機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)-星輪加工工藝及銑鍵槽夾具設(shè)計(jì)

序言機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個(gè)國(guó)家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。星輪的加工工藝規(guī)程及其銑鍵槽、銑L面的夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料等進(jìn)行課程設(shè)計(jì)之后的下一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計(jì)出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。本次設(shè)計(jì)水平有限，其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤，敬請(qǐng)老師們批評(píng)指正。第一章零件的分析1.1零件的作用題目所給定的零件是汽車離合器上的星輪（見圖1），其作用是依靠太陽輪和行星架的正時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)和逆時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)來實(shí)現(xiàn)方向的改變，按照類型又分為主動(dòng)和被動(dòng)行星輪，只要運(yùn)用在汽車變速箱（AT）傳動(dòng)機(jī)構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)動(dòng)力傳遞，能增加和遞減傳遞的動(dòng)力。圖1星輪1.2零件的工藝性分析星輪共有兩組加工表面，它們相互間有一定的位置要求?，F(xiàn)分析如下：①星輪外圓Ф40K6,Ф45f7,其形狀公差均遵守包容要求,表面粗糙度均為Ra1.6μm②星輪內(nèi)孔Ф28H7,其形狀公差遵守包容要求,表面粗糙度為Ra0.8μm,其外形尺寸14端面與孔Ф28軸心線垂直度誤差為0.025,其左端面對(duì)孔Ф28軸心線圓跳動(dòng)誤差為0.025;③外圓Ф45軸心線對(duì)外圓Φ40軸心線的同軸度誤差為0.06,外形尺寸61±0.15右端面對(duì)尺寸17的圓跳動(dòng)誤差為0.02；④鍵槽寬度為8H9,長(zhǎng)度為16mm，軸槽深為40.5h11,表面粗糙度Ra5.2μm，在Φ64的外圓上離它的軸心線24.3的平面與孔Φ28H7軸心線的平行度誤差為0.012表面粗糙度為Ra0.8μm，3個(gè)Φ4H9孔相對(duì)于對(duì)稱分布三個(gè)。1.3保證星輪表面間位置精度的方法由星輪零件的技術(shù)要求知，星輪零件內(nèi)外表面間的同軸度以及端面與孔軸線的垂直度一般均有較高要求。為保證這些要求通常可采用下列方法：1.在一次安裝中完成內(nèi)外表面及端面的全部加工。這種方法除了工件的安裝誤差，所以可獲得很高的相對(duì)位置精度。但是，這種方法的工序比較集中，對(duì)于尺寸較大（尤其是長(zhǎng)徑比較大）套筒也不便與安裝，故多用于尺寸較小軸套的車削加工。2.星輪主要表面加工分在幾次安裝中進(jìn)行，先加工外圓，然后以圓為精基準(zhǔn)最終加工內(nèi)孔。這種方法由于所用夾具機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，且制造和安裝誤差小，因此可保證較高的位置精度，在星輪加工中一般多采用這種方法。第二章工藝規(guī)程設(shè)計(jì)2.1確定毛坯的制造形式星輪零件的毛坯選擇與材料、機(jī)構(gòu)和尺寸等因素有關(guān)還與它在工作中所處的工作環(huán)境有關(guān)。孔徑較小的星輪一般選擇熱軋或冷拉棒料，也可采實(shí)心鑄件。孔徑較大時(shí)，常采用無縫鋼管或帶孔的鑄件和鍛件。大量生產(chǎn)時(shí)可采用冷擠壓和粉末冶金等先進(jìn)的毛坯制造工藝，既提高生產(chǎn)率又節(jié)約金屬材料。本零件為鍛造件，材料為45鋼，最終成品調(diào)質(zhì)處理到硬度為22-27HRC。2.2基面的選擇基準(zhǔn)的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基準(zhǔn)面選擇的正確與合理可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。1.粗基準(zhǔn)的選擇對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面作為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。對(duì)于較長(zhǎng)的套筒零件，為保證位置精度，往往以外圓定位，采用一端夾持，另一端用中心夾支托來最終加工內(nèi)孔。根據(jù)這個(gè)原則，本零件選取星輪外圓φ45為粗基準(zhǔn)。工件一端用三爪卡盤夾持一端，另一端則用大頭頂尖頂住另一端。采用這種方法時(shí)工件裝夾迅速可靠，但因一般卡盤安裝誤差較大，加工后工件的位置精度較低。為了獲得較小的同軸度，須采用定心精度高的夾具，如彈性膜片卡盤、液體塑料夾頭和經(jīng)過修磨的三爪卡盤等。2.精基準(zhǔn)的選擇星輪主要應(yīng)用于超越離合器上面，其星輪的軸心線既是定位基準(zhǔn)也是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，在車削時(shí)選他作為精基準(zhǔn)，能使加工遵循基準(zhǔn)重合原則，實(shí)現(xiàn)外圓柱面的圓跳動(dòng)和同軸度（采用專用夾具夾緊機(jī)構(gòu)），這使得工藝路線基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。毛坯外表面加工余量大，定位時(shí)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(jiǎn)單快捷，使操作者方便省力。