矩形齒花鍵套課程設(shè)計(jì)

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1、目錄 前言 2 一．矩形花鍵套零件的分析 3 1. 零件圖的分析 3 2. 零件的作用 3 二．油閥座加工工藝的設(shè)計(jì) 5 1.確定毛坯的制造成型 5 2. 定位基準(zhǔn)的選擇 5 3. 制定工藝路線 5 4. 毛坯尺寸的確定與機(jī)械加工余量 6 5. 工藝分析 8 6. 確定切削用量及基本工時(shí) 8 三．夾具的設(shè)計(jì) 10 1. 分析零件的工藝過程和本工序的加工要求 10 3. 導(dǎo)向和夾緊方案及其他元件的設(shè)計(jì) 10 5. 繪制夾具體裝配總圖 12 6. 尺寸的標(biāo)注及明細(xì)表的編制 12 7. 對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖設(shè)計(jì) 13 四．小結(jié)

2、14 五、參考文獻(xiàn) 15 、八 、亠 前言 機(jī)械工藝與夾具技術(shù)被引入工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有一百多年的歷史了，隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展機(jī)制工 藝與夾具技術(shù)更加日新月異。伴隨著數(shù)學(xué)、控制理論計(jì)算機(jī)、電子器件的發(fā)展，出現(xiàn)了機(jī)制工藝 與夾具技術(shù)系統(tǒng)，并作為一門應(yīng)用科學(xué)已發(fā)展成熟，形成了自己的體系和一套行之有效的分析和 設(shè)計(jì)方法。 這次設(shè)計(jì)使我們能綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知 識(shí)，獨(dú)立地分析和解決工藝問題，初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜零件（杠桿）的工藝規(guī)程的能力 和運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，擬定夾具設(shè)計(jì)方案。 機(jī)制工藝與夾具技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工

3、機(jī)械、壓力機(jī)械、機(jī)床等， 行走機(jī)械中的工程機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車等，鋼鐵工業(yè)用的冶金機(jī)械、提升裝置等。 應(yīng)該提及的是，近年來，世界科學(xué)技術(shù)不斷迅速發(fā)展，各部門對(duì)機(jī)制工藝與夾具技術(shù)提出了更高 的要求。同時(shí)，機(jī)制工藝與夾具技術(shù)與電子技術(shù)的配合，廣泛應(yīng)用于智能機(jī)器人、海洋開發(fā)、高 精度零件的制造與加工等，使機(jī)制工藝與夾具技術(shù)的應(yīng)用提高到一個(gè)嶄新的高度。 16 亠?矩形花鍵套零件的分析 1. 零件圖的分析 通過對(duì)該零件圖的重新繪制，知原圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全 （1） 70 0.021mm與花鍵套內(nèi)孔的同軸度公差為 0.03mm。 （2） 120mm右端面

4、與花鍵套內(nèi)孔中心線的垂直度公差為 0.04mm。 （3） 熱處理 28~32HRC （4） 未注倒角C1。 （5） 材料45鋼。 零件圖 2. 零件的作用 我所選擇的零件是矩形齒花鍵套，通過矩形花鍵軸與矩形花鍵套的配合，組成花鍵聯(lián)接。 花鍵聯(lián)接由內(nèi)花鍵和外花鍵組成。內(nèi)、外花鍵均為多齒零件，在內(nèi)圓柱表面上的花鍵為內(nèi)花 鍵，在外圓柱表面上的花鍵為外花鍵。顯然，花鍵聯(lián)接是平鍵聯(lián)接在數(shù)目上的發(fā)展。 （1）使用特點(diǎn)： 由于結(jié)構(gòu)形式和制造工藝的不同，與平鍵聯(lián)接比較，花鍵聯(lián)接在強(qiáng)度、工藝和使用方面有下 列特點(diǎn)： a. 因?yàn)樵谳S上與轂孔上直接而均勻地制出較多的齒與槽，故聯(lián)接受力較為

