星轮零件的加工工艺规程及夹具设计

\o"中学教学"中学教学\o"大学教学"大学教学\o"外语资料"外语资料关闭星轮零件的加工工艺规程及夹具设计(上)概述第一章零件的分析...................................................................................................41.1零件的工艺性分析...............................................................................................41.1.1加工方法的选择................................................................................41.1.2保证星轮表面位置精度的方法.........................................................................4第二章工艺规程的设计..........................................................................42.1确定毛坯的制造形式........................................................................................42.2基准的选择.........................................................................................................52.2.1粗基准的选择.................................................................................................52.2.2精基准的选择.................................................................................................52.3制定工艺路线......................................................................................................52.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定...............................................................52.4.1两端外圆表面.................................................................................................62.4.2工件内孔加工.................................................................................................72.5确定切削用量及基本工时....................................................................................72.5.1工序1锻造毛坯..........................................................................................72.5.2工序2车削工艺外圆................................................................................72.5.3工序3镗孔..............................................................................................112.5.4工序4滚压孔..........................................................................................112.5.5工序5精车外圆......................................................................................11第三章钻三个φ4阶梯斜孔专用夹具计...............................................................143.1工件的加工工艺...................................................................................................143.2定位元件的选择与设计......................................................................................143.3星轮在夹具中定位夹紧............................................................................................143.3.1夹紧装置的组成...............................................................................................143.3.2夹紧力的确定....................................................................................................153.3.3夹紧机构的选择与设计.....................................................................................15设计体会…………….16参考文献.....................................................................................................................17一零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14.5吨，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11~，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23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Ra3.2~Ra0.2，有的高达Ra0.05以上。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内的孔相连接。外径的尺寸精度通常为2~3级；形状精度控制在外径公差以内；粗糙度一般为Ra6.3~Ra0.8。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0.01~0.05mm。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0.02~0.05mm。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d<20mm）的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。第一章零件的分析1.1零件的工艺分析1.1.1加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．1.1.2、保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：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。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φ45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φ４０及加工出其它三个斜面与斜孔．第二章工艺规程的设计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40Cr优质合金钢，抗拉强度：?b?530MPa；屈服强度：?s?315MPa；硬度：HBW为235，最终成品调质处理到硬度为22-27HRC.2.2基准的选择2.2.1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φ45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。2.2.2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。2.3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》2.4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40Cr合金钢，硬度HBW235，生产类型中量，毛坯形式为锻造件．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。2.4.1两端外圆表面：两外圆（φ45dmm）表面一端加工长度为60mm，与其联接的要求不高的加工外圆表面直径为φ64mm，现取其外圆表面直径为φ64mm。φ45mm表面尺寸公差±0.02，表面粗糙度值Ra1.6，要求半精车；精车，加工直径余量2Z=3.5mm.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。φ45mm的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布见图2-1。图2-1φ45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+3.5×2=52（mm）毛坯最大尺寸：52+1.3×2=54.6（mm）毛坯最小尺寸：52-0.5×2=51（mm）半精车后最大尺寸：52+0.5×2=53（mm）半精车最小尺寸：52-0.02=51.98（mm）精车后尺寸和零件图尺寸相同，即φ45mm.最后，将上述计算的工序间尺寸及公差整理成表2-1。表2-1加工余量计算表2.4.2工件内孔加工毛坯为锻造件，参照《工艺手册》表2.3-9确定工序尺寸及余量为：钻孔:φ19粗镗孔：φ24mm半精镗孔：φ26mm精镗：φ27.5mm精铰（浮动镗刀）：φ28±0.20mm2.5确定切削用量及基本工时2.5.1工序1：锻造毛坯2.5.2工序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40Cr，?b?530MPa车￠45到尺寸￠48（工艺用）；车端面及倒角取总长27mm（余2mm）机床：CA6140车床刀具：刀具材料为YT15，刀杆尺寸16mm×25mm，kr?90o,?0?15o,a0?120,rR?0.5mm。（2）、计算切削用量①、车￠45到￠48切削深度ap：ap?49?48?0.52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1.4，当刀杆尺寸为16mm×25mm,ap?3以及工件直径为100mm时：f=0.6~0.9。按CA6140车床的说明书（见《切削手册》表1.30）取f=0.7。计算切削速度：按《切削手册》表1.27，切削速度的公式为（寿命选T=60min）：v?cTamvxvPfyvkv（m/min）式中，cv=242，xv=0.15，yv=0.35，m=0.2。修正系数kv见《切削手册》表1.28，即：kmv=1.44，ksv=0.8，kkv=1.04，kkrv=0.81，kBv=0.97。242?1.44?0.8?1.04?0.81?0.97所以：vc=0.260?0.50.15?0.50.35=123.8(m/min)确定主轴转速ns：ns==1000vc?dw1000?123.83.14?90?438(r/min)与438r/min相近的机床转速为500r/min，。现选取nw?500，所以实际切削速度v?141.3m/min.切削工时：t?l?l1?l2nf式中：l?27mm,l1?3.5,l2?0,所以：t?27?3.5×2500?0.7=0.87（min）②、车外圆：计算切削速度：按《切削手册》表1.27，切削速度的公式为（寿命选T=60min），采用高速钢外圆车刀，规定aP=0.25，走刀次数i=5，则vc?TamvxvPt1yvkv（m/min）式中，cv=11.8，xv=0.70，yv=0.30，m=0.11，。0.6371.75kM?()=1.11kK?0.750.611.8?1.11?0.75所以：vc=0.1127?0.250.7