钟形壳设计说明书.docx

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钟形壳设计说明书

前言

机械是人类进行劳动的重要工具，也是社会发展水平的重要体现。

人类为了适应生产和生活需要远在古代就知道利用杠杆、磙子等简单机械从事建筑和运输，但在几千年来，受社会历史条件的限制机械的发展速度一直比较缓慢，直到18世纪英国人发明了往复式蒸汽机，促进了生产革命。

从此，机械才有了日新月异的迅速发展，现今，人们在日常生活和生产过程中，广泛使用着各种各样的机械，以减轻劳动工人的工作强度和提高工作效率，特别是在有些场合只能借助机械来代替人的工作。

生产实行机械化、自动化对发展国民经济具有十分重要的意义，通过这次毕业设计，能够掌握各种机械设备的结构原理及运动规律。

毕业设计是培养我们工科学生理论与实践相结合的一次教育性环节，是把我们在学理论知识应运到实践中，从中得到锻炼的关键性环节，也是我们在完成大学课程后，在做过课程设计的基础上进行的。

在实习期间，能把生产中的一些很好的方法应运到今后的工作中使其得到发展。

毕业设计的重要目的是培养我们综合运用所学的基础理论课，技术基础课和专业基础课的知识，技能去分析和解决本专业范围内的一般工程技术问题的能力，使我们掌握工程技术的一般程序、规范和方法。

在毕业设计过程中，在指导老师及工人师傅的帮助下，通过对在车间该厂的生产技术条件调查了解和对有关图纸、资料、手册的查阅，综合运用所学知识，进行了工件、夹具的设计，编制了工艺规程和绘制零件图纸，夹具总装图纸以及拟写了设计说明书。

此说明书主要涉及到以下内容：

㈠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。

㈡毛坯选择

㈢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

㈣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。

㈤设备及其工艺装备的确定

㈥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。

㈦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：

㈧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；

㈨刀具、量具设计

由于涉及到生产的规模化和经济化，本人的技术水平有限肯定会考虑不周，设计中难免出现错误及没有考虑到的问题，敬请各位读阅者能给提出错误让在以后生产实践中加以改正，谢谢各位！

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：

钟形壳是球笼万向节的一个重要的组成零件，钟形壳用滚道和其他部件连接共同在传动装置中传递动动力，在传递力矩的过程中其要承受很强的冲击力和和很大的交变载荷。

滚道是零件的主要面，也是零件中有加工难度的曲面。

1.2零件结构工艺性分析：

由零件图可知，该零件外形不复杂、尺寸不大，壳部外圆面用成形车刀或数控车床加工可提高效率，内表面的中的滚道是由一个球体旋转而成，加工中既要保证滚道的直径尺寸，又要保证滚道圆心所在的圆的尺寸，这用成形铣刀是加工粗出来的，而且滚道处在零件的内部有给加工带来一定的难度，因此滚道是零件中最难加工曲面，用而且在变动和冲击载荷环境下，对滚道的要求很高，因此滚道是该是零件最重要的面。

滚道处的倒角的旋转圆的和滚道的不是同一圆心这给滚道的加工又提高了难度.

花键要求不高，用滚压的方法加工。

螺纹用滚压和车削都可以，但零件属于大批量，考虑加工效率用滚压。

1.3技术条件分析：

a）零件中外形尺寸精度较低便于加工，

内表面中Sφ66.70.030表面粗糙度Ra为0.8μm,需要成型砂轮磨削加工

滚道相关尺寸φ18+0.050尺寸公差等级IT9φ77.86+0.030尺寸公差等级IT7滚道表面粗糙度Ra为0.4μm,需要进行精磨加工,给滚道的加工提高了很大难度

滚道对Sφ66.70.030面和φ51面位置度要求为φ0.03

b）花键虽然为非标但要求很低,用滚压便可达到要求而且效率高.

螺纹要求低采用滚压加工,效率高

2.毛坯的确定

2.1毛坯类型

考虑钟形壳在传递力矩过程时要承受很强的冲击力和很大的交变载荷,要求材料应有较高的强度、冲击韧度、疲劳强度和耐磨性,而且其轮廓形状不复杂,故采用锻件

零件尺寸很小,毛坯要求精度高,余量小,而且零件属于大批量加工,故采用模锻

2.2毛坯余量确定

1.毛坯的形状和尺寸越接近成品零件，即毛坯精度越高，则零件的机械加工劳动量越少，材料消耗越少，可充分提高劳动生产率，降低成本，但是毛坯制造费用会提高，在确定毛坯时，应根据机械加工和毛坯制造两方面考虑。

