星轮 加工工艺和钻φ28孔夹具设计【5张CAD图纸、工艺卡片和说明书】

设计任务书
一、零件的分析（生产类型）……………………(3)
二、工艺规程设计……………………………………(3)
（一）、确定毛坯的制造形式及尺寸的确定………(3)
   （二）、基面的选择………………………………(3)
（三）、制订工艺路线……………………………(3)
（四）、机械加工余量、工序尺寸…………………(4)
（五）、确定切削用量及基本工时………………(5)
三、夹具设计…………………………………………(11)
（一）、定位基准分析 ……………………(3)
     （二）、切削力与夹紧力计算…………………(3)
（三）、定位误差分析……………………………(3)
四、参考文献…………………………………………(13)

            浙江大学宁波理工学院机能分院
机械制造工艺及夹具课程设计任务书

设计题目：星轮零件的工艺规程及工装设计
设计钻直径28孔的立式钻床夹具

  设计要求：1.大批生产；
2.尽量选用通用设备。

  设计内容：
      1.零件图            1张
      2.毛坯图            1张
      3.工艺规程          1套（工艺过程工序卡片）
      4.夹具装配图        1张
      5.夹具零件图        2-3张
      6.设计说明书        1份

                班    级：05机制（1）班
                学    生：乐  燕  峰
                指导教师：楼  应  候
                  2008年12月21日
一、零件的分析

（一）   零件的工艺分析
我所设计的零件是星轮，它位于各种机床的转位机构中，像车床的可转位刀架。主要起转位时，使刀架转到所需刀位后既可卡住锁紧，不再转动的作用。零件上的φ28孔与旋转机构相连，中间的三个φ4、φ2孔则是用于定位卡紧的。
，它大致一共可分为4个加工表面，而这四组加工表面之间有一定的位置要求，现将这四组加工表面分述如下：
1.以φ45mm外圆为中心的加工表面

这一组加工表面包括：φ45K6mm、φ45f7的外圆，以及φ40K6mm的外圆面，三个外圆面粗糙度均为1.6。
2.以φ28mm孔为中心的加工表面

这一组加工表面包括：φ28H7的孔，以及φ28H7的两个端面。主要是的φ28H7孔，粗糙度为0.8。
3.铣8×16的键槽

这一组加工表面包括：此键槽的底面，粗糙度3.2的键槽内壁。
4.以φ4、φ2孔为中心的加工表面

这一组加工表面包括：六个平面，其中三个大平面粗糙度为0.8，以及三个φ4和φ2的孔，φ4孔长11mm。

这四组加工表面之间有着一定的位置要求，主要是：
（1）Φ4和Φ2孔与粗糙度为0.8的平台夹角为15°。
（2）Φ45K6与Φ40K6的同心度要求为0.06。
由上面分析可知，加工时应先加工一组表面，再以这组加工后表面为基准加工另外一组。
（二）确定生产类型
已知此零件年产量为5000件，每台（辆）产品中 该零件的数量为1，备品率a%=3%,废品率b%=0.5%。所以零件的生产纲领N=Qm（1＋a％）（1＋b％）＝5176件/年,通过查表，得出该零件的生产类型为大批量生产。

二、工艺规程设计
（一）确定毛坯的制造形式及尺寸
1 确定毛坯种类
零件材料为40cr，考虑到该零件在车床中的受力并保证零件的工作可靠性，零件为大批生产，而且零件的尺寸不大，因此，毛坯可采用锤上钢质自由锻铸造。
   2确定锻件尺寸
    星轮锻造毛坯尺寸公差及及加工余量                     单位(mm)
项目 及加工余量(单边) 尺寸公差 备注
厚度61
   表2-11
 1.52.0 取(1.5)  表2-13
宽度45   表2-10
 1.52.0 取(1.8)  表2-13
宽度40   表2-10
 1.52.0 取(1.8)  表2-13
宽度64   表2-10
 1.52.0 取(1.8)  表2-13
孔径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:备注中所选表格皆来自机械制造技术基础课程设计指导教程》
3绘制锻件零件图：（附零件图）。
     

