星轮零件的加工工艺规程及夹具设计【毕业论文+CAD图纸全套】

买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 - 1 - 目录 概述 . 2 第一章 零件的分析 . 4 零件的工艺性分析 . 4 工方法的选择 . 保证星轮表面位置精度的方法 .二章 工艺规程的设计 . 4 确定毛坯的制造形式 . 4 基准的选择 . 5 基准的选择 . 5 基准的选择 . 5 制定工艺路线 . 5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定 . 5 端外圆表面 . 6 件内孔加工 . 7 确定切削用量及基本工时 . 7 序 1 锻造毛坯 . 7 序 2 车削工艺外圆 . 7 序 3 镗孔 . . 工序 4 滚压孔 . . 工序 5 精车外圆 . 11 第三章 钻三个 4 阶梯斜孔专用夹具 计 .工件的加工工艺 . .定位元件的选择与设计 . . .轮在夹具中定位夹紧 . 夹紧装置的组成 . . 夹紧力的确定 . . 夹紧机构的选择与设计 .计体会 . 16 参考文献 . 17 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 2 概述 一 零件的功用和结构特点 我国自行研发的“星轮传动”技术，可以使装备机械上的加速器、减速器、调速器、变速器的体积变小、功能增强，并减少进口。这一新技术得到中国星轮传动协会和机械工业部有关专家的认定。专家们认为，“星轮传动”技术的原理为我国独创，可应用在煤矿、石油开采、风力发电重型机械、建材水泥等储多 领域，应用空间巨大。 据机械专家介绍，我国传统装备机械沿用的减、变速器品种繁杂，体积巨大。一台轧钢机的减速器达到 22 吨重，而大型水泥设备的减速器重达 60 吨，安装费力，又耗费巨大电能和热能，且国内有数千家减速器厂家，产品规模很不相同。 经过三年的不断试验，哈尔滨国海星轮传动有限公司首次将新的“星轮传动”技术应用在生产领域，并获得成功。这项独创的星轮传动技术的核心是，将一个减、变速器内部 170 个单元，按用户要求任意组合，制出的部件标准化、系列化、通用化，有很强的互换性，到哪都能用得上。而且可以任意改变扭距 ，增大拉动能力，使一个很小的减速器带动庞大的装备机械。也就是说，原来 22 吨的减速器，应用新技术后，重量能够减少 ，真正达到“以小带大”。不仅如此，由于不同的排列组合，只要客户对减、变速器有不同的要求，需要不同形状的产品，这项新技术都能完成它。 目前，我国独创的“星轮传动”技术已经应用到三峡水电站、秦皇岛码头、山西部分大煤矿，并已形成为“上海路桥”“神华集团”等国家大型企业配套的能力。 而其中最重要的零件便是星轮 ,它在其中作用是无与能比 ,现在就来探讨一下它作用与结构 . 二 星轮零件的技术要求 该零件 的主要表面是内孔和外圆，其主要技术要求如下： 1、内孔 内孔是起支承作用或导向作用最主要的表面，它通常与运动着的轴、刀具或活塞相配合。内孔直径的尺寸精度一般为 2 级，精密轴套有时取 1 级 . 内孔的形状精度，一般应控制在孔径公差以内，有些精密轴套控制在孔径公差的1123，甚至更严。对于长的套筒除了圆柱度和同轴度外，还应注意孔轴线直线度的要求。 为保证零件的功能和提高其耐磨性，内孔表面粗糙度一般为 3 0 的高 达 2、 外圆 外圆表面一般是套筒零件的支承表面，常以静配合或过渡配合同箱体或机架沙锅买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 3 内的孔相连接。外径的尺寸精度通常为 23 级；形状精度控制在外径公差以内；粗糙度一般为 6 0 1） 内外圆之间的同轴度 当内径的最终加工系将套筒装入机座后进行时，套筒内外圆间的同轴度要求较低；如果最终加工是在装配前完成时要求较高，一般为 2） 孔轴线与端面的垂直度 星轮的端面（包括凸 缘端面）如工作中承受轴向载荷，或虽不承受载荷但加工中是作为定位面时，与孔轴线的垂直度要求较高，一般为 三 星轮零件的材料与毛坯 齿轮零件一般都是用钢、铸铁、青铜或黄铜等材料制成。有些滑动轴承采用双金属机构，即用离心铸造法在钢或铸铁套的内壁上浇注巴氏合金等轴承合金材料，这样既可节省贵重的有色金属，又能提高轴承的寿命。星轮的毛坯选择与其材料、结构和尺寸等因素有关。