星轮零件加工工艺及铣键槽夹具设计【含CAD图纸、说明书】
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含CAD图纸、说明书
铣键槽夹具设计
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星轮加工工艺铣
键槽夹具设计【
星轮加工工艺
夹具设计【CAD图纸
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机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称星 轮共1页第1页材 料 牌 号45钢毛 坯 种 类锻件毛坯外形尺寸每毛坯件数1每 台 件 数1备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段设 备工 艺 装 备 工 时 夹具刀具量具 准终 单件0备料锻造锻1热调质处理热2车粗车星轮64外圆面、45k6外圆面、64端面和45k6端面金工CA6140卧式车床三瓜卡盘可转位车刀游标卡尺3车掉头粗车、半精车星轮45f7外圆面；粗车64端面；粗车、半精车40k6端面金工CA6140卧式车床三瓜卡盘可转位车刀游标卡尺4 车半精车45k6外圆面和端面金工CA6140卧式车床三瓜卡盘可转位车刀游标卡尺5钻扩、粗铰、精铰28H7孔并孔口倒角金工Z525立式钻床专用夹具扩孔钻、铰刀锥柄圆柱塞规6车精车45k6外圆面；45f7外圆面；粗车、半精车、精车40k6外圆面；车30.5退刀槽；车倒角145金工CA6140卧式车床专用夹具可转位车刀游标卡尺7 钻钻45k6端面上3-4孔深10金工Z3025摇臂钻床专用夹具麻花钻针式塞规8 铣粗铣、精铣L面金工X62卧式铣床专用夹具双面刃铣刀游标卡尺9 钻钻3-4孔深8金工Z3025摇臂钻床专用夹具麻花钻针式塞规10镗孔粗铣、半精铣键槽金工X51立式铣床专用夹具键槽铣刀内径百分表11镗孔去毛刺12镗孔检验至图纸要求并入库 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字日 期 机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称星轮共页第页车间工序号工序名称材 料 牌 号10铣键槽45钢毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数锻件6711设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X511夹具编号夹具名称切削液专用铣夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/minmm机动辅助10粗铣键槽6键槽铣刀，内径百分尺30094.20.24.010.106半精铣键槽8键槽铣刀，内径百分尺设 计（日 期）校 对（日期）审 核（日期）标准化（日期）会 签（日期）标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字日 期 机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计题 目：星轮机械加工工艺规程及加工8N9键槽夹具设计 班 级：机械13-2 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期：任 务 书一、设计题目:星轮机械加工工艺规程及加工8N9键槽夹具设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1张(2) 生产类型:（中批或大批大量生产）三、上交材料1所加工的零件图 1张2毛坯图 1张3编制机械加工工艺过程卡片 1套4编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1套5绘制夹具装配图（A0或A1） 1张6绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。 1张7课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。（约5000-8000字） 1份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1第l2天查资料，绘制零件图。2第37天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法，编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。3第810天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4第1113天，完成夹具装配图的绘制。5第1415天，零件图的绘制。6第1618天，整理并完成设计说明书的编写。7第19天21天，完成图纸和说明书的输出打印。答辩五、成绩评定优秀良好中等及格不及格满分得分平时表现勤奋好学，善于思考勤奋积极，态度认真比较勤奋不够勤奋不勤奋，态度不端正10图纸质量方案合理新颖，表达规范方案合理，图纸比较规范方案一般，图纸基本规范方案基本合理，图纸欠规范方案不合理，图纸不规范40说明书质量内容全面，准确内容全面，基本准确内容一般，准确性一般内容基本全面，有小错误内容不全，错误较多20答辩回答问题准确流利回答问题比较准确回答问题基本准确回答问题欠准确回答错误30总分100综合评定成绩： 优秀、 良好、 中等、 及格、 不及格 指导教师日期摘要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。星轮加工工艺规程及其专用夹具是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。