壓入式曲軸皮帶輪總成裝配工藝

1、10正負(fù)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)題目：皮帶輪加工工藝及插鍵槽（0.018）專用夾具設(shè)計(jì)班 級(jí):姓 名:指導(dǎo)教師：、夕 4刖 百機(jī)械制造工藝學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課 以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)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(shí)際的訓(xùn)練。因此，它在我們的 大學(xué)生活中占有十分重要的地位。就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性 訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后參加祖國(guó)的現(xiàn)代化建 設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。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(jìn)行裝配。所以皮帶輪要有一

2、 定的配合精度以及表面接觸強(qiáng)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(fù)雜，尺寸精度要求比較高。零件的主要技 術(shù)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(duì)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。:、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（一）確定毛坯的制造形式零件的材料為HT200.考慮到皮帶輪在工作過(guò)程中會(huì)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(dá)到大批生產(chǎn)的水平.而且零件的輪廓尺

3、寸不大，故可采用鑄造成型，這對(duì) 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(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x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(huì)使加工工藝過(guò)程問(wèn)題百出，嚴(yán) 重的還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法進(jìn)行。1 .粗基準(zhǔn)的選擇對(duì)于一般的軸類零件而言，以外圓作為基準(zhǔn)是完全合理的。按照有關(guān)粗基 準(zhǔn)的選擇原則（即當(dāng)零件又不加工表面時(shí)，應(yīng)以這些不加工的表面作為粗基 準(zhǔn)；若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工要求相對(duì)位置精度較高的不 加工表面作為粗基準(zhǔn)），現(xiàn)在應(yīng)為都要加工就要結(jié)合加工工藝來(lái)確定粗基準(zhǔn)， 現(xiàn)取 157的外圓作為粗基準(zhǔn)，利用三爪卡盤(pán)裝

4、夾。利用不完全定位來(lái)加工工 件。2 .精基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)的選擇主要考慮基準(zhǔn)重合的問(wèn)題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合 時(shí)，應(yīng)該進(jìn)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(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度 要求等技術(shù)能得到合理的保證.在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下 ，可以采 用萬(wàn)能機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率.除此以外，還應(yīng)考慮 經(jīng)濟(jì)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: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(kuò)中心孔。工序6 :較中心孔工序7:插鍵槽

5、。工序8:粗精車V形帶。工序9 :終檢。工序10 :入庫(kù)。2 .工藝路線方案二：工序1 :銃端面，打中心孔。工序2 :掉頭銃另一端面，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、較中心孔。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(kù).3 .工藝方案的比較與分析上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是在車床上用三爪卡盤(pán)裝夾，車一 端面在打中細(xì)孔，然后用頂尖頂住來(lái)車外圓再掉頭加工另一端，以此為基準(zhǔn)來(lái) 完成后面的工序。方案二則與之不同，是先銃削好兩個(gè)端面，打中心孔，以此 為基準(zhǔn)來(lái)加工余下的工序。經(jīng)比較可見(jiàn)，先加工好一端面和它所在端的外圓，

6、 以此為基準(zhǔn)來(lái)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。在加工螺紋和銃凹槽的時(shí)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(huì)造成鉆孔時(shí)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(guò)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(kuò)中心孔。工序6 :較中心孔工序7:插鍵槽。工序8:粗精車V形帶。工序9 :終檢。工序10 :入庫(kù)。以上方案大致看來(lái)還是合理的。但通過(guò)仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求以及可能 的加工手段之后，發(fā)現(xiàn)仍有問(wèn)題，因此，最后

7、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(kuò)中心孔。工序6 :較中心孔工序7:插鍵槽。工序8:粗精車V形帶。工序9 :終檢。工序10 :入庫(kù)。以上工藝過(guò)程詳見(jiàn)附表機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片和附表機(jī)械加工工序卡片（四）機(jī)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HT20Q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工藝，分別確定個(gè)加工表面的機(jī)械加工余量工序尺寸 及毛坯尺寸如下：1 .外圓表面（157）查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)（以下簡(jiǎn)稱工藝手冊(cè)）表

8、 2.2-14 , 其中鑄件重量為4kg ,鑄件復(fù)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 1.72.2mm1現(xiàn)取2.0mm。2 .外圓表面沿軸線長(zhǎng)度方向的加工余量及公差查工藝手冊(cè)表2.2-25 ,其中鑄件重量為4kg ,鑄件復(fù)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(zhǎng)度方向 偏差為（+1.2 ; -0.6 ） mm.長(zhǎng)度方向的余量查工藝手冊(cè)表 2.2-25，其余量值規(guī)定為1.72.2mm, 現(xiàn)取2.0mm。（五）確定切削用量及基本工時(shí)工序1 :車端面，打中心孔，車157的外圓表面，倒角

