星輪 加工工藝和車外圓表面夾具設(shè)計

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機 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ) 課 程 設(shè) 計 說 明 書 設(shè)計題目： 制定星輪的加工工藝， 設(shè)計車表面車床夾具 設(shè) 計 者： 班 級： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 機械設(shè)計制造及其自動化系 機械制造工藝及夾具課程設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目：制定星輪的加工工藝，設(shè)計車星輪外表面的車床夾具 設(shè)計要求：大批量生產(chǎn) 手動夾緊 通用工藝裝備 設(shè)計時間： 2008.9.11~2008.12.29 設(shè)計內(nèi)容：1、熟悉零件圖； 2、繪制零件圖（一張）； 3、繪制毛坯圖（一張）； 4、編寫工藝過程卡片和工序卡片（各一張）； 5、繪制夾具總裝圖； 6、繪制夾具零件圖； 7、說明書 班 級：05機制（1） 學(xué) 生： 劉小軍 指導(dǎo)教師： 樓應(yīng)候 2008年12月25日 目錄 序言 3 一、零件的分析 4 零件的作用 4 零件的工藝分析 4 二 . 確定生產(chǎn)類型 4 三 .確定毛坯 4 四.工藝規(guī)程設(shè)計 5 (一)選擇定位基準： 5 （二）制定工藝路線 5 （三）選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備 5 (四）機械加工余量、工序尺寸及工時的確定 6 五、 夾具設(shè)計 7 (一)問題的提出 8 (二)夾具設(shè)計 8 （三定位誤差分析 9 （四）機床夾具的裝配圖見附圖 9 參考文獻： 9 序言 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計使我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進行的.這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請老師給予指導(dǎo)。 一、零件的分析 零件的作用 題目所給的零件是星輪。它位于車床變速機構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。 零件的工藝分析 零件的材料為4540CR，零件內(nèi)有較大的孔徑，故應(yīng)先進行鍛造成型，再進行相關(guān)的機加工，最后進行熱處理。 二 . 確定生產(chǎn)類型 已知此星輪零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000件/年，零件的質(zhì)量是0.4Kg/個，查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》3頁表1-3和1-4，可確定該星輪生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。 三 .確定毛坯 1 確定毛坯種類：零件材料為40CR。考慮零件在運行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故選擇鍛件毛坯。 2 確定鍛件公差和加工余量及分形面形狀： 《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》33頁表2-10和2-11，確定鍛件的長度、寬度、高度及厚度公差，再依據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》表2－13和表2－14確定鍛件的機加工余量，分型面選擇在長度為mm處（如鍛件圖所示）。 3繪制鍛件零件圖：（附零件圖）。 星輪鍛造毛坯尺寸公差及及加工余量 單位(mm) 項目 及加工余量(單邊) 尺寸公差 備注 厚度61 表2-11 1.52.0 取(1.5) 表2-13 寬度45 表2-10 1.52.0 取(1.8) 表2-13 寬度40 表2-10 1.52.0 取(1.8) 表2-13 寬度64 表2-10 1.52.0 取(1.8) 表2-13 孔徑28 表2-10 2.0 表2-14 厚度14 表2-11 1.52.0 取(1.5) 表2-13 注:備注中所選表格皆來自機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》 四.工藝規(guī)程設(shè)計 (一)選擇定位基準： 基準面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 （1）粗基準的選擇。 對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。根據(jù)這個基準選擇原則，現(xiàn)選取φ70的棒料外圓輪廓表面作為粗基準。采用φ70外圓面定位加工內(nèi)孔、外表面和端面可保證孔的壁厚均勻并與外表面同軸度較高，并能保證端面的垂直度。 （2）精基準的選擇。 根據(jù)星輪的技術(shù)要求和裝配要求，選擇星輪右端面和右側(cè)φ45f7外圓作為精基準，零件上的許多表面都可以采用它們作基準進行加工，即遵循了“基準統(tǒng)一”原則。 （二） 制訂工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當是使零件的幾何形狀，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具來提高生產(chǎn)效率。