1052HL4型彈性柱銷聯(lián)軸器零件工藝及其軸孔鏜削夾具設計課設正文三維設計裝配圖CAD零件圖工藝卡工序卡

1、此處文檔有重要部分刪減（本文檔附有CAD圖等詳細附件）湖南理工學院課程設計報告書 題 目： HL4彈性聯(lián)軸器機械加工工藝及其夾具設計設計 系 部： 機械工程學院 專 業(yè)： 班 級： 姓 名： 學 號： 序言機械制造技術基礎是一門專業(yè)技術基礎課程，涵蓋內容非常廣泛，包括機械加工工藝裝備、金屬切削基本原理、工藝規(guī)程設計、機械加工質量分析控制等。本次課程設計由于時間有限主要是對加工工藝規(guī)程的設計且由于是首次設計和對實際過程的孤陋寡聞對于其中的加工工時和夾具部分不做設計。 通過課題的設計鍛煉和培養(yǎng)自己的工藝文件的編制能力，熟悉常用材料的使用性能，正確選用材料；掌握夾具設計的基本方法和機械零部件設計的基

2、本程序和方法；掌握機械加工工藝的制定過程，對一般的制造過程和方法有初步的了解，了解常用的零部件設計軟件，并能熟練運用二維及三維軟件進行設計。定的機械加工工藝所加工的產品能達到圖紙的各項技術要求。使自己在大學所學的知識得到全面總結和鞏固，對以前所學的知識得以溫故而知新，更好的掌握學過的知識，為將來的工作奠定一個良好基礎。課程設計作為一種學習和融合各種知識的手段我認為是必不可少的，我們必須親力親為的走完這完整的過程才能對機械加工窺的一斑。這其中我們會學習設計工藝規(guī)程怎么確定鍛造、鑄造、機加工等工藝內容和參數(shù)，怎么查各種手冊和國標。 首次設計工藝規(guī)程及其夾具設計不當之處請各位老師指教。1.零件的分析

3、1.1 零件的作用聯(lián)軸器是用來連接不同機構中的兩根軸（主動軸和從動軸）使其共同旋轉以專遞轉矩的機械零件。在高速重載的動力傳動中，有些聯(lián)軸器還有緩沖，減振和提高軸系動態(tài)性能的作用。聯(lián)軸器是由兩部分組成的，分別與主動軸和從動軸連接。一般動力機大都借于聯(lián)軸器與工作機相連接。但聯(lián)軸器在機器運轉時不能分離，只有當機器停止運轉才能將兩軸分離。聯(lián)軸器有時候可以作為安全裝置。其分類主要有剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器兩大類。1.2零件的工藝分析HL4聯(lián)軸器左段與右段機構類似，以下是右段的工藝分析安排，左側段可以參考進行。（1）195外圓面：未注公差尺寸，公差等級按IT12，表面粗糙度。（2）左側大端面：未注公差尺寸，

4、公差等級按IT9，表面粗糙度1.6。（3）90的外圓面：未注公差尺寸，公差等級按IT12，表面粗糙度12.5。（4）臺階面106外圓及其及其斜面：未注公差尺寸，公差等級按IT9，表面粗糙度12.5。（5）內孔40裝在軸段上，為傳遞運動和動力開有鍵槽；表面粗糙度皆為1.6(6）鍵槽：寬度80.04，公差等級為IT11，表面粗糙度6.3。（7）8-34孔：未注公差尺寸，公差等級按IT11，表面粗糙度6.3。（8）大端面對軸線的垂直度允差0.02；（9）鍵槽內兩平面的平行度允差為0.015；（10）8-34孔所在的圓上保證尺寸；（11）工件材料為HT200，鑄件；（12）未注倒角為C2。圖1.1 H

