星輪的設計說明書和圖紙
星輪的設計說明書和圖紙,設計,說明書,仿單,以及,圖紙
摘要
機械制造設計運用了“機械制造技術”、“金屬工藝學”、“互換性與測量技術”、“機械加工手冊”等課程。本次設計注重理論和實踐相結合，通過假期生產(chǎn)實習積累地經(jīng)驗與先前所修課程理論知識結合在一起來完成減速器中星輪的設計，再將設計成果和過程細細地記錄下來。本次設計通過分析課程設計存在的問題，然后經(jīng)過各種途徑解決，從中鍛煉自己。
本次星輪設計的加工工藝方法和裝備部分包括機床、夾具、車、銑、鉆、鏜、擴、鉸等裝配和加工方法。零件的工藝性分析包括零件表面粗糙度、零件加工工藝規(guī)程設計等。設計結尾附有設計規(guī)程卡片。
目錄
前言-----------------------------------------------------------------5
1 零件分析-------------------------------------------------------------6
1.1 計算生產(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型--------------------------------------6
1.2 零件的工藝性分析和零件圖的審查----------------------------------6
2 工藝過程分析---------------------------------------------------------6
2.1 選擇毛坯--------------------------------------------------------6
2.2 定為基準的選擇--------------------------------------------------7
2.3 確定各表面的加工方法--------------------------------------------7
2.4 擬定加工工藝路線------------------------------------------------7
2.5 確定機械加工余量、工序尺寸及公差--------------------------------7
2.6 機床設備及工藝設備的選擇----------------------------------------8
2.7 確定切削用量和基本工時------------------------------------------8
3 銑平面設計專用夾具---------------------------------------------------12
3.1 原始資料分析----------------------------------------------------12
3.2 定位加緊分析----------------------------------------------------12
3.2.1 定位分析與初步方案確定------------------------------------12
3.2.2 確定工件夾緊方式------------------------------------------12
3.3 夾具精度計算----------------------------------------------------13
3.4 夾具裝配圖------------------------------------------------------14
3.5 夾具零件圖------------------------------------------------------15
3.5.1V型塊------------------------------------------------------15
3.5.2六角螺母---------------------------------------------------16
3.5.5定位塊-----------------------------------------------------17
3.5.4擋板-------------------------------------------------------17
3.6 夾具總體結構與夾具使用說明--------------------------------------17
總結--------------------------------------------------------------------18
參考文獻----------------------------------------------------------------19
附圖
前言
機械制造課程設計是在學完了機械制造技術課程后，綜合運用以前所學有關機械專業(yè)知識，進行零件加工工藝過程設計。其目的在于鞏固、加深擴展機械制造技術及其他有關先修課程的理論知識，把理論知識和生產(chǎn)實踐相結合，能夠獨立分析問題、解決問題，以及初步具備中等復雜程度零件工藝規(guī)程的能力。
