星轮 加工工艺和铣键槽夹具设计
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机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共18 页产品名称零(部)件名称星轮第 1 页车 间工序号工序名称材料牌号10 锻造40Cr毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造件67.5X651设备名称设备型号设备编号同时加工件数真空炉1夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1 检验各尺寸,是否符合设计要求游标卡尺5编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共18 页产品名称零(部)件名称星轮第 10 页车 间工序号工序名称材料牌号金100铣键槽40Cr毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造件67.5X651设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X60221夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1装夹 2铣铣键槽,保证图示尺寸 100300.4340.551.58编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共18 页产品名称零(部)件名称星轮第 11 页车 间工序号工序名称材料牌号金110铣三斜面40Cr毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造件67.5X6511设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X6022 夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1装 夹2铣各平面,保证图示尺寸铣刀,游标卡尺245200.17421.852.61编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共 18页产品名称零(部)件名称星轮第 12 页车 间工序号工序名称材料牌号金120钻三个阶梯斜孔40Cr毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造件67.5X651设备名称设备型号设备编号同时加工件数钻床Z535 1夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1定位夹紧 2保证图示尺寸直柄麻花钻 游标卡尺175300.380.701.66编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共18 页产品名称零(部)件名称星轮第 13 页车 间工序号工序名称材料牌号金130精镗28孔40Cr毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造件67.5X651设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式镗床T6121夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1 定位夹紧142保证图示尺寸合金镗刀,塞规60-800.25-0.351.2512.371.16编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共18 页产品名称零(部)件名称星轮第 14 页车 间工序号工序名称材料牌号金140滚压28孔40Cr毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造件67.5X651设备名称设备型号设备编号同时加工件数数控车床TY-61351夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1装 夹2保证图示尺寸浮动镗刀,游标卡尺3006.280.2411.232.03编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共18 页产品名称零(部)件名称星轮第 15 页车 间工序号工序名称材料牌号金150 去除锐毛剌40Cr毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造件67.5X651设备名称设备型号设备编号同时加工件数工作台1夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1用什锦锉进行锐边毛剌去除 2 1.58编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共18 页产品名称零(部)件名称星轮第 16 页车 