矩形齒花鍵套課程設(shè)計(jì)

目錄前言 2一矩形花鍵套零件的分析 31. 零件圖的分析 32. 零件的作用 3二油閥座加工工藝的設(shè)計(jì) 51.確定毛坯的制造成型 52. 定位基準(zhǔn)的選擇 53. 制定工藝路線 54. 毛坯尺寸的確定與機(jī)械加工余量 65. 工藝分析 86. 確定切削用量及基本工時(shí) 8三夾具的設(shè)計(jì) 101. 分析零件的工藝過程和本工序的加工要求 103. 導(dǎo)向和夾緊方案及其他元件的設(shè)計(jì) 105. 繪制夾具體裝配總圖 126. 尺寸的標(biāo)注及明細(xì)表的編制 127. 對于非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖設(shè)計(jì) 13四小結(jié) 14五、參考文獻(xiàn) 15、八 、亠前言機(jī)械工藝與夾具技術(shù)被引入工業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)有一百多年的歷史了，隨著工業(yè)的迅猛發(fā)展機(jī)制工 藝與夾具技術(shù)更加日新月異。伴隨著數(shù)學(xué)、控制理論計(jì)算機(jī)、電子器件的發(fā)展，出現(xiàn)了機(jī)制工藝 與夾具技術(shù)系統(tǒng)，并作為一門應(yīng)用科學(xué)已發(fā)展成熟，形成了自己的體系和一套行之有效的分析和 設(shè)計(jì)方法。這次設(shè)計(jì)使我們能綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知 識(shí)，獨(dú)立地分析和解決工藝問題，初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜零件（杠桿）的工藝規(guī)程的能力 和運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，擬定夾具設(shè)計(jì)方案。機(jī)制工藝與夾具技術(shù)的應(yīng)用非常廣泛，如一般工業(yè)用的塑料加工機(jī)械、壓力機(jī)械、機(jī)床等， 行走機(jī)械中的工程機(jī)械、建筑機(jī)械、農(nóng)業(yè)機(jī)械、汽車等，鋼鐵工業(yè)用的冶金機(jī)械、提升裝置等。 應(yīng)該提及的是，近年來，世界科學(xué)技術(shù)不斷迅速發(fā)展，各部門對機(jī)制工藝與夾具技術(shù)提出了更高 的要求。同時(shí)，機(jī)制工藝與夾具技術(shù)與電子技術(shù)的配合，廣泛應(yīng)用于智能機(jī)器人、海洋開發(fā)、高 精度零件的制造與加工等，使機(jī)制工藝與夾具技術(shù)的應(yīng)用提高到一個(gè)嶄新的高度。16亠矩形花鍵套零件的分析1. 零件圖的分析通過對該零件圖的重新繪制，知原圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全（1）70 0.021mm與花鍵套內(nèi)孔的同軸度公差為0.03mm。（2）120mm右端面與花鍵套內(nèi)孔中心線的垂直度公差為0.04mm。（3）熱處理 2832HRC（4）未注倒角C1。（5）材料45鋼。零件圖2. 零件的作用我所選擇的零件是矩形齒花鍵套，通過矩形花鍵軸與矩形花鍵套的配合，組成花鍵聯(lián)接?；ㄦI聯(lián)接由內(nèi)花鍵和外花鍵組成。內(nèi)、外花鍵均為多齒零件，在內(nèi)圓柱表面上的花鍵為內(nèi)花 鍵，在外圓柱表面上的花鍵為外花鍵。顯然，花鍵聯(lián)接是平鍵聯(lián)接在數(shù)目上的發(fā)展。（1）使用特點(diǎn)：由于結(jié)構(gòu)形式和制造工藝的不同，與平鍵聯(lián)接比較，花鍵聯(lián)接在強(qiáng)度、工藝和使用方面有下 列特點(diǎn)：a. 因?yàn)樵谳S上與轂孔上直接而均勻地制出較多的齒與槽，故聯(lián)接受力較為均勻；b. 因槽較淺，齒根處應(yīng)力集中較小，軸與轂的強(qiáng)度削弱較少；c. 