星轮课程设计.doc

重庆机电职业技术学院课程设计说明书设计名称： 汽车制造工艺学课程设计 题 目：设计“星轮”零件的机械加工工艺规程（生产纲领：4000件） 学生姓名： 唐云洋 专 业： 10级汽车制造与装配技术 班 级： 1班 学 号： 1260720130317 指导教师： 赵雷 日 期： 2012 年 6 月 18 日重庆机电职业技术学院课程设计任务书 汽车制造与装配 专 业 10 年级 1 班 2组 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2（一）零件的作用2（二）零件的工艺分析2二、工艺规程设计3（一）确定毛坯的制造形式3（二）基面的选择3（三）制定工艺路线4（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定5（五）确定切削用量及基本工时8三、课程设计心得体会12四、参考文献13序 言 汽车制造工艺学课程设计是我们学习完大学阶段的汽车类基础和技术基础课以及专业课程之后的一个综合课程设计，它将设计和制造知识有机结合，并融合现代汽车制造业的实际生产情况和较先进成熟的制造技术，而进行的一次理论联系实际的训练，通过本课程的训练，将有助于我们对所学的理解，并为后续的课程学习以及今后的工作打下一定的基础。 对于本人来说，希望能通过本次课程设计的学习，学会将所学理论知识和工艺课程实习所得的实践知识结合起来，并应用于解决实际问题，从而锻炼自己分析问题和解决问题的能力；同时，又希望能超越目前工厂的实际生产工艺，而将有利于加工质量和劳动生产率提高的新技术和新工艺应用到机器零件的制造中，为改善我国的汽车制造业相对落后的局面探索可能的途径。本设计包括两个部分内容：第一部分为生产纲领、生产类型、工艺性分析和零件图的审查。第二部分为毛坯的选择，根据图纸具体地阐明了毛坯选择类型以及尺寸。零件加工工艺规程设计是设计的核心部分，具体地列出了设计思路以及整个零件加工工艺过程。它包括定位基准的选择、确定表面的加工方法、确定机械加工余量、工序尺寸及公差、机床设备及工艺设备的选择、确定切削用量与基本工时。但由于所学知识和实践的时间以及深度有限，本设计中有许多不足，希望各位老师能给与指正。一、 零件的分析（一）零件的作用 星轮是汽车自动变速器中离合器的主要传动部件之一，该零件是以40k6孔套在轴上进行定位，通过键槽来传递扭矩，其作用是依靠太阳轮和行星架的正时转动和逆时转动来实现方向的改变，按照类型又分为主动和被动行星轮，只要运用在汽车变速箱（AT）传动机构上，实现动力传递，能增加和递减传递的动力，用于离合器中起缓起动的作用。（二） 零件的工艺分析 1）所给任务的零件是自动变速器上一个离合器上的零件，星轮零件的产量为4000件，现已知该厂品属于轻型机械，根据生产类型与生产纲领的关系查阅参考文献，确定其生产类型为大批量生产。 2）星轮共有两组加工表面，它们相互间有一定的位置要求。主要加工表面及要求如下： 星轮外圆40K6,45f7,其形状公差均遵守包容要求,表面粗糙度均为Ra1.6µm。 星轮内孔28H7,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28轴心线垂直度误差为0.025,其左端面对孔28轴心线圆跳动误差为0.025; 外圆45轴心线对外圆40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； 键槽宽度为8H9,长度为16mm，轴槽深为40.5h11,表面粗糙度Ra5.2µm，在64的外圆上离它的轴心线24.3的平面与孔28H7轴心线的平行度误差为0.012表面粗糙度为Ra0.8µm。3个4H9孔相对于对称分布三个。 二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式：根据零件材料确定毛坯材料，由于星轮是用于超越离合器上的关键零件，需要结构比较硬，故材料选为45钢件，由于零件的生产纲领为4000件/年，通过计算，该零件质量为2.7kg，已达到大批量生产的水平，毛坯的类型围为型材（园制棒料）。而且轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。由于45钢的经济性比较高，由简明机械加工手册知毛坯的精度应该选IT12级其规格为68.L=64，牌号为60Si2Mn。对于提高生产率、保证加工质量也是有利的。查机械加工工艺与夹具及相关机械设计手册确定加工表面的加工余量如下表所示：加工表面基本尺寸加工余量数值说明外圆表面68mm3mm车削加工外圆表面65mm1mm车削加工内圆表面30mm2mm内圆车刀阶梯轴部分 45mm40mm64mm4mm/3mm外圆表面加工（二） 基面的选择 基面的选择设计工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择正确、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出现问题百出。严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 1、粗基准的选择 由于是模锻件，所以在保证各加工面都有余量的前提下，因为要保证柱面的中心线垂直于左端面，所以以45的外圆表面的为粗基准。在调头以另一面的外圆40为粗基准。 2、精基准的选择 星轮主要应用于超越离合器上面，其星轮的轴心线既是定位基准也是设计基准，在车削时选他作为精基准，能使加工遵循基准重合原则，实现外圆柱面的圆跳动和同轴度（采用专用夹具夹紧机构），这使得工艺路线基准统一原则。毛坯外表面加工余量大，定位时可以车一头换向车另一头，最后两顶一夹。