间工序号工序名称材料牌号160终检40Cr毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造件67.5X651设备名称设备型号设备编号同时加工件数钻床Z5351夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1按照成品图要求进行各个尺寸终检编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共18 页产品名称零(部)件名称星轮第 17 页车 间工序号工序名称材料牌号170 防锈40Cr毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造件67.5X651设备名称设备型号设备编号同时加工件数钻床Z5351夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1可用毛刷沾防锈油防锈,以防锈蚀 编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共18 页产品名称零(部)件名称星轮第 18 页车 间工序号工序名称材料牌号180 入库40Cr毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造件67.5X651设备名称设备型号设备编号同时加工件数钻床Z5351夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1按仓库规定标识摆放编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共18 页产品名称零(部)件名称星轮第 2 页车 间工序号工序名称材料牌号热20调质处理40Cr毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造件67.5X651设备名称设备型号设备编号同时加工件数井式炉1夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助60编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共18 页产品名称零(部)件名称星轮第 3 页车 间工序号工序名称材料牌号金30车右端工艺外圆40Cr毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造件67.5X651设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA61401夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1定位夹紧2粗车工艺外圆,保证图示尺寸YT15外圆车刀,游标卡尺500141.30.70.510.871.16编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共18 页产品名称零(部)件名称星轮第 4 页车 间工序号工序名称材料牌号40车左端工艺外圆40Cr毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造件67.5X651设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA61401夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1装 夹2粗车工艺外圆,保证图示尺寸YT15外圆车刀,游标卡尺500141.30.70.512.03编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共18 页产品名称零(部)件名称星轮第 5 页车 间工序号工序名称材料牌号50 右端面成型40Cr毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造件67.5X651设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA61401夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1装 夹 2精车外圆高速钢外圆车 游标卡尺96270.430.2530.0861.583车端面及倒角高速钢端面车刀 游标卡尺438123.70.710.362.3编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共18页产品名称零(部)件名称星轮第 6 页车 间工序号工序名称材料牌号金60左端面成型40Cr毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造件67.5X651设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA61401夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1装 夹 2精车外圆,保证图示尺寸高速钢外圆车,游标卡尺96270.430.2533车平面,倒角, 保证图示尺寸高速钢端面车刀 游标卡尺438123.70.70.251.33编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共18 