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1、
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摘要:
機(jī)械制造設(shè)計(jì)運(yùn)用了“機(jī)械制造技術(shù)”、“金屬工藝學(xué)”、“互換性與測(cè)量技術(shù)”、“機(jī)械加工手冊(cè)”等課程。本次設(shè)計(jì)注重理論和實(shí)踐相結(jié)合,通過(guò)假期生產(chǎn)實(shí)習(xí)積累地經(jīng)驗(yàn)與先前所修課程理論知識(shí)結(jié)合在一起來(lái)完成減速器中星輪的設(shè)計(jì),再將設(shè)計(jì)成果和過(guò)程細(xì)細(xì)地記錄下來(lái)。本次設(shè)計(jì)通過(guò)分析課程設(shè)計(jì)存在的問題,然后經(jīng)過(guò)各種途徑解決,從中鍛煉自己。
本次星輪設(shè)計(jì)的加工工藝方法和裝備部分包括機(jī)床、夾具、車、銑、鉆、鏜、擴(kuò)、鉸等裝配和加工方法。零件的工藝性分析包括零件表面粗糙度、零件加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)等。設(shè)計(jì)結(jié)尾附有設(shè)計(jì)規(guī)程卡片。
序言
機(jī)械制造課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)
2、械制造技術(shù)課程后,綜合運(yùn)用以前所學(xué)有關(guān)機(jī)械專業(yè)知識(shí),進(jìn)行零件加工工藝過(guò)程設(shè)計(jì)。其目的在于鞏固、加深擴(kuò)展機(jī)械制造技術(shù)及其他有關(guān)先修課程的理論知識(shí),把理論知識(shí)和生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合,能夠獨(dú)立分析問題、解決問題,以及初步具備中等復(fù)雜程度零件工藝規(guī)程的能力。
本設(shè)計(jì)包括兩個(gè)部分內(nèi)容:第一部分為生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型、工藝性分析和零件圖的審查。第二部分為毛坯的選擇,根據(jù)圖紙具體地闡明了毛坯選擇類型以及尺寸。零件加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)的核心部分,具體地列出了設(shè)計(jì)思路以及整個(gè)零件加工工藝過(guò)程。它包括定位基準(zhǔn)的選擇、確定表面的加工方法、確定機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差、機(jī)床設(shè)備及工藝設(shè)備的選擇、確定切削用量與基本工時(shí)
3、。第三部分是為了提高生產(chǎn)率而設(shè)計(jì)的夾具。該部分包括原始資料的分析,定位-加緊分析,夾具精度的分析與計(jì)算,夾具總體結(jié)構(gòu)分析與夾具使用說(shuō)明。
設(shè)計(jì)從還存在許多的不足,懇請(qǐng)老師批評(píng)指正。
1 零件分析
1.1 計(jì)算生產(chǎn)綱領(lǐng),確定生產(chǎn)類型
所給任務(wù)的零件是某機(jī)器上一個(gè)減速器上的零件,假定該機(jī)器年產(chǎn)量為5000臺(tái),且每臺(tái)機(jī)器上僅有一件,若取其備品為5%,機(jī)械加工廢品 為1%,則該零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)為
N=Qm(1+5%+1%)=100(1+5%+1%)=5000件/年
由上式可知,該零件的年產(chǎn)量為5000件,由零件的特在征可知,它屬于機(jī)體類小零件,因此可以確定其生產(chǎn)類型為大批量
4、生產(chǎn)
1.2 零件的工藝性分析和零件圖的審查
⑴ 零件視圖正確,足夠表達(dá)直觀、清楚、繪制符合國(guó)家標(biāo)準(zhǔn),尺寸公差及技術(shù)要求的標(biāo)注齊全、合理
⑵ 主要加工表面及要求
① 星輪外圓Ф40K6,Ф45f7,其形狀公差均遵守包容要求,表面粗糙度均為Ra1.6m;
② 星輪內(nèi)孔Ф28H7,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Ф28軸心線垂直度誤差為0.025,其左端面對(duì)孔Ф28軸心線圓跳動(dòng)誤差為0.025;
