星轮夹具说明书.docx
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星轮夹具说明书
一、设计题目
设计下图所示“星轮”零件（课程设计指导书图5-2）的机械加工工艺规程（生产纲领：
4000件）。
二、主要内容
1.绘制产品零件图，了解零件的结构特点和技术要求，对零件进行结构分析和工艺分析。
2.确定毛坯的种类及制造方法。
3.拟定零件的机械加工工艺过程，选择各工序的加工设备和工艺装备，确定各工序的加工余量和工序尺寸，计算各工序的切削用量和工时定额。
4.填写机械加工工艺过程卡片、机械加工工序卡片。
撰写设计说明书。
三、具体要求
产品零件图1张
产品毛坯图1张
机械加工工艺过程卡片1份
机械加工工序卡片1套
课程设计说明书1份
四、进度安排
第一阶段：
绘制零件图，工艺卡片（2天）
第二阶段：
查阅资料，工艺方案比较，确定加工路线（2天）
第三阶段：
确定各工序的加工余量和工序尺寸，计算各工序的切削用量和工时定额（3天）
第四阶段：
整理说明书，填写工艺卡片（3天）
五、成绩评定
指导教师签名日期年月日
目录
序言……………………………………………………………………………………1
一、零件的分析………………………………………………………………………1
（一）零件的作用……………………………………………………………………1
（二）零件的工艺分析………………………………………………………………1
二、工艺规程设计…………………………………………………………………2-9
（一）确定毛坯的制造形式…………………………………………………………2
（二）基面的选择……………………………………………………………………2
（三）制定工艺路线…………………………………………………………………3
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定………………………………4
（五）确定切削用量及基本工时…………………………………………………4-9
三、课程设计心得体会………………………………………………………………10
四、参考文献…………………………………………………………………………11
序言
机械制造课程设计是在学完了机械制造技术课程后，综合运用以前所学有关机械专业知识，进行零件工艺过程设计。
其目的在于巩固、加深扩展机械制造技术及其他有关所修课程的理论知识，把理论知识和生产实践相结合，能独立分析问题、解决问题，以及初步具备中等复杂程度零件工艺规程的能力。
本设计包括四个部分内容：
第一部分零件的分析，包括零件的作用和零件的工艺分析。
第二部分工艺规程设计，包括确定毛胚的制造形式、基面的选择、制定工艺路线、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定、确定切削用量及基本工时。
第三部分课程设计心得体会。
第四部分是参考文献。
就我个人而言，我希能通过这次课程设计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。
设计中还有许多的不足，恳请老师批评指正。
一、零件分析
1.1零件的作用
星轮为滚柱式超越离合器的部件，星轮和外圈均可分为主动轮。
当星轮为主动件旋转式，滚柱受摩擦力的作用被楔紧在槽内，因而带动外圈一起转动，这时离合器处于接合状态。
当星轮反转时，滚柱受摩擦力的作用，被推到槽中较宽的部分，不在楔紧在槽内，这时离合器处于分离状态如果星轮仍按左方向旋转，而外圈还能从另一条运动链获得与星轮转向相同但转速较大的运动时，按相对运动原理，离合器处于分离状态，定向离合器常用于汽车、拖拉机和机床等设备中。
1.2零件的工艺分析
1、零件的工艺性分析和零件图的审查
①零件视图正确，足够表达直观、清楚、绘制符合国家标准，尺寸公差及技术要求的标注齐全、合理。
2、主要加工表面及要求
①星轮外圆Φ40Kb，Φ45f7，其形状公差均遵守包容要求，表面粗糙度均为Ra1.6μm。
②星轮内孔Φ28H7，其形状公差遵守包容要求，表面粗糙度为Ra0.8μm，其外形尺寸14，端面与孔Φ28轴心线垂直度误差为0.025，其两端面对孔Φ25轴心线圆跳动误差为0.025.
