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皮带轮
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皮带轮零件机械加工工艺规程制订工艺装备设计,皮带轮,零件,机械,加工,工艺,规程,制订,装备,设计
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毕业设计说明书专业：机械制造与自动化班级：机制3104 姓名：闫少平 学号：11310428 指导老师：周信安 目录第一部分工艺设计说明书 4第二部分夹具设计说明书13第三部分刀具设计说明书15第四部分量具设计说明书17第五部分毕业设计体会20第六部分 参考资料21陕西国防工业职业技术学院二零一二届毕业设计（论文）任务书专业：机械制造与自动化 班级：机制3104班 姓名：闫少平 学号：11310428一、设计题目（附图）： 皮带轮 零件机械加工工艺规程制订及工艺装备设计二、设计条件： 1、零件图 2、生产批量：中批量生产三、设计内容： 零件图分析： 1、零件图工艺性分析（结构工艺性及条件分析）； 2、绘制零件图。 毛坯选择 机械加工工艺路线确定： 1、加工方案分析及确定 2、基准的选择 3、绘制加工工艺流程图 工序尺寸及其公差确定 1、基准重合时（工序尺寸关系图绘制）；2、利用工序尺寸关系图计算工序尺寸；3、基准重合时（绘制尺寸链图）并计算工序尺寸。 设备及其工艺装备的确定 切削用量及工时定额确定： 确定全部工序切削用量及工时定额。 工艺文件制订： 1、编写工艺文件设计说明书： 2、编写工艺规程： 指定工序机床夹具设计1、 工序图分析； 2、定位方案确定；3、定位误差计算； 4、夹具总装图绘制； 刀具、量具设计四 设计任务（工作量）： 1、 零件机械加工工艺规程制订设计说明书一份；2、 工艺文件一套（含工艺流程卡片、某一道工序的工序卡片、全套工序附图）；3、 机床夹具设计说明书一份；4、 夹具总装图一张（A2图纸）；零件图两张（A4图纸）；5、 刀量具设计说明书一份；6、 刀具工作图一张（A4图纸）；量具图一张（A4图纸）。五起止日期： 2011年11月07日2011年12月30日（共8周）六指导教师： 七审核批准教研室主任： 系主任：八设计评语： 年 月 日九设计成绩： 年 月 日第一部分工艺设计说明书1. 零件图工艺性分析 1.1零件结构功用分析该零件是皮带轮属于轴类零件，形状不太复杂，尺寸精度要求比较高。零件的主要技术要求分析如下：(1)178的外圆和100的内孔,都有很高的尺寸精度要求,主要是为了和其装配件很好的装配。 (2)在178的外圆上车V形带,要注意他们的相互位置。零件图的完整性、正确性分析主要是检查零件设计图纸是否存在漏标尺寸或各种标注错误。设计图纸常常遇到漏标尺寸现象或构成零件轮廓的几何元素的条件不充分，如圆弧与直线、圆弧与圆弧在图样上相切，可是依据图样给出的尺寸计算相切条件时却变成了相交或相离状态，这种情况导致工作无法进行。本零件图经过检查，未发现漏标尺寸或标注错误。1.2零件技术条件分析1、尺寸精度分析：主要根据设备精度及工艺水平能够达到的尺寸精度以及过往是否有过类似零件的加工经验来判断是否有能力做到图纸要求的尺寸精度。本零件外圆尺寸精度要求相当于IT6-7级，角度公差0.2分，必须选用硬质合金车刀通过精车来达到。2、 形状精度分析：主要根据设备精度及工艺水平能够达到的形状精度以及过往是否有过类似零件的加工经验来判断是否有能力做到图纸要求的形状精度。形状精度误差通常是由于机床、刀具或工件的刚性不好引起，例如：刀具不够锋利或切削量太大导致切削力太大引起工件变形，刀尖高度安装不正确或磨损导致形状误差。本零件形状精度包含在尺寸精度内。3、位置精度分析：主要考虑设备精度及工艺水平能够达到的位置精度及过往的类似零件加工水平判断是否有能力做到图纸要求的位置精度，发现问题应及时与零件设计者协商解决。位置精度主要依靠精加工的加工工艺来保证，例如有同轴度和垂直度要求的几何形状，一般要求在一次装夹中加工完成。4、 表面粗糙度分析：主要考虑设备及工艺水平能够达到的表面粗糙度及过往的类似零件加工水平判断是否有能力做到图纸要求的表面粗糙度。（1）热处理要求分析：主要考虑热处理设备及工艺水平及过往的类似零件热处理水平判断是否有能力做到图纸要求的热处理工艺。一般零件热处理工艺要注意以下4点要求:(1)锻造毛坯在加工前，均需安排正火或退火处理，使钢材内部晶粒细化，消除锻造应力，降低材料硬度，改善切削加工性能。(2)调质一般安排在粗车之后、半精车之前，以获得良好的物理力学性能。(3)表面淬火一般安排在精加工之前，这样可以纠正因淬火引起的局部变形。