除此以外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效率，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 工 序 號 工 名 序 稱 機床 設(shè)備 刀具 量具 1 粗車，半精車兩端面 臥式車床C618k 車刀 游標卡尺 2 鉆、擴，鉸中心孔 立式鉆床字Z535 立式鉆床字Z535 游標卡尺 3 粗車,半精車，精車外圓和凸臺 臥式車床C618k 車刀 游標卡尺 4 開槽 臥式車床C618k 切槽刀 游標卡尺 5 銑φ64三個端面 X60臥式銑床 專用銑刀 游標卡尺 6 磨φ64三個端面 M315磨床 專用磨刀 游標卡尺 7 鉆孔，擴孔 立式鉆床字Z535 麻花鉆 游標卡尺 8 銑鍵槽 X60臥式銑床 銑刀 游標卡尺 9 中檢 10 熱處理 11 校正 12 清洗 13 終檢 （三）選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備 1 機床的選擇：工序030為車外表面(粗車和半精車，精車外表面)，可采用C618K車床。 工序040為開兩個3x0.5的槽 車床同上 2 選擇夾具：該星輪的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)，所以采用專用夾具。 3 選擇刀具：車外表面用端面車刀，開槽用切槽刀 4選擇量具：專用量具 5其他： (四）機械加工余量、工序尺寸及工時的確定 工序030 以中心孔粗基準，分別粗車和半精車，精車外表面。 1. 加工條件 工件材料：40CR,鍛造。 加工要求：粗車和精車加工外表面 機床：C618K車床。 刀具：高速鋼車刀 2.確定粗車端面最大加工余量和進給量：依據(jù)經(jīng)驗得粗銑應(yīng)留下2mm左右的加工余量； 確定進給量f:根據(jù)<<機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程>>P101表5-1，粗車加工時最大背吃刀量ap5mm；精加工時，f取小值，v取大值，故取f粗=0.8mm/r 3. 確定精車端面加工余量和進給量:有經(jīng)驗得精銑的加工余量為1mm依據(jù)<<機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程>>P101表5-1,可知 4.確定精車端面加工余量和進給量:有經(jīng)驗得精銑的加工余量為0.6mm依據(jù)<<機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程>>P101表5-1,可知 5.計算銑削速度： 依據(jù)<<機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程>>P102表5-1切削速度為V=30m/min. 5.確定機床主軸轉(zhuǎn)速； 所以依據(jù)表4-1設(shè)定，半精車 精車 6.計算切削工時： 根據(jù)情況確定工時 工序040: 切兩個3x0.5槽 1. 選擇切槽刀 2.選擇切削進給量 查<<機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程>> ３.計算工時 由于磨削加工的工時很短可忽略不計只需計算專配時間故 由于所有工步所用工時很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時間。 五、 夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。并設(shè)計工序030——車外端面(粗車和半精車，精車)。本夾具將用于臥式車床，刀具為專用高速鋼車刀. (一)問題的提出 本夾具是用來車零件外表面,零件圖中端面的寬度有公差要求,且有粗糙度要求.這幾道工序包含粗加工和半精車 精加工,因此本工序加工時既要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率,降低勞動強度,又要精度也有一定要求。 (二)夾具設(shè)計 1定位基準選擇 零件加工過程中所受的夾緊力較大，根據(jù)零件的形狀，以及夾緊機構(gòu)在夾具中安裝，可確定夾緊力的位置。為了節(jié)約輔助時間，減輕工人的勞動強度，便于制造和安裝，本夾具采用芯軸，用螺母、螺桿相互配合夾緊零件。 夾緊力的計算: 1． F= 其中： 取決于工件材料和切削條件的系數(shù)=42.7 =1 =0.8 當實際的加工條件與求得的經(jīng)驗公式的實驗條件不相符時，各種因素對軸向力的修正系數(shù) 其中：HB=235 nF =0.75 =1.04 所以：F=1070N 2．最大轉(zhuǎn)矩： M= 其中： 取決于工件材料和切削條件的系數(shù)=0.021 =2 =0.8 當實際的加工條件與求得的經(jīng)驗公式的實驗條件不相符時，各種因素對轉(zhuǎn)矩的修正系數(shù) 其中：HB=235 nF =0.75 =1.04 所以：F= 2.計算夾緊力 本夾具采用的是螺母夾緊： M= 其中： 取決于工件材料和切削條件的系數(shù)=0.021 =2 =0.8 當實際的加工條件與求得的經(jīng)驗公式的實驗條件不相符時，各種因素對轉(zhuǎn)矩的修正系數(shù) 由參考文獻[2]表22-1 其中：HB=235 nF =0.75 =1.04 所以：F= 夾緊力Q 所以 實際預(yù)緊力： 其中：K為安全系數(shù) ：一般安全系數(shù)，考慮到增加夾緊的可靠性和因工件材料性質(zhì)及余量不均勻等引起的切削力的變化。 一般取 ：加工性質(zhì)系數(shù)，粗加工取。精加工取 ：刀具鈍化系數(shù)，考慮刀具磨損鈍化后，切削力增加。一般取。這里取 ：斷續(xù)切削系數(shù)，斷續(xù)切削時取。連續(xù)切削時，取 所以 所以 所以 夾緊力為： Q =1554N 3. 夾緊元件強度校核 受力分析：當壓緊工件時，受轉(zhuǎn)矩T的扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的作用。 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力： 由第四強度理論，可知螺栓預(yù)緊狀態(tài)下的計算應(yīng)力： 元件材料為40Cr，屈服強度為=450 ，取安全系數(shù)n=1.9 則許用擠壓應(yīng)力 。 （三）定位誤差分析 夾具的主要定位元件為22孔的定位銷 基準移位誤差，由于定位心軸和銷都有制造誤差. 為工件裝卸方便，孔與軸間還有最小間隙, 但可在對刀時補償故=0.013 滿足自由公差要求。 （四）機床夾具的裝配圖見附圖 參考文獻： [1]：機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程 主編 鄒青 出版：機械工業(yè)出版社 [2]：互換性技術(shù)與測量 出版：中國計量出版社 [3]：機床夾具設(shè)計手冊（第三版） 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 [4]：切削用量手冊 [5]：機械制造技術(shù)基礎(chǔ) 出版：高等教育出版社 張世昌等主編 10 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 旋耕機 零件名稱 犁刀變速齒輪箱體 共 13 頁 第 4 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 車左端外圓 40cr 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 棒料 長110直徑?66 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 臥式車床 C618K 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 115s 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 車左端面至61±0.15，Ra3.2，內(nèi)孔Ф28倒角 高速鋼車刀，游標卡尺 600 113 0.2 1 1 17s 5s 粗車左外圓D至Ф47~47.25，e14.1~14.5,倒外圓角 高速鋼車刀，游標卡尺 300 62.2 0.5 21 4 32s 7s 半精車左外圓D至Ф46~46.039，c14~14.2 高速鋼車刀，外徑千分尺 600 84.8 0.2 1 1 10s 5s 精車左外圓至Ф44.987~45.003 高速鋼車刀，外徑千分尺 900 127.2 0.1 1 2 27s 5s 切3x0.5的槽 3mm切槽刀，外徑千分尺 300 42.39 0.05 0 1 2s 5s 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽 字 日 期 機械加工工序卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 旋耕機 零件名稱 犁刀變速齒輪箱體 共 13 頁 第 5 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 精車右端外圓 40cr 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 棒料 長110直徑?66 1 1 設(shè)備名稱 設(shè)備型號 設(shè)備編號 同時加工件數(shù) 臥式車床 C630 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 (分) 準終 單件 27s 27s 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 主軸轉(zhuǎn)速 切削速度 進給量 切削深度 進給次數(shù) 工步工時 r/min m/min mm/r mm 機動 輔助 1 車右端面保證端面粗糙度小于Ra3.2 高速鋼車刀 600 ≤124 0.2 0.5 1 33s 5s 2 粗車外圓A至41~41.25，a至16.6~16.85mm 高速鋼車刀，游標卡尺 300 62.17 0.5 25 5 34 5 3 粗車外圓B至47~47.25，b至26.6~26.85mm 高速鋼車刀，游標卡尺 300 62.17 0.5 20 4 16 5 4 粗車外圓C至63.6~64mm，倒外圓角 高速鋼車刀，游標卡尺 300 62.17 0.5 2.5 1 6s 5 5 精車外圓A至39.998~40.008 倒外圓角 高速鋼車刀，千分尺 1000 141.3 0.1 1 2 6 5 6 精車外圓B至44.95~44.975 高速鋼車刀，千分尺 1000 141.3 0.1 1 2 6 5 7 切兩個3x0.5的槽 3mm切槽刀，外徑千分尺 300 42.39 0.05 0 1 2s 5s 設(shè) 計（日 期） 校 對（日期） 審 核（日期） 標準化（日期） 會 簽（日期） （廠名） 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 產(chǎn)品名稱 零件名稱 星輪 共 頁 第 頁 材料牌號 40cr 毛坯種類 鍛件 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備注 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 車間 工段 設(shè)備 工藝裝備 工時 準終 單件 1 粗車，半精車，精車兩端面 粗車至63～62.5，半精車61.5～62，精車61±0.15，Ra3.2um 2 鉆、擴，鉸中心孔 鉆、擴φ28h7孔至φ27，粗鉸，精鉸到φ28～φ28.021,Ra0.8um 3 粗車,半精車，精車外圓和凸臺 粗車左端外圓47～47.25，半精車至46～46.039，精車至44.987～45.003，粗車右外圓A至41~41.25，粗車外圓B至47~47.25，粗車外圓C至63.6~64mm，精車外圓A至39.998~40.008 ，精車外圓B至44.95~44.975 C618K 專用夾具 60S 4 開槽 切三個3x0.5槽 C618K 專用夾具 10S 5 銑φ64三個端面 粗銑至中心距26.3mm，精銑至中心距24.3024.31mm X60 專用夾具 10s 65s 6 磨φ64三個端面 磨至距心距24.29724.310mm M315 專用夾具 15s 6s 7 鉆孔，擴孔 8 銑鍵槽 銑鍵槽至40.5h11,Ra3.2寬為8N9 X5012 專用夾具 10s 5s 9 中檢 10 熱處理 11 校正 12 清洗 13 終檢 14 設(shè)計 日期 審核 日期 標準化 日期 會簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期