星輪零件的加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)

\o"中學(xué)教學(xué)"中學(xué)教學(xué)\o"大學(xué)教學(xué)"大學(xué)教學(xué)\o"外語資料"外語資料關(guān)閉星輪零件的加工工藝規(guī)程及夾具設(shè)計(jì)(上)概述第一章零件的分析...................................................................................................41.1零件的工藝性分析...............................................................................................41.1.1加工方法的選擇................................................................................41.1.2保證星輪表面位置精度的方法.........................................................................4第二章工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)..........................................................................42.1確定毛坯的制造形式........................................................................................42.2基準(zhǔn)的選擇.........................................................................................................52.2.1粗基準(zhǔn)的選擇.................................................................................................52.2.2精基準(zhǔn)的選擇.................................................................................................52.3制定工藝路線......................................................................................................52.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯的確定...............................................................52.4.1兩端外圓表面.................................................................................................62.4.2工件內(nèi)孔加工.................................................................................................72.5確定切削用量及基本工時(shí)....................................................................................72.5.1工序1鍛造毛坯..........................................................................................72.5.2工序2車削工藝外圓................................................................................72.5.3工序3鏜孔..............................................................................................112.5.4工序4滾壓孔..........................................................................................112.5.5工序5精車外圓......................................................................................11第三章鉆三個(gè)φ4階梯斜孔專用夾具計(jì)...............................................................143.1工件的加工工藝...