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原创通过答辩毕业设计说明书论文 QQ 194535455 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 钻三个4阶梯斜孔专用夹具计.203.1 工件的加工工艺. .203.2 定位元件的选择与设计. . .203.3.1 定位误差的分析. . .203.3.2 定位元件的选择. . . 2133 星轮在夹具中定位夹紧.25331 夹紧装置的组成. .2533 .2夹紧力的确定. .2533 .3夹紧机构的选择与设计.25第四章 钻4阶梯斜孔工序刀具设计说明书. 33第五张钻4阶梯斜孔工序量具设计说明书.34第六章：星轮左端成型数控加工程序的编制. . .366.1数控加工的特点. . . .366.2数控编程的方法及特点. . . . .366.3数控加工程序内容. . . .37设计体会. 38参考文献39致谢40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d68820234-0.5-1-2 =5，因此得：=2, =0.55) 补偿距离 (mm) (2-2)式中 夹具圆柱销与其相配合的工件定位孔间的最小间隙(mm)圆柱销的尺寸为，根据GB180179知该即尺寸为5-0.006 -0.0017。由此可得 (mm)则 (mm)6) 菱形销圆弧部分与其相配合的工件定位孔间的最小间隙 (mm)式中 与菱形销相配合的工件定位孔的最小直径(mm)7) 菱形销最大直径 (mm)公差选取h58) 两定位销所产生的最大角度定位误差式中 夹具圆柱销与其配合的工件定位孔间的最大间隙；夹具菱形削与其配合的工件定位孔间的最大间隙应保证；则 由于待加工孔未对其形位公差，因此允许些许偏差。3.3 星轮在夹具中的夹紧工件在夹具中的装夹是由定位和夹紧这两个过程紧密联系在一起的。仅仅定位好，在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件实行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。夹紧装置的基本任务就是保持工件在定位中所获得的既定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和振动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确位置。3.3.1 夹紧装置的组成一般夹紧装置由下面两个基本部分组成。1) 动力源 即产生原始作用力的部分。如果用人的体力对工件进行夹紧，称为手动夹紧；如果用气动、液压、气液联合、电动以及机床的运动等动力装置来代替人力进行夹紧，则称为机动夹紧。2) 夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。它包括中间递力机构和夹紧元件。中间递力机构把来自人力或动力装置的力传递给夹紧元件，再由夹紧元件直接与工件接触，最终完成夹紧任务。根据动力源的不同和工件夹紧的实际需要，一般中间递力机构在传递夹紧力的过程中，可以起到以下作用：a 改变作用力的方向；b 改变作用力的大小；c 具有一定的自锁性能，以保证夹紧可靠，在手动夹紧时尤为重要。本次设计采用手动夹紧方式。3.3.2 夹紧力的确定1) 夹紧力的方向夹紧力应垂直于主要定位基准面11。为使夹紧力有助于定位，则工件应紧靠支撑点，并保证各个定位基准与定位元件接触可靠。一般地讲，工件的主要定位基准面其面积较大、精度较高，限制的不定度多，夹紧力垂直作用于此面上，有利于保证工件的加工质量。夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。图2-4所示为工件安装时的重力、切削力和夹紧力之间的相互关系。其中图(a)最好，图(d)最差。图2-4 夹紧力与切削力、重力的关系Fig.2-4 Clamps the strength and the cutting force、the gravity relations图（a） 图（b） 图（c） 图（d） 图（e） 下面分析三力互相垂直的情况下，切削力与夹紧力间的比例关系。图2-5为在卧式铣床上铣一用台钳夹紧的工件。图2-5 铣削时Fr、W、G间的关系Fig.2-5 The relations of Fr、W、G When milling当重量G很小而可以忽略不计时，只考虑夹紧力W与切削力的平衡，按静力平衡条件=W+W (2-3) (2-4)式中 工件的定位基准与夹具定位元件工作表面间的摩擦系数，0.150.25;工件的夹压表面与夹紧元件间的摩擦系数，0.150.25;因此 (2-5) 可见在依靠摩擦力克服切削力的情况下，所需要的夹紧力是很大的。在夹紧力工件时各种不同接触面之间的摩擦系数可见表。表3-2 各种不同接触表面之间的摩擦系数Tab.3-2 Between each kind of different faying surface friction coefficient 接触表面的形式摩擦系数接触表面均为加工过的光滑表面0.150.25工件表面为毛坯，夹具的支承面为球面0.20.3夹具定位或夹紧元件的淬硬表面在沿主切削力方向有齿纹0.3夹具定位或夹紧元件的淬硬表面在垂直于主切削力的方向有齿纹0.4夹具定位或夹紧元件的淬硬表面有相互垂直齿纹0.40.5夹具定位或夹紧元件的淬硬表面有网状齿纹0.70.8为了减小夹紧力，可以在正对切削力F的作用方向，设置一支承元件（图2-6中之T）。这种支承不用作定位，而是用来防止工件在加工中移动。