機 械 制 造 技 術 基 礎課 程 設 計題 目 ： 星 輪 機 械 加 工 工 藝 規(guī) 程 及 加 工 8N9 鍵槽 夾 具 設 計班 級 ： 機 械 13-2姓 名 ：學 號 ：指 導 教 師 ：完 成 日 期 ：任 務 書一、設計題目:星輪機械加工工藝規(guī)程及加工 8N9鍵槽夾具設計二、原始資料(1) 被 加 工 零 件 的 零 件 圖 1 張(2) 生 產(chǎn) 類 型 :（ 中 批 或 大 批 大 量 生 產(chǎn) ）三、上交材料1． 所 加 工 的 零 件 圖 1 張2． 毛 坯 圖 1張3． 編 制 機 械 加 工 工 藝 過 程 卡 片 1套4． 編 制 所 設 計 夾 具 對 應 的 那 道 工 序 的 機 械 加 工 工 序 卡 片 1 套5． 繪 制 夾 具 裝 配 圖 （ A0 或 A1） 1張6． 繪 制 夾 具 中 1 個 零 件 圖 （ A1 或 A2。 裝 配 圖 出 來 后 ， 由 指 導 教 師為 學 生 指 定 需 繪 制 的 零 件 圖 ， 一 般 為 夾 具 體 ） 。 1張7． 課 程 設 計 說 明 書 ， 包 括 機 械 加 工 工 藝 規(guī) 程 的 編 制 和 機 床 夾 具 設 計全 部 內(nèi) 容 。 （ 約 5000-8000 字 ） 1 份四、進度安排本 課 程 設 計 要 求 在 3 周 內(nèi) 完 成 。1． 第 l～ 2 天 查 資 料 ， 繪 制 零 件 圖 。2． 第 3～ 7 天 ， 完 成 零 件 的 工 藝 性 分 析 ,確 定 毛 坯 的 類 型 、 制 造 方法 ， 編 制 機 械 加 工 工 藝 規(guī) 程 和 所 加 工 工 序 的 機 械 加 工 工 序 卡 片 。3． 第 8～ 10 天 ， 完 成 夾 具 總 體 方 案 設 計 （ 畫 出 草 圖 ， 與 指 導 教 師 溝通 ， 在 其 同 意 的 前 提 下 ， 進 行 課 程 設 計 的 下 一 步 ） 。4． 第 11～ 13 天 ， 完 成 夾 具 裝 配 圖 的 繪 制 。5． 第 14～ 15 天 ， 零 件 圖 的 繪 制 。6． 第 16～ 18 天 ， 整 理 并 完 成 設 計 說 明 書 的 編 寫 。7． 第 19 天 ～ 21 天 ， 完 成 圖 紙 和 說 明 書 的 輸 出 打 印 。 答 辯五、成績評定優(yōu)秀 良好 中等 及格 不及格 滿分 得分平時表現(xiàn)勤奮好學，善于思考勤奮積極，態(tài)度認真比較勤奮 不夠勤奮不勤奮，態(tài)度不端正10圖紙質(zhì)量方案合理新穎，表達規(guī)范方案合理，圖紙比較規(guī)范方案一般，圖紙基本規(guī)范方案基本合理，圖紙欠規(guī)范方案不合理，圖紙不規(guī)范40說明書質(zhì)量內(nèi)容全面，準確內(nèi)容全面，基本準確內(nèi)容一般，準確性一般內(nèi)容基本全面，有小錯誤內(nèi)容不全，錯誤較多20答辯回答問題準確流利回答問題比較準確回答問題基本準確回答問題欠準確回答錯誤 30總分 100綜合評定成績： □優(yōu)秀、 □ 良好、 □中等、 □ 及格、 □不及格 指導教師 日 期 摘 要本次設計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。星輪加工工藝規(guī)程及其專用夾具是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，設計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。AbstractThis design involves the mechanical manufacturing process and machine tool fixture design, metal cutting machine tools, tolerance and measurement and other aspects of knowledge.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.目 錄1零件工藝性分析……………………………………………………11.1零件的作用………………………………………………………11.2零件的工藝性分析………………………………………………11.3保證表面間位置精度方法………………………………………22工藝規(guī)程設計………………………………………………………22.1確定毛坯的制造形式……………………………………………22.2基面的選擇………………………………………………………22.3制定工藝路線……………………………………………………32.4機械加工余量的確定……………………………………………42.5確定切削用量及基本工時………………………………………53銑鍵槽夾具…………………………………………………………73.1切削力和夾緊力的計算…………………………………………83.2定位誤差的分析與計算…………………………………………9 3.3定向鍵與對刀裝置設計………………………………………103.4銑夾具的說明…………………………………………………114方案綜合評價與結(jié)論……………………………………………115體會與展望…………………………………………………………126參考文獻……………………………………………………………131零件工藝性分析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(zhuǎn)動和逆時轉(zhuǎn)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傳動機構(gòu)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①星輪外圓 Ф40K6,Ф45f7,查《畫法幾何及機械制圖》附表 26得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,查《畫法幾何及機械制圖》附表 27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,其左右端面對孔 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 Ra3.2μm，在 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保證表面間位置精度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?.