................................................................................................143.2定位元件的選擇與設(shè)計(jì)......................................................................................143.3星輪在夾具中定位夾緊............................................................................................143.3.1夾緊裝置的組成...............................................................................................143.3.2夾緊力的確定....................................................................................................153.3.3夾緊機(jī)構(gòu)的選擇與設(shè)計(jì).....................................................................................15設(shè)計(jì)體會(huì)…………….16參考文獻(xiàn).....................................................................................................................17一零件的功用和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)我國(guó)自行研發(fā)的“星輪傳動(dòng)”技術(shù)，可以使裝備機(jī)械上的加速器、減速器、調(diào)速器、變速器的體積變小、功能增強(qiáng)，并減少進(jìn)口。這一新技術(shù)得到中國(guó)星輪傳動(dòng)協(xié)會(huì)和機(jī)械工業(yè)部有關(guān)專家的認(rèn)定。專家們認(rèn)為，“星輪傳動(dòng)”技術(shù)的原理為我國(guó)獨(dú)創(chuàng)，可應(yīng)用在煤礦、石油開采、風(fēng)力發(fā)電重型機(jī)械、建材水泥等儲(chǔ)多領(lǐng)域，應(yīng)用空間巨大。據(jù)機(jī)械專家介紹，我國(guó)傳統(tǒng)裝備機(jī)械沿用的減、變速器品種繁雜，體積巨大。一臺(tái)軋鋼機(jī)的減速器達(dá)到22噸重，而大型水泥設(shè)備的減速器重達(dá)60噸，安裝費(fèi)力，又耗費(fèi)巨大電能和熱能，且國(guó)內(nèi)有數(shù)千家減速器廠家，產(chǎn)品規(guī)模很不相同。經(jīng)過三年的不斷試驗(yàn)，哈爾濱國(guó)海星輪傳動(dòng)有限公司首次將新的“星輪傳動(dòng)”技術(shù)應(yīng)用在生產(chǎn)領(lǐng)域，并獲得成功。這項(xiàng)獨(dú)創(chuàng)的星輪傳動(dòng)技術(shù)的核心是，將一個(gè)減、變速器內(nèi)部170個(gè)單元，按用戶要求任意組合，制出的部件標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化，有很強(qiáng)的互換性，到哪都能用得上。而且可以任意改變扭距，增大拉動(dòng)能力，使一個(gè)很小的減速器帶動(dòng)龐大的裝備機(jī)械。也就是說，原來22噸的減速器，應(yīng)用新技術(shù)后，重量能夠減少14.5噸，真正達(dá)到“以小帶大”。不僅如此，由于不同的排列組合，只要客戶對(duì)減、變速器有不同的要求，需要不同形狀的產(chǎn)品，這項(xiàng)新技術(shù)都能完成它。目前，我國(guó)獨(dú)創(chuàng)的“星輪傳動(dòng)”技術(shù)已經(jīng)應(yīng)用到三峽水電站、秦皇島碼頭、山西部分大煤礦，并已形成為“上海路橋”“神華集團(tuán)”等國(guó)家大型企業(yè)配套的能力。而其中最重要的零件便是星輪,它在其中作用是無與能比,現(xiàn)在就來探討一下它作用與結(jié)構(gòu).二星輪零件的技術(shù)要求該零件的主要表面是內(nèi)孔和外圓，其主要技術(shù)要求如下：1、內(nèi)孔內(nèi)孔是起支承作用或?qū)蜃饔米钪饕谋砻?，它通常與運(yùn)動(dòng)著的軸、刀具或活塞相配合。內(nèi)孔直徑的尺寸精度一般為2級(jí)，精密軸套有時(shí)取1級(jí).內(nèi)孔的形狀精度，一般應(yīng)控制在孔徑公差以內(nèi)，有些精密軸套控制在孔徑公差的11~，甚至更嚴(yán)。對(duì)于長(zhǎng)的套筒除了圓柱度和同軸度外，還應(yīng)注意孔軸線直線度的要23求。為保證零件的功能和提高其耐磨性，內(nèi)孔表面粗糙度一般為Ra3.2~Ra0.2，有的高達(dá)Ra0.05以上。