离合器体的课程设计设计说明书

2013 年 9 月 30 日设计的内容：根据生产类型对零件进行结构分析和工艺分析；确定毛坯的种类和制造方法；拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序的设备和工艺装备，确定各工序的加工余量和工序尺寸，计算各工序的切削用量和工时定额；填写机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片等工艺文件；设计指定工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图；撰写设计说明书。目录一. 零件分析 11.1 零件作用 11.2 零件的工艺分析 1二. 工艺规程设计 22.1 确定毛坯的制造形式 22.2 毛坯的设计22.3 基面的选择 32.4 制定工艺路线 42.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 52.6 确定切削用量及基本工时6三 夹具设计 143.1 问题的提出 143.2 定位基准的选择143.3 切削力及夹紧力计算143.4 定位误差分析153.5 钻套的设计153.6 夹具设计及操作简要说明15总 结 18参考文献 19第 0 页 共 21 页一、零件的分析1.1 零件的作用图 1 所示为离合器零件图图 1离合器体就是起到分离与合闭的作用。也就是起到发动机与车轮传动装置的离合作用。分类分为几种，现在大型商用车，比如解放，东风，一般都是气顶油式，轿车以及微型车，都以油压，机械为主，至于原理，都是差不多1.2 零件的工艺分析离合器体有 2 组加工面他们有位置度要求。这 2 组加工面的分别为1：以左端面为基准的加工面，这组加工的包括中心孔，键槽，宽 32 槽，螺纹孔。2：一个是以中心孔为基准的加工面，这个主要是左端面和外圆和 280 端面第 1 页 共 21 页二. 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为 QT500-5，考虑到汽车，货车运行时经常需要挂倒档以倒行或辅助转向，因此零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用球墨铸铁，铸造精度为 2 级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。2.2 毛坯的设计零件材料为QT500-5，硬度选用200HBS，毛坯重约1Kg。生产类型为成批生产，采用球墨铸铁， 2级精度组。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下： 1. 85mm的孔 因为孔只有85mm大，85孔的粗糙度为0.8需要粗车，精车，磨几道工序加工，查相关资料知粗加工和精加工的余量之和为3mm2. 离合器体左端面该离合器体左端面都是1.6，进行一需要进行粗铣，精铣等加工才能满足光洁度要求。所以根据相关资料和经验可知，左端面的单边余量为2mm，符合要求。3. 右端面右端面的粗糙度为3.2，一次粗车即可满足要求 所以根据相关资料和经验可知右端面的单边余量为2mm根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了，毛坯的具体形状和尺寸见图零件毛坯简图（图2） 。第 2 页 共 21 页图 22.3 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出，零件还算比较规则，所以粗基准容易选择。为了保证前后端面的位置精度的要求，选择B面和底面作为作为粗基准，依照粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应该以这些不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面做为粗基准）来选取。工件被放在夹具体，右端面与定位套接触限制3个自由度，定位套固定中心孔限制2个自由度，一挡销固定翻转式钻模板，这样就实现完全定位。 对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 第 3 页 共 21 页2.4 制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。方案一10：铸造20：时效处理30：全部粗车（外圆、端面）40：半精车（大端面、内孔、平面槽） 50：半精车（右端面）60：拉夹具内孔，大端面定位70：夹具装夹80：铣宽 32H8 槽90：精车外圆100：刨 7H13x60 阶110：钻 2-M10 孔和钻 5x90孔120：去毛刺130：检验，封油入库方案二10：铸造20：时效处理30：铣左端面40：车右端面和外圆50：粗车 85 孔60：精车 85 孔70：拉键槽80：车 280 端面90：铣宽 32H8 槽第 4 页 共 21 页100：钻 2-M10 孔110：钻 90锥孔 5 孔120：检验130：入库工艺方案一和方案二的区别在于方案二先车右端面和外圆，后粗车 85 孔，这样不利于保证钻孔时的定位，而方案一粗车 85 孔后，再车右端面和外圆，这样可以利用 85 孔作为定位基准，进行车右端面和外圆，更好地保证了工件的加工精度，综合考虑我们选择方案一具体的工艺路线如下方案一10：铸造20：时效处理30：全部粗车（外圆、端面）40：半精车（大端面、内孔、平面槽） 50：半精车（右端面）60：拉夹具内孔，大端面定位70：夹具装夹80：铣宽 32H8 槽90：精车外圆100：刨 7H13x60 阶110：钻 2-M10 孔和钻 5x90孔120：去毛刺130：检验，封油入库2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件材料为 QT500-5生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。