(4)精度要求高的零件，在局部淬火或粗磨之后，还需进行低温时效处理。 1.3零件结构工艺性分析 皮带轮类零件的主要加工表面有孔、外圆、和端面其中孔既是装配基准又是设计基准，加工精度和表面粗糙度一般要求较高，内外圆之间的同轴度及端面与孔的垂直度也有一定的技术要求2.毛坯选择2.1毛坯类型皮带轮属于盘毂类零件，一般相对尺寸比较大，制造工艺上一般以铸造、锻造为主。一般尺寸较大的设计为用铸造的方法，材料一般都是铸铁（铸造性能较好），很少用铸钢（钢的铸造性能不佳）；一般尺寸较小的，可以设计为锻造，材料为钢。皮带轮各项指标及材质的选用是以能够达到使用要求的前提下上尽量减少原材料、工艺可行、成本最低的选择原则！零件的材料为HT200.考虑到皮带轮在工作过程中会受到一定的载荷,因此选择铸件,以使金属纤维不被切断,保证零件工作可靠.由于零件的轮廓尺寸不大,故可采用铸造成型,这对于提高生产率,保证加工质量也是有利的。2.2毛坯余量确定“皮带轮”零件材料为HT200，生产类型为大批生产，可采用在锻锤上合模铸造毛坯。机械加工余量按JB3835-85确定，有机械制造工艺设计手册可查得外圆表面及端面加工余量，单边余量为2.5mm。 2.3毛坯零件合图草图 3机加工工艺路线确定3.1加工方法分析确定按照先加工基准面，先面后孔、先粗后精的原则，布置工艺路线。100+0.009 +0.026 孔 尺寸精度IT8 表面粗糙度Ra1.6钻(Ra12.5 IT11)扩（Ra3.2 IT9）铰（Ra1.6 IT8）3.2定位基准选择（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，此皮带轮选178外圆做粗基准。（2）精基准的选择。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，此皮带轮选中心孔做精基准。3.3加工阶段的划分说明加工阶段分为：粗加工阶段、精加工阶段。1.粗加工阶段 粗车178端面及外圆，钻中心孔。 目的：切除大部分余量，把毛坯加工至接近零件的最终形状和尺寸，只留下少许加工余量，通过这个阶段还可以及时发现铸件的一些缺陷。 2.精加工阶段：精车中心孔，掉头精车178外圆，车V行槽。 目的：达到零件设计要求。3.4主要机加工工序简图工序号 工序名 工序内容 01 检 检查铸件是否有裂痕02. 车 车端面,打中心孔, 车178的外圆表面，倒角。03 车 调头车另一端面,打中心孔,04. 车 车中心孔、扩中心孔、铰中心孔。05 钳 钻M8孔锥丝06 车 粗精车V形带 07. 检 检验4.工序尺寸及其公差确定100+0.026 +0.009 内孔工艺路线工序基本余量工序经济精度工序尺寸工序尺寸及公差 扩1IT9（0.21)9999+0.074 +0 铰0.5IT8（0.023)100100+0.026 +0.009 5.设备及其工艺装备确定1、选择机床（1）图中的精车和半精车工艺不多，中批生产。所以选用卧式车床就能满足要求。本零件尺寸不大，精度要求不高，选用最常用的CA6140型卧式车床即可。 （2）V型槽加工要求及尺寸考虑，选成型车刀 。2、选择夹具本零件除钻削加工需设计专用夹具，其他工序使用通用夹具即可，车床上用三爪自定心卡盘。3、选择刀具在车床上加工的工序，一般都用硬质合金车刀和镗刀，加工钢质零件采用YT6型硬质合金，粗加工用YT30，精加工和精细加工用YT30，车V型槽用车型刀。钻孔用麻花钻。4、选用量具 本零件属于中批生产，一般情况下尽量采用通用量具。6切削用量及工时定额确定工序1：车端面, 打中心孔,车178的外圆表面，倒角。本工序采用计算法确定切削用量。1. 加工条件工件材料：HT200，正火，铸造。加工要求：粗车178端面及178的外圆，178的端面和外圆表面的粗糙度值为R12.5。机床：CA6140卧式车床。刀具：刀片材料为YT15，刀杆尺寸为16mmX25mm,kr=90,o=15,o=8,r=0.5mm 2.切削用量计算(1)车178端面。1）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+1.2考虑7的铸造拔模斜度，则毛坯长度方向的最大加工余量Zmax=7mm,故实际端面余量可按Zmax=7mm考虑，分三次加工，ap=3mm计。 2）确定进给量f:根据机械制造工艺与机床夹具课程设计指导表2-19，当刀杆尺寸为16mmX25mm,ap3mm，以及工件直径为81mm时 F=0.50.7mm/r按CA6140车床说明书取f=0.51mm/r（参见表3-9） 3)计算切削速度：按切削用量简明手册（第三版）（以下简称切削手册）表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）。 