皮帶輪加工工藝及插鍵槽專用夾具設計

1、第 18 頁 共 18 頁 設 計 說 明 書題目：皮帶輪加工工藝及插鍵槽（10正負0.018） 專用夾具設計 班 級： 姓 名： 指導教師： 目 錄設計任務書 畢業(yè)設計說明書正文前言一、 零件的分析二、工藝規(guī)程設計（一） 確定毛坯的制造形式（二） 基面的選擇（三） 制定工藝路線（四） 機械加工余量和工序尺寸以及毛坯尺寸的確定（五） 確定切削用量及基本工時三、專用夾具設計（一） 設計主旨（二） 夾具設計 四、畢業(yè)設計的心得體會參考文獻 設計題目 皮帶輪加工工藝及插鍵槽（10正負0.018） 專用夾具設計（生產(chǎn)綱領5000件）設計內(nèi)容： 1、生產(chǎn)綱領5000件/年，工藝裝備采用通用機床與通用刀具

2、及專用夾具。具體任務： 1 繪制零件圖（A3） 2 確定加工工藝路線并進行工序設計，填寫工藝文件1套 3 繪制毛坯圖（A3）； 4 繪制插鍵槽（10正負0.018）夾具裝配圖（A0）并進行誤差分析 5 繪制夾具零件圖3張； 6 編寫設計說明書（不少于1萬字）。前 言機械制造工藝學畢業(yè)設計是在我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的鏈接，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。因此，它在我們的大學生活中占有十分重要的地位。就我個人而言，我希望能通過設計對自己未來從事的工作進行一次適應性訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能

3、力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設打下一個良好的基礎。一、零件的分析 （一）零件的作用 皮帶輪是回轉(zhuǎn)類零件，主要用于和別的零件進行裝配。所以皮帶輪要有一定的配合精度以及表面接觸強度，還有要有足夠的剛度和耐磨性，以滿足使用要求。 （二）零件的工藝分析 該零件是軸類零件，形狀不太復雜，尺寸精度要求比較高。零件的主要技術要求分析如下： (1)157的外圓和45的內(nèi)孔,都有很高的尺寸精度要求,主要是為了和其裝配件很好的裝配。(2)在45的內(nèi)孔插鍵槽有一定的對稱度要求。 (3)在157的外圓上車V形帶,要注意他們的相互位置。 二、工藝規(guī)程設計 (一)確定毛坯的制造形式零件的材料為HT200.考慮到皮帶輪在工

4、作過程中會受到一定的載荷,因此選擇鑄件,以使金屬纖維不被切斷,保證零件工作可靠.由于零件年產(chǎn)量為5000件,已達到大批生產(chǎn)的水平.而且零件的輪廓尺寸不大,故可采用鑄造成型,這對于提高生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量也是有利的。(二)基面的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基面選擇的正確、合理，可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴重的還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。1.粗基準的選擇對于一般的軸類零件而言，以外圓作為基準是完全合理的。按照有關粗基準的選擇原則（即當零件又不加工表面時，應以這些不加工的表面作為粗基準；若零件有若干個不加工表面時，則應以與加工要求相

5、對位置精度較高的不加工表面作為粗基準），現(xiàn)在應為都要加工就要結(jié)合加工工藝來確定粗基準，現(xiàn)取157的外圓作為粗基準，利用三爪卡盤裝夾。利用不完全定位來加工工件。2.精基準的選擇精基準的選擇主要考慮基準重合的問題。當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。 (三)工藝路線的制定制定工藝路線的相互發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度要求等技術能得到合理的保證.在生產(chǎn)綱領已確定為大批生產(chǎn)的條件下,可以采用萬能機床配以專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率.除此以外,還應考慮經(jīng)濟效益,以便降低生產(chǎn)成本。1.工藝路線方案一:工序1: 車端面,打中心孔, 車157的外圓表面，倒角。工序2:

6、 調(diào)頭車另一端面,打中心孔,工序3: 修研兩端中心孔。工序4: 鉆中心孔。工序5: 擴中心孔。 工序6：鉸中心孔工序7: 插鍵槽。工序8: 粗精車V形帶。工序9：終檢。工序10：入庫。2.工藝路線方案二： 工序1：銑端面，打中心孔。 工序2：掉頭銑另一端面，打中心孔。 工序3：車157的外圓，掉頭車157的外圓。工序5：鉆中心孔、中心孔、鉸中心孔。工序6: 插鍵槽。工序8: 粗精車V形帶。工序9：終檢。工序10：入庫. 3.工藝方案的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是在車床上用三爪卡盤裝夾，車一端面在打中細孔，然后用頂尖頂住來車外圓再掉頭加工另一端，以此為基準來完成后面的工序。方

7、案二則與之不同，是先銑削好兩個端面，打中心孔，以此為基準來加工余下的工序。經(jīng)比較可見，先加工好一端面和它所在端的外圓，以此為基準來加工后面的工序，這是的位置和尺寸精度較易保證，并且定位也較方便。在加工螺紋和銑凹槽的時候，方案一中的工序6、7、8，雖然只是在加工的先后順序不同，這樣的話可能會造成鉆孔時的讓刀。故決定將方案二中的工序5、6、7移入方案一。具體工藝過程如下：工序1: 車端面,打中心孔, 車157的外圓表面，倒角。工序2: 調(diào)頭車另一端面,打中心孔,工序3: 修研兩端中心孔。工序4: 鉆中心孔。工序5: 擴中心孔。 工序6：鉸中心孔工序7: 插鍵槽。工序8: 粗精車V形帶。工序9：終檢

8、。工序10：入庫。以上方案大致看來還是合理的。但通過仔細考慮零件的技術要求以及可能的加工手段之后，發(fā)現(xiàn)仍有問題，因此，最后的加工路線確定如下：工序1: 車端面,打中心孔, 車157的外圓表面，倒角。工序2: 調(diào)頭車另一端面,打中心孔,工序3: 修研兩端中心孔。工序4: 鉆中心孔。工序5: 擴中心孔。 工序6：鉸中心孔工序7: 插鍵槽。工序8: 粗精車V形帶。工序9：終檢。工序10：入庫。以上工藝過程詳見附表機械加工工藝過程卡片和附表機械加工工序卡片。（四）機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“皮帶輪”零件材料為HT200，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可采用在鍛錘上合模鑄造毛坯。根據(jù)上述原始資料及加工

9、工藝，分別確定個加工表面的機械加工余量工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.外圓表面（157） 查機械制造工藝設計簡明手冊（以下簡稱工藝手冊）表2.2-14，其中鑄件重量為4kg，鑄件復雜形狀系數(shù)為S1，鑄件材質(zhì)系數(shù)取M1，鑄件輪廓尺寸（直徑方向）180315mm，其余量值規(guī)定為1.72.2mm，現(xiàn)取2.0mm。2.外圓表面沿軸線長度方向的加工余量及公差查工藝手冊表2.2-25，其中鑄件重量為4kg，鑄件復雜形狀系數(shù)為S1，鑄件材質(zhì)系數(shù)取M1，鑄件輪廓尺寸（直徑方向）120180mm，故長度方向偏差為（+1.2；-0.6）mm.長度方向的余量查工藝手冊表2.2-25，其余量值規(guī)定為1.72.2mm,現(xiàn)取

10、2.0mm。（五）確定切削用量及基本工時工序1：車端面, 打中心孔,車157的外圓表面，倒角。本工序采用計算法確定切削用量。1. 加工條件工件材料：HT200，正火，鑄造。加工要求：粗車157端面及157的外圓，157的端面和外圓表面的粗糙度值為R12.5。機床：CA6140臥式車床。刀具：刀片材料為YT15，刀桿尺寸為16mmX25mm,kr=90°,o=15°,o=8°,r=0.5mm 2.切削用量計算(1)車157端面。1）確定端面最大加工余量：已知毛坯長度方向的加工余量為2+1.2考慮7°的鑄造拔模斜度，則毛坯長度方向的最大加工余量Zmax=7m