孔径较小（如 d20套筒一般选择热轧或冷拉棒料，也可以采用实心铸件。孔径较大时，采用无逢钢管或带孔的铸件和锻件。大 量生产时可以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。 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 4 第一章 零件的分析 件的工艺分析 工方法的选择 该零件的主要加工表面为孔和外圆表面。外圆表面加工根据精度要求可选择车削和磨削。孔加工方法的选择比较复杂，需要考虑零件的结构特点、孔径大小、长径比、精度和粗糙度要求以及生产规模等各种因素。对于精度要求较高的孔往往还要采用几种不同的方法顺次进行加工。本次设计的星轮，为保证孔的精度和表面质量将先后经过粗镗、半精镗、精镗和滚压等四道加工 证星轮表面间位置精度的方法 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： 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。 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。 星轮主要表面加工在几次安装中进行，先终加工外圆，然后以外圆为精基准最终加工内孔。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。若欲获得较小的同轴度，则必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。 对于较长的零件，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。对于本次设计加工零件的工艺不采用这种方法 ,是因为加工内孔时 ,安装工件需要 45工艺外圆 ,只有 当外圆加工完后 ,才可能车去加工内孔 ,进而车出与内孔有较小的同轴度的外圆表面及加工出其它三个斜面与斜孔 第二章 工艺规程的设计 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。买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 5 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 40质合金钢，抗拉强度： 530；屈服强度： 315；硬度： 235，最终成品调质处理到硬度为22 基准的选择 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。 精基准的选择 星轮主要应用于超越离合器上面，其性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。 制定工艺路线 制定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，在生产纲领已确定的情况下，可以考虑采用万能机床以及专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 工艺路线方案：详见附表， 机械加工工艺过程卡片 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “星轮”：零件材料为 40金钢，硬度 产类型中量，毛坯买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 6 形式为 锻造件 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。 端外圆表面： 两外圆（ 45面一端加工长度为 60其联接的要求不高的加工外圆表面直径为 64取其外圆表面直径为 64 45面尺寸公差 求半精车；精车，加工直径余量2Z=由于本设计规定零件是大批生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式 予以确定。 