页产品名称零(部)件名称星轮第 7 页车 间工序号工序名称材料牌号金70钻19孔40Cr毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造件67.5X651设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床 CA61401夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1装夹,定位夹紧245200.15450.1272钻孔保证图示尺寸直柄麻花钻 游标卡尺245 20 0.15451.911.57编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共18 页产品名称零(部)件名称星轮第 8 页车 间工序号工序名称材料牌号金80粗镗24孔40Cr毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造件1设备名称设备型号设备编号同时加工件数镗床T6121夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1定位,夹紧,2镗孔到图示尺寸合金镗刀,塞规3201000.12.512.091.58编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 序 卡产品型号零(部)件图号共18 页产品名称零(部)件名称星轮第 9 页车 间工序号工序名称材料牌号金90半精镗26孔40Cr毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数锻造件67.5X651设备名称设备型号设备编号同时加工件数镗床T6121夹 具 编 号夹 具 名 称切 削 液工位器具编号工位器具名称工序工时准终单件序号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速(r/min)切削速度(m/min)进给量(mm/r)切削深度(mm)走刀次数时间定额机动辅助1装 夹2镗孔到图示尺寸合金镗刀,塞规320 100 0.1 112.31.58编制(日期)审核(日期)会签(日期)标记处数更改文件号签字日期标记更改文件号签字日期机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片产品型号零(部)件图号第 1 页产品名称零(部)件名称星轮共 3 页材料牌号40Cr毛坯种类铸造毛坯外形尺寸67.5X65每毛坯件数1每台件数备注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设备工艺装备工时准终单件1锻锻造热2热处理 调质处理硬度为235HB左右热3 车 车右端工艺外圆金CA6140车床外圆车刀,游标卡尺4车车左端工艺外圆金CA6140车床麻花钻,塞规5车右端面成型金CA6140车床槽刀,游标卡尺6车左端面成型金CA6140车床专用夹具,游标卡尺7钻钻19孔金CA6140车床麻花钻,专用夹具,游标卡尺, 编制 (日期)审核 (日期)会签 (日期)、处 数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片产品型号零(部)件图号第 2 页产品名称零(部)件名称星轮共 3 页材料牌号40Cr毛坯种类铸件毛坯外形尺寸67.5X65每毛坯件数1每台件数备注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设备工艺装备工时准终单件8镗 粗镗24孔金 T612 专用夹具, 9镗半精镗26孔金T612专用夹具,10铣铣键槽金Z535游标卡尺,专用夹具11铣 铣三斜面金X6022游标卡尺, 专用夹具12钻钻三个4阶梯斜孔金Z535专用夹具,塞规 13镗精镗28孔金T612专用夹具,塞规14滚滚压28孔金T612专用夹具,塞规编制 (日期)审核 (日期)会签 (日期)、处 数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片产品型号零(部)件图号第 3 页产品名称零(部)件名称星轮共 3 页材料牌号40Cr毛坯种类铸件毛坯外形尺寸67.5X65每毛坯件数1每台件数备注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设备工艺装备工时准终单件15去毛刺去除锐毛剌金 16终检对零件各尺寸进行完工检测检17防锈 用毛刷沾防锈油为零件防锈18入库按照仓库标识进行摆放库编制 (日期)审核 (日期)会签 (日期)、处 数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期目录概述1第一章 零件的分析3 1.1 零件的工艺性分析5 1.1.1 加工方法的选择.5 1.1.2 保证星轮表面位置精度的方法.5 1.1.3 防止星轮变形的工艺措施.5第二章 工艺规程的设计62.1 确定毛坯的制造形式 62.2 基准的选择62.2.1 粗基准的选择62.2.2 精基准的选择62.3 制定工艺路线62.