2、外圓外圓表面一般是套筒零件的支承表面，常以靜配合或過渡配合同箱體或機(jī)架沙鍋內(nèi)的孔相連接。外徑的尺寸精度通常為2~3級(jí)；形狀精度控制在外徑公差以內(nèi)；粗糙度一般為Ra6.3~Ra0.8。1）內(nèi)外圓之間的同軸度當(dāng)內(nèi)徑的最終加工系將套筒裝入機(jī)座后進(jìn)行時(shí)，套筒內(nèi)外圓間的同軸度要求較低；如果最終加工是在裝配前完成時(shí)要求較高，一般為0.01~0.05mm。2）孔軸線與端面的垂直度星輪的端面（包括凸緣端面）如工作中承受軸向載荷，或雖不承受載荷但加工中是作為定位面時(shí)，與孔軸線的垂直度要求較高，一般為0.02~0.05mm。三星輪零件的材料與毛坯齒輪零件一般都是用鋼、鑄鐵、青銅或黃銅等材料制成。有些滑動(dòng)軸承采用雙金屬機(jī)構(gòu)，即用離心鑄造法在鋼或鑄鐵套的內(nèi)壁上澆注巴氏合金等軸承合金材料，這樣既可節(jié)省貴重的有色金屬，又能提高軸承的壽命。星輪的毛坯選擇與其材料、結(jié)構(gòu)和尺寸等因素有關(guān)。孔徑較?。ㄈ鏳<20mm）的套筒一般選擇熱軋或冷拉棒料，也可以采用實(shí)心鑄件?？讖捷^大時(shí)，采用無逢鋼管或帶孔的鑄件和鍛件。大量生產(chǎn)時(shí)可以采用冷擠壓和粉末冶金等先進(jìn)的毛坯制造工藝，既提高生產(chǎn)率又節(jié)約金屬材料。第一章零件的分析1.1零件的工藝分析1.1.1加工方法的選擇該零件的主要加工表面為孔和外圓表面。外圓表面加工根據(jù)精度要求可選擇車削和磨削?？准庸し椒ǖ倪x擇比較復(fù)雜，需要考慮零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、孔徑大小、長(zhǎng)徑比、精度和粗糙度要求以及生產(chǎn)規(guī)模等各種因素。對(duì)于精度要求較高的孔往往還要采用幾種不同的方法順次進(jìn)行加工。本次設(shè)計(jì)的星輪，為保證孔的精度和表面質(zhì)量將先后經(jīng)過粗鏜、半精鏜、精鏜和滾壓等四道加工．1.1.2、保證星輪表面間位置精度的方法由星輪零件的技術(shù)要求知，星輪零件內(nèi)外表面間的同軸度以及端面與孔軸線的垂直度一般均有較高要求。為保證這些要求通常可采用下列方法：1.在一次安裝中完成內(nèi)外表面及端面的全部加工。這種方法除了工件的安裝誤差，所以可獲得很高的相對(duì)位置精度。但是，這種方法的工序比較集中，對(duì)于尺寸較大（尤其是長(zhǎng)徑比較大）套筒也不便與安裝，故多用于尺寸較小軸套的車削加工。2.星輪主要表面加工分在幾次安裝中進(jìn)行，先加工外圓，然后以圓為精基準(zhǔn)最終加工內(nèi)孔。這種方法由于所用夾具機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，且制造和安裝誤差小，因此可保證較高的位置精度，在星輪加工中一般多采用這種方法。星輪主要表面加工在幾次安裝中進(jìn)行，先終加工外圓，然后以外圓為精基準(zhǔn)最終加工內(nèi)孔。采用這種方法時(shí)工件裝夾迅速可靠，但因一般卡盤安裝誤差較大，加工后工件的位置精度較低。若欲獲得較小的同軸度，則必須采用定心精度高的夾具，如彈性膜片卡盤、液體塑料夾頭和經(jīng)過修磨的三爪卡盤等。對(duì)于較長(zhǎng)的零件，為保證位置精度，往往以外圓定位，采用一端夾持，另一端用中心夾支托來最終加工內(nèi)孔。對(duì)于本次設(shè)計(jì)加工零件的工藝不采用這種方法,是因?yàn)榧庸?nèi)孔時(shí),安裝工件需要φ45工藝外圓,只有當(dāng)外圓加工完后,才可能車去加工內(nèi)孔,進(jìn)而車出與內(nèi)孔有較小的同軸度的外圓表面φ４０及加工出其它三個(gè)斜面與斜孔．第二章工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)2.1確定毛坯的制造形式星輪零件的毛坯選擇與材料、機(jī)構(gòu)和尺寸等因素有關(guān)還與它在工作中所處的工作環(huán)境有關(guān)?？讖捷^小的星輪一般選擇熱軋或冷拉棒料，也可采實(shí)心鑄件?？讖捷^大時(shí)，常采用無縫鋼管或帶孔的鑄件和鍛件。大量生產(chǎn)時(shí)可采用冷擠壓和粉末冶金等先進(jìn)的毛坯制造工藝，既提高生產(chǎn)率又節(jié)約金屬材料。本零件為鍛造件，材料為40Cr優(yōu)質(zhì)合金鋼，抗拉強(qiáng)度：?b?530MPa；屈服強(qiáng)度：?s?315MPa；硬度：HBW為235，最終成品調(diào)質(zhì)處理到硬度為22-27HRC.2.2基準(zhǔn)的選擇2.2.1粗基準(zhǔn)的選擇對(duì)于零件而言，盡可能選擇不加工表面作為粗基準(zhǔn)。而對(duì)有若干個(gè)不加工表面的工件，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面作粗基準(zhǔn)。對(duì)于較長(zhǎng)的套筒零件，為保證位置精度，往往以外圓定位，采用一端夾持，另一端用中心夾支托來最終加工內(nèi)孔。根據(jù)這個(gè)原則，本零件選取星輪外圓φ45為粗基準(zhǔn)。