皮带轮加工工艺及精车皮带轮槽工装夹具设计

第一章概述
1.1皮带轮的用途
生活中，皮带轮对我们来说很常见，它的应用很广泛，机械传动常见的类型有摩擦轮传动、带传动、链传动、齿轮传动、蜗轮蜗杆传动、螺旋传动等类型。

带传动根据横截面形状不同可分为平带传动、V带传动、多楔带、圆形带、齿形带等类型的带传动。

带传动中用于安装传动带的轮子就叫做带轮。

俗称皮带轮。

带轮是成对安装和使用的，一个是主动轮，另一个是从动轮。

机械传动按传动的工作原理分类可分为啮合传动和摩擦传动两类。

啮合传动的优点是工作可靠、寿命长，传动比准确、传递功率大，效率高（蜗杆传动除外），速度范围广。

缺点是对加工制造安装的精度要求较高。

摩擦传动工作平稳、噪声低、结构简单、造价低，具有过载保护能力，缺点是外廓尺寸较大、传动比不准确、传动效率较低、元件寿命较短。

带传动就是摩擦传动中的一个种类。

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带传动的工作原理是带紧套在主动轮和从动轮上，因而带与轮的接触表面存在着正压力，当原动机驱动主动轮回转时，在带与主动轮接触表面间便产生摩擦力，使主动轮牵动带，继而带又牵动从动轮，将主动轴上的转矩和运动传给从动轴。

从带传动的原理可知道带轮的作用是通过传动带传递转矩和运动。

1.2零件的图样及说明
皮带轮的外形图
车削是加工中用得最多的加工方法之一。

由于车床具有加工精度高、能作直线和圆弧插补以及在加工过程中能自动变速的特点，因此，其工艺范围较普通机床宽得多。

凡是能在车床上装夹的回转体零件都能在车床上加工。

针对车床的特点，下列几种零件最适合车削加工：
1 精度要求较高的回转体零件；
2 表面粗糙度要求高的回转体零件；
3 表面形状复杂的回转体零件；
4 带特殊螺纹的回转体零件；
铣削是机械加工中最常用和最主要的加工方法之一，它除了能铣削普通铣床所能铣削的各种零件表面外，还能铣削普通铣床不能铣削的需2~5坐标联动的各种平面轮廓和立体轮廓。

根据铣床的特点，从铣削加工角度来考虑，适合铣削的主要加工对象有以下几类：
1平面类零件；
2变斜角类零件；
3曲面类零件；
第二章零件加工工艺的制订
2.1 零件图样分析
皮带轮如下图：
图纸中所选的材料为HT200。

经分析：该零件图结构合理；轮廓几何要素所给定的条件充分；精度及各项技术要求齐全、合理；
由图纸得出，该零件的加工精度要求不是很高，加工方法也就根据所生产批量的不同而有所不同，当然，要考虑到经济性时，用普通机床就可以加工出来，要是考虑到时间及中批量方面的话，可以选用车床。

在这里我选用加工。

其位置精度有三处，基准都是A基准，加工时要考虑它们跟孔一起进行加工；中心孔的尺寸公差等级为六级公差带，在车床上加工难达到此种精度，需要进行精磨，精磨的时候要以右端面为定位基准，这样才能保证位置度的正确性，关于磨床着方面，就不做介绍了。

磨削时要以右端面为定位基准。

对于内孔槽的加工是：在本设计中，我选用插床加工的方法来加工内孔槽，
方便快捷。

2.2 零件工序和装夹方式的确定
对皮带轮的加工工序，可以分为五个
装夹是指将工件在机床上或夹具中定位、夹紧的过程，可采用三角卡盘等方式装夹。

在确定定位基准与夹紧方案时应注意如下3点：
（1）力求设计、工艺与编程计算的基准统一。

（2）尽量减少装夹次数，尽可能做到在一次装夹定位后就能加工出全部待加工的部位。

（3）夹具要开畅，其定位、夹紧机构不能影响加工中的走刀，避免刀具与夹紧机构碰撞。

遇到此类情况时，可采用用虎钳或加底板抽螺丝的方
式装夹。

2.3 加工顺序的确定
在分析了零件图样和确定了工序、装夹方式之后，接下来即要确定零件的加工顺序。

制定零件车削加工顺序一般遵循下列原则：
1 先粗后精按照粗车 ----半精车 ----精车的顺序进行，逐步提高加
工精度。

粗车将在较短的时间内将工件表面上的大部分加工余量切掉，一方面提高金属切削率，另一方面满足精车的余量均匀性要求。

若粗车后所留余量的均匀性满足不了精加工的要求时，则要安排半精车，以此为精车做准备。

精车要保证加工精度，按图样尺寸，一刀切出零件轮廓。

2 先近后远这里所说的远与近，是按加工部位相对于对到的距离大小
而言的。

在一般情况下，离对刀点远的部位后加工，以便缩短刀具移动距离，减少空行程时间。

对于车削而言，先近后远还有利于保持坯件或半成品的刚性，改善其切削条件。

3 内外交叉对既有内表面，又有外表面需要加工的零件，安排加工顺
序时，应先进行内外表面粗加工，后进行内外表面精加工。

切不可将零件上一部分表面加工完后，再加工其它表面。

2.4进给路线的确定
在加工中，刀具好刀位点相对于工件运动轨迹称为加工路线。

编程时，加工路线的确定原则主要有以下几点：
（1）加工路线应保证被加工零件的精度和表面粗糙度，且效率高；
（2）使数值计算简单，以减少编程工作量；
（3）应使加工路线最短，这样既可减少程序段，又可减少空行程时间。

