星轮零件的专属夹具设计

1、郑州工程技术学院机械制造工艺与夹具课程设计说明书设计题目： 设计 星 轮 零件的 机械加工工艺规程及工艺装备（生产纲领：4000件）班 级： 设 计 者： 指导教师： 评定成绩： 设计日期： 2017年 11月 12 日至2017年11月26日郑州工程技术学院机械制造工艺与夹具课程设计任务书设计题目： 设计 星 轮 零件的 机械加工工艺规程及工艺装备（生产纲领：4000件）设计内容： 1、产品零件图1张2、产品毛坯图1张3、机械加工工艺过程卡片1套4、机械加工工序卡片1套5、夹具装配图1张6、夹具主要零件图2张7、课程设计说明书1份班 级： 设 计 者： 指导教师： 评定成绩： 2017年 1

2、1 月 12 日机械制造工艺与夹具课程设计任务书2前 言4一、零件分析51.1零件的作用51.2零件的工艺分析5二、工艺规程设计72.1确定毛胚的制造形式72.2基面的选择72.2.1粗基准的选择72.2.2 精基准的选择72.3制定工艺路线72.4机械加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸的确定82.5确定切削用量及基本工时9星轮左右端面加工9三、夹具设计方案133.1对加工件进行工艺分析133.2定位方案设计133.2.1计算定位误差133.2.2对加工槽两侧面对称度进行分析133.3夹紧方案设计143.4其它装置设计143.5夹具体设计153.6夹具工作原理(操作)简介15设计体会16致谢17参考

3、文献18前 言 机械制造课程设计是在学完了机械制造技术课程后，综合运用以前所学有关机械专业知识，进行零件工艺过程设计。其目的在于巩固、加深扩展机械制造技术及其他有关所修课程的理论知识，把理论知识和生产实践相结合，能独立分析问题、解决问题，以及初步具备中等复杂程度零件工艺规程的能力。本设计包括四个部分内容：第一部分零件的分析，包括零件的作用和零件的工艺分析。第二部分工艺规程设计，包括确定毛胚的制造形式、基面的选择、制定工艺路线、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定、确定切削用量及基本工时。第三部分课程设计心得体会。第四部分是参考文献。 就我个人而言，我希能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作

4、进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力。随着所学专业知识的增加，我们急需要一个可以运用所学知识的机会，而课程设计可以作学习与工作间的过渡，正是一个初步积累经验的机会。机械制造技术课程设计是在学完了机械制造技术学和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次夹具设计紧跟零件工艺设计的脚步，使我们能综合运用机械制造技术学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。 通过夹具课程设计，我们系统的了解夹具工艺设计的全过程，为我们将来投入实际生产中做了准备。由于对理论知识的掌握不过完善，实

5、践经验的欠缺，以及个人能力不足，在设计中难免会有考虑不周全出现错误的地方，恳请老师多多批评指正。一、零件分析 图一 星轮零件图1.1零件的作用星轮为滚柱式超越离合器的部件，星轮和外圈均可分为主动轮。当星轮为主动件旋转式，滚柱受摩擦力的作用被楔紧在槽内，因而带动外圈一起转动，这时离合器处于接合状态。当星轮反转时，滚柱受摩擦力的作用，被推到槽中较宽的部分，不在楔紧在槽内，这时离合器处于分离状态如果星轮仍按左方向旋转，而外圈还能从另一条运动链获得与星轮转向相同但转速较大的运动时，按相对运动原理，离合器处于分离状态，定向离合器常用于汽车、拖拉机和机床等设备中。1.2零件的工艺分析1、零件的工艺性分析和

6、零件图的审查 零件视图正确，足够表达直观、清楚、绘制符合国家标准，尺寸公差及技术要求的标注齐全、合理。2、主要加工表面及要求 星轮外圆40K6，45f7，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，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，其两端面对孔25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8n9，长度为16mm，轴槽深为40.5h11，表面粗糙度Ra3.2m，在64的外圆上离它