本設計包括兩個部分內(nèi)容：第一部分為生產(chǎn)綱領、生產(chǎn)類型、工藝性分析和零件圖的審查。第二部分為毛坯的選擇，根據(jù)圖紙具體地闡明了毛坯選擇類型以及尺寸。零件加工工藝規(guī)程設計是設計的核心部分，具體地列出了設計思路以及整個零件加工工藝過程。它包括定位基準的選擇、確定表面的加工方法、確定機械加工余量、工序尺寸及公差、機床設備及工藝設備的選擇、確定切削用量與基本工時。第三部分是為了提高生產(chǎn)率而設計的夾具。該部分包括原始資料的分析，定位-加緊分析，夾具精度的分析與計算，夾具總體結構分析與夾具使用說明。
設計從還存在許多的不足，懇請老師批評指正。
．
1 零件分析
1.1 計算生產(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型
所給任務的零件是某機器上一個減速器上的零件，假定該機器年產(chǎn)量為10000臺，且每臺機器上僅有一件，若取其備品 為5%，機械加工廢品 為1%，則該零件的年生產(chǎn)綱領為
N=Qm(1+5%+1%)=100(1+5%+1%)=10600件/年
由上式可知，該零件的年產(chǎn)量為10600件，由零件的特在征可知，它屬于機體類小零件，因此可以確定其生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)
1.2 零件的工藝性分析和零件圖的審查
⑴ 零件視圖正確，足夠表達直觀、清楚、繪制符合國家標準，尺寸公差及技術要求的標注齊全、合理
⑵ 主要加工表面及要求
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Ra1.6μm;
② 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,其左端面對孔Ф28軸心線圓跳動誤差為0.025;
③ 外圓Ф45軸心線對外圓Φ40軸心線的同軸度誤差為0.06,外形尺寸61±0.15右端面對尺寸17的圓跳動誤差為0.02；
④鍵槽寬度為8H9,長度為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-Φ4H9孔相對于這個平面
2 工藝過程分析
2.1 選擇毛坯
圖紙上所給的材料是40Cr合金調(diào)質(zhì)鋼,該材料屬于難切削的材料,其中區(qū)屈服強度是σ=1.03GPa,該材料經(jīng)過調(diào)質(zhì)處理后具有良好的綜合性能,故在加工過程中所選擇的熱處理是調(diào)質(zhì)熱處理。而毛坯根據(jù)圖紙尺寸選擇Φ68㎜×64㎜的棒料。
2.2 定為基準的選擇
確定各加工表面的基準如表1-1表所示
序號
加工部位
基準選擇
1
端面及Φ28的孔
以棒料外形Φ68的輪廓
2
外圓Φ40的內(nèi)孔及右端Φ45的外圓
棒料外徑Ф68
3
左端外圓Ф45
已加工出的外圓Ф40
4
外圓Ф64
外圓Ф40k6
5
鍵槽
外圓Ф40k6
6
3×0.5
外圓Ф40k6
7
尺寸24.3
外圓Ф40k6
2.3 確定各表面的加工方法
根據(jù)各個加工表面的加工精度和表面粗糙度要求，選定如下加工方法
零件端面的加工方法為車削；Ф28H7孔的加工方法為鉆、粗鏜、精鏜；孔口倒角、外圓Ф40k6、Ф45f7、槽3×0.5的加工方法為車削；鍵槽的加工方法為銑削；Ф4H9孔的加工方法為鉆-擴-鉸；Ф2孔的加工方法為鉆削.
2.4 擬定加工工藝路線
由于是單件小批量生產(chǎn)，故加工工藝采用工序集中原則，如表1-2。
工序
工序內(nèi)容
10
以棒料外輪廓為定位基準，車端面，鉆、鏜Ф28H7孔，空口倒角
20
夾一端車削外圓Ф40k6，Ф45f7;
30
夾Ф40H6端，車削Ф45k6、Ф64，
40
以Ф40k作基準切槽3×0.5
50
調(diào)質(zhì)熱處理
60
以Ф68外圓及一端面裝夾工件，精車Ф45f7,Ф40H6，以Ф40H6做定位基準，精車Ф45k6和Ф60
70
鉗工劃線
80
以Ф40k6定位，裝夾工件銑鍵槽
90
以Ф40k6定位粗銑平面，精銑平面
100
以Ф40k6定位，鉆Ф2孔，擴鉸Ф4H9
110
去毛刺
120
校正
130
清洗
140
檢驗
2.5 確定機械加工余量、工序尺寸及公差
根據(jù)原始資料和加工工藝，查表確定各加工表面的加工余量，如表1-3：
工序號
工序內(nèi)容
單邊余量
工序尺寸
表面粗糙度
10
車斷面
2.5
61
6.3
鉆孔
13.5
Ф27
12.5
粗鏜
0.2
Ф27.5
6.3
精鏜
0.06
Ф28H7
0.8
孔口倒角
1
2×45°
6.3
20
粗車Ф40k6
3.2
Ф37
6.3
粗車Ф45f7
3.2
Ф42
6.3
30
粗車Ф64
3.2
Ф62
6.3
40
槽3×0.5
1
1×0.5
6.3
60
精車Ф40k6
1.1
Ф40k6
1.6
精車Ф45f7
1.1
Ф45f7
1.6
80
鍵槽
1
8×16
3.2
90
粗銑平面
1.0
25.3
6.3
精銑平面
0.7
25.3
0.8
100
鉆Ф2孔
1
Ф2
12.5
擴Ф4H9
0.5
Ф3.8
6.3.