5、均勻； b. 因槽較淺，齒根處應(yīng)力集中較小，軸與轂的強(qiáng)度削弱較少； c. 齒數(shù)較多，總接觸面積較大，因而可承受較大的載荷； d. 軸上零件與軸的對(duì)中性好，這對(duì)高速及精密機(jī)器很重要； e. 導(dǎo)向性好，這對(duì)動(dòng)聯(lián)接很重要； f. 可用磨削的方法提高加工精度及聯(lián)接質(zhì)量； g. 制造工藝較復(fù)雜，有時(shí)需要專門設(shè)備，成本較高。 （2） 適用場(chǎng)合： 定心精度要求高、傳遞轉(zhuǎn)矩大或經(jīng)常滑移的聯(lián)接。 （3） 分類： 花鍵聯(lián)接按齒形的不同，可分為矩形花鍵和漸開線花鍵兩類，這兩類花鍵均已標(biāo)準(zhǔn)化。 a. 矩形花鍵 按齒高的不同，矩形花鍵的齒形尺寸在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定兩個(gè)系列，即輕系列和中系列。輕系列的 承載能

6、力較低，多用于靜聯(lián)接或輕載聯(lián)接；中系列用于中等載荷。 矩形花鍵的定心方式為小徑定心， 即外花鍵和內(nèi)花鍵的小徑為配合面。 其特點(diǎn)是定心精度高， 定心的穩(wěn)定性好，能用磨削的方法消除熱處理引起的變形。矩形花鍵聯(lián)接是應(yīng)用最為廣泛的花鍵 聯(lián)接。 應(yīng)用廣泛。如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車、燃?xì)廨啓C(jī)、機(jī)床、工程機(jī)械、拖拉機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械及一 般機(jī)械傳動(dòng)裝置等等。 b. 漸開線花鍵 漸開線花鍵的齒廓為漸開線，分度圓壓力角 a有30及45兩種。齒頂高分別為0.5m和0.4m （m 為模數(shù)）。漸開線花鍵可以用制造齒輪的方法來加工，工藝性較好，易獲得較高的制造精度 和互換性。 漸開線花鍵的定心方式為齒形定心。受載時(shí)齒上有徑

7、向力，能起自動(dòng)定心作用，有利于各齒 受力均勻，強(qiáng)度高，壽命長。用于載荷較大，定心精度要求較高以及尺寸較大的聯(lián)接，如航空發(fā) 動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、汽車等。壓力角 45的花鍵多用于輕載、小直徑和薄型零件的聯(lián)接。 ．油閥座加工工藝的設(shè)計(jì) 1. 確定毛坯的制造成型 該花鍵套定位盤部分直徑為①120mm花鍵套外徑部分為①45mm其尺寸差距比較大，在單件 小批量生產(chǎn)時(shí)（不采用鍛件毛坯） ，應(yīng)選用合適的坯料，以減少材料的浪費(fèi)。 該工件鍛造比較大，很容易造成應(yīng)力分布不均。因此，鍛造后須進(jìn)行正火處理，粗加工后進(jìn) 行調(diào)質(zhì)處理，以改善材料的切削性能。 2. 定位基準(zhǔn)的選擇 （ 1 ）精基準(zhǔn)的選擇： ①70

8、0.021mm為第一個(gè)加工段，以其右端面為定位基準(zhǔn)，故選擇其作為加工其它有關(guān)表面 的統(tǒng)一精基準(zhǔn)。 （2） 粗基準(zhǔn)的選擇： 粗基準(zhǔn)應(yīng)為一些非加工面，為了保證① 70 0.021mn與①45mn的同軸度以及①120mn右端面 與①45mm勺垂直度，故選①45mm勺中心軸作為粗基準(zhǔn)。 （3） 表面加工方法選擇： 1 ） O 70 0.021mm及其右端面、①120mm①45mn及其左端面采用粗車和精車。 2 ）拉花鍵前學(xué)要先車①17.8mm大小的內(nèi)孔，精車至 1900.10 mm。 3 ）拉花鍵 6 5 00..0058 m m 。 4）鉆①13mn的孔。 3. 制定工藝路線 機(jī)械