齒數(shù)較多，總接觸面積較大，因而可承受較大的載荷；d. 軸上零件與軸的對中性好，這對高速及精密機(jī)器很重要；e. 導(dǎo)向性好，這對動(dòng)聯(lián)接很重要；f. 可用磨削的方法提高加工精度及聯(lián)接質(zhì)量；g. 制造工藝較復(fù)雜，有時(shí)需要專門設(shè)備，成本較高。（2）適用場合： 定心精度要求高、傳遞轉(zhuǎn)矩大或經(jīng)常滑移的聯(lián)接。（3）分類： 花鍵聯(lián)接按齒形的不同，可分為矩形花鍵和漸開線花鍵兩類，這兩類花鍵均已標(biāo)準(zhǔn)化。a. 矩形花鍵 按齒高的不同，矩形花鍵的齒形尺寸在標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定兩個(gè)系列，即輕系列和中系列。輕系列的承載能力較低，多用于靜聯(lián)接或輕載聯(lián)接；中系列用于中等載荷。矩形花鍵的定心方式為小徑定心， 即外花鍵和內(nèi)花鍵的小徑為配合面。 其特點(diǎn)是定心精度高， 定心的穩(wěn)定性好，能用磨削的方法消除熱處理引起的變形。矩形花鍵聯(lián)接是應(yīng)用最為廣泛的花鍵 聯(lián)接。 應(yīng)用廣泛。如航空發(fā)動(dòng)機(jī)、汽車、燃?xì)廨啓C(jī)、機(jī)床、工程機(jī)械、拖拉機(jī)、農(nóng)業(yè)機(jī)械及一 般機(jī)械傳動(dòng)裝置等等。b. 漸開線花鍵漸開線花鍵的齒廓為漸開線，分度圓壓力角 a有30及45兩種。齒頂高分別為0.5m和0.4m （m 為模數(shù)）。漸開線花鍵可以用制造齒輪的方法來加工，工藝性較好，易獲得較高的制造精度 和互換性。漸開線花鍵的定心方式為齒形定心。受載時(shí)齒上有徑向力，能起自動(dòng)定心作用，有利于各齒 受力均勻，強(qiáng)度高，壽命長。用于載荷較大，定心精度要求較高以及尺寸較大的聯(lián)接，如航空發(fā) 動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)、汽車等。壓力角 45的花鍵多用于輕載、小直徑和薄型零件的聯(lián)接。油閥座加工工藝的設(shè)計(jì)1. 確定毛坯的制造成型該花鍵套定位盤部分直徑為120mm花鍵套外徑部分為45mm其尺寸差距比較大，在單件 小批量生產(chǎn)時(shí)（不采用鍛件毛坯） ，應(yīng)選用合適的坯料，以減少材料的浪費(fèi)。該工件鍛造比較大，很容易造成應(yīng)力分布不均。因此，鍛造后須進(jìn)行正火處理，粗加工后進(jìn) 行調(diào)質(zhì)處理，以改善材料的切削性能。2. 定位基準(zhǔn)的選擇（ 1 ）精基準(zhǔn)的選擇：70 0.021mm為第一個(gè)加工段，以其右端面為定位基準(zhǔn)，故選擇其作為加工其它有關(guān)表面 的統(tǒng)一精基準(zhǔn)。（2）粗基準(zhǔn)的選擇：粗基準(zhǔn)應(yīng)為一些非加工面，為了保證 70 0.021mn與45mn的同軸度以及120mn右端面 與45mm勺垂直度，故選45mm勺中心軸作為粗基準(zhǔn)。（3）表面加工方法選擇：1 ） O 70 0.021mm及其右端面、120mm45mn及其左端面采用粗車和精車。2 ）拉花鍵前學(xué)要先車17.8mm大小的內(nèi)孔，精車至 1900.10 mm。3 ）拉花鍵 6 5 00.0058 m m 。4）鉆13mn的孔。3. 制定工藝路線機(jī)械加工工序的安排本著“基面先行，先主后次，先粗后精，先面后孔”的原則。精基準(zhǔn)的 選擇主要遵從“基準(zhǔn)重合原則和基準(zhǔn)統(tǒng)一原則” 。首先以不加工面45外圓中心軸作粗基準(zhǔn)來粗加工120右端面及70及其右端面，這樣能 保證45與70的同軸度，45與120的垂直度，以左端面為基準(zhǔn)一側(cè)限制一個(gè)移動(dòng)自由度， 用三抓卡盤定位45的外圓限制4個(gè)自由度；再用三抓卡盤定位120外圓，粗車45的外圓， 精車45的外圓和內(nèi)孔15;再掉頭精車右端和內(nèi)孔至19;拉花鍵；鉆13的孔。 