仪器制造技术大作业1.doc

2015-2016年第二学期

《仪器制造技术》

大作业

姓 名：
班 级：
学 号：
日 期：

目录

一、 星轮零件分析 3
(一) 零件的作用 3
(二) 零件的工艺分析 3
(三) 零件图 4
二、 毛坯制造方式 4
(一) 确定毛坯材料 4
(二) 确定成型方式 4
(三) 确定加工表面的加工余量 5
三、 机械加工工艺路线 5
(一) 制订工艺路线 5
(二) 选择定位基准 6
(三) 加工余量及工序间尺寸与公差的确定 7
(四) 切削用量的确定（工艺卡片） 8
四、 心得体会 13
附件：工序卡片（共13页） 14

一、 星轮零件分析
(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Ф40k6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，主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） 先进市面上生产星轮厂家的一般生产类型基本为大批量生产。
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：
① 星轮外圆Ф40K6,Ф45f7,其形状公差均遵守包容要求,表面粗糙度为Ra1.6µm。
② 星轮内孔Ф28H7,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Ф28轴心线垂直度误差为0.025,其左端面对孔Ф28轴心线圆跳动误差为0.025;
③ 外圆Ф45轴心线对外圆Φ40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；
④ 键槽宽度为8H9,长度为16mm，轴槽深为40.5h11,表面粗糙度Ra5.2µm，在Φ64的外圆上离它的轴心线24.3的平面与孔Φ28H7轴心线的平行度误差为0.012
表面粗糙度为Ra0.8µm。3个Φ4H9孔相对于对称分布三个。
(三) 零件图

二、 毛坯制造方式
(一) 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。
(二) 确定成型方式：由于零件达到大批量生产的水平，毛坯的类型围为型材（园制棒料）。且因轮廓尺寸不大，故可采用模锻成型。
(三) 确定加工表面的加工余量：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φ68.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
φ68mm
3mm
车削加工
外圆表面
φ65mm
1mm
车削加工
内圆表面
φ30mm
2mm
内圆车刀
阶梯轴部分
φ45mmφ40mm
φ64mm
4mm/3mm
外圆表面加工

三、 机械加工工艺路线
(一) 制订工艺路线
方案一：
工序1 粗车端面，车内孔φ26mm 、车外圆φ63.7mm、φ39.7mm、φ44.7mm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φ44.7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Ф64mm阶梯轴处
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。水平方向上距轴心线26.9mm出攻钻孔Φ4mm，转动万能分度头120°加工三次。
工序9 检验
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φ26 、车外圆φ63.7、φ39.7、φ44.7及倒45°倒
角，精车端面，车外圆φ64、φ40、φ45，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φ45mm、倒 45°倒角。
工序3 镗 孔φ28h7，镗倒角2*C2 。
工序4 铣键槽8x16mm。
工序5 切槽3×0.5。
工序6 铣φ64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Φ4mm、φ2mm。
工序8 以内孔为基准，磨外圆分别磨至Φ45mm、φ40mm、φ64mm、φ45mm、磨平面磨至与水平面成24.3mm在转动120°磨另两个平面。
工序9 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（工序卡片见附件1）。
(二) 选择定位基准
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Φ45的外圆表面的为粗基准。在调头以另一面的外圆Φ40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，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) 加工余量及工序间尺寸与公差的确定
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=1.6μm,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：Ф=2.5mm，精车：Ф =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=1.6μm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=1.6μm,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=3.2μm。要求粗加工和半精加工。参照《切削手册》第586页可知，粗车Ф=3mm，半精车Ф=0.5mm。
　（6）星轮左端面。Ra=3.2μm。要求粗加工和半精加工。参照《切削手册》第586页可知，粗车Ф=3mm，半精车Ф=0.5mm。
（7） Φ28h7内孔。粗磨和精磨。粗磨2Z=1.5mm，精磨2Z=0.5mm。公差+0.011mm
　 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。根据两端面与Φ28h7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 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 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
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=4~6 ； 经济精度：IT10；公差：T=0.46mm
精车 加工余量：0.35mm ；表面粗糙度：Ra=0.6~4； 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=4~5 ； 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=1.6~3.2 ；经济精度：IT7； 公差：0.046mm，
Φ45阶梯轴表面
粗糙度1.6 加工余量：0.15mm ；
Φ28H7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=0.16~1.25 经济精度：IT6 公差：0.016mm
磨削
加工余量：0.4mm表面粗糙度：Ra=0.16~1.25 经济精度：IT6公差：0.016mm
磨削
加工余量：0.4mm表面粗糙度：Ra=0.16~1.25 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=0.1~0.05 经济精度：IT6 公差：0.016mm
(四) 切削用量的确定（工艺卡片）
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φ27.7mm 分别车外圆到φ63.7mm、φ39.7mm、
φ44.7mm，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°,,,
2.计算车削用量
1）已知长度方向的尺寸为61±0.15mm 。根据毛坯尺寸Φ67mm.L=64mm，故分
二次加工（粗车、半精车）。粗车时，选择aｐ =1.5mm；半精加工时，选择aｐ =0.3mm；车削内圆时，粗车精车被吃刀量分别为aｐ =0.8mm aｐ =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》表2-19 当刀杆尺寸为16mm×25mm,ae ≤３mm时，及工件直径为Φ67mm时. ƒ=0.6-0.9mm/ｒ.按C３１６３－１　车床说明书　取ƒ=0.6 mm/n。由于存在间歇加工所以进给量乘以k=0.75—0.85 所以：实际进给量f=0.6×0.8=0.48 mm/ｒ。按C３１６３－１　车床说明书　ƒ＝0.2ｍｍ／ｒ
3） 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C３１６３－１　车床说明书　ｎ＝200 r／min
5）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 =1.5mm fz=0.08 Kmpc=1.4kw
切削功率的修正系数：
故Pct＜0.8,
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Pcc＜Pcm 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/s
6） 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2：铣平面至24.6mm
根据《切削用量简明手册》表3.1 铣削宽度ae≤32mm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ac＝2.8±0.8ｍｍ，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》11—22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Pct＜0.8,
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Pcc＜Pcm 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3：热处理，调质硬度234HBW
工序4:磨至Φ28mm
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5：分别磨至Φ45mm、φ40mm、φ64mm、φ45mm
工序6：磨至与水平面成24.3mm同上工序4一样
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：X62W
1）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/s
2）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 Ｖ=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3.5
Tm=(L+L1+△)•i/Vf
=(40+20)X2/150
=0.8（min）
L1+△=20mm
i=2(走两次)
最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，联同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程综合卡片如下：
工厂名
机械加工工艺过程卡片
产品名称及型号