1、离合器体的左右端面因为离合器体左右端面没有精度要求，粗糙度要求也不高，其加工余量为2mm。第 5 页 共 21 页2、离合器体的中心孔毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于 IT7IT8 之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为单边余量为 22.6 确定切削用量及基本工时工序30 粗车外圆、端面：加工条件：工件材料：QT500，抗拉强度600MPa，147-241HBS。加工要求：粗车85mm的孔，粗车外圆320mm,粗车端面。机床为C6140卧式车床，工件装夹在车床夹具上。确定切削用量：切削用量的确定全部采用查表法。车内径各部尺寸，留加工余量2MM。1）选取刀具：选择內圆车刀，选取刀杆尺寸为1625mm刀片厚度为4.5mm；粗车锻件毛坯QT500选择YW1刀具材料，选择车刀几何形状等。2）确定切削用量：a)确定背吃刀量a p 由于单边余量Z=2mm，可一次走刀完成即 a p=2mmb)确定进给量f： 在加工材料QT500，车刀刀杆尺寸为16*25mm，ap600MPa，147241HBS。加工要求：粗车85mm的孔，精车外圆320mm。机床为CA6140卧式车床，工件装夹在车床夹具上。1.粗车85孔1）刀具选择选择45弯头内孔车刀，选取刀杆尺寸为16*25mm刀片厚度为4.5mm；粗车锻件毛坯QT500选择YW1刀具材，料选择车刀几何形状等2)确定切削用量：(a)确定背吃刀量a p 由于单边余量Z=2.5mm，可一次走刀完成即a p=2.5mm(b)确定进给量f：在加工材料QT500，车刀刀杆尺寸为1625mm，a p3mm，工件直径为130mm以上时的f 范围再按CA6140 车床说明书可查得纵向进给量取： f=0.2mm/r(c)选择车刀磨钝标准及耐用度：取车刀后刀面磨损量为1mm，焊接车刀耐用度T=60min(d)确定切削速度Vc：当用YW1硬质合金车刀纵车加工HT200时材料，a p3mm，f0.75mm/r时，切削速度为Vc=135235mm/min。由于实际车削过程使用条件的改变，切削速度的修正系数为Ktv=1,Kmv=1,ksv=0.8,ktv=0.65,kkv=1,kkrv=1；故：Vc=2000.80.651111=104mm/minN=1000Vc/(130)=253(r/min)第 9 页 共 21 页按CA6140车床的转速选择与253r/mm相近的机床转速为：N机 =230r/mm则实际的切削速度为：Vc=nd/1000= 230130=100mm/min最后确定的切削用量为：a p=asp=2.5mm,f机 =0.2mm/r,n=230r/mm,vc=100m/min2.精车320mm的外圆：1）选择刀具：选外圆车刀，选取刀杆尺寸为16*2刀片厚度为4.5mm；粗车锻件毛坯HT200选择YW1刀具材料，选择车刀几何形状等。2）确定切削用量：(a)确定背吃刀量ap：由于单边余量Z=2.5mm，可一次走刀完成即ap=2.5mm(b)确定进给量f：在加工材料QT500，车刀刀杆尺寸为16*25mm，ap3mm，工件直径为190以上时的f再按CA6140 车床说明书可查得纵向进给量取： f=0.2mm/r(c)选择车刀磨钝标准及耐用度：取车刀后刀面磨损量为1mm，焊接车刀耐用度T=60min(d)确定切削速度Vc：当用YW1硬质合金车刀纵车加工QT500时材料，a p3mm，f0.75mm/r时，切削速度为Vc=135235mm/min。由于实际车削过程使用条件的改变，切削速度的修正系数为Ktv=1,Kmv=1,ksv=0.8,ktv=0.65,kkv=1,kkrv=1故Vc=2000.80.651111=104mm/minN=1000Vc/(*194)=160(r/min)按CA6140车床的转速选择与160r/mm相近的机床转速为：N=160r/mm则实际的切削速度为：Vc=nd/1000= 160194=100mm/min最后确定的切削用量为：a p=asp=2.5mm,f机 =0.2mm/r,n=160r/mm,vc=100m/min工序50 半精车：夹320大圆，车左端面，保证工件总长110mm：1）选择刀具：选外圆车刀，选取刀杆尺寸为16*2刀片厚度为4.5mm；粗车锻第 10 页 共 21 页件毛坯QT500选择YW1刀具材料，选择车刀几何形状等。2）确定切削用量：(a)确定背吃刀量ap：由于加工单边余量Z=3mm，可一次走刀完成即ap=3mm(b)确定进给量f：在加工材料QT500，车刀刀杆尺寸为1625mm，a p3mm，工件直径为270以上时的f 范围再按CA6140 车床说明书可查得横向进给量取： f=0.2mm/r(c)选择车刀磨钝标准及耐用度：取车刀后刀面磨损量为1mm，焊接车刀耐用度T=60min(d)确定切削速度Vc：当用YW1硬质合金车刀横车加工QT500时材料，a p=3mm，f0.54mm/r时，切削速度为Vc=135235mm/min。由于实际车削过程使用条件的改变，切削速度的修正系数为Ktv=1,Kmv=1,ksv=0.8,ktv=0.65,kkv=1,kkrv=1故Vc=2000.80.651111=104mm/minN=1000Vc/(270)=115(r/min)按CA6140车床的转速选择与130r/mm相近的机床转速为：N=160r/mm则实际的切削速度为：Vc=nd/1000= 160270=135mm/min最后确定的切削用量为：a p=3mm,f机 =0.2mm/r,n=160r/mm,vc=135m/min工序60 ：拉内孔拉夹具内孔，大端面定位，拉削22键槽至图样尺寸，保证90+0.20的高度尺寸，工艺装备：C6140 专用夹具工序70：夹具装夹以内孔85为基准，22键位槽定位，控制方孔与85H8孔中心距88+-0.05，预转、扩铰32H7方孔31.5H8圆孔、Ra为3.2 工艺装备：Z5040，专用夹具工序80：铣32H8槽以85+0.0540内孔及大端面为基准，22键槽定位，铣32H槽 刀具选取高速钢三面刃铣刀，刀片采用 YG8,第 11 页 共 21 页， ， ， 。