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定72.4.1 两端外圆表面72.4.2 工件内孔加工82.5 确定切削用量及基本工时82.5.1工序1 锻造毛坯. . .82.5.2工序2 车削工艺外圆82.5.3工序3 镗孔.142.5.4工序4 滚压孔.162.5.5工序5 精车外圆17第三章 夹具设计方案. . . .203.1对加工件进行工艺分析. .203.2定位方案设计. . . . . .203.3 加紧方案设计. . . . .213.4 其他装置设计. . . . .213.5 夹紧体设计. . . . .223.6 夹紧工作原理. . . . . .22设计体会. 23参考文献24致谢25概述一 零件的功用和结构特点 我国自行研发的“星轮传动”技术,可以使装备机械上的加速器、减速器、调速器、变速器的体积变小、功能增强,并减少进口。这一新技术得到中国星轮传动协会和机械工业部有关专家的认定。专家们认为,“星轮传动”技术的原理为我国独创,可应用在煤矿、石油开采、风力发电重型机械、建材水泥等储多领域,应用空间巨大。 据机械专家介绍,我国传统装备机械沿用的减、变速器品种繁杂,体积巨大。一台轧钢机的减速器达到22吨重,而大型水泥设备的减速器重达60吨,安装费力,又耗费巨大电能和热能,且国内有数千家减速器厂家,产品规模很不相同。经过三年的不断试验,哈尔滨国海星轮传动有限公司首次将新的“星轮传动”技术应用在生产领域,并获得成功。这项独创的星轮传动技术的核心是,将一个减、变速器内部170个单元,按用户要求任意组合,制出的部件标准化、系列化、通用化,有很强的互换性,到哪都能用得上。而且可以任意改变扭距,增大拉动能力,使一个很小的减速器带动庞大的装备机械。也就是说,原来22吨的减速器,应用新技术后,重量能够减少14.5吨,真正达到“以小带大”。不仅如此,由于不同的排列组合,只要客户对减、变速器有不同的要求,需要不同形状的产品,这项新技术都能完成它。目前,我国独创的“星轮传动”技术已经应用到三峡水电站、秦皇岛码头、山西部分大煤矿,并已形成为“上海路桥”“神华集团”等国家大型企业配套的能力。而其中最重要的零件便是星轮,它在其中作用是无与能比,现在就来探讨一下它作用与结构.二 星轮零件的技术要求该零件的主要表面是内孔和外圆,其主要技术要求如下:1、内孔 内孔是起支承作用或导向作用最主要的表面,它通常与运动着的轴、刀具或活塞相配合。内孔直径的尺寸精度一般为2级,精密轴套有时取1级. 内孔的形状精度,一般应控制在孔径公差以内,有些精密轴套控制在孔径公差的,甚至更严。对于长的套筒除了圆柱度和同轴度外,还应注意孔轴线直线度的要求。为保证零件的功能和提高其耐磨性,内孔表面粗糙度一般为,有的高达以上。2、 外圆 外圆表面一般是套筒零件的支承表面,常以静配合或过渡配合同箱体或机架沙锅内的孔相连接。外径的尺寸精度通常为23级;形状精度控制在外径公差以内;粗糙度一般为。1) 内外圆之间的同轴度 当内径的最终加工系将套筒装入机座后进行时,套筒内外圆间的同轴度要求较低;如果最终加工是在装配前完成时要求较高,一般为0.010.05mm。2) 孔轴线与端面的垂直度 星轮的端面(包括凸缘端面)如工作中承受轴向载荷,或虽不承受载荷但加工中是作为定位面时,与孔轴线的垂直度要求较高,一般为0.020.05mm。三 星轮零件的材料与毛坯齿轮零件一般都是用钢、铸铁、青铜或黄铜等材料制成。有些滑动轴承采用双金属机构,即用离心铸造法在钢或铸铁套的内壁上浇注巴氏合金等轴承合金材料,这样既可节省贵重的有色金属,又能提高轴承的寿命。星轮的毛坯选择与其材料、结构和尺寸等因素有关。孔径较小(如d20mm)的套筒一般选择热轧或冷拉棒料,也可以采用实心铸件。孔径较大时,采用无逢钢管或带孔的铸件和锻件。大量生产时可以采用冷挤压和粉末冶金等先进的毛坯制造工艺,既提高生产率又节约金属材料。 第一章 零件的分析1.1 零件的工艺分析1.1.1 加工方法的选择该零件的主要加工表面为孔和外圆表面。外圆表面加工根据精度要求可选择车削和磨削。孔加工方法的选择比较复杂,需要考虑零件的结构特点、孔径大小、长径比、精度和粗糙度要求以及生产规模等各种因素。对于精度要求较高的孔往往还要采用几种不同的方法顺次进行加工。本次设计的星轮,为保证孔的精度和表面质量将先后经过粗镗、半精镗、精镗和滚压等四道加工1.2.2、保证星轮表面间位置精度的方法 由星轮零件的技术要求知,星轮零件内外表面间的同轴度以及端面与孔轴线的垂直度一般均有较高要求。为保证这些要求通常可采用下列方法:1.在一次安装中完成内外表面及端面的全部加工。这种方法除了工件的安装误差,所以可获得很高的相对位置精度。但是,这种方法的工序比较集中,对于尺寸较大(尤其是长径比较大)套筒也不便与安装,故多用于尺寸较小轴套的车削加工。2.星轮主要表面加工分在几次安装中进行,先加工外圆,然后以圆为精基准最终加工内孔。这种方法由于所用夹具机构简单,且制造和安装误差小,因此可保证较高的位置精度,在星轮加工中一般多采用这种方法。星轮主要表面加工在几次安装中进行,先终加工外圆,然后以外圆为精基准最终加工内孔。采用这种方法时工件装夹迅速可靠,但因一般卡盘安装误差较大,加工后工件的位置精度较低。若欲获得较小的同轴度,则必须采用定心精度高的夹具,如弹性膜片卡盘、液体塑料夹头和经过修磨的三爪卡盘等。对于较长的零件,为保证位置精度,往往以外圆定位,采用一端夹持,另一端用中心夹支托来最终加工内孔。