机械制造工艺学课程设计-转速器盘课程设计说明书.doc

郑州航空工业管理学院课程设计 - 1 - 目 录 1 零件分析3 1.1 零件的生产纲领及生产类型3 1.2 零件的作用3 1.3 零件的加工工艺分析3 2 毛坯的制造形式 33 3 机械加工工艺规程设计3 3.1 基面的选择3 3.2 表面加工方案的选择4 3.3 制订机械加工工艺路线4 3.4 确定机械加工余量及工序尺寸6 3.5 确定切削用量及基本工时8 4 选择量具13 4.1 选择平面的量具13 4.2 选择内孔的量具13 参考文献 郑州航空工业管理学院课程设计 - 2 - 序 言 机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学和大部分专业课，并进行 了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能够综合运用机械制造 工艺学中的基本理论，独立分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程 度零件（转速器盘）的工艺规程的能力和运用夹具设计手册与图表等技术资料及编 写技术文件等基本技能的一次时间机会，为今后的毕业设计及以后从事工作打下良 好的基础。 由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指导。 郑州航空工业管理学院课程设计 - 3 - 1 零件分析 1.1 零件的生产纲领及生产类型 生产纲领是企业在计划期内应当生产的产量。在毕业设计题目中，转速器盘的 生产纲领为 5000 件/年。生产类型是企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专 业化程度的分类。转速器盘轮廓尺寸小，属于轻型零件。因此，按生产纲领与生产 类型的关系确定，该零件的生产类型属于中批生产。 1.2 零件的作用 毕业设计题目给定的零件是 2105 柴油机中调速机构的转速器盘，从整体上来说， 其径向尺寸比轴向尺寸大，因此，可以将其划定为不规则的盘类零件。零件上直径 为 10mm 的孔装一偏心轴，此轴一端通过销与手柄相连，另一端与油门拉杆相连。 转动手柄，偏心轴转动，油门拉杆即可打开油门（增速）或关小油门（减速） ；两个 直径为 6mm 孔装两个定位销，起限位作用。手柄可在 120内转动，实现无级变 速。转速器盘通过两个直径为 9mm 的螺栓孔用 m8 螺栓与柴油机机体相连。 1.3 零件的加工工艺分析 转速器盘共有十个机械加工表面，其中，两个直径为 9mm 的螺栓孔与 10mm 孔有位置要求；120圆弧端面与 10mm 孔的中心线有位置度要求。现分 述如下： 两个直径为 9mm 的螺栓孔 两个直径为 9mm 的螺栓孔的表面粗糙度为 ra12.5，螺栓孔中心线与底平面 的尺寸要求为 18mm；两个螺栓孔的中心线距离为 28mm；螺栓孔与直径为 5.0 0 10mm 的孔中心线距离为 72mm；与柴油机机体相连的后平面，其表面粗糙度为 ra6.3。 10mm 的孔及 120圆弧端面 10mm 的孔尺寸为 10mm，表面粗糙度为 ra6.3，其孔口倒角 0.545， 049 . 0 013 . 0 两个 6mm 的孔表面粗糙度为 ra3.2，120圆弧端面相对 10mm 孔的中心线 035. 0 0 有端面圆跳动为 0.2mm 的要求，其表面粗糙度为 ra6.3。 从以上分析可知，转速器盘的加工精度不是很高。因此，可以先将精度低的加 工面加工完后，再以加工过的表面为定位基准加工精度较高的 10mm 和 6mm 孔。 2 毛坯的制造形式 零件材料为 ht200，考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构 又比较简单，故选择铸件毛坯。 