選擇加工設(shè)備及工藝裝備：由于是中批量生產(chǎn)，故加工設(shè)備以通用機(jī)床為主，其生產(chǎn)方式以通用機(jī)床通用夾具為 主，工件在個(gè)機(jī)床上的裝卸及個(gè)機(jī)床間的傳送均由工人完成。(1) 車右端面，考慮到工件的定位加緊方案等問題，選用CA614C車床，端面車刀。(2) 車120、70、45選用CA6140車床，端面車刀。(3) 車19選用CA6140車床，鏜刀。(4) 拉花鍵，選用L6120，專用拉刀。(5) 鉆13孑L,選用鉆床，中心鉆。綜上制定工藝卡如下工序號工序工序內(nèi)容設(shè)備工藝裝備40粗車車120mm外圓及端面CA6140三爪自定心卡盤50粗車車 45mm處毛坯外圓及端面CA6140三爪自定心卡盤70精車精車 45mm外圓及 120mm左側(cè)面至圖樣尺寸，車內(nèi)孔CA6140三爪自定心卡盤80精車夾 45mm外圓找正120mm外圓左側(cè)面，車120mm外圓及右端各部至圖樣尺寸，精車內(nèi)孔至19010mmCA6140三爪自定心卡盤90拉花鍵拉花鍵6 5 0.08mmL6120100鉆孔鉆813mm孔Z3032C專用夾具4. 毛坯尺寸的確定與機(jī)械加工余量(1) 鍛件機(jī)械加工余量;對于批量生產(chǎn)的鍛件加工余量與公差由機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書查得選取精度等級為F級，各表面的總余量見下表1。表1各表面的總余量加工表面基本尺寸加工余量等級余量 a、b說明ab120120F6 26 2單側(cè)加工7070F7 26 2單側(cè)加工4545F6 26 2單側(cè)加工零件毛坯合圖(2) 本零件其他表面加工余量，工序尺寸及公差表面粗糙度見表2工序尺寸及公差表面粗糙度見表 2加工表面工序加工余量工序尺寸與公差表面粗糙度粗精粗精粗精1202.51.1125 121.112.512.5702.31.1/ 71.112.512.5452.01.0504612.512.5192.00.9 18.1193.23.25. 工藝分析1） 工序安排以在設(shè)備上實(shí)際應(yīng)用的尺寸70 0.021mm及120mm右端面定位，裝夾工件，進(jìn)行花鍵 套的拉削加工，達(dá)到了設(shè)計(jì)基準(zhǔn)、工藝基準(zhǔn)及使用的統(tǒng)一。2）該矩形齒花鍵套為大徑定心，宜采用拉削加工。3） 70 0.021mm與花鍵套內(nèi)孔的同軸度檢查；120mm右端面與花鍵套內(nèi)孔的垂直度檢查，可采用1900.10 mm孔配裝心軸后，在移擺儀上用百分表檢查同軸度及垂直度。4）花鍵套鍵寬、大徑和小徑尺寸及等分精度的檢查，可采用綜合量規(guī)進(jìn)行檢查。6. 確定切削用量及基本工時(shí)確定第一道工序切屑用量及工時(shí)制定。切削用量包括背吃刀量ap、進(jìn)給量f、和切削速度v、 確定順序是先確定ap、f， 在 確定v。工序40切削用量及基本時(shí)間的確定。6.1.切削用量本工序?yàn)榇周嚕ㄜ嚩嗣妗⑼鈭A）。已知加工材料為45鋼，b=670MPa鍛件，機(jī)床為CA6140 型臥式車床，工件裝卡在三爪自定心卡盤上。1. 確定粗車外圓 120mm的切削用量。所選刀具為 YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)機(jī)械制 造技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書查表G-7,選刀桿尺寸B H= 16mm 25mm刀片厚度為4mm查表得， 選擇車刀幾何形狀為卷削槽倒棱型前刀面前角。=12、后角a0=6、主偏角k =90、副偏角 kr=10、刃傾角s=0、刀尖圓弧半徑 c=1.0mm2. 確定背吃刀量ap粗車雙邊余量為5 mm,顯然 ap為單邊余量ap =2.5mm3. 確定進(jìn)給量f根據(jù)表G-7，在粗車鋼料、刀桿尺寸為16mm 25mm、ap 3mm工件直徑為 100400mm 時(shí)，f =0.61.2mm/r 按 CA6140車床的進(jìn)給量，選擇 f = 0.65mm/r。