对于本次设计加工零件的工艺不采用这种方法,是因为加工内孔时,安装工件需要45工艺外圆,只有当外圆加工完后,才可能车去加工内孔,进而车出与内孔有较小的同轴度的外圆表面及加工出其它三个斜面与斜孔1.2.3、防止星轮变形的工艺措施该零件在加工中防止变形的工艺措施,加工中常因夹紧力、切削力和切削热等因素的影响而产生变形。防止变形应注意,为减少切削力和切削热的影响,粗、精加工应分开进行。粗加工产生的变形在精加工中可以得到纠正。第二章 工艺规程的设计2.1 确定毛坯的制造形式星轮零件的毛坯选择与材料、机构和尺寸等因素有关还与它在工作中所处的工作环境有关。孔径较小的星轮一般选择热轧或冷拉棒料,也可采实心铸件。孔径较大时,常采用无缝钢管或带孔的铸件和锻件。大量生产时可采用冷挤压和粉末冶金等先进的毛坯制造工艺,既提高生产率又节约金属材料。本零件为锻造件,材料为40Cr优质合金钢,抗拉强度:;屈服强度:;硬度:HBS为197,最终成品调质处理到硬度为22-27HRC .2.2 基准的选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准面选择的正确与合理可以使加工质量得到保证,生产率得以提高。否则,加工工艺过程中问题百出,更有甚者,还会造成零件的大批报废,使生产无法正常进行。2.2.1 粗基准的选择对于零件而言,尽可能选择不加工表面作为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件,则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。对于较长的套筒零件,为保证位置精度,往往以外圆定位,采用一端夹持,另一端用中心夹支托来最终加工内孔。根据这个原则,本零件选取星轮外圆45为粗基准。工件一端用三爪卡盘夹持一端,另一端则用大头顶尖顶住另一端。采用这种方法时工件装夹迅速可靠,但因一般卡盘安装误差较大,加工后工件的位置精度较低。为了获得较小的同轴度,须采用定心精度高的夹具,如弹性膜片卡盘、液体塑料夹头和经过修磨的三爪卡盘等。2.2.2 精基准的选择精基准的选择主要应该考虑的是基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时,应该进行尺寸的换算,这在以后还要专门计算,此处不再重复。2.3 制定工艺路线制定工艺路线的出发点应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证,在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能机床以及专用夹具,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:详见附表,机械加工工艺过程卡片2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“星轮”:零件材料为40Cr合金钢,硬度HB197,生产类型大批量,毛坯形式为锻造件根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。2.4.1 两端外圆表面:两外圆(45dmm)表面一端加工长度为60mm,与其联接的要求不高的加工外圆表面直径为64mm,现取其外圆表面直径为64mm。45mm表面尺寸公差0.02,表面粗糙度值1.6,要求半精车;精车,加工直径余量2Z=3.5mm.由于本设计规定零件是大批生产,应该采用调整法加工,因此在计算最大、最小加工余量时,应按调整法加工方式予以确定。45 mm的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布见图2-1。图2-145外圆工序间尺寸公差分布图(调整法)由图可知:毛坯名义尺寸:45+3.52=52(mm)毛坯最大尺寸:52+1.32=54.6(mm)毛坯最小尺寸:52-0.52=51(mm)半精车后最大尺寸:52+0.52=53(mm)半精车最小尺寸:52-0.02=51.98(mm)精车后尺寸和零件图尺寸相同,即45mm.最后,将上述计算的工序间尺寸及公差整理成表2-1。 表2-1 加工余量计算表 工序加工尺寸及公差锻造件粗车外圆精车外圆加工前尺寸最大54.653最小5151.98加工后尺寸最大54.65352.02最小4851.9851.98加工余量(单边)1.75最大1.750.27最小1.60.23加工公差(单边)-0.4/2-0.12/22.4.2 工件内孔加工毛坯为锻造件,参照工艺手册表2.3-9确定工序尺寸及余量为:钻孔: 19粗镗孔:24mm半精镗孔:26mm精镗:27.5mm精铰(浮动镗刀):280.20mm2.5 确定切削用量及基本工时2.5.1 工序1:锻造毛坯2.5.2 工序2:车削,本工序采用计算法确定切削用量。(1)、加工条件工件材料:锻造件材料为40Cr, 车45到尺寸48(工艺用);车端面及倒角;车45到尺寸48(工艺用);车端面及倒角取总长27mm(余2mm)机床:CA6140车床刀具:刀具材料为YT15,刀杆尺寸16mm25mm,。(2)、计算切削用量 、车45到48 切削深度: 进给量f:根据切削用量简明手册(第三版)(以下简称切削手册)表1.4,当刀杆尺寸为16mm25mm,以及工件直径为100mm时:f=0.60.9。