3 机械加工工艺规程设计 郑州航空工业管理学院课程设计 - 4 - 3.1 基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择得正确合理，可以使加 工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工过程中会问题百出，甚至造成零件 大批量报废，使生产无法正常进行。 3.1.1 粗基准的选择 对于一般盘类零件而言，按照粗基准的选择原则，选取转速器盘的底平面作为 粗基准，加工出后平面。而加工 25mm 圆柱上端面、120 圆弧端面时，选择转速 器盘的底平面为粗基准；在加工 9mm 螺栓孔、18mm 圆柱端面时，以加工过的 后平面为定位基准；加工 10mm 孔和 6mm 孔时，则以后平面和两个 9mm 孔为 定位基准。 3.1.2 精基准的选择 为保证加工精度，结合转速器盘的特征，主要采用基准重合原则和统一基准原 则来进行加工。加工后平面、25mm 圆柱上端面、120 圆弧端面时，主要运用统一 基准原则，即均以转速器盘的底平面作为定位基准；而在加工 9mm 螺栓孔、 18mm 圆柱端面、10mm 孔和 6mm 孔时，选用基准重合原则，即选用设计基准 作为定位基准。在实际加工中，为方便加工，各工序中运用专用夹具进行夹持，将 以上两种原则综合运用。 3.2 表面加工方案的选择 （1）底面及直径为 25mm 的圆柱下端面 底面及直径为 25mm 的圆柱下端面不是重要的表面，没有粗糙度要求，但是定位基 准面，加工方案确定为：粗铣； （2）后平面 表面粗糙度为 ra6.3，经济精度为 it9，加工方案确定为：粗铣精铣； （3）18mm 圆柱端面 表面粗糙度为 ra12.5，经济精度为 it11，加工方案确定为：粗铣； （4）9mm 螺栓孔 表面粗糙度为 ra12.5，经济精度为 it11，加工方案确定为：钻削铰孔； （5）25mm 圆柱上端面 表面粗糙度为 ra6.3，经济精度为 it9，加工方案确定为：粗铣精铣； （6）10mm 孔 表面粗糙度为ra6.3，经济精度为it9，加工方案确定为：钻削铰孔孔倒角； （7）120 圆弧端面 表面粗糙度为 ra6.3，经济精度为 it9，加工方案确定为：粗铣精铣； （8）6mm 孔 表面粗糙度为 ra3.2，经济精度为 it7，加工方案确定为：钻削粗铰精铰。 3.3 制订机械加工工艺路线 制订机械加工工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置 精度等技术要求得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批量生产的条件下，可以 考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还 应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。 工艺路线方案一 郑州航空工业管理学院课程设计 - 5 - 工序 10 铸造； 工序 20 热处理； 工序 30 粗铣底面及直径为 25mm 的圆柱下端面； 工序 40 粗、精铣后平面； 工序 50 粗铣两个直径为 18mm 的圆柱前端面； 工序 60 粗、精铣直径为 25mm 的圆柱上端面； 工序 70 钻削、铰削加工直径为 9mm 的孔； 工序 80 钻削、铰削加工直径为 10mm 的孔并锪倒角 0.545； 工序 90 粗、精铣加工 120 圆弧端面； 工序 10 0 钻削、铰削加工两个直径为 6mm 的孔； 工序 110 去毛刺； 工序 120 检查； 工序 130 入库。 工艺路线方案二 工序 10 铸造； 工序 20 热处理； 工序 30 粗铣底面及直径为 25mm 的圆柱下端面； 工序 40 粗、精铣后平面； 工序 50 粗铣两个直径为 18mm 的圆柱前端面； 工序 60 粗、精铣直径为 25mm 的圆柱上端面； 工序 70 粗、精铣加工 120 圆弧端面； 工序 80 钻削、铰削加工直径为 9mm 的孔； 工序 90 钻削并铰削加工直径为 10mm 的孔并锪倒角 0.545； 工序 100 钻削、铰削加工两个直径为 6mm 的孔； 工序 110 去毛刺； 工序 120 检查； 工序 130 入库。 