1、鄭州工程技術學院機械制造工藝與夾具課程設計說明書設計題目： 設計 星 輪 零件的 機械加工工藝規程及工藝裝備（生產綱領：4000件）班 級： 設 計 者： 指導教師： 評定成績： 設計日期： 2017年 11月 12 日至2017年11月26日鄭州工程技術學院機械制造工藝與夾具課程設計任務書設計題目： 設計 星 輪 零件的 機械加工工藝規程及工藝裝備（生產綱領：4000件）設計內容： 1、產品零件圖1張2、產品毛坯圖1張3、機械加工工藝過程卡片1套4、機械加工工序卡片1套5、夾具裝配圖1張6、夾具主要零件圖2張7、課程設計說明書1份班 級： 設 計 者： 指導教師： 評定成績： 2017年 1

2、1 月 12 日機械制造工藝與夾具課程設計任務書2前 言4一、零件分析51.1零件的作用51.2零件的工藝分析5二、工藝規程設計72.1確定毛胚的制造形式72.2基面的選擇72.2.1粗基準的選擇72.2.2 精基準的選擇72.3制定工藝路線72.4機械加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸的確定82.5確定切削用量及基本工時9星輪左右端面加工9三、夾具設計方案133.1對加工件進行工藝分析133.2定位方案設計133.2.1計算定位誤差133.2.2對加工槽兩側面對稱度進行分析133.3夾緊方案設計143.4其它裝置設計143.5夾具體設計153.6夾具工作原理(操作)簡介15設計體會16致謝17參考

3、文獻18前 言 機械制造課程設計是在學完了機械制造技術課程后，綜合運用以前所學有關機械專業知識，進行零件工藝過程設計。其目的在于鞏固、加深擴展機械制造技術及其他有關所修課程的理論知識，把理論知識和生產實踐相結合，能獨立分析問題、解決問題，以及初步具備中等復雜程度零件工藝規程的能力。本設計包括四個部分內容：第一部分零件的分析，包括零件的作用和零件的工藝分析。第二部分工藝規程設計，包括確定毛胚的制造形式、基面的選擇、制定工藝路線、機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定、確定切削用量及基本工時。第三部分課程設計心得體會。第四部分是參考文獻。 就我個人而言，我希能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作

4、進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力。隨著所學專業知識的增加，我們急需要一個可以運用所學知識的機會，而課程設計可以作學習與工作間的過渡，正是一個初步積累經驗的機會。機械制造技術課程設計是在學完了機械制造技術學和大部分專業課，并進行了生產實習的基礎上進行的一個教學環節。這次夾具設計緊跟零件工藝設計的腳步，使我們能綜合運用機械制造技術學中的基本理論，并結合生產實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備了設計一個中等復雜程度零件的工藝規程的能力。 通過夾具課程設計，我們系統的了解夾具工藝設計的全過程，為我們將來投入實際生產中做了準備。由于對理論知識的掌握不過完善，實

5、踐經驗的欠缺，以及個人能力不足，在設計中難免會有考慮不周全出現錯誤的地方，懇請老師多多批評指正。一、零件分析 圖一 星輪零件圖1.1零件的作用星輪為滾柱式超越離合器的部件，星輪和外圈均可分為主動輪。當星輪為主動件旋轉式，滾柱受摩擦力的作用被楔緊在槽內，因而帶動外圈一起轉動，這時離合器處于接合狀態。當星輪反轉時，滾柱受摩擦力的作用，被推到槽中較寬的部分，不在楔緊在槽內，這時離合器處于分離狀態如果星輪仍按左方向旋轉，而外圈還能從另一條運動鏈獲得與星輪轉向相同但轉速較大的運動時，按相對運動原理，離合器處于分離狀態，定向離合器常用于汽車、拖拉機和機床等設備中。1.2零件的工藝分析1、零件的工藝性分析和