7、的轴心线24.3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。二、工艺规程设计2.1确定毛胚的制造形式 零件材料为45钢，该材料属于难切削的材料，该材料经过调制处理后具有良好地综合性能，所以在加工过程中所选择的是调制热处理。零件的年产量已达到大批量生产的水平，且零件的轮廓尺寸不大，可采用模锻成型。2.2基面的选择 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确、合理。可以保证加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程产生许多问题，导致零件报废，无法生产。2.2.1粗基准的选择 对于本零件因为其 28H7孔表面粗糙度为0

8、.8要求较高，用三爪盘以外形 43k6、 48k6的轮廓为粗基准加工外圆各表面。2.2.2 精基准的选择 以 28H7表面粗糙度为0.8的孔，为精基准加工各外圆表面。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。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工、夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还要考虑经济效果，一便降低生产成本。 （1）工艺路线方案一： 工序1.粗车端面，车内孔28mm 、车外圆64mm、40mm、45mm及倒45倒角，CA6140车床及三爪卡盘夹具。工序2.调头车另一端面，车外圆4

9、5mm、倒45倒角 工序3.铣键槽。以内孔为基准， 工序4.以内孔及两端面为基准。选用X62卧式铣床专用夹具夹紧工件在64mm阶梯轴处且用专用105铣刀垂 直铣24.3mm个深度到水平90。 工序5.重复步骤4，转动120铣三个。 工序 6.热处理：硬度235HBW。 工序7.精铣三平面、外圆柱面及键槽到规定尺寸 工序8. 按零件图所示，参照表确定孔加工余量的分配。在水平方向上距轴心线26.9mm出攻钻孔4mm，转动万能分度头120加工三次。 工序9.校验。（2）工艺路线方案二： 工序1.粗车端面，车内孔28 、车外圆64、40、45及倒45倒角，选用CA6140车床及三爪卡盘夹具。粗、精车B

10、/C阶梯轴外圆面 工序2.调头车另一端面、外圆45mm、倒 45倒角 工序3.以内孔为基准，铣平面至24.6mm在转动120，铣另两个平面 工序4.热处理：硬度235HBW。 工序5.以外圆为基准磨内孔磨至28mm 工序6.以内孔为基准，磨外圆分别磨至45mm、40mm、64mm、45mm 工序7.磨平面磨至与水平面成24.3mm在转动120磨另两个平面 工序8.铣键槽工序9.钻孔4mm、2mm 工序10.检验。（三）方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：方案一在于直接用铣床铣出平面、外圆，且先把键槽铣出来在铣平面最后钻孔：方案二则与其相反，键槽被放置平面后，且采用磨床使精度达到更高。

11、综合比较，方案二更好，所以最终选择方案二。 2.4机械加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸的确定 “星轮”零件材料为40Gr，硬度为235HBW，生产类型为大批量生产，可采用在锻模上合模模锻毛胚。钢质模锻的机械加工余量按JB3835-85。确定时根据估算的毛胚重量约4Kg、加工精度及锻件形状复杂系数，由表可查得外表面的加工余量，孔的加工余量由表也可查。 （1）以星轮外圆为基准。据机械制造工艺与机床夹具课程设计指导知，型材偏差1.0mm。表面粗糙度Ra=1.6m,要求粗加工和精加工。加工余量为：粗车：=2.5mm，精车： =0.5mm。粗车削的加工精度IT11级，因此偏差0.11。精车削偏差即为零件偏差

12、。 （2）Ra=1.6m的端面。要求粗加工和精加工。参照机械制造工艺与机床夹具课程设计指导可知，加工余量为 2mm。 （3）基准面为左端面B。Ra=1.6m,要求粗加工和精加工。参照机械制造工艺与机床夹具课程设计指导表5-72，粗车=3mm,精车=1mm。车削公差即为零件公差：0.02 mm。 （4）星轮右端面。Ra=3.2m。要求粗加工和半精加工。参照机械制造工艺与机床夹具课程设计指导可知，粗车=3mm，半精车=0.5mm。 （6）星轮左端面。Ra=3.2m。要求粗加工和半精加工。参照机械制造工艺与机床夹具课程设计指导可知，粗车=3mm，半精车=0.5mm。 （7） 28h7内孔。粗磨和精磨

