星轮的课程设计

河南工业职业技术学院河 南 工 业 职 业 技 术 学 院Henan Polytechnic Institute课程设计题 目 星轮课程设计 专 业 机械设计与制造班 级 姓 名 指导教师 绪 论 随着所学专业知识的增加，我们急需要一个可以运用所学知识的机会，而课程设计可以作学习与工作间的过渡，正是一个初步积累经验的机会。机械制造技术课程设计是在学完了机械制造技术学和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次夹具设计紧跟零件工艺设计的脚步，使我们能综合运用机械制造技术学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。 通过夹具课程设计，我们系统的了解夹具工艺设计的全过程，为我们将来投入实际生产中做了准备。由于对理论知识的掌握不过完善，实践经验的欠缺，以及个人能力不足，在设计中难免会有考虑不周全出现错误的地方，恳请老师多多批评指正。一、设计题目：星轮（孔34）设计设计任务：夹具总装图 1张夹具零件图 2张课程设计说明书 1份目 录1 零件技术要求分析.4 1.1 零件功用分析.4 1.2 零件技术要求分析.4 1.3 零件毛坯图的确定.52 零件的工艺规程设计.72.1 工艺方案设计.72.2 工序30的技术参数的确定.163 课程设计总结.174 参考文献.181 零件技术要求分析1.1 零件功用分析图一 星轮零件图星轮多应用于星轮减速器，该种类型的减速器具有传动效率高、承载能力高、结构紧凑、传动平稳、噪声低、速比范围大、传动比密宽等特点。星轮材料为45钢，价格适中，加工容易，经适当的热处理以后可获得一定的韧性、塑性和耐磨性。零件图如图一所示。1.2 零件技术要求分析1、 零件的工艺性分析和零件图的审查1) 零件视图正确，足够表达直观、清楚、绘制符合国家标准，尺寸公差及技术要求的标注齐全、合理。2) 主要加工表面及要求 星轮外圆40Kb,45f7,其形状公差均遵守包容要求,表面粗糙度均为Ra1.6m; 星轮内孔28H7,其形状公差遵守包容要求,表面粗糙度为Ra0.8m,其外形尺寸14 端面与孔28轴心线垂直度误差为0.025,其两端面对孔28轴心线圆跳动误差为0.025; 外圆45轴心线对外圆40轴心线的同轴度误差为0.06,外形尺寸610.15右端面对尺寸17的圆跳动误差为0.02； 键槽宽度为8H9,长度为16mm，轴槽深为40.5h11,表面粗糙度Ra3.2m，在64的外圆上离它的轴心线24.3的平面与孔28H7轴心线的平行度误差为0.012,3-4H9孔相对于这个平面为 150斜线保证。1.3 零件毛坯图的确定2 零件的工艺规程设计2.1 工艺方案设计1、 （1）方案一：工序1：锻造毛坯工序2：车削，本工序采用计算法确定切削用量。工序3：镗孔 粗镗孔到27mm； 半精镗孔到27.5mm； 精镗孔到28mm工序4：精车外圆 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； （2）方案二：工序1：锻工毛坯65x63，热处理：硬度234HBW。工序2.粗车端面，车内孔26 、车外圆63.7、39.7、44.7及倒45倒角，精车端面，车外圆64、40、45，选用CA6104车床及三爪卡盘夹具。粗、精车 B/C阶梯轴外圆面，调头车另一端面、外圆45mm、倒 45倒角。 工序3.镗 孔28h7，镗倒角2*C2 。 工序4.铣键槽8x16mm。 工序5.切槽30.5。工序6.铣64段，以内孔为基准，铣平面至24.3mm在转动120，铣另两个平面。工序7.钻孔4mm、2mm。工序8.以内孔为基准，磨外圆分别磨至45mm、40mm、64mm、45mm、磨平面磨至与水平面成24.3mm在转动120磨另两个平面。工序9J.检验（3）方案三：工序：以棒料外圆68mm定位，粗车半精车外圆mm。工序：以半精车后的外圆mm定位，粗车外圆40k6mm、45f7mm及端面。粗车完后加工退刀槽。然后半精车端面及半精车精车外圆40k6mm、45f7mm。最后加工倒角。工序：以精车后的外圆40k6mm定位，粗车外圆45k6mm及端面。粗车完后加工退刀槽。接着半精车端面（应注意两端面间的距离关系）及半精车精车外圆45k6mm。最后加工倒角。工序：以精车后的外圆40k6mm定位 ，粗镗半精镗精镗28H7mm 内孔。接着加工倒角。工序：以加工好后的内孔28H7mm定位，粗铣精铣键槽。然后粗铣精铣精磨截面图C-C上的平面。最后用钻头钻出与mm外圆轴心线成15角，且与mm过圆心的平行半径距离为26.9mm的小孔，由于钻孔时孔径小且深不利于加工，故先钻4孔再钻2孔。转动万能分度头120，加工平面和孔三次。工序：钳工去毛刺。工序：终检，入库。上述三个工艺方案的特点在于：方案二键槽被放置平面后，且采用磨床使精度达到更高。综合比较，方案二更好，所以最终选择方案二。（一）确定毛坯的制造形式：根据零件材料确定毛坯材料，由于星轮是用于超越离合器上的关键零件，需要结构比较硬，故材料选为45钢件，由于零件的生产纲领为4000件/年，通过计算，该零件质量为2.7kg，已达到大批量生产的水平，毛坯的类型围为型材（园制棒料）。而且轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。由于45钢的经济性比较高，由简明机械加工手册知毛坯的精度应该选IT12级其规格为68.L=64，牌号为60Si2Mn。对于提高生产率、保证加工质量也是有利的。