图2-6 承受切削力支承Tab.2-6 Bear cutting force supports如图2-5所示，当圆柱铣刀切入全深时，作用于工件上的切削分力、的合力有使工件平移抬起的趋势。为此可用图2-6所示之压块，使夹紧力一力两用。在钻床上对工件钻孔时，为了减小夹紧力，应力求使主要定位基准面处于水平位置，使夹紧力、重力和切削力同向，都垂直作用在主要定位基准面上。见图2-7(a)所示。反之，当夹紧力与切削力及工件重力方向相反时，所需的夹紧力很大，W=F+G。例如在壳体凸缘上钻孔时，由于壳体较高，工件只能倒装。这种安装方式在图2-7(b)中的F和G均有使夹紧机构脱开的趋势，因此需要施加较大的夹紧力W。图2-7 钻削时W、F、G间的关系Fig.2-7 The relations of W, F, G when Drills truncates 2) 夹紧力的作用点夹紧力的作用点是指夹紧元件与工件相接触的一小块面积。选择作用点的问题是在夹紧力方向已定的情况下才提出来的。选择夹紧力作用点位置和数目时，应考虑工件定位可靠，防止夹紧变形，确保工序的加工精度。a 夹紧力的作用点应能保持工件定位稳定，而不致引起工件发生位移和偏转。当夹紧力虽然朝向主要定位基面，但作用点却在支承范围以外时，夹紧力与支反力构成力矩，夹紧时工件将发生偏转，使定位基面与支承元件脱离，以至破坏原有定位。应使夹紧力作用在稳定区域内。b 夹紧力的作用点，应使被夹紧工件的夹紧变形尽可能小。对于箱体、壳体、杆叉类工件，要特别注意选择力的作用点问题。在使用夹具时，为尽量减少工件的夹紧变形，可采用增大工件受力面积的措施。采用具有较大弧面的夹爪来防止薄壁套筒变形；可在压板下增加垫圈，使夹紧力均匀地作用在薄壁夹紧力的大小必须适当。当夹紧力过小，工件可能在加工过程中移动而破坏定位，不仅影响质量，还能造成事故；夹紧力过大，不但会使工件和夹具产生变形，对加工质量不利，而且造成人力、物力的浪费。计算夹紧力，通常将夹具和工件看成一个刚性系统以简化计算。然后根据工件受切削力、夹紧力（大工件还应考虑重力，高速运动的工件还应考虑惯性力等）后处于静力平衡条件，计算出理论夹紧力，再乘以安全系数，作为实际所需的夹紧力，即 (2-6) 式中 实际所需要的夹紧力 (N)； 按力平衡条件计算之夹紧力 (N)； 安全系数，根据生产经验，一般取1.53。用于粗加工时，取2.53；用于精加工时，取1.52。夹紧工件所需夹紧力的大小，除与切削力的大小有关外，还与切削力对定位支撑的作用方向有关。3.3.3 夹紧机构的选择及设计从前面提到的夹紧装置组成中可以看出，不论采用何种力源（手动或机动）形式，一切外加的作用力要转化为夹紧力均需通过夹紧机构。因此，夹紧机构是夹紧装置中的一个很重要的组成部分。夹紧机构可分为斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构、定心对中夹紧机构等。斜楔夹紧机构中最基本的形式之一，螺旋夹紧机构 、偏心夹紧机构及定心对中夹紧机构等都是斜楔夹紧机构的变型。斜楔夹紧机构主要是利用其斜楔面移动时所产生的压力来夹紧工件的，亦即一般所谓的楔紧作用。斜楔的斜度一般为1:10，其斜度的大小主要是根据满足斜楔的自锁条件来确定。一般对夹具的夹紧机构，都要求具有自锁性能。所谓自锁，也就是当外加的作用力Q一旦消失或撤除后，夹紧机构在纯摩擦力的作用下，仍应保持其处于夹紧状态而不松开。螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把斜楔绕在圆柱体上因它的夹紧作用原理与斜楔时一样的。不过这里是通过转动螺旋，使绕在圆柱体上的斜楔高度发生变化来夹紧工件的。本次工件夹紧便采用螺旋夹紧机构1) 夹紧形式所需夹紧力的计算图2-8 工件的受力分析Fig.2-8 Work piece stress analysis (2-7)式中 夹紧元件与工件间的摩擦因数 工件与夹具支撑面间的摩擦因数 根据式(2-1)可得： N再由表(2-2)及式(2-5)可得： N2) 螺旋夹紧机构所需作用力的计算图2-9 夹紧力作用简图Fig.2-9 Clamps the action of force diagram根据图3-9可计算所需作用力(Nm) (2-8)式中 应在螺旋夹紧机构上的夹紧转矩 (Nm)；单个螺旋夹紧产生的夹紧力 (N)；螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm），其值视螺杆端部的结构形式而定；作用力臂；螺杆端部与工件间摩擦角（）；螺纹升角，()；螺纹中径之半（mm）；螺旋副的当量摩擦角()，式中为螺旋副的摩擦角()，为螺纹牙型半角()。为计算方便，令，则当采用公制螺纹夹紧机构时，各种不同夹紧情况的K值可在K的数值表中查询。第四章 钻4阶梯斜孔工序刀具设计说明书 1. 刀具类型确定 此道工序保证的尺寸精度要求较高4内孔端面必须垂直，因此选直柄麻花钻2. 刀具设计参数确定 序号项目数据来源或公式计算采用值1刀具类型表2-6、2-7直柄麻花钻2刀具材料W18Cr4V3几何角度表2-7、2-8、2-9s=-4度 o=15度o=8度 o=6度r=90度r=56度 =1mm4断削参数前面型式表2-11、2-12（f=1.3mm/r）带倒棱曲面圆弧卷削槽前面Ln=3.5mo1=-5度 br1=0.045 qn=25过渡刃表2-13（ap=0.4mm）过渡刃和修光刃 b=0.127外型结构尺寸表3-5（刀具设计手册）3. 刀具工作草图 第五张钻4阶梯斜孔工序量具设计说明书设计4阶梯斜孔的塞规，首先确定被测孔的极限偏差，查公差书第三章极限与配合标准得4的上偏差ES=+0.013mm,下偏差EI=0mm。公差等级为IT7。1. 量具类型确定4的量具查得用圆柱柄圆柱塞规。2. 极限量具尺寸公差确定（
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