13、。粗磨2Z=1.5mm，精磨2Z=0.5mm。公差+0.011mm（见互换性与测量技术表1-8）。 由于毛坯及以后各道工序（或工步）的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。实际上，加工余量有最大和最小之分。本设计规定的零件为小批量生产，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。根据两端面与28h7孔的中心线之间的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图可知上述方案可行2.5确定切削用量及基本工时星轮左右端面加工加工要求：粗糙度Ra=3.2m加工工步的具体参数：粗车加工余量：4mm 表面粗糙度：Ra=6.4m 经济精度：IT11;公差：

14、1.85mm；半精车加工余量：1.5mm; 表面粗糙度：Ra=3.2m;经济精度：IT9;公差：1mm刀具选择：九十度外圆车刀;材料：高速钢（W18Cr4V）；基本参数：D=80mm，L=45mm，d=32mm，z=10（见机械制造工艺与机床夹具课程设计指导）右端面加工要求：粗糙度3.2；加工工步的具体参数：粗车加工余量：3mm ；表面粗糙度：Ra=46m； 经济精度：IT10；公差：T=0.46mm精车加工余量：0.35mm ；表面粗糙度：Ra=0.64m； 经济精度：IT7； 公差：T=0.046mm右端阶梯轴外圆面加工要求：粗糙度1.6 ，与A面同轴度0.06。加工工步的具体参数：粗车加

15、工余量：2mm ；表面粗糙度：Ra=45m ； 经济精度：IT11；公差：T=0.46mm半精车加工余量：0.5mm ；表面粗糙度：Ra=1.63.2m ；经济精度：IT7； 公差：0.046mm，45阶梯轴表面粗糙度1.6 加工余量：0.15mm ；28H7孔加工要求：直径28mm基孔制；七级精度；孔轴与右端面、左端面分别由0.05 的垂直度要求；孔有0.005 的圆度和0.01的直线度的形状精度；孔壁粗糙度为0.8加工工步的具体参数：磨削2800.021加工余量：0.3mm 表面粗糙度：Ra=0.161.25m 经济精度：IT6 公差：0.016mm磨削45-0.0250加工余量：0.4m

16、m表面粗糙度：Ra=0.161.25m 经济精度：IT6公差：0.016mm磨削45-0.0250加工余量：0.4mm表面粗糙度：Ra=0.161.25m 经济精度：IT6公差：0.016mm铣削平面加工余量：0.4 mm表面粗糙度：Ra=0.10.05m 经济精度：IT6 公差：0.016mm工序1：车削端面、外圆及内孔。本工序采用计算法确定切削用量。1.加工条件 工件材料：45正火，模锻。 加工要求：粗车车端面、车内孔至27.7mm 分别车外圆到63.7mm、39.7mm、44.7mm，表面粗糙度值 为10-18 机床：CA6140卧式车床 刀具：刀片材料为15，刀杆尺寸16mm25mm,

17、=90,（1）车削用量的选择背吃刀量的选择： 1）已知长度方向的尺寸为610.15mm 。根据毛坯尺寸67mm.L=64mm，故分二次加工（粗车、半精车）。粗车时，选择 =1.5mm；半精加工时，选择 =0.3mm；车削内圆时，粗车精车被吃刀量分别为 =0.8mm 、=0.3mm。2） 进给量根据机械制造工艺与机床夹具课程设计指导（第3版）表2-19 当刀杆尺寸为16mm25mm,mm时，以及工件直径为67mm时. =0.6-0.9mm/.按CA6140车床说明书取=0.6 mm/n。由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.750.85 所以：实际进给量f=0.60.8=0.48 mm/。按CA