分析锻件形状复杂系数s：

v工件=πr2h=3.14*452*27+39

*π*（29+5）+（23.28/2）

=205229.92mm3=205.22992cm

w件=ρv=205.22992cm

*7.9=1619.5g=1.619kg

由于包容体和零件的毛坯接近所以S取1，所以锻件复杂系数s=w件/w包=v件/v包=1经查表只s>0.63-1为简单件。

零件在加工中需要磨削，工序中有磨削加工工序，

查表13-9知零件直径方向取2mm余量（单边），水平向取2mm

零件总长（68+78）=139mm

对所查的余量进行校核计算：

v工件=πr2h=3.14*（45+2）2*（27+2）+（39+5）

*π*（41）

+（27.28/2）

*（78+2）*π+（57/2）

*π*（54）

=255.6469cm

查表13-9

该所查的的余量和效核前相同，

加工余量根据机械工艺设计资料表1.2-7中查得各顶面、侧面、底面的加工余量确定尺寸

公差数值机械工艺设计资料表1.2-2查得如下表所示:

零件尺寸

加工余量

尺寸的偏差

毛坯尺寸

φ92

4

φ96

φ23.28

4

φ27.28

φ57

4

φ53

50

2

61+78

2+2

+0.2-00.1

143+0.2-00.1

61

4

+1.2-0.6

65+1.2-0.6

2.3毛坯－零件草图

3．机械工艺路线确定

3.1主要面加工方案的确定

3.1.1φ51左端面和45±0.025相联系粗糙度为3.2um

加工方案：

φ51左端面锻------→粗车------→半精车

公差等级IT12IT8

粗糙度12.5um3.2um

3.1.2滚道：

φ77.86+0.030IT6粗糙度0.4um

加工方案：

（1）粗铣------→精铣------→磨

公差等级IT12IT9IT7

粗糙度6.3um1.6um0.4um

（2）粗铣------→精铣------→粗磨------→精磨

公差等级IT12IT9IT8IT6

粗糙度12.5um3.2um0.8um0.4um

3.1.3内球面Sφ66.7+0.030粗糙度0.8um

加工方案：

粗车------→半精车------→磨

公差等级IT12IT9IT7

粗糙度12.5um3.2um0.8um

在3.1.2。

滚道加工中有2种加工方案，方案1比方案少一道工序比方案2更容易保证尺寸60°±3′（积累误差小于7′），但在加工过程中方案一加工难度比方案要大，效率低，用于中小批量生产，而本套工艺要求是大批量加工，故应该选方案2，在夹具的制造和工件的装夹中来减少积累误差。

次要面的加工穿插在重要面的加工中，外轮廓的车削台阶比较多，采用数控车床加工，

花键和罗纹的精度要求不高采用滚压加工。

3.2加工顺序的安排：

粗车先以内腔定位车削外圆，在随后的加工中，互为基准加工外圆和内腔，然后自为基准加工花键和螺纹，花键和螺纹的加工原打算放入半精加工阶段，但考虑到起变形比较大，应该提前加工，以便在以后的加工中让起充分释应力以边纠正其变行给其他部位带来的影响。

半精加工阶段，进行半精车内腔，粗精铣滚道，两次倒角，

精加工阶段，有内腔的磨削和滚道的磨削，考虑到滚道的加工精度比较高，姑放在最后内腔磨削之后。

然后壳体零件主要由孔和平面构成与箱体类零件大体相同，加工顺序为先面后孔，这样可以用加工好的平面定位再来加工孔，因为轴承座孔的精度要求较高，加工难度大，先加工好平面，再以平面为精基准加工孔，这样即能为孔的加工提供稳定可靠的精基准，同时可以使孔的加工余量较为均匀。