按CA6140车床的说明书(见切削手册表1.30)取f=0.7。 计算切削速度:按切削手册表1.27,切削速度的公式为(寿命选T=60min): (m/min)式中,=242,=0.15,=0.35,m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即:=1.44,=0.8,=1.04,=0.81,=0.97。所以: = =123.8 (m/min) 确定主轴转速:= = 438 (r/min) 与438 r/min相近的机床转速为500 r/min,。现选取,所以实际切削速度 m/min. 检验机床功率:主切削力 按切削手册表1.29所示公式计算 式中: =0.89所以: = =784 N切削时消耗功率为: = =1.85 (kw)由切削手册表1.30中CA6140机床说明书知,CA6140主电动机功率为7.5kw,故机床功率足够,可以正常工作。 校验机床进给系统强度:已知主切削力= 791 N,径向力按切削手册表1.29所示公式计算 式中: 所以: = =116.9 N轴向切削力 式中 : 所以: = =267 N取机床导轨与床鞍系数=0.1,则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为: =267+0.1(784+116.9) =357.09 357 N而机床进给机构可承受的最大纵向力为3530N(见切削手册表1.30),故机床进给系统可以正常工作。 切削工时:式中:,所以:2 =0.87(min) 、车外圆: 计算切削速度:按切削手册表1.27,切削速度的公式为(寿命选T=60min),采用高速钢外圆车刀,规定=0.25,走刀次数i=5,则 (m/min)式中,=11.8,=0.70,=0.30,m=0.11,。=1.11 所以: = =16.4 (m/min) 确定主轴转速:= = 116 (r/min)按机床说明书取 n=96r/min,所以实际切削速度 m/min. 由切削手册表1.30中CA6140机床说明书知,CA6140主电动机功率为7.5kw,故机床功率足够,可以正常工作。 计算切削工时: 切削工时:式中:=60, 所以:2 =0.086(min)、车端面及倒角: 确定端面最大加工余量:已知毛坯长度方向的加工余量为2mm确定进给量f:根据切削手册表1.4,当刀杆尺寸为16mm25mm,以及工件直径为100mm时:f=0.60.9。按CA6140车床的说明书(见切削手册表1.30)取f=0.7。 计算切削速度:按切削手册表1.27,切削速度的公式为(寿命选T=60min): (m/min)式中,=242,=0.15,=0.35,m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即:=1.44,=0.8,=1.04,=0.81,=0.97。所以: = =251.6 (m/min) 确定主轴转速:= = 890 (r/min) 与890 r/min相近的机床转速为900 r/min,。现选取,所以实际切削速度 m/min. 检验机床功率:主切削力 按切削手册表1.29所示公式计算 式中: =0.89所以: = =768 N切削时消耗功率为: = =1.81 (kw)由切削手册表1.30中CA6140机床说明书知,CA6140主电动机功率为7.5kw,故机床功率足够,可以正常工作。 计算切削工时: 切削工时:式中:=15,所以:2 =0.097(min) 、车45到尺寸48及; 同 、48外圆(工艺用)、车端面及倒角取总长20mm(余量2mm) 同2.5.3 工序3:镗孔:粗镗孔到24mm;半精镗孔到26mm;精镗孔到27.85mm;精铰(浮动镗刀)孔到700.20粗糙度=0.2。镗孔是常用的孔加工方法,可以作为粗加工,也可以作为精加工,加工范围很广。对于小批量生产中的非标准孔、大直径孔、精确的短孔及盲孔、有色金属孔等一般多采用镗孔。镗孔可以在车床、铣床和数控机床上进行,能获得的尺寸精度为13级,粗糙度为。镗孔刀具(镗杆与镗刀)因受孔径尺寸的限制(特别是小直径深孔),一般刚性较差,镗孔时容易产生振动,生产率低。但是由于不需要专用的尺寸刀具(绞刀),镗刀机构简单,又可以在各种机床上进行镗孔,故单件、小批生产中,镗孔是较经济的方法。此外,镗孔能修正前工序加工后所造成孔的轴线歪曲和偏斜,以获得较高位置精度。精细镗孔(又称金刚镗)精细镗常用于有色金属合金及铸铁件的光整加工,在汽车与拖拉机的连杆和汽缸套加工中应用较多。为了达到高精度与粗糙度要求,常采用精度高、刚度高、和具有高转速的金钢镗床。所用刀具(称金钢镗刀)是选用细颗粒耐磨的硬质合金或金刚石刀具,经过刃磨和研磨获得锋利的刃口。精细镗孔时,加工余量小,高速切削下切去截面很小的切屑。由于切削力非常小,故能达到1级精度和小的粗糙度,孔的几何形状误差小于0.0030.005mm。、 粗镗孔到24mm ,单边余量Z=2.5mm,一次镗去余量,=2.5mm 选用机床:T612卧式镗床进给量: f=0.1mm/r切削速度:根据有关手册确定T612卧式镗床的切削速度为:m/min,则 = =359 r/min根据工艺手册表4.2-20知,和359r/min相近的有320r/min、414r/min,故取=320r/min。切削工时:=66mm,=3mm,=3mm.