5、L4聯(lián)軸器右側段HL4聯(lián)軸器左段的結構與右側段的結構是類似的，主要的區(qū)別在于左段內孔結構的區(qū)別，左段為大頭尺寸40配合有公差的1：10錐孔面，靠左側端面有透空沉孔而右段為直孔面。圖1.2 HL4聯(lián)軸器左側段由上面分析可知，粗加工聯(lián)軸器大端面，然后以此作為基準采用專用夾具進行加工，并且保證位置精度要求。再根據各加工方法的經濟精度及機床所能達到的位置精度，并且此聯(lián)軸器零件沒有復雜的加工曲面，所以根據上述技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證。1.3確定生產類型 已知此半聯(lián)軸器零件的生產綱領為1000件/年，查機械制造工藝設計簡明手冊第2頁表1.1-2，可確定該聯(lián)軸器生產類型為小批生產。2、確定毛坯1、

6、確定毛坯種類： 毛坯的選擇需要考慮一下幾個因素(1） .零件的力學性能要求：相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力學性能有所不同。由于選擇的是灰鑄鐵，鑄鐵間的力學性能根據不同的制造方法而不同。離心澆注的鑄件，壓力澆注的鑄件，金屬型澆注的鑄件，砂型澆注的鑄件，其強度一次遞減。(2） .零件的結構形狀和外廓尺寸：由于聯(lián)軸器形狀復雜程度一般且為回轉體一般選用金屬型澆注和離心鑄造。(3）.生產綱領和批量：生產綱領大時宜采用高精度與搞生產率的毛坯制造方法，生產綱領小時，宜采用設備投資曉得毛坯制造方法。通過綜合考慮零件材料為HT200，結構簡單，生產中小批量，所以零件毛坯用灰鑄鐵鑄造而成。2、確定鑄件加工

7、余量及形狀：查機械制造技術課程設計指導第16頁表3-2，選用加工余量為MA-H 級，并查表3-3 確定各個加工面的鑄件機械加工余量，鑄件的分型面的選用及加工余量，通過對零件工藝的分析和工序的安排，所選用毛坯余量在徑向雙邊余量2.5mm，軸向單邊2mm。圖1.3 HL4聯(lián)軸器右段毛胚圖1.4 HL4聯(lián)軸器左段毛胚3.毛胚的制造方法考慮到零件結構又比較簡單，生產類型為中批生產，故選擇金屬型澆注。查機械制造技術課程設計指導第14頁表3-1,選用鑄件尺寸公差等級為CT-9，加工余量等級為G。3、工藝規(guī)程設計3.1選擇定位基準：1 粗基準的選擇：以零件的大段外圓以及小段外圓為主要的定位粗基準，以端面為輔

8、助粗基準。2 精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的大端面為主要的定位精基準，以兩邊孔外圓柱表面為輔助的定位精基準。3.2 制定工藝路線工序號工序名稱工序內容1鑄造金屬型鑄造、噴砂及其清理2熱處理時效處理人工時效：加熱到530560保溫6-8小時，冷卻速度小于303油漆非加工表面噴漆4車 文檔有重要部分刪減需要原文檔及配套CAD圖紙，三維建模圖，工藝卡工序卡等聯(lián)系QQ：10295100501.5車6劃線備銑、鍘7銑回轉分度工作臺上活，外圓定位，校正銑8-340.02至尺寸要求8鍘9鏜床10鉗修去銳邊，去毛倒鈍11質檢12入庫根

9、據零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經濟精度，選擇HL4聯(lián)軸器右段零件的加工方法及工藝路線方案如下：HL4聯(lián)軸器左側段的加工工藝過程如下表所示工序號工序名稱工序內容1鑄造金屬型鑄造、噴砂及其清理2熱處理時效處理人工時效：加熱到530560保溫6-8小時，冷卻速度小于303油漆非加工表面噴漆4車5車 此處文檔有重要部分刪減（本文檔附有CAD圖等詳細附件）6劃線備銑、鍘7銑8鍘9鏜床專用夾具上活，以尺寸112左側記號面定位，校正，允差0.0151.鏜錐孔至要求，注意大頭尺寸40（+0.05，+0.03）需要用檢具檢查要求接觸面積大于80%，并且靠近大端10鉗修去銳