工件一端用三爪卡盤夾持一端，另一端則用大頭頂尖頂住另一端。采用這種方法時(shí)工件裝夾迅速可靠，但因一般卡盤安裝誤差較大，加工后工件的位置精度較低。為了獲得較小的同軸度，須采用定心精度高的夾具，如彈性膜片卡盤、液體塑料夾頭和經(jīng)過修磨的三爪卡盤等。2.2.2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。2.3制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下，可以考慮采用萬能機(jī)床以及專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。工藝路線方案：詳見附表，《機(jī)械加工工藝過程卡片》2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“星輪”：零件材料為40Cr合金鋼，硬度HBW235，生產(chǎn)類型中量，毛坯形式為鍛造件．根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸。2.4.1兩端外圓表面：兩外圓（φ45dmm）表面一端加工長(zhǎng)度為60mm，與其聯(lián)接的要求不高的加工外圓表面直徑為φ64mm，現(xiàn)取其外圓表面直徑為φ64mm。φ45mm表面尺寸公差±0.02，表面粗糙度值Ra1.6，要求半精車；精車，加工直徑余量2Z=3.5mm.由于本設(shè)計(jì)規(guī)定零件是大批生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此在計(jì)算最大、最小加工余量時(shí)，應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。φ45mm的尺寸加工余量和工序間余量及公差分布見圖2-1。圖2-1φ45外圓工序間尺寸公差分布圖（調(diào)整法）由圖可知：毛坯名義尺寸：45+3.5×2=52（mm）毛坯最大尺寸：52+1.3×2=54.6（mm）毛坯最小尺寸：52-0.5×2=51（mm）半精車后最大尺寸：52+0.5×2=53（mm）半精車最小尺寸：52-0.02=51.98（mm）精車后尺寸和零件圖尺寸相同，即φ45mm.最后，將上述計(jì)算的工序間尺寸及公差整理成表2-1。表2-1加工余量計(jì)算表2.4.2工件內(nèi)孔加工毛坯為鍛造件，參照《工藝手冊(cè)》表2.3-9確定工序尺寸及余量為：鉆孔:φ19粗鏜孔：φ24mm半精鏜孔：φ26mm精鏜：φ27.5mm精鉸（浮動(dòng)鏜刀）：φ28±0.20mm2.5確定切削用量及基本工時(shí)2.5.1工序1：鍛造毛坯2.5.2工序2：車削，本工序采用計(jì)算法確定切削用量。（1）、加工條件工件材料：鍛造件材料為40Cr，?b?530MPa車￠45到尺寸￠48（工藝用）；車端面及倒角取總長(zhǎng)27mm（余2mm）機(jī)床：CA6140車床刀具：刀具材料為YT15，刀桿尺寸16mm×25mm，kr?90o,?0?15o,a0?120,rR?0.5mm。（2）、計(jì)算切削用量①、車￠45到￠48切削深度ap：ap?49?48?0.52進(jìn)給量f：根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》（第三版）（以下簡(jiǎn)稱《切削手冊(cè)》）表1.4，當(dāng)?shù)稐U尺寸為16mm×25mm,ap?3以及工件直徑為100mm時(shí)：f=0.6~0.9。按CA6140車床的說明書（見《切削手冊(cè)》表1.30）取f=0.7。計(jì)算切削速度：按《切削手冊(cè)》表1.27，切削速度的公式為（壽命選T=60min）：v?cTamvxvPfyvkv（m/min）式中，cv=242，xv=0.15，yv=0.35，m=0.2。修正系數(shù)kv見《切削手冊(cè)》表1.28，即：kmv=1.44，ksv=0.8，kkv=1.04，kkrv=0.81，kBv=0.97。242?1.44?0.8?1.04?0.81?0.97所以：vc=0.260?0.50.15?0.50.35=123.8(m/min)確定主軸轉(zhuǎn)速ns：ns==1000vc?dw1000?123.83.14?90?438(r/min)與438r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為500r/min，。現(xiàn)選取nw?500，所以實(shí)際切削速度v?141.3m/min.切削工時(shí)：t?l?l1?l2nf式中：l?27mm,l1?3.5,l2?0,所以：t?27?3.5×2500?0.7=0.87（min）②、車外圓：計(jì)算切削速度：按《切削手冊(cè)》表1.27，切削速度的公式為（壽命選T=60min），采用高速鋼外圓車刀，規(guī)定aP=0.25，走刀次數(shù)i=5，則vc?TamvxvPt1yvkv（m/min）式中，cv=11.8，xv=0.70，yv=0.30，m=0.11，。0.6371.75kM?()=1.11kK?0.750.611.8?1.11?0.75所以：vc=0.1127?0.250.7