星轮毕业设计

摘要：机械制造设计运用了“机械制造技术”、“金属工艺学”、“互换性与测量技术”、“机械加工手册”等课程。本次设计注重理论和实践相结合，通过假期生产实习积累地经验与先前所修课程理论知识结合在一起来完成减速器中星轮的设计，再将设计成果和过程细细地记录下来。本次设计通过分析课程设计存在的问题，然后经过各种途径解决，从中锻炼自己。本次星轮设计的加工工艺方法和装备部分包括机床、夹具、车、铣、钻、镗、扩、铰等装配和加工方法。零件的工艺性分析包括零件表面粗糙度、零件加工工艺规程设计等。设计结尾附有设计规程卡片。目录 前言-11零件分析-2 1.1计算生产纲领，确定生产类型-4 1.2零件的工艺性分析和零件图的审查-52工艺过程分析-6 2.1选择毛坯-6 2.2定为基准的选择-7 2.3确定各表面的加工方法 拟定加工工艺路线-72.4确定机械加工余量、工序尺寸及公差-7 2.5机床设备及工艺设备的选择-8 2.6确定切削用量和基本工时-83铣平面设计专用夹具-12 3.1原始资料分析-12 3.2定位加紧分析-123.2.1 定位分析与初步方案确定-123.2.2 确定工件夹紧方式-12 3.3夹具精度计算-13 3.4夹具装配图-14 3.5夹具零件图-153.5.1V型块-153.5.2六角螺母-163.5.5定位块-173.5.4挡板-173.6夹具总体结构与夹具使用说明-17总结-18参考文献-19附图前言机械制造课程设计是在学完了机械制造技术课程后，综合运用以前所学有关机械专业知识，进行零件加工工艺过程设计。其目的在于巩固、加深扩展机械制造技术及其他有关先修课程的理论知识，把理论知识和生产实践相结合，能够独立分析问题、解决问题，以及初步具备中等复杂程度零件工艺规程的能力。本设计包括两个部分内容：第一部分为生产纲领、生产类型、工艺性分析和零件图的审查。第二部分为毛坯的选择，根据图纸具体地阐明了毛坯选择类型以及尺寸。零件加工工艺规程设计是设计的核心部分，具体地列出了设计思路以及整个零件加工工艺过程。它包括定位基准的选择、确定表面的加工方法、确定机械加工余量、工序尺寸及公差、机床设备及工艺设备的选择、确定切削用量与基本工时。第三部分是为了提高生产率而设计的夹具。该部分包括原始资料的分析，定位-加紧分析，夹具精度的分析与计算，夹具总体结构分析与夹具使用说明。设计从还存在许多的不足，恳请老师批评指正。1 零件分析1.1 计算生产纲领，确定生产类型 所给任务的零件是某机器上一个减速器上的零件，假定该机器年产量为5000台，且每台机器上仅有一件，若取其备品为5%，机械加工废品 为1%，则该零件的年生产纲领为 N=Qm(1+5%+1%)=100(1+5%+1%)=5000件/年由上式可知，该零件的年产量为5000件，由零件的特在征可知，它属于机体类小零件，因此可以确定其生产类型为大批量生产1.2 零件的工艺性分析和零件图的审查 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 主要加工表面及要求 星轮外圆40K6,45f7,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,其左端面对孔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Ra5.2m，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表面粗糙度为Ra0.8m,3 -4H9孔相对于对称分布三个。2.过程工艺分析2.1选择毛坯：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，已知零件的生产纲领为5000件/年，通过计算，该零件质量为2.7kg，由参考文献（5）表22，23可知，其生产类型为大批生产。毛坯的类型为型材（圆制棒料）。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。查机械加工工艺与夹具及相关机械设计手册确定个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68 mm3mm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45mm.40mm64mm4mm3mm外圆表面加工 零件图2.2定位基准的选择：粗基准的选择：在保证各加工面都有雨量的前提下，因为要保证圆柱面的中心线垂直于左端面，所以以60的外圆表面的粗基准。精基准的选择：星轮主要应用于超越离合器上面，其性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。机械加工工艺过程卡片产品型号C产品型号831003共 5 页产品名称机床零件名称星轮第 1 页材料牌号45钢毛坯种类型材毛坯尺寸68毛坯件数1每台件数1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车削1.粗车682. 精车643. 粗车阶梯轴474. 精车阶梯轴455 .粗车阶梯轴426. 