3.3定位基准的选择：

3.2.1粗基准的选择：

在粗加工阶段粗车壳体的内腔的内圆面定位和端面定位车外圆面，然后再一加工好的外圆面为基准内腔面，互为基准加工外圆和内腔。

3.2.2精基准的选择：

在粗加工时同时加工出φ51左端面。

在随后的加工中以此和外圆面为基准加工内腔和和滚道，在热处理之后在再次提高这个基准用于精加工阶段。

3.4段的划分说明

加工阶段分为：

粗加工阶段5-25、半精加工阶段30-50、精加工阶段75-90。

在粗加工阶段工序15中对φ51左端面来说是半精加工，但考虑到这到工序的加工中余粮还是很大，对机床的刚度要求很高，应该放到粗加工阶段。

方案讨论：

φ51左端面车学削时，已经可以达要求，在精加工阶段又安排了精车，是为了防止在热处理是时的变形，同时再次提高一下定位基准以用于精精加工阶段。

3.5加工工序简图

1、锻

5、粗车外圆毛坯处理

10、车内腔端面

15车外圆：

20.滚压花键：

25．滚压螺纹；

30．半精车内腔：

35．粗铣滚道：

40．精铣滚道：

45．铣倒角：

50．铣倒角：

55．热处理：

高频淬火：

花键HRC：

58-62层深3.3-4.5

滚道：

HRC58-62层深1.5-2.2

60.探伤：

65.去毛刺：

70．清洗：

75精车

80磨内腔

85粗磨滚道

90精磨滚道

95.清洗去毛刺

100.检验入库

4.工序尺寸及其公差确定

φ66.7+0.030

工艺路线

基本尺寸

工序余量（双边）

经济精度

工序尺寸

锻

φ30.5

5.5

φ30.5

1.4

粗车

φ65.3

12.5（IT11）

φ26.5

半精车

φ66.3

1.5

3.2（IT9）

φ25.5

磨

φ66.7

0.5

0.8（IT7）

φ25

φ77.8+0.030

工艺路线

基本尺寸

工序余量（双边）

经济精度

工序尺寸

车

φ66.3

粗铣

φ76.7

10.0

12.5（IT12）

φ76.7

精铣

φ77.7

1.0

3.2（IT10）

φ77.7

粗磨

φ77.8

0.1

0.8（IT8）

φ77.8

精磨

φ77.86

0.06

0.4（IT7）

φ77.86

5.设备及其工艺装备确定

所用的设备有：

CKA6140、CA6140、专用铣、M2110A专用磨床、花键冷挤压机、滚丝机za28-40、验台、钳工台。

探伤机

夹具有：

、铣滚道孔专用夹具、铣倒角专用夹具、磨滚道专用夹具、车床专用夹具、卡盘、

刀具有：

普通车刀、球头铣刀、平板锉、圆锉刀成型砂轮中心钻

量具有：

游标卡尺、千分尺专用量规。

6．切削用量及工时定额确定

铣六个Φ16.84圆弧槽倒45度角：

切削用量：

ap=9.7由表6.3-2得f=0.3mm/r由表6.3-11得v=49m/min

则n=318v/d=318x49/105=149r/min

工时定额：

由表6.4-1得T2=（t+lw）/vf2+（lw-d0）/vf

=（10+179.7）/49x9.7+（179.7-105）/（49x0.3）5.5min

由表3.3-5得装夹工件时间为0.11min由表3.3-6得松卸工件时间为0.1min

由表3.3-7得操作时间为0.68min由表3.3-8得测量工件时间为0.18min

T1=1.07minT3=51minT4=15min

T基=lz/nfap=179.7x10/149x0.3x9.7=4.2min

T总=76.8min

车Φ65.3内圆弧面时：

切削用量：

（刀尖圆弧半径取59）ap=2

由表5.3-2得f=0.3mm/r

由表5.3-20得v=120m/min

则n=318v/d=318x120/110.4=346r/min

工时定额：

（同上）T1=2.61minT2=0.2minT3=56minT4=15min

T基=lz/nfap=410.8x5/346x0.1x2=29.7min

T总=T1+T2+T3+T4+T基=103.5min

精磨Φ18内圆弧面：

切削用量：

ap=0.5由表10.2-2得f=0.5mm/rv=22m/min

则n=318v/d=318X22/270=26r/min

工时定额：

由表3.3-13得装夹和松卸时间为0.19min0.10min

由表3.3-15得操作时间为0.41min由表3.3-16得测量工件时间为0.08min

T1=0.78minT3=60minT4=15minT基=270x0.5/26x0.6x0.5=17.3min

T总=93.1min

第二部分　第35道序夹具设计说明书

1.工序尺寸精度分析

由工序图知，本道工序加工主要保证3个尺寸：

49.1±0.075，公差等级为IT10-11，φ76.7±0.15，公差等级为12级，60°±3′该工序在专用机床上加工。

2.定位方案确定

根据该工件的加工要求可知该工序必须限制：

x移动、、y转动、y移动、z移动z转动，共计5个自由度，采用φ51的右端面为定位基准来保证49.1±0.075，可以使定位基准和设计基准重合，同时采用φ90的外圆面作为定位基准来限制x移动、y转动z移动z转动。