③外圆Φ45轴心线对外圆Φ40轴心线的同轴度误差为0.06，外形尺寸61±0.15右端面对尺寸17的圆跳动误差为0.02.
④键槽宽度为8H9，长度为16mm，轴槽深为40.5h11，表面粗糙度Ra3.2μm，在Φ64的外圆上离它的轴心线24.3的平面与孔Φ28H7轴心线的平行度误差为0.012表面粗糙度为Ra0.8µm3个Φ4H9孔相对于对称分布三个。
二、工艺规程设计
2.1确定毛胚的制造形式
零件材料为图纸上所给的材料是40Cr合金调质钢，该材料属于难切削的材料，其中屈服强度是σ=1.03GPa，该材料经过调制处理后具有良好地综合性能，所以在加工过程中所选择的是调制热处理。
零件的年产量已达到大批量生产的水平，且零件的轮廓尺寸不大，可采用模锻成型。
2.2基面的选择
基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。
基面选择得正确、合理。
可以保证加工质量，提高生产效率。
否则，就会使加工工艺过程产生许多问题，导致零件报废，无法生产。
①粗基准的选择
对于本零件因为其Φ28H7孔表面粗糙度为0.8要求较高，用三爪盘以外形Φ43k6、Φ48k6的轮廓为粗基准加工外圆各表面。
②精基准的选择
以Φ28H7表面粗糙度为0.8的孔，为精基准加工各外圆表面。
2.3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。
在生产纲领已确定为大批量生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工、夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。
除此以外，还要考虑经济效果，一便降低生产成本。
（1）工艺路线方案一：
工序1.粗车端面，车内孔φ27.7mm、车外圆φ63.7mm、φ39.7mm、φ44.7mm及倒45°倒角，选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。
工序2.调头车另一端面，车外圆φ44.7倒mm45°倒角
工序3.铣键槽。
以内孔为基准，
工序4.以内孔及两端面为基准。
选用X62W卧式铣床专用夹具夹紧工件在Ф64mm阶梯轴处且用专用105°铣刀垂直铣24.3mm个深度到水平90°。
工序5.重复步骤4，转动120°铣三个。
工序6.热处理：
硬度235HBW。
工序7.精铣三平面、外圆柱面及键槽到规定尺寸
工序8.按零件图所示，参照表确定孔加工余量的分配。
在水平方向上距轴心线26.9mm出攻钻孔Φ4mm，转动万能分度头120°加工三次。
工序9.校验。
（2）工艺路线方案二：
工序1.粗车端面，车内孔φ27.7、车外圆φ63.7、φ39.7、φ44.7及倒45°倒角，选用C3163-1转塔式六角车床及三爪卡盘夹具。
粗、精车B/C阶梯轴外圆面
工序2.调头车另一端面、外圆φ44.74mm、倒45°倒角
工序3.以内孔为基准，铣平面至24.6mm在转动120，铣另两个平面
工序4.热处理：
硬度234HBW。
工序5.以外圆为基准磨内孔磨至Φ28mm
工序6.以内孔为基准，磨外圆分别磨至Φ45mm、φ40mm、φ64mm、φ45mm
工序7.磨平面磨至与水平面成24.3mm在转动120°磨另两个平面
工序8.铣键槽
工序9.钻孔Φ4mm、φ2mm
工序10.检验。
（三）方案的比较与分析
上述两个工艺方案的特点在于：
方案一在于直接用铣床铣出平面、外圆，且先把键槽铣出来在铣平面最后钻孔：
方案二则与其相反，键槽被放置平面后，且采用磨床使精度达到更高。
综合比较，方案二更好，所以最终选择方案二。
2.4机械加工余量、工序尺寸及毛胚尺寸的确定