6、零件圖的審查 零件視圖正確，足夠表達直觀、清楚、繪制符合國家標準，尺寸公差及技術要求的標注齊全、合理。2、主要加工表面及要求 星輪外圓40K6，45f7，其形狀公差均遵守包容要求，表面粗糙度均為Ra1.6m。 星輪內孔28H7，其形狀公差遵守包容要求，表面粗糙度為Ra0.8m，其外形尺寸14，端面與孔28軸心線垂直度誤差為0.025，其兩端面對孔25軸心線圓跳動誤差為0.025. 外圓45軸心線對外圓40軸心線的同軸度誤差為0.06，外形尺寸610.15右端面對尺寸17的圓跳動誤差為0.02. 鍵槽寬度為8n9，長度為16mm，軸槽深為40.5h11，表面粗糙度Ra3.2m，在64的外圓上離它

7、的軸心線24.3的平面與孔28H7軸心線的平行度誤差為0.012表面粗糙度為Ra0.8m，3個4H9孔相對于對稱分布三個。二、工藝規程設計2.1確定毛胚的制造形式 零件材料為45鋼，該材料屬于難切削的材料，該材料經過調制處理后具有良好地綜合性能，所以在加工過程中所選擇的是調制熱處理。零件的年產量已達到大批量生產的水平，且零件的輪廓尺寸不大，可采用模鍛成型。2.2基面的選擇 基面的選擇是工藝規程設計中的重要工作之一。基面選擇得正確、合理。可以保證加工質量，提高生產效率。否則，就會使加工工藝過程產生許多問題，導致零件報廢，無法生產。2.2.1粗基準的選擇 對于本零件因為其 28H7孔表面粗糙度為0

8、.8要求較高，用三爪盤以外形 43k6、 48k6的輪廓為粗基準加工外圓各表面。2.2.2 精基準的選擇 以 28H7表面粗糙度為0.8的孔，為精基準加工各外圓表面。2.3制定工藝路線 制定工藝路線的出發點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為大批量生產的條件下，可以采用萬能機床配以專用工、夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還要考慮經濟效果，一便降低生產成本。 （1）工藝路線方案一： 工序1.粗車端面，車內孔28mm 、車外圓64mm、40mm、45mm及倒45倒角，CA6140車床及三爪卡盤夾具。工序2.調頭車另一端面，車外圓4

9、5mm、倒45倒角 工序3.銑鍵槽。以內孔為基準， 工序4.以內孔及兩端面為基準。選用X62臥式銑床專用夾具夾緊工件在64mm階梯軸處且用專用105銑刀垂 直銑24.3mm個深度到水平90。 工序5.重復步驟4，轉動120銑三個。 工序 6.熱處理：硬度235HBW。 工序7.精銑三平面、外圓柱面及鍵槽到規定尺寸 工序8. 按零件圖所示，參照表確定孔加工余量的分配。在水平方向上距軸心線26.9mm出攻鉆孔4mm，轉動萬能分度頭120加工三次。 工序9.校驗。（2）工藝路線方案二： 工序1.粗車端面，車內孔28 、車外圓64、40、45及倒45倒角，選用CA6140車床及三爪卡盤夾具。粗、精車B

10、/C階梯軸外圓面 工序2.調頭車另一端面、外圓45mm、倒 45倒角 工序3.以內孔為基準，銑平面至24.6mm在轉動120，銑另兩個平面 工序4.熱處理：硬度235HBW。 工序5.以外圓為基準磨內孔磨至28mm 工序6.以內孔為基準，磨外圓分別磨至45mm、40mm、64mm、45mm 工序7.磨平面磨至與水平面成24.3mm在轉動120磨另兩個平面 工序8.銑鍵槽工序9.鉆孔4mm、2mm 工序10.檢驗。（三）方案的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一在于直接用銑床銑出平面、外圓，且先把鍵槽銑出來在銑平面最后鉆孔：方案二則與其相反，鍵槽被放置平面后，且采用磨床使精度達到更高。

11、綜合比較，方案二更好，所以最終選擇方案二。 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸的確定 “星輪”零件材料為40Gr，硬度為235HBW，生產類型為大批量生產，可采用在鍛模上合模模鍛毛胚。鋼質模鍛的機械加工余量按JB3835-85。確定時根據估算的毛胚重量約4Kg、加工精度及鍛件形狀復雜系數，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）以星輪外圓為基準。據機械制造工藝與機床夾具課程設計指導知，型材偏差1.0mm。表面粗糙度Ra=1.6m,要求粗加工和精加工。加工余量為：粗車：=2.5mm，精車： =0.5mm。粗車削的加工精度IT11級，因此偏差0.11。精車削偏差即為零件偏差

