机械制造技术课程设计-转速器盘机械加工工艺规程及镗φ10孔夹具设计【全套图纸】 .pdf

辽宁工程技术大学 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 题 目： 转速器盘机械加工工艺规程及镗转速器盘机械加工工艺规程及镗10 孔夹孔夹 具设计具设计 班 级： 机械 10-1 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期：2013 年 7 月 1 日 辽宁工程技术大学课程设计 1 任任 务务 书书 一、题目：转速器盘零件的机械加工工艺规程及专用夹具一、题目：转速器盘零件的机械加工工艺规程及专用夹具 二、原始资料二、原始资料 (1) 被加工零件的零件图 1 张 (2) 生产类型:（中批或大批大量生产） 三、上交材料三、上交材料 1所加工的零件图 1 张 2毛坯图 1 张 3编制机械加工工艺过程卡片 1 套 4编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1 套 5绘制夹具装配图（a0 或 a1） 1 张 6绘制夹具中 1 个零件图（a1 或 a2。装配图出来后，由指导教师为学生 指定需绘制的零件图，一般为夹具体） 。 1 张 7课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内 容。 （约 5000-8000 字） 1 份 四、进度安排四、进度安排 本课程设计要求在 3 周内完成。 1第 l2 天查资料，绘制零件图。 2第 37 天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法，编制 机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。 3第 810 天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在 其同意的前提下，进行课程设计的下一步） 。 4第 1113 天，完成夹具装配图的绘制。 辽宁工程技术大学课程设计 2 5第 1415 天，零件图的绘制。 6第 1618 天，整理并完成设计说明书的编写。 7第 19 天，完成图纸和说明书的输出打印。 8第 2021 天，答辩 五、指导教师评语五、指导教师评语 该生设计的过程中表现 ，设计内容反映的基本概念及计 算 ，设计方案 ，图纸表达 ，说明书撰 写 。 综合评定成绩：综合评定成绩： 指导教师指导教师 日日 期期 辽宁工程技术大学课程设计 3 摘摘 要要 工艺规程是工装设计、制造和确定零件加工方法与加工 路线的主要依据，它对组织生产、保证产品质量、提高劳动 生产率、降低成本、缩短生产周期及改善劳动条件等都有着 直接的影响，因此是生产中的关键工作。夹具在机械加工中 起着重要的作用，它直接影响着机械加工的质量，生产效率 和成本，因此，夹具设计是机械工艺准备和施工中的一项重 要工作。本文对转速器盘的结构和工艺进行了分析，确定了 机械加工工艺路线，制订出了零件的铸造工艺方案和机械加 工工艺规程， 并为加工零件上直径 10mm 的孔设计了一套专 用镗床夹具。 关键词：加工工艺；工艺规程；夹具设计 辽宁工程技术大学课程设计 4 abstract the process is the base of frock design、manufacturing、 the method of machining and machining route. its function is flowing: organizing produce, controlling quality, enhancing productivity, reducing cost, reducing produce periods, improving work conditions, etc. so, the process planning is the core part of produce. fixture is very important equipment in process of machine manufacturing because it can directly affect the quality of products and productivity and cost. so fixture designing is also a