vc=(Cv*kv)/(Tm*apxv*fyv)式中，Cv=242,xv=0.15,yv=0.35,m=0.2。kv见切削手册表 .，即 kMv=1.44,ksv=0.8,kkv=1.04,kkrv=0.81,kBv=0.97所以vc=(242X1.44X0.8X1.04X0.81X0.97)/(600.2X30.15X0.510.35)m/min =108.8m/min 4）确定机床主轴转速： ns=1000vc/dw=1000X108.6/X81=427r/min按机床说明书，与427r/min相近的机床转速为400r/min及450r/min。现选取450r/min。所以实际切削速度v=114.45r/min。 5）计算切削工时：按工艺手册表6.2-1，取 l=40.5mm,l1=2mm,l2=0,l3=0tm=(l+l1+l2+l3)*i/n f=3X(40.5+2)/450X0.51=0.556min (2)车178外圆，同时应校验机床功率及进给机构强度。 1）被吃刀量：单边余量Z=2mm，可一次切除。 2）进给量：根据切削手册表1.4，选用f=0.5mm/r。 3）计算切削速度：见切削手册表1.27vc=(Cv*kv)/(Tm*apxv*fyv)=(242X1.44X0.8X0.81X0.97)/(600.2X20.15X 0.510.35)=110.17m/min 4)确定主轴转速：ns=1000 vc/dw=1000X110.17/X81=433.16r/min按机床选取n=450r/min。所以实际切削速度为 V=dn/1000=X81X450/1000m/min=114.45m/min 5)检验机床功率：主切削力Fc按切削手册表1.29所示工时计算 Fc=C ap f v k式中，C =2795，x =1.0, y =0.75, n=-0.15 k =(b/650) =(600/650)0.75=0.94, k =0.89所以 Fc=2795X2X0.50.75X114.45-0.15X0.94X0.89N= 1318.9N切削是消耗功率Pc为Pc= Fc*vc/6X104=1318.9X114.45/6X104kW=3.175kW由CA6140机床说明书可知，CA6140主电动机功率为7.8 kW,当主轴转速为450r/min时，主轴传递的最大功率为4.5kW，所以机床功率足够，可以正常加工。 6）校验机床进给系统强度：已知主切削力Fc=1318.9N，径向切削力Fp按,切削手册表1.29所示公式计算 Fp=C ap f v k式中，C =1940，x =0.9, y =0.6 n=-0.3 k =(b/650) =(600/650)1.35=0.897, k =0.5所以， Fp=1940X20.9X0.50.6X114.45-0.3X0.897X0.5N=258.4N而轴向切削力 Ff =C ap f v k式中，C =2880，x =1.0, y =0.5, n =-0.4 k =(b/650)= (600/650)1=0.923,k =1.17于是轴向切削力 Ff=2880X2X0.50.5X114.45-0.4X0.923X1.17N=601.7N取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数=0.1，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为F= Ff+(Fc+ Fp)=601.7+0.1X(1318.9+258.4)N=759.43N而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力为3530N（见切削手册表1.30），故机床进给系统可正常工作。 7）切削工时： t =(l+l1+l2)/nf式中， l=42, l1=4, l2=0,所以 t =(l+l1+l2)/nf=（42+4+0)/450X0.5min=0.205min 不难看出,以后在CA6140车床上加工此皮带轮.只要在主轴转速不变、进给量f0.5mm和被吃刀量ap3mm的情况下,机床进给系统都可正常工作、电机功率都足够.工序2：车调头车另一端面, 打中心孔,车178和125的外圆，倒角。1.加工条件加工要求：粗车178及178和125的外圆，125的外端面和外圆表面的粗糙度值为R12.5而178外圆面的粗糙度值为R3.2机床：CA6140卧式车床。刀具：刀片材料为YT15，刀杆尺寸为16mmX25mm,kr=90,o=15,o=8,r=0.5mm 2.切削用量计算(1)车178端面。