工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是按工序集中原则及保证各加工面之间 的尺寸精度为基础而制订的工艺路线。而方案二只是按工序集中原则制订，没有考 虑到各个加工面的加工要求及设计基准。这样虽然提高了生产率，但可能因设计基 准与工序基准不重合而造成很大的尺寸误差，使工件报废。特别是铣削加工 120 圆 弧端面，如果按方案二进行加工，则是 10mm 的孔在其后加工。这样，120 圆弧 端面的形位公差 0.2mm（端面圆跳动）根本不能保证，只保证了其与直径为 25mm 的端面尺寸位置要求 4mm。另外，先加工出 10mm 的孔，然后以该孔为定位基 0 2 . 0 准，加工时工件在圆形回转工作台上围绕 10mm 孔的轴线旋转，更便于加工 120 圆弧端面。 因此，最后的加工路线确定如下： 工序 10 铸造； 工序 20 热处理； 工序 30 粗铣底面及直径为 25mm 的圆柱下端面，以后平面为定位基准，选用 x61w，并加专用夹具； 工序 40 粗、精铣后平面，以零件底平面及直径为 25mm 的外圆柱面为粗基准。 郑州航空工业管理学院课程设计 - 6 - 选用 x61w 卧式铣床，并加专用夹具； 工序 50 粗铣两个直径为 18mm 的圆柱端面，以经过精加工的后平面及底平面 为基准，选用 x52k 立式铣床，并加专用夹具； 工序 60 粗、精铣直径为 25mm 的圆柱上端面，以底平面为基准，25mm 圆柱 下端面为辅助基准，选用 x52k 立式铣床，并加专用夹具； 工序 70 钻削、铰削加工直径为 9mm 的两个螺栓孔，以经过精加工的后平面和 底平面为基准，选用 z525 立式钻床，并加专用夹具； 工序 80 钻、铰 10mm 的孔，并锪倒角 0.545，以 9mm 的孔及后平面为基 准，选用 z525 立式钻床，并加专用夹具； 工序 90 粗、精铣 120 圆弧端面，以 10mm 的孔和底平面及后平面为定位基准， 选用 x52k 立式铣床，并加专用夹具； 工序 100 钻、铰加工两个 6mm 的孔，以 10mm 的孔和底平面及后平面定位。 选用 z525 立式钻床，并加专用夹具； 工序 110 去毛刺； 工序 120 检查； 工序 130 入库。 以上工艺过程详见“机械加工工艺卡片” 。 3.4 确定机械加工余量及工序尺寸 根据以上原始资料及机械加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工 序尺寸、毛坯尺寸如下： 1. 两螺栓孔 9mm 毛坯为实心，而螺栓孔的精度为 it9（参考机械制造工艺设计简明手册表 2.3-9） ， 确定工序尺寸及余量：钻孔：8.9mm； 铰孔：9mm，2z = 0.1mm。 036 . 0 0 具体工序尺寸见表 1。 表表 1 工序尺寸表工序尺寸表 工序间工序间工序 名称 工序间 余量/mm 经济精度 /m 表面粗糙度 /m 工序间 尺寸/mm 尺寸公差 /mm 表面粗糙度 /m 铰孔0.1h9ra6.39 036 . 0 0 9ra6.3 钻孔8.9h12ra12.58.9 150 . 0 0 9 . 8 ra12.5 2. 10mm 孔 049. 0 013 . 0 毛坯为实心，而孔的精度要求界于 it8it9 之间（参照机械制造工艺设计简 明手册表 2.3-9 及表 2.3-12） ，确定工序尺寸及余量： 钻孔 9.8mm； 粗铰孔：9.96mm，2z = 0.16mm； 精铰孔：10mm，2z = 0.04mm。 049. 0 013 . 0 郑州航空工业管理学院课程设计 - 7 - 具体工序尺寸见表 2。 表表 2 工序尺寸表工序尺寸表 工序间工序间 工序 名称 工序间 余量/mm 经济精度 /m 表面粗糙度 /m 工序间 尺寸/mm 尺寸公差 /mm 表面粗糙度 /m 铰孔0.2f9ra6.310 049 . 0 013 . 0 10 ra6.3 钻孔9.8h12ra12.59.8 150 . 