basilica portion in machine process preparative and manufacture. this thesis is about the analysis with the craftwork and the structure of the speed governor tray which is used for the diesel engine, make sure the process route, establish the foundry process project and the process planning of the parts, and design a set of appropriative fixture for the bore with diameter 10mm. key words：group technology; process planning; fixture design 辽宁工程技术大学课程设计 5 目目 录录 第一部分第一部分 序言序言 2 一、设计目的一、设计目的 2 二二 设计感想与体会设计感想与体会 2 第二部分：工艺规程与夹具设计过程第二部分：工艺规程与夹具设计过程 工艺规程与夹具设计过程工艺规程与夹具设计过程 4 一、设计题目一、设计题目,计算生产纲领及生产型计算生产纲领及生产型 4 二 、 零 件 的 分 析 二 、 零 件 的 分 析 5 (一) 零件的作 5 (二) 零件的工艺分析 5 三、确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯三、确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯 6 四、工艺规程设计四、工艺规程设计6 (一) 定位基准的选择 6 （二） 零件表面加工方法的选择 7 辽宁工程技术大学课程设计 6 （三）制定加工工艺路线 8 （四） 选择加工设备及刀、 夹、 量具 10 五、 加工工序设计五、 加工工序设计 11 确定切削用量及基本工时 11 六、填写机械加工工艺卡和机械加工工序卡 17 七、 夹具设计七、 夹具设计17 （一） 问题的提出17 （二） 夹具设计的有关计算17 （三） 夹具结构设计及操作简要说明20 八、 主要参考文献八、 主要参考文献21 辽宁工程技术大学课程设计 7 序序 言言 一、设计目的：一、设计目的： 现代机械制造工艺设计是机械类专业学生在学完了机械制造 技术基础等技术基础和专业课理论之后进行的一个实践教学环节。 其目的是巩固和加深理论教学内容，培养学生综合运用所学理论， 解决现代实际工艺设计问题的能力。通过工艺规程及工艺装备设计， 学生应达到： 1、掌握零件机械加工工艺规程设计的能力； 2、掌握加工方法及其机床、刀具及切削用量等的选择应用能力； 3、掌握机床专用夹具等工艺装备的设计能力； 4、学会使用、查阅各种设计资料、手册和国家标准等，以及学 会绘制工序图、夹具总装图，标注必要的技术条件等。 二、设计感想与体会：二、设计感想与体会： 三周的课程设计就是一个团队合作的过程。所谓 1+12，一个 团队的合作，使我们的设计成果不到三周时间就渐渐呈现在我们的 眼前。看着眼前的手工图纸、cad 图和设计计算的手稿，三周的设 计过程一幕幕浮现在眼前。 三周的设计让我们学到了很多东西。这次设计可以说是三年的课程 学习所掌握的所有机械工程学科的基础知识的融会贯通，因为我们 辽宁工程技术大学课程设计 8 以前曾经学得很好，但是都是理论的东西，学习了马克思主义哲学 之后，终于知道理论联系实际才使我们有了更进一步的体会。 在这次设计中，我学会的如何设计、如何计算，更重要的是我学会 了合作，我懂得了团队合作的重要性。我们以前做的设计都是一个 人的，而且规模小，不需要什么规划，这次可以说是综合了我们的 所有智慧。同时，得到了我们的指导老师的大力支持。 由于我们水平所限，设计中难免有错误和不妥之处，在此还诚请指 导老师批评指正。 工艺规程与夹具设计过程工艺规程与夹具设计过程 一、根据生产纲领，确定生产类型：一、根据生产纲领，确定生产类型： 所给任务的零件是某机器上的一个转速器盘的零件。假定该机 器年产量为 5000 台，且每台机器中仅有一件，若取其备品率为 5%， 机械加工废品率为 2%，则该零件的年生产纲领为： n=qn(1+5%+2% )件/年=5400 件/年。