③ 外圓Ф45軸心線對(duì)外圓Φ40軸心線的同軸度誤差為0.06,外形尺寸610.15右端面對(duì)尺寸17的圓跳動(dòng)誤差為0.02;
④
5、鍵槽寬度為8H9,長(zhǎng)度為16mm,軸槽深為40.5h11,表面粗糙度Ra5.2m,在Φ64的外圓上離它的軸心線24.3的平面與孔Φ28H7軸心線的平行度誤差為0.012表面粗糙度為Ra0.8m,3 -Φ4H9孔相對(duì)于對(duì)稱分布三個(gè)。
2.過(guò)程工藝分析
2.1選擇毛坯:
根據(jù)零件材料確定毛坯材料,由于星輪是用于超越離合器上的關(guān)鍵零件,需要結(jié)構(gòu)比較硬,故材料選為45鋼件,已知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000件/年,通過(guò)計(jì)算,該零件質(zhì)量為2.7kg,由參考文獻(xiàn)(5)表2—2,2—3可知,其生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。毛坯的類型為型材(圓制棒料)。由于45鋼的經(jīng)濟(jì)性比較高,由簡(jiǎn)明機(jī)械加工手冊(cè)知毛坯的精度應(yīng)該選
6、IT12級(jí),其規(guī)格為Φ68.L=64,牌號(hào)為60Si2Mn。查《機(jī)械加工工藝與夾具》及相關(guān)《機(jī)械設(shè)計(jì)》手冊(cè)確定個(gè)加工表面的加工余量如下表所示:
加工表面
基本尺寸
加工余量數(shù)值
說(shuō)明
外圓表面
Φ68 mm
3mm
車削加工
外圓表面
Φ65mm
1mm
車削加工
內(nèi)圓表面
Φ30mm
2mm
內(nèi)圓車刀
階梯軸部分Φ45mm.Φ40mm
Φ64mm
4mm\3mm
外圓表面加工
零件圖
2.2定位基準(zhǔn)的選擇:
粗基準(zhǔn)的選擇:在保證各加工面都有雨量的前提下,因?yàn)橐WC圓柱面的中心線垂直于左端
7、面,所以以Φ60的外圓表面的粗基準(zhǔn)。
精基準(zhǔn)的選擇:星輪主要應(yīng)用于超越離合器上面,其性輪的軸心線既是定位基準(zhǔn)也是設(shè)計(jì)基準(zhǔn),在車削時(shí)選他作為精基準(zhǔn),能使加工遵循基準(zhǔn)重合原則,實(shí)現(xiàn)外圓柱面的圓跳動(dòng)和同軸度(采用專用夾具夾緊機(jī)構(gòu)),這使得工藝路線基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。毛坯外表面加工余量大,定位時(shí)可以車一頭換向車另一頭,最后,兩頂一夾。其定位方法比較精確,加緊也比較簡(jiǎn)單快捷,使操作者方便省力。
機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片
產(chǎn)品型號(hào)
C3163-1
產(chǎn)品型號(hào)
831003
共 5 頁(yè)
產(chǎn)品名稱
機(jī)床
零件名稱
星輪
第 1 頁(yè)
材料牌號(hào)
45鋼
毛坯
種類
型材
毛坯
尺
8、寸
φ68
毛坯件數(shù)
1
每臺(tái)
件數(shù)
1
備注
工序號(hào)
工序
名稱
工 序 內(nèi) 容
車間
工段
設(shè)備
工 藝 裝 備
工 時(shí)
準(zhǔn)終
單件
1
車削
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車床車間
6
車床
專用夾具、高速鋼車刀(W18Cr4V),
游標(biāo)卡尺
480s
2
鏜孔
鉸孔
1.鏜孔φ26.5
2.鉸孔至φ28
鏜床車間
2
鏜床
專用夾具、可調(diào)整的鏜刀YT8),卡尺,塞規(guī)
100s
3
倒角
1. 倒角2*45
車床車間
1
車床
普通車刀,游標(biāo)卡尺
9、
20s
4
銑鍵槽
1.銑鍵槽
銑床車間
1
銑床
專用夾具、銑刀
80s
5
銑削
200s
6
銑削
200s
7
100s
9
檢驗(yàn)
檢驗(yàn)車間
塞規(guī),卡尺等。
設(shè)計(jì)(日期)
2010.6.26
審核(日期)
會(huì)簽(日期)
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件
簽字
日期
標(biāo)記
處數(shù)
更改文件號(hào)
簽字
日期
3、 確定各表面的加工方法,擬定加工工藝路線
(1)工藝路線方案一
10、:
工序1.