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(gòu)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。2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(gòu)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(zhì)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(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.精基準的選擇根據(jù)基準重合原則，應盡可能選擇被加工表面的設計基準為精基準，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(gòu)） ，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并查書《機械制造基礎課程設計指導書》表 1-6，1-7，1-8，制定以下工藝方案：工序 0 鍛造工序 1 調(diào)質(zhì)處理工序 2 粗車星輪 Ф64 外圓面、Ф45k6 外圓面、Ф64 端面和 Ф45k6 端面工序 3 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 4 半精車 Ф45k6 外圓面和端面工序 5 擴、粗鉸、精鉸 Ф28H7 孔并孔口倒角工序 6 精車 Ф45k6 外圓面；Ф45f7 外圓面；粗車、半精車、精車Ф40k6 外圓面；車 3 0.5退刀槽；車倒角 1 45°??工序 7 鉆 Ф45k6 端面上 3-Ф4 孔深 10工序 8 粗銑、精銑 L面工序 9 鉆 3-Ф4 孔深為 11工序 10 粗銑、半精銑鍵槽工序 11 去毛刺工序 12 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《機械制造技術基礎課程設計指導書》表 2-16且斷面留量為直徑之半即 a/2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 表 2-16半精車 單邊余量 Z=0.5 表 2-232、星輪 Ф40k6 端面，表面粗糙度 Ra3.2，查《機械制造技術基礎課程設計指導書》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 表 2-16半精車 單邊余量 Z=0.5 表 2-233、星輪 Ф64 端面，表面粗糙度分別為 Ra6.3，查《機械制造技術基礎課程設計指導書》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《機械制造技術基礎課程設計指導書》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 表 2-16半精車 單邊余量 Z=0.4 表 2-17精車 單邊余量 Z=0.1 表 2-175、Ф45f7 外圓面，表面粗糙度 Ra1.6，查《機械制造技術基礎課程設計指導書》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 表 2-16半精車 單邊余量 Z=0.4 表 2-17精車 單邊余量 Z=0.1 表 2-176、Ф40K6 外圓面，表面粗糙度 Ra1.6，查《機械制造技術基礎課程設計指導書》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 表 2-16半精車 單邊余量 Z=0.4 表 2-17精車 單邊余量 Z=0.1 表 2-177、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《機械制造技術基礎課程設計指導書》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《機械制造技術基礎課程設計指導書》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《機械制造技術基礎課程設計指導書》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《機械制造技術基礎課程設計指導書》表 2-28知，直徑余量 Z=2,三步鉆削即擴——粗鉸——精鉸方可滿足其精度要求。擴 加工余量 Z=1.8粗鉸 加工余量 Z=0.14精鉸 加工余量 Z=0.062.5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(zhì)合金套式立銑刀，刀片采用 YG8,， ，map3?60dmin/1v?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 map0.3?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 ，則齒/2.0mfz?in/531610rdvns ????按機床標準選取 ＝490wni/min/2.91046dvw??