联轴器加工工艺与工装设计说明

第一章绪论1.1多轴加工应用一个零件的同一个面上，往往有多个孔，如果在普通钻床上加工，通常要一个孔一个孔的钻削，生产效率低。要是在普通立式钻床的主轴上装一个多轴头，利用多轴头，可分别进行钻、扩、铰孔及攻丝等加工，也可同时进行钻、扩、铰孔或钻扩、攻丝等多工序加工。就可以同时钻削多个孔，使加工件的孔位能够保证较高的位置精度。大大提高了生产效率。一台普通的多轴器配上一台普通的钻床就能一次性把几个乃至十几二十个孔或螺纹加工出来。实现用立钻床代替摇臂钻床的多孔加工。灵活方便，能大大节省加工时间和辅助时间，提离劳动生产率。不同的加工方法有不同的特点，就钻削加工而言，多轴加工是一种通过少量投资来提高生产率的有效措施。1.1.1多轴加工优势多轴加工是在一次进给中同时加工工件上多个孔，可缩短加工时间，提高度，减少装夹与定位时间；不必像在数控机床加工中计算坐标等，简化了编程；它可以采用通用设备（如立式或摇臂钻床）进行加工；节省了专用设备的投资。钻孔这道工序，在传统的机械加工中，在中小批量的生产中，一般是采用立式钻床，一次只钻一个孔，然后移位钻头钻下一个孔。这种加工方法生产效率地下，而且难以保证孔的位置精度。为了解决这一问题，经过近年来的不断摸索和改进，在立式钻床上，利用多轴钻头加工多孔件，扩大了立式钻的适用范围，其具有结构简单，制造方便，投资少，见效快的特点。生产工人在实际操作过程中，工件安装简单，工作方便，减少了工序数目，缩短了工艺路线，简化了生产计划和生产组织工作。而且能较好的保证连轴器多孔的同时加工的精度要求。1.2多轴加工的设备多轴加工是在一次进给中同时加工许多孔或同时在许多相同或不同工件上各加工一个孔。这不仅缩短切削时间，提高精度，减少装夹或定位时间，并且在数控机床中不必计算坐标，减少字块数而简化编程。它可以采用以下一些设备进行加工：立钻或摇臂钻上装多轴头、多轴钻床、多轴组合机床心及自动更换主轴箱机床。甚至可以通过二个能自动调节轴距的主轴或多轴箱，结合数控工作台纵横二个方向的运动，加工各种圆形或椭圆形孔组的一个或几个工序。1.2.1多轴头多轴器俗称多孔钻、多轴钻孔器、多轴机床或多轴头，是一种新型的孔加工设备。多轴器最早出现在日本地区，后经台湾传入大陆，如配上气（液）压装置，可自动进行快进、工进（工退）、快退、停止。多轴器白话叫群钻,一般型号可同时钻2-16孔,大大提升效率,固定机种轴数不拘,钻轴形式,尺寸大小可依客户之需进行设计加工。多轴器广泛应用于机械行业多孔零部件的钻孔及攻丝加工。如汽车、摩托车多孔零部件：发动机箱体、铝铸件壳体、制动鼓、刹车盘、转向器、轮毂、差速壳、轴头、半轴、车桥等，泵类、阀类、液压元件、太阳能配件等等。多孔钻在其加工范围内，其主轴的数量、主轴间的距离，可以任意调整，一次进给同时加工数孔。1.3论文研究的意义及现状当今世界，工业对多轴器的研发高度重视，竞相发展高质量、高精、高效、自动化设备，以加速工业和国民经济的发展。多轴器设备在20世纪80年代以后加速发展，各方用户提出更多需求，美、德、日三国是当今世上在多轴头设备科研、设计、制造和使用上，技术最先进、经验最多的国家。我国中小零部件机械产业正处于稳步发展的成熟期，中国对于多轴器的研制。起初缺乏实事求是的科学精神对多轴器的特点、发展条件缺乏认识，表现欠佳。随后从日、德、美、西班牙先后引进数控系统技术，并合资生产，多轴器开始正式生产和使用。至今许多重要功能部件、自动化刀具、数控系统依靠国外技术支撑，不能独立发展，基本上处于从仿制走向自行开发阶段，与日本多轴器的水平差距很大。存在的主要问题包括：缺乏像日本“机电法”、“机信法”那样的指引；严重缺乏各方面专家人才和熟练技术工人；缺少深入系统的科研工作；元部件和数控系统不配套；企业和专业间缺乏合作，基本上孤军作战，虽然厂多人众，但形成不了合力。经过多年努力，多轴器的设计和制造技术有较大提高，通过合作生产先进多轴器，缩小了与世界先进技术的差距，开始能自行设计及制造高速、高性能的多轴器，供应国内市场的需求。