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结合子说明书

结合子的加工工艺设计

摘要:

本次设计通过结合子零件图的分析，确定了该零件的毛坯材料及尺寸规格。

结合子是机械零件中比较常见的零件之一，该零件是齿轮传动中的重要部件，通常在变速箱中起变速作用，其承载性关系到整个设备的安全。

通过对零件的加工工艺分析，确定了该零件的加工工艺路线，编写工艺过程卡片和工序卡片分析零件的技术要求，为了提高生产率和保证零件的设计要求，对每到工序的加工进行了合理的安排。

关键词：

工艺设计加工结合子

1.结合子零件简图

结合子零件简图如图1-1所示。

图1-1结合子零件简图

零件简图样分析如下：

1）零件的作用：

结合子是齿轮传动中的重要部件，通常在变速箱中起变速作用，其承载性关系到整个设备的安全。

2）由图1-1可知该零件属于盘套类零件，全部表面均进行机械加工而且内外圆有同轴度要求。

图中以Φ70

mm外圆、Φ55Φ

mm的孔为最高精度要求，且表面粗糙度分别为Ra3.2和Ra1.25。

3）图中以Φ70

mm外圆、Φ45

mm内孔为基准外圆与孔有跳动公差0.025mm。

台阶面与内孔有垂直度公差，公差值为0.025mm。

Φ55Φ

mm的内孔与Φ70

mm的外圆有同轴度公差，公差值为0.025mm。

图中宽为21

mm的曹与Φ45

mm内孔轴线有对称度公差，公差为0.125mm。

4）零件有热处理要求所以加工中需要安排转序。

2.结合子毛坯的确定

1）材料及制造方法的选择：

在制订工艺规程时，合理选择毛坯不仅影响到毛坯本身的制造工艺和费用，而且对零件机械加工工艺、生产率和经济性也有很大的影响。

由零件图可知该零件的材料为45#钢，且对力学性能要求不高。

零件形状结构复杂，各台阶直径相差较大且生产类型为小批量生产，为保证质量和劳动生产力，采用金属模机械造型。

为了降低成本金属模机械造型时，零件简图中的3个Φ6的孔及Φ70

mm外圆上的两个槽、端面的4个、内孔里的花键和内孔中的台阶不宜做出，而Φ94

mm的内孔与Φ40

mm的内孔大于Φ30mm所以金属模机械造型是应该做出。

2）毛坯余量的确定：

因为图1-1中以Φ70

mm外圆、Φ55Φ

mm的孔为最高精度要求，且表面粗糙度分别为Ra3.2和Ra1.25。

所以加工中只需经过粗车—半精车—精车道工序即可达到要求，由于零件采用的是金属模机械造型所以所留的余量可以少一些，零件余量按粗车余量、半精车余量、精车余量来计算。

精车外圆余量为0.2mm，精车端面余量0.5mm。

半精车外圆余量0.8，半精车端面余量1mm。

粗车外圆余量1mm，粗车端面余量1.5mm。

综上所述:

