zd3型刚性凸缘联轴器零件工艺规程及加工螺栓孔手动夹具设计大学论文.docx

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zd3型刚性凸缘联轴器零件工艺规程及加工螺栓孔手动夹具设计大学论文

XX大学

课程设计论文

ZD3型刚性凸缘联轴器零件工艺规程

及加工螺栓孔手动夹具设计

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摘要

ZD3型弹性柱销联轴器零件加工工艺及夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。

在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。

关键词：

工艺，工序，切削用量，夹紧，定位，误差全套设计加197216396或401339828

第1章序言

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及有力支柱。

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。

ZD3型弹性柱销联轴器零件加工工艺及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、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。

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

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、涉及知识面广。

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。

第2章零件的分析

2.1零件的形状

题目给的零件是ZD3型弹性柱销联轴器零件，主要作用是起连接作用。

它主要用于轴与轴之间的连接，以传递动力和转矩。

由于弹性套易发生弹性变形及其外径与圆柱孔为间隙配合，因而使联轴器具有补偿两轴相对位移和减震缓冲的功能。

且不用设置中榫机构，以免丧失补偿相对位移的能力。

联轴器是用来连接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使其共同旋转以专递转矩的机械零件。

在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲，减振和提高轴系动态性能的作用。

联轴器是由两部分组成的，分别与主动轴和从动轴连接。

一般动力机大都借于联轴器与工作机相连接。

但联轴器在机器运转时不能分离，只有当机器停止运转才能将两轴分离。

联轴器有时候可以作为安全装置。

其分类主要有刚性联轴器和挠性联轴器两大类。

零件的实际形状如上图所示，从零件图上看，该零件是典型的零件，结构比较简单。

具体尺寸，公差如下图所示。

2.2零件的工艺分析

由零件图可知，其材料为45，，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。

ZD3型弹性柱销联轴器零件主要加工表面为：

1.车外圆及端面，表面粗糙度值为3.2。

2.车外圆及端面，表面粗糙度值3.2。

3.车装配孔，表面粗糙度值3.2。

4.半精车侧面，及表面粗糙度值3.2。

5.两侧面粗糙度值6.3、12.5，法兰面粗糙度值6.3。

ZD3型弹性柱销联轴器共有两组加工表面，他们之间有一定的位置要求。

现分述如下：

（1）．左端的加工表面：

  这一组加工表面包括：

左端面，Φ160外圆，Φ80外圆，Φ40内圆，倒角钻孔并攻丝。

这一部份只有端面有6.3的粗糙度要求，。

其要求并不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。

而钻工没有精度要求，因此一道工序就可以达到要求，并不需要扩孔、铰孔等工序。

（2）.右端面的加工表面：

这一组加工表面包括：

右端面；Φ160的外圆，粗糙度为1.6；Φ80的外圆并带有倒角其要求也不高，粗车后半精车就可以达到精度要求。

其中，Φ40的孔或内圆直接在上做镗工就行了。

第3章工艺规程设计

本ZD3型弹性柱销联轴器假设年产量为10万台，每台车床需要该零件1个，备品率为113%，废品率为0.25%，每日工作班次为2班。

该零件材料为45，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择锻造。

依据设计要求Q=100000件/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率α和废品率β分别取113%和0.25%代入公式得该工件的生产纲领

N=2XQn（1+α）（1+β）=2385135件/年

3.1确定毛坯的制造形式

零件材料为45，考虑到零件在使用过程中起连接作用，分析其在工作过程中所受载荷，最后选用锻造，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。

年产量已达成批生产水平，而且零件轮廓尺寸不大，可以采用锻造，这从提高生产效率，保证加工精度，减少生产成本上考虑，也是应该的。

3.2定位基准的选择零件表面加工方法的选择

待加工的两零件是盘状零件，孔是设计基准（也是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。

具体而言，即选Ø40mm的孔及其一端面作为精基准。

由于待加工的两零件全部表面都需加工，而孔作为精基准应先进行加工，对主动端而言，应选面积较大的外圆及其端面为粗基准；对从动端而言，应选面积较大Ø160mm的外圆及其端面为粗基准。