国产多轴器的技术水平已接近或达到世界先进水平，大规模靠引进技术发展的时代已经结束，吸收、学习国外先进技术的渠道和方法大为增强，自身开发能力大大提升。一批民营中小企业迅速成长壮大，规模和技术实力大增。行业格局发生很大变化。一是国外著名的机械企业纷纷在中国建厂，改变了机械生产企业的结构。经过多方努力以多轴器代表的中国机械工业已经逐步发展成为具有一定综合实力的制造业，为国民经济发展和建设做出了应有贡献。1.4论文主要研究内容综合运用所学知识，参考有关资料，按中、小批生产（如年产3000～5000件），安排零件加工工艺；设计加工零件上4孔的工装—多轴头。多轴加工是在一次进给中同时加工工件上多个孔，可缩短加工时间，提高精度，减少装夹或定位时间；不必像在数控机床加工中计算坐标等，简化了编程；它可以采用通用设备（如立式或摇臂钻床）进行加工；节省了专用设备的投资。零件加工工艺和齿轮传动多轴头设计虽是一个传统的机械课题，它的设计特点是程序性强，但对设计者的机械基础知识要求较高。能对该专业学生进行毕业前的、较全面地综合培养和训练，为今后参加工作打下较好的基础。1、根据国家有关标准和实际需要，完善被加工零件《GY535X60（半）联轴器》的图纸，结构和要求合理、正确；2、根据零件的具体要求，合理安排零件加工工艺；3、设计加工零件上4孔的工装—多轴头及夹具，分析、计算和结构合理、正确；画多轴头及夹具装配图和主要零件图（用AutoCAD）。1.5研究目标通过课题的设计锻炼和培养自己的工艺文件的编制能力，熟悉常用材料的使用性能，正确选用材料；掌握夹具设计的基本方法和机械零部件设计的基本程序和方法；掌握机械加工工艺的制定过程，对一般的制造过程和方法有初步的了解，了解常用的零部件设计软件，并能熟练运用二维及三维软件进行设计。定的机械加工工艺所加工的产品能达到图纸的各项技术要求。使自己在大学四年所学的知识得到全面总结和巩固，对以前所学的知识得以温故而知新，更好的掌握学过的知识，为将来的工作奠定一个良好基础。1.6研究方法与手段（1）调研、消化原始资料；收集整理有关机械零件设计、装配工艺、机械加工工艺、制造技术等有关资料，供设计时使用；消化零件制件图，了解零件的用途，分析零件的工艺性、尺寸精度等技术要求；分析工艺资料，了解所用材料性能、零件特性以及工艺参数；（2）确定工艺方案，制定加工工艺文件；（3）完成零件图的制作。（4)设计加工零件上4孔的工装—多轴头，分析、计算和结构合理、正确。（5)设计并制定出结构部件的尺寸，通过计算选取标准化零件。（6)用AutoCAD画出多轴头装配图和主要零件图。1.7方案可行性分析(1）查阅相关文献，搜集有关资料。(2）通过下工厂调研观察实物，对联轴器的工作原理，结构，特点有进一步的了解。并观察与其配套的多轴头结构形成初步映像。(3)通过老师指导,同学讨论确定方案。(4）根据国家有关标准，设计产品。第二章联轴器工艺分析2.1联轴器的功用图2-1（半）联轴器零件图联轴器是用来连接不同机构中的两根轴（主动轴和从动轴）使其共同旋转以专递转矩的机械零件。在高速重载的动力传动中，有些联轴器还有缓冲，减振和提高轴系动态性能的作用。联轴器是由两部分组成的，分别与主动轴和从动轴连接。一般动力机大都借于联轴器与工作机相连接。但联轴器在机器运转时不能分离，只有当机器停止运转才能将两轴分离。联轴器有时候可以作为安全装置。2.2联轴器的主要加工表面及其技术要求（1）120外圆面：未注公差尺寸，公差等级按IT12，表面粗糙度12.5aRum。（2）大端面：未注公差尺寸，公差等级按IT9，表面粗糙度。（3）68的外圆面：未注公差尺寸，公差等级按IT12，表面粗糙度。（4）小断面：未注公差尺寸，公差等级按IT9，表面粗糙度。（5）内孔装在轴段上，为传递运动和动力开有键槽；表面粗糙度皆为1.6um(6）键槽：宽度100.018mm，公差等级为IT11，表面粗糙度12.5aRum。