12、。 （2）Ra=1.6m的端面。要求粗加工和精加工。參照機械制造工藝與機床夾具課程設計指導可知，加工余量為 2mm。 （3）基準面為左端面B。Ra=1.6m,要求粗加工和精加工。參照機械制造工藝與機床夾具課程設計指導表5-72，粗車=3mm,精車=1mm。車削公差即為零件公差：0.02 mm。 （4）星輪右端面。Ra=3.2m。要求粗加工和半精加工。參照機械制造工藝與機床夾具課程設計指導可知，粗車=3mm，半精車=0.5mm。 （6）星輪左端面。Ra=3.2m。要求粗加工和半精加工。參照機械制造工藝與機床夾具課程設計指導可知，粗車=3mm，半精車=0.5mm。 （7） 28h7內孔。粗磨和精磨

13、。粗磨2Z=1.5mm，精磨2Z=0.5mm。公差+0.011mm（見互換性與測量技術表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，因此所規定的加工余量其實只是名義上的加工余量。實際上，加工余量有最大和最小之分。本設計規定的零件為小批量生產，應該采用調整法加工，因此在計算最大、最小加工余量時，應按調整法加工方式予以確定。根據兩端面與28h7孔的中心線之間的尺寸加工余量和工序間余量及公差分布圖可知上述方案可行2.5確定切削用量及基本工時星輪左右端面加工加工要求：粗糙度Ra=3.2m加工工步的具體參數：粗車加工余量：4mm 表面粗糙度：Ra=6.4m 經濟精度：IT11;公差：

14、1.85mm；半精車加工余量：1.5mm; 表面粗糙度：Ra=3.2m;經濟精度：IT9;公差：1mm刀具選擇：九十度外圓車刀;材料：高速鋼（W18Cr4V）；基本參數：D=80mm，L=45mm，d=32mm，z=10（見機械制造工藝與機床夾具課程設計指導）右端面加工要求：粗糙度3.2；加工工步的具體參數：粗車加工余量：3mm ；表面粗糙度：Ra=46m； 經濟精度：IT10；公差：T=0.46mm精車加工余量：0.35mm ；表面粗糙度：Ra=0.64m； 經濟精度：IT7； 公差：T=0.046mm右端階梯軸外圓面加工要求：粗糙度1.6 ，與A面同軸度0.06。加工工步的具體參數：粗車加

15、工余量：2mm ；表面粗糙度：Ra=45m ； 經濟精度：IT11；公差：T=0.46mm半精車加工余量：0.5mm ；表面粗糙度：Ra=1.63.2m ；經濟精度：IT7； 公差：0.046mm，45階梯軸表面粗糙度1.6 加工余量：0.15mm ；28H7孔加工要求：直徑28mm基孔制；七級精度；孔軸與右端面、左端面分別由0.05 的垂直度要求；孔有0.005 的圓度和0.01的直線度的形狀精度；孔壁粗糙度為0.8加工工步的具體參數：磨削2800.021加工余量：0.3mm 表面粗糙度：Ra=0.161.25m 經濟精度：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 經濟精度：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 經濟精度：IT6公差：0.016mm銑削平面加工余量：0.4 mm表面粗糙度：Ra=0.10.05m 經濟精度：IT6 公差：0.016mm工序1：車削端面、外圓及內孔。本工序采用計算法確定切削用量。1.加工條件 工件材料：45正火，模鍛。 加工要求：粗車車端面、車內孔至27.7mm 分別車外圓到63.7mm、39.7mm、44.7mm，表面粗糙度值 為10-18 機床：CA6140臥式車床 刀具：刀片材料為15，刀桿尺寸16mm25mm,