鉸Ф4H9
0.02
Ф4H9
3.2
2.6 機床設備及工藝設備的選擇
根據(jù)生產(chǎn)類型和被加工零件的要求，結合現(xiàn)有生產(chǎn)條件，各工序所選用的機床設備和工藝設備如下表所示
工序號
工序內(nèi)容
機床設備和工藝設備
10
車端面 鉆Φ28孔 鏜孔 孔口到角
C336-K回轉式轉塔車床，外圓車刀，Kr=90° Φ27標準麻花鉆，通用夾具游標卡尺 鏜刀 倒角車刀45°
20
粗車Φ45f7 粗車Φ40k6
選用CK7136數(shù)控車床
30
粗車Φ64
外圓車刀，Kr=90°，游標卡尺
40
切槽
切槽刀
60
精車Φ45f7 精車Φ40k6
外圓車刀，Kr=90°， 通用夾具，游標卡尺
80
鍵槽
XA6132臥式升降臺銑床，游標卡尺專用夾具，
90
銑平面
選用專用銑床，端面銑刀，游標卡尺。專用夾具
100
鉆Φ2孔 擴Φ4H9至Φ3.8mm 鉸Φ4H9
選用復合型鉆床 1.95標準麻花鉆，游標卡尺 Φ3.8擴孔鉆 鉸刀
2.7 確定切削用量和基本工時
工序10 車端面，鉆，粗鏜，精鏜f28H7孔，孔口倒角
工步1 車端面
①確定背吃刀量，端面總加工余量2.5 mm，一次走刀加工=2.5mm,
②確定進給量f 查表得f=0.3---0.4mm/r根據(jù)機床橫向進給量，查表得 f=0.39mm/r;
③確定切削速度 查表得Cr=235, n=0.20 , Xv=0.15 , =0.45, =1,刀具耐用度選為1，T=60min故=-(Cr/Tm)× =(235/600.2×2.50.15×0.390.45)×1=137.8m/min
④確定機床主軸轉數(shù)n
n=1000/w=1000×137.8/3.14×50=645r/min
查表取相近較小的機床轉數(shù)n=400r/min,所以實際切削速度=85.4m/min,
⑤計算基本輔助時間 切削加工長度L=64mm，端面車刀Kr=90°，背吃刀量=2.5mm,查表切入量及切出量y+ ? =2
= =64+2/400×0.39=0.42min
⑥輔助時間 查表得裝夾工件為0.8min,啟動機床0.02min,啟動調(diào)節(jié)切削液0.05min,取量具尺為0.5min,共計＝1.37min;
工步2 鉆Φ28H7至Φ27孔
方法同上 查表確定進給量f=0.33min,機床轉數(shù)n=285r/min,切削速度=24.16r/min,基本時間=0.56min,輔助時間=0.12min
工步3 鏜Φ28H7孔
查表確定進給量f=0.15mm,機床轉數(shù)n=150r/min,切削速度=13.188m/min,基本時間=2.7min,輔助時間=0.22min
工步4 孔口倒角
取n=760r/min,基本時間=0.003min,輔助時間=0.08min
工序20 粗車Φ40k6，粗車Φ45f7
① 確定進給量f。查表取f=0.4.
② 確定切削速度，查表取=2.44M/S=146.4M/min
③ 確定機床主軸轉速。
n=1000Vc/πdo=1000×146.4/π×40=1166r/min
查表，按機床實際轉速選取n=1000r/min,實際的切削速度=125.6m/min.
④ 計算基本時間，被加工表面長度l=17mm.