如图：

3.定位元件的确定

1、选择定位元件：

本到工序由于用φ90的外圆面和φ51的右端面定位，定位元件采用卡盘，卡盘既是定位元件又是加紧元件

2、确定定位元件尺寸、极限偏差和定位元件间位置尺寸及其极限偏差、定位元件尺寸：

卡爪是本道工序中的定位元件，原卡盘卡爪不能满足要求，需要自行设计，由于用φ90的外圆面定位，由零件图得卡爪总的高度为70mm，其中一级面（φ51的右端面的定位面）高为10mm，保证卡盘的刚度得卡盘的厚度为30mm

4.定位误差分析计算

（1）分析49.1±0.075的定位误差：

用平面定位，设计基准与定位基准重合，

△jb=0

△db=0

所以△dw=0

（2）分析φ76.7±0.15的定位误差

卡盘是自定心机构，圆弧的圆心和卡盘的中心重合，即设计基准与工序基准重合，

△jb=0

△db=0

所以△dw=0

（3）分析60°±3′位误差

查《机床夹具手册》选用φ8H6h5的配合，精度为△1=±0.015—0.020），选±0.020

考虑相邻定位空孔距偏差±△S

所以△=±（△S/2+（△1/R*180°/π）°）

=±（37.5〞+0.028）

=±1′49.5〞﹤±3′

5.夹紧方案及元件的确定

（1）计算切削力及所需加紧力：

工件在加工时所受的力有加紧力J、切削力F和工件重力G，三者作用方向一至，由《金属切削原理与刀具》得切削力的计算公式：

F=9.81*a

=0.5d=0.5*16.84

=0.2mm/z

所以F=9.81*（0.5*16.84）

*

=52.41N

查《机械工程师夹具手册》实际所需加紧力与计算加紧力之间的关系为：

W=K*F

所以W=1.05*52.41

*

=498N

加紧如图所示

夹具体选用灰铸铁的铸造夹具体，在夹具体底部两端设计出供T型槽用螺栓紧固夹具用的U型槽耳座。

5.夹具总装草图

气动回路图：

第三部分　第3道工序刀具设计

（粗车φ23.8公差等级为IT12外圆）

1.刀具类型确定

此到工序粗加工精度要求低，因此可用90度外圆车刀。

2.刀具设计参数确定

序号

项目

数据来源或公式计算

采用值

1

刀具类型

来源于《刀具课程设计指导书》表2-62-7

焊接式90度强力外圆车刀

2

刀片材料

YT5

刀杆材料

45钢

3

几何角度

表2-8、2-9

Λs=-10度γo=20度

αo=6度αo’=4度

κr=90度κr’=5度γε=2mm

4

断削参数前面型式

来源于《刀具课程设计指导书》

表2-112-12

估计F=1mm/r

带倒棱曲面圆弧卷削槽前面

Ln=8.5mγo1=-20度br1=0.6qn=9.3

5

过渡刃

表2-13（ap=2.6mm）

直线过渡刃Kre=45度bε=1

6

刀片型号

表2-3

A420

L=20B=12C=7R=12.5r=1e=0.8

7

车刀外型结构尺寸

表2-1、2-2、2-5

BxH=20x30L=150M=8（90度弯头车刀）

8

刀槽型式

表2-4

Sinrj=ln/2qn=8.5/2x9.6=0.443

Γc=γo-γj=20度-26.3度

Hc=H+（1~2）-cCosαo/Cos（αo+γc）

=30+1-7Cos5/Cos（5+6.3）=31-7x1/1=24

Bc=B-Ctg（αo+γc）

=12-7tg（5+6.3）=10.6

Lc=L-CCosαo/Cos（αo+γc）.tgαo’

=20-7.Cos5/Cos（5+6.3）.tg5

=20-7x0.08=19.4

Γj=26.3度

Γc=6.3度

Hc=24mm

Bc=10.6mm

Lc=19.4mm

3.刀具工作草图

第四部分　第90道工序量具设计说明书

1.工序尺寸精度分析

圆弧槽Q18

为IT9级

2.量具类型确定

对圆弧槽Q18

用凸圆弧样板（R规）进行检测，量具测量面的材料为硬质合金，测量面的硬度为58-65HRC，其它部分的材料为45钢。

3.极限量具尺寸公差确定

确定量规量规的制造公差和位置公差查《公差配合与技术测量》T=0.0028，Z=0.005

小端上偏差=EI+Z+T/2=0+0.005+0.0014=0.0064mm

下偏差=EI+Z+T/2=0+0.005-0.0014=0.0036mm

磨损极限=EI=0

大端上偏差=ES=0.05mm

小端下偏差=ES-T=0.05-0.0028=0.0472mm

4.极限尺寸公差带图

5．极限量具结构设计