精车阶梯轴40车床车间6车床专用夹具、高速钢车刀（W18Cr4V），游标卡尺480s2镗孔铰孔1.镗孔26.52.铰孔至28镗床车间2镗床专用夹具、可调整的镗刀YT8），卡尺，塞规100s3倒角1. 倒角2*45车床车间1车床普通车刀，游标卡尺20s4铣键槽1.铣键槽铣床车间1铣床专用夹具、铣刀80s5铣削1.粗铣64段2.粗铣平面铣床车间2铣床专用夹具、盘铣刀深度，游标卡尺200s6铣削1.精铣64段2.精铣平面铣床车间2铣床专用夹具、高速钢镶嵌式端面铣刀，游标卡尺200s7 1. 钻孔34H9钻床车间1钻床专用夹具、麻花钻，内径千分尺100s9检验检验车间塞规，卡尺等。设计（日期）2010.6.26审核（日期）会签（日期）标记处数更改文件签字日期标记处数更改文件号签字日期2.3确定各表面的加工方法，拟定加工工艺路线： 根据零件的形状和尺寸以及技术要求，将工件划分为下面几个阶段：制定工艺加工路线。 （1）工艺路线方案一：1. 粗、精车端面，钻顶尖孔、两端45倒角,夹一端粗车另一头，车好后，掉头车削另一端。 以64mm圆柱面为粗基准。选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。2. 粗、精车B/C面 3.车如零件图所示45mm40mm,的阶梯轴。 4.粗、精车28mm内圆柱面，5.铣键槽。以A面为基准，6.以A型键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床专用夹具夹紧工件在64mm阶梯轴处垂直铣39.7mm个深度到水平90，然后转动万能分度头15继续铣削到39.7mm. 7.重复步骤6，转动120铣三个。 8. 按零件图所示，参照金属机械加工工艺人员手册 表3-59确定孔加工余量的分配。在水平方向上距轴心线26.9mm出攻钻孔4mm，转动万能分度头120加工三次。（2）工艺路线方案二：3. 粗、精车端面，钻顶尖孔、两端45倒角,夹一端粗车另一头，车好后，掉头车削另一端。 以64mm圆柱面为粗基准。选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。4. 粗、精车B/C阶梯轴外圆面3.车如零件图所示45mm40mm,的阶梯轴。4.铣键槽。以A面为基准， 5.粗、精车28mm内圆柱面，6.以A型键的中心线及A面为基准。选用X62W卧式铣床专用夹具夹紧工件在64mm阶梯轴处垂直铣39.7mm个深度到水平90，然后转动万能分度头15继续铣削到39.7mm. 7.重复步骤6，转动120铣三个。 8. 按零件图所示，参照金属机械加工工艺人员手册 表3-59确定孔加工余量的分配。在水平方向上距轴心线26.9mm出攻钻孔4mm，转动万能分度头120加工三次。2.4确定机械加工余量、工序尺寸及公差： 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） 星轮基准面A。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） 圆柱体右端面。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） 圆柱体左端面。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基准面A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 （五）、确定切削用量圆柱体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） A 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A、B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：镗孔至26.5加工余量：1.5mm 表面粗糙度：Ra=1040? 经济精度：IT12 公差：0.3mm刀具选择：直径为 27.5mm的可调整的镗刀装配式镗刀杆；材料：YT8；基本参数：d=29.5mm，L=150mm（见机械加工工艺设计实用手册）粗铰孔至27.7加工余量：1.2mm表面粗糙度：Ra=2080? 经济精度：IT9 公差：0.074mm刀具选择：用可调整的镗刀装配式镗刀杆； 材料：YG8； 基本参数：d=27.7mm，（见机械加工工艺设计实用手册表 精镗孔至27.95mm加工余量：0.25mm； 表面粗糙度：Ra=0.325 ； 经济精度：IT7； 公差：0.005mm刀具选择：直径为27.95mm的调整的镗刀装配式镗刀杆；材料：YT8；基本参数：d= 27.95mm，（见机械加工工艺设计实用手册配研加工余量：0.05mm； 表面粗糙度：Ra=0.321.0 ； 经济精度：IT3； 公差：0.005mm刀具选择：研棒镗28h7孔245倒角表面粗糙度: Ra=580 ；（见机械加工工艺设计实用手册.经济精度：IT11；（见机械制造工艺学表115 ）公差：0.11mm； （见互换性与测量技术基础表32）刀具选择：带可换导柱椎柄 锥面锪钻；基本参数： L=150mm d=28mm2、计算切削用量。