9、加工工序的安排本著“基面先行，先主后次，先粗后精，先面后孔”的原則。精基準(zhǔn)的 選擇主要遵從“基準(zhǔn)重合原則和基準(zhǔn)統(tǒng)一原則” 。 首先以不加工面①45外圓中心軸作粗基準(zhǔn)來粗加工①120右端面及①70及其右端面，這樣能 保證①45與①70的同軸度，①45與①120的垂直度，以左端面為基準(zhǔn)一側(cè)限制一個(gè)移動(dòng)自由度， 用三抓卡盤定位①45的外圓限制4個(gè)自由度；再用三抓卡盤定位①120外圓，粗車①45的外圓， 精車①45的外圓和內(nèi)孔①15;再掉頭精車右端和內(nèi)孔至①19;拉花鍵；鉆①13的孔。 選擇加工設(shè)備及工藝裝備： 由于是中批量生產(chǎn)，故加工設(shè)備以通用機(jī)床為主，其生產(chǎn)方式以通用機(jī)床通用夾具為 主，工件在

10、個(gè)機(jī)床上的裝卸及個(gè)機(jī)床間的傳送均由工人完成。 (1) 車右端面，考慮到工件的定位加緊方案等問題，選用 CA614C車床，端面車刀。 (2) 車①120、①70、①45選用CA6140車床，端面車刀。 (3) 車①19選用CA6140車床，鏜刀。 (4) 拉花鍵，選用L6120，專用拉刀。 (5) 鉆①13孑L,選用鉆床，中心鉆。 綜上制定工藝卡如下 工序 號(hào) 工序 工序內(nèi)容 設(shè)備 工藝裝備 40 粗車 車120mm外圓及端面 CA6140 三爪自定 心卡盤 50 粗車 車 45mm處毛坯外圓及端面 CA6140 三爪自定 心卡盤 70 精

11、車 精車 45mm外圓及 120mm 左側(cè)面至圖樣尺寸，車內(nèi)孔 CA6140 三爪自定 心卡盤 80 精車 夾 45mm外圓找正 120mm 外圓左側(cè)面，車 120mm外圓及右端 各部至圖樣尺寸，精車內(nèi)孔至 19010mm CA6140 三爪自定 心卡盤 90 拉花鍵 拉花鍵6 5 0.08mm L6120 100 鉆孔 鉆8 13mm孔 Z3032C 專用夾具 4. 毛坯尺寸的確定與機(jī)械加工余量 (1) 鍛件機(jī)械加工余量; 對(duì)于批量生產(chǎn)的鍛件加工余量與公差由《機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》查得選取精度等級(jí) 為F級(jí)，各表面的總余量見

12、下表1。 表1各表面的總余量 加工表面 基本尺寸 加工余量等級(jí) 余量 a、b 說明 a b ①120 120 F 6 2 6 2 單側(cè)加工 ①70 70 F 7 2 6 2 單側(cè)加工 ①45 45 F 6 2 6 2 單側(cè)加工 零件毛坯合圖 (2) 本零件其他表面加工余量，工序尺寸及公差表面粗糙度見表 2 工序尺寸及公差表面粗糙度見表 2 加工表面 工序加工余量 工序尺寸與公差 表面粗糙度 粗 精 粗 精 粗 精 ①120 2.5 1.1 ①125 ① 121.1 12.5 12.5 ①70

13、 2.3 1.1 / ① 71.1 12.5 12.5 ①45 2.0 1.0 ①50 ①46 12.5 12.5 ①19 2.0 0.9 ① 18.1 ①19 3.2 3.2 5. 工藝分析 1） 工序安排以在設(shè)備上實(shí)際應(yīng)用的尺寸 70 0.021mm及120mm右端面定位，裝夾工件，進(jìn)行花鍵 套的拉削加工，達(dá)到了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)及使用的統(tǒng)一。 2） 該矩形齒花鍵套為大徑定心，宜采用拉削加工。 3） 70 0.021mm與花鍵套內(nèi)孔的同軸度檢查； 120mm右端面與花鍵套內(nèi)孔的垂直度檢查，可采用 1900.10 mm孔配裝心軸后，在移擺儀

14、上用百分表檢查同軸度及垂直度。 4） 花鍵套鍵寬、大徑和小徑尺寸及等分精度的檢查，可采用綜合量規(guī)進(jìn)行檢查。 6. 確定切削用量及基本工時(shí) 確定第一道工序切屑用量及工時(shí)制定。 切削用量包括背吃刀量ap、進(jìn)給量f、和切削速度v、 確定順序是先確定ap、f， 在 確定v。 工序40切削用量及基本時(shí)間的確定。 6.1.切削用量 本工序?yàn)榇周嚕ㄜ嚩嗣?、外圓）。已知加工材料為45鋼，b=670MPa鍛件，機(jī)床為CA6140 型臥式車床，工件裝卡在三爪自定心卡盤上。 1. 確定粗車外圓 120mm的切削用量。所選刀具為 YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)《機(jī)械制 造技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書》查表G-7