外圆余量为2mm，端面余量为3mm。

所得的毛坯简图如2-1所示。

图2-1结合子零件毛坯简图

3.工艺分析

1）从图中可以看出该零件属于套类零件，零件上的Φ70

mm的外圆、内孔及其端面用以装配其它零件，而且Φ55Φ

mm的内孔与Φ70

mm的外圆有同轴度要求，Φ70

mm的外圆有跳动要求。

因此必须选择合理加工方法，既要保证小批量生产需要又要保证加工质量、保证Φ70

mm的外圆有跳动公差可采用一夹一顶安装的方法解决。

2）零件的最高精度为Φ70

mm外圆、Φ55Φ

mm的内孔，最高表面粗糙度为Ra1.25。

据此，整个加工阶段划分为“粗加工—半精加工—精加工”3个加工阶段。

零件简图中Φ70

mm外圆上的两个槽，在精加工完Φ70

mm外圆是就把它加工至图纸要求。

3）零件简图上Φ70

mm的外圆上的3个均布的Φ6mm的孔在铣床上加工时使用万能分度头进行风度，加工时先用铣刀在Φ70

mm的外圆上铣一个Φ6mm的小平面用来定位。

4）零件简图中的花键直径在铣床上用万能分度头装夹并且分度，用插刀进行粗插和精插至图纸要求。

5）零件简图中的4个宽为21

mm的曹与Φ45

mm内孔轴线有对称度公差，公差为0.125mm，其对称度由加工工艺来达到设计要求。

用万能分度头装夹并分度，用Φ18mm的高速钢立铣刀进行粗铣，然后精铣一边，机床不做任何动作将工件旋转180º精铣另一边，测量槽宽，得一值计算其差值。

机床进其差值的一半进行精铣，再次将工件旋转180º精铣另一边。

重复上述工作将曹铣至图纸要求。

4．加工的中的难点分析

1）如何保证形位公差、垂直度、圆跳动要求?

通过三抓卡盘一次性装夹，完成右端面和外圆的精加工。

2）如何保证对4-21

mm槽处，热处理后工件变形对同轴度的影响？

在车Φ55Φ

mm和Φ94Φ

mm的内孔是留精车余量，然后进行热处理，在热处理之后找正装夹工件右端。

精车Φ55Φ

mm和Φ94Φ

mm的内孔至图纸要求。

3）定位孔的对刀方法，使用专用对刀游标卡尺对刀。

按图1—4a所示方法进行第一次测量，记住游标卡尺读数；将游标卡尺旋转180度，角铁接触铣刀右侧，游标卡尺接触工件左侧进行第二次测量，又得一读数，两次读数差的1/2则为工作台移动数。

如图1—4b所示，定位块安装在百分表座适当高度并与工件侧母线贴平，百分表测头与铣刀侧面接触，得一读数并记住；将百分表及表座移至工件另一侧，移动百分表及表座，使定位块与工件母线贴平，得百分表另一读数，两读数差的1/2即为工作台移动读数，这样铣刀即可对中。