2.3制定工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求后，制定以下工藝方案：工序00鍛造工序10調(diào)質(zhì)處理工序20粗車星輪Ф64外圓面、Ф45k6外圓面、Ф64端面和Ф45k6端面工序30掉頭粗車、半精車星輪Ф45f7外圓面；粗車Ф64端面；粗車、半精車Ф40k6端面工序40半精車Ф45k6外圓面和端面工序50擴(kuò)、粗鉸、精鉸Ф28H7孔并孔口倒角工序60精車Ф45k6外圓面；Ф45f7外圓面；粗車、半精車、精車Ф40k6外圓面；車30.5退刀槽；車倒角145°工序70鉆Ф45k6端面上3-Ф4孔深10工序80粗銑、精銑L面工序90鉆3-Ф4孔深8工序100粗銑、半精銑鍵槽工序110去毛刺工序120檢驗(yàn)至圖紙要求并入庫(kù)2.4機(jī)械加工余量的確定星輪零件材料為45鋼，生產(chǎn)類型為大批量，采用鍛造毛坯。1、星輪Ф45k6端面，表面粗糙度分別為Ra3.2，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-8得，單邊總余量Z=3.0，需要經(jīng)過粗車——半精車方可滿足其精度要求。粗車單邊余量Z=2.5半精車單邊余量Z=0.52、星輪Ф40k6端面，表面粗糙度Ra3.2，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-8得，單邊總余量Z=3.0，需要經(jīng)過粗車——半精車方可滿足其精度要求。粗車單邊余量Z=2.5半精車單邊余量Z=0.53、星輪Ф64端面，表面粗糙度分別為Ra6.3，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-8得，單邊總余量Z=3.0，一步粗車即可滿足其精度要求。4、Ф45k6外圓面，表面粗糙度Ra1.6，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-7得，單邊總余量Z=2.5，三步車削即粗車——半精車——精車方可滿足其精度要求。粗車單邊余量Z=2.0半精車單邊余量Z=0.4精車單邊余量Z=0.15、Ф45f7外圓面，表面粗糙度Ra1.6，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-7得，單邊總余量Z=2.5，需要經(jīng)過粗車——半精車——精車方可滿足其精度要求。粗車單邊余量Z=2.0半精車單邊余量Z=0.4精車單邊余量Z=0.16、Ф40K6外圓面，表面粗糙度Ra1.6，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-7得，單邊總余量Z=2.5，需要經(jīng)過粗車——半精車——精車方可滿足其精度要求。粗車單邊余量Z=2.0半精車單邊余量Z=0.4精車單邊余量Z=0.17、鍵槽，表面粗糙度分別為Ra3.2、Ra6.3，因鍵槽尺寸不大，故采用實(shí)心鑄造，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-8得，需要經(jīng)過粗銑——半精銑方可滿足其精度要求。8、L面，表面粗糙度Ra6.3，因余量不大，故采用實(shí)心鍛造，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-8得，需要經(jīng)過粗銑即可滿足其精度要求。9、3-Ф4孔，因孔的尺寸不大，故采用實(shí)心鍛造，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-7知，Ф4孔一步鉆削即可滿足其精度要求。10、Ф28H7孔，表面粗糙度Ra0.8，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-7知，單邊余量Z=2.5mm,三步鉆削即擴(kuò)——粗鉸——精鉸方可滿足其精度要求。2.5確定切削用量及基本工時(shí)工序100粗銑、半精銑鍵槽工步一：粗銑鍵槽1.選擇刀具刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式立銑刀，刀片采用YG8,，，2.決定銑削用量決定銑削深度因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，故可在三次走刀?nèi)銑完，則決定每次進(jìn)給量及切削速度根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出，則按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?90當(dāng)＝490r/min時(shí)按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取計(jì)算工時(shí)切削工時(shí)：，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為工步二：半精銑鍵槽1.選擇刀具刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金套式立銑刀，刀片采用YG8,，，2.決定銑削用量1）決定銑削深度因?yàn)榧庸び嗔坎淮螅士稍谌巫叩秲?nèi)銑完，則2）決定每次進(jìn)給量及切削速度根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出，則按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取＝380當(dāng)＝380r/min時(shí)按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取3）計(jì)算工時(shí)切削工時(shí)：，，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為第三章銑鍵槽夾具為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。由指導(dǎo)老師的分配，決定設(shè)計(jì)工序100：銑鍵槽的夾具設(shè)計(jì)3.1問題的提出本夾具主要用于銑鍵槽，側(cè)面粗糙度為Ra3.2，底面粗糙度Ra6.3，與其他面沒有位置度要求，設(shè)計(jì)夾具時(shí)不用考慮位置度關(guān)系。