根據(jù)公式=l/fn=(l+l1+l2+l3/fn)i=17+3+4+5/0.4×1000=0.0725min
⑤ 確定輔助時間。查表得變換刀架0.05min,變換或進給量0.02min,調(diào)整或開啟切消液0.05min , 共計=0.12min。
工步2粗車45f7
①確定進給量f。查表取f=0.5
②確定切削速度，查表取=2.28M/S=136.8M/min
③確定機床主軸轉速。
n=1000/πdo=1000×136.8/3.14×0.5=968r/min
查表，按機床實際轉速選取n=760r/min,實際的切削速度=136.8m/min
④計算基本時間，外圓車刀Kr=90°，l1=3
=l+l1+l2+l3/nf=14+3+4+5/400×0.7=0.092min
工序30 粗車Ф64
①確定進給量f。查表取f=0.7mm.
②確定切削速度，查表取 =121.2m/min
③確定機床主軸轉速。
n=1000Vc/πdo=1000×121.2/3.14×45=603r/min
查表，按機床實際轉速選取n=400in,實際的切削速度=80.3m/mi
④計算基本時間，外圓車刀Kr=90°，l1=3,切削長度為L=14mm
=l=l1+l2+l3/nf=14+3+4+5/400×0.7=0.092min
工序40 切槽
①確定進給量f。查表得f=0.3～0.5m/r,根據(jù)機床參數(shù)選取f=0.35r/min
②確定切削速度，查表取 =137.8m/min
③確定機床主軸轉速。 n=1000/πdo=1000×137.8/3.14×45=975.2r/min
查表，按機床實際轉速選取n=760in,實際的切削速度=107.3m/min.
④計算基本時間
=(/fn)i=d-d1/2+l1+l2+l3/fn=45-39/2+3/760×0.35=0.23min
⑤輔助時間：啟動機床0.02min,變換刀架或轉換方位0.05min,變換或變換進給量0.02min
共計輔助時間=0.09min
工序60精車45f7,精車40k6
工步1 精車40k6
①確定進給量f,查表得f=0.25～0.5，根據(jù)機床參數(shù)選取f=0.3mm.
②確定切削速度，查表取Vc=87.15M/min
③確定機床主軸轉速。
n=1000Vc/πdo=1000×87015/π×40=693.8r/min
查表，按機床實際轉速選取n=400r/min,實際的切削速度=50.24m/min.
④計算基本時間
=17+3+4+5/400×0.3=0.24min
工步2精車Φ45f7
①確定進給量f,查表得f=0.25～0.5，根據(jù)機床參數(shù)選取f=0.4mm.
②確定切削速度，查表取Vc=137.8M/min
③確定機床主軸轉速。
n=1000Vc/πdo=1000×137.8/π×45=975r/min
查表，按機床實際轉速選取n=760r/min,實際的切削速度=107.88m/min.
④計算基本時間
=14+3+4+5/760×0.4=0.086min
工序80 銑鍵槽
參考文獻選定銑刀直徑為6mm，查加工手冊的相應得參數(shù)為：刀具耐用度T為120min,切削寬度為12mm,進給量為0.09mm，背吃刀量為6mm.切削速度V=120m/min.
確定主軸轉速
n=1000/πdw=1000×120/3.14×6=849r/min
查表，按機床實際轉速選取為n=760r/min,實際轉速=107m/min.
計算基本時間
=(L-B/fnz)i;i=h/ap=4.5/6
=（16-8/0.09×2×8）×4.5/20=1min.
找正畫線需要0.5min.