查机械加工工艺与夹具及相关机械设计手册确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数值说明外圆表面68mm3mm车削加工外圆表面65mm1mm车削加工内圆表面30mm2mm内圆车刀阶梯轴部分 45mm40mm64mm4mm/3mm外圆表面加工（1） 基面的选择 基面的选择设计工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择正确、合理，可以保证加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程出现问题百出。严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 1、粗基准的选择 由于是模锻件，所以在保证各加工面都有余量的前提下，因为要保证柱面的中心线垂直于左端面，所以以45的外圆表面的为粗基准。在调头以另一面的外圆40为粗基准。 2、精基准的选择 星轮主要应用于超越离合器上面，其星轮的轴心线既是定位基准也是设计基准，在车削时选他作为精基准，能使加工遵循基准重合原则，实现外圆柱面的圆跳动和同轴度（采用专用夹具夹紧机构），这使得工艺路线基准统一原则。毛坯外表面加工余量大，定位时可以车一头换向车另一头，最后两顶一夹。其定位方法比较精确，加紧也比较简单快捷，使操作者方便省力。 （三）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。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工、夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还要考虑经济效果，一便降低生产成本。 （四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 铣削加工加工余量依据机械加工工艺手册设计实用手册表831以及表1550查得、公差依据互换性与测量技术基础表32查得表面粗糙度以及经济精度由机械制造工艺学表115查得钻、扩、铰孔加工加工余量依据机械加工工艺手册设计实用手册表818查得、公差依据互换性与测量技术基础表32查得表面粗糙度以及经济精度由机械制造工艺学表115查得 星轮的材料为45钢，生产类型为批量生产，采用型材。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如下：（1）以星轮外圆为基准。据金属机械加工工艺人员手册（以下简称人员手册）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。参照实用金属切削加工工艺手册（以下简称切削手册）第586页可知，加工余量为：粗车：=2.5mm，精车： =0.5mm。粗车削的加工精度IT11级，因此偏差0.11。精车削偏差即为零件偏差。（2） Ra=1.6m的端面。要求粗加工和精加工。参照人员手册表5-72可知，加工余量为 2mm。（3） 基准面为左端面B。Ra=1.6m,要求粗加工和精加工。参照人员手册表5-72，粗车ap =3mm,精车ap=1mm。车削公差即为零件公差：0.02 mm。（4）星轮右端面。Ra=3.2m。要求粗加工和半精加工。参照切削手册第586页可知，粗车=3mm，半精车=0.5mm。（6）星轮左端面。Ra=3.2m。要求粗加工和半精加工。参照切削手册第586页可知，粗车=3mm，半精车=0.5mm。 （7） 28h7内孔。粗磨和精磨。粗磨2Z=1.5mm，精磨2Z=0.5mm。公差+0.011mm（见互换性与测量技术表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，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大和最小之分。 本设计规定的零件为小批量生产，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根据两端面与28h7孔的中心线之间的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图可知上述方案可行星轮左右端面加工加工要求：粗糙度Ra=3.2加工工步的具体参数：粗车的加工余量：4mm 表面粗糙度：Ra=6.4 经济精度：IT11;公差：1.85mm；半精车加工余量：1.5mm; 表面粗糙度：Ra=3.2;经济精度：IT9;公差：1mm刀具选择：九十度外圆车刀;材料：高速钢（W18Cr4V）；基本参数：D=80mm，L=45mm，d=32mm，z=10（见切削用量手册表185）右端面加工要求：粗糙度3.2；加工工步的具体参数：粗车加工余量：3mm ；表面粗糙度：Ra=46 ； 经济精度：IT10；公差：T=0.46mm精车加工余量：0.35mm ；表面粗糙度：Ra=0.64； 经济精度：IT7； 公差：T=0.046mm右端阶梯轴外圆面加工要求：粗糙度1.6 ，与A面同轴度0.06。