18、6140车床说明书取0.2。3） 计算切削速度 由机夹课程设计指导书知，对于高速钢切削中碳钢的平均切削速度为52m/min.4）确定机床主轴转速 n=1000/d w=229.8（r/min）按CA6140车床说明书200 rmin5） 机床功率根据机械制造工艺与机床夹具课程设计指导表3.20 当 =71m/min =2.8mm 、 =1.5mm、 =0.08、 =1.4kw 。切削功率的修正系数：故0.8,根据X62型铣床说明书，机床主轴允许的功率为=7.50.75=5.63kw 故 因此所决定的切削用量可以采用。 =2.8mm =80m/min=160r/min =1.67m/s =0.0

19、725mm/s6）基本工时 式中L=28，L1=14，L2=0所以 =(28+14+0)/80=0.525（min） 工序3：铣平面至24.6mm根据机械制造工艺与机床夹具课程设计指导铣削宽度32mm时。由于采用面铣刀，所以选机床选用专用铣刀1） 铣削背吃刀量 根据平面的尺寸为留精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度2.80.8，由于加工表面精度要求Ra=6.3 um，采用半精铣精铣，选择背吃刀量为分别为1mm和0.3mm.2） 进给量的选择 由单向转动部分知，铣削深度为7.7mm宽度为14mm。经简明机械加工工艺手册1122查出进给量为f=0.15mm。 3） 选择刀具磨钝标准及刀具寿

20、命根据机械制造工艺与机床夹具课程设计指导、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6镶齿铣刀do=50mm，刀具寿命 T=120min（表3.8）4） 铣削速度 经机械制造工艺与夹具课程设计指导表2-22查出削速度为22m/min.5）基本工时入切量及超切量由表2.29. 查出L +=10mm 所以 =(80+10)/280x0.62=0.32 (min) 6） 机床功率根据机械制造工艺与机床夹具课程设计指导 当 =71m/min、=2.8mm、=41mm、=0.08、=1.4kw 切削功率的修正系数：故0.8,根据X62型铣床说明书，机床主轴允许的功率为=7.50.75=5.63kw 故 因此所决定

21、的切削用量可以采用。=2.8mm、=80m/min、n=160r/min =0.08m/s 、=0.0625mm/z工序4：热处理，调质硬度235HBW工序5:磨至28mm选用机床：MS-600 万能磨床 1) 精磨至280.0210，单边Z=0.2mm,一次磨去全部余量，进给量 f=0.1mm/r根据有关手册，确定万能磨床的n=2600r/min切削工时： L= 30mm =3mm 所以 =0.13min工序6：分别磨至45mm、40mm、64mm、45mm工序7：磨至与水平面成24.3mm同上工序5一样 工序8：铣键槽 铣削8H9槽。 加工工件尺寸：8+0.170mm , 长度L=16mm

22、 加工要求：高速钢错齿三面刃铣刀（精密级K8）加工余量8 用乳化液却机床：X621）选择铣削用量由于槽的宽度为8mm, 故二次走完，=23mm =10mm由机械制造工艺与机床夹具课程设计指导表3.3 确定f=0.5mm/r 现取f=0.8mm/r =0.5/24=0.02mm/s2） 确定切削速度和每齿进给量决定切削速度和每齿进给量、由机械制造工艺与机床夹具课程设计指导3.27的公式由机械制造工艺与机床夹具课程设计指导，表2.15得 =21m/min=1000V/D=334.4 由机床技术资料得和334.4接近的有280n/m和400n/min取280n/min、=25、=0.2、Xv=0.1

23、、v=0.2、=0.5、=0.1、m=0.25、Km=1.12、=0.8、=0.82, =*=1.12*0.8*0.82=0.79 3）基本工时基本工时根据 机械制造工艺与机床夹具课程设计指导表3.5=(40+20)X2/150=0.8（min） +=20mm i=2(走两次)三、夹具设计方案3.1对加工件进行工艺分析：工件已加工过内孔。在加工槽时，槽的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很高，由铣削直接加工就可以达到要求，其中槽的宽度由刀具的尺寸保证，槽的深度尺寸和位置精度由设计的夹具来保证。槽的位置包括如下两方面要求： 1.1、加工槽的宽度为8mm； 3.2定位方案设计： 根据加工槽两侧面相对于中