待加工的两零件的加工面有外圆、内孔、端面、键槽、锥孔，材料为30CrMnSi钢。

以公差等级和表面粗糙度要求，参考相关资料，其加工方法选择如下。

（1）Ø80mm的外圆面为未注公差尺寸，根据GB1800—713规定其公差等级按IT14,表面粗糙度为Ra25um，粗车即可（表5-14）。

（2）Ø160mm的外圆面为未注公差尺寸，根据GB1800—713规定其公差等级按IT14,表面粗糙度为Ra6.3um，需进行精车和半精车。

（3）Ø13mm的柱销孔为未注尺寸公差，根据GB1800—713规定其公差等级按IT14,表面粗糙度为Ra6.3um，需进行粗镗（表5-15）。

（4）Ø40mm的内孔，公差等级为IT8,表面粗糙度为Ra1.6um，需进行粗膛→半精膛→精镗加工（表5-15）。

（5）键槽槽宽和槽深的公差等级分别为IT13和IT14,表面糙粗度分别为Ra3.2um和Ra6.3um,需采用三面刃铣刀，粗铣→半精铣（表5-16）。

（6）端面本零件的端面为回转体端面，尺寸精度的都要求不高，表面粗糙度为Ra25um,粗车即可。

3.3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。

在生产纲领已经确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。

除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

3.3.1工艺路线方案一

3.3.1主动端

工序10锻造出毛坯。

工序20毛坯热处理，时效处理。

工序30：

以Ø80mm处外圆及其端面定位，粗车另一端面，粗车半精车外圆Ø160mm，

工序40：

以半精车后的Ø160mm外圆及其端面定位，粗车另一端面，粗车外圆Ø80mm，倒角。

工序50：

以半精车后的Ø160mm外圆及其端面定位,半精车另一端面粗镗Ø40mm及锥度的孔。

工序60：

以Ø160mm外圆及其端面定位，精镗Ø40mm及锥度的孔。

工序70：

以Ø40mm孔及端面定位，粗铣、半精铣键槽。

工序80：

以Ø40mm孔、端面及粗铣后的键槽定位，一共要加工4个Ø13mm的柱销孔。

工序130：

去毛刺。

工序100终检入库。

3.3.2从动端

工序10锻造出毛坯。

工序20毛坯热处理，时效处理。

工序30：

以Ø80mm处外圆及其端面定位，粗车另一端面，粗车半精车外圆Ø160mm，

工序40：

以半精车后的Ø160mm外圆及其端面定位，粗车另一端面，粗车外圆Ø80mm，倒角。

工序50：

以半精车后的Ø160mm外圆及其端面定位,半精车另一端面粗镗Ø40mm孔。

工序60：

以Ø160mm外圆及其端面定位，精镗Ø40mm孔。

工序70：

以Ø40mm孔及端面定位，粗铣、半精铣键槽。

工序80：

以Ø40mm孔端面及粗铣后的键槽定位，一共要加工4个Ø13mm的柱销孔。

工序130：

去毛刺。

工序100终检入库。

3.4选择加工设备和工艺装备

3.4.1机床选用

①.工序Ⅳ和工序Ⅵ是粗车、粗镗和半精车、半精镗。

各工序的工步数不多，成批量生产，故选用卧式车床就能满足要求。

本零件外轮廓尺寸不大，精度要求属于中等要求，选用最常用的CA6140卧式车床。

参考根据《机械制造设计工工艺简明手册》表4.2-7。

②.工序Ⅸ是钻孔，选用Z525摇臂钻床。

主、从动端工序Ⅳ都为CA6140卧式车床。

由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上镗孔。

由于要求的精度较高，表面粗糙度较小，需选用较精密的机床才能满足要求，因此选用CA6140卧式车床（表5-80）。

3.4.2选择刀具

①.在车床上加工的工序,一般选用硬质合金车刀和镗刀。

加工刀具选用YG6类硬质合金车刀，它的主要应用范围为普通铸铁、冷硬铸铁、高温合金的精加工和半精加工。

为提高生产率及经济性,可选用可转位车刀（GB5343.1-85,GB5343.2-85）。

②.钻孔时选用高速钢麻花钻，参考《机械加工工艺手册》（主编孟少农），第二卷表10.21-47及表10.2-53可得到所有参数。

3.4.3选择量具

本零件属于成批量生产，一般均采用通常量具。

选择量具的方法有两种：

一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器的测量方法极限误差选择。

采用其中的一种方法即可。

3.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

“ZD3型弹性柱销联轴器”零件材料为45，查《机械加工工艺手册》（以后简称《工艺手册》），表2.2-17各种铸铁的性能比较，硬度HB为143～2613，表2.2-23球墨铸铁的物理性能，密度ρ=7.2～7.3（），计算零件毛坯的重量约为2。

表3-1机械加工车间的生产性质

生产类别

同类零件的年产量[件]

重型

（零件重>2000kg）

中型

（零件重100~2000kg）

轻型

（零件重<100kg）

单件生产

5以下

10以下

100以下

小批生产

5~100

10~200

100~500

中批生产

100~300

200~500

500~5000

大批生产

300~1000

500~5000

5000~50000

大量生产

1000以上

5000以上

50000以上

根据所发的任务书上的数据，该零件的月工序数不低于30～50，毛坯重量2<100为轻型，确定为大批生产。

根据生产纲领，选择铸造类型的主要特点要生产率高，适用于大批生产，查《工艺手册》表3.1-113特种铸造的类别、特点和应用范围，再根据表3.1-20各种铸造方法的经济合理性，采用机器砂模造型铸件。

表3-2成批和大量生产铸件的尺寸公差等级

铸造方法

公差等级CT

球墨铸铁

砂型手工造型

11~13

砂型机器造型及壳型

8~10

金属型

7~13

低压铸造

7~13

熔模铸造

5~7

根据上表选择金属型公差等级为7级。

3-3铸件尺寸公差数值

铸件基本尺寸

公差等级CT

大于

至

8

63

100

160

100

160

250