11、m,故實際端面余量可按Zmax=7mm考慮，分三次加工，ap=3mm計。 2）確定進給量f:根據(jù)機械制造工藝與機床夾具課程設計指導表2-19，當?shù)稐U尺寸為16mmX25mm,ap3mm，以及工件直徑為81mm時 F=0.50.7mm/r按CA6140車床說明書取f=0.51mm/r（參見表3-9） 3)計算切削速度：按切削用量簡明手冊（第三版）（以下簡稱切削手冊）表1.27，切削速度的計算公式為（壽命選T=60min）。 vc=(Cv*kv)/(Tm*apxv*fyv)式中，Cv=242,xv=0.15,yv=0.35,m=0.2。kv見切削手冊表 .，即 kMv=1.44,ksv=0.8,k

12、kv=1.04,kkrv=0.81,kBv=0.97所以vc=(242X1.44X0.8X1.04X0.81X0.97)/(600.2X30.15X0.510.35)m/min =108.8m/min 4）確定機床主軸轉(zhuǎn)速： ns=1000vc/dw=1000X108.6/X81=427r/min按機床說明書，與427r/min相近的機床轉(zhuǎn)速為400r/min及450r/min。現(xiàn)選取450r/min。所以實際切削速度v=114.45r/min。 5）計算切削工時：按工藝手冊表6.2-1，取 l=40.5mm,l1=2mm,l2=0,l3=0tm=(l+l1+l2+l3)*i/n f=3X(4

13、0.5+2)/450X0.51=0.556min (2)車157外圓，同時應校驗機床功率及進給機構強度。 1）被吃刀量：單邊余量Z=2mm，可一次切除。 2）進給量：根據(jù)切削手冊表1.4，選用f=0.5mm/r。 3）計算切削速度：見切削手冊表1.27vc=(Cv*kv)/(Tm*apxv*fyv)=(242X1.44X0.8X0.81X0.97)/(600.2X20.15X 0.510.35)=110.17m/min 4)確定主軸轉(zhuǎn)速：ns=1000 vc/dw=1000X110.17/X81=433.16r/min按機床選取n=450r/min。所以實際切削速度為 V=dn/1000=X8

14、1X450/1000m/min=114.45m/min 5)檢驗機床功率：主切削力Fc按切削手冊表1.29所示工時計算 Fc=C ap f v k式中，C =2795，x =1.0, y =0.75, n=-0.15 k =(b/650) =(600/650)0.75=0.94, k =0.89所以 Fc=2795X2X0.50.75X114.45-0.15X0.94X0.89N= 1318.9N切削是消耗功率Pc為Pc= Fc*vc/6X104=1318.9X114.45/6X104kW=3.175kW由CA6140機床說明書可知，CA6140主電動機功率為7.8 kW,當主軸轉(zhuǎn)速為450r

15、/min時，主軸傳遞的最大功率為4.5kW，所以機床功率足夠，可以正常加工。 6）校驗機床進給系統(tǒng)強度：已知主切削力Fc=1318.9N，徑向切削力Fp按,切削手冊表1.29所示公式計算 Fp=C ap f v k式中，C =1940，x =0.9, y =0.6 n=-0.3 k =(b/650) =(600/650)1.35=0.897, k =0.5所以， Fp=1940X20.9X0.50.6X114.45-0.3X0.897X0.5N=258.4N而軸向切削力 Ff =C ap f v k式中，C =2880，x =1.0, y =0.5, n =-0.4 k =(b/650)= (

16、600/650)1=0.923,k =1.17于是軸向切削力 Ff=2880X2X0.50.5X114.45-0.4X0.923X1.17N=601.7N取機床導軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)=0.1，則切削力在縱向進給方向?qū)M給機構的作用力為F= Ff+(Fc+ Fp)=601.7+0.1X(1318.9+258.4)N=759.43N而機床縱向進給機構可承受的最大縱向力為3530N（見切削手冊表1.30），故機床進給系統(tǒng)可正常工作。 7）切削工時： t =(l+l1+l2)/nf式中， l=42, l1=4, l2=0,所以 t =(l+l1+l2)/nf=（42+4+0)/450X0.5min=