（二）基面的选择

    基准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，生产效率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，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。根据这个基准选择原则，现选取φ70的棒料外圆轮廓表面作为粗基准。采用φ70外圆面定位加工内孔、外表面和端面可保证孔的壁厚均匀并与外表面同轴度较高，并能保证端面的垂直度。
 （2）精基准的选择。
根据星轮的技术要求和装配要求，选择星轮右端面和右侧φ45f7外圆作为精基准，零件上的许多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。

   （三）   制订工艺路线
    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得到合理的保证。在生产纲领为中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具来提高生产效率。除此以外，还应当考虑经济效率，以便使生产成本尽量下降。
 工
序
号 工 名
序 称 机床
设备 刀具 量具
1 粗车，半精车两端面 卧式车床C618k 车刀 游标卡尺
2 钻、扩，铰中心孔 立式钻床字Z535 立式钻床字Z535 游标卡尺
3 粗车,半精车，精车外圆和凸台 卧式车床C618k 车刀 游标卡尺
4 开槽 卧式车床C618k 切槽刀 游标卡尺
5 铣φ64三个端面 X60卧式铣床 专用铣刀 游标卡尺
6 磨φ64三个端面 M315磨床 专用磨刀 游标卡尺
7 钻孔，扩孔 立式钻床字Z535 麻花钻 游标卡尺
8 铣键槽 X60卧式铣床 铣刀 游标卡尺
9 中检   
10 热处理   
11 校正   
12 清洗   
13 终检   
    
（四）机械加工余量、工序尺寸  
    零件材料为40Cr，硬度190～210HB，毛坯重量1.3kg，生产类型为大批量，棒料毛坯。
据以上原始资料及加工路线，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如下
    1．左右端面：由表1-6，通过粗车，半精车达到要求，加工余量由锻件得为1.5mm所以粗车余量为1.26mm，半精车为0.24mm,粗糙度为Ra3.2.
2．内孔（φ28）：由表2-28，孔φ28H7的钻孔工序尺寸为26mm，钻、扩φ28h7孔至φ27，粗铰，精铰到φ28～φ28.021,Ra0.8um。

（五）确立切削用量及基本工时
工序一 车左右端面。
1.加工条件
工件材料：40Cr,σb =980MPa， HB235，棒料
加工要求：粗车，半精车星轮左右端面
机床：卧式车床C618k。
刀具：硬质合金钢车刀,牌号YT5。选择刀具前角γo＝0°后角αo＝15°，副后角αo’=10°。
 2.选择切削用量
机床功率为10kw。查表4-2得f=0.15~2.65mm/r。由于切削量不大，选较小量f=0.8mm/r。
2.计算工时

总工时t＝12*2＝24S
工序二 钻、扩，铰φ28H7孔。
1. 加工条件
工件材料：40Cr,σb =980MPa， HB235，棒料。
加工要求：钻、扩，铰φ28H7孔。
机床：立式钻床字Z535。
刀具：高速钢莫氏麻花钻，扩孔钻。由表3-4，钻头直径为26mm，切削速度16m/min。
2. 切削用量
1） 切削速度
因为切削量较小，故可以选择ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。
2） 每转进给量
机床功率为4.5kw。查《切削手册》表5  f=0.25~0.36mm/r。选较小量f=0.25 mm/r。
3） 计算切削速度 按表5-21，查得 Vf＝16m/min，
4） 计算基本工时
tm＝(2L1+L)/(fn)=(23+61)/187≈22s。

由表5-16，，ap=0.1mm,v=30m/min

三、专用夹具设计
－－直径28孔的立式钻床夹具
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。
确定夹紧力要确定夹紧力的作用点，方向及大小三个要素。
（一），定位基准的选择
由于夹具对零件的夹紧和定位有重大影响，否则加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。由于星轮该零件外形比较均匀，所以加工直径28的中心孔可以以下端（底）面为精基准，然后用V型块这样可以限制5个自由度，这样加工可以保障加工孔的尺寸和精度要求。
（二），切削力及夹紧力计算
（1）刀具：  高速钢麻花钻，扩孔钻，铰刀
机床：   立式钻床Z535
由[3]  所列公式 得

          
查表 9.4—8 得其中： 修正系数
                
                   z=26   
           代入上式，可得 F=927N       
因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。

安全系数  K=
其中：为基本安全系数1.5
        为加工性质系数1.1
        为刀具钝化系数1.1
         为断续切削系数1.1
      所以  

（2）夹紧力的计算