粗、精車端面,鉆頂尖孔、兩端45倒角,夾一端粗車另一頭,車好后,掉頭車削另一端。 以Ф64mm圓柱面為粗基準(zhǔn)。選C3163-1轉(zhuǎn)塔式六角車床及三爪卡盤夾具。
工序2.
粗、精車B/C面。
工序3.
車如零件圖所示Ф45mmФ40mm,的階梯軸。
工序4.
粗、精車Ф28mm內(nèi)圓柱面。
工序5.
銑鍵槽。以A面為基準(zhǔn)。
工序6.
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工序8.
按零件圖所示,參照《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》表3-59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Φ4mm,轉(zhuǎn)動(dòng)萬(wàn)能分度頭120加工三次。
工序9.
檢驗(yàn)
(2
11、) 工藝路線方案二:
工序1.
粗、精車端面,鉆頂尖孔、兩端45倒角,夾一端粗車另一頭,車好后,掉頭車削另一端。以Ф64mm圓柱面為粗基準(zhǔn)。選用C3163-1轉(zhuǎn)塔式六角車床及三爪卡盤夾具。
工序2.
粗、精車B/C階梯軸外圓面。
工序3.
車如零件圖所示Ф45mmФ40mm,的階梯軸。
工序4.
銑鍵槽。以A面為基準(zhǔn)。
工序5.
粗、精車Ф28mm內(nèi)圓柱面。
工序6.
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工序8.
按零件圖所示,參照《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》表3-59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Φ4mm,轉(zhuǎn)動(dòng)萬(wàn)能分度頭120加工三
12、次。
工序9.
檢驗(yàn)
方案對(duì)比:
上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)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(lái)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(dá)到更高,并且方案二的經(jīng)濟(jì)消費(fèi)低,適合大批量生產(chǎn)。綜合比較,方案二更好,所以最終選擇方案二。
四.夾具設(shè)計(jì)
一.本夾具的主要零部件有:
中心轉(zhuǎn)軸、軸承座、軸承3副、分度盤、分度銷座、銷套、定位銷、M24螺母、墊片
二.各個(gè)零部件作用:
1. 中心轉(zhuǎn)軸:左側(cè)段主要是負(fù)責(zé)定位星輪內(nèi)孔方便左側(cè)螺母夾緊,右側(cè)段主要是負(fù)責(zé)定位軸承內(nèi)孔,安裝分度盤及相關(guān)螺母
2. 軸承座:軸承座是主要負(fù)責(zé)安裝
13、軸承和中心轉(zhuǎn)軸的裝置,并且通過(guò)底部的U型槽進(jìn)行固定整個(gè)夾具
3. 軸承3副:軸承負(fù)責(zé)連接中心軸與軸承座,起到潤(rùn)滑減小摩擦力的作用,減小磨損,保護(hù)軸承座的作用
4. 分度盤:分度盤安裝于中心軸右端,盤上有120開角,起到分度作用,分度盤左端面壓緊軸承內(nèi)圈
5. 分度銷座:分度座安裝于夾具頂部中心孔負(fù)責(zé)安裝插銷
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三.夾具夾緊工作過(guò)程
夾緊機(jī)構(gòu)的三要素是夾緊力方向的確定、夾緊力作用點(diǎn)的確定、夾緊力大小的確定。 E; r O3 p) X7 C# |
對(duì)夾緊機(jī)構(gòu)的基本要求如下:
+ K2 C H( z( N4 S4 @6 G( f
14、 ①、夾緊作用準(zhǔn)確,處于夾緊狀態(tài)時(shí)應(yīng)能保持自鎖,保證夾緊定位的安全可靠。
8 P" @1 O) T3 C }$ ^ L H# m ②、夾緊動(dòng)作迅速,操作方便省力,夾緊時(shí)不應(yīng)損害零件表面質(zhì)量
/ k8 l5 U5 P" x, m③、夾緊件應(yīng)具備一定的剛性和強(qiáng)度,夾緊作用力應(yīng)是可調(diào)節(jié)的。+ E9 g `) A/ k# f+ N
④、結(jié)構(gòu)力求簡(jiǎn)單,便于制造和維修。
1.將工件星輪右端對(duì)準(zhǔn)中心軸孔穿入,肩面定位軸向,內(nèi)孔定位。
2.中心軸左側(cè)套入墊片并用螺母M24進(jìn)行鎖緊