1）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+1.2考虑7的铸造拔模斜度，则毛坯长度方向的最大加工余量Zmax=5.9mm,故实际端面余量可按Zmax=5.9mm考虑，分三次加工，ap=3mm计。 2）确定进给量f: 选用和工序1车端面相同的进给量即f=0.51mm/r 3) 计算切削速度: 选用和工序1相同的主轴转速即n=450r/min,故实际速度为:V=dn/1000=X39X450/1000m/min=55.1m/min 4）计算切削工时：按工艺手册表6.2-1，取 l=19.5mm,l1=2mm,l2=0,l3=0 tm=(l+l1+l2+l3)*i/n f =2X(19.5+2)/450X0.51=0.188min (2)车125外圆. 1) 确定加工余量:l=(81-40)/2=20.5 2）确定进给量f: 选用和工序1车外圆相同的进给量即f=0.5mm/r 3) 计算切削速度: 选用和工序1相同的主轴转速即n=450r/min,故实际速度为:V=dn/1000=X81X450/1000m/min=114.45m/min4) 计算切削工时：按工艺手册表6.2-1，取 l=(81-40)/2=20.5mm,l1=2mm,l2=0,l3=0 tm=(l+l1+l2+l3)*i/n f=2X(20.5+2)/450X0.51=0.196min (3) 车178的外圆面,同时应校验机床功率及进给机构强度。 1）被吃刀量：单边余量Z=1.8mm，可一次切除。 2）进给量：选用和工序1车外圆相同的进给量即f=0.5mm/r。 3）确定主轴转速：选用和工序1相同的主轴转速即n=450r/min 4) 计算切削速度：V=dn/1000=X39X450/1000m/min=55.1m/min 5）切削工时： t =(l+l1+l2)/nf式中， l=85, l1=4, l2=0,所以 t =(l+l1+l2)/nf=（85+4+0)/450X0.5min=0.396min第二部分夹具设计说明书1.工序尺寸精度分析由工序图知，本道工序用来精车178外圆和V型槽，精车外圆和V型槽的加工及尺寸精度要求不高，该工序在普通卧式车床和滚齿床上进行加工，零件属于中批量生产，所以主要考虑的是夹具的制造工艺简单。2.定位方案确定限制自由度分析：应限制5个自由度就行，X移动、Y移动 、Y转动、Z转动、Z移动心轴限制2个自由度：Z移动、Z转动夹具体上的凸台面限制3个自由度： X移动、Y移动、Y转动.综合结果实际限制：X移动、Y移动 、Y转动、Z移动、Z转动 故此定位方案可行。3.定位元件确定主要定位用心轴。与夹具体右端面上的凸台面 4.定位误差分析计算分析100+0.026 +0.009的定位误差：基准不重合误差：精车外圆时，定位基准为心轴中心线，工序基准也为心轴中心线。故：jb=0基准位移误差：工序基准为心轴中心线，引起加工方向上的最大变化量为工序尺寸100+0.026 +0.009公差的一半。 故： db=0.026/2=0.013 定位误差： dw=jb+db=0+0.013=0.013中选择椎柄圆柱塞规。3.极限量具尺寸公差确定1结构形式选择: 由于 工件基本尺寸为72+0.023 +0和100+0.026 +0.009 H8中选择椎柄园柱塞规。2 确定被测孔的极限偏差: 由100+0.026 +0.009 H8偏差ES=+0.026下偏差EI=0.009 由72+0.023 +0 H8偏差ES=+0.023下偏差EI=03确定工件量规的制造公差和位置公差要求 查表6-1知:IT7级尺寸为72+0.023 +0 和100+0.026 +0.009 H8的量规公差T=0.0034、Z=0.0054计算工作量规的极限偏差: 100 通规:上偏差=EI+Z+T/2=(0.009+0.005+0.0017)=+0.0157mm 100下偏差=EI+Z-T/2=(0.009+0.005-0.0017)=+0.0123mm 磨损极限EI=0 100止规: 上偏差=ES=+0.026mm 下偏差=ES-T=(0.026-0.005)=+0.021 72 通规:上偏差=EI+Z+T/2=(0+0.005+0.0017)=+0.0067mm 72下偏差=EI+Z-T/2=(0+0.005-0.0017)=+0.0033mm 磨损极限EI=0 72止规: 上偏差=ES=+0.023mm 下偏差=ES-T=(0.023-0.005)=+0.0183. 极限量具尺寸公差带图4. 极限量具结构设计 第五部分 毕业设计体会 虽然我有事情耽搁了设计时间，但经过一周时间的抓紧工作，我终于完成了设计。可能由于时间紧凑，里面
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