星轮设计正文(说明书)

目录概述3第一章零件的分析511零件的工艺性分析5111加工方法的选择5112保证星轮表面位置精度的方法5第二章工艺规程的设计521确定毛坯的制造形式522基准的选择5221粗基准的选择6222精基准的选择623制定工艺路线624机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定6241两端外圆表面6242工件内孔加工725确定切削用量及基本工时7251工序1锻造毛坯7252工序2车外圆7253工序3镗孔11254工序4精车外圆12第三章钻三个4阶梯斜孔专用夹具计1431工件的加工工艺1432定位元件的选择与设计14331定位误差的分析14332定位元件的选择1433星轮在夹具中定位夹紧17331夹紧装置的组成17332夹紧力的确定18333夹紧机构的选择与设计21第四章钻4阶梯斜孔工序刀具设计22第五章钻4阶梯斜孔工序量具设计22设计体会23参考文献24致谢25概述一、零件的功用和结构特点我国自行研发的“星轮传动”技术，可以使装备机械上的加速器、减速器、调速器、变速器的体积变小、功能增强，并减少进口。这一新技术得到中国星轮传动协会和机械工业部有关专家的认定。专家们认为，“星轮传动”技术的原理为我国独创，可应用在煤矿、石油开采、风力发电重型机械、建材水泥等储多领域，应用空间巨大。二、星轮零件的技术要求该零件的主要表面是内孔和外圆，其主要技术要求如下1、内孔内孔是起支承作用或导向作用最主要的表面，它通常与运动着的轴、刀具或活塞相配合。内孔直径的尺寸精度一般为2级，精密轴套有时取1级内孔的形状精度，一般应控制在孔径公差以内，有些精密轴套控制在孔径公差的，甚至更严。对于长的套筒除了圆柱度和同轴度外，还应注意孔轴线直线度的要123求。为保证零件的功能和提高其耐磨性，内孔表面粗糙度一般为，有的320AAR高达以上。05AR2、外圆外圆表面一般是套筒零件的支承表面，常以静配合或过渡配合同箱体或机架沙锅内的孔相连接。外径的尺寸精度通常为23级；形状精度控制在外径公差以内；粗糙度一般为。6308AAR1）内外圆之间的同轴度当内径的最终加工系将套筒装入机座后进行时，套筒内外圆间的同轴度要求较低；如果最终加工是在装配前完成时要求较高，一般为001005MM。2）孔轴线与端面的垂直度星轮的端面（包括凸缘端面）如工作中承受轴向载荷，或虽不承受载荷但加工中是作为定位面时，与孔轴线的垂直度要求较高，一般为002005MM。三、星轮零件的材料与毛坯齿轮零件一般都是用钢、铸铁、青铜或黄铜等材料制成。有些滑动轴承采用双金属机构，即用离心铸造法在钢或铸铁套的内壁上浇注巴氏合金等轴承合金材料，这样既可节省贵重的有色金属，又能提高轴承的寿命。星轮的毛坯选择与其材料、结构和尺寸等因素有关。孔径较小（如D68820B234B05D12D225，因此得2,052DBB5补偿距离MM221MIN2XYL式中夹具圆柱销与其相配合的工件定位孔间的最小间隙MM1MIN圆柱销的尺寸为，根据GB180179知该即尺寸为5000600017。6G由此可得MM1MIN06则MMI13064322XYL6菱形销圆弧部分与其相配合的工件定位孔间的最小间隙MM2MIN204311BD式中与菱形销相配合的工件定位孔的最小直径MM2D7菱形销最大直径MM22MIN10396D公差选取H58两定位销所产生的最大角度定位误差1MAX2A063105TGL式中夹具圆柱销与其配合的工件定位孔间的最大间隙；1MAX夹具菱形削与其配合的工件定位孔间的最大间隙应保证；2则0由于待加工孔未对其形位公差，因此允许些许偏差。33星轮在夹具中的夹紧工件在夹具中的装夹是由定位和夹紧这两个过程紧密联系在一起的。仅仅定位好，在大多数场合下，还无法进行加工。只有进而在夹具上设置相应的夹紧装置对工件实行夹紧，才能完成工件在夹具中装夹的全部任务。夹紧装置的基本任务就是保持工件在定位中所获得的既定位置，以便在切削力、重力、惯性力等外力作用下，不发生移动和振动，确保加工质量和生产安全。有时工件的定位是在夹紧过程中实现的，正确的夹紧还能纠正工件定位的不正确位置。331夹紧装置的组成一般夹紧装置由下面两个基本部分组成。1动力源即产生原始作用力的部分。如果用人的体力对工件进行夹紧，称为手动夹紧；如果用气动、液压、气液联合、电动以及机床的运动等动力装置来代替人力进行夹紧，则称为机动夹紧。2夹紧机构即接受和传递原始作用力，使之变为夹紧力，并执行夹紧任务的部分。它包括中间递力机构和夹紧元件。