9、。本工序采用計(jì) 算法確定切削用量。1.加工條件工件材料：HT20Q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(jī)床：CA6140臥式車床。刀具：刀片材料為 YT15,刀桿尺寸為 16mmX25mm,kr=90, 丫 o=15 , a o=8 ,r& =0.5mm2 .切削用量計(jì)算(1)車157端面。1)確定端面最大加工余量：已知毛坯長(zhǎng)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(zhǎng)度方向的最大加工余量 Zmax=7mm故實(shí)際端面余量可 按 Zmax=7mr#慮，分三次力口工， ap=3mm#。2)確定進(jìn)給量f:根據(jù)機(jī)械制造

10、工藝與機(jī)床夾具課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)表 2- 19,當(dāng)?shù)稐U尺寸為16mmX25mmpa3mm以及工件直徑為 81mm時(shí)按CA6140車床說(shuō)明書(shū)取f=0.51mm/r (參見(jiàn)表3-9 )3)計(jì)算切削速度：按切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)(第三版)(以下簡(jiǎn)稱切削 手冊(cè))表1.27 ,切削速度的計(jì)算公式為(壽命選 T=60min)。Vc=(Cv*kv)/(Tm*a pxv*fyv)式中，Cv=242,xv=0.15, yv=0.35,m=0.2。k v 見(jiàn)切削手1 .冊(cè)表2 8 ,即kMv=1.44 ,ksv=0.8, kkv=1.04 ,kkrv =0.81, kBv=0.97所以Vc=(242X1.44X0.8X1.0

11、4X0.81X0.97)/(600.2X30.15X0.51 0.35)m/min =108.8m/min4)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：ns=1000vc/ 兀 dw=1000X108.6/ 兀 X81=427r/min按機(jī)床說(shuō)明書(shū)，與427r/min 相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為400r/min 及450r/min?，F(xiàn)選 取450r/min。所以實(shí)際切削速度 v=114.45r/min 。5)計(jì)算切削工時(shí)：按工藝手冊(cè)表 6.2-1 ,取l=40.5mm,l 1=2mm/=0,l 3=0 t m=(l+l i+1 2+l 3)*i/nf=3X(40.5+2)/450X0.51=0.556min(2)車157外圓，

12、同時(shí)應(yīng)校驗(yàn)機(jī)床功率及進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。1)被吃刀量：?jiǎn)芜呌嗔縕=2mm可一次切除。2)進(jìn)給量：根據(jù)切削手冊(cè)表 1.4 ,選用f=0.5mm/r。3)計(jì)算切削速度：見(jiàn)切削手冊(cè)表 1.27vc=(Cv*kv)/(Tm*a pxv*fyv)=(242X1.44X0.8X0.81X0.97)/(60 0.2x2).15X 0.51 0.35)=110.17m/min4)確定主軸轉(zhuǎn)速：ns=1000 vJ 兀 dw=1000X110.17/兀 X81=433.16r/min按機(jī)床選取n=450r/min 。所以實(shí)際切削速度為V=u dn/1000=冗 X81X450/1000m/min=114.45m/mi

13、n5)檢驗(yàn)機(jī)床功率：主切削力Fc按切削手冊(cè)表1.29所示工時(shí)計(jì)算Fc=C ap f v k式中，C =2795, x =1.0, y =0.75, n=-0.15k =( b b/650) =(600/650)0.75=0.94, k =0.89所以Fc=2795X2X0.50.75X114.45-0.15 X0.94X0.89N= 1318.9N切削是消耗功率Pc為Pc= Fc*v c/6X104=1318.9X114.45/6X10 4kW=3.175kW由CA6140機(jī)床說(shuō)明書(shū)可知，CA6140主電動(dòng)機(jī)功率為 7.8 kW,當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為450r/min時(shí)，主軸傳遞的最大功率為 4.5kW