0 0 8 . 9 ra12.5 3. 两个 6mm 孔 035. 0 0 毛坯为实心，而孔的精度要求界于 it8it9 之间（参照机械制造工艺设计简 明手册表 2.3-9 及表 2.3-12） ，确定工序尺寸及余量为： 钻孔：5.8mm； 铰孔：6mm，2z = 0.2mm。 035 . 0 0 具体工序尺寸见表 3。 表表 3 工序尺寸表工序尺寸表 工序间工序间 工序 名称 工序间 余量/mm 经济精度 /m 表面粗糙度 /m 工序间 尺寸/mm 尺寸公差 /mm 表面粗糙度 /m 精铰0.04h9ra3.26 035.0 0 6 ra3.2 粗铰0.16h10ra6.35.96 048 . 0 0 96 . 5 048 . 0 0 95 . 5 ra6.3 钻孔5.8h12ra12.55.8 120 . 0 0 8 . 5 ra12.5 4. 后平面 粗铣：z = 3.5mm； 精铣：z = 1.0mm。 具体工序尺寸见表 4。 表表 4 工序尺寸表工序尺寸表 工序间工序间 工序 名称 工序间 余量/mm 经济精度 /m 表面粗糙度 /m 工序间 尺寸/mm 尺寸公差 /mm 表面粗糙度 /m 精铣 1.0h8 ra6.37 022 . 0 0 7 ra6.3 粗铣 3.5h11ra12.58 090. 0 0 8 ra12.5 毛坯h13ra2511.5 27 . 0 0 5 .11 ra25 5. 18mm 圆柱前端面 粗铣：z = 4.5mm。 具体工序尺寸见表 5。 表表 5 工序尺寸表工序尺寸表 郑州航空工业管理学院课程设计 - 8 - 工序间工序间工序 名称 工序间 余量/mm 经济精度 /m 表面粗糙度 /m 工序间 尺寸/mm 尺寸公差 /mm 表面粗糙度 /m 粗铣4.5h11ra12.514 13. 0 0 14 ra12.5 毛坯h13ra2518.5 33 . 0 0 5 .18 ra25 6. 25mm 上端面 粗铣：z = 3.5mm； 精铣：z = 1.0mm。 具体工序尺寸见表 6。 表表 6 工序尺寸表工序尺寸表 工序间工序间 工序 名称 工序间 余量/mm 经济精度 /m 表面粗糙度 /m 工序间 尺寸/mm 尺寸公差 /mm 表面粗糙度 /m 精铣1.0h8ra6.38 022. 0 0 8 ra6.3 粗铣3.5h11ra12.59 090 . 0 0 9 ra12.5 毛坯h1612.5 1 . 1 0 5 . 12 ra25 7. 120圆弧端面 粗铣：z = 3.5mm； 精铣：z = 1.0mm。 具体工序尺寸见表 7。 表表 7 工序尺寸表工序尺寸表 工序间工序间 工序 名称 工序间 余量/mm 经济精度 /m 表面粗糙度 /m 工序间 尺寸/mm 尺寸公差 /mm 表面粗糙度 /m 精铣1.0h8ra6.311 027. 0 0 11 ra6.3 粗铣3.5h11ra12.512 110 . 0 0 12 ra12.5 毛坯h1615.5 1 . 1 0 5 . 15 ra25 3.5 确定切削用量及基本工时 3.5.1 工序 30：粗铣底面及直径为 25mm 的圆柱下端面 选择刀具和机床 查阅机械制造工艺设计简明手册 选择= 100mm 的镶齿套式面铣刀 0 d (gb1129-85)，根据切削用量简明手册表 1.2，选择 yg6 硬质合金刀片，由于采 用标准硬质合金面铣刀，故齿数 z = 10，机床选择卧式铣床 x61w。 选择切削用量 郑州航空工业管理学院课程设计 - 9 - 切削深度 p a 由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 = 4.5mm。 p a 每齿进给量 z f 采用不对称端铣以提高进给量，查切削用量简明手册表 3.5，当使用镶齿套 式面铣刀及查阅机械制造工艺设计简明手册得机床的功率小于 10kw 时，得= z f 0.14mm/z 0.24mm/z ，故取= 0.2mm/z。 