24、心面对称要求，需要限制工件X方向转动自由度、Y方向转动自由度和Z方向转动自由度；根据加工槽宽度和深度要求，需要限制工件X方向移动自由度和Z方向移动自由度。但考虑到加工时工件定位的稳定性，可以将六个不定度全部限制。 工件相对中心面对称，要实现加工槽两侧面相对中心面对称的要求，应选圆柱表面面作为定位基准。由加工槽深度要求，可以选择右边外圆面为第二定位基准，利用支撑实现定位。由于外圆表面已经加工，加上V形块起到支撑定位，螺母夹紧加工件。此方案实现了工件的完全定位，无重复定位，方案可取。3.2.1计算定位误差：工件在夹具中定位产生的定位误差，其值应控制在工件相对尺寸或位置公差的，为此需对每一项工序加工

25、要求逐一进行分析。对加工槽深尺寸A进行分析 加工槽的深度尺寸的工序基准为工件小孔外圆面的上母线，定位基准为外圆中心线，则：定位（A）=位置+不重 =0.035+0.04=0.075mm 因定位（A）值小于工序尺寸公差值的，故能满足工序加工要求。3.2.2对加工槽两侧面对称度进行分析 加工槽的位置精度对称度的工序基准是外圆表面，这里忽略基准的位移误差，则 定位（对称度）=位置+不重=0+0.03=0.03mm 因定位（对称度）值小于工序位置精度要求的公差值的，故能满足工序加工要求。3.3夹紧方案设计：对此工件的铣削加工，我们所采用的是螺栓螺母夹紧的定位原理，而且我们拟定采用的是手动夹紧，为了节约

26、成本，我们采用一个螺栓，一个螺母对其压紧。根据工件上大孔的尺寸螺杆的尺寸大小，我们选用m27的压紧螺母。 刀具：高速钢直齿三面刃铣刀。 D=8mm. Z=18 =2448N校核定位销： 根据公式：可知直径为27mm的螺杆和m27的螺母能满足夹紧力的要求。夹紧力：由于工作状态原因，切削力与夹紧力在空间上是相互垂直的。螺母提供的夹紧力足以夹紧，故无须验算。3.4其它装置设计：铣床夹具依靠夹具体底面和定向键侧面与机床工作台上平面及T型槽相连接，以保证定位元件对工作台和导轨具有正确的相对位置。为了减小安装时的偏斜角的误差，安装定向键时应当使它们靠向T型槽的同一侧。对定向键的设计方案如右图所示：对定向键

27、的直角部分都倒2*45的倒角，在夹具体与定向键的连接部分中的直角开出凹槽。定向键与夹具体采用压紧连接，至于定向键的大小要根据铣床工作台是具体情况而定，在此我们就不对定向键的尺寸大小进行说明。3.5夹具体设计：在夹具体设计方面，我们采用了一个直角块，来进行大体上的定位，而且要设置导引装置的安装位置，夹具体通过安装在夹具体上的定向键进而与铣床的工作台连接，从而实现对夹具的固定。此夹具具有足够的刚度与强度，安放稳定，工艺性好，实用安全。3.6夹具工作原理(操作)简介：对此夹具各个零件的装配关系见图，下面我们来分析与说明它的工件原理：螺栓、螺母与夹具体紧紧连接。V型块起支撑定位作用。在夹具体的底平面上安装定向键用于与铣床工件台面的连接与定位。工件时，只要把压紧螺母、螺杆卸下，即可把工件套上去。当工件套上去后，用压紧螺母进行夹紧。这时铣刀在导引装置的引导下对待加工工件进行加工，并且在导引装置的作用下完成铣床对工件的铣槽工序。本夹具操作简单，省时省力，装卸工件时只需靠压板紧定螺栓的松紧即可轻松实现。设计体会课程