17、=90,（1）車削用量的選擇背吃刀量的選擇： 1）已知長度方向的尺寸為610.15mm 。根據毛坯尺寸67mm.L=64mm，故分二次加工（粗車、半精車）。粗車時，選擇 =1.5mm；半精加工時，選擇 =0.3mm；車削內圓時，粗車精車被吃刀量分別為 =0.8mm 、=0.3mm。2） 進給量根據機械制造工藝與機床夾具課程設計指導（第3版）表2-19 當刀桿尺寸為16mm25mm,mm時，以及工件直徑為67mm時. =0.6-0.9mm/.按CA6140車床說明書取=0.6 mm/n。由于存在間歇加工所以進給量乘以k=0.750.85 所以：實際進給量f=0.60.8=0.48 mm/。按CA

18、6140車床說明書取0.2。3） 計算切削速度 由機夾課程設計指導書知，對于高速鋼切削中碳鋼的平均切削速度為52m/min.4）確定機床主軸轉速 n=1000/d w=229.8（r/min）按CA6140車床說明書200 rmin5） 機床功率根據機械制造工藝與機床夾具課程設計指導表3.20 當 =71m/min =2.8mm 、 =1.5mm、 =0.08、 =1.4kw 。切削功率的修正系數：故0.8,根據X62型銑床說明書，機床主軸允許的功率為=7.50.75=5.63kw 故 因此所決定的切削用量可以采用。 =2.8mm =80m/min=160r/min =1.67m/s =0.0

19、725mm/s6）基本工時 式中L=28，L1=14，L2=0所以 =(28+14+0)/80=0.525（min） 工序3：銑平面至24.6mm根據機械制造工藝與機床夾具課程設計指導銑削寬度32mm時。由于采用面銑刀，所以選機床選用專用銑刀1） 銑削背吃刀量 根據平面的尺寸為留精銑的加工余量為0.2，所以本道工步切削寬度2.80.8，由于加工表面精度要求Ra=6.3 um，采用半精銑精銑，選擇背吃刀量為分別為1mm和0.3mm.2） 進給量的選擇 由單向轉動部分知，銑削深度為7.7mm寬度為14mm。經簡明機械加工工藝手冊1122查出進給量為f=0.15mm。 3） 選擇刀具磨鈍標準及刀具壽

20、命根據機械制造工藝與機床夾具課程設計指導、銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.6鑲齒銑刀do=50mm，刀具壽命 T=120min（表3.8）4） 銑削速度 經機械制造工藝與夾具課程設計指導表2-22查出削速度為22m/min.5）基本工時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） 機床功率根據機械制造工藝與機床夾具課程設計指導 當 =71m/min、=2.8mm、=41mm、=0.08、=1.4kw 切削功率的修正系數：故0.8,根據X62型銑床說明書，機床主軸允許的功率為=7.50.75=5.63kw 故 因此所決定

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：熱處理，調質硬度235HBW工序5:磨至28mm選用機床：MS-600 萬能磨床 1) 精磨至280.0210，單邊Z=0.2mm,一次磨去全部余量，進給量 f=0.1mm/r根據有關手冊，確定萬能磨床的n=2600r/min切削工時： L= 30mm =3mm 所以 =0.13min工序6：分別磨至45mm、40mm、64mm、45mm工序7：磨至與水平面成24.3mm同上工序5一樣 工序8：銑鍵槽 銑削8H9槽。 加工工件尺寸：8+0.170mm , 長度L=16mm

22、 加工要求：高速鋼錯齒三面刃銑刀（精密級K8）加工余量8 用乳化液卻機床：X621）選擇銑削用量由于槽的寬度為8mm, 故二次走完，=23mm =10mm由機械制造工藝與機床夾具課程設計指導表3.3 確定f=0.5mm/r 現取f=0.8mm/r =0.5/24=0.02mm/s2） 確定切削速度和每齒進給量決定切削速度和每齒進給量、由機械制造工藝與機床夾具課程設計指導3.27的公式由機械制造工藝與機床夾具課程設計指導，表2.15得 =21m/min=1000V/D=334.4 由機床技術資料得和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）基本工時基本工時根據 機械制造工藝與機床夾具課程設計指導表3.5=(40+20)X2/150=0.8（min） +=20mm i=2(走兩次)三、夾具設計方案3.1對加工件進行工藝分析：工件已加工過內孔。在加工槽時，槽的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很高，由銑削直接加工就可以達到要求，其中槽的寬度由刀具的尺寸保證，槽的深度尺寸和位置精度由設計的夾具來保證。槽的位置包括如下兩方面要求： 1.1、加工槽的寬度為8mm； 3.2定位方案設計： 根據加工槽兩側面相對于中