z f 切削速度 c v 根据切削用量简明手册表 3.16，当 mm，7.5mm， 0.24mm/z 时，m/min， 0 100d 10z p a z f77 c v 0 10001000 77 306.5 / min 80 c v nr d 按机床选取：= 300r/min 则实际铣削切削速度为： c n (m/min)36.75 1000 3008014 . 3 1000 0 nd vc 3.5.2 工序 40：粗、精铣后平面 1. 粗铣后平面 选择刀具和机床 查阅机械制造工艺设计简明手册 ，由铣削宽度= 28mm，选择= 80mm e a 0 d 的镶齿套式面铣刀(gb1129-85)，根据切削用量简明手册表 1.2，选择 yg6 硬质 合金刀片，由于采用标准硬质合金面铣刀，故齿数 z = 10，机床选择卧式铣床 x61w。 选择切削用量 切削深度 p a 由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 = 4.0mm。 p a 每齿进给量 z f 采用不对称端铣以提高进给量，查切削用量简明手册表 3.5，当使用镶齿套 式面铣刀及查阅机械制造工艺设计简明手册得机床的 5kw 时，得= 0.15mm/z z f 0.3mm/z ，故取= 0.2mm/z。 z f 确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命 郑州航空工业管理学院课程设计 - 10 - 根据切削用量简明手册表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.5mm，由铣 刀直径= 80mm，查切削用量简明手册表 3.8，故刀具磨钝寿命 t = 180min。 0 d 切削速度和每分钟进给量 c v f v 根据切削用量简明手册表 3.27 铣削速度的计算公式为 0 v vvvv q v cv xyupm pke c d vk t afa z 查表 3.27 得，式中 245 v c 0.2 v q 0.15 v x 0.35 v y 0.2 v u 0 v p m=0.32 代入上式计算得：=82m/min1.0 v k c v 所以r/min 0 10001000 82 326.4 80 c v n d 按机床选取：= 300r/min 则实际铣削切削速度为： c n (m/min)36.75 1000 3008014 . 3 1000 0 nd vc 根据切削用量简明手册表 3.16，当 mm，7.5mm，0.24mm/z 时 mm/min，按机床选80 0 d10z p a z f386 f v 取：= 300mm/min f v 计算基本工时 式中，mm，查切削用量简明手册表 3.26， f m v l tyll50l mm，所以，(mm)，(min)。29y792950l26. 0 300 79 f m v l t 2. 精铣后平面 采用该工序里 1 的参数确定原则，机床选择卧式铣床 x61w，确定 2 的各项 参数 如下；= 0.5mm = 0.14mm/z = 380r/min m/min p a z f c n95.4 c v 3.5.3 工序 50：粗铣两个 18 mm 的圆柱前端面 采用工序 40 的参数确定原则，选择= 20mm 的高速钢莫氏锥柄立铣刀 0 d (gb1106-85)，齿数 z = 3，机床选择立式铣床 x52k，确定的各项参数如下： = 4mm = 0.2mm/z =190r/min m/min p a z f c n11.93 c v 3.5.4 工序 60：粗、精铣 25mm 的圆柱上端面 郑州航空工业管理学院课程设计 - 11 - 1. 粗铣 25mm 的圆柱上端面 采用工序 40 的参数确定原则，选择= 32mm 的高速钢莫氏锥柄立铣刀 0 d (gb1106-85)，齿数 z = 4，机床选择立式铣床 x52k，确定各项参数如下：= p a 3.5mm = 0.2mm/z = 118r/min m/min z f c n11.8 c v 2. 