零件名称
星轮
零件图号

材料
名称
40Gr
毛坯
种类
锻造
零件重量/kg
毛重
5.2kg
第1页
牌号

尺寸
129X79X79
净重
4kg
共 页
性能

每台件数

每批件数

工序
车间名称
工种
工序名称
切削用量
设备名称及
编号
工艺装备名称编号
技术等级
工时定额
/min
背吃刀量/mm
切削速度/(m/min)
进给量
（mm/r或mm/行程）
夹具
刀具
量具
单件
准备终结
1
锻工
锻
模锻

2
金工
车
车右端面 车外圆 Ф40k6、Ф45f7
1.5
/0.3
40
0.94
CA6140

yt15
千分尺

0.525

3
金工
车
车左端面 车外圆 Ф45k6、Ф64
1.5
/0.3
40
0.94
CA6140

千分尺

0.525

4
金工
钻
钻 Ф28H7孔

40
0.1
Z535L

5
金工
镗
粗镗、半精镗、精镗Ф28H7孔，孔口倒角

0.06
0.1
T740

6
金工

调治热处理

7
金工
车
用双顶尖支承精车Ф45f7、Ф40k6、Ф45k6、Ф640-0.4 ，切槽3X0.5mm 、外圆倒角
1.5
/0.3
52
0.6-0.9
CA6140

8
金工
钳
钳工划线

9
金工
铣
以Ф40k6定位装夹工件铣键槽

0.03
0.2
X63

0.8

10
金工
铣
以Ф40H6定位粗铣平面，精铣平面

0.03
0.2
X63

0.8

11
金工
钻扩铰
以Ф40H6定位，钻Ф2孔，扩铰Ф4H9

T535

12
金工
钳
钳工去毛刺

13
检验
质检室
终检

更改
内容

编制

校对

审核

会签

四、 心得体会
本学期在钟美鹏老师的带领下，我们方向学习了仪器制造技术这门课。课上的学习是为了这次大作业的铺垫，但果然实际设计和课上讲讲是很有所区别的。在查阅了相关资料后，我们组选择了星轮零件设计这个课题。
最开始学习的时候，感觉很是困难，虽然有一学期理论上的学习，但真的很理论。查看了资料，首先知道了星轮是汽车自动变速器中离合器的主要传动部件之一，该零件通过键槽来传递扭矩，主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。后又知道它的相关尺寸也是固定的，着就为我们的相关学习提供了一定便利。
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，这些是我们完成本次作业的必要途径，也是对我们自己一个全面的机械设计基本技能的训练。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。在具体做的过程中，从设计到计算，从分析到绘图，让我们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。
“千里之行始于足下”。大作业使我深深体会到，做任何事必须耐心、细致。过程中，许多计算有时不免令我们感到有些心烦意乱。但一想起以后自己应当承担的社会责任，想到以后因为这些细小的失误而出现的无法挽回的错误，我不禁时刻提醒自己，一定要养成一种高度责任、一丝不苟的良好习惯。感谢本次的大作业！
附件：工序卡片（共13页）

机械加工工序卡片
产品型号

零（部）件图号

共13页 页
产品名称

零（部）件名称
星轮
第1页

车间
工序号
工序名称
材料牌号

备料车间
2
粗车
40Cr
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每坯件数
每台件数
锻件

1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
车床
CA6140

1
夹具编号
夹具名称
切削液

工序工时
准终
单件

工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
r/min
切削速度
m/min
进给量
mm/r
切削深度mm
进给次数
工时定额
机动/s

辅助/s
1
车削右端面
YT5外圆车刀 游标卡尺
300
40
0.94
1.4
1
1
0.2
2
钻顶尖孔
顶尖钻头
300
40
0.94
5
1
1.5
0.3
3
车削大外圆
YT5外圆车刀 游标卡尺
300
60
0.94
1.15
1
5
1
4
车削右端外圆1
YT5外圆车刀 游标卡尺
300
40
0.94
1
1
5
1
5
车削右端外圆2
YT5外圆车刀 游标卡尺
300
45
0.94
1
1
3.2
0.6
6
车削左端面
YT5外圆车刀 游标卡尺
200
40
0.94
1.4
1
1
0.2
7
钻顶尖孔
顶尖钻头
300
40
0.94
5
1
1.5
0.3
8
车削左端外圆
YT5外圆车刀 游标卡尺
300
45
0.94.
1
1
5.5
0.3
标记
处记
更改文件号
签字
日期
标记
处记
更改文件号
签字
日期
编制（日期）
审核（日期）
会签（日期）

14