星輪加工工藝銑寬8N9鍵槽夾具設計【三維UG】

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Star wheel processing procedures and special fixture is including the parts processing process design, process design and fixture design of three parts. In the process of design should first understand the analysis of parts, parts of the process to design a blank structure, and choose the good components the processing datum, designs the process routes of the parts; then the parts of each labor step process size calculation, is the key to decide the craft equipment and the cutting process of the various design parameters; then a special fixture, the fixture selection for the various components of the design, such as connecting parts positioning elements and clamping elements, guide element, fixture and machine tool and other components; positioning error is calculated when the fixture, analysis the rationality and shortcoming of fixture structure, improve and design in later. Keywords: wheel, cutting, positioning error I 序 言 機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(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，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。 星輪的加工工藝規(guī)程及其銑鍵槽、銑L面的夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個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，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結合，才能很好的完成本次設計。 本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。 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轉動和逆時轉動來實現(xiàn)方向的改變，按照類型又分為主動和被動行星輪，只要運用在汽車變速箱（AT）傳動機構上，實現(xiàn)動力傳遞，能增加和遞減傳遞的動力。 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。 現(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Ra1.6μm 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個Φ4H9孔相對于對稱分布三個。 1.3 保證星輪表面間位置精度的方法 由星輪零件的技術要求知，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?？刹捎孟铝蟹椒ǎ? 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位置精度。但是，這種方法的工序比較集中，對于尺寸較大（尤其是長徑比較大）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行，先加工外圓，然后以圓為精基準最終加工內(nèi)孔。這種方法由于所用夾具機構簡單，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)程設計 2.1 確定毛坯的制造形式 星輪零件的毛坯選擇與材料、機構和尺寸等因素有關還與它在工作中所處的工作環(huán)境有關?？讖捷^小的星輪一般選擇熱軋或冷拉棒料，也可采實心鑄件?？讖捷^大時，常采用無縫鋼管或帶孔的鑄件和鍛件。大量生產(chǎn)時可采用冷擠壓和粉末冶金等先進的毛坯制造工藝，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)質處理到硬度為22-27HRC。 2.2 基面的選擇 基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；鶞拭孢x擇的正確與合理可以使加工質量得到保證，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，還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 1.粗基準的選擇 對于零件而言，盡可能選擇不加工表面作為粗基準。而對有若干個不加工表面的工件，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面作粗基準。對于較長的套筒零件，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)這個原則，本零件選取星輪外圓φ45為粗基準。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.精基準的選擇 星輪主要應用于超越離合器上面，其星輪的軸心線既是定位基準也是設計基準，在車削時選他作為精基準，能使加工遵循基準重合原則，實現(xiàn)外圓柱面的圓跳動和同軸度（采用專用夾具夾緊機構），這使得工藝路線基準統(tǒng)一原則。毛坯外表面加工余量大，定位時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，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。通過仔細考慮零件的技術要求后，制定以下工藝方案： 工序00 鍛造 工序10 調(diào)質處理 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、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 檢驗至圖紙要求并入庫 2.4 機械加工余量的確定 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《機械制造工藝設計簡明手冊》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=0.5 2、星輪Ф40k6端面，表面粗糙度Ra3.2，查《機械制造工藝設計簡明手冊》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=0.5 3、星輪Ф64端面，表面粗糙度分別為Ra6.3，查《機械制造工藝設計簡明手冊》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《機械制造工藝設計簡明手冊》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=0.1 5、Ф45f7外圓面，表面粗糙度Ra1.6，查《機械制造工藝設計簡明手冊》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=0.1 