其定位方法比较精确，加紧也比较简单快捷，使操作者方便省力。 （三）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26mm 、车外圆63.7mm、 39.7mm、44.7mm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44.7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64mm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234HBW。 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，参照金属机械加工工艺人 员手册表3-59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 4mm，转动万能分度头120°加工三次。 工序9.检验 （2）工艺路线方案二：工序1：锻工毛坯Ø65x63，热处理：硬度234HBW。工序2.粗车端面，车内孔26 、车外圆63.7、39.7、44.7及倒45°倒角，精车端面，车外圆64、40、45，选用CA6104车床及三爪卡盘夹具。粗、精车 B/C阶梯轴外圆面，调头车另一端面、外圆45mm、倒 45°倒角。 工序3.镗 孔28h7，镗倒角2*C2 。 工序4.铣键槽8x16mm。 工序5.切槽3×0.5。工序6.铣64段，以内孔为基准，铣平面至24.3mm在转动120，铣另两个平面。工序7.钻孔4mm、2mm。工序8.以内孔为基准，磨外圆分别磨至45mm、40mm、64mm、45mm、磨平面磨至与水平面成24.3mm在转动120°磨另两个平面。工序9J.检验 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。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 铣削加工加工余量依据机械加工工艺手册设计实用手册表831以及表1550查得、公差依据互换性与测量技术基础表32查得表面粗糙度以及经济精度由机械制造工艺学表115查得钻、扩、铰孔加工加工余量依据机械加工工艺手册设计实用手册表818查得、公差依据互换性与测量技术基础表32查得表面粗糙度以及经济精度由机械制造工艺学表115查得 星轮的材料为45钢，生产类型为批量生产，采用型材。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：（1）以星轮外圆为基准。据金属机械加工工艺人员手册（以下简称人员手册）表5-6，型材偏差±1.0mm。表面粗糙度Ra=1.6m,要求粗加工和精加工。参照实用金属切削加工工艺手册（以下简称切削手册）第586页可知，加工余量为：粗车：=2.5mm，精车： =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=1.6m的端面。要求粗加工和精加工。参照人员手册表5-72可知，加工余量为 2mm。（3） 基准面为左端面B。Ra=1.6m,要求粗加工和精加工。参照人员手册表5-72，粗车ap =3mm,精车ap=1mm。车削公差即为零件公差：0.02 mm。（4）星轮右端面。Ra=3.2m。要求粗加工和半精加工。参照切削手册第586页可知，粗车=3mm，半精车=0.5mm。（6）星轮左端面。Ra=3.2m。要求粗加工和半精加工。参照切削手册第586页可知，粗车=3mm，半精车=0.5mm。 （7） 28h7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28h7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185）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=46 ； 经济精度：IT10；公差：T=0.46mm精车加工余量：0.35mm ；表面粗糙度：Ra=0.64； 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=45 ； 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=1.63.2 ；经济精度：IT7； 公差：0.046mm，45阶梯轴表面粗糙度1.6 加工余量：0.15mm ；28H7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：磨削加工余量：0.3mm 表面粗糙度：Ra=0.161.25 经济精度：IT6 公差：0.016mm磨削加工余量：0.4mm表面粗糙度：Ra=0.161.25 经济精度：IT6公差：0.016mm磨削加工余量：0.4mm表面粗糙度：Ra=0.161.25 经济精度：IT6公差：0.016mm铣削平面加工余量：0.4 mm表面粗糙度：Ra=0.10.05 经济精度：IT6 公差：0.016mm（五） 确定切削用量及基本工时 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27.7mm 分别车外圆到63.7mm、39.7mm、44.7mm，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67mm.L=64mm，故分二次加工（粗车、半精车）。