3.2切削力和夾緊力的計(jì)算（1）切屑力計(jì)算查表1-2-3圓周力：徑向力：軸向力：其中：查《機(jī)床夾具手冊(cè)》表1-2-4，表1-2-5表1-2-6由上得：Fc=725N，F(xiàn)p=459N，F(xiàn)f=695N（2）夾緊力的計(jì)算選用夾緊螺釘夾緊機(jī)由其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+GG為工件自重夾緊螺釘：公稱直徑d=10mm，材料45鋼性能級(jí)數(shù)為6.8級(jí)螺釘疲勞極限：極限應(yīng)力幅：許用應(yīng)力幅：螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為[s]=3.5~4取[s]=4得滿足要求經(jīng)校核：滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠3.3定位誤差的分析與計(jì)算一面兩銷定位誤差1、移動(dòng)時(shí)基準(zhǔn)位移誤差（式3-1）式中：————心軸孔的最大偏差————心軸孔的最小偏差————心軸定位孔與心軸最小配合間隙代入（式3-1）得：=0.021+0+0.02=0.041（mm)2、轉(zhuǎn)角誤差（式3-2）式中：————心軸孔的最大偏差————心軸孔的最小偏差————心軸定位孔與心軸最小配合間隙————削邊銷孔的最大偏差————削邊銷孔的最小偏差————削邊銷定位孔與定位銷最小配合間隙其中：則代入（式3-2）得：則：=0.1003°3.4定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì)定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺(tái)T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對(duì)于工作臺(tái)的送進(jìn)方向具有正確的位置。根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示：圖3.3夾具體槽形與螺釘圖根據(jù)T形槽的寬度a=14mm定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如下：表3.1定向鍵數(shù)據(jù)表BLHhD夾具體槽形尺寸公稱尺寸允差d允差公稱尺寸允差D14-0.011-0.0272083105.714+0.0235對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對(duì)位置。對(duì)刀塊選用直角對(duì)刀塊，其結(jié)構(gòu)如下圖3.4所示，塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如下圖3.5所示：圖3.4直角對(duì)刀塊圖3.5平塞尺圖塞尺尺寸為：表3.1平塞尺尺寸表公稱尺寸H允差dC1-0.0060.253.5銑夾具的說明1.軸Φ34端面與工件Φ45K6端面配合限制三個(gè)自由度，即X軸移動(dòng)、Y軸轉(zhuǎn)動(dòng)、Z軸轉(zhuǎn)動(dòng)2.軸Φ28外圓面與工件Φ28H7孔配合限制兩個(gè)自由度，即Y軸移動(dòng)、Z軸移動(dòng)。3.削邊軸外圓面與工件Φ4外圓面配合限制一個(gè)自由度，即X軸轉(zhuǎn)動(dòng)，工件六個(gè)自由度被完全限制，屬于完全定位。4.銑刀的位置由直形對(duì)刀塊與塞尺保證。5.夾具體與工作臺(tái)的位置由兩個(gè)定位鍵保證。6.工件的夾緊則是由螺母、螺栓、快換墊圈和心軸組成的夾緊機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)，松動(dòng)螺母，即可取下快換墊圈，進(jìn)而取出工件，同理，當(dāng)放上待加工工件后，將快換墊圈放上，擰緊螺母即可夾緊工件?？偨Y(jié)課程設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，時(shí)間雖然短暫但是它對(duì)我們來說受益菲淺的，通過這次的課程設(shè)計(jì)使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì)，使我們不但鞏固了理論知識(shí)而且掌握了課程設(shè)計(jì)的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計(jì)手冊(cè)和AUTOCAD等制圖軟件，為我們以后的畢業(yè)設(shè)計(jì)打下了好的基礎(chǔ)。課程設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識(shí)到了只努力的學(xué)好書本上的知識(shí)是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實(shí)踐的結(jié)合。因此同學(xué)們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了好多，也非常珍惜學(xué)院給我們的這次課程設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，它將是我們踏入社會(huì)的關(guān)鍵一步。致謝這次課程設(shè)計(jì)使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊(cè)時(shí)，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗(yàn)不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時(shí)給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設(shè)計(jì)。這次課程設(shè)計(jì)成績(jī)的取得，與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下他的休息時(shí)間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，他嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深