17、0.205min 不難看出,以后在CA6140車床上加工此皮帶輪.只要在主軸轉(zhuǎn)速不變、進給量f0.5mm和被吃刀量ap3mm的情況下,機床進給系統(tǒng)都可正常工作、電機功率都足夠.工序2：車調(diào)頭車另一端面, 打中心孔,車157和40的外圓，倒角。1.加工條件加工要求：粗車157及157和40的外圓，40的外端面和外圓表面的粗糙度值為R12.5而157外圓面的粗糙度值為R3.2機床：CA6140臥式車床。刀具：刀片材料為YT15，刀桿尺寸為16mmX25mm,kr=90°,o=15°,o=8°,r=0.5mm 2.切削用量計算(1)車157端面。1）確定端面最大加工余量

18、：已知毛坯長度方向的加工余量為2+1.2考慮7°的鑄造拔模斜度，則毛坯長度方向的最大加工余量Zmax=5.9mm,故實際端面余量可按Zmax=5.9mm考慮，分三次加工，ap=3mm計。 2）確定進給量f: 選用和工序1車端面相同的進給量即f=0.51mm/r 3) 計算切削速度: 選用和工序1相同的主軸轉(zhuǎn)速即n=450r/min,故實際速度為:V=dn/1000=X39X450/1000m/min=55.1m/min 4）計算切削工時：按工藝手冊表6.2-1，取 l=19.5mm,l1=2mm,l2=0,l3=0 tm=(l+l1+l2+l3)*i/n f =2X(19.5+2)/

19、450X0.51=0.188min (2)車40外圓. 1) 確定加工余量:l=(81-40)/2=20.5 2）確定進給量f: 選用和工序1車外圓相同的進給量即f=0.5mm/r 3) 計算切削速度: 選用和工序1相同的主軸轉(zhuǎn)速即n=450r/min,故實際速度為:V=dn/1000=X81X450/1000m/min=114.45m/min4) 計算切削工時：按工藝手冊表6.2-1，取 l=(81-40)/2=20.5mm,l1=2mm,l2=0,l3=0 tm=(l+l1+l2+l3)*i/n f=2X(20.5+2)/450X0.51=0.196min (3) 車157的外圓面,同時應

20、校驗機床功率及進給機構強度。 1）被吃刀量：單邊余量Z=1.8mm，可一次切除。 2）進給量：選用和工序1車外圓相同的進給量即f=0.5mm/r。 3）確定主軸轉(zhuǎn)速：選用和工序1相同的主軸轉(zhuǎn)速即n=450r/min 4) 計算切削速度：V=dn/1000=X39X450/1000m/min=55.1m/min 5）切削工時： t =(l+l1+l2)/nf式中， l=85, l1=4, l2=0,所以 t =(l+l1+l2)/nf=（85+4+0)/450X0.5min=0.396min工序3: 修研兩端中心孔。工序4: 半精車157的外圓表面并切槽,同時應校驗機床功率及進給機構強度。（1）

21、半精車157的外圓表面 1）被吃刀量：單邊余量Z=0.19mm，可一次切除。 2）進給量：選用和工序1車外圓相同的進給量即f=0.5mm/r。 3）確定主軸轉(zhuǎn)速：選用和工序1相同的主軸轉(zhuǎn)速即n=450r/min 4）計算切削速度：V=dn/1000=X35.4X450/1000m/min=50m/min5）切削工時： t =(l+l1+l2)/nf式中， l=85, l1=4, l2=0,所以 t =(l+l1+l2)/nf=（85+4+0)/450X0.5min=0.396min （2）切1.7X33的槽1）被吃刀量：單邊余量Z=1.01mm，可一次切除。 2）進給量：選用和工序1車外圓相同