輔助時間，啟動機床0.02，變速或變換進給量0.02，換刀具0.1～0.2，啟動和調(diào)節(jié)切削液0.1，共計輔助時間=0.52min
工序90 銑平面
假定銑刀直徑為20㎜，查相應的參數(shù)如下表
刀具耐用度T×1000 切削寬度 背吃刀量 切削速度 進給量 粗銑量 精銑量
10.8 60 3 3.12 0.1 0.1 0.5
求切削速度=214do0.12Kv/T 0.2ap 0.1af 0.4ae 0.2×60 0.8
=214×20 0.12×1/180 0.2×3 0.1×0.1 0.4×60 0.2×60 0.8
=77.39m/min
確定銑床主軸轉速n=1000/пdo=1000×77.39/3.14×20
=1232r/min
查相關資料選取n=1000r/min,實際銑削速度Vc=62.8m/min
工序100鉆Ф2通孔，擴、鉸Φ4H9孔
工步1 鉆Φ2通孔
①確定進給量f，查表得f=0.13mm
②確定切削速度=34.8m/min
③確定主軸轉速n
n=1000Vc/пdo=1000×34.8/3.14×1.95=5683r/min
查表，按機床實際轉速選取n=5000r/min,所以實際轉速為=30.615m/min
④計算基本時間 被加工孔長度l=11mm,切出量y=1.95×cot60°/2+1～2
=1.585～2.585所以=l+y+△/5000×0.13=0.02min
⑤確定輔助時間，查表得，變換刀架0.05min，變換或變換進給量0.02min，啟動切削液 0.05min，共計輔助時間＝0.72min
工步2 擴孔至Φ3.98
方法同上，查表得進給量f=0.2mm,切削速度Vc=1.2m/s=72m/min，機床主軸轉速
n=5500r/min，實際速度=68.7m/min，基本時間=0.22min，輔助時間=0.13min
工步3 鉸孔Φ4H9
查表取f=0.3mm,切削速度=0.4m/s=24m/min，主軸轉速n=1500r/min，實際轉速
V=18.84m/min，基本時間=0.33min，輔助時間=0.12min
3 銑平面設計專用夾具
3.1 研究原始資料
工序90銑平面是在銑床上進行的，材料為40Cr調(diào)制合金鋼，其硬度為T235 HB220-250。該材料為難切削材料經(jīng)過了調(diào)制熱處理。加工該工序工藝是以外圓Φ40H6為定位基準，Φ 40H6是已加工表面，該加工表面的粗糙度為Ra=1.6.刀具的耐用度T×1000為10.8，切削寬度為60，背吃刀量為3mm, 切削速度為3.12M/MIN，進給量f=0.1,粗細量0.1，精銑量為0.5mm.機床主軸轉速為n=1000r/min.,實際銑削速度=62.8m/min.
3.2 定位夾緊分析
3.2.1 分析以及初步方案確定
根據(jù)六點定位原則，銑平面應限制,,位移,,,旋轉六個自由度。如果不限制,,位移就不能保證Φ2通控的位置尺寸26.9。如果不限制,,就不能保證平面24.3上偏差為0，下偏差為-0.03的尺寸。如果不限制,,的旋轉就不能保證平面的平行度誤差。因此要限制六個自由度，,,,,,
初步設想可以將零件星輪的一端固定限制,旋轉，星輪Φ45K6處有一鍵槽可以通過它來固定。為限制位移,旋轉可使用臺階面。星輪外圓柱型以V型架定位，可限制, 兩個自由度。V型架的最大優(yōu)點是對中性好，可使一批工件的定位基準（軸線）對中在V型架的兩斜面的對稱面上，而不受定位基準直徑誤差的影響，且裝夾方便。V型架的另一個特點是應用范圍較廣。不論定位基準外內(nèi)是否經(jīng)過加工，是完整的圓柱表面還是局部的圓弧面，都可采用V型架定位。
3.2.3 確定工件的夾緊方式
夾緊機構采用螺旋夾緊類型，它形成比較大，增力比大，自鎖性能好，操作運動為旋轉，操作性快，不宜機動控制。再者加緊力的方向朝主要定位基準，把工件壓向定位元件的主要定
位表面上。初步構想切削力，工件重力G，夾緊力Q三者的關系。根據(jù)力的平行四邊行法則，可估計算出理論加緊力：Q=F。
當采用估算法確定夾緊力的大小時，為簡化計算，通常將夾具和工件看成一個剛性系統(tǒng)。根據(jù)工件所受切削力、夾緊力 (大型工件應考慮重力、慣性力等 )的作用情況，找出加工過程中對夾緊最不利的狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力，最后再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力，即
K=×K(2 — 1)
式中，K —— 實際所需夾緊力 (N)；
—— 在一定條件下，由靜力平衡算出的理論夾緊力 (N)；
K ——安全系數(shù)。
安全系數(shù) K可由下式計算
K=(2 — 2)
式中，-為考慮各種因素的安全系數(shù)，見表 2-1
表 2-1 安全系數(shù)-的數(shù)值
符號 考慮的因素 系數(shù)值
考慮工件材料及加工余量均勻性的基本安全系數(shù)1.2-1.5
加工性質(zhì) 粗加工1.2 精加工 1.0
刀具鈍化程度 (見表 2--2) 1.0－1.9
切削特點 連續(xù)切削 1.0 斷續(xù)切削1.2
夾緊力的穩(wěn)定性 手動夾緊 1.3 機動夾緊1.0
手動夾緊時的手柄位置 操作方便 1.0 操作不方便 1.2
僅有力矩使工件回轉時工件與支承面的接觸情況 操作點確定 1.0
接觸點不確定 1.5
查表得=1.3 , =1.2, =1.0, =1.0, =1.3, =1.0, =1.0.將這些參數(shù)代入公式得：
K=××××××=1.3×1.2×1.0×1.0×1.3×1.0×=2.028.
