星輪的課程設計

河南工業(yè)職業(yè)技術學院河 南 工 業(yè) 職 業(yè) 技 術 學 院Henan Polytechnic Institute課程設計題 目 星輪課程設計 專 業(yè) 機械設計與制造班 級 姓 名 指導教師 緒 論 隨著所學專業(yè)知識的增加，我們急需要一個可以運用所學知識的機會，而課程設計可以作學習與工作間的過渡，正是一個初步積累經驗的機會。機械制造技術課程設計是在學完了機械制造技術學和大部分專業(yè)課，并進行了生產實習的基礎上進行的一個教學環(huán)節(jié)。這次夾具設計緊跟零件工藝設計的腳步，使我們能綜合運用機械制造技術學中的基本理論，并結合生產實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備了設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。 通過夾具課程設計，我們系統(tǒng)的了解夾具工藝設計的全過程，為我們將來投入實際生產中做了準備。由于對理論知識的掌握不過完善，實踐經驗的欠缺，以及個人能力不足，在設計中難免會有考慮不周全出現(xiàn)錯誤的地方，懇請老師多多批評指正。一、設計題目：星輪（孔34）設計設計任務：夾具總裝圖 1張夾具零件圖 2張課程設計說明書 1份目 錄1 零件技術要求分析.4 1.1 零件功用分析.4 1.2 零件技術要求分析.4 1.3 零件毛坯圖的確定.52 零件的工藝規(guī)程設計.72.1 工藝方案設計.72.2 工序30的技術參數(shù)的確定.163 課程設計總結.174 參考文獻.181 零件技術要求分析1.1 零件功用分析圖一 星輪零件圖星輪多應用于星輪減速器，該種類型的減速器具有傳動效率高、承載能力高、結構緊湊、傳動平穩(wěn)、噪聲低、速比范圍大、傳動比密寬等特點。星輪材料為45鋼，價格適中，加工容易，經適當?shù)臒崽幚硪院罂色@得一定的韌性、塑性和耐磨性。零件圖如圖一所示。1.2 零件技術要求分析1、 零件的工藝性分析和零件圖的審查1) 零件視圖正確，足夠表達直觀、清楚、繪制符合國家標準，尺寸公差及技術要求的標注齊全、合理。2) 主要加工表面及要求 星輪外圓40Kb,45f7,其形狀公差均遵守包容要求,表面粗糙度均為Ra1.6m; 星輪內孔28H7,其形狀公差遵守包容要求,表面粗糙度為Ra0.8m,其外形尺寸14 端面與孔28軸心線垂直度誤差為0.025,其兩端面對孔28軸心線圓跳動誤差為0.025; 外圓45軸心線對外圓40軸心線的同軸度誤差為0.06,外形尺寸610.15右端面對尺寸17的圓跳動誤差為0.02； 鍵槽寬度為8H9,長度為16mm，軸槽深為40.5h11,表面粗糙度Ra3.2m，在64的外圓上離它的軸心線24.3的平面與孔28H7軸心線的平行度誤差為0.012,3-4H9孔相對于這個平面為 150斜線保證。1.3 零件毛坯圖的確定2 零件的工藝規(guī)程設計2.1 工藝方案設計1、 （1）方案一：工序1：鍛造毛坯工序2：車削，本工序采用計算法確定切削用量。工序3：鏜孔 粗鏜孔到27mm； 半精鏜孔到27.5mm； 精鏜孔到28mm工序4：精車外圓 精車外圓，將兩端外圓加工到尺寸45與40，割R3.0槽；車端面；調頭，將兩端外圓加工到尺寸45，割R3.0槽； （2）方案二：工序1：鍛工毛坯65x63，熱處理：硬度234HBW。工序2.粗車端面，車內孔26 、車外圓63.7、39.7、44.7及倒45倒角，精車端面，車外圓64、40、45，選用CA6104車床及三爪卡盤夾具。粗、精車 B/C階梯軸外圓面，調頭車另一端面、外圓45mm、倒 45倒角。 工序3.鏜 孔28h7，鏜倒角2*C2 。 工序4.銑鍵槽8x16mm。 工序5.切槽30.5。工序6.銑64段，以內孔為基準，銑平面至24.3mm在轉動120，銑另兩個平面。工序7.鉆孔4mm、2mm。工序8.以內孔為基準，磨外圓分別磨至45mm、40mm、64mm、45mm、磨平面磨至與水平面成24.3mm在轉動120磨另兩個平面。工序9J.檢驗（3）方案三：工序：以棒料外圓68mm定位，粗車半精車外圓mm。工序：以半精車后的外圓mm定位，粗車外圓40k6mm、45f7mm及端面。粗車完后加工退刀槽。然后半精車端面及半精車精車外圓40k6mm、45f7mm。最后加工倒角。工序：以精車后的外圓40k6mm定位，粗車外圓45k6mm及端面。粗車完后加工退刀槽。