6、Ф40K6外圓面，表面粗糙度Ra1.6，查《機械制造工藝設計簡明手冊》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=0.1 7、鍵槽，表面粗糙度分別為Ra3.2、Ra6.3，因鍵槽尺寸不大，故采用實心鑄造，查《機械制造工藝設計簡明手冊》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，故采用實心鍛造，查《機械制造工藝設計簡明手冊》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，故采用實心鍛造，查《機械制造工藝設計簡明手冊》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《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-7知，單邊余量Z=2.5mm,三步鉆削即擴——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 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 因為加工余量不大，故可在三次走刀內(nèi)銑完，則 2） 決定每次進給量及切削速度 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 按機床標準選?。?90 當＝490r/min時 按機床標準選取 3） 計算工時 切削工時： ，，則機動工時為 工步二：半精銑鍵槽 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質合金套式立銑刀，刀片采用YG8, ，， 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在三次走刀內(nèi)銑完，則 2）決定每次進給量及切削速度 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 按機床標準選?。?80 當＝380r/min時 按機床標準選取 3）計算工時 切削工時： ，，則機動工時為 第三章 銑鍵槽夾具 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 由指導老師的分配，決定設計工序100：銑鍵槽的夾具設計 3.1 問題的提出 本夾具主要用于銑鍵槽，側面粗糙度為Ra3.2，底面粗糙度Ra6.3，與其他面沒有位置度要求，設計夾具時不用考慮位置度關系。 3.2 切削力和夾緊力的計算 （1）切屑力計算 查表1-2-3 圓周力： 徑向力： 軸向力： 其中： 查《機床夾具手冊》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）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=10mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠 3.3 定位誤差的分析與計算 一面兩銷定位誤差 1、移動時基準位移誤差 （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 定向鍵與對刀裝置設計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。 根據(jù)GB2207—80定向鍵結構如圖所示： 圖 3.3 夾具體槽形與螺釘圖 根據(jù)T形槽的寬度 a=14mm 定向鍵的結構尺寸如下： 表 3.1 定向鍵數(shù)據(jù)表 B L H h D 夾具體槽形尺寸 公稱尺寸 允差d 允差 公稱尺寸 允差D 14 -0.011 -0.027 20 8 3 10 5.7 14 +0.023 5 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。對刀塊選用直角對刀塊，其結構如下圖3.4所示，塞尺選用平塞尺，其結構如下圖3.5所示： 圖3.4 直角對刀塊 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d C 1 -0.006 0.25 3.5 銑夾具的說明 1.軸Φ34端面與工件Φ45K6端面配合限制三個自由度，即X軸移動、Y軸轉動、Z軸轉動 2.軸Φ28外圓面與工件Φ28H7孔配合限制兩個自由度，即Y軸移動、Z軸移動。 3.削邊軸外圓面與工件Φ4外圓面配合限制一個自由度，即X軸轉動，工件六個自由度被完全限制，屬于完全定位。 4.銑刀的位置由直形對刀塊與塞尺保證。 5.夾具體與工作臺的位置由兩個定位鍵保證。 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構來實現(xiàn)，松動螺母，即可取下快換墊圈，進而取出工件，同理，當放上待加工工件后，將快換墊圈放上，擰緊螺母即可夾緊工件。 總 結 課程設計即將結束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的課程設計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了課程設計的步驟和要領，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計手冊和AUTOCAD等制圖軟件，為我們以后的畢業(yè)設計打下了好的基礎。 課程設計使我們認識到了只努力的學好書本上的知識是不夠的，還應該更好的做到理論和實踐的結合。因此同學們非常感謝老師給我們的辛勤指導，使我們學到了好多，也非常珍惜學院給我們的這次課程設計的機會，它將是我們踏入社會的關鍵一步。 致 謝 這次課程設計使我收益不小，為我今后的學習和工作打下了堅實和良好的基礎。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊時，數(shù)據(jù)存在大量的重復和重疊，由于經(jīng)驗不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時給我指明了方向，最終我很順利的完成了課程設計。 這次課程設計成績的取得，與指導老師的細心指導是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導老師，特別是每次都放下他的休息時間，耐心地幫助我解決技術上的一些難題，他嚴肅的科學態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神，精益求精的工作作風，深深地感染和激勵著我。從課題的選擇到項目的最終完成，他都始終給予我細心的指導和不懈的支持。多少個日日夜夜，他不僅在學業(yè)上給我以精心指導，同時還在思想、生活上給我以無微不至的關懷，除了敬佩指導老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。在此謹向指導老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。 參 考 文 獻 1 陳鴻均 主編 實用機械加工工藝手冊 北京：機械工業(yè)出版社 2004.8 2 馮道 主編 機械零件切削加工工藝與技術標準實用手冊 北京：機械工業(yè)出版社 2003.9 3 李益民 主編 機械制造工藝設計簡明手冊 北京：機械工業(yè)出版社 2012.7 4 李洪 主編 機械加工工藝及夾具手冊 北京：北京出版社 1990.12 5 樂兌謙 主編 切削用量 北京：高等教育出版社 2000.7 6 徐鴻本 主編 機床夾具手冊 重慶：重慶大學出版社 2003.10 7 儲凱 許斌等主編 機械工程材料 重慶：重慶大學出版社 1997，12 8 廖念釗 主編 互換性與技術測量 北京：中國計量出版社 2000，1 9 樂兌謙 主編 金屬切削刀具 北京：機械工業(yè)出版社 1992，12 10 李慶壽 主編 機床夾具設計 北京：機械工業(yè)出版社 1983，4 11 陶濟賢 主編 機床夾具設計 北京：機械工業(yè)出版社 1986，4 12 周永強等 主編 高等學校畢業(yè)設計指導 北京：中國建材工業(yè)出版社 2002,12 18