實際夾緊力FWK=FW*K將參數(shù)K代入公式得：
K=2.028*F=2.028F
3.3 夾具精度的分析
用夾具裝夾工件進行機械加工時，工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度的應素有：定位誤差△D，對刀誤差△T，夾具在機床上的安裝誤差△A和加工過程的其他因素的加工誤差△G。
工件以外援在V形架上的定位，如不考慮V形塊的制造誤差，則定位基準在V形架對稱面上。安在水平方向的定位誤差為零，但在垂直方向上。因工件外圓柱面直徑有制造誤差，由此產(chǎn)生基準位移誤差為：△Y=δd/2sin a/2.V形架夾角a增大，定位誤差減小，但夾角過大將硬氣工件定位不穩(wěn)定，一般采用a =90°角的V形架。
如圖所示，d1=40k6上偏差為0，下偏差為+0.002，定位基準d1的軸線O1,工序尺寸（位置尺寸）A=24.3上偏差為0，下偏差為-0.03。所以基準不重合。計算其定位誤差為：
當定位基準面直徑由大邊小時，定位基準向下變動，當定位基準直徑由大變小時，假設定位基準不
動，工序基準朝上變動，兩者的變動方向相反，取“-”號。
根據(jù)公式得：
△B=δd/2=0.002/2=0.001
△D=△Y-△B=δd/2（1/SINa/2-1）=0.001×（根號2-1）=0.0004
△D=0.0004∠1/3×0.03=0.01mm.
由于定位誤差小于工件工序尺寸公差值的1/3，所以此方案可行。機床是用螺栓安裝在機床上的安裝誤差和機床的調(diào)整誤差可以忽略即△T=△A=0。
加工過程中的其他誤差在加工本工序的時候情況比較復雜，所以這里就不計算了。
3.4夾具裝配圖
3.5夾具零件圖
3.5.1V型塊
3.5.2六角螺母
3.5.3定位塊
3.5.4擋板
3.6 夾具總體結構與夾具使用說明
夾具主要由三個部分組成:1夾具體 2 定位元件 3夾緊機構。定位元件由定位臺階面’V形架。將零件放在夾具上，左端與鍵槽形成過盈配合達到一端固定的目的。另一端用手柄轉動推動可移動固定板向前移動，達到夾緊的目的。
總結
在老師的指導下順利地完成了減速器中星輪的設計，并且認真地、有計劃地按時完成設計任務。盡管整個設計在技術上不夠先進，但是在經(jīng)濟上合理、在生產(chǎn)上可行。星輪減速器傳動更平穩(wěn)，從其經(jīng)濟方面和加工工藝方面來看，發(fā)展前景廣闊。
此次設計，以機械加工工藝路線為主線，通過對零件圖紙分析，初步擬訂加工表面方法，進一步擬訂加工方法并選擇機械加工裝備。確定加工路線后，熟悉并運用相關手冊查工藝參數(shù)，計算切削用量和加工工時。將計算的數(shù)據(jù)以及加工方法、刀具、機床設備，填入工藝文件。
在設計中，體會到先前所修課程的重要性，并從此設計中得到鞏固和擴展，也提高我們獨立思考和獨立工作的能力，為畢業(yè)后走向社會從事相關技術工作打下良好的基礎。
本次設計特別感謝我們的指導老師趙瑾老師，她給了我們許多的幫助。
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