14、,所以機(jī)床功率足夠，可以正常加工。6)校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度：已知主切削力 Fc=1318.9N,徑向切削力Fp按，切削手冊(cè)表1.29所示公式計(jì)算Fp=C ap f v k式中，C =1940, x =0.9, y =0.6 n=-0.3k =( b b/650) =(600/650)1.35=0.897, k =0.5所以，F(xiàn)p=1940X20.9X0.5 0.6X114.45-0.3X0.897X0.5N=258.4N而軸向切削力Ff =C a p f v k式中，C =2880, x =1.0, y =0.5, n =-0.4k =( a b/650)= (600/650)1=0.923,

15、k =1.17于是軸向切削力Ff=2880X2X0.50.5X114.45 -O4X0.923X1.17N=601.7N取機(jī)床導(dǎo)軌與床鞍之間的摩擦系數(shù) =0.1,則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn) 給機(jī)構(gòu)的作用力為F= Ff+以(Fc+ Fp)=601.7+0.1X(1318.9+258.4)N=759.43N而機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)可承受的最大縱向力為 3530N (見(jiàn)切削手冊(cè)表 1.30),故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可正常工作。7)切削工時(shí)：t =(l+l1+l 2)/nf式中，l=42, l 1=4, l 2=0,所以t =(l+l1+l 2)/nf= (42+4+0)/450X0.5min=0.205min不難

16、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(jìn)給量f三0.5mm和被吃刀量a p= 3mm的情況下，機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)都可正常工作、電機(jī) 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(jī)床：CA6140臥式車床。刀具：刀片材料為YT15,刀桿尺寸為16mmX25mm,kr=90, 丫 o=15 ,a o=8 ,r & =0.5mm2.切削用量計(jì)算(1)車157端面。1)確定端面最大加工余量：已知毛坯長(zhǎng)度方向的加工余量

17、為2+1.2考慮7的鑄造拔模斜度，則毛坯長(zhǎng)度方向的最大加工余量Zmax=5.9mm故實(shí)際端面余量可按Zmax=5.9mm考慮，分三次加工，ap=3mm計(jì)。2)確定進(jìn)給量f:選用和工序1車端面相同的進(jìn)給量即f=0.51mm/r3)計(jì)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(shí)際速 度為：V=tt dn/1000=兀 X39X450/1000m/min=55.1m/min4)計(jì)算切削工時(shí)：按工藝手冊(cè)表 6.2-1 ,取 l=19.5mm,l i=2mm,l2=0,l 3=0 tm=(l+l i+l2+l3)*i/n f=2X(19.5+2)/450X0.51=0.188min

18、(2)車40外圓.1)確定加工余量：Al=(81 -40)/2=20.52)確定進(jìn)給量f：選用和工序1車外圓相同的進(jìn)給量即f=0.5mm/r3)計(jì)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(shí) 際速度為：V=tt dn/1000=兀 X81X450/1000m/min =114.45m/min4)計(jì)算切削工時(shí)：按工藝手冊(cè)表 6.2-1 ,取l=(81-40)/2=20.5mm,l 1=2mm,b=0,l 3=0 tm=(l+l i+1 2+l 3)*i/n f =2X(20.5+2)/450X0.51=0.196min(3)車157的外圓面，同時(shí)應(yīng)校驗(yàn)機(jī)床功率及進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)

19、度。1)被吃刀量：?jiǎn)芜呌嗔?Z=1.8mm,可一次切除。2)進(jìn)給量：選用和工序1車外圓相同的進(jìn)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(jì)算切削速度：V=tt dn/1000=兀 X39X450/1000m/min=55.1m/min5)切削工時(shí)：t =(l+li+1 2)/nf式中，l=85, l 1=4, l 2=0,所以t =（l+li+l 2）/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(shí)應(yīng)校驗(yàn)機(jī)床功率及進(jìn)給 機(jī)構(gòu)強(qiáng)度。（1）半精車157的外圓表面

20、1）被吃刀量：?jiǎn)芜呌嗔?Z=0.19mm,可一次切除。2）進(jìn)給量：選用和工序1車外圓相同的進(jìn)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(jì)算切削速度：V=tt dn/1000=兀 X35.4X450/1000m/min=50m/mi n5）切削工時(shí)：t =(l+li+1 2)/nf式中，l=85, l 1=4, l 2=0,所以t =(l+li+1 2)/nf=(85+4+0)/450X0.5min=0.396min（2）切1.7X33的槽1）被吃刀量：?jiǎn)芜呌嗔?Z=1.01mm,可一次切除。2）進(jìn)給量：選用和工序1車外圓相同的進(jìn)給量即f=