“星轮”零件材料为40Gr，硬度为235HBW，生产类型为大批量生产，可采用在锻模上合模模锻毛胚。
钢质模锻的机械加工余量按JB3835-85。
确定时根据估算的毛胚重量约4Kg、加工精度及锻件形状复杂系数，由表2.2-25可查得外表面的加工余量，孔的加工余量由表2.2-25也可查。
（1）以星轮外圆为基准。
据《金属机械加工工艺人员手册》表5-6，型材偏差±1.0mm。
表面粗糙度Ra=1.6μm,要求粗加工和精加工。
参照《实用金属切削加工工艺手册》第586页可知，加工余量为：
粗车：
Ф=2.5mm，精车：
Ф=0.5mm。
粗车削的加工精度IT11级，因此偏差±0.11。
精车削偏差即为零件偏差。
（2）Ra=1.6μm的端面。
要求粗加工和精加工。
参照《金属机械加工工艺人员手册》表5-72可知，加工余量为2mm。
（3）基准面为左端面B。
Ra=1.6μm,要求粗加工和精加工。
参照《金属机械加工工艺人员手册》表5-72，粗车ap=3mm,精车ap=1mm。
车削公差即为零件公差：
0.02mm。
（4）星轮右端面。
Ra=3.2μm。
要求粗加工和半精加工。
参照《实用金属切削加工工艺手册》第586页可知，粗车Ф=3mm，半精车Ф=0.5mm。
（6）星轮左端面。
Ra=3.2μm。
要求粗加工和半精加工。
参照《切削手册》第586页可知，粗车Ф=3mm，半精车Ф=0.5mm。
（7）Φ28h7内孔。
粗磨和精磨。
粗磨2Z=1.5mm，精磨2Z=0.5mm。
公差+0.011mm（见《互换性与测量技术》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，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量。
实际上，加工余量有最大和最小之分。
本设计规定的零件为小批量生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。
根据两端面与Φ28h7孔的中心线之间的尺寸加工余量和工序间余量及公差分布图可知上述方案可行
2.5确定切削用量及基本工时
星轮左右端面加工
加工要求：
粗糙度Ra=3.2
加工工步的具体参数：
粗车的
加工余量：
4mm表面粗糙度：
Ra=6.4经济精度：
IT11;
公差：
1.85mm；
半精车
加工余量：
1.5mm;表面粗糙度：
Ra=3.2;经济精度：
IT9;公差：
1mm
刀具选择：
九十度外圆车刀;材料：
高速钢（W18Cr4V）；基本参数：
D=80mm，L=45mm，d=32mm，z=10（见《切削用量手册》表18—5）
右端面
加工要求：
粗糙度3.2；
加工工步的具体参数：
粗车
加工余量：
3mm；表面粗糙度：
Ra=4~6；经济精度：
IT10；公差：
T=0.46mm
精车
加工余量：
0.35mm；表面粗糙度：
Ra=0.6~4；经济精度：
IT7；公差：
T=0.046mm
右端阶梯轴外圆面
加工要求：
粗糙度1.6，与A面同轴度0.06。
加工工步的具体参数：
粗车
加工余量：
2mm；表面粗糙度：
Ra=4~5；经济精度：
IT11；公差：
T=0.46mm
半精车
加工余量：
0.5mm；表面粗糙度：
Ra=1.6~3.2；经济精度：
IT7；公差：
0.046mm，Φ45阶梯轴表面粗糙度
1.6加工余量：
0.15mm；
Φ28H7孔
加工要求：
直径28mm基孔制；七级精度；孔轴与右端面、左端面分别由0.05的垂直度要求；孔有0.005的圆度和0.01的直线度的形状精度；孔壁粗糙度为0.8
加工工步的具体参数：
磨削Φ2800.021
加工余量：
0.3mm表面粗糙度：
Ra=0.16~1.25经济精度：
IT6公差：
0.016mm
