从动半联轴器的工艺规程及Φ23孔的夹具设计.docx
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从动半联轴器的工艺规程及Φ23孔的夹具设计
辽宁工程技术大学
机械制造技术基础
课程设计
题目：
从动半联轴器的工艺规程及Φ23孔的夹具设计
班 级：
姓 名：
指导教师：
完成日期：
一、设计题目
从动半联轴器
二、原始资料
（1）被加工零件的零件图1张
（2）生产类型:
（中批或大批大量生产）
三、上交材料
1．绘制零件图1张
2．毛坯图1张
3．编制机械加工工艺过程综合卡片1套
4．编制机械加工工艺卡片（仅编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工艺卡片）1套
5．绘制夹具装配图（A0或A1）1张
6．绘制夹具中1个零件图（A1或A2。
装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。
1张
7．编写课程设计说明书（约5000-8000字）。
1份
四、进度安排
本课程设计要求在3周内完成。
1．第l～2天查资料，熟悉题目阶段。
2．第3～7天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。
3．第8～10天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。
4．第11～13天，完成夹具总装图的绘制。
5．第14～15天，零件图的绘制。
6．第16～18天，整理并完成设计说明书的编写。
7．第19天，完成图纸和说明书的输出打印。
8．第20～21天，答辩
五、指导教师评语
成绩：
指导教师
日 期
摘 要
这次课程设计设计的是从动半联轴器的夹具设计，包括零件图、毛坯图、装配图、夹具体零件图各一张，机械加工工艺过程卡片和与工序卡片各一张。
首先我们要熟悉零件和了解其作用。
然后，根据零件的性质和零件图上各端面的粗糙度确定毛坯的尺寸和机械加工余量。
最后拟定从动半联轴器的工艺路线图，制定该工件的夹紧方案，画出夹具装配图。
此次课程设计我了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习打好基础。
对我们动手动脑的能力有了提高。
Abstract
WhatthisdesignistheDrivenhalf-coupling,includesparepartsdiagram,semi-finishedproductdiagramandassemblediagramoneforeach,themachineprocessescraftprocesscardwithandworkprefacethecardbeanoneforeach.Wewanttoacquaintwithsparepartsandunderstanditsfunctionfirst.Then,processamountofremainingaccordingtosizeandXiewhichmakessuresemi-finishedproductofeachroughdegreewhichcarrynoodlesofpropertyandthetopofthesparepartsdiagramofspareparts.Finallyproposeddrivenhalf-couplingtechnologyroadmap,formulatetheworkpiececlampingscheme,drawthefixtureassemblydrawing.
ThistimecoursedesignIunderstandandknowgeneralmachinepartsofproductioncraftprocess,makestrongeranddeepenhavealreadylearnedoftheknowledgeofthelessonandprofessionallessonofthetechniquefoundation,theoriescontactactual,toughenfromitoneselfanalysisproblem,problem-solvingability,laythenextandgoodfoundationforaftertime'swork,andforfollow-upcourseofthestudylaygoodfoundation.Beganabilityofmovethebraintohaveanexaltationtous.
1机械加工工艺规程设计
引言
机械制造技术基础课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。
就我个人而言，我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习打好基础。
鉴于个人能力限制，此设计有很多不足之处，望师长给予指导建议。
图为从动半联轴器的零件图。
1.1零件的工艺性分析及生产类型的确定
1.1.1从动半联轴器的用途
从动半联轴器是用来联接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使之共同旋转以传递扭矩的机械零件。
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。
联轴器由两半部分组成，分别与主动轴和从动轴联接。
一般动力机大都借助于联轴器与工作机相联接。
1.1.2从动半联轴器的技术要求
按表1-1的形式将从动半联轴器的技术要求列于下表中。