= =2.09(min)、 半精镗孔到26mm,单边余量Z=1;一次镗去余量:=1mm;=0.1;=320r/min,m/mint=2.3 min、 精镗孔到69.85mm, 单边余量Z=0.25;一次镗去余量:=1.25mm;=0.1;=320r/min,m/mint=2.37 min 、 精铰(浮动镗刀)孔到280.20粗糙度=0.2 图2-2 星轮浮动镗刀浮动镗孔是镗深孔后的精加工方法。图3-3是浮动镗刀头,浮动镗刀块在刀柄长方形孔内可以自由滑动。浮动镗孔的特点是:消除了由于刀具及机床等误差引起孔尺寸不稳定;由于刀块浮动且处于旋转的情况下,刀块有自动对中性;镗刀的导向良好。图2-2中的导向块为夹布胶木(或白桦木),有一定的弹性,这种材料的导向块,既可避免擦伤已加工表面,又可自动补偿数次镗孔后直径的磨损,维持必要的导向要求。导向块为双导向。弹性导向块调整时,前导向应与孔紧配,后导向应调整略大于刀块尺寸,在工作时能自动磨去而保持较准确导向精度。2.5.4 工序4:用滚压头滚压孔至280.02,粗糙度=0.2图2-3 油缸滚压头上图为一星轮滚压头。滚压内孔表面的圆锥型滚柱3支承在锥套5上,滚压时滚柱与工件有一个或的斜角,是工件能逐渐产生变形,以提高孔壁粗糙度。内孔滚压前,需要先通过螺母11调整滚压头的径向尺寸。旋转调节螺母11可使其相对心轴1轴向移动,当其向右移动时,推动过渡套10、止推轴承9、衬套8及套圈6经销子4使滚柱3沿锥套5表面向左移,结果使滚压头径向缩小。当其向右移动时,压缩弹簧7压移衬套8经止推轴承9使过渡套10始终贴紧调节螺母的左端面,同时衬套8右移时带动套圈6经盖板2使滚柱3沿轴向右移,结果使滚压头径向尺寸增大。滚压头径向尺寸应根据孔的滚压过盈量确定,一般钢材的滚压过盈量为0.100.12mm,滚压后孔径向增大0.020.03mm。滚压过程中滚柱3所受轴向力,经销子4、套圈6、衬套8作用在止推轴承9上,而最终还是经过过渡套10、调节螺母11及心轴1传至和滚压头右端M404相连的刀杆上,当滚压完毕后,滚压头从内孔反向退出时,滚柱3会受到一个向左的轴向力,此力传给盖板2,经套圈6、衬套8压缩弹簧7,实现了向左移动,同时滚压头在弹簧力的作用下复位,是径向尺寸又恢复到原调数值。滚压中滚压速度:走刀量:冷却润滑液采用50%硫化油加50%柴油或煤油。2.5.5 工序5:精车外圆,将两端外圆加工到尺寸45与40,割R3.0槽;车端面;调头,将两端外圆加工到尺寸45,割R3.0槽;、 车去工艺外圆,将两端外圆加工到尺寸45,割R3.0槽 切削深度: 进给量f:根据切削用量简明手册(第三版)(以下简称切削手册)表1.4,当刀杆尺寸为16mm25mm,以及工件直径为100mm时:f=0.60.9。按CA6140车床的说明书(见切削手册表1.30)取f=0.7。 计算切削速度:按切削手册表1.27,切削速度的公式为(寿命选T=60min): (m/min)式中,=242,=0.15,=0.35,m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即:=1.44,=0.8,=1.04,=0.81,=0.97。所以: = =115.8 (m/min) 确定主轴转速:= = 410 (r/min) 与438 r/min相近的机床转速为500 r/min,。现选取,所以实际切削速度 m/min. 检验机床功率:主切削力 按切削手册表1.29所示公式计算 式中: =0.89所以: = =765 N切削时消耗功率为: = =1.57 (kw)由切削手册表1.30中CA6140机床说明书知,CA6140主电动机功率为7.5kw,故机床功率足够,可以正常工作。 校验机床进给系统强度:已知主切削力= 791 N,径向力按切削手册表1.29所示公式计算 式中: 所以: = =116.9 N轴向切削力 式中 : 所以: = =267 N取机床导轨与床鞍系数=0.1,则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为: =267+0.1(784+116.9) =357.09 357 N而机床进给机构可承受的最大纵向力为3530N(见切削手册表1.30),故机床进给系统可以正常工作。 切削工时:式中:,所以:2 =0.36(min)第三章 夹具设计方案3.1、对加工件进行工艺分析:工件已加工过内孔。在加工槽时,槽的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很高,由铣削直接加工就可以达到要求,其中槽的宽度由刀具的尺寸保证,槽的深度尺寸和位置精度由设计的夹具来保证。槽的位置包括如下两方面要求: 1.1、加工槽的宽度为8mm; 3.2、定位方案设计: 根据加工槽两侧面相对于中心面对称要求,需要限制工件X方向转动自由度、Y方向转动自由度和Z方向转动自由度;根据加工槽宽度和深度要求,需要限制工件X方向移动自由度和Z方向移动自由度。但考虑到加工时工件定位的稳定性,可以将六个不定度全部限制。 工件相对中心面对称,要实现加工槽两侧面相对中心面对称的要求,应选圆柱表面面作为定位基准。由加工槽深度要求,可以选择右边外圆面为第二定位基准,利用支撑实现定位。由于外圆表面已经加工,加上V形块起到支撑定位,螺母夹紧加工件。此方案实现了工件的完全定位,无重复定位,方案可取。