10、邊，去毛倒鈍11質檢12入庫工序的安排采用工序集中的方式這樣有效率的利用了周邊機床并集中在機床中完成相近的工序，減小了其中調運，裝夾，校正的時間，提高了勞動效率。車削過程中通過粗精車分段加工有效滿足了粗精加工要求，保證了后續(xù)的零件質量。方案按工序集中原則，除了銑削834的孔和插槽以及鏜孔外，其余工序都可在一臺或一組車床上加工完成。其優(yōu)點是：工藝路線短。減少了工件夾裝次數(shù)，易于保證加工表面的相互位置精度，需要的機床數(shù)量少，減少工件在工序間的運輸，較少輔助時間和準備終結時間，生產率得到提高。方案遵循了以下原則： 1、先加工基準面零件在加工過程中，作為定位基準的表面應首先加工出來，以便盡快為后續(xù)工序

11、的加工提供精基準。 2、劃分加工階段加工質量要求高的表面，都劃分加工階段，一般可分為粗加工、半精加工和精加工三個階段。主要是為了保證加工質量；有利于合理使用設備；便于安排熱處理工序；以及便于時發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷等。通過分析可知這個方案可行。3.3 機械加工余量、工序尺寸及公差的確定1、圓柱表面工序尺寸：前面根據資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在確定各表面的各個加工工序的加工余量如下：加工表面加工內容加工余量精度等級工序尺寸表面粗糙度195粗車1.5IT1219812.5半精車0.8IT10196.66.3精車0.2IT8 1953.290粗車1.5IT129312.5半精車0.8IT1091.

12、66.3精車0.2IT8903.2106粗車1.5IT1210912.5半精車0.8IT10107.66.3精車0.2IT81063.234銑34IT103412.540粗車1.5IT123712.5半精車0.8IT1038.46.3精車0.2IT8403.2112粗銑2.5*2IT101121.62、平面工序尺寸：工序號工序內容加工余量基本尺寸經濟精度工序尺寸偏差01鑄造2.5*2CT02粗插8的鍵槽66CT803精插8的鍵槽28CT8查閱參考書機械制造技術課程設計指導表3-2，表3-3，表3-4，確定鑄件的加工余量等級和公差，查表4-3，表4-4，表4-5，表4-24確定個加工工序的經濟精

13、度，表面粗糙度和工序尺寸偏差。3、確定切削用量：工序 1 粗車195端面及外圓柱面粗車195端面選擇刀具選用93偏頭端面車刀，刀具材料為YG8硬質合金，前刀面形狀為平面帶倒棱形，前角為10，后角為6，主偏角為93，副偏角為10，刀尖角圓弧半徑為0.5，刃傾角為-10，刀桿橫截面BH=1625確定切削用量確定背吃刀量粗車的余量為1.5mm。由于刀桿截面取最大吃刀深度6mm，所以一次走刀完成，即確定進給量f 根據手冊，得f=0.6-0.9mm/r，取f=0.65mm/r確定切削速度 當使用YG8硬質合金刀加工HT200（190HBS），f=0.65mm/r，查出，由于實際情況，在車削過程中使用條件

14、的改變，查切削速度修正系數(shù)為：Vc=此處文檔有重要部分刪減（本文檔附有CAD圖等詳細附件）計算基本工時 ，d=195， =0其中，取，所以，粗車100外圓柱面選擇刀具選用90焊接式直頭外圓車刀，刀片厚度為5mm，刀具材料為YG8硬質合金，前刀面帶倒棱形，前角為10，后角為6，主偏角為90，副偏角為8，刀尖角圓弧直徑為0.5，刃傾角為-10（2）確定切削用量（a）確定背吃刀量粗車的余量為1.5mm（半徑值），一次走刀完成，即確定進給量f 根據手冊，得f=0.6-0.9，取f=0.8mm/r確定切削速度 當使用YG8硬質合金刀加工HT200（190HBS），f=0.8mm/r，查出，由于實際情況，