加工工步的具体参数：粗车加工余量：2mm ；表面粗糙度：Ra=45 ； 经济精度：IT11；公差：T=0.46mm半精车加工余量：0.5mm ；表面粗糙度：Ra=1.63.2 ；经济精度：IT7； 公差：0.046mm，45阶梯轴表面粗糙度1.6 加工余量：0.15mm ；28H7孔加工要求：直径28mm基孔制；七级精度；孔轴与右端面、左端面分别由0.05 的垂直度要求；孔有0.005 的圆度和0.01的直线度的形状精度；孔壁粗糙度为0.8加工工步的具体参数：磨削加工余量：0.3mm 表面粗糙度：Ra=0.161.25 经济精度：IT6 公差：0.016mm磨削加工余量：0.4mm表面粗糙度：Ra=0.161.25 经济精度：IT6公差：0.016mm磨削加工余量：0.4mm表面粗糙度：Ra=0.161.25 经济精度：IT6公差：0.016mm铣削平面加工余量：0.4 mm表面粗糙度：Ra=0.10.05 经济精度：IT6 公差：0.016mm（5） 确定切削用量及基本工时 工序1：车削端面、外圆及内孔。本工序采用计算法确定切削用量。1. 加工条件 工件材料：45钢正火，模锻。 加工要求：粗车车端面、车内孔至27.7mm 分别车外圆到63.7mm、39.7mm、44.7mm，表面粗糙度值Rz为10-18 机床：CA6140卧式车床 刀具：刀片材料为yt15，刀杆尺寸16mm*25mm,Kr=90,（1） 车削用量的选择背吃刀量的选择： 1）已知长度方向的尺寸为610.15mm 。根据毛坯尺寸67mm.L=64mm，故分二次加工（粗车、半精车）。粗车时，选择a =1.5mm；半精加工时，选择a =0.3mm；车削内圆时，粗车精车被吃刀量分别为a =0.8mm a =0.3mm。2）进给量、根据机械制造工艺与机床夹具课程设计指导（第2版）表2-19 当刀杆尺寸为16mm25mm,ae mm时，以及工件直径为67mm时. =0.6-0.9mm/.按C车床说明书取=0.6 mm/n。由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.750.85 所以：实际进给量f=0.60.8=0.48 mm/按C车床说明书0.23） 计算切削速度 由机夹课程设计指导书知，对于高速钢切削中碳钢的平均切削速度为52m/min.4）确定机床主轴转速 ns=1000vc/dw=229.8（r/min）按C车床说明书200 rmin5）机床功率：根据切削用量简明手册表3.20 当 Vc=71m/min ae=2.8mm a =1.5mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系数：故Pct0.8,根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=7.50.75=5.63kw 故PccPcm 因此所决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） 基本工时 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：铣平面至24.6mm根据切削用量简明手册表3.1 铣削宽度ae32mm时。由于采用面铣刀，所以选x51机床选用专用铣刀1） 铣削背吃刀量 根据平面的尺寸为留精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度ac2.80.8，由于加工表面精度要求Ra=6.3 um，采用半精铣精铣，选择背吃刀量为分别为1mm和0.3mm.2） 进给量的选择 由单向转动部分知，铣削深度为7.7mm宽度为14mm。经简明机械加工工艺手册1122查出进给量为f=0.15mm。 3）选择刀具磨钝标准及刀具寿命。根据切削用量简明手册表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6镶齿铣刀do=50mm， 刀具寿命 T=120min（表3.8）4） 铣削速度 经机械制造工艺与夹具课程设计指导表2-22查出削速度为22m/min.5）基本工时，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）机床功率：根据切削用量简明手册表3.20 当 Vc=71m/min ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系数：故Pct0.8,根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm=7.50.75=5.63kw 故PccPcm 因此所决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：热处理，调质硬度234HBW工序5:磨至28mm选用机床：MS-600 万能磨床 1) 精磨至，单边Z=0.2mm,一次磨去全部余量，进给量 f=0.1mm/r根据有关手册，确定万能磨床的nw=2600r/min切削工时： L= 30mm L1=3mm 所以 T=L1+L2/nw*f=0.13min工序6：分别磨至45mm、40mm、64mm、45mm工序7：磨至与水平面成24.3mm同上工序5一样 （3）铣键槽 铣削8H9槽。 