（一）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68mm.L=64mm，故分二次加工（粗车、半精车和精车）。粗车时，选择a =1.5mm；半精加工时，选择a =0.3mm；精车时，选择a =0.1mm.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、根据切削简明手册（第3版）表1.4 当刀杆尺寸为16mm25mm,ae mm时，以及工件直径为68mm时. =0.6-0.8mm/.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0.53（3）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1.67m/s.（4）确定机床主轴转速 ns=1000vc/dw=229.8（r/min）按C车床说明书200 rmin（5）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/s（6）基本工时 根据切削用量简明手册表3.5Tm=(L+L1+)/Vf=(28+14)/80=0.525（min） L1+=14mm1) （二）铣削用量的选择选择刀具 根据切削用量简明手册表3.1 铣削宽度ae5mm时。直径为do=50mm故齿数，由于采用标准镶齿圆柱铣刀铣刀几何参数（表3.2）rn=10ao=16 （1）铣削背吃刀量 根据阶梯轴尺寸64mm.L=14mm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=3.2 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 经简明机械加工工艺手册1123查出削速度为0.08m/s.（5）基本工时，入切量及超切量由表2.29. 查出L + =10mm 所以 Tm=L/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（三）铣键槽 铣削8N9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：X62W（1）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/s（2）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 5）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)三、专用夹具的设计 1、车床夹具的设计 由毛坯形状和加工精度要求及公差要求，综合零件图、装配图、毛坯图和加工工艺规程可知，应选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。定位方式：采用一夹一顶进行装夹，并以64的轴心线作为定位基准，进行车削。 其切削用量，刀具选择、主轴转速等以上述工艺规程为准符合技术要求及性能精度的要求。2、铣床夹具的设计夹具体的设计： 由于装配夹具体具有制造成本低、周期短，精度稳定等优点，有利于夹具标准化、系列化，便于计算机辅助设计的特点，因而采用装配夹具体。由标准的毛坯件、零件及个别非标准件通过螺钉、销钉连接，组装而成。机床：XA6132万能铣床。粗铣64阶梯轴部分。刀具：高速钢立铣刀。铣削宽度ae=60，深度apPcc。故校验合格。最终确定 ap=2.1mm，nc=235r/min，Vfc=118mm/min,V c=147.58m/min，f z=0.06mm/z。 三、课程设计心得体会 通过这次毕业设计，使我进一步地了解了所学过的理论知识，并具体运用了这些知识，培养了我调查研究、查阅技术文献、收集资料的能力，不仅深化了我曾经学习过的专业知识，还扩大了我的视野，增长了技术经验，提高了进行理论分析的能力，设计、计算、工艺编制及绘图的能力。同时，我对工艺人员所从事的工作有了亲身的体验，学会了查阅图表、资料、相关手册等工具书。通过实例对工艺规程的编制和切削用量的选择计算等做了一次练习。除此之外，在设计思想上也感受颇深，做为一名工艺编制及设计人员，在设计和编制过程中，必须做到求实、严谨、负责和积极创新的精神。实事求是这不仅是一句至理名言，而且对于一个设计和编制工艺人员来说也是至关重要的。我在设计开始的时候就由于没有全面仔细的分析问题，导致工艺路线出现严重错误，经过改正错误后，我一直以认真，求实为原则，完成此次设计。 总之，通过这次设计，使我受益匪浅，为我今后的学习工作打下一个坚实而良好的基础 四、参考文献 1.兰建设主编.机械制造工艺与夹具.北京：机械工业出版社.2004.7 2.董燕主编.公差配合与测量技术. 北京：中国人民大学出版社.2001.3 3.唐建生主编.金属切削原理与刀具.武汉理工大学出版社.20054.张普礼主编.机械加工设备. 北京：机械工业出版社.2005.08 5.刘家平主编.机械制图. 西安：西安电子科技大学出版社.2006.02 6.金属机械加工工艺人员手册修订组.金属机械加工工艺人员手册. 7切削用量手册8,.简明机械加工手册