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3. 立銑刀采用開角為30的成型銑刀,銑削星輪外圓3處分度為120的臺(tái)
15、階及其15斜面
4.銑削一側(cè)斜面臺(tái)階后,拉出分度銷釘,順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)分度板,到下一個(gè)120分角,插入銷釘固定,繼續(xù)銑削,同理第三處臺(tái)階也采用該方法分度進(jìn)行銑削。
5.拆卸時(shí),轉(zhuǎn)動(dòng)左側(cè)段外圓螺母M24,卸下墊片,即可拿出完成該部工序的星輪零件
本設(shè)計(jì)采用普通螺母螺紋螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾緊,此機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單,容易制造,而且由于螺旋升角小,螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的自鎖性能好,夾緊力和夾緊行程都較大,從零件加工工序和受力分析,主要是少量切向力和軸向力,夾具定位了主要的軸向,并利用摩擦定位了切向受力。該夾具手動(dòng)夾緊,是最多應(yīng)用的一種夾緊機(jī)構(gòu)。
四.定位誤差
自由物體在空間直角坐標(biāo)系中有六個(gè)自由度,即沿OX,
16、OY,OZ三個(gè)軸向的平動(dòng)自由度和三個(gè)繞軸的轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。要使工件在夾具體中具有準(zhǔn)確和確定不變的位置,則必須限制六個(gè)自由度。工件的六個(gè)自由度均被限制的定位叫做完全定位;工件被限制的自由度少于六個(gè),但仍然能保證加工要求的定位叫不完全定位。在焊接生產(chǎn)中,為了調(diào)整和控制不可避免產(chǎn)生的焊接應(yīng)力和變形,有些自由度是不必要限制的,故可采用不完全定位的方法。在焊接夾具設(shè)計(jì)中,按加工要求應(yīng)限制的自由度而沒有被限制的欠定位是不允許的;而選用兩個(gè)或更多的支撐點(diǎn)限制一個(gè)自由度的方法稱為過(guò)定位,過(guò)定位容易位置變動(dòng),夾緊時(shí)造成工件或定位元件的變形,影響工件的定位精度,過(guò)定位也屬于不合理設(shè)計(jì)。
: S6 h* b( m5
17、(1)定位誤差分析
本夾具當(dāng)中,中心軸直徑28的右側(cè)肩面進(jìn)行了軸向定位,鎖緊螺母后也進(jìn)行了軸向定位約束。工件內(nèi)孔與中心軸外圓進(jìn)行了其余自由度定位,進(jìn)行了限制,由于上節(jié)中進(jìn)行了受力簡(jiǎn)單說(shuō)明,故切向不需要再增加約束。
工件定位主要依靠中心軸直徑28h6進(jìn)行定位,經(jīng)查詢得到該公差28h6為(0,-0.013),而工件內(nèi)孔孔徑為(+0.013,0)。公差帶為0.026是間隙配合符合加工要求
五、夾具優(yōu)缺點(diǎn)的分析及改進(jìn)
夾具優(yōu)點(diǎn):
1. 此機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單,容易制造
2. 由于螺旋升角小,螺旋夾緊機(jī)構(gòu)的自鎖性能好,夾緊力和夾緊行程都較大
3. 可以加工其他類似的軸類分度零件,如果有其他分度要求
18、可以更換分度板,增加了該夾具的應(yīng)用范圍
4. 內(nèi)部采用軸承設(shè)計(jì)減小了摩擦力,增加了使用壽命,如果出現(xiàn)損壞更換容易且成本低廉
夾具缺點(diǎn)
1.夾緊動(dòng)作慢,工件裝卸費(fèi)時(shí)
2.只能單件加工不能多件同時(shí)加工
3.中心軸左端受力較多
夾具改進(jìn)措施
1.可以增加氣缸裝置,利用氣缸頂緊,省去人力
2.可以加長(zhǎng)該中心定位軸,進(jìn)行多件連續(xù)加工保證共面度
3.多件加工時(shí)可以增加左端軸承裝置保持受力平衡穩(wěn)定
六.主要參考資料:
(1)《機(jī)械制造工藝學(xué)(含機(jī)床夾具設(shè)計(jì))》 機(jī)械工業(yè)出版
(2)《幾何量公差與檢測(cè)》 上??茖W(xué)技術(shù)出版社
(3)《機(jī)械制圖》 高等教育出版社
(4)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》課程設(shè)計(jì)參考資料
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