星輪 加工工藝和車外圓表面夾具設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)

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機(jī) 械 制 造 技 術(shù) 基 礎(chǔ) 課 程 設(shè) 計(jì) 說 明 書 設(shè)計(jì)題目： 制定星輪的加工工藝， 設(shè)計(jì)車表面車床夾具 設(shè) 計(jì) 者： 班 級： 學(xué) 號： 指導(dǎo)教師： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動化系 機(jī)械制造工藝及夾具課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 設(shè)計(jì)題目：制定星輪的加工工藝，設(shè)計(jì)車星輪外表面的車床夾具 設(shè)計(jì)要求：大批量生產(chǎn) 手動夾緊 通用工藝裝備 設(shè)計(jì)時(shí)間： 2008.9.11~2008.12.29 設(shè)計(jì)內(nèi)容：1、熟悉零件圖； 2、繪制零件圖（一張）； 3、繪制毛坯圖（一張）； 4、編寫工藝過程卡片和工序卡片（各一張）； 5、繪制夾具總裝圖； 6、繪制夾具零件圖； 7、說明書 班 級：05機(jī)制（1） 學(xué) 生： 劉小軍 指導(dǎo)教師： 樓應(yīng)候 2008年12月25日 目錄 序言 3 一、零件的分析 4 零件的作用 4 零件的工藝分析 4 二 . 確定生產(chǎn)類型 4 三 .確定毛坯 4 四.工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 5 (一)選擇定位基準(zhǔn)： 5 （二）制定工藝路線 5 （三）選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備 5 (四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及工時(shí)的確定 6 五、 夾具設(shè)計(jì) 7 (一)問題的提出 8 (二)夾具設(shè)計(jì) 8 （三定位誤差分析 9 （四）機(jī)床夾具的裝配圖見附圖 9 參考文獻(xiàn)： 9 序言 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)使我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的.這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對所學(xué)各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,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請老師給予指導(dǎo)。 一、零件的分析 零件的作用 題目所給的零件是星輪。它位于車床變速機(jī)構(gòu)中，主要起換檔，使主軸回轉(zhuǎn)運(yùn)動按照工作者的要求工作，獲得所需的速度和扭矩的作用。 零件的工藝分析 零件的材料為4540CR，零件內(nèi)有較大的孔徑，故應(yīng)先進(jìn)行鍛造成型，再進(jìn)行相關(guān)的機(jī)加工，最后進(jìn)行熱處理。 二 . 確定生產(chǎn)類型 已知此星輪零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000件/年，零件的質(zhì)量是0.4Kg/個，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》3頁表1-3和1-4，可確定該星輪生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，所以初步確定工藝安排為：加工過程劃分階段；工序適當(dāng)集中；加工設(shè)備以通用設(shè)備為主，大量采用專用工裝。 三 .確定毛坯 1 確定毛坯種類：零件材料為40CR?？紤]零件在運(yùn)行過程中所受沖擊不大，零件結(jié)構(gòu)又比較簡單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故選擇鍛件毛坯。 2 確定鍛件公差和加工余量及分形面形狀： 《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》33頁表2-10和2-11，確定鍛件的長度、寬度、高度及厚度公差，再依據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表2－13和表2－14確定鍛件的機(jī)加工余量，分型面選擇在長度為mm處（如鍛件圖所示）。 3繪制鍛件零件圖：（附零件圖）。 