接著半精車端面（應注意兩端面間的距離關系）及半精車精車外圓45k6mm。最后加工倒角。工序：以精車后的外圓40k6mm定位 ，粗鏜半精鏜精鏜28H7mm 內孔。接著加工倒角。工序：以加工好后的內孔28H7mm定位，粗銑精銑鍵槽。然后粗銑精銑精磨截面圖C-C上的平面。最后用鉆頭鉆出與mm外圓軸心線成15角，且與mm過圓心的平行半徑距離為26.9mm的小孔，由于鉆孔時孔徑小且深不利于加工，故先鉆4孔再鉆2孔。轉動萬能分度頭120，加工平面和孔三次。工序：鉗工去毛刺。工序：終檢，入庫。上述三個工藝方案的特點在于：方案二鍵槽被放置平面后，且采用磨床使精度達到更高。綜合比較，方案二更好，所以最終選擇方案二。（一）確定毛坯的制造形式：根據(jù)零件材料確定毛坯材料，由于星輪是用于超越離合器上的關鍵零件，需要結構比較硬，故材料選為45鋼件，由于零件的生產綱領為4000件/年，通過計算，該零件質量為2.7kg，已達到大批量生產的水平，毛坯的類型圍為型材（園制棒料）。而且輪廓尺寸不大，故可采用模鍛成型。由于45鋼的經濟性比較高，由簡明機械加工手冊知毛坯的精度應該選IT12級其規(guī)格為68.L=64，牌號為60Si2Mn。對于提高生產率、保證加工質量也是有利的。查機械加工工藝與夾具及相關機械設計手冊確定加工表面的加工余量如下表所示：加工表面基本尺寸加工余量數(shù)值說明外圓表面68mm3mm車削加工外圓表面65mm1mm車削加工內圓表面30mm2mm內圓車刀階梯軸部分 45mm40mm64mm4mm/3mm外圓表面加工（1） 基面的選擇 基面的選擇設計工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇正確、合理，可以保證加工質量，提高生產效率。否則，就會使加工工藝過程出現(xiàn)問題百出。嚴重的還會造成零件大批報廢，使生產無法進行。 1、粗基準的選擇 由于是模鍛件，所以在保證各加工面都有余量的前提下，因為要保證柱面的中心線垂直于左端面，所以以45的外圓表面的為粗基準。在調頭以另一面的外圓40為粗基準。 2、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則，實現(xiàn)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(tǒng)一原則。毛坯外表面加工余量大，定位時可以車一頭換向車另一頭，最后兩頂一夾。其定位方法比較精確，加緊也比較簡單快捷，使操作者方便省力。 （三）制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)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。在生產綱領已確定為大批量生產的條件下，可以采用萬能機床配以專用工、夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還要考慮經濟效果，一便降低生產成本。 （四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 銑削加工加工余量依據(jù)機械加工工藝手冊設計實用手冊表831以及表1550查得、公差依據(jù)互換性與測量技術基礎表32查得表面粗糙度以及經濟精度由機械制造工藝學表115查得鉆、擴、鉸孔加工加工余量依據(jù)機械加工工藝手冊設計實用手冊表818查得、公差依據(jù)互換性與測量技術基礎表32查得表面粗糙度以及經濟精度由機械制造工藝學表115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(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：（1）以星輪外圓為基準。據(jù)金屬機械加工工藝人員手冊（以下簡稱人員手冊）表5-6，型材偏差1.0mm。表面粗糙度Ra=1.6m,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：=2.5mm，精車： =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。（2） Ra=1.6m的端面。要求粗加工和精加工。參照人員手冊表5-72可知，加工余量為 2mm。（3） 基準面為左端面B。Ra=1.6m,要求粗加工和精加工。