粗车时，选择a =1.5mm；半精加工时，选择a =0.3mm；车削内圆时，粗车精车被吃刀量分别为a =0.8mm a =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 mm时，以及工件直径为67mm时. =0.6-0.9mm/.按C车床说明书取=0.6 mm/n。由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.750.85 所以：实际进给量f=0.6×0.8=0.48 mm/按C车床说明书0.23） 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C车床说明书200 rmin5）机床功率：根据切削用量简明手册表3.20 当 Vc=71m/min ae=2.8mm a =1.5mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系数：故Pct0.8,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PccPcm 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/s6） 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ae32mm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ac2.8±0.8，由于加工表面精度要求Ra=6.3 um，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1122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/min ae=2.8mm ap=41mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw 切削功率的修正系数：故Pct0.8,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PccPcm 因此所决定的切削用量可以采用。 ae=2.8mm Vf=80m/minn=160r/min Vc=0.08m/s fz=0.0625mm/z工序4：热处理，调质硬度234HBW工序5:磨至28mm选用机床：MS-600 万能磨床 1) 精磨至，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= 30mm L1=3mm 所以 T=L1+L2/nw*f=0.13min工序6：分别磨至45mm、40mm、64mm、45mm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 用乳化液冷却机床：X62W1）选择铣削用量由于槽的宽度为8mm, 故二次走完，ae=23mm ap=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/s2）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 =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3.5Tm=(L+L1+)i/Vf=(40+20)X2/150=0.8（min） L1+=20mm i=2(走两次)三、 课程设计心得体会首先我由衷感谢老师给我一个这样的学习机会。通过为期两周的汽车制造工艺学课程设计中对汽车星轮的机械加工工艺的设计，使我学习到了许多有关机械加工的知识，让我能够将大学三年中学到的专业知识系统性的进行复习。通过这段时间的汽车制造工艺学课程设计进一步巩固、加深和拓展所学的知识；通过设计实践，树立了正确的设计思想，增强创新意识和竞争意识，熟悉掌握了机械设计的一般规律，也培养了分析和解决问题的能力。通过设计计算、绘图以及对运用技术标准、规范、设计手册等相关技术资料的查阅，对自己进行了一个全面的机械设计基本技能的训练。在具体做的过程中，从设计到计算，从分析到绘图，让我更进一步明白了作为一个设计人员要有清晰的头脑和整体的布局，要有严谨的态度和不厌其烦的细心，要有精益求精、追求完美的一种精神。在此感谢我们的指导老师，老师循循善诱的教导和不拘一格的思路给与我无尽的启迪。学到了很多课内学不到的东西，比如独立思考解决问题的能力，出现差错的随机应变，和与人合作共同提高，都受益匪浅，为今后的设计打下了坚实的基础。这次星轮的设计的每个实验细节和每个数据，都离不开老师的细心指导。而您开朗的个性和宽容的态度，帮助我能够很顺利的完成了这次课程设计。同时感谢对我帮助过我的同学，谢谢你们对我的帮助和支持，让我感受到同学的友谊。由于本人的设计能力有限，在设计过程中难免出现错误，恳请老师们多多指教，我十分乐意接受您们的批评和指正，本人将万分感谢。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.2004.72.董燕主编.公差配合与测量技术. 北京：中国人民大学出版社.2001.33.王永伦主编.汽车制造工艺基础.机械工业出版社.2012.14.唐建生主编.金属切削原理与刀具.武汉理工大学出版社.20055.张普礼主编.机械加工设备. 北京：机械工业出版社.2005.086.刘家平主编.机械制图. 西安：西安电子科技大学出版社.2006.027.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.8. 机械制造工艺与机床夹具课程设计指导第2版吴拓编9.切削用量手册10.简明机械加工手册