Abstract This 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 录1零件工艺性分析11.1零件的作用11.2零件的工艺性分析11.3保证表面间位置精度方法22工艺规程设计2 2.1确定毛坯的制造形式2 2.2基面的选择2 2.3制定工艺路线3 2.4机械加工余量的确定4 2.5确定切削用量及基本工时53铣键槽夹具7 3.1切削力和夹紧力的计算8 3.2定位误差的分析与计算9 3.3定向键与对刀装置设计10 3.4铣夹具的说明114方案综合评价与结论115体会与展望126参考文献131零件工艺性分析1.1零件的作用 题目所给定的零件是汽车离合器上的星轮（见图1），其作用是依靠太阳轮和行星架的正时转动和逆时转动来实现方向的改变，按照类型又分为主动和被动行星轮，只要运用在汽车变速箱传动机构上，实现动力传递，能增加和递减传递的动力。 图 1 星轮1.2零件的工艺性分析星轮外圆40K6,45f7,查画法几何及机械制图附表26得其形状公差均遵守包容要求,表面粗糙度均为Ra1.6m星轮内孔28H7,查画法几何及机械制图附表27其形状公差遵守包容要求,表面粗糙度为Ra0.8m,其外形尺寸14端面与孔28轴心线垂直度误差为0.025,其左右端面对孔28轴心线圆跳动误差为0.025;外圆45轴心线对外圆40轴心线的同轴度误差为0.06,外形尺寸610.15右端面对尺寸17的圆跳动误差为0.02；键槽宽度为8H9,长度为16mm，轴槽深为40.5h11,表面粗糙度Ra3.2m，在 3的平面与孔28H7轴心线的平行度误差为0.012表面粗糙度为Ra0.8m，3个4H9孔相对于对称分布三个。1.3保证表面间位置精度方法由星轮零件的技术要求知，星轮零件内外表面间的同轴度以及端面与孔轴线的垂直度一般均有较高要求。为保证这些要求通常可采用下列方法：1.在一次安装中完成内外表面及端面的全部加工。这种方法除了工件的安装误差，所以可获得很高的相对位置精度。但是，这种方法的工序比较集中，对于尺寸较大（尤其是长径比较大）套筒也不便与安装，故多用于尺寸较小轴套的车削加工。2.星轮主要表面加工分在几次安装中进行，先加工外圆，然后以圆为精基准最终加工内孔。这种方法由于所用夹具机构简单，且制造和安装误差小，因此可保证较高的位置精度，在星轮加工中一般多采用这种方法。2工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式星轮零件的毛坯选择与材料、机构和尺寸等因素有关还与它在工作中所处的工作环境有关。孔径较小的星轮一般选择热轧或冷拉棒料，也可采实心铸件。孔径较大时，常采用无缝钢管或带孔的铸件和锻件。大量生产时可采用冷挤压和粉末冶金等先进的毛坯制造工艺，既提高生产率又节约金属材料。本零件为锻造件，材料为45钢，最终成品调质处理到硬度为22-27HRC。2.2 基面的选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准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，加工工艺过程中问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。1.粗基准的选择对于零件而言，尽可能选择不加工表面作为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。对于较长的套筒零件，为保证位置精度，往往以外圆定位，采用一端夹持，另一端用中心夹支托来最终加工内孔。根据这个原则，本零件选取星轮外圆45为粗基准。工件一端用三爪卡盘夹持一端，另一端则用大头顶尖顶住另一端。采用这种方法时工件装夹迅速可靠，但因一般卡盘安装误差较大，加工后工件的位置精度较低。为了获得较小的同轴度，须采用定心精度高的夹具，如弹性膜片卡盘、液体塑料夹头和经过修磨的三爪卡盘等。2.精基准的选择根据基准重合原则，应尽可能选择被加工表面的设计基准为精基准，其星轮的轴心线既是定位基准也是设计基准，在车削时选他作为精基准，能使加工遵循基准重合原则，实现外圆柱面的圆跳动和同轴度（采用专用夹具夹紧机构），这使得工艺路线基准统一原则。毛坯外表面加工余量大，定位时可以车一头换向车另一头，最后，两顶一夹。其定位方法比较精确，加紧也比较简单快捷，使操作者方便省力。2.3 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。通过仔细考虑零件的技术要求并查书机械制造基础课程设计指导书表1-6，1-7，1-8，制定以下工艺方案：工序0 锻造工序1 调质处理工序2 粗车星轮64外圆面、45k6外圆面、64端面和45k6端面工序3 掉头粗车、半精车星轮45f7外圆面；粗车64端面；粗车、半精车40k6端面工序4 半精车45k6外圆面和端面工序5 扩、粗铰、精铰28H7孔并孔口倒角工序6 精车45k6外圆面；45f7外圆面；粗车、半精车、精车40k6外圆面；车30.5退刀槽；车倒角145工序7 钻45k6端面上3-4孔深10工序8 粗铣、精铣L面工序9 钻3-4孔深为11工序10 粗铣、半精铣键槽工序11 去毛刺工序12 检验至图纸要求并入库2.4机械加工余量的确定 星轮零件材料为45钢，生产类型为大批量，采用锻造毛坯。1、星轮45k6端面，表面粗糙度分别为Ra3.2，查机械制造技术基础课程设计指导书表2-16且断面留量为直径之半即a/2得，单边总余量Z=3.0，需要经过粗车半精车方可满足其精度要求。 粗车 单边余量Z=2.5 表2-16 半精车 单边余量Z=0.5 表2-232、星轮40k6端面，表面粗糙度Ra3.2，查机械制造技术基础课程设计指导书得，单边总余量Z=3.0，需要经过粗车半精车方可满足其精度要求。 