图1—4

5.零件的热处理

选择合适的材料，安排足够和合理的热处理工序，对于保证零件的性能、精度要求和改善其切削加工性能非常重要。

1）毛坯热处理

毛坯的热处理一般采用正火，其目的是消除锻造应力，细化晶粒，并使金属组织均匀，以利于切削加工。

2）预备热处理

在粗加工之后半精加工之前，安排调质处理，目的是改善切削加工性能，提高工件表面光洁度，获得良好的综合力学性能。

（3）最终热处理

最终热处理一般安排在半精加工之后，精加工之前，局部淬火产生的变形在最终精加工时得。

通过上面对热处理的分析，结合该零件的毛坯由此确定结合子毛坯的热处理方案如下：

正火—调质。

因为零件毛坯选用的是锻件，应该在粗加工前进行正火，以提高材料的力学性能，改善切削加工性，细化晶粒，消除组织缺陷，为下一步工序做好准备。

调质HRC52应该安排在粗加工以后半精加工以前，因为如果把调质安排在精加工以后则没有加工余量来加工调质后引起的变形，无法达到图纸要求。

6.定位基准的选择

1）保证不加工表面与加工表面相互位置要求原则。

当有些不加工表面与加工表面之间有相互位置要求时，一般不选择加工表面作为粗基准。

2）保证各加工表面的加工余量合理分配的原则。

应选择重要加工表面为粗基准。

3）粗基准不重复使用的原则。

粗基准的精度低，粗糙度数值大，重复使用会造成较大的定位误差，因此，同一尺寸方向的粗基准，通常只允许使用一次。

4）基准重合原则。

尽可能使设计基准和定位基准重合，以减少定位误差。

5）基准统一原则。

尽可能使用同一定位基准加工同一个表面，以保证各表面的位置精度。

如轴类零件常用两端顶尖孔作为统一的定位基准。

6）互为基准原则。

当两个加工表面间的位置精度要求比较高的时候，可用互为基准的原则反复加工。

通过上面对基准选择的分析得出：

“定位基准有粗基准和精基准之分通常先确定粗基准，然后确定精基准”再结合零件零件图。

该零件的粗基准选择工件毛坯的外圆为粗基准加工精基准。

精基准的选择是根据基准重合原则和基准统一原则，以工件轴线作为主要定位基准，根据尺寸要求和装夹的稳定可靠以Φ70

mm外圆右端面作为第二精基准。

7.加工工艺路线

1）因为零件Φ70

mm外圆和Φ55Φ

mm内孔精度要求和表面粗糙度要求较高，也有精度要求和粗糙度要求低的所以零件表面的加工要粗、精分开，先粗后精，多次加工，已逐步提高其精度和粗糙度。

主要表面的精加工应安排在最后。

2）因为零件的毛坯为金属模机械造型为了改善毛坯的切削加工性能金属模机械造型的应力，所以对该毛坯进行正火热处理，其目的是消除锻造应力，细化晶粒，并使金属组织均匀，以利于切削加工。

此工序应该安排毛坯制造之后机械加工之前即安排在工序的第二工序。

3）为了提高零件的机械性能和消除内应力该工具安排局部热处理调质。

为保证该零件的设计要求，避免热处理引起零件变形引起的尺寸误差、位置误差、零件的几何形状误差，所以该零件的调质应该安排在粗加工以后半精加工以前。

如果把调质安排在精加工以后则没有加工余量来加工调质后引起的变形，零件将无法达到设计要求。

4）插花键和铣槽等次要表面的加工安排在精车外圆之后，否则在精车外圆时产生断续切削，影响车削精度，也易损坏刀具。

图中3个Φ6mm孔的加工应该放在Φ70

mm外圆后面加工，遵循先面后孔的原则。

综上所述该零件的加工路线为，备料—热处理—粗车—半精车—精车—调质—精车—拉—铣—检验—入库。

8.工艺装备

8.1刀具材料及选择

1）粗加工时进给量和背吃刀量较大，为了减小切削变形，提高刀具耐用度，选择较小前角为10º～15º。

精加工时，选择的背吃刀量和进给量较小，切削力小，为了使刃口锋利，保证加工质量，可选取较大的前角为15º～20º。

后角主要根据切削厚度大小选择，粗加工时进给量和切削厚度较大，后角取小值为5º～7º，精加工时进给量和切削厚度较小，后角取大值6º～8º。

副偏角减小会增加副切削刃与已加工表面的接触长度，能减小表面粗糙度数值，并能提高刀具耐用度，但过小的副角会引起振动，所以取10º～15º。

粗加工中刃倾角应选负值，精加工中刃倾角应选正值。

则刀具的前刀面型式为正前角曲面倒棱型，能粗加工或精加工塑性材料的刀具。

2）零件的材料为45钢，该材料有较好的韧性，和切削加工性所以刀具的材料为YT类硬质合金。

3）零件上有2个槽，在切槽是为了保证刀头强度可选主偏角为1º～2º，则选主偏角为1º的2mm切槽刀。

4）零件上有定Φ6mm孔和键槽需要进行铣削，而键槽铣刀与立铣刀相似，不同的是它周围只有两个螺旋刀齿，其端面刀齿的刀刃延伸至中心，因此在铣削两端不通的键槽时，可以作适量的轴向进给。