15、,選刀桿尺寸B H= 16mm 25mm刀片厚度為4mm查表得， 選擇車刀幾何形狀為卷削槽倒棱型前刀面前角 。=12、后角a0=6、主偏角k =90、副偏角 kr=10、刃傾角s=0、刀尖圓弧半徑 c=1.0mm 2. 確定背吃刀量ap粗車雙邊余量為5 mm,顯然 ap為單邊余量ap =2.5mm 3. 確定進(jìn)給量f根據(jù)表G-7，在粗車鋼料、刀桿尺寸為 16mm 25mm、ap 3mm工件直 徑為 100~400mm 時(shí)，f =0.6~1.2mm/r 按 CA6140車床的進(jìn)給量，選擇 f = 0.65mm/r。 max 通過查表得，當(dāng)鋼料 b =570~670MP、ap 3m

16、m、 f 0.75mm/r、 k =45、v=45.6m/min 時(shí)進(jìn)給力Ff = 760N Ff的修正系數(shù)為 k = 1.0 故實(shí)際進(jìn)給力為Ff = 889.2N roF 1 Ff Fmax所選的進(jìn)給量f = 0.65mm/r 可用 4.確定切削速度 通過查表得，當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金車刀加工 b = 600~700MPa鋼料、ap 3mm、 0.75mm/r 時(shí) ，切削速度 v = 109m/min 切削速度的修正系數(shù)各為 0.8，0.65，0.81，1.15，1.0 故 v =52.8m/min 1000v n= =138.9r/mi n d 按CA6140車床

17、的轉(zhuǎn)速，選擇n =280r/min，則實(shí)際切削速度v = 105.6m/min 最后確定粗車 120外圓的切削用量為ap =1.0mm f = 0.6mm/r、 =280r/min 105.6m/min 同樣確定精車 120外圓的切削用量ap =0.55mm、 f = 0.85mm/r、 =280r/min 105.6m/min 同樣確定粗車 120右端面的切削用量ap =2.5mm f = 0.8mm/r、 =280r/min 105.6m/min 同樣確定精車 120右端面的切削用量ap =0.6mm f = 0.85mm/r、n =280r/min

18、 確定的進(jìn)給量上需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn) 通過查表得，車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)容許的進(jìn)給力 Fmax =3530N 105.6m/min 6.2其他工序的切削用量見工序卡 三．夾具的設(shè)計(jì) 1. 分析零件的工藝過程和本工序的加工要求 決定設(shè)計(jì)第 100 道工序的工裝夾具，在給定的零件中，對(duì)本工序的主要要求考慮尺寸 8 13mn平均分布在圓盤上，由于公差要求較低，因此本步的重點(diǎn)應(yīng)在加緊的方便、快速性上 與孔的分布。本工序所使用的加工設(shè)備為 Z5125 型立式鉆床。 2. 擬定定位方案 設(shè)計(jì)定位元件 定位基準(zhǔn)的選擇： 出于定位簡(jiǎn)單和快速的考慮，選擇孔 24.5mm和端面

19、為基準(zhǔn)定位，側(cè)面加定位銷輔助定位， 使工件完全定位，再使用快速螺旋卡緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行卡緊。 本工序以70 0.021mm外圓及120mm右端面定位，使加工基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)統(tǒng)一，能很好的 保證定位的精度。另外，還采用定位心軸來減少縱向傾斜的偏差。 3. 導(dǎo)向和夾緊方案及其他元件的設(shè)計(jì) 為了確定刀具相對(duì)于工件的位置，夾具上應(yīng)設(shè)置鉆套作為導(dǎo)向元件。 這里，我選用快換鉆 套。 4. 夾具體的設(shè)計(jì) 鉆模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是除有工件的定位、夾緊裝置外，還有根據(jù)被加工孔的位置分布而設(shè)置的鉆 套和鉆模板，用以確定刀具的位置，并防止刀具在加工過程中傾斜，從而保證被加工孔的位置精 度。常用的鉆模有固定式、回轉(zhuǎn)式、翻轉(zhuǎn)式