22、的進給量即f=0.5mm/r。 3）確定主軸轉(zhuǎn)速：選用和工序1相同的主軸轉(zhuǎn)速即n=450r/min4）計算切削速度：V=dn/1000=X35.02X450/1000m/min=49.48m/min 5）切削工時： t =(l+l1+l2)/nf式中， l=1, l1=11, l2=0,所以 t = (l+l1+l2)/nf =（1+11+0)/450X0.5min=0.054min 工序5: 銑90度的槽。 f =0.08/齒(參考切削手冊表3-3)切削速度：參考有關手冊，確定V=0.45mm/s,即27m/min.采用高速鋼鑲齒三面刃銑刀，d =225mm,齒數(shù)z=20。則n = 1000

23、v/dw=1000X27/X225=38r/min現(xiàn)選用X63臥式銑床，根據(jù)機床使用說明書，取n =37.5r/min,故實際切削速度為 V=d n /1000=X225X37.5/1000m/min=26.5m/min當n =37.5r/min時，工作臺的每分鐘進給量f 應為 f =f zn =0.08X20X37.5mm/min=60mm/min查機床說明書，剛好有f =60mm/min，故直接選用該值。切削工時：由于所銑的槽表面光潔度不高，粗糙度值為R12.5，故只要粗銑就能達到要求。銑刀的行程為l+l1+l2=90。因此，機動工時為 tm=(l+l1+l2)/f =90/60min=1

24、.5min 三、專用夾具設計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，通常需要設計專用夾具。經(jīng)過與指導老師協(xié)商，決定設計工序插鍵槽的插床夾具。本夾具將用于立式插床。（一）設計主題 本夾具主要用來插鍵槽，加工到工序時，后面的工序與本工序并沒有多大的技術要求。因此，在本道工序加工時，主要應考慮如何提高生產(chǎn)率，降低勞動強度，而精度則不是主要的問題。（二）夾具設計1.定位基準的選擇有零件圖可知，所插鍵槽，為了使定位誤差為零、所設計的夾具機構簡單，這里就選用皮帶輪軸線為定位基準。為了提高加工效率，縮短裝卸工件的時間，采用帶孔的蓋板來夾緊工件。2.切削力及夾緊力的計算 F=C a f a z/d n

25、式中，C =650,a =3.1,x =1.0,f =0.08mm,y =0.72,a =40mm (在加工面上測量的近似值)n =0.86,d =225mm,q =0.86,w =0,z=20,所以 F=650X3.1X0.08 X40 X20/225N=1456N由于只用一把銑刀，F(xiàn) =F=1456N水平分力：F =F =1601.6N垂直分力：F =F =436.8N在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)K=K1K2K3K4。 式中， K1 基本安全系數(shù)，K1=1.5； K2 加工性質(zhì)系數(shù)，K2=1.1； K3 刀具鈍化系數(shù)，K3=1.1； K4 斷續(xù)且需系數(shù)，K4=1.1。3.定位

26、誤差分析由于銑90°槽是在軸的外圓加工之后就加工的，所以它在外圓的任何地方銑都行只要保證兩個面成90°以及規(guī)定的尺寸就行，利用V型塊定位。因為定位基準和工序基準都位皮帶輪的軸線，所以基準重合。V型塊具有對中性，所以基本位移誤差位零。4.夾具設計及操作的簡要說明如前所述，在設計夾具時，為了提高勞動生產(chǎn)率，應著眼于縮短輔助時間，故選用帶孔的蓋板來夾緊工件，用螺釘固緊。由于本工序所加工的表面質(zhì)量不太搞，只要粗銑就行了。夾具上裝有對刀塊，可使夾具在一批零件加工之前與塞規(guī)配合使用很好地對刀；同事，夾具體有一個表面成一定的角度。為的就是很方便的加工出所需的槽；同時，夾具體底面上的一對定位槽可是整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以利于銑削加工。插床夾具的裝配圖 四、設計心得體會 緊張而辛苦的課程設計結(jié)束了。當我快要完成老師下給我的任務的時候，我仿佛經(jīng)過一次翻山越嶺，登上了高山之巔，頓感心曠神怡，眼前豁然開朗。畢業(yè)設計是我們專業(yè)課程知識綜合應用的實踐訓練，這是我們邁向社會、從事職業(yè)工作前一個必不可少的過程?！扒Ю镏惺加谧阆隆?，通過這次課程設計，我深深體會到