表1-1从动半联轴器的技术要求
加工表面
尺寸及偏差（mm）
孔倒角
公差及精度等级
表面粗糙度Ra（µm）
形位公差（mm）
柱销孔
8-Φ23+00.021
8-2×45°
IT7
3.2
螺纹孔
8-M8
主轴孔
Φ28+00.021
1×45°
IT7
3.2
键槽
8±0.018
IT9
3.2
0.01
A
外圆表面直径
Φ28+00.021
IT7
半联轴器底面
Φ194
2×45°
6.3
0.03
A
半联轴器顶面
Φ76
2×45°
6.3
0.03
A
1.1.3审查从动半联轴器的工艺性
由从动半联轴器的技术要求分析可知，应粗加工联轴器下端面，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。
再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此联轴器零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。
1.1.4确定从动半联轴器的生产类型
已知此联轴器零件的生产为中批量生产，零件的质量是7.76Kg/个，查《机械制造工艺设计简明手册》表1-3、1-4，可确定该从动联轴器生产类型为中批生产。
1.2确定毛坯、绘制毛坯简图
1.2.1选择毛坯
零件材料为45钢，考虑零件在运行过程中所受冲击不大，故选用锻件毛坯，由于零件轮廓尺寸较小，零件结构比较简单，生产类型为中批生产，故毛坯可采用模锻成型。
零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近。
即外形做成台阶形，内部孔锻出。
毛坯尺寸通过确定加工余量后决定。
1.2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量
1.公差等级
由从动半联轴器的功能和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。
2.锻件重量
已知零件成品的重量为7.76kg，所以可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为9.2kg。
3.锻件形状复杂系数
对从动半联轴器的零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的尺寸，即锻件最大直径为Φ200mm，长60mm，所以外廓包容体的重量为mN=π×（
200／2）2×60×7.85=14.797kg，所以锻件复杂系数S=mt／mN=9.2／14.977=0.622
查表，可估算形状复杂系数为S2级别,即一般级别。
4.锻件材料系数
由于该从动联轴器的材料为45号钢，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属于M1级。
5.锻件分模线形状
根据该从动联轴器的形位特点，该从动联轴器的分模线属于平直分模线。
6.零件表面粗糙度
根据该从动联轴器的零件图可知，粗糙度Ra的值均大于1.6µm。
根据上述诸因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于表2-1中。
表2-1从动联轴器的毛坯尺寸公差及机械加工余量
锻件重量／Kg
包容体质量／Kg
形状复杂系数
材质系数
公差等级
9.2
14.797
S2
M1
普通级
项目／mm
机械加工余量／mm
尺寸公差／mm
备注
宽度R97
2.8+-10.9.9
表2-10
2.0-2.5（取2.0）
表2-13
高度56
2.5+-10..78
表2-10
2.0-2.5（取2.0）
表2-13
孔径Φ28
2.5+-11..50
表2-10
2.0
表2-14
周围孔径Φ23
2.5+-11..50
表2-10
2.0
表2-14
1.2.3绘制从动半联轴器毛坯简图
由表2-1所得结果，绘制毛坯简图如图2-2所示。
图2-1毛坯图
1.3拟定从动半联轴器工艺路线
1.3.1定位基准的选择
定位基准有粗精准和精基准之分，通常先选定精基准，然后再确定粗基准。
1.精基准的选择
考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以从动半联轴器的底面为主要的定位精基准，以Φ28孔表面为辅助的定位精基准。
2. 粗基准的选择：
以零件Φ194外圆为主要的定位粗基准，以Φ76外圆表面为辅助粗基准。
1.3.2表面加工方法的确定
根据从动半联轴器零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如表3-1；
表3-1从动半联轴器各表面加工方案
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度Ra／µm
加工方案
备注
下端面
IT11
6.3
粗车
表1-6
上端面
IT11
6.3
粗车
表1-6
Φ76外圆表面
IT13
12.5
粗车
表1-6
Φ23孔上端面
IT7
12.5
粗车
表1-6
Φ110外圆表面
IT9
3.2
粗车-半精车
表1-6
Φ194外圆表面
IT13
12.5
粗车
表1-6
Φ28孔
IT7
3.2
钻-扩-铰
表1-7
Φ23孔
IT7
3.2
钻-扩-铰
表1-7
8-M8螺纹底孔
IT
钻底孔-攻螺纹
键槽
IT9
3.2
粗铣-半精铣
表1-8
1.3.3加工阶段的划分
根据从动半联轴器的质量要求，可将加工阶段划分成粗加工、精加工两个阶段。