磨削Φ45-0.0250
加工余量：
0.4mm表面粗糙度：
Ra=0.16~1.25经济精度：
IT6公差：
0.016mm
磨削Φ45-0.0250
加工余量：
0.4mm表面粗糙度：
Ra=0.16~1.25经济精度：
IT6公差：
0.016mm
铣削平面
加工余量：
0.4mm表面粗糙度：
Ra=0.1~0.05经济精度：
IT6公差：
0.016mm
工序1：
车削端面、外圆及内孔。
本工序采用计算法确定切削用量。
1.加工条件
工件材料：
45钢正火，
模锻。
加工要求：
粗车车端面、车内孔至φ27.7mm分别车外圆到φ63.7mm、φ39.7mm、φ44.7mm，表面粗糙度值Rz为10-18
机床：
CA6140卧式车床
刀具：
刀片材料为yt15，刀杆尺寸16mm*25mm,
Kr=90°,
（1）车削用量的选择
背吃刀量的选择：
1）已知长度方向的尺寸为61±0.15mm。
根据毛坯尺寸Φ67mm.L=64mm，故分二次加工（粗车、半精车）。
粗车时，选择aｐ=1.5mm；半精加工时，选择aｐ=0.3mm；车削内圆时，粗车精车被吃刀量分别为aｐ=0.8mm
aｐ=0.3mm。
2）进给量、根据《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》（第2版）表2-19当刀杆尺寸为16mm×25mm,ae≤３mm时，以及工件直径为Φ67mm时.ƒ=0.6-0.9mm/ｒ.
按C３１６３－１ 车床说明书 取ƒ=0.6mm/n。
由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.75—0.85所以：
实际进给量f=0.6×0.8=0.48mm/ｒ
按C３１６３－１ 车床说明书 取ƒ＝0.2ｍｍ／ｒ
3）计算切削速度由机夹课程设计指导书知，对于高速钢切削中碳钢的平均切削速度为52m/min.
4）确定机床主轴转速ns=1000vc/
dw=229.8（r/min）
按C３１６３－１ 车床说明书 ｎ＝200r／min
5）机床功率：
根据《切削用量简明手册》表3.20当Vc=71m/minae=2.8mmaｐ=1.5mmfz=0.08Kmpc=1.4kw
切削功率的修正系数：
故Pct＜0.8,
根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为
Pcm=7.5×0.75=5.63kw
故Pcc＜Pcm因此所决定的切削用量可以采用。
ae=2.8mm
Vf=80m/minn=160r/min
Vc=1.67m/s
fz=0.0725mm/s
6）基本工时
t=L+L1+L2/nf式中L=28，L1=14，L2=0
所以t=（L+L1+L2）/nf=（28+14+0）/80=0.525（min）
工序3：
铣平面至24.6mm
根据《切削用量简明手册》表3.1铣削宽度ae≤32mm时。
由于采用面铣刀，所以选x51机床选用专用铣刀
1）铣削背吃刀量根据平面的尺寸为
留精铣的加工余量为0.2，所以本道工步切削宽度ac＝2.8±0.8ｍｍ，由于加工表面精度要求Ra=6.3um，采用半精铣精铣，选择背吃刀量为分别为1mm和0.3mm.
2）进给量的选择由单向转动部分知，铣削深度为7.7mm宽度为14mm。
经《简明机械加工工艺手册》11—22查出进给量为f=0.15mm。
3）选择刀具磨钝标准及刀具寿命。
根据《切削用量简明手册》表3.7、铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为0.6镶齿铣刀do=50mm，刀具寿命T=120min（表3.8）
4）铣削速度经《机械制造工艺与夹具课程设计指导》表2-22查出削速度为22m/min.