粗车 单边余量Z=2.5 表2-16 半精车 单边余量Z=0.5 表2-233、星轮64端面，表面粗糙度分别为Ra6.3，查机械制造技术基础课程设计指导书得，单边总余量Z=3.0，一步粗车即可满足其精度要求。4、45k6外圆面，表面粗糙度Ra1.6，查机械制造技术基础课程设计指导书得，单边总余量Z=2.5，三步车削即粗车半精车精车方可满足其精度要求。 粗车 单边余量Z=2.0 表2-16 半精车 单边余量Z=0.4 表2-17 精车 单边余量Z=0.1 表2-175、45f7外圆面，表面粗糙度Ra1.6，查机械制造技术基础课程设计指导书得，单边总余量Z=2.5，需要经过粗车半精车精车方可满足其精度要求。 粗车 单边余量Z=2.0 表2-16 半精车 单边余量Z=0.4 表2-17 精车 单边余量Z=0.1 表2-176、40K6外圆面，表面粗糙度Ra1.6，查机械制造技术基础课程设计指导书得，单边总余量Z=2.5，需要经过粗车半精车精车方可满足其精度要求。 粗车 单边余量Z=2.0 表2-16 半精车 单边余量Z=0.4 表2-17 精车 单边余量Z=0.1 表2-177、键槽，表面粗糙度分别为Ra3.2、Ra6.3，因键槽尺寸不大，故采用实心铸造，查机械制造技术基础课程设计指导书得，需要经过粗铣半精铣方可满足其精度要求。8、L面，表面粗糙度Ra6.3，因余量不大，故采用实心锻造，查机械制造技术基础课程设计指导书表1.4-8得，需要经过粗铣即可满足其精度要求。9、3-4孔，因孔的尺寸不大，故采用实心锻造，查机械制造技术基础课程设计指导书知，4孔一步钻削即可满足其精度要求。10、 28H7孔，表面粗糙度Ra0.8，查机械制造技术基础课程设计指导书表2-28知，直径余量Z=2,三步钻削即扩粗铰精铰方可满足其精度要求。 扩 加工余量Z=1.8 粗铰 加工余量Z=0.14 精铰 加工余量Z=0.062.5确定切削用量及基本工时工序100 粗铣、半精铣键槽工步一：粗铣键槽1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式立铣刀，刀片采用YG8,，2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在三次走刀内铣完，则2） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取490当490r/min时按机床标准选取3） 计算工时由机械制造技术基础课程设计指导书表5-43切削工时： ，则机动工时为工步二：半精铣键槽1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式立铣刀，刀片采用YG8,，2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在三次走刀内铣完，则2）决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取380当380r/min时按机床标准选取3）计算工时切削工时： ，则机动工时为3铣键槽夹具3.1切削力和夹紧力的计算（1）切屑力计算查机械制造技术基础课程设计指导书表2-28 圆周力： 表2-29 径向力： 表2-30 轴向力：其中：查机械加工工艺手册表1-2-5表1-2-6由上得：Fc=725N，Fp=459N，Ff=695N（2） 夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧 由其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=10mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 ，s=3.54 取s=4得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠3.2定位误差的分析与计算 1、移动时基准位移误差 （式3-1）式中： 心轴孔的最大偏差 心轴孔的最小偏差 心轴定位孔与心轴最小配合间隙代入（式3-1）得： =0.021+0+0.02 =0.041（mm) 2、 转角误差 （式3-2）式中： 心轴孔的最大偏差 心轴孔的最小偏差 心轴定位孔与心轴最小配合间隙 削边销孔的最大偏差 削边销孔的最小偏差 削边销定位孔与定位销最小配合间隙其中：则代入（式3-2）得：则：=0.10033.3定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据GB220780定向键结构如图所示：图 3.3 夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度 a=14mm 定向键的结构尺寸如下：表 3.1 定向键数据表 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D14-0.011-0.0272083105.714+0.0235对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。对刀块选用直角对刀块，其结构如下图3.4所示，塞尺选用平塞尺，其结构如下图3.5所示： 图3.4 直角对刀块图 3.5 平塞尺图塞尺尺寸为：表 3.1 平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC1-0.0060.253.4铣夹具的说明1.轴34端面与工件45K6端面配合限制三个自由度，即X轴移动、Y轴转动、Z轴转动2.轴28外圆面与工件28H7孔配合限制两个自由度，即Y轴移动、Z轴移动。3.削边轴外圆面与工件4外圆面配合限制一个自由度，即X轴转动，工件六个自由度被完全限制，属于完全定位。4.铣刀的位置由直形对刀块与塞尺保
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