max通過查表得，當(dāng)鋼料b =570670MP、ap3mm、 f 0.75mm/r、 k =45、v=45.6m/min時(shí)進(jìn)給力Ff = 760NFf的修正系數(shù)為k = 1.0 故實(shí)際進(jìn)給力為Ff = 889.2NroF1Ff Fmax所選的進(jìn)給量f = 0.65mm/r 可用4.確定切削速度 通過查表得，當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金車刀加工 b = 600700MPa鋼料、ap3mm、0.75mm/r 時(shí) ，切削速度 v = 109m/min切削速度的修正系數(shù)各為 0.8，0.65，0.81，1.15，1.0 故v =52.8m/min1000vn=138.9r/mi nd按CA6140車床的轉(zhuǎn)速，選擇n =280r/min，則實(shí)際切削速度v = 105.6m/min最后確定粗車120外圓的切削用量為ap =1.0mmf = 0.6mm/r、=280r/min105.6m/min同樣確定精車120外圓的切削用量ap =0.55mm、f = 0.85mm/r、=280r/min105.6m/min同樣確定粗車120右端面的切削用量ap=2.5mmf = 0.8mm/r、=280r/min105.6m/min同樣確定精車120右端面的切削用量ap=0.6mmf = 0.85mm/r、n =280r/min確定的進(jìn)給量上需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn) 通過查表得，車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)容許的進(jìn)給力Fmax =3530N105.6m/min6.2其他工序的切削用量見工序卡三夾具的設(shè)計(jì)1. 分析零件的工藝過程和本工序的加工要求決定設(shè)計(jì)第 100 道工序的工裝夾具，在給定的零件中，對本工序的主要要求考慮尺寸8 13mn平均分布在圓盤上，由于公差要求較低，因此本步的重點(diǎn)應(yīng)在加緊的方便、快速性上與孔的分布。本工序所使用的加工設(shè)備為 Z5125 型立式鉆床。2. 擬定定位方案 設(shè)計(jì)定位元件定位基準(zhǔn)的選擇：出于定位簡單和快速的考慮，選擇孔 24.5mm和端面為基準(zhǔn)定位，側(cè)面加定位銷輔助定位， 使工件完全定位，再使用快速螺旋卡緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行卡緊。本工序以70 0.021mm外圓及120mm右端面定位，使加工基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)統(tǒng)一，能很好的 保證定位的精度。另外，還采用定位心軸來減少縱向傾斜的偏差。3. 導(dǎo)向和夾緊方案及其他元件的設(shè)計(jì)為了確定刀具相對于工件的位置，夾具上應(yīng)設(shè)置鉆套作為導(dǎo)向元件。 這里，我選用快換鉆 套。4. 夾具體的設(shè)計(jì)鉆模的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是除有工件的定位、夾緊裝置外，還有根據(jù)被加工孔的位置分布而設(shè)置的鉆 套和鉆模板，用以確定刀具的位置，并防止刀具在加工過程中傾斜，從而保證被加工孔的位置精 度。常用的鉆模有固定式、回轉(zhuǎn)式、翻轉(zhuǎn)式和蓋板式 4 種。夾具體的底面為安裝基面，定位心軸在夾具體上采用過渡配合，用鎖緊螺母把其夾緊在夾具 體上，用防轉(zhuǎn)銷釘防止其轉(zhuǎn)動(dòng)。鉆模板與夾具體用三個(gè)螺釘和兩個(gè)銷釘連接，夾具裝配時(shí)待鉆模 板位置調(diào)整確定后，再擰緊螺釘，然后配鉆，鉆鉸銷釘孔，打入銷釘定位。切削力和卡緊力計(jì)算 :本步加工按鉆削估算卡緊力，實(shí)際效果可以保證可靠的卡緊。