精铣 25mm 的圆柱上端面 采用工序 40 的参数确定原则，选择= 32mm 的高速钢莫氏锥柄立铣刀 0 d (gb1106-85)，故齿数 z = 4。机床选择立式铣床 x52k，确定各项参数如下： = 1.0 mm = 0.2mm/z = 118r/min m/min p a z f c n11.8 c v 3.5.5 工序 70：钻削、铰削加工两个 9mm 的孔 1. 钻削两个 8.9mm 的孔 选择刀具和机床 查阅机械制造工艺设计简明手册 ，由钻削深度= 4.45mm，选择= p a 0 d 8.9mm 的 h11 级高速钢麻花钻(gb1438-85)，机床选择立式钻床 z525。 选择切削用量 进给量 f 根据切削用量简明手册表 2.7，取f = 0.36mm/r 0.44mm/r，查阅机械制造 工艺设计简明手册表 4.2-16，故取 f = 0.43mm/r。 根据切削用量简明手册表 2.19，可以查出钻孔时的轴向力，当 f 0.51mm/r，12mm 时，轴向力= 2990n。轴向力的修正系数均为 1.0，故 0 d f f = 2990n。根据立式钻床 z525 说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力 f f = 8829n，由于， 故 f = 0.43mm/r 可用。 max f f f max f 切削速度 c v 根据切削用量简明手册表 2.15，根据 f = 0.43mm/r 和铸铁硬度为 hbs = 200 217，取=12m/min。故= 429.4(r/min) c v c n 0 1000 d v 1000 12 3.14 8.9 根据立式钻床 z525 说明书，可以考虑选择选取：n =392r/min，降低转速，使 c 刀具磨钝寿命上升，所以，实际切削速度为： (m/min)。 0 3.14 8.9 392 11 10001000 c dn v 2.铰削两个 9h9mm 孔 选择刀具和机床 郑州航空工业管理学院课程设计 - 12 - 查阅机械制造工艺设计简明手册 ，选择= 9mm 的 h9 级高速钢锥柄机用铰 0 d 刀(gb1133-84)，机床选择立式钻床 z525。 选择切削用量 进给量 f 查阅切削用量简明手册表 2.11 及表 2.24，并根据机床说明书取 f = 0.65mm/r 1.3mm/r，故取 f = 0.72mm/r。 切削速度 c v 根据切削用量简明手册表 2.24，取= 8m/min。 c v 故 = 283.1(r/min) c n 0 1000 d vc 1000 8 3.14 9 根据立式钻床 z525 机床说明书选取：=272r/min，所以实际切削速度为： c n (m/min)。 0 3.14 9 272 7.69 10001000 c dn v 3.5.6 工序 80：钻削、铰削加工 10 mm 的孔并锪倒角 0.545 1. 钻削 9.8mm 孔 采用工序 70 的参数确定原则，选择=9.8mm 的 h12 级高速钢麻花钻 0 d (gb1438-85) 机床选择立式钻床 z525，确定各项参数如下：= 4.9 mm f = p a 0.43mm/r = 272r/min m/min c n8.36 c v 2.铰 10f9mm 孔 采用工序 70 的参数确定原则，选择=10mm 的 f9 级高速钢锥柄机用铰刀 0 d (gb1133-84)，机床选择立式钻床 z525，确定各项参数如下： f = 0.72mm/r = 195r/min m/min c n6.1 c v 3.锪 10mm 孔 0.545 选择刀具 90直柄锥面锪钻，机床为 z525。 选择切削用量 转速取钻孔时的速度，= 195r/min，采用手动进给。 c n c n 3.5.7 工序 90：粗、精铣 120圆弧端面 1. 粗铣 120圆弧端面 采用工序 40 的参数确定原则，选择=14mm 的高速钢莫氏锥柄立铣刀 0 d (gb1106-85)，齿数 z = 3，机床选择立式铣床 x52k，确定