在粗加工阶段，首先将精基准（底面和Φ28孔表面）准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗车下端面、上端面、Φ76外圆表面、Φ23孔上端面、Φ110外圆表面、Φ194外圆表面，粗铣键槽内侧面和底面。
在半精加工阶段，完成Φ110外圆表面的半精车和Φ28孔、Φ23孔的钻、扩、铰加工。
1.3.4工序的集中与分散
选用工序集中原则安排从动半联轴器的的加工工序。
该从动半联轴器的生产类型为中批生产，可采用万能机床配以专用工、夹具，以提高生产效率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于一次装夹中加工了许多表面有利于保证各加工表面之间的相对精度要求。
1.3.5工序顺序的安排
1.机械加工工序
（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准—下端面和Φ28孔表面。
（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
（3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面—上下端面、Φ76外圆表面、Φ23孔上端面、Φ110外圆表面、Φ194外圆表面，后加工次要表面，键槽内侧面和底面。
（4）遵循“先面后孔”原则，先加工端面，再加工孔。
2.热处理工序
模锻成型后切边，进行调制，调制硬度为241-285HBS，并进行酸洗，喷丸处理。
喷丸可以提高表面硬度，增加耐磨性，消除毛坯表面因脱碳而对机械加工带来的不利影响。
3.辅助工序
粗加工端面和处理后，安排校直工序；在半精加工后，安排去毛刺和终检工序。
1.3.6确定工艺路线
在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表3-2列出了从动半联轴器的工艺路线。
图3-2工艺路线
工序号
工序名称
机床设备
刀具
量具
1
粗车Φ194圆下端面
C620-1卧式车床
端面车刀
游标卡尺
2
粗车Φ76圆上端面
C620-1卧式车床
端面车刀
游标卡尺
3
粗车Φ76外圆表面
C620-1卧式车床
外圆车刀
游标卡尺
4
粗车Φ23孔上端面
C620-1卧式车床
外圆车刀
游标卡尺
5
粗车Φ110外圆表面
C620-1卧式车床
外圆车刀
游标卡尺
6
半精车Φ110外圆表面
C620-1卧式车床
外圆车刀
游标卡尺
7
粗车Φ194外圆表面
C620-1卧式车床
外圆车刀
游标卡尺
8
半精车Φ76圆上端面
C620-1卧式车床
端面车刀
游标卡尺
9
车Φ76和Φ194外圆表面2×45°倒角
C620-1卧式车床
外圆车刀
游标卡尺
10
半精车Φ194下端面
C620-1卧式车床
端面车刀
游标卡尺
11
钻、扩、铰Φ28孔，1×45°倒角
Z525立式钻床
麻花钻、扩孔钻、铰刀
卡尺、塞规
12
钻、扩、铰8—Φ23孔，8—2×45°倒角
Z525立式钻床
麻花钻、扩孔钻、铰刀
卡尺、塞规
13
钻8—M8底孔，攻螺纹
Z525立式钻床
麻花钻、扩孔钻、丝锥
卡规深度游标卡尺
14
粗铣键槽
X51立式铣床
键槽铣刀
卡规深度游标卡尺
15
去毛刺
钳工台
平锉
16
终检
塞规、百分表、卡尺等
1.4加工余量、工序尺寸和公差的确定
前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：
1.圆柱表面工序尺寸
圆柱表面工序尺寸如下表4-1所示：
表4-1：
圆柱表面工序尺寸
加工表面
加工内容
加工余量
精度等级
工序尺寸
表面粗糙度
工序余量
最小
最大
Φ28IT8
锻件
4.0
Φ24+-10..46
扩
1.8
IT10
Φ25.8+00.084
6.3
1.120
2.400
铰
2.2
IT8
Φ28+00.021
3.2
2.183
2.264
Φ23IT8
锻件
1.0
Φ19+-10..46
扩
2.8
IT10
Φ21.8+00.084
6.3
2.136
4.20
铰
1.2
IT8
Φ23+00.021
3.2
0.980
1.287
Φ76IT11
粗车
4.0
IT10
Φ76—00..002814
12.5
4.001
4.094
Φ110IT8
锻件
4.0
Φ114+-10..78
粗车
2.9
IT10
Φ111.1--00..002814
6.3
2.123
4.684
半精车
1.1
IT8
Φ110--00..128607
3.2
1.186
1.456
Φ194IT11
粗车
4.0
IT10
Φ194--00..002814
12.5
4.324
4.124
2.平面工序尺寸
平面工序尺寸如下表4-2所示：
表4-2：
平面工序尺寸
工序号
工序内容
加工余量
基本尺寸
精度等级
工序尺寸偏差
工序余量
最小
最大
锻件
2.5
F1
+-10..55
粗车φ194圆下端面
1.5
59.5
12
0-0.25
1.0
3.35
粗车φ76圆上端面
1.7
57.8
12
0-0.25
1.2
3.45
粗车φ23孔上端面
1.5
37.0
11
0-0.25
1.0
3.25
半精车φ76圆上端面
0.8
57.5
8
0-0.180
0.55
0.980
半精车
φ194圆下端面
1.0
56.0
8
0-0.033
0.75
1.045
3.确定圆角半径
本锻件的H／B小于2，故可用下式计算：
外圆角半径0.050.50.0560.50.8rHmm， R圆整为1mm。
以上所取得圆角半径的数值能保证各表面的加工余量。
1.5切削用量、时间定额的计算
1.5.1切削用量的计算
工序01
粗车Φ194圆下端面，以T2，Φ194外圆为粗基准。
加工条件如下 ：
工件材料：