15、在車削過程中使用條 此處文檔有重要部分刪減（本文檔附有CAD圖等詳細附件）按CA6140車床的轉速列表查得與90.18r/min相近的轉速為n=100r/min，得實際切削速度為確定，f=0.8mm/r，n=100r/min，v=61.23m/min計算基本工時 ，d=106， =0其中，取， 所以，工序 2 粗車106右端面及外圓柱面，粗車90的端面及外圓柱面1)粗車106右端面選擇刀具選用93偏頭端面車刀，刀具材料為YG8硬質合金，前刀面形狀為平面帶倒棱形，前角為10，后角為6，主偏角為93，副偏角為10，刀尖角圓弧半徑為0.5，刃傾角為-10，刀桿橫截面BH=1625確定切削用量(a)確

16、定背吃刀量粗車的余量為1.5mm。由于刀桿截面取最大吃刀深度6mm，所以一次走刀完成，即(b)確定進給量f 根據手冊，得f=0.4-0.5，取f=0.5mm/r(c)確定切削速度 此處文檔有重要部分刪減（本文檔附有CAD圖等詳細附件）按CA6140車床的轉速列表查得與208.25.1r/min相近的轉速為n=240r/min，得實際切削速度為確定，f=0.5mm/r，n=500r/min，v=79.88m/min（3）計算基本工時 ，d=106， =0其中，取， 所以，粗車90右端面選擇刀具選用93偏頭端面車刀，刀具材料為YG8硬質合金，前刀面形狀為平面帶倒棱形，前角為10，后角為6，主偏角為

17、93，副偏角為10，刀尖角圓弧半徑為0.5，刃傾角為-10，刀桿橫截面BH=1625確定切削用量a)確定背吃刀量粗車的余量為1mm。由于刀桿截面取最大吃刀深度6mm，所以一次走刀完成，即b)確定進給量f 根據手冊，得f=0.6-08，取f=0.75mm/rc)確定切削速度 當使用YG8硬質合金刀加工HT200（190HBS），f=0.75mm/r，查出，由于實際情況，在車削過程中使用條件的改變，查切削速度修正系數(shù)為：Vc=則根據按CA6140車床的轉速列表查得與201.99r/min相近的轉速為n=200r/min，得實際切削速度為確定，f=0.75mm/r，n=200r/min，v=60.3

18、2m/min（3）計算基本工時 ，d=96， =50其中，取， 所以，3）粗車內孔（1）選擇刀具選用90焊接式直頭內孔車刀，刀片厚度為5mm，刀具材料為YG8硬質合金，前刀面帶倒棱形，前角為10，后角為6，主偏角為90，副偏角為8，刀尖角圓弧直徑為0.5，刃傾角為-10（2）確定切削用量（a）確定背吃刀量粗車的余量為2mm（半徑值），一次走刀完成，即確定進給量f 根據手冊，得f=0.4-0.9，取f=0.56mm/r（c）確定切削速度 當使用YG8硬質合金刀加工HT200（190HBS），f=0.56mm/r，查出，由于實際情況，在車削過程中使用條件的改變，查切削速度修正系數(shù)為：Vc=則根據按

19、CA6140車床的轉速列表查得與316r/min相近的轉速為n=320r/min，得實際切削速度為確定，f=0.56mm/r，n=320r/min，v=50.27m/min計算基本工時 ，d=106， =0其中， ，取， 所以，4）粗車外圓（1）選擇刀具選用90焊接式直頭外圓車刀，刀片厚度為5mm，刀具材料為YG8硬質合金，前刀面帶倒棱形，前角為10，后角為6，主偏角為90，副偏角為8，刀尖角圓弧直徑為0.5，刃傾角為-10（2）確定切削用量（a）確定背吃刀量粗車的余量為2mm（半徑值），一次走刀完成，即確定進給量f 根據手冊，得f=0.6-1.2，取f=0.79mm/r（c）確定切削速度 當

20、使用YG8硬質合金刀加工HT200（190HBS），f=0.79mm/r，查出，由于實際情況，在車削過程中使用條件的改變，查切削速度修正系數(shù)為：Vc=則根據 此處文檔有重要部分刪減（本文檔附有CAD圖等詳細附件） ，d=106， =0其中，取，所以，工序 3 8-銑 34內孔面，以外圓面為粗基準1. 銑下端面加工條件工件材料：HT200，-=170240MPa，鍛造；工件尺寸：=50mm，l=34mm；加工要求：銑34下端面,加工余量2mm；機床：XA5032立式銑床；刀具：YG6硬質合金端銑刀。銑削寬度90，深度6，齒數(shù)z=12,取刀具直徑=34mm。2. 切削用量1）確定切削深度因為余量較