21、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(jì)算切削速度：V=tt dn/1000 =兀 X35.02X450/1000m/min=49.48m/min5）切削工時(shí):t =(l+l1+l 2)/nf式中，l=1, l 1=11, l 2=0,所以t = (l+li+l 2)/nf=(1+11+0)/450X0.5min=0.054min工序5:銃90度的槽。f =0.08/齒(參考切削手冊(cè)表 3-3)切削速度：參考有關(guān)手冊(cè)，確定 V=0.45mm/s,即27m/min.采用高速鋼鑲齒三面刃銃刀，d =225mm齒數(shù)z=20。則n = 1000v/ 兀

22、 dw=1000X27/兀 X225=38r/min現(xiàn)選用X63臥式銃床，根據(jù)機(jī)床使用說(shuō)明書(shū)，取 n =37.5r/min,故實(shí)際切削速 度為V=tt d n /1000=兀 X225X37.5/1000m/min=26.5m/min當(dāng)n =37.5r/min 時(shí)，工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量f應(yīng)為f =f zn =0.08X20X37.5mm/min=60mm/min查機(jī)床說(shuō)明書(shū)，剛好有f =60mm/min ,故直接選用該值。切削工時(shí)：由于所銃的槽表面光潔度不高，粗糙度值為R12.5,故只要粗銃就能達(dá)到要求。銃刀的行程為l+l用2=90。因此，機(jī)動(dòng)工時(shí)為t m=(l+l i+1 2)/f =90/

23、60min=1.5min三、專用夾具設(shè)計(jì)為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，通常需要設(shè)計(jì)專用 夾具。經(jīng)過(guò)與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)工序一一插鍵槽的插床夾具。本夾具將用 于立式插床。(一)設(shè)計(jì)主題本夾具主要用來(lái)插鍵槽，加工到工序時(shí)，后面的工序與本工序并沒(méi)有多大 的技術(shù)要求。因此，在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高生產(chǎn)率，降低勞 動(dòng)強(qiáng)度，而精度則不是主要的問(wèn)題。（二）夾具設(shè)計(jì)1.定位基準(zhǔn)的選擇有零件圖可知，所插鍵槽，為了使定位誤差為零、所設(shè)計(jì)的夾具機(jī)構(gòu)簡(jiǎn) 單，這里就選用皮帶輪軸線為定位基準(zhǔn)。為了提高加工效率，縮短裝卸工件的時(shí)間，采用帶孔的蓋板來(lái)夾緊工件。2.切削力及夾緊力的計(jì)算F=C

24、a f a z/d n式中，C =650,a =3.1,x =1.0,f =0.08mm,y =0.72,a =40mm（在加工面上測(cè)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由于只用一把銃刀，F(xiàn) =F=1456N水平分力：F =F =1601.6N垂直分力：F =F =436.8N在計(jì)算切削力時(shí)，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)K=K1K2K3K4O式中，Ki 基本安全系數(shù)，K=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

25、03 .定位誤差分析由于銃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 銃都行只要保證兩個(gè)面成 90以及規(guī)定的尺寸就行，利用 V型塊定位。因?yàn)?定位基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)都位皮帶輪的軸線，所以基準(zhǔn)重合。V型塊具有對(duì)中性，所以基本位移誤差位零。4 .夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，應(yīng)著眼于縮短輔助時(shí) 間，故選用帶孔的蓋板來(lái)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，只要粗銃就行了。夾具上裝有對(duì)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(duì)刀；同事，夾具體有一個(gè)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(shí)，夾具體底面上的一對(duì)定位槽可是整個(gè)夾具在機(jī)床工作臺(tái)上有一正 確的安裝位置，以利于銃削加工。插床夾具的裝配圖四、設(shè)計(jì)心得體會(huì)緊張而辛苦的課程設(shè)計(jì)結(jié)束了。當(dāng)我快要完成老師下給我的任務(wù)的時(shí)候， 我仿佛經(jīng)過(guò)一次翻山越嶺，登上了高山之巔，頓感心曠神怡，眼前豁然開(kāi)朗。畢業(yè)設(shè)計(jì)是我們專業(yè)課程知識(shí)綜合應(yīng)用的實(shí)踐訓(xùn)練，這是我們邁向社會(huì)、從事 職業(yè)工作前一個(gè)必不可少的過(guò)程?！扒Ю镏惺加谧阆隆?，通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)，我 深深體會(huì)到這句千古名言的真正含義。我今天認(rèn)真地進(jìn)行課程設(shè)計(jì)，學(xué)會(huì)腳踏實(shí)地 地邁開(kāi)這一步，