中间递力机构把来自人力或动力装置的力传递给夹紧元件，再由夹紧元件直接与工件接触，最终完成夹紧任务。根据动力源的不同和工件夹紧的实际需要，一般中间递力机构在传递夹紧力的过程中，可以起到以下作用A改变作用力的方向；B改变作用力的大小；C具有一定的自锁性能，以保证夹紧可靠，在手动夹紧时尤为重要。本次设计采用手动夹紧方式。332夹紧力的确定1夹紧力的方向夹紧力应垂直于主要定位基准面11。为使夹紧力有助于定位，则工件应紧靠支撑点，并保证各个定位基准与定位元件接触可靠。一般地讲，工件的主要定位基准面其面积较大、精度较高，限制的不定度多，夹紧力垂直作用于此面上，有利于保证工件的加工质量。夹紧力的方向应有利于减小夹紧力。图24所示为工件安装时的重力、切削力和GF夹紧力之间的相互关系。其中图A最好，图D最差。W图24夹紧力与切削力、重力的关系FIG24CLAMPSTHESTRENGTHANDTHECUTTINGFORCE、THEGRAVITYRELATIONS图（A）0W图（B）FG图（C）COSINSICOS图（D）FGW图（E）下面分析三力互相垂直的情况下，切削力与夹紧力间的比例关系。图25为在卧式铣床上铣一用台钳夹紧的工件。图25铣削时FR、W、G间的关系FIG25THERELATIONSOFFR、W、GWHENMILLING当重量G很小而可以忽略不计时，只考虑夹紧力W与切削力的平衡，按静力平衡条RF件WW23RF122412R式中工件的定位基准与夹具定位元件工作表面间的摩擦系数，01502511工件的夹压表面与夹紧元件间的摩擦系数，01502522因此2503035RRFWF可见在依靠摩擦力克服切削力的情况下，所需要的夹紧力是很大的。在夹紧力工件时各种不同接触面之间的摩擦系数可见表。表32各种不同接触表面之间的摩擦系数接触表面的形式摩擦系数接触表面均为加工过的光滑表面015025工件表面为毛坯，夹具的支承面为球面0203夹具定位或夹紧元件的淬硬表面在沿主切削力方向有齿纹03夹具定位或夹紧元件的淬硬表面在垂直于主切削力的方向有齿纹04夹具定位或夹紧元件的淬硬表面有相互垂直齿纹0405夹具定位或夹紧元件的淬硬表面有网状齿纹0708为了减小夹紧力，可以在正对切削力F的作用方向，设置一支承元件（图26中之T）。这种支承不用作定位，而是用来防止工件在加工中移动。图26承受切削力支承如图25所示，当圆柱铣刀切入全深时，作用于工件上的切削分力、的合力有YFZR使工件平移抬起的趋势。为此可用图26所示之压块，使夹紧力一力两用。在钻床上对工件钻孔时，为了减小夹紧力，应力求使主要定位基准面处于水平位置，使夹紧力、重力和切削力同向，都垂直作用在主要定位基准面上。见图27A所示。反之，当夹紧力与切削力及工件重力方向相反时，所需的夹紧力很大，WFG。例如在壳体凸缘上钻孔时，由于壳体较高，工件只能倒装。这种安装方式在图27B中的F和G均有使夹紧机构脱开的趋势，因此需要施加较大的夹紧力W。图27钻削时W、F、G间的关系2夹紧力的作用点夹紧力的作用点是指夹紧元件与工件相接触的一小块面积。选择作用点的问题是在夹紧力方向已定的情况下才提出来的。选择夹紧力作用点位置和数目时，应考虑工件定位可靠，防止夹紧变形，确保工序的加工精度。A夹紧力的作用点应能保持工件定位稳定，而不致引起工件发生位移和偏转。当夹紧力虽然朝向主要定位基面，但作用点却在支承范围以外时，夹紧力与支反力构成力矩，夹紧时工件将发生偏转，使定位基面与支承元件脱离，以至破坏原有定位。应使夹紧力作用在稳定区域内。B夹紧力的作用点，应使被夹紧工件的夹紧变形尽可能小。对于箱体、壳体、杆叉类工件，要特别注意选择力的作用点问题。在使用夹具时，为尽量减少工件的夹紧变形，可采用增大工件受力面积的措施。采用具有较大弧面的夹爪来防止薄壁套筒变形；可在压板下增加垫圈，使夹紧力均匀地作用在薄壁夹紧力的大小必须适当。当夹紧力过小，工件可能在加工过程中移动而破坏定位，不仅影响质量，还能造成事故；夹紧力过大，不但会使工件和夹具产生变形，对加工质量不利，而且造成人力、物力的浪费。计算夹紧力，通常将夹具和工件看成一个刚性系统以简化计算。然后根据工件受切削力、夹紧力（大工件还应考虑重力，高速运动的工件还应考虑惯性力等）后处于静力平衡条件，计算出理论夹紧力，再乘以安全系数，作为实际所需的夹紧力，即0WK0W260WA式中实际所需要的夹紧力N；0按力平衡条件计算之夹紧力N；安全系数，根据生产经验，一般取153。KK用于粗加工时，取253；用于精加工时，取152。