45钢,σb =170-240MPa，铸造;
工件尺寸：
amax=72mm，l=176mm;
加工要求：
粗铣Φ194圆下端面，加工余量0.8mm;
机床：
机床为C620—1型卧式车床；
夹具：
三爪自定心通用夹具；
刀具：
确定粗车Φ194圆下端面的切削用量 所选刀具为YT5硬质合金可转位刀。
根据《切削用量简明手册》第一部分表1.1，由于C620—1机床的中心高位200mm（表1.30），故选刀杆尺寸B×H=16mm×25mm,刀片厚度为4.5mm。
根据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角γ0＝12°，后角α0＝6°，主偏角Kr=90°副偏角Kr’=10°，刀倾角λs=0°，刀尖圆弧半径rr=0.8mm。
（1） 确定背吃刀量ap 由于余量仅为1.5mm，若考虑模锻斜度及公差，其最大余量为3.25mm，可在一次走刀内完成，故ap=1.5mm。
（2） 确定进给量f 根据表1.4，在粗车钢料，刀杆尺寸为16mm×25mm、3pamm、工件直径为100~400mm时，f= 0.6-1.2mm／r
按C620—1机床的进给量（表4.2—9），选择 f=0.65mm／r 确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。
根据表1.30，C620—1机床进给机构允许的进给力Fmax=3530N。
根据表1.21，当钢的σb=570~670 MPa，ap≦2mm，f≦0.75mm／r，Kr=45。
，V=65m／min,（预计）时，进给力Ff=760N。
Ff的修正系数为Kr0Ff=1.0，KλsFf=1.0,KµrFf=1.17故实际进给力为 Ff=760×1.17N=889.2N。
由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选的f=0.65mm／r可用。
（3） 选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。
（4） 确定切削速度v 切削速度v可根据公式计算，也可直接由表中查出。
现采用查表法确定切削速度。
根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工σb=600-670 MPa钢材，ap≦3mm，f≦0.75mm／r，切削速度V=109mm／min。
切削速度修正系数Kav=0.8,Ktv=0.65，KMrp=0.81,Krv=1.15,KMc=Kkv=1.0，故 V=109×0.8×0.65×0.81×1.15m／min=52.8m／min，n=1000V／πd=1000×52.8／（π×194）=86.6r／min，按C620—1机床，选择n=96r／min=1.6r／s，
则实际切削速度V=58.5m／min。
工序02
粗车Φ76圆上端面，以T1，Φ194外圆为粗基准, 切削用量及其计算过程同工序01。
工序03
粗车Φ23孔上端面，以T1，Φ194外圆为粗基准,切削用量及其计算过程同工序01。
工序04
粗车Φ76外圆表面，以T1，Φ194外圆为粗基准切削用量为 ap=2.0mm，f=0.65mm／r，n= 1.6r／s = 96r／min， V=58.5m／min， 计算过程同工序01。
工序05
粗车Φ110外圆表面，以T1，Φ194外圆为粗基准 切削用量为 ap=1.45mm，f=0.65mm，n= 1.6r／s = 96r／min， V=58.5m／min。
计算过程同工序01。
工序06
半精车Φ110外圆表面，以T1，Φ194外圆为粗基准 本工序为半精车，已知条件与粗加工工序相同。
确定半精车Φ110外圆的切削用量 所选刀具为YT15硬质合金可转位车刀。
车刀形状，刀杆尺寸及刀片厚度与粗车相同。
根据表得，车刀几何形状为前角γ0＝12°，后角α0＝8°，主偏角Kr=90°副偏角Kr’=5°，刀倾角λs=0°，刀尖圆弧半径rγ=0.5mm。
（1）确定切削深度ap=（111.1-110）／2=0.55mm
（2）确定进给量f
根据表1.6及C620—1机床进给量，选择f=0.3mm／r。
由于是半精加工，切削力较小，故不需校核机床进给机构强度。
（3） 选择车刀磨钝标准及耐用度
根据表1.9，选择车刀后角面最大磨损量为0.4mm，耐用度T=30min。
（4）确定切削速度v
根据表1.10，当用YT15硬质合金刀加工σB=630-700MPa钢材，ap≦1.4mm，f≦0.38mm／r，切削速度V=156m／min。
切削速度的修正系数为KKγv=0.81，KTv=1.15，其余的修正系数均为1（表1.28），故 V=156×0.81×1.15m／min=145.3m／min
n=1000×145.3／（π×11.1）=417r／min
按C620—1机床的转速（表4.2—8），选择n=400r／min 则实际切削速度V=2.32 m／s。
最后决定的切削用量为ap=0.55mm，f=0.3mm／r，n=400r／min，V=2.32 m／s
工序07
粗车Φ194外圆表面，以T1，Φ76外圆为定位基准切削用量为ap=2.0mm，f=0.65mm／r，n= 1.6r／s = 96r／min，V=52.8m／min。
计算过程同工序01
工序08
半精车Φ76圆上端面，以T1，Φ194外圆为定位基准切削用量为ap=0.8mm，f=0.3mm／r，n=400r／min，V=2.32 m／s=139.2m／min。
计算过程同
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