21、小，故選擇=17mm，一次走刀即可完成。2）確定每齒進給量fz由于本工序尺寸精度和表面質量可不考慮，以提高進給量提高加工效率。使用YG6硬質合金端銑刀加工，機床功率為7.5kw（據機械制造技術課程設計指導表5-121）時：=0.140.24mm/z，故選擇：=0.19mm/z。3）確定切削速度根據機械制造技術課程設計指導表5-124，查得切削速度為: =55100m/min ,選擇=80m/min。4）確定機床的主軸轉速n和和每分鐘進給量f: 查機械制造技術課程設計指導表5-8，查的相近較小的機床轉速n=475r/min工序 粗鏜，半精鏜40孔，以大端面做定位基準。1粗鏜機床：T211臥式鏜床

22、單邊余量，由機械制造技術課程設計指導表5-118查得取,由此查表5-6，計算工時：2.精鏜單邊余量z=0.8mm ,可一次切除，則=0.8mm。由表5-118查得，進給量f =0.2 0.8mm/ r, 取為f =0.4mm/r。v = 25m/min，則： 此處文檔有重要部分刪減（本文檔附有CAD圖等詳細附件）4.夾具設計HL4聯(lián)軸器右側段相關的夾具設計根據任務書中的要求，需設計鏜床夾具.加工精度。要保證各個待加工要素的準確性必須從定位、夾緊方案，選擇適當?shù)亩ㄎ?、夾緊元件，確定合適的的尺寸、形位公差等因素來進行優(yōu)化設計。 （2）生產率。合理的夾具設計，可簡化操作過程，減少輔助時間，同時借助于

23、液壓或者氣壓等輔助設備進一步優(yōu)化設計，提高生產效率。（3）使用性能。夾具的設計初衷就是為了讓繁瑣的勞動變得可以被簡單機械化設備所代替，所以設計總體結構、考慮結構工藝性、加工工藝性，如何更好的適用于實際生產中加工、裝配、檢驗、維修等的重要任務之一。（4）經濟性。在可以符合設計要求的情況下，夾具結構越簡單、元件標準化程度越高，其制造成本越低、周期越短、效率越高，這樣達到了設計與成本的有效融合。1.定位基準的選擇有零件圖可知，以及本次的工序安排可以知道，精鏜加工孔時，該夾具采用的是一面兩銷釘?shù)亩ㄎ环绞?，且夾緊行程小裝夾速度快，無振動，適合加工工件尺寸不大的場合。其次，由于該夾具可設計成批量生產，故采

24、用這種定位方法便于加工。圖4.1待加工零件三維圖1.粗基準的選擇：執(zhí)照保證不加工表面與加工表面相互精度原則的粗基準選擇原則(即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作為粗基準；若零件有若干個不 加工表面時則應與這些加工表面要求相對精度較高的不加工表面作為粗基準)，以聯(lián)軸器的左側的左側安裝面及兩側的小孔面為粗基準面。2.精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝配準確方便，依據“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗基準中的定位點作為主定位點進行定位。2.誤差分析該夾具以定位板為主要的定位方式，為了滿足公差要求，必須使加工誤差小于其形位公差：與機床夾具有關的加工誤差，一般可用下式表示： (4.

25、1)由參考文獻機床夾具設計手冊可得：平面定位板的定位誤差 ：夾緊誤差 ： (4.2)其中接觸變形位移值： (4.3)磨損造成的加工誤差：通常不超過夾具相對刀具位置誤差：取誤差總和為 滿足加工要求。3.夾具使用操作簡介本夾具用于HL4彈性聯(lián)軸器的的中批生產生產工藝的工序鏜削孔徑，夾具可一次安裝一個工件。工件以結合面即（安裝面）為主要定位面，兩側定位孔為主要的定位基準，工件夾緊后可以共限制6個自由度。夾具采用壓板來夾緊機構來夾緊工件。安裝工件時，先卸將工件從夾具的上方放入夾具，使主定位面靠在工件的大端面上，通過移動壓板將壓板壓住工件的上端面把工件夾緊。工件的裝夾主要依靠夾具壓板的上螺母來進行固定，