24、心面對稱要求，需要限制工件X方向轉動自由度、Y方向轉動自由度和Z方向轉動自由度；根據加工槽寬度和深度要求，需要限制工件X方向移動自由度和Z方向移動自由度。但考慮到加工時工件定位的穩定性，可以將六個不定度全部限制。 工件相對中心面對稱，要實現加工槽兩側面相對中心面對稱的要求，應選圓柱表面面作為定位基準。由加工槽深度要求，可以選擇右邊外圓面為第二定位基準，利用支撐實現定位。由于外圓表面已經加工，加上V形塊起到支撐定位，螺母夾緊加工件。此方案實現了工件的完全定位，無重復定位，方案可取。3.2.1計算定位誤差：工件在夾具中定位產生的定位誤差，其值應控制在工件相對尺寸或位置公差的，為此需對每一項工序加工

25、要求逐一進行分析。對加工槽深尺寸A進行分析 加工槽的深度尺寸的工序基準為工件小孔外圓面的上母線，定位基準為外圓中心線，則：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，故能滿足工序加工要求。3.2.2對加工槽兩側面對稱度進行分析 加工槽的位置精度對稱度的工序基準是外圓表面，這里忽略基準的位移誤差，則 定位（對稱度）=位置+不重=0+0.03=0.03mm 因定位（對稱度）值小于工序位置精度要求的公差值的，故能滿足工序加工要求。3.3夾緊方案設計：對此工件的銑削加工，我們所采用的是螺栓螺母夾緊的定位原理，而且我們擬定采用的是手動夾緊，為了節約

26、成本，我們采用一個螺栓，一個螺母對其壓緊。根據工件上大孔的尺寸螺桿的尺寸大小，我們選用m27的壓緊螺母。 刀具：高速鋼直齒三面刃銑刀。 D=8mm. Z=18 =2448N校核定位銷： 根據公式：可知直徑為27mm的螺桿和m27的螺母能滿足夾緊力的要求。夾緊力：由于工作狀態原因，切削力與夾緊力在空間上是相互垂直的。螺母提供的夾緊力足以夾緊，故無須驗算。3.4其它裝置設計：銑床夾具依靠夾具體底面和定向鍵側面與機床工作臺上平面及T型槽相連接，以保證定位元件對工作臺和導軌具有正確的相對位置。為了減小安裝時的偏斜角的誤差，安裝定向鍵時應當使它們靠向T型槽的同一側。對定向鍵的設計方案如右圖所示：對定向鍵

27、的直角部分都倒2*45的倒角，在夾具體與定向鍵的連接部分中的直角開出凹槽。定向鍵與夾具體采用壓緊連接，至于定向鍵的大小要根據銑床工作臺是具體情況而定，在此我們就不對定向鍵的尺寸大小進行說明。3.5夾具體設計：在夾具體設計方面，我們采用了一個直角塊，來進行大體上的定位，而且要設置導引裝置的安裝位置，夾具體通過安裝在夾具體上的定向鍵進而與銑床的工作臺連接，從而實現對夾具的固定。此夾具具有足夠的剛度與強度，安放穩定，工藝性好，實用安全。3.6夾具工作原理(操作)簡介：對此夾具各個零件的裝配關系見圖，下面我們來分析與說明它的工件原理：螺栓、螺母與夾具體緊緊連接。V型塊起支撐定位作用。在夾具體的底平面上安裝定向鍵用于與銑床工件臺面的連接與定位。工件時，只要把壓緊螺母、螺桿卸下，即可把工件套上去。當工件套上去后，用壓緊螺母進行夾緊。這時銑刀在導引裝置的引導下對待加工工件進行加工，并且在導引裝置的作用下完成銑床對工件的銑槽工序。本夾具操作簡單，省時省力，裝卸工件時只需靠壓板緊定螺栓的松緊即可輕松實現。設計體會課程