位基準。為此，在夾具設計中可根據需要選用各類型的定位元件。定位誤差的分析夾具的作用首先是要保證工序加工精度，在設計夾具選擇和確定工件的定位方案時，根據工件定位原理選用相應的定位元件外，還必須對選定的工件定位方案能否滿足工序加工精度要求作出判斷。為此，就需對可能產生的定位誤差進行分析和計算。定位誤差是指由于定位不準而造成某一工序在工序尺寸〔通常指加工外表對工序基準的距離尺寸〕或位置要求方面的加工誤差。對某一定位方案，經分析計算其可能產生的定位誤差，只要小于工件有關尺寸或位置公差的~，一般即認為此定位方案能滿足該工序的加工精度要求。定位誤差的計算在本次設計中采用一面兩孔組合定位。采用工件上一面兩孔組合定位時，根據工序加工要求可能采用平面為第一定位基準，也可能采用其中某一個內孔為第一定位基準。圖2所示為一長方體工件及其在一面兩銷上的定位情況，因系采用短定位銷，故工件底面1為第一定位基準，工件上的內孔及分別為第二和第三定位基準。圖2鉆模板1)兩定位銷中心距==14.5式中——工件兩定位孔的中心距2)兩定位銷中心距的公差式中——工件兩定位孔的中心距公差中心距公差那么兩定位銷中心3)圓柱銷直徑的公稱值=54)菱形銷寬度及的推薦值查表知=2,=5)補償距離(mm)圓柱銷的尺寸為，根據GB1801——79知該即尺寸為φ。由此可得(mm)那么(mm)6)菱形銷圓弧局部與其相配合的工件定位孔間的最小間隙(mm)7)兩定位銷所產生的最大角度定位誤差〔三〕星輪在夾具中的夾緊工件在夾具中的裝夾是由定位和夾緊這兩個過程緊密聯系在一起的。僅僅定位好，在大多數場合下，還無法進行加工。只有進而在夾具上設置相應的夾緊裝置對工件實行夾緊，才能完成工件在夾具中裝夾的全部任務。夾緊裝置的根本任務就是保持工件在定位中所獲得的既定位置，以便在切削力、重力、慣性力等外力作用下，不發生移動和振動，確保加工質量和生產平安。有時工件的定位是在夾緊過程中實現的，正確的夾緊還能糾正工件定位的不正確位置。夾緊裝置的組成一般夾緊裝置由下面兩個根本局部組成。1)動力源即產生原始作用力的局部。如果用人的體力對工件進行夾緊，稱為手動夾緊；如果用氣動、液壓、氣液聯合、電動以及機床的運動等動力裝置來代替人力進行夾緊，那么稱為機動夾緊。2)夾緊機構即接受和傳遞原始作用力，使之變為夾緊力，并執行夾緊任務的局部。它包括中間遞力機構和夾緊元件。中間遞力機構把來自人力或動力裝置的力傳遞給夾緊元件，再由夾緊元件直接與工件接觸，最終完成夾緊任務。根據動力源的不同和工件夾緊的實際需要，一般中間遞力機構在傳遞夾緊力的過程中，可以起到以下作用：a改變作用力的方向；b改變作用力的大小；c具有一定的自鎖性能，以保證夾緊可靠，在手動夾緊時尤為重要。本次設計采用手動夾緊方式。夾緊力確實定1)夾緊力的方向夾緊力應垂直于主要定位基準面[11]。為使夾緊力有助于定位，那么工件應緊靠支撐點，并保證各個定位基準與定位元件接觸可靠。一般地講，工件的主要定位基準面其面積較大、精度較高，限制的不定度多，夾緊力垂直作用于此面上，有利于保證工件的加工質量。夾緊力的方向應有利于減小夾緊力。圖4所示為工件安裝時的重力、切削力和夾緊力之間的相互關系。其中圖(a)最好，圖(d)最差。圖3夾緊力與切削力、重力的關系2)夾緊力的作用點夾緊力的作用點是指夾緊元件與工件相接觸的一小塊面積。選擇作用點的問題是在夾緊力方向已定的情況下才提出來的。選擇夾緊力作用點位置和數目時，應考慮工件定位可靠，防止夾緊變形，確保工序的加工精度。a夾緊力的作用點應能保持工件定位穩定，而不致引起工件發生位移和偏轉。當夾緊力雖然朝向主要定位基面，但作用點卻在支承范圍以外時，夾緊力與支反力構成力矩，夾緊時工件將發生偏轉，使定位基面與支承元件脫離，以至破壞原有定位。應使夾緊力作用在穩定區域內。b夾緊力的作用點，應使被夾緊工件的夾緊變形盡可能小。對于箱體、殼體、桿叉類工件，要特別注意選擇力的作用點問題。在使用夾具時，為盡量減少工件的夾緊變形，可采用增大工件受力面積的措施。采用具有較大弧面的夾爪來防止薄壁套筒變形；可在壓板下增加墊圈，使夾緊力均勻地作用在薄壁夾緊力的大小必須適當。當夾緊力過小，工件可能在加工過程中移動而破壞定位，不僅影響質量，還能造成事故；夾緊力過大，不但會使工件和夾具產生變形，對加工質量不利，而且造成人力、物力的浪費。計算夾緊力，通常將夾具和工件看成一個剛性系統以簡化計算。然后根據工件受切削力、夾緊力〔大工件還應考慮重力，高速運動的工件還應考慮慣性力等〕后處于靜力平衡條件，計算出理論夾緊力，再乘以平安系數，作為實際所需的夾緊力，即式中——實際所需要的夾緊力(N)；——按力平衡條件計算之夾緊力(N)；——平安系數，根據生產經驗，一般取＝1.5～3。用于粗加工時，取＝2.5～3；用于精加工時，取＝1.5～2。夾緊工件所需夾緊力的大小，除與切削力的大小有關外，還與切削力對定位支撐的作用方向有關。夾緊機構的選擇從前面提到的夾緊裝置組成中可以看出，不管采用何種力源〔手動或機動〕形式，一切外加的作用力要轉化為夾緊力均需通過夾緊機構。因此，夾緊機構是夾緊裝置中的一個很重要的組成局部。夾緊機構可分為斜楔夾緊機構、螺旋夾緊機構、偏心夾緊機構、定心對中夾緊機構等。斜楔夾緊機構中最根本的形式之一，螺旋夾緊機構、偏心夾緊機構及定心對中夾緊機構等都是斜楔夾緊機構的變型。斜楔夾緊機構主要是利用其斜楔面移動時所產生的壓力來夾緊工件的，亦即一般所謂的楔緊作用。斜楔的斜度一般為1:10，其斜度的大小主要是根據滿足斜楔的自鎖條件來確定。一般對夾具的夾緊機構，都要求具有自鎖性能。所謂自鎖，也就是當外加的作用力Q一旦消失或撤除后，夾緊機構在純摩擦力的作用下，仍應保持其處于夾緊狀態而不松開。螺旋夾緊機構中所用的螺旋，實際上相當于把斜楔繞在圓柱體上因它的夾緊作用原理與斜楔時一樣的。不過這里是通過轉動螺旋，使繞在圓柱體上的斜楔高度發生變化來夾緊工件的。鉆φ4階梯斜孔工序刀具設計刀具類型確定此道工序保證的尺寸精度要求較高φ