星輪鍛造毛坯尺寸公差及及加工余量 單位(mm) 項(xiàng)目 及加工余量(單邊) 尺寸公差 備注 厚度61 表2-11 1.52.0 取(1.5) 表2-13 寬度45 表2-10 1.52.0 取(1.8) 表2-13 寬度40 表2-10 1.52.0 取(1.8) 表2-13 寬度64 表2-10 1.52.0 取(1.8) 表2-13 孔徑28 表2-10 2.0 表2-14 厚度14 表2-11 1.52.0 取(1.5) 表2-13 注:備注中所選表格皆來自機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》 四.工藝規(guī)程設(shè)計(jì) (一)選擇定位基準(zhǔn)： 基準(zhǔn)面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)效率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。 （1）粗基準(zhǔn)的選擇。 對于零件而言，盡可能選擇不加工表面為粗基準(zhǔn)。而對有若干個不加工表面的工件，則應(yīng)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(zhǔn)。根據(jù)這個基準(zhǔn)選擇原則，現(xiàn)選取φ70的棒料外圓輪廓表面作為粗基準(zhǔn)。采用φ70外圓面定位加工內(nèi)孔、外表面和端面可保證孔的壁厚均勻并與外表面同軸度較高，并能保證端面的垂直度。 （2）精基準(zhǔn)的選擇。 根據(jù)星輪的技術(shù)要求和裝配要求，選擇星輪右端面和右側(cè)φ45f7外圓作為精基準(zhǔn)，零件上的許多表面都可以采用它們作基準(zhǔn)進(jìn)行加工，即遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。 （二） 制訂工藝路線 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)要求得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)為中批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用夾具來提高生產(chǎn)效率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效率，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。 工 序 號 工 名 序 稱 機(jī)床 設(shè)備 刀具 量具 1 粗車，半精車兩端面 臥式車床C618k 車刀 游標(biāo)卡尺 2 鉆、擴(kuò)，鉸中心孔 立式鉆床字Z535 立式鉆床字Z535 游標(biāo)卡尺 3 粗車,半精車，精車外圓和凸臺 臥式車床C618k 車刀 游標(biāo)卡尺 4 開槽 臥式車床C618k 切槽刀 游標(biāo)卡尺 5 銑φ64三個端面 X60臥式銑床 專用銑刀 游標(biāo)卡尺 6 磨φ64三個端面 M315磨床 專用磨刀 游標(biāo)卡尺 7 鉆孔，擴(kuò)孔 立式鉆床字Z535 麻花鉆 游標(biāo)卡尺 8 銑鍵槽 X60臥式銑床 銑刀 游標(biāo)卡尺 9 中檢 10 熱處理 11 校正 12 清洗 13 終檢 （三）選擇加工設(shè)備和工藝設(shè)備 1 機(jī)床的選擇：工序030為車外表面(粗車和半精車，精車外表面)，可采用C618K車床。 工序040為開兩個3x0.5的槽 車床同上 2 選擇夾具：該星輪的生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批生產(chǎn)，所以采用專用夾具。 3 選擇刀具：車外表面用端面車刀，開槽用切槽刀 4選擇量具：專用量具 5其他： (四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及工時(shí)的確定 工序030 以中心孔粗基準(zhǔn)，分別粗車和半精車，精車外表面。 1. 加工條件 工件材料：40CR,鍛造。 加工要求：粗車和精車加工外表面 機(jī)床：C618K車床。 刀具：高速鋼車刀 2.確定粗車端面最大加工余量和進(jìn)給量：依據(jù)經(jīng)驗(yàn)得粗銑應(yīng)留下2mm左右的加工余量； 確定進(jìn)給量f:根據(jù)<<機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程>>P101表5-1，粗車加工時(shí)最大背吃刀量ap5mm；精加工時(shí)，f取小值，v取大值，故取f粗=0.8mm/r 3. 確定精車端面加工余量和進(jìn)給量:有經(jīng)驗(yàn)得精銑的加工余量為1mm依據(jù)<<機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程>>P101表5-1,可知 4.確定精車端面加工余量和進(jìn)給量:有經(jīng)驗(yàn)得精銑的加工余量為0.6mm依據(jù)<<機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程>>P101表5-1,可知 5.計(jì)算銑削速度： 依據(jù)<<機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程>>P102表5-1切削速度為V=30m/min. 5.