20、和蓋板式 4 種。 夾具體的底面為安裝基面，定位心軸在夾具體上采用過渡配合，用鎖緊螺母把其夾緊在夾具 體上，用防轉(zhuǎn)銷釘防止其轉(zhuǎn)動(dòng)。鉆模板與夾具體用三個(gè)螺釘和兩個(gè)銷釘連接，夾具裝配時(shí)待鉆模 板位置調(diào)整確定后，再擰緊螺釘，然后配鉆，鉆鉸銷釘孔，打入銷釘定位。 切削力和卡緊力計(jì)算 : 本步加工按鉆削估算卡緊力，實(shí)際效果可以保證可靠的卡緊。 1 ）鉆削軸向力 Fi CFkF ffydo 1000 1.0 0.2 801 2528N (2)扭矩 T CTd(Ztf ytkt 0.305 800.8 1.0 1.01 10 6N ?M (3) 卡緊力為F Ff 2 8.4N 取系數(shù) S

21、1=1.5 S2=S3=S4=1.1 則實(shí)際卡緊力為 F =S1X S2X S3X S4X F=16.77N 使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工卡緊，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。 由上述計(jì)算可知，夾具的卡緊力不大，故使用手動(dòng)卡緊。為了提高生產(chǎn)力，使用螺紋卡緊機(jī) 構(gòu) 本次設(shè)計(jì)中畫出了夾具體的零件圖，具體結(jié)構(gòu)可參見下圖 夾具體零件圖 5. 繪制夾具體裝配總圖 在上述方案基礎(chǔ)上繪制夾具草圖，經(jīng)過多次修改確定總裝配圖，如圖 夾具體裝配圖 6. 尺寸的標(biāo)注及明細(xì)表的編制 將必須標(biāo)注的主要尺寸、工程技術(shù)要求、基準(zhǔn)符號(hào)、配合代號(hào)及公差等級(jí)按規(guī)定標(biāo)注在鉆孔

22、夾具總裝配圖上。 7. 對(duì)于非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖設(shè)計(jì) 由于采用定位心軸防止縱向偏差，而定位心軸為非標(biāo)準(zhǔn)件，具體如圖所示，經(jīng)過改善以后加了退 刀槽。 定位心軸 四．小結(jié) 本次設(shè)計(jì)是對(duì)所學(xué)的工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)，機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械制造技術(shù)， 互換性與測(cè)量 技術(shù)等大學(xué)課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，能夠使我們的知 識(shí)掌握更牢，并能提升我們分析問題，解決問題的能力。 作為機(jī)械制造專業(yè)的學(xué)生，最基本也是最實(shí)用的就是加工工藝和專用夾具的設(shè)計(jì)的制定 。 通過課程設(shè)計(jì)，我更為深入的掌握了加工工藝和專用夾具的設(shè)計(jì)的基本步驟和方法。 通過設(shè)計(jì)對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合

23、性的總復(fù)習(xí)，通過本次設(shè)計(jì)，使我在各個(gè)方面都有 了很大的提高，具體地表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： （1）對(duì)大學(xué)三年所學(xué)到的東西進(jìn)行了歸納總結(jié)，進(jìn)一步完善了自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)。 （2）對(duì)所學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，并了解學(xué)習(xí)了新的知識(shí)，開闊了視野，拓寬了自己的 知識(shí)面。同時(shí)培養(yǎng)個(gè)人一定的創(chuàng)新思維。 （3）利用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力得到了提高，為以后正確解決工作和學(xué)習(xí)中的問題 打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。 （4）學(xué)會(huì)了充分地利用網(wǎng)絡(luò)資源查閱相關(guān)資料，以及借助前人的研究成果尋求解決問題的 思維方法，對(duì)新信息和新知識(shí)及時(shí)做筆記。 五、參考文獻(xiàn) 1. 機(jī)械制造技術(shù) 郭彩芬、王偉麟主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2009.06 2. 機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 郭彩芬主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2010.10 3. 機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)員手冊(cè) 陳宏鈞主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2009.01