參照人員手冊表5-72，粗車ap =3mm,精車ap=1mm。車削公差即為零件公差：0.02 mm。（4）星輪右端面。Ra=3.2m。要求粗加工和半精加工。參照切削手冊第586頁可知，粗車=3mm，半精車=0.5mm。（6）星輪左端面。Ra=3.2m。要求粗加工和半精加工。參照切削手冊第586頁可知，粗車=3mm，半精車=0.5mm。 （7） 28h7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(guī)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。 本設計規(guī)定的零件為小批量生產，應該采用調整法加工，因此在計算最大、最小加工余量時，應按調整法加工方式予以確定根據(jù)兩端面與28h7孔的中心線之間的尺寸加工余量和工序間余量及公差分布圖可知上述方案可行星輪左右端面加工加工要求：粗糙度Ra=3.2加工工步的具體參數(shù)：粗車的加工余量：4mm 表面粗糙度：Ra=6.4 經濟精度：IT11;公差：1.85mm；半精車加工余量：1.5mm; 表面粗糙度：Ra=3.2;經濟精度：IT9;公差：1mm刀具選擇：九十度外圓車刀;材料：高速鋼（W18Cr4V）；基本參數(shù)：D=80mm，L=45mm，d=32mm，z=10（見切削用量手冊表185）右端面加工要求：粗糙度3.2；加工工步的具體參數(shù)：粗車加工余量：3mm ；表面粗糙度：Ra=46 ； 經濟精度：IT10；公差：T=0.46mm精車加工余量：0.35mm ；表面粗糙度：Ra=0.64； 經濟精度：IT7； 公差：T=0.046mm右端階梯軸外圓面加工要求：粗糙度1.6 ，與A面同軸度0.06。加工工步的具體參數(shù)：粗車加工余量：2mm ；表面粗糙度：Ra=45 ； 經濟精度：IT11；公差：T=0.46mm半精車加工余量：0.5mm ；表面粗糙度：Ra=1.63.2 ；經濟精度：IT7； 公差：0.046mm，45階梯軸表面粗糙度1.6 加工余量：0.15mm ；28H7孔加工要求：直徑28mm基孔制；七級精度；孔軸與右端面、左端面分別由0.05 的垂直度要求；孔有0.005 的圓度和0.01的直線度的形狀精度；孔壁粗糙度為0.8加工工步的具體參數(shù)：磨削加工余量：0.3mm 表面粗糙度：Ra=0.161.25 經濟精度：IT6 公差：0.016mm磨削加工余量：0.4mm表面粗糙度：Ra=0.161.25 經濟精度：IT6公差：0.016mm磨削加工余量：0.4mm表面粗糙度：Ra=0.161.25 經濟精度：IT6公差：0.016mm銑削平面加工余量：0.4 mm表面粗糙度：Ra=0.10.05 經濟精度：IT6 公差：0.016mm（5） 確定切削用量及基本工時 工序1：車削端面、外圓及內孔。本工序采用計算法確定切削用量。1. 加工條件 工件材料：45鋼正火，模鍛。 加工要求：粗車車端面、車內孔至27.7mm 分別車外圓到63.7mm、39.7mm、44.7mm，表面粗糙度值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,（1） 車削用量的選擇背吃刀量的選擇： 1）已知長度方向的尺寸為610.15mm 。根據(jù)毛坯尺寸67mm.L=64mm，故分二次加工（粗車、半精車）。粗車時，選擇a =1.5mm；半精加工時，選擇a =0.3mm；車削內圓時，粗車精車被吃刀量分別為a =0.8mm a =0.3mm。2）進給量、根據(jù)機械制造工藝與機床夾具課程設計指導（第2版）表2-19 當?shù)稐U尺寸為16mm25mm,ae mm時，以及工件直徑為67mm時. =0.6-0.9mm/.按C車床說明書取=0.6 mm/n。由于存在間歇加工所以進給量乘以k=0.750.85 所以：實際進給量f=0.60.8=0.48 mm/按C車床說明書0.23） 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C車床說明書200 rmin5）機床功率：根據(jù)切削用量簡明手冊表3.20 當 Vc=71m/min ae=2.8mm a =1.5mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系數(shù)：故Pct0.8,根據(jù)X62W型銑床說明書，機床主軸允許的功率為Pcm=7.50.75=5.63kw 故PccPcm 因此所決定的切削用量可以采用。 