5）基本工时，
入切量及超切量由表2.29.查出L+L1=10mm
所以Tm=L+L1/nf
=（80+10）/280x0.62
=0.32（min）
6）机床功率：
根据《切削用量简明手册》表3.20当Vc=71m/minae=2.8mmap=41mmfz=0.08Kmpc=1.4kw
切削功率的修正系数：
故Pct＜0.8,
根据X62W型铣床说明书，机床主轴允许的功率为
Pcm=7.5×0.75
=5.63kw
故Pcc＜Pcm因此所决定的切削用量可以采用。
ae=2.8mmVf=80m/minn=160r/minVc=0.08m/sfz=0.0625mm/z
工序4：
热处理，调质硬度235HBW
工序5:
磨至Φ28mm
选用机床：
MS-600万能磨床
1）精磨至Φ280.0210，单边Z=0.2mm,一次磨去全部余量，
进给量f=0.1mm/r
根据有关手册，确定万能磨床的nw=2600r/min
切削工时：
L=30mmL1=3mm
所以T=L1+L2/nw*f=0.13min
工序6：
分别磨至Φ45mm、φ40mm、φ64mm、φ45mm
工序7：
磨至与水平面成24.3mm同上工序5一样
（3）铣键槽铣削8H9槽。
加工工件尺寸：
8+0.170mm,长度L=16mm
加工要求：
高速钢错齿三面刃铣刀（精密级K8）加工余量8用乳化液却
机床：
X62W
1）选择铣削用量
由于槽的宽度为8mm,故二次走完，ae=23mmap=10mm
由《切削用量简明手册》表3.3确定f=0.5mm/r现取f=0.8mm/r
fz=0.5/24=0.02mm/s
2）确定切削速度Vc和每齿进给量：
决定切削速度Vc和每齿进给量Vf、由《切削用量简明手册》3.27的公式由《切削用量简明手册》，表2.15得Ｖ=21m/minn=1000V/
D=334.4由机床技术资料得和334.4接近的有280n/m和400n/min取280n/minCv=25,qv=0.2,Xv=0.1,yv=0.2,uv=0.5,pv=0.1,m=0.25,Km=1.12,Ksv=0.8,KTv=0.82,
Kv=Km*Ksv*KTv=1.12*0.8*0.82=0.79
3）基本工时基本工时根据《切削用量简明手册》表3.5
Tm=（L+L1+△）•i/Vf
=（40+20）X2/150
=0.8（min）
L1+△=20mm
i=2（走两次）
三、课程设计心得体会
通过这次课程设计，是我进一步地了解了所学过的《汽车制造工艺基础》理论知识，并具体运用了这些知识，培养了我调查研究、查阅技术文献、收集资料的能力，不仅深化了我曾经学习过的专业知识，还扩大了我的视野，增长了技术经验，提高了进行理论分析的能力，设计、计算、工艺编制及绘图的能力。
同时，对于工艺人员所从事的工作有了亲身的体验，学会了查阅图表、资料、相关手册等工具书。
通过实例对工艺规程的编制和切削用量的选择计算等做了一次练习。
此外，我在思想上也有很多的感悟，在设计和编制过程中，必须做到求实、严谨、负责和积极创新的精神。
在设计开始的时候由于我没有仔细分析问题，导致工艺路线出现错误，后来改正错误后，我一直以认真负责的态度完成了此次设计，进一步锻炼了我认真负责的工作态度。
总之，通过这次设计，使我受益匪浅，给我以后的学习和生活打下了一个坚实的基础.
最后，我要衷心的感谢老师。
你您的谆谆谆教诲唤醒了我，是您的敬业精神鼓舞了我。
我感谢老师您今天为我成功的人生路上增添了成功的筹码,谢谢.
四、参考文献
1.兰建设主编.机械制造工艺与夹具.北京：
机械工业出版社.2004.7
2.董燕主编.公差配合与测量技术.北京：
中国人民大学出版社.2001.3
3.唐建生主编.金属切削原理与刀具.武汉理工大学出版社.2005
4.张普礼主编.机械加工设备.北京：
机械工业出版社.2005.08
5.刘家平主编.机械制图.西安：
西安电子科技大学出版社.2006.02
6.《金属机械加工工艺人员手册》修订组.金属机械加工工艺人员手册.
7.《切削用量手册》
8.《简明机械加工手册》
9.《机械制造工艺与机床夹具课程设计指导》第2版吴拓编
10.王永伦主编.汽车制造工艺基础.北京：
机械工业出版社.2012.01
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