3.2.1、计算定位误差:工件在夹具中定位产生的定位误差,其值应控制在工件相对尺寸或位置公差的,为此需对每一项工序加工要求逐一进行分析。对加工槽深尺寸A进行分析 加工槽的深度尺寸的工序基准为工件小孔外圆面的上母线,定位基准为外圆中心线,则:定位(A)=位置+不重 =0.035+0.04=0.075mm 因定位(A)值小于工序尺寸公差值的,故能满足工序加工要求。3.2.2、对加工槽两侧面对称度进行分析 加工槽的位置精度对称度的工序基准是外圆表面,这里忽略基准的位移误差,则 定位(对称度)=位置+不重=0+0.03=0.03mm 因定位(对称度)值小于工序位置精度要求的公差值的,故能满足工序加工要求。3.3、夹紧方案设计:对此工件的铣削加工,我们所采用的是螺栓螺母夹紧的定位原理,而且我们拟定采用的是手动夹紧,为了节约成本,我们采用一个螺栓,一个螺母对其压紧。根据工件上大孔的尺寸螺杆的尺寸大小,我们选用m27的压紧螺母。 刀具:高速钢直齿三面刃铣刀。 D=8mm. Z=18 =2448N校核定位销: 根据公式:可知直径为27mm的螺杆和m27的螺母能满足夹紧力的要求。夹紧力:由于工作状态原因,切削力与夹紧力在空间上是相互垂直的。螺母提供的夹紧力足以夹紧,故无须验算。3.4、其它装置设计:铣床夹具依靠夹具体底面和定向键侧面与机床工作台上平面及T型槽相连接,以保证定位元件对工作台和导轨具有正确的相对位置。为了减小安装时的偏斜角的误差,安装定向键时应当使它们靠向T型槽的同一侧。对定向键的设计方案如右图所示:对定向键的直角部分都倒2*45的倒角,在夹具体与定向键的连接部分中的直角开出凹槽。定向键与夹具体采用压紧连接,至于定向键的大小要根据铣床工作台是具体情况而定,在此我们就不对定向键的尺寸大小进行说明。3.5、夹具体设计:在夹具体设计方面,我们采用了一个直角块,来进行大体上的定位,而且要设置导引装置的安装位置,夹具体通过安装在夹具体上的定向键进而与铣床的工作台连接,从而实现对夹具的固定。此夹具具有足够的刚度与强度,安放稳定,工艺性好,实用安全。3.6、夹具工作原理(操作)简介:对此夹具各个零件的装配关系见图,下面我们来分析与说明它的工件原理:螺栓、螺母与夹具体紧紧连接。V型块起支撑定位作用。在夹具体的底平面上安装定向键用于与铣床工件台面的连接与定位。工件时,只要把压紧螺母、螺杆卸下,即可把工件套上去。当工件套上去后,用压紧螺母进行夹紧。这时铣刀在导引装置的引导下对待加工工件进行加工,并且在导引装置的作用下完成铣床对工件的铣槽工序。本夹具操作简单,省时省力,装卸工件时只需靠压板紧定螺栓的松紧即可轻松实现。设计体会课程设计是对专业基础知识的一次考验与综合运用。通过课程设计能使学生综合运用大学几年来所学的理论和专业知识和在生产实习过程中学到的实践经验,以全面、系统、地培养学生独立思考能力、创新能力、解决实际问题等能力。在导师的指导和同学的帮助下已顺利完成。在这段时间里里从对所设计产品市场需求情况的调查、目前研究现状的了解、相关资料的查阅、结构初步设计方案的提出、及最后总方案的确定,在这每一个环节中我都严格要求自己:一个从事机械专业的人员,既要熟悉设计,更要熟悉工艺和控制,也要有能预测市场的能力。在这个过程中,不但培养了我独立思考、分析问题的能力也培养了我的创新能力、解决实际问题的能力及理论与实践相结合的能力。我也深感自己还存在很多不足,如理论知识的不扎实、实践经验的欠缺、理论与实践的优化结合等等。我将在以后的学习和工作中继续对专业理论知识的深入学习和对实践经验的认真总结,做到理论与实践有机结合,争做一名“有志”、“有德”、“博学”适合当代社会发展所需要的优秀社会青年。参考文献参考文献 1 机械零件设计手册编写组.机械零件设计手册(下册)M.第三版.北京:冶金工业出版社,19942 吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册(第二版)M.北京:高等教育出版社,19993 刘鸿文.材料力学(第四版)M.北京:高等教育出版社,20044 邱宣怀.机械设计(第四版)M.北京: 高等教育出版社,19975 哈尔滨工业大学理论力学教研室.理论力学(第六版)M.北京:高等教育出版社,20026 沈学勤.公差配合与技术测量M.北京: 高等教育出版社,19987 刘朝儒,彭福荫.机械制图(第四版)M.北京:高等教育出版社,20018 胡宗武.非标准机械设备设计手册M.北京:机械工业出版社,2003致谢我首先要感谢我的指导老师,他们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样,使我不仅接受了全新的思想观念,树立了宏伟的学术目标,领会了基本的思考方式,掌握了通用的研究方法,循善诱的教导和不拘一格的思路给予我无尽的启迪。感谢曾经帮助过和教育过我的老师们,是你们严以律己、宽以待人的崇高风范,朴实无华、平易近人的人格魅力,与无微不至、感人至深的人文关怀使我的大学生活不在感到孤立无助,使我在大学里学到了扎实的专业知识,使我的课程设计能够顺利的完成。我还要感谢学校的领导,由于你们的领导,学校有了长足的发展,我改变了自己的思维方式,锻炼了自己各方面的能力,确定了今后自己的发展目标。最后祝愿母校的明天更加辉煌!培养出一批批有志、有德、博学的优秀社会人才。
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