星轮零件加工工艺设计钻3.docx

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星轮零件加工工艺设计钻3

机械制造技术课程设计说明书

设计题目：

制定图5-2星轮的加工工艺

设计钻3-φ4孔的钻床夹具

专业：

机械电子工程

班级：

12-3

学号：

1230120302

姓名：

陈俊强

指导教师：

张中然

机械工程系

2015年10月26日

序言

机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。

机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。

我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础与有力支柱。

从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。

支架的加工工艺规程与其车Φ60孔夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。

正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以与工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。

本次设计也要培养自己的自学与创新能力。

因此本次设计综合性和实践性强、涉与知识面广。

所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。

本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。

一、零件分析

（一）零件的作用

图1星轮

题目所给定的零件是汽车离合器上的星轮（见图1），其作用是依靠太阳轮和行星架的正时转动和逆时转动来实现方向的改变，按照类型又分为主动和被动行星轮，只要运用在汽车变速箱（AT）传动机构上，实现动力传递，能增加和递减传递的动力。

（二）零件的工艺性分析

星轮共有两组加工表面，它们相互间有一定的位置要求。

现分析如下：

①星轮外圆Ф40K6,Ф45f7,其形状公差均遵守包容要求,表面粗糙度均为Ra1.6µm

②星轮内孔Ф28H7,其形状公差遵守包容要求,表面粗糙度为Ra0.8µm,其外形尺寸14端面与孔Ф28轴心线垂直度误差为0.025,其左端面对孔Ф28轴心线圆跳动误差为0.025;

③外圆Ф45轴心线对外圆Φ40轴心线的同轴度误差为0.06,外形尺寸61±0.15右端面对尺寸17的圆跳动误差为0.02；

④键槽宽度为8H9,长度为16mm，轴槽深为40.5h11,表面粗糙度Ra5.2µm，在Φ64的外圆上离它的轴心线24.3的平面与孔Φ28H7轴心线的平行度误差为0.012表面粗糙度为Ra0.8µm，3个Φ4H9孔相对于对称分布三个。

（三）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与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与端面的全部加工。

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。

二、过程工艺分析

（一）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：

；屈服强度：

；硬度：

HBS为197，最终成品调质处理到硬度为22-27HRC

（二）基准的选择

基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。

基准面选择的正确与合理可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。

否则，加工工艺过程中问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行。

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.精基准的选择

星轮主要应用于超越离合器上面，其星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。

（三）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、尺寸精度与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与专用夹具，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。

（1）工艺路线方案一：

工序1.粗车端面，车内孔φ27.7mm、车外圆φ63.7mm、φ39.7mm、φ44.7mm与倒45°倒角，选用C3163-1转塔式六角车床与三爪卡盘夹具。

工序2.调头车另一端面，车外圆φ44.7倒mm45°倒角

工序3.铣键槽。

以内孔为基准，

工序4.以内孔与两端面为基准。

选用X62W卧式铣床专用夹具夹紧工件在Ф64mm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234HBW。

工序7.精铣三平面、外圆柱面与键槽到规定尺寸

工序8.按零件图所示，参照《金属机械加工工艺员手册》表3-59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Φ4mm，转动万能分度头120°加工三次。

工序9.检验

（2）工艺路线方案二：

工序1.粗车端面，车内孔φ27.7、车外圆φ63.7、φ39.7、φ44.7与倒45°倒角，选用C3163-1转塔式六角车床与三爪卡盘夹具。

粗、精车B/C阶梯轴外圆面

工序2.调头车另一端面、外圆φ44.74mm、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234HBW。

工序5.以外圆为基准磨内孔磨至Φ28mm

工序6.以内孔为基准，磨外圆分别磨至Φ45mm、φ40mm、φ64mm、φ45mm

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Φ4mm、φ2mm

工序9J.检验

（3）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。

综合比较，方案二更好，所以最终选择方案二。

（四）机械加工余量、工序尺寸与毛坯尺寸的确定

铣削加工加工余量依据《机械加工工艺手册设计实用手册》表8—31以与表15—50查得、公差依据《互换性与测量技术基础》表3—2查得表面粗糙度以与经济精度由《机械制造工艺学》表1—15查得。

钻、扩、铰孔加工加工余量依据《机械加工工艺手册设计实用手册》表8—18查得、公差依据《互换性与测量技术基础》表3—2查得表面粗糙度以与经济精度由《机械制造工艺学》表1—15查得。

星轮的材料为45钢，生产类型为批量生产，采用型材。

根据上述原始资料与加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸与毛坯尺寸如下：

（1）以星轮外圆为基准。

据《金属机械加工工艺人员手册》（以下简称《工艺手册》）表5-6，型材偏差±1.0mm。

表面粗糙度Ra=1.6μm,要求粗加工和精加工。

参照《实用金属切削加工工艺手册》（以下简称《切削手册》）第586页可知，加工余量为：

粗车：

Ф=2.5mm，精车：

Ф=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。

（2）Ra=1.6μm的端面。

要求粗加工和精加工。

参照《工艺手册》表5-72可知，加工余量为2mm。

（3）基准面为左端面B。

Ra=1.6μm,要求粗加工和精加工。

参照《工艺手册》表5-72，粗车ap=3mm,精车ap=1mm。

车削公差即为零件公差：

0.02mm。

（4）星轮右端面。

Ra=3.2μm。

要求粗加工和半精加工。

参照《切削手册》第586页可知，粗车Ф=3mm，半精车Ф=0.5mm。

（5）星轮左端面。

Ra=3.2μm。

要求粗加工和半精加工。

参照《切削手册》第586页可知，粗车Ф=3mm，半精车Ф=0.5mm。

（6）Φ28h7内孔。

粗磨和精磨。

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）。

由于毛坯与以后各道工序（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。

（五）确定切削用量与基本工时

1）工序1：

车削端面、外圆与内孔。

加工要求：

粗车车端面、车内孔至φ27.7mm分别车外圆到φ63.7mm、φ39.7mm、φ44.7mm，表面粗糙度值Rz为10-18。

机床：

CA6140卧式车床。

刀具：

刀片材料为yt15，刀杆尺寸16mm*25mm，Kr=90°。

车削用量的选择：

（1）背吃刀量的选择：

已知长度方向的尺寸为61±0.15mm。

根据毛坯尺寸Φ67mm.L=64mm，故分二次加工（粗车、半精车）。

粗车时，选择aｐ=1.5mm；半精加工时，选择aｐ=0.3mm；车削内圆时，粗车精车被吃刀量分别为aｐ=0.8mm，aｐ=0.3mm。

（1）进给量的选择：

根据《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》（第2版）表2-19当刀杆尺寸为16mm×25mm,ae≤３mm时，以与工件直径为Φ67mm时.ƒ=0.6-0.9mm/ｒ.按C3163-1车床说明书　取ƒ=0.6mm/n。

由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.75—0.85所以：

实际进给量f=0.6×0.8=0.48mm/ｒ。

（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ns=1000vc/dw=229.8（r/min），按C3163-1车床说明书　ｎ＝200r／min。

（5）基本工时

t=L+L1+L2/nf式中L=28，L1=14，L2=0

所以t=（L+L1+L2）/nf=（28+14+0）/80=0.525（min）

2）工序2：

工序2.调头车另一端面、外圆φ44.74mm、倒45°倒角

3）工序3：

铣平面至24.6mm

根据《切削用量简明手册》表3.1铣削宽度ae≤32mm时。

由于采用面铣刀，所以选x51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ac＝2.8±0.8ｍｍ，由于加工表面精度要求Ra=6.3um，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