45 尺寸加工余量和工序间余量及公差分布见图 2 图 25外圆工序间尺寸公差分布图（调整法） 由图可知： 毛坯名义尺寸： 45+2=52（ 毛坯最大尺寸： 52+2= 毛坯最小尺寸： 2=51（ 半精车后最大尺寸： 52+2=53（ 半精车最小尺寸： 精车后尺寸和零件图尺寸相同，即 45最后，将上述计算的工序间尺寸及公差整理成表 2 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 7 表 2 加工余量计算表 工序 加工尺 寸及公差 锻造件 粗车外圆 精车外圆 加 工 前 尺 寸 最大 3 最小 51 工 后 尺 寸 最大 3 小 48 工余量（单边） 大 小 工公差（单边） 工件 内孔加工 毛坯为 锻造件 ，参照工艺手册表 定工序尺寸及余量为： 钻孔 : 19 粗镗孔： 24精镗孔： 26镗： 铰（浮动镗刀）： 28 确定切削用量及基本工时 序 1： 锻造毛坯 序 2： 车削，本工序采用计算法确定切削用量。 （ 1）、加工条件 工件材料：锻造件材料为 40530买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 8 车 45到尺寸 48（工艺用）； 车端面及倒角取总长 27 2 机床： 床 刀具：刀具材料为 杆尺寸 1625 0009 0 , 1 5 , 1 2 , 0 . 5a r m m 。 （ 2）、计算切削用量 、车 45 到 48 切削深度 4 9 4 8 0 进给量 f：根据切削用量简明手册（第三版）（以下简称切削手册）表 刀杆尺寸为 16253以及工件直径为 100f= 床的说明书（见切削手册表 f= 计算切削速度： 按切削手册表 削速度的公式为（寿命选T=60 v vv （ m/ 式中，42，m=正系数削手册表 ：.8， 所以： . 2 0 . 1 5 0 . 3 5242 1 . 4 4 0 . 8 1 . 0 4 0 . 8 1 0 . 9 76 0 0 . 5 0 . 5 =(m/确定主轴转速 000 =1000 0 438 (r/与 438 r/近的机床转速为 500 r/现选取 500，所以实际切削速度 m/切削工时：12l l lt 式中： 27l ,1 ,2 0,l 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 9 所以： 27 2 = 、车外圆： 计算切削速度： 按切削手册表 削速度的公式为（寿命选T=60采用高速钢外圆车刀，规定刀次数 i=5，则 1v vv （ m/ 式中，1.8，m= 1 0 7()0 = 所以： . 1 1 0 . 7 0 . 31 1 . 8 1 . 1 1 0 . 7 52 7 0 . 2 5 1 . 5 =(m/确定主轴转速 000 =1000 0 116 (r/按机床说明书取 n=96r/ 所以实际切削速度 27v m/ 由切削手册表 床说明书知， 电动机功率为 机床功率足够，可以正常工作。 计算切削工时： 切 削工时：1式中： l =60,1 2l , 所以： 60 296 2 = 、车端面及倒角： 确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向的加工余量为 2文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 10 确定进给量 f：根据切削手册表 刀杆尺寸为 16253以及工件直径为 100： f= 床的说明书（见切削手册表 f= 计算切削速度： 按切削手册表 削速度的公式为（寿命选T=60 v vv （ m/ 式中，42，m=正系数削手册表 ：.8， 所以： . 2 0 . 1 5 0 . 3 5242 1 . 4 4 0 . 8 1 . 0 4 0 . 8 1 0 . 9 72 7 1 0 . 5 =(m/确定主轴转速 000 = 1000 0 890 (r/与 890 r/近的机床转速为 900 r/现选取 900，所以实际切削速度 m/计算切削工时： 切削工时：12l l lt 式中： 49 192l =15,1 2l ,2 0,l 所以： 15 2500 2 = 、车 45到尺寸 48及 ； 同 、 48 外圆（工艺用） 、车端面及倒角取总长 20量 2同 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 11 工序 3：镗孔： 粗镗孔到 24 半精镗孔到 26 精镗孔到 精铰（浮动镗刀）孔到 70 .2 m 。 