1 ）鉆削軸向力FiCFkF ffydo 1000 1.0 0.2801 2528N(2)扭矩T CTd(Ztf ytkt0.305 800.8 1.0 1.01 10 6N ?M(3) 卡緊力為F Ff 28.4N取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1則實(shí)際卡緊力為 F =S1X S2X S3X S4X F=16.77N使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工卡緊，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。由上述計(jì)算可知，夾具的卡緊力不大，故使用手動(dòng)卡緊。為了提高生產(chǎn)力，使用螺紋卡緊機(jī) 構(gòu)本次設(shè)計(jì)中畫出了夾具體的零件圖，具體結(jié)構(gòu)可參見下圖夾具體零件圖5. 繪制夾具體裝配總圖在上述方案基礎(chǔ)上繪制夾具草圖，經(jīng)過多次修改確定總裝配圖，如圖夾具體裝配圖6. 尺寸的標(biāo)注及明細(xì)表的編制將必須標(biāo)注的主要尺寸、工程技術(shù)要求、基準(zhǔn)符號、配合代號及公差等級按規(guī)定標(biāo)注在鉆孔 夾具總裝配圖上。7. 對于非標(biāo)準(zhǔn)件的零件圖設(shè)計(jì)由于采用定位心軸防止縱向偏差，而定位心軸為非標(biāo)準(zhǔn)件，具體如圖所示，經(jīng)過改善以后加了退 刀槽。定位心軸四小結(jié)本次設(shè)計(jì)是對所學(xué)的工程材料與機(jī)械制造基礎(chǔ)，機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械制造技術(shù)， 互換性與測量 技術(shù)等大學(xué)課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，能夠使我們的知 識(shí)掌握更牢，并能提升我們分析問題，解決問題的能力。作為機(jī)械制造專業(yè)的學(xué)生，最基本也是最實(shí)用的就是加工工藝和專用夾具的設(shè)計(jì)的制定 。 通過課程設(shè)計(jì)，我更為深入的掌握了加工工藝和專用夾具的設(shè)計(jì)的基本步驟和方法。通過設(shè)計(jì)對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，通過本次設(shè)計(jì)，使我在各個(gè)方面都有 了很大的提高，具體地表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：（1）對大學(xué)三年所學(xué)到的東西進(jìn)行了歸納總結(jié)，進(jìn)一步完善了自己的知識(shí)結(jié)構(gòu)。（2）對所學(xué)習(xí)知識(shí)點(diǎn)進(jìn)行查漏補(bǔ)缺，并了解學(xué)習(xí)了新的知識(shí)，開闊了視野，拓寬了自己的 知識(shí)面。同時(shí)培養(yǎng)個(gè)人一定的創(chuàng)新思維。（3）利用理論知識(shí)解決實(shí)際問題的能力得到了提高，為以后正確解決工作和學(xué)習(xí)中的問題 打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。（4）學(xué)會(huì)了充分地利用網(wǎng)絡(luò)資源查閱相關(guān)資料，以及借助前人的研究成果尋求解決問題的 思維方法，對新信息和新知識(shí)及時(shí)做筆記。五、參考文獻(xiàn)1. 機(jī)械制造技術(shù) 郭彩芬、王偉麟主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2009.062. 機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)書 郭彩芬主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2010.103. 機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)員手冊 陳宏鈞主編 機(jī)械工業(yè)出版社 2009.01