26、在旋轉兩側的螺母，可夾緊及松開工件。夾具結構設計1.定位元件設計聯(lián)軸器在安裝時，有通過定位銷釘以及兩側的壓板來限制工件的定位點從而定位工件的位置。聯(lián)軸器為盤類零件，用于連接動力源主軸與從動的機構主軸之間。端面是重要的定位面，是整個工件的定位基準，同時本次所需鏜削的內孔與大端面有垂直度要求，所以是本次加工的重點。本次的定位元件主體是夾具體，夾具體的垂直定位面試工件大端面主要的定位基準位置，該面與鏜座面有垂直度要求；同時定位銷釘是本次定位工件34孔的主要定位位置，可以有效保證一面兩銷定位方式的實現(xiàn)。2.定位元件的選擇定位元件的結構如圖所示。3.定位誤差分析定位元件尺寸及公差確定：精鏜HL4聯(lián)軸器的

27、40孔的主要定位元件為一個定位銷釘、夾具體和壓板。誤差的主要來源是1.夾具體定位面與鏜座底面的垂直度以及本身該面的平面度；2.定位銷釘本身的公差范圍可以導致其與定位孔的間隙影響工件在橫向的精度；3.工件本身基準大端面的平面度。5.6夾緊機構設計夾具如圖；工件以孔和端面定位，工件套在兩個定位銷釘上，端面靠在夾具體的定位面上，壓板通過兩側螺母轉動，變徑向力為軸向力，壓板的外側有頂桿頂住壓板，這樣壓板可以壓在工件上端面，從而使工件得到定心夾緊。1.切削力計算：首先選擇切削所用的刀具，根據要求，選擇刀具為W18Cr4V。刀具有關參數(shù)如下： 。圖4.2 壓板圖4.3 定位銷釘由參考文獻機床夾具設計手冊，

28、可得鏜削加工的切削力計算公式： (5.4)由參考文獻機床夾具設計手冊得：CF=300；對于高速鋼 (5.5)取HB=200， 即 此處文檔有重要部分刪減（本文檔附有CAD圖等詳細附件）2.夾緊力計算：夾緊力的計算公式為：式中：夾緊力W理論夾緊力K安全系數(shù)安全系數(shù)K可按下式計算，由(7.4)有： 式(4.7)式中：為各種因素的安全系數(shù)，見機床夾具設計手冊表可得： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見機床夾具設計手冊表可得： 所以 WK=KFC=1518667.2(N) (4.8) WK=KFCN=136680.5(N) (4.9) WK=KFP=759333.6(N) (4.10)取最大值為WK=15

29、18667.2 (N)3.然后選擇切削所用的刀具，根據要求，選擇刀具為W18Cr4V。刀具有關參數(shù)如下： 由參考文獻機床夾具設計手冊，可得鏜削加工的切削力計算公式： 由參考文獻機床夾具設計手冊得：CF=300對于高速鋼： 取HB=200， 即FC=3002.01.10.250.7239-1.1600.981=2991398.79(N)垂直切削力 ：FCN=0.9FC=2692258.9(N) 背向力：FP=0.55FC=1495699.4 (N)4.夾緊力計算：夾緊力的計算公式為：式中：夾緊力W理論夾緊力K安全系數(shù)安全系數(shù)K可按下式計算，由(7.4)有：式 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見機床夾具設計手冊表可得： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，見機床夾具設計手冊表可得： 所以 WK=KFC=655647.3(N) WK=KFCN=605832.5(N) WK=KFP=3739248.49 (N) 取最大值為WK=655647.3 (N)由于實際加工的經驗可知，鏜削時的主要切削力為鏜刀的切削方向，即垂直于要加工的小頭孔面，在兩側有V形卡抓夾緊后本夾具可安全工作。因此，無需在對切削力進行計算。其它元件設計如圖所示。圖4.4 鏜套座圖4.5