當 ＝490r/min 時nrzfwm/392402.???按機床標準選取 mf/3） 計算工時由《機械制造技術基礎課程設計指導書》表 5-43切削工時： ， ，則機動工時為l16?l32min58.0)49()(321?????fnltwm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,， ，map3?80dmin/1v?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map0.3?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 ，則齒/2.0mfz?in/398110rdvns ????按機床標準選取 ＝380wni/min/6.91038dvw??當 ＝380r/min 時nrzfwm/30482.0???按機床標準選取 mf/3）計算工時切削工時： ， ，則機動工時為l16?l12min79.0)3()(321?????fnltwm3銑鍵槽夾具3.1切削力和夾緊力的計算（1）切屑力計算查《機械制造技術基礎課程設計指導書》表 2-28 圓周力： pckfaF75.092?表 2-29 徑向力：pppkfaF75.09.3?表 2-30 軸向力： pckfaF4.051?其中： xsprompkk?查《機械加工工藝手冊》 nmpB)150(??表 1-2-5 8.,.,4.0??FnFfpc表 1-2-6 0.1,,0.1,,.150 ?????? spsrpkrpr KKK?由上得：F c=725N，F(xiàn) p=459N，F(xiàn) f=695N（2）夾緊力的計算選用夾緊螺釘夾緊 由 ??KfN???21其中 f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 25.01fF= +G G為工件自重zPNfFN503421????夾緊螺釘： 公稱直徑 d=10mm，材料 45鋼 性能級數(shù)為 6.8級MPaB106???MPaBs4801???螺釘疲勞極限： B9263.2.1?極限應力幅： Pakma7.51li ?????許用應力幅： ??MPaSa3.17lim??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??s???得 滿足要求??MPa120?? ????8.24cHdF?????dNc543.2經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠3.2定位誤差的分析與計算1、移動時基準位移誤差 yj??（式 3-1）yj??min11XDd??式中： ———— 心軸孔的最大偏差1———— 心軸孔的最小偏差1?————心軸定位孔與心軸最小配合間隙1min代入（式 3-1）得： =0.021+0+0.02yj??min11XDd??=0.041（mm)2、 轉(zhuǎn)角誤差（式 3-2）LXDdXDdtg2min2min11 ??????式中： ———— 心軸孔的最大偏差1———— 心軸孔的最小偏差1D?———— 心軸定位孔與心軸最小配合間隙1min———— 削邊銷孔的最大偏差2d?———— 削邊銷孔的最小偏差2D———— 削邊銷定位孔與定位銷最小配合間隙2minX其中： 則代入（式 3-2）得：)2(min1in2XLgx????0.1758.001.tg ?????則： =0.1003°3.3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(jié)構(gòu)如圖所示：×o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)表夾具體槽形尺寸 B 2B2h公稱尺寸允差 d 允差 4L H h D 1公稱尺寸允差D14-0.011-0.027 20 8 3 105.714+0.0235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(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 直角對刀塊圖 3.5 標 記×四 周 倒 圓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 C1 -0.006 0.253.4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(zhuǎn)動、Z 軸轉(zhuǎn)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(zhuǎn)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(gòu)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。4方案綜合評價與結(jié)論課程設計即將結(jié)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(jié)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(jié)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。5體會與展望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。參考文獻1 于英華 主編 機械制造技術基礎 北京：機械工業(yè)出版社 20132 李風平 主編 畫法幾何及機械制圖 沈陽：東北大學出版社 20113 王春華 主編 機械原理 北京：中國礦業(yè)大學出版社 2012 4 趙麗娟 主編 互換性與技術測量 北京：北京出版社 20105 楊叔子 主編 機械加工工藝師手冊 北京：北京工業(yè)出版社 20025 機械制造基礎課程設計指導書