ae=2.8mm Vf=80m/minn=160r/min Vc=1.67m/s fz=0.0725mm/s6） 基本工時 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） 工序3：銑平面至24.6mm根據(jù)切削用量簡明手冊表3.1 銑削寬度ae32mm時。由于采用面銑刀，所以選x51機床選用專用銑刀1） 銑削背吃刀量 根據(jù)平面的尺寸為留精銑的加工余量為0.2，所以本道工步切削寬度ac2.80.8，由于加工表面精度要求Ra=6.3 um，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 由單向轉動部分知，銑削深度為7.7mm寬度為14mm。經簡明機械加工工藝手冊1122查出進給量為f=0.15mm。 3）選擇刀具磨鈍標準及刀具壽命。根據(jù)切削用量簡明手冊表3.7、銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.6鑲齒銑刀do=50mm， 刀具壽命 T=120min（表3.8）4） 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.5）基本工時，入切量及超切量由表2.29. 查出L + L1=10mm 所以 Tm=L+L1/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min) （6）機床功率：根據(jù)切削用量簡明手冊表3.20 當 Vc=71m/min ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系數(shù)：故Pct0.8,根據(jù)X62W型銑床說明書，機床主軸允許的功率為Pcm=7.50.75=5.63kw 故PccPcm 因此所決定的切削用量可以采用。 ae=2.8mm Vf=80m/minn=160r/min Vc=0.08m/s fz=0.0625mm/z工序4：熱處理，調質硬度234HBW工序5:磨至28mm選用機床：MS-600 萬能磨床 1) 精磨至，單邊Z=0.2mm,一次磨去全部余量，進給量 f=0.1mm/r根據(jù)有關手冊，確定萬能磨床的nw=2600r/min切削工時： L= 30mm L1=3mm 所以 T=L1+L2/nw*f=0.13min工序6：分別磨至45mm、40mm、64mm、45mm工序7：磨至與水平面成24.3mm同上工序5一樣 （3）銑鍵槽 銑削8H9槽。 加工工件尺寸：8+0.170mm , 長度L=16mm 加工要求：高速鋼錯齒三面刃銑刀（精密級K8）加工余量8 用乳化液冷卻機床：X62W1）選擇銑削用量由于槽的寬度為8mm, 故二次走完，ae=23mm ap=10mm由切削用量簡明手冊表3.3 確定f=0.5mm/r 現(xiàn)取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/s2）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 =21m/minn=1000V/D=334.4 由機床技術資料得和334.4接近的有280n/m和400n/min 取280n/minCv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82, Kv=Km*Ksv*KTv=1.12*0.8*0.82=0.79 3）基本工時基本工時根據(jù) 切削用量簡明手冊表3.5Tm=(L+L1+)i/Vf=(40+20)X2/150=0.8（min） L1+=20mm i=2(走兩次)2.2 工序30的技術參數(shù)的確定加工機床：CA6140臥式車床 刀具：（刀具名稱，刀具幾何參數(shù)、刀具材料）刀片材料為yt15，刀桿尺寸16mm*25mm,Kr=90, 量具：千分尺，游標卡尺，塞規(guī)等。 切削用量的確定： 背吃刀量的選擇： 1）已知長度方向的尺寸為610.15mm 。根據(jù)毛坯尺寸67mm.L=64mm，故分二次加工（粗車、半精車）。粗車時，選擇a =1.5mm；半精加工時，選擇a =0.3mm；車削內圓時，粗車精車被吃刀量分別為a =0.8mm a =0.3mm。 