（7）4-11孔：未注公差尺寸，公差等级按IT11，表面粗糙度12.5aRum。（8）大端面对轴线的垂直度允差0.02mm；（9）键槽内两平面的平行度允差为0.015；（10）4-11孔所在的圆上保证尺寸mm；（11）工件材料为HT200，铸件；（12）未注倒角为C2。2.3毛坯的选择2.3.1毛坯的确定毛坯的选择需要考虑一下几个因素(1）.零件的力学性能要求：相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力学性能有所不同。由于选择的是灰铸铁，铸铁间的力学性能根据不同的制造方法而不同。离心浇注的铸件，压力浇注的铸件，金属型浇注的铸件，砂型浇注的铸件，其强度一次递减。(2）.零件的结构形状和外廓尺寸：由于联轴器形状复杂程度一般且为回转体一般选用金属型浇注和离心铸造。(3）.生产纲领和批量：生产纲领大时宜采用高精度与搞生产率的毛坯制造方法，生产纲领小时，宜采用设备投资晓得毛坯制造方法。通过综合考虑零件材料为HT200，结构简单，生产中小批量，所以零件毛坯用灰铸铁铸造而成。2.3.2毛坯制造方法的选择考虑到零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择金属型浇注。查《机械制造技术课程设计指导》第14页表3-1,选用铸件尺寸公差等级为CT-9，加工余量等级为G。2.3.3总余量的确定通过对零件工艺的分析和工序的安排，所选用毛坯余量在径向双边余量2.5mm，轴向单边2mm。2.4定位基准的选择该零件图中的形位公差是以的轴线为设计基准的，但是又有要求不高，可以现将120的外圆面加工出来，为后续工序作为基准。根据粗精加工的选择原则：为了保证大端面的垂直度，钻内孔端面要在同一台机床上进行。要先以68的外圆面为粗基准，粗车120的外圆面，大小端面和内孔。这样也保证加工小端面时余量均匀一致。然后，以粗车后的120外圆面为定位基准（精基准），在一次安装中加工小端面，68的外圆面和倒角以保证所要求的位置精度。2.5拟定机械加工工艺路线2.5.1工艺分析该（半）联轴器要求较高的表面是孔，大端面和键槽。孔本身尺寸精度（IT6）和粗糙度有较高的要求；大端面不仅粗糙度要稍微高点而且位置精度也有一定的要求；键槽不仅有较高的形状公差，本身尺寸还有一定的公差要求。2.5.2确定个表面的加工方法根据工件材料性质和具体尺寸，可以采用粗车-精车的工艺来达到。大端面对孔轴线的垂直度要求，可以用在同一台机床上加工来保证。根据加工表面的加工精度和粗糙的要求，选定如下加工方法：具体加工方法的分析如下：(1)120外圆面：未注公差尺寸，公差等级按IT12，表面粗糙度12.5aRum，查[2]中表4-2和表4-4，需粗车。(2)大端面：未注公差尺寸，公差等级按IT9，表面粗糙度6.3aRum，垂直度0.02，查[2]中表4-2和表4-5，采用粗车即可。（3）68的外圆面：未注公差尺寸，公差等级按IT12，表面粗糙度12.5aRum，查[2]中表4-2和表4-4，需粗车。（4）小断面：未注公差尺寸，公差等级按IT9，表面粗糙度6.3aRum，查[2]中表4-2和表4-5，采用粗车即可。（5）孔：公差等级按IT7，表面粗糙度1.6aRum，查[2]中表4-3，采用钻-粗镗-精镗即可。（6）键槽：宽度100.018mm，公差等级为IT11，平行度0.015，表面粗糙度，查[2]中表4-2，采用插削即可。（7）4-11孔：未注公差尺寸，公差等级按IT11，表面粗糙度12.5aRum，查[2]中表4-2和表4-3，采用钻即可。2.5.3拟定加工工艺路线加工方案如表2-1表2-1加工方案工序号工序名称工序内容设备01铸造，清理留径向双边余量2.5mm，轴向单边2mm。03粗车1).用三爪卡盘夹68的外圆,车120右端面；2).车120的外圆表面至120；3).第一次钻35的孔至20；第二次钻至33;4).粗镗35的孔至34.7，留半精镗余量0.23；5).粗镗35至68，深4