镗孔是常用的孔加工方法，可以作为粗加工，也可以作为精加工，加工范围很广。对于小批量生产中的非标准孔、大直径孔、精确的短孔及盲孔、有色金属孔等一般多采用镗孔。镗孔可以在车床、铣床和数控机床上进行，能获得的尺寸精度为 13 级，粗糙度为 6 . 3 0 . 8m R m。镗孔刀具（镗杆与镗刀）因受孔径尺寸的限制（特别是小直径深孔），一般刚性较差，镗孔时容易产生振动，生产率低。但是由于不需要专用的尺寸刀 具（绞刀），镗刀机构简单，又可以在各种机床上进行镗孔，故单件、小批生产中，镗孔是较经济的方法。此外，镗孔能修正前工序加工后所造成孔的轴线歪曲和偏斜，以获得较高位置精度。 精细镗孔（又称金刚镗） 精细镗常用于有色金属合金及铸铁件的光整加工，在汽车与拖拉机的连杆和汽缸套加工中应用较多。为了达到高精度与粗糙度要求，常采用精度高、刚度高、和具有高转速的金钢镗床。所用刀具（称金钢镗刀）是选用细颗粒耐磨的硬质合金或金刚石刀具，经过刃磨和研磨获得锋利的刃口。精细镗孔时，加工余量小，高速切削下切去截面很小的切屑。由于切削力 非常小，故能达到 1级精度和小的粗糙度，孔的几何形状误差小于 、 粗镗孔到 24单边余量 Z=次镗去余量 ,用机床： 式镗床 进给量： f=r 切削速度： 根据有关手册确定 式镗床的切削速度为： 100v m/则 1000=1000 9=359 r/据工艺手册表 ，和 359r/近的有 320r/14r/取20r/ 切削工时： l =66l=3l=3买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 12 1 1 2 = 61 3 3320 = 、 半精镗孔到 26单边余量 Z=1； 一次镗去余量： f = 20r/100v m/t=2.3 、 精镗孔到 单 边余量 Z= 一次镗去余量： f = 20r/100v m/t= 、 精铰（浮动镗刀）孔到 28 糙度.2 m 浮动镗孔是镗深孔后的精加工方法。浮动镗孔的特点是：消除了由于刀具及机床等误差引起孔尺寸不稳定；由于刀块浮动且处于旋转的情况下，刀块有自动对中性；镗刀的导向良好。导向块为双导向。弹性导向块调整时，前导向应与孔紧配，后导向应调整略大于刀块尺寸，在工作时能自动磨去而保持较准确导向精度。 工序 4： 用滚压头滚压孔至 28 糙度.2 m 滚压内孔表面的圆锥型滚柱支承在锥套上，滚压时滚柱与工件有一个 ,030o 的斜角，是工件能逐渐产生变形，以提高孔壁粗糙度。 滚压中滚压速度： 6 0 8 0 / m i 走刀量： 0 . 2 5 0 . 3 5 /S m m 转 冷却润滑液采用 50%硫化油加 50%柴油或煤油。 序 5： 精车外圆，将两端外圆加工到尺寸 45 与 40， 割 ； 车端面；调头，将两端外圆加工到尺寸 45，割 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 13 切削深度 8 8 8 2 32进给量 f：根据切削用量简明手册（第三版）（以下简称切削手册）表 刀杆尺寸为 16253以及工件直径为 100f= 床的说明书（见切削手册表 f= 计算切削速度： 按切削手册表 削速度的公式为（寿命选T=60 v vv （ m/ 式中，42，m=正系数削手册表 ：.8， 所以： . 2 0 . 1 5 0 . 3 5242 1 . 4 4 0 . 8 1 . 0 4 0 . 8 1 0 . 9 76 0 3 0 . 5 =(m/确定主轴转速 000 =1000 0 410 (r/与 438 r/近的机床转速为 500 r/现选取 438，所以实际切削速度 m/切削工时：12l l lt 式中： 61l ,1 ,2 0,l 所以： 60 2 = 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 14 第三章 钻三个 4 阶梯斜孔专用夹具设计 工件的加工工艺性分析 因采用 立 式钻床，待加 工孔处于 水平 位置。若设平行于待加工孔的面分别为顶面和底面，则使多孔那面为底面，即定位基准面。以基准面上的直径为 5 的两孔以及基准面定位。 钻模板应垂直与定位基准面，钻套中心线与待加工孔中心线同轴。夹紧件由工件顶面向定位基准面夹紧。采用螺旋夹紧机构。 定位元件的选择与设计 工件在夹具中位置的确定，主要是通过各种类型的定位元件实现的。