map5.1d80min/75v=4z2. 决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 map5.12）决定每次进给量及切削速度根据 X62 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则齿/2.0fzmin/5.298071rdvns 按机床标准选取 375 wmi/r in/2.941037dw当 375r/min 时，wn rznfw/37542.0=按机床标准选取 rfm/33）计算工时切削工时： ， ，则机动工时为l21l2 min502.47311fntwm工艺装备：X51立式铣床，专用夹具工序90：精车外圆280软卡爪夹住320外圆，车削外圆280长30、保证320外圆的长度为15，车外圆210长65+0.120，倒2x45、3x45至图样尺寸 L6120 专用夹具选择刀具：选外圆车刀，选取刀杆尺寸为162刀片厚度为4.5mm；粗车锻件毛坯QT500选择YW1刀具材料，选择车刀几何形状等。由于实际车削过程使用条件的改变，根据切削手册切削速度的修正系数为K tv=1, Kmv=1, ksv=0.8, ktv=0.65, kkv=1, kkrv=1故Vc=2000.80.651111=104mm/min第 12 页 共 21 页N=1000Vc/(194)=160(r/min)按CA6140车床的转速选择与160r/mm相近的机床转速为：N=160r/mm则实际的切削速度为：Vc=nd/1000= 160194=100mm/min最后确定的切削用量为： ap= 2.5mm,f=0.2mm/r,n=160r/mm,vc=100m/min工序100：刨7H13x60-0.2-0.3的阶台至图样尺寸 工艺装备：B6050刨床，专用夹具工序110：钻孔：用钻模一方孔为基准定位，钻2M10x1.5和5x90锥孔工步 1：钻 2- M10 螺纹底孔底孔 9mm确定进给量 ：根据参考文献表 2-7，当钢的 ， 时，f MPab80md90。由于本零件在加工 孔时属于低刚度零件，故进给量应rmf/47.039.m9乘以系数 0.75，则 rf /35.02.75.04.39.0根据 Z525 机床说明书，现取 rf/.切削速度：根据参考文献表 2-13 及表 2-14，查得切削速度 所min/18v以 min/94.631801rdvnws =根据机床说明书，取 ，故实际切削速度为in/65rin/369.18091vw切削工时： ， ， ，则机动工时为ml20lml2in197.05.631fntw工步 2：攻丝mv/15=mi/217rs按机床选取 ，则n95nwrv/4.3第 13 页 共 21 页机动时 ， ，ml20l51ml32攻 M6 孔 in4.1.09)()(2nft3、 夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计第 10 道工序钻 2-M10 螺纹孔。3.1 问题的提出 本夹具主要用于钻 2-M10 螺纹孔，精度要求因为后面还有精加工，因此本道工序加工精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。3.2 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此道工序后面还有精加工，因此本次铣没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。我们采用已加工的左端面和 85 孔为定位基准，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。3.3 切削力及夹紧力计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。钻削力 式（5-2）6.08.2HBDfF钻削力矩 式（5-3）6.0.91T式中： 10.5Dmmaxaxmin187491733B代入公式（5-2）和（5-3）得1.2fr第 14 页 共 21 页N237814x20.56F6.08.m.591T9=本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。3.4 定位误差分析本工序选用的工件以圆孔在定位套上定位，定位套为水平放置，由于定位副间存在径向间隙，因此必将引起径向基准位移误差。在重力作用下定位副只存在单边间隙，即工件始终以孔壁与心轴上母线接触，故此时的径向基准位移误差仅存在 Z 轴方向，且向下。 0.12.30.2.67DYzTd式中 定位副间的最小配合间隙（mm） ；工件圆孔直径公差（mm） ； D定位销外圆直径公差（ mm） 。Td3.5 钻套设计M10 的加工需钻，然后攻丝，因为钻后还要攻丝，为了我们钻后能及时的的攻丝，我们切削才能满足加工要求。故选用快换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。根据工艺要求：。即先用 8.8 的麻花钻钻孔，根据GB114184 的规定钻头上偏差为零，故钻套孔径为 9。再用标准 M10 丝锥攻丝，3.6 夹具设计及操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为钻床夹具选