由零件图可知轴上键槽为6mm，所以选取Φ6mmmm的铣刀。

5）零件图上有Φ70

mm、Φ110mm等外圆和Φ55Φ

mm、Φ45

mm等内孔及3个Φ6小孔、21

mm的曹和Φ70

mm外圆上有3mm宽的曹、花键。

综上所述所选择的刀具有：

YT93º外圆车刀、45ºYT类内孔车刀、内3mm沟槽刀、3mm外沟槽刀Φ18的立铣刀、Φ6的钻头、花键拉刀。

8.2量具的选择

根据零件外形及零件最大外圆为Φ端面车刀、110mm、最大内孔Φ94mm及2个精度较高的Φ70

mm外圆、内孔Φ55Φ

mm。

所需要的量具有：

125×0.02mm游标卡尺、25-50mm内径千分尺、50-75mm外径千分尺、百分表。

9.机床的选择

零件为小批量生产，零件的主要部分是内外圆、倒角、有内外沟槽等，所以选择普通机床来加工比较经济。

CA6140型车床在机床上能加工的最大直径为400mm，在刀架上最大加工直径为210mm，主轴可通过的最大棒料直径为400mm，工艺范围可车内外圆柱面、圆锥表面、车端面、切槽等。

从零件图可知，零件最大直径32mm总长度207mm，该机床完全可以满足加工需求，所以选择CA6140车床加工该零件。

因为零件上有4个宽为21

mm的曹和3个Φ6mm的孔需要加工，而X6132型万能升降台铣床是目前国内应用比较广泛的一种卧式铣床，此机床结构比较完善，变速范围大，刚性较好，操作方便有纵向进给间隙自动调节装置。

X6132型万能升降台铣床工作台宽度为320mm，长度为1250mm，铣刀安装在主轴上，工件在垂直于铣刀轴线方向的直线运动的切削加工方式，铣床性能的提高，于是可采用较大的切削用量进行切削加工，使生产效率得到提高，该零件又为小批量生产，且能满足加工需求，所以选择X6132机床加工。

因为零件上有花键，而且属于小批量生产。

而拉床可以拉削各种形状的通孔、平面及成形表面，拉削负荷小，加工质量好，可获得较高的加工精度，能够满足加工的需求。

所以使用L6120型卧式内拉床。

综上所述：

所选的机床有CA6140车床、X6132型万能升降台铣床、L6120型卧式内拉床。

总结

通过这次课程设计，将能综合运用所学基本理论及生产实习中学到的知识进行工艺结构设计的基本训练，并逐步掌握中等复杂程度零件制造工艺设计和工艺装备选用，机械制造过程中的加工方法、加工装备等基本知识，确定各工序的装备与设备等方面的综合知识。

在开始做零件加工设计之前，认真阅读了机械零件加工工艺指导书，对零件进行仔细分析，从而在设计有一个清晰地思路，也为我的设计打下了基础。

然后开始进行正文的撰写，设计也就正式开始了，首先先对零件进行零件图分析、确定毛坯、工艺分析、绘制加工工艺过程卡、工艺卡、拟定加工方案。

在工艺分析中、巩固了所学过的知识，翻阅许多专业书籍。

经过这个设计让我们真正体会了许多、也感受了许多。

在零件设计中的各方面得到了知识的拓展。

使我对这两年总体知识进行了一次总的复习，同时也对自身在专业领域的不足有了一个总体认识，以方便日后的更好学习，不断完善和充实自己，通过老师的讲解，也明白了很多书本上没有的实际工作经验为以后的工作打下一个坚实的基础。

通过两个多月的忙碌，这次毕业设计已经基本完成，本次的设计得以完成，在这里要感谢各位老师，在设计过程中，遇到了种种困难，从课题的选择到项目的最终完成，各位始终给予我细心的指导和不懈的支持，使得这些困难才能迎刃而解。

在此谨向各位老师致以诚挚的感谢！

参考文献

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机械工业出版社，2001.8

【2】卞洪元，丁金水.金属工艺学【M】.北京：

进行工业出版社，2000.5

【3】瞿芳.机械制图（教程）上册【M】.北京：

中国传媒大学出版社，2004.7

【4】晋其纯，张秀珍《车铣工艺学》【M】.北京：

北京大学出版社,2008.

【5】《机械工人切削手册》【M】.北京：

机械工业出版社，2005.

【6】张耀宸.机械加工工艺设计手册【M】.北京：

航空工业出版社，1987

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