夹紧工件所需夹紧力的大小，除与切削力的大小有关外，还与切削力对定位支撑的作用方向有关。333夹紧机构的选择从前面提到的夹紧装置组成中可以看出，不论采用何种力源（手动或机动）形式，一切外加的作用力要转化为夹紧力均需通过夹紧机构。因此，夹紧机构是夹紧装置中的一个很重要的组成部分。夹紧机构可分为斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构、定心对中夹紧机构等。斜楔夹紧机构中最基本的形式之一，螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构及定心对中夹紧机构等都是斜楔夹紧机构的变型。斜楔夹紧机构主要是利用其斜楔面移动时所产生的压力来夹紧工件的，亦即一般所谓的楔紧作用。斜楔的斜度一般为110，其斜度的大小主要是根据满足斜楔的自锁条件来确定。一般对夹具的夹紧机构，都要求具有自锁性能。所谓自锁，也就是当外加的作用力Q一旦消失或撤除后，夹紧机构在纯摩擦力的作用下，仍应保持其处于夹紧状态而不松开。螺旋夹紧机构中所用的螺旋，实际上相当于把斜楔绕在圆柱体上因它的夹紧作用原理与斜楔时一样的。不过这里是通过转动螺旋，使绕在圆柱体上的斜楔高度发生变化来夹紧工件的。第四章钻4阶梯斜孔工序刀具设计1刀具类型确定此道工序保证的尺寸精度要求较高4内孔端面必须垂直，因此选直柄麻花钻2刀具设计参数确定序号项目数据来源或公式计算采用值1刀具类型表26、27直柄麻花钻2刀具材料W18CR4V3几何角度表27、28、29S4度O15度O8度O6度R90度R56度1MM4断削参数前面型式表211、212（F13MM/R）带倒棱曲面圆弧卷削槽前面LN35MO15度BR10045QN25过渡刃表213（AP04MM）过渡刃和修光刃B0127外型结构尺寸表35（刀具设计手册）第五章钻4阶梯斜孔工序量具设计设计4阶梯斜孔的塞规，首先确定被测孔的极限偏差，查公差书第三章极限与配合标准得4的上偏差ES0013MM,下偏差EI0MM。公差等级为IT7。1量具类型确定4的量具查得用圆柱柄圆柱塞规。2极限量具尺寸公差确定（1）确定工作量规的制造公差和位置要素值，由公差书表61得IT7尺寸4的量规公差为T00014MM,位置要素Z00024MM。（2）计算工作量规的极限偏差4孔用塞规通规上偏差EIZT/2（00003400012）00046MM下偏差EIZT/2（00003400012）00022MM磨损极限EI0MM止规上偏差ES0013MM下偏差EST（001300024）0037MM设计体会毕业设计是大学四年来理论基础知道和专业基础知识学习过程中最后阶段采用的一种总结性的实践教学环节，是对专业基础知识的一次考验与综合运用。通过毕业设计能使学生综合运用大学几年来所学的理论和专业知识和在生产实习过程中学到的实践经验，以全面、系统、地培养学生独立思考能力、创新能力、解决实际问题等能力。毕业设计三个月里，在导师的指导和同学的帮助下已顺利完成。在这几个月里从对所设计产品市场需求情况的调查、目前研究现状的了解、相关资料的查阅、结构初步设计方案的提出、及最后总方案的确定，在这每一个环节中我都严格要求自己一个从事机械专业的人员，既要熟悉设计，更要熟悉工艺和控制，也要有能预测市场的能力。在这个过程中，不但培养了我独立思考、分析问题的能力也培养了我的创新能力、解决实际问题的能力及理论与实践相结合的能力。在这短短三个月的毕业设计里，也深感自己还存在很多不足，如理论知识的不扎实、实践经验的欠缺、理论与实践的优化结合等等。我将在以后的学习和工作中继续对专业理论知识的深入学习和对实践经验的认真总结，做到理论与实践有机结合，争做一名“有志”、“有德”、“博学”适合当代社会发展所需要的优秀社会青年。参考文献1机械零件设计手册编写组机械零件设计手册下册M第三版北京冶金工业出版社,19942吴宗泽,罗圣国机械设计课程设计手册第二版M北京高等教育出版社,19993刘鸿文材料力学第四版M北京高等教育出版社,20044邱宣怀机械设计第四版M北京高等教育出版社,19975哈尔滨工业大学理论力学教研室理论力学第六版M北京高等教育出版社,20026沈学勤公差配合与技术测量M北京高等教育出版社,19987刘朝儒,彭福荫机械制图第四版M北京高等教育出版社，20018胡宗武非标准机械设备设计手册M北京机械工业出版社，2003致谢在这几个月的毕业设计中，我首先要感谢我的指导老师，他们严谨细致、一丝不苟的作风一直是我工作、学习中的榜样，使我不仅接受了全