（4）确定加路线时，还要考虑工件的加工余量和机床、刀具的刚度等情况，确定一次走刀，还是多次走刀来完成所有加工表面，具体综合上面进给线的特点再根据具体零件具体分析确定进给路线的工作重点，主要在于确定粗加工及空行程的进给路线，因精加工切削过程的进给路线基本上都是沿其零件轮廓顺序进行的。

对于铣削加工时，当工件表面无硬皮，机床进给机构无间隙时，应选用顺铣，按照顺铣安排进给路线。

当工件表面有硬皮，机床的进给机构有间隙时，应选用逆铣，按照逆铣安排进给路线。

因为逆铣时，刀齿是从已加工表面切入，不会崩刃。

对该方案，粗加工时用逆铣，精加工时用顺铣。

铣削封闭的内轮廓表面时，刀具不能沿轮廓曲线的法向切入和切出。

此时刀具可以沿一过渡圆弧切入和切出工件轮廓。

2.5 夹具的选择
由图纸可得出，该零件的尺寸精度及粗糙度都属于IT8∽IT10公差等级，夹具的选择都采用机床通用的夹具就可以达到图纸要求了。

2.6 刀具的选择
刀具的选择是加工工艺设计中的重要内容之一。

刀具选择合理与否不仅影响机床的加工效率，而且还直接影响加工质量。

选择刀具通常要考虑机床的加工能力、工序内容、工件材料等因素。

与传统的车削方法相比，车削对刀具的要求更高。

不仅要求精度高、刚度好耐用度高、而且要求尺寸稳定、安装调整方便。

这就要求采用新型优质材料制造加工刀具，并优选刀具参数。

车刀和刀片的种类有焊接式与机械夹固式两大类。

（1）焊接式车刀将硬质合金刀片用焊接的方法固定在刀体上称为焊接式车刀。

这种车刀的优点是结构简单，制造方便，刚性较好。

缺点是由于存在焊接应力，是刀具材料的使用性能受到影响，甚至出现裂纹。

另外，刀杆不能重复使用，硬质合金刀片不能充分回收利用，造成刀具材料的浪费。

我们在实习期间就是用的这种刀具，所以对这种刀具还是比较了解的，在本设计中，用到的就是该类刀具。

（2）机夹可转位刀具机械夹固式可转为车刀由刀杆、刀片、刀垫以及夹紧元件组成。

刀片每边都有切削刃，当某切削刃磨损钝化后，只需松开夹紧元件，将刀片转一个位置便可继续使用。

经分析图纸得出加工该零件时要用到外端面90°车刀内孔刀以及成型刀1下图2.1和成型刀2下图2.2。

铣刀要一把底角半径为3mm长度大于43mm直径为12mm的铣刀。

直径为12mm平底铣刀长度为30mm左右。

Φ40mm的磨刀，精磨内孔。

型刀1
成型刀2
2.7 切削用量的选择
车床加工中的切削用量包括：背吃刀量、主轴转速或切削速度（用于恒线速切削）、进给速度或进给量。

上述切削用量应在机床说明书给定的允许范围内
选取。

实习中背吃刀量为1mm主轴转速选择车每分钟600转，进给速度为
80mm/min。

铣床的刀具选用高速钢钻头，其切削用量包括：切削速度、进给速度、背吃刀量和侧吃到量，从刀具耐用度出发，切削用量的选择方法是：先选取背吃刀量或侧吃刀量，其次确定进给速度，最后确定切削速度。

由于图纸上工件表面粗糙度值要求是6.3，则需分粗铣和半精铣两步进行。

粗铣是背吃刀量或侧吃刀量选取同前。

粗铣后留0.6的余量，在半精铣时切除。

进给速度是单位时间内工件与铣刀沿进给方向的相对位移，单位为mm/min。

它与转速n、铣刀齿数Z及每齿进给量f（单位为mm/z）的关系为： V=fZn
刀具是硬质合金铣刀，查表得出粗铣时f取0.18，精铣时f取0.13
切削速度经查表得取Vc为80m/min。