在机械加工中，虽然被加工工件的种类繁多和形状各异，但从它们的基本结构来看，不外乎是由平面、圆柱面、圆锥面及各种成形面所组成。 在夹具设计中常用于圆孔表面的定位元件有定位销 、刚性心轴和锥度心轴等。工件以圆孔表面定位时使用定位销定位；套类零件，为了简化定心装置，常常采用刚性心轴作为定位元件；为消除工件与心轴的配合间隙，提高定心定位精度，在夹具设计中还可选用小锥度心轴。在此次设计中，根据 星轮 的结构特点采用 一面两孔定 位。 在夹具中，工件以圆孔表面定位时使用的定位销一般有固定式和可换式两种。在 此次生产中，由于定位销磨损较快，为保证工序加工精度需定期维修更换，此时常采用便于更换的可换式定位销。 在固定式和可换式中，为适应以工件上的两孔一起定位的需要，应在两个定位销中采用一个 削 边定位销。 直径为 350削边定位销都做成菱形。 星轮 在夹具中的夹紧 工件在夹具中的装夹是由定位和夹紧这两个过程紧密联系在一起的。仅仅定位好，在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件实行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。 夹紧装置的基本任务就是保持工件在定位中所获得的既定位置，以便在切 削 力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和振动，确保加工质量和生产安全。 夹紧装置的组成 一般夹紧装置由下面两个基本部分组成。 1) 动力源 买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 15 即产生原始 作用力的部分。如果用人的体力对工件进行夹紧，称为手动夹紧；如果用气动、液压、气液联合、电动以及机床的运动等动力装置来代替人力进行夹紧，则称为机动夹紧。 2) 夹紧机构 根据动力源的不同和工件夹紧的实际需要，一般中间递力机构在传递夹紧力的过程中，可以起到以下作用： a 改变作用力的方向； b 改变作用力的大小； c 具有一定的自锁性能，以保证夹紧可靠，在手动夹紧时尤为重要。 本次设计采用手动夹紧方式。 夹紧力的确定 在使用夹具时，为尽量减少工件的夹紧变形，可采用增大工件受力面积的措施。采用具有较 大弧面的夹爪来防止薄壁套筒变形；可在压板下增加垫圈，使夹紧力均匀地作用在薄壁 计算夹紧力 0W K W(2 式中 0W 实际所需要的夹紧力 (N)； W 按力平衡条件计算之夹紧力 (N)； K 安全系数，根据生产经验，一般取 K 3。 用于粗加工时，取 K 3；用于精加工时，取 K 2。 夹紧工件所需夹紧力的大小，除与切削力的大小有关外，还与切削力对定位支撑的作用方向有关。 夹紧机构的选择及设计 夹紧机构可分为斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构、定心对中夹紧机构等。斜楔夹紧机构中最基 本的形式之一，螺旋夹紧机构 、偏心夹紧机构及定心对中夹紧机构等都是斜楔夹紧机构的变型。 螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把斜楔绕在圆柱体上因它的夹紧作用原理与斜楔时一样的。不过这里是通过转动螺旋，使绕在圆柱体上的斜楔高度发生变化来夹紧买文档就送您 纸全套， Q 号交流 401339828 或 11970985 16 工件的。 本次工件夹紧便采用 螺旋夹紧机构 设计体会 课程设计的三个星期里，在指导师的指导和同学的帮助下已顺利完成。在这几个星期里从对所设计产品市场需求情况的调查、目前研究现状的了解、相关资料的查阅、结构初步设计方案的提出、及最后总方案的确定，在这每一个环节中我都严格要求自 己：一个从事机械专业的人员，既要熟悉设计，更要熟悉工艺和控制，也要有能预测市场的能力。在这个过程中，不但培养了我独立思考、分析问题的能力也培养了我的创新能力、解决实际问题的能力及理论与实践相结合的能力。 在这短短三个星期的毕业设计里，也深感自己还存在很多不足，如理论知识的不扎实、实践经验的欠缺、理论与实践的优化结合等等。我将在以后的学习和工作中继续对专业理论知识的深入学习和对实践经验的认真总结，做到理论与实践有机结合，争做一名“有志”、“有德”、“博学”适合当代社会发展所需要的优秀社会青年。