確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速； 所以依據(jù)表4-1設(shè)定，半精車 精車 6.計(jì)算切削工時(shí)： 根據(jù)情況確定工時(shí) 工序040: 切兩個3x0.5槽 1. 選擇切槽刀 2.選擇切削進(jìn)給量 查<<機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程>> ３.計(jì)算工時(shí) 由于磨削加工的工時(shí)很短可忽略不計(jì)只需計(jì)算專配時(shí)間故 由于所有工步所用工時(shí)很短，所以使得切削用量一致，以減少輔助時(shí)間。 五、 夾具設(shè)計(jì) 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。并設(shè)計(jì)工序030——車外端面(粗車和半精車，精車)。本夾具將用于臥式車床，刀具為專用高速鋼車刀. (一)問題的提出 本夾具是用來車零件外表面,零件圖中端面的寬度有公差要求,且有粗糙度要求.這幾道工序包含粗加工和半精車 精加工,因此本工序加工時(shí)既要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率,降低勞動強(qiáng)度,又要精度也有一定要求。 (二)夾具設(shè)計(jì) 1定位基準(zhǔn)選擇 零件加工過程中所受的夾緊力較大，根據(jù)零件的形狀，以及夾緊機(jī)構(gòu)在夾具中安裝，可確定夾緊力的位置。為了節(jié)約輔助時(shí)間，減輕工人的勞動強(qiáng)度，便于制造和安裝，本夾具采用芯軸，用螺母、螺桿相互配合夾緊零件。 夾緊力的計(jì)算: 1． F= 其中： 取決于工件材料和切削條件的系數(shù)=42.7 =1 =0.8 當(dāng)實(shí)際的加工條件與求得的經(jīng)驗(yàn)公式的實(shí)驗(yàn)條件不相符時(shí)，各種因素對軸向力的修正系數(shù) 其中：HB=235 nF =0.75 =1.04 所以：F=1070N 2．最大轉(zhuǎn)矩： M= 其中： 取決于工件材料和切削條件的系數(shù)=0.021 =2 =0.8 當(dāng)實(shí)際的加工條件與求得的經(jīng)驗(yàn)公式的實(shí)驗(yàn)條件不相符時(shí)，各種因素對轉(zhuǎn)矩的修正系數(shù) 其中：HB=235 nF =0.75 =1.04 所以：F= 2.計(jì)算夾緊力 本夾具采用的是螺母夾緊： M= 其中： 取決于工件材料和切削條件的系數(shù)=0.021 =2 =0.8 當(dāng)實(shí)際的加工條件與求得的經(jīng)驗(yàn)公式的實(shí)驗(yàn)條件不相符時(shí)，各種因素對轉(zhuǎn)矩的修正系數(shù) 由參考文獻(xiàn)[2]表22-1 其中：HB=235 nF =0.75 =1.04 所以：F= 夾緊力Q 所以 實(shí)際預(yù)緊力： 其中：K為安全系數(shù) ：一般安全系數(shù)，考慮到增加夾緊的可靠性和因工件材料性質(zhì)及余量不均勻等引起的切削力的變化。 一般取 ：加工性質(zhì)系數(shù)，粗加工取。精加工取 ：刀具鈍化系數(shù)，考慮刀具磨損鈍化后，切削力增加。一般取。這里取 ：斷續(xù)切削系數(shù)，斷續(xù)切削時(shí)取。連續(xù)切削時(shí)，取 所以 所以 所以 夾緊力為： Q =1554N 3. 夾緊元件強(qiáng)度校核 受力分析：當(dāng)壓緊工件時(shí)，受轉(zhuǎn)矩T的扭轉(zhuǎn)而產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力的作用。 扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力： 由第四強(qiáng)度理論，可知螺栓預(yù)緊狀態(tài)下的計(jì)算應(yīng)力： 元件材料為40Cr，屈服強(qiáng)度為=450 ，取安全系數(shù)n=1.9 則許用擠壓應(yīng)力 。 （三）定位誤差分析 夾具的主要定位元件為22孔的定位銷 基準(zhǔn)移位誤差，由于定位心軸和銷都有制造誤差. 為工件裝卸方便，孔與軸間還有最小間隙, 但可在對刀時(shí)補(bǔ)償故=0.013 滿足自由公差要求。 （四）機(jī)床夾具的裝配圖見附圖 參考文獻(xiàn)： [1]：機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程 主編 鄒青 出版：機(jī)械工業(yè)出版社 [2]：互換性技術(shù)與測量 出版：中國計(jì)量出版社 [3]：機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊（第三版） 上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 [4]：切削用量手冊 [5]：機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ) 出版：高等教育出版社 張世昌等主編 10