2.8加工所需工、量具
种类序号名称规格精度单位数量
工具1 三抓自定
心卡盘
个 1
2 卡盘扳手副 1
3 刀架扳手副 1
4 垫刀片块若干
量具 1 游标卡尺0～250mm 0.02mm 把 1
2 内孔千分
尺25mm～
50mm
0.01mm 把 1
第三章工艺卡片的制订3.1 加工工序卡片
机械加工工艺过程卡片产品型号零（部）件图号共2页产品名称皮带轮零（部）件名称皮带轮第1页
材料牌号HT200 毛坯种类铸造毛坯外形尺寸Ф
163X88
每毛坯件数 1
每台
件数
1 备注
序号工序名
称
工序内容车间设备
工艺装
备
工时
准终单件
1 检查检查毛坯是否有裂纹检目测
2 车端面夹毛坯外圆，车Ф157端面金车床三爪自定心卡盘
3 粗车夹毛坯外圆，粗车Ф157外圆，留1mm加工余量金车床三爪自定心卡盘
4 精车精车Ф157外圆，达到图纸尺寸公差要求金车床三爪自定心卡盘
5 车端面掉头，夹Ф157外圆，车另一端面金车床三爪自定心卡盘
6 钻孔钻中心孔金钻床专用夹具
7 钻孔预钻中心孔Ф45的底孔Ф42 金钻床专用夹具
8 扩孔扩中心孔Ф45的底孔至Ф44 金钻床专用夹具
9 铰孔铰孔Ф45 金钻床专用夹具
10 插键槽插键槽金插床专用夹具
11 热处理热处理RCRC热淬火炉
12 粗车粗车皮带轮V形槽金车床专用夹具
13 精车精车皮带轮V形槽金车床专用夹具
14 检验检验检游标卡尺
编制日期
标记处记更改文件号签字日期
夹具的设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。

在加工零件曲柄时，需要设计专用夹具。

机床夹具（夹具）是在机械加工中使用的一种工艺装备，它的主要功能是实现对被加工工件的定位和夹紧。

通过定位，使被加工工件在夹具中占有同一个正确的加工位置；通过夹紧，克服加工中存在的各种作用力，使这一正确的位置得到保证，从而使加工过程得以顺利进行。

本夹具是工序镗孔Φ50H7而设计的专用夹具，加工曲柄零件小孔的夹具，根据课程设计任务要求中的设计内容设计钻床，需要设计加工精车皮带轮槽工装夹具一套。

6.1确定定位方案，选择定位元件
每道工序的定位方案需要根据被加工零件的结构、加工方法和具体的加工要素等情况来确定。

见《机械制造技术基础课程设计》表得：加工平面上的通孔必须限制的自由度是X、Y方向的移动自由度和转动自由度；内孔为工件定位基准，短心轴限制X、Y的移动自由度；长心轴限制Y、X的移动自由度和转动自由度。

结合本零件的实际情况，考虑工件的加工结构，可以采用“一面两销”的定位方式。

采用根据基准重合的原则，选择大孔为主要的定位基准，零件图上规定的定位基准是恰当的，定位元件选择长销，限制四个自由度，一个小断面限制一个自由度，和一个活动V型块，限制一个自由度，从而实现6个自由度的全面定位
6.2确定导向装置
加工要求比较高，采用一次装夹完成钻，粗膛，半精镗，精镗四个工步的加工，故此夹具选用快换钻套作为导向元件，相应的机床上采用快换夹头。

6.3确定夹紧机构
针对成批生产的工艺特征，此夹具选用螺旋夹紧机构压夹工件，在定位销商直接做出一段螺杆。

装夹工件时，先将工件定位孔装入带有螺母的定位销上，接着向右移动V型块使之于工件小头外围相靠实现定位，然后工件与螺母之间
插上开口垫圈，拧紧螺母压紧工件。

6.4确定其他装置
为减小工件加工时的变形，保证加工时工艺系统的刚度，靠近工件的加工部位增加辅助支撑，设计活动V型块的矩形导向和螺杆驱动装置。

6.5设计夹具体
夹具体的设置应该综合考虑，使各个部分通过夹具体能够有机的联系在一起，形成一个整体
设计小结
关于夹具的设计方法及其步骤。

（1）、定位方案的设计：主要确定工件的定位基准及定位基面；工件的六点定位原则；定位元件的选用等。

（2）、导向及对刀装置的设计：由于本设计主要设计的是扩大头孔夹具和铣结合面夹具，所以主要考虑的是选用钻套的类型及排屑问题，以及对刀块的类型，从而确定钻套和对刀块的位置尺寸及公差。

（3）、夹紧装置的设计：针对的加工特点及加工的批量，对夹紧装置应满足装卸工件方便、迅速的特点，所以一般都采用自动夹紧装置。

（4）、夹具体设计：皮带轮的结构特点是比较小，设计时应注意夹具体结构尺寸的大小。

夹具体的作用是将定位及夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加工时能承受一部分切削力。

所以夹具体的材料一般采用铸铁。

（5）、定位精度和定位误差的计算：对用于粗加工的夹具，都应该进行定位误差和稳定性的计算，以及设计的夹具能否满足零件加工的各项尺寸要求。

参考文献
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