2）進給量、根據(jù)機械制造工藝與機床夾具課程設計指導（第2版）表2-19 當?shù)稐U尺寸為16mm25mm,ae mm時，以及工件直徑為67mm時. =0.6-0.9mm/.按C車床說明書取=0.6 mm/n。由于存在間歇加工所以進給量乘以k=0.750.85 所以：實際進給量f=0.60.8=0.48 mm/按C車床說明書0.2 背吃刀量：根據(jù)平面的尺寸為留精銑的加工余量為0.2，所以本道工步切削寬度ac2.80.8，由于加工表面精度要求Ra=6.3 um，采用半精銑精銑，選擇背吃刀量為分別為1mm和0.3mm. 進給量：由單向轉動部分知，銑削深度為7.7mm寬度為14mm。經簡明機械加工工藝手冊1122查出進給量為f=0.15mm。 切削速度：對于高速鋼切削中碳鋼的平均切削速度為52m/min. 切削功率的核定：Vc=71m/min ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 工時定額： 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）工時定額的核定：Tm=L+L1/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)課程設計總結首先我由衷感謝老師給我一個這樣的學習機會。通過為期兩周的汽車制造工藝學課程設計中對汽車星輪的機械加工工藝的設計，使我學習到了許多有關機械加工的知識，讓我能夠將大學三年中學到的專業(yè)知識系統(tǒng)性的進行復習。通過這段時間的汽車制造工藝學課程設計進一步鞏固、加深和拓展所學的知識；通過設計實踐，樹立了正確的設計思想，增強創(chuàng)新意識和競爭意識，熟悉掌握了機械設計的一般規(guī)律，也培養(yǎng)了分析和解決問題的能力。通過設計計算、繪圖以及對運用技術標準、規(guī)范、設計手冊等相關技術資料的查閱，對自己進行了一個全面的機械設計基本技能的訓練。在具體做的過程中，從設計到計算，從分析到繪圖，讓我更進一步明白了作為一個設計人員要有清晰的頭腦和整體的布局，要有嚴謹?shù)膽B(tài)度和不厭其煩的細心，要有精益求精、追求完美的一種精神。在此感謝我們的指導老師，老師循循善誘的教導和不拘一格的思路給與我無盡的啟迪。學到了很多課內學不到的東西，比如獨立思考解決問題的能力，出現(xiàn)差錯的隨機應變，和與人合作共同提高，都受益匪淺，為今后的設計打下了堅實的基礎。這次星輪的設計的每個實驗細節(jié)和每個數(shù)據(jù)，都離不開老師的細心指導。而您開朗的個性和寬容的態(tài)度，幫助我能夠很順利的完成了這次課程設計。同時感謝對我?guī)椭^我的同學，謝謝你們對我的幫助和支持，讓我感受到同學的友誼。由于本人的設計能力有限，在設計過程中難免出現(xiàn)錯誤，懇請老師們多多指教，我十分樂意接受您們的批評和指正，本人將萬分感謝。參考文獻：1 主編.機械加工技術M.beijingbingjin北京：機械工業(yè)出版社，1999.2 現(xiàn)代機床夾具設計M吳拓編著 化學工業(yè)出版社.2009.3 機床夾具設計指導書 機械工業(yè)出版社4 互換性與測量技術基礎M李軍編著 華中科技大學出版社.2008.5 機械制造工藝學 王先逵主編 機械工業(yè)出版社6 機床夾具設計手冊M 王光斗，王春福 上?？茖W技術出版社7 機械制造工藝與機床夾具課程設計指導 吳拓主編 機械工業(yè)出版社8 機械加工工藝設計手冊 張耀宸主編 航空工業(yè)出版社附件：1.工序卡 2.加工工序圖 星輪零件加工工藝卡如表一所示。 機械加工工藝過程卡片產品型號零（部）件圖號產品名稱零（部）件名稱星輪材料牌號45鋼毛坯種類棒料毛坯外形尺寸每毛坯件數(shù)1每臺件數(shù)1備注序號工序名稱工 序 內 容車間工段設備工 藝 裝 備1檢查毛坯2粗車見工藝附圖金CA6140通用夾具3鉆孔見工藝附圖金CA6140通用夾具4銑鍵槽見工藝附圖金CA6140通用夾具5切槽見工藝附圖金CA6140通用夾具6半精銑平面見工藝附圖金CA6140通用夾具7鉆孔、攻絲見工藝附圖金CA6140通用夾具8磨削（外圓）見工藝附圖金X5012通用夾具9磨削（平面）見工藝附圖金X5012專用夾具 編 制日 期標記更改文件號簽字日期 表一 本次夾具設計所對應的工序如圖二所示，要求先用2的鉆頭鉆通孔，再用4的鉆頭加工4孔。圖二 加工工序圖20