由上式可知，该零件的年产量 为 5400 件，由零件的特征可知，它属于机体类小零件，因此，可以 确定其生产类型为单件大批量生产。 二、零件的分析二、零件的分析 本设计任务给定的零件是该机器中的转速器盘，即传递运动并 保持其他零件正确工作方式，和保持互相之间的正确位置。其对加 工平面，平行度，加工孔，垂直度，等有一定的要求，由于零件比 辽宁工程技术大学课程设计 9 较复杂，不成规则，故加工过程中需要用到复杂的夹具。 零件的工艺分析 该零件图的视图正确，完整，尺寸，公差及技术都符合要求。 但是，零件的加工过程，需要有较高的平面度，某些地方需要较细 的表面粗糙度，各装配基面要求有一定的尺寸精度和平行度。否则 会影响机器设备的性能和精度。 由于零件的结构比较复杂，加工时需要较复杂的夹具才能准确 的定位，并保持适当的夹紧力，可以用花盘进行定位加紧，并用垫 块进行辅助定位。 同时基准面的选择也是很重要的。在加工各孔的端面时，先用 铣刀铣出下表面，在以下表面为基准，铣出上面的各表面（各孔的 加工也是以下端面为定为基准的） ；在加工前后端面时，由于工件前 后尺寸较大，可在镗床上铣端平面，铣出后表面。之后，以后表面 为基准，铣出两个 9 孔，在加工过程中，应尽量减少安装的次数， 以减少安装时带来的安装误差。 三、确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯形状三、确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯形状 根转速器盘是一个结构较复杂的零件，要求材料要容易成型， 切削性能好，同时要求强度要高，重要表面的表面硬度也要高，故 选用铸铁材料 ht200，铸铁材料是最常见的材料，其优点是：容易 成型，切削性能好，价格低廉，且吸振性好。为了得到较好的强度 和表面硬度，可在加工过程中进行调质处理，淬火，同时为了消除 辽宁工程技术大学课程设计 10 内应力对工件的影响， 可进行适当的人工时效处理 （如果需要的话） 。 由于零件的结构复杂，用锻件是不太可能的，因此，需要先根据零 件图，做出铸模，进行铸造，最好用成型铸造法，以减少加工余量 和保证零件的结构准确性。 2.3- 12，用查表方法确定各表面的加工余量如下表所示： 表 1 加工表面 基本尺寸 加 工 余 量 等级 加工余量数 值 说明 右侧面 28mm h 2mm 单侧加工 左端面 8mm h 2mm 单侧加工 右端面 14mm h 2mm 单侧加工 中间端面 4mm h 2mm 单侧加工 四、工艺规程设计四、工艺规程设计 （一）定位基准的选择：（一）定位基准的选择： 定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，定位 基准选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得 以提高，否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会 造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准的选择：考虑到以下几点要求，选择零件的重要面和重要孔 做基准。在保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的 加工余量尽量均匀，此外，还要保证定位夹紧的可靠性，装夹的方 辽宁工程技术大学课程设计 11 便性，减少辅助时间，所以粗基准为上端面。本零件是有精度较高 要求的孔的盘状零件，平面和孔是设计的基准，也是装配和测量的 基准，在加工时，应尽量以大平面为基准。 例如，先铣出下表面，再以下表面为基准，加工出上端各表面，同 样，也是以下表面为基准钻出 3 个孔；加工前后端面时，先以下表 面为基准， 在镗床上铣出后端面， 再以后端面为基准， 加工出 2 个 9 的孔的前端面。 由于扇形部分的表面比较不易加工，首先以加工出来的下端面 为基准加工出各孔处的各个上端面，再以上端面为基准，加工出其 它孔处的下端面； 零件的 2 个 9 孔的上边缘表面是不能用来作为定 位基准的。 （二）零件表面加工方法的选择：（二）零件表面加工方法的选择： 本设计任务给的零件需要加工的表面有：端面，内孔等，其加 工方法如下： （1）下表面（大面积表面）：虽然不是重要的表面，没有粗糙 度要求，但是定位基准面，用铣车进行端铣平面，粗铣即可。 （2）上边缘面：不是重要表面，粗铣即可。 （3）各孔处的上端面：是重要表面，表面粗糙度 r6.3，可以进 行粗铣后，再进行半精铣或精铣。 （4）后端面：是重要表面，也是定为基准面，表面粗糙度 r6.3， 辽宁工程技术大学课程设计 12 进行粗铣再半精铣或精铣。 （5）2 个 9 孔的前端面：表面粗糙度 r12.5，只需进行粗铣。 （6）2 个 9 孔的加工：表面粗糙度 r12.5，以下端面为基准， 粗镗出 2 个 9 孔；普通镗床即可。 （7）10 孔的加工：表面粗糙度 r6.3，可用镗床进行镗孔，粗 镗或扩孔均可。 （8）6 孔的加工：表面粗糙度 r3.2，是要求较高的孔，可进行 粗镗半精镗，或者孔精扩，既可满足要求。 （10）圆角：有 r3，r5,r6.5,r15 几种圆角，可用立铣刀周铣出 圆角。 （三）制定加工工艺路线（三）制定加工工艺路线 制定工艺路线的出发点，应当是使零件的加工精度（尺寸精度、 形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。 在生产纲领已经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下降。由于是单件小批量生 产，故加工工艺采用工序集中原则。 方案一：表 2 工序号 工序内容 01 铸造 辽宁工程技术大学课程设计 13 02 时效 03 涂漆 04 铣 9 端两侧面 05 铣 10 端两端面 06 铣 9 端两端面 07 钻通孔 10 与钻通孔 6 08 钻通孔 9 09 镗孔 10，孔口倒角 0.5x度 10 检验 11 入库 方案二：表 3 工序号 工序内容 01 铸造 02 时效 03 涂漆 04 铣 9 端两端面 05 铣 10 端两端面 06 铣 9 端两侧面 07 钻通孔 10 与钻通孔 6 08 镗孔 10，孔口倒角 0.5x度 辽宁工程技术大学课程设计 14 09 钻通孔 9 10 检验 11 入库 （四）工艺方案的比较与分析：（四）工艺方案的比较与分析： 因左右两端面均对10mm 孔有较高的位置要求， 故它们的加工 宜采用工序集中原则，减少装次数，提高加工精度。 根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的 原则，将端面的精铣和下端面的粗铣放在前面，下端面的精铣放在 后面， 每一阶段要首先加工上端面后钻孔， 左端面上10mm 孔放后 面加工。初步拟订加工路线方案一。方案一遵循了工艺路线拟订的 一般原则，但某些工序还有一些问题还值得进一步讨论。工序镗孔 10 及孔口倒角 0.5x度应在工序最终完成，使孔面在加工后有 较多的时间进行自然时效， 减少受力变形和受热变形对 10mm 通孔 加工精度的影响。 通过以上的两工艺路线的优、缺点分析，最后确定工艺路线方 案一为该零件的加工路线。 该工艺过程详见附表和附表 2，机械加 工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。 辽宁工程技术大学课程设计 15 （五）（五） 选择加工设备及刀、夹、量具选择加工设备及刀、夹、量具 （1）. 机床的选择 (a)工序 4，5，6 用的是铣床，分别进行粗铣，精铣。用普通的 卧铣床 x62w 型万能卧铣床即可。 （b）工序 9 用的是镗床进行端面的镗削加工，使用普通的镗床 即可。 （c）工序 7 加工一个 10 孔，2 个 6 孔，工序 8 加工 2 个 9 孔， 采用花盘加紧， 在立式钻床即可。 可选用z535型立式钻床。 （2） . 选择夹具本零件结构比较复杂，不成规则，故夹紧定位比较困难， 可采用花盘来定位，并可以使用一些垫块来辅助定位加紧。 例如，在加工上端面时，扇形部分下部分悬空，需要用一些垫块垫 住，然后用花盘加紧，以防零件加紧时发生变形。在加工前后端面 时，用花盘或压板都可以加紧。 （2）选择刀具 (a) 在工工序 4，5，6 铣平面时，铣刀可以选择直齿或错齿的 端铣刀和周铣刀，工序中有粗铣和精铣，在粗铣后，要留有一定的 加工余量，供精铣工序加工。 (b) 钻孔有 10 孔，需要留一定的加工余量，可用 8 麻花钻 直接钻出来。 (c) 镗孔需要镗三种孔 10 有粗镗和精镗，粗加工可用 yt15, 辽宁工程技术大学课程设计 16 精加工可用 yt30。 (3)选择量具 本零件是单件小批量生产，故采用的是通用量具。选择量具的 方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的 测量方法的极限误差来选择。在这里选的是第一种方法。 （a）选择平面的量具： 由零件图上看，各平面的相互位置要求不是非常严格，其最小 不确定度为 0.2mm，选用分度值为 0.02mm，测量范围为 0- 150mm 的游标卡尺就行了，因为其不确度为 0.02mm，显然满足要求。 (b）选择内孔的量具： 此零件对孔的精度要求较高，其中例如 i 孔的下偏差要求在 0.013 之内，故可选用分度值为 0.01mm，测量范围为 0- 150mm 的内 径百分尺，其不确定度为 0.008，满足测量精度的要求。 工序 加工尺寸 尺寸公差 使用量具 10 0.013 分度值为 0.01mm， 测量范围为 0- 150mm 的内径百分尺 注：本零件要求测量的尺寸并不是很复杂，故只要这两种量具就足 够了。 五五 加工工序设计加工工序设计 (一) 确定切削用量及基本工时（机动时间） 在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量。(1)切削用量指：背吃 刀量 asp(即切削深度 ap)、进给量 f 及切削速度 vc 。(2)确定方法是： 辽宁工程技术大学课程设计 17 确定切削深度确定进给量确定切削速度(3)具体要求 是：由工序或工步余量确定切削深度：精、半精加工全部余量在 一次走刀中去除；在中等功率机床上一次走刀 ap可达 810mm。 按本工序或工步加工表面粗糙度确定进给量：对粗加工工序或工步 按加工表面粗糙度初选进给量后还要校验机床进给机构强度：可 用查表法或计算法得出切削速度 vc查， 用公式 换算出查表或计算法 所得的转速 nc查，根据 vc查在选择机床实有的主轴转速表中选取接 近的主轴转速 n机作为实际的转速，再用 换算出实际的切削速度 vc 机填入工艺文件中。对粗加工，选取实际切削速度 vc机、实际进给量 f机和背吃刀量 asp之后，还要校验机床功率是否足够等，才能作为最 后的切削用量填入工艺文件中。 粗镗余量参考文献表取粗镗为.mm，精 镗切削余量为0.2mm,钻孔后尺寸为8h8,各工部余量和工序尺寸公差 列于表 加工表面 加工方法 余量 公差等级 工 序 尺 寸 及 公差 8 粗镗 1.8 _ 9.8 9.2 精镗 0.2 h8 10h8 孔轴线到底面位置尺寸为 5mm，精镗后工序尺寸为 10.02 0.08mm，与下底面的位置精度为 0.05mm,与左右端面的位置精度为 0.06mm,且定位夹紧时基准重合，故不需保证。0.06mm 跳动公差由 辽宁工程技术大学课程设计 18 机床保证。 粗镗孔时因余量为 1.8mm,故 ap=1.8mm, 查文献表. 4- 8 取 v=0.4m/s=24m/min 去进给量为 f=0.02mm/r n=1000v/d=1000*24/3.14*20=380r/min 查文献的 fz=9.81*60nfzcfzapxfzvnfzkfz pm=fzv*10- 3 cf2=180, xfz=1 yfz=0.75 nfz=0 rfz=9.81*60*180*2.75*0.20.75*0.4*1 =1452 n p=0.58 kw 取机床效率为. 0.78*0.85=0.89kw0.58kw 故机床的功率足够。 下面计算工序 09 的时间定额 机动时间 粗镗时：l/(f*n)=45/0.2*380=7.5s 辽宁工程技术大学课程设计 19 精镗时：f 取 0.1mm/s l/(f*n)=45/0.1*380=15s 总机动时间:t=7.5+15=0.38min 六、填写机械加工工艺卡和机械加工工序卡六、填写机械加工工艺卡和机械加工工序卡 工艺文件详见附表。 七、夹具设计七、夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设 计专用夹具。按指导老师的布置，镗 10 镗床夹具。 (1)定位基准的选择: 由零件图可知，有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与顶面 垂直。为了保证所的孔与顶面垂直并保证工艺孔能在后续的孔系加 工工序中使各重要支承孔的加工余量均匀。根据基准重合、基准统 一原则。在选择工艺孔的加工定位基准时，设计基准作为其定位基 准。因此加工工艺孔的定位基准应选择选用下平作为定位基准，为 了提高加工效率，根据工序要求先采用标准硬质合金镗刀刀具对工 艺孔进行粗镗削加工；然后采用硬质合金镗刀对其进行精加工，准 备采用手动夹紧方式夹紧。 (2)切削力的计算与夹紧力分析 由于本道工序主要完成工艺孔的镗加工，参考文献9得： 镗削力 6 . 08 . 0