加工工件尺寸：8+0.170mm , 长度L=16mm 加工要求：高速钢错齿三面刃铣刀（精密级K8）加工余量8 用乳化液冷却机床：X62W1）选择铣削用量由于槽的宽度为8mm, 故二次走完，ae=23mm ap=10mm由切削用量简明手册表3.3 确定f=0.5mm/r 现取f=0.8mm/r fz=0.5/24=0.02mm/s2）确定切削速度Vc和每齿进给量：决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、由切削用量简明手册3.27的公式由切削用量简明手册，表2.15得 =21m/minn=1000V/D=334.4 由机床技术资料得和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）基本工时基本工时根据 切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)i/Vf=(40+20)X2/150=0.8（min） L1+=20mm i=2(走两次)2.2 工序30的技术参数的确定加工机床：CA6140卧式车床 刀具：（刀具名称，刀具几何参数、刀具材料）刀片材料为yt15，刀杆尺寸16mm*25mm,Kr=90, 量具：千分尺，游标卡尺，塞规等。 切削用量的确定： 背吃刀量的选择： 1）已知长度方向的尺寸为610.15mm 。根据毛坯尺寸67mm.L=64mm，故分二次加工（粗车、半精车）。粗车时，选择a =1.5mm；半精加工时，选择a =0.3mm；车削内圆时，粗车精车被吃刀量分别为a =0.8mm a =0.3mm。 2）进给量、根据机械制造工艺与机床夹具课程设计指导（第2版）表2-19 当刀杆尺寸为16mm25mm,ae mm时，以及工件直径为67mm时. =0.6-0.9mm/.按C车床说明书取=0.6 mm/n。由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.750.85 所以：实际进给量f=0.60.8=0.48 mm/按C车床说明书0.2 背吃刀量：根据平面的尺寸为留精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度ac2.80.8，由于加工表面精度要求Ra=6.3 um，采用半精铣精铣，选择背吃刀量为分别为1mm和0.3mm. 进给量：由单向转动部分知，铣削深度为7.7mm宽度为14mm。经简明机械加工工艺手册1122查出进给量为f=0.15mm。 切削速度：对于高速钢切削中碳钢的平均切削速度为52m/min. 切削功率的核定：Vc=71m/min ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 工时定额： 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）工时定额的核定：Tm=L+L1/nf=(80+10)/280x0.62=0.32 (min)课程设计总结首先我由衷感谢老师给我一个这样的学习机会。通过为期两周的汽车制造工艺学课程设计中对汽车星轮的机械加工工艺的设计，使我学习到了许多有关机械加工的知识，让我能够将大学三年中学到的专业知识系统性的进行复习。通过这段时间的汽车制造工艺学课程设计进一步巩固、加深和拓展所学的知识；通过设计实践，树立了正确的设计思想，增强创新意识和竞争意识，熟悉掌握了机械设计的一般规律，也培养了分析和解决问题的能力。通过设计计算、绘图以及对运用技术标准、规范、设计手册等相关技术资料的查阅，对自己进行了一个全面的机械设计基本技能的训练。在具体做的过程中，从设计到计算，从分析到绘图，让我更进一步明白了作为一个设计人员要有清晰的头脑和整体的布局，要有严谨的态度和不厌其烦的细心，要有精益求精、追求完美的一种精神。在此感谢我们的指导老师，老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给与我无尽的启迪。学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题的能力，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益匪浅，为今后的设计打下了坚实的基础。这次星轮的设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢对我帮助过我的同学，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教，我十分乐意接受您们的批评和指正，本人将万分感谢。参考文献：1 主编.机械加工技术M.beijingbingjin北京：机械工业出版社，1999.2 现代机床夹具设计M吴拓编著 化学工业出版社.2009.3 机床夹具设计指导书 机械工业出版社4 互换性与测量技术基础M李军编著 华中科技大学出版社.2008.5 机械制造工艺学 王先逵主编 机械工业出版社6 机床夹具设计手册M 王光斗，王春福 上海科学技术出版社7 机械制造工艺与机床夹具课程设计指导 吴拓主编 机械工业出版社8 机械加工工艺设计手册 张耀宸主编 航空工业出版社附件：1.工序卡 2.加工工序图 星轮零件加工工艺卡如表一所示。 机械加工工艺过程卡片产品型号零（部）件图号产品名称零（部）件名称星轮材料牌号45钢毛坯种类棒料毛坯外形尺寸每毛坯件数1每台件数1备注序号工序名称工 序 内 容车间工段设备工 艺 装 备1检查毛坯2粗车见工艺附图金CA6140通用夹具3钻孔见工艺附图金CA6140通用夹具4铣键槽见工艺附图金CA6140通用夹具5切槽见工艺附图金CA6140通用夹具6半精铣平面见工艺附图金CA6140通用夹具7钻孔、攻丝见工艺附图金CA6140通用夹具8磨削（外圆）见工艺附图金X5012通用夹具9磨削（平面）见工艺附图金X5012专用夹具 编 制日 期标记更改文件号签字日期 表一 本次夹具设计所对应的工序如图二所示，要求先用2的钻头钻通孔，再用4的钻头加工4孔。图二 加工工序图20