4110发动机飞轮壳零件加工工艺和夹具设计【钻10个小孔】
41页 20000字数+说明书+任务书+工艺卡片+工序卡+开题报告+7张CAD图纸
4110发动机飞轮壳零件加工工艺和夹具设计开题报告.doc
4110发动机飞轮壳零件加工工艺和夹具设计说明书.doc
A0夹具装配图.dwg
A0飞轮壳零件图.dwg
A1钻模板.dwg
A2压杆支座.dwg
A2左垫块.dwg
A2菱形定位销.dwg
A2钻套.dwg
中期检查表.doc
任务书.doc
封皮.doc
指导记录.doc
摘要.doc
机械加工工艺卡片39张
目录.doc
答辩相关材料.doc
过程管理封皮.doc
题目审定表.doc
目 录
摘要Ⅰ
AbstractⅡ
第1章 绪论1
1.1 选题背景和目的意义1
1.2 国内外研究现状及发展趋势2
1.3 设计研究的主要内容3
第2章 4110飞轮壳的制造工艺分析4
2.1 飞轮壳结构特点及主要技术要求4
2.1.1 飞轮壳的用途及结构特点4
2.1.2 分析飞轮壳的技术要求4
2.1.3 审查飞轮壳的工艺性6
2.2 飞轮壳毛坯及制造工艺6
2.2.1 选择毛坯6
2.2.2 分析毛坯制造工艺6
2.2.3 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量6
2.3 加工的工艺规程7
2.3.1 定位基准的选择7
2.3.2 表面加工方法的确定7
2.3.3 加工阶段的划分8
2.3.4 工序的集中8
2.3.5 工序顺序的安排9
2.3.6 确定工艺路线9
2.4 加工工序过程11
2.5 本章小结20
第3章 夹具设计方案的确定21
3.1 机床夹具在机械加工中的作用21
3.2 机床夹具的分类21
3.2.1 按夹具的使用特点分类21
3.2.2 按使用机床分类22
3.2.3 按夹紧的动力源分类22
3.3 机床夹具的组成22
3.4 产品零件加工部位的技术要求23
3.5 工作原理23
3.6 方案分析24
3.7 本章小结24
第4章 钻床夹具的设计25
4.1 定位装置25
4.1.1 定位面的选择25
4.1.2 定位销26
4.1.3 定位销的精度选择及提高定位精度的措施27
4.2 夹紧装置28
4.2.1 夹紧装置的技术要求28
4.2.2 夹紧机构28
4.3 导向元件的设计29
4.3.1 钻套的基本类型29
4.3.2 钻套高度和排屑间隙29
4.4 钻模板29
4.5 夹具体30
4.5.1夹具体毛坯制造方法31
4.5.2 夹具体的外型尺寸31
4.5.3夹具总图上的尺寸、公差和技术要求32
4.6 误差计算33
4.7 本章小结34
结论35
参考文献36
致谢37
附录38
摘 要
本文主要是对YC4110发动机飞轮壳加工工艺过程和后端面钻模夹具进行了设计,先说明了研究目的和意义及其现状,再分析这次设计的内容及方法。通过对飞轮壳的工作条件、结构、技术要求的了解,对YC4100发动机飞轮壳进行加工工艺编制。本文对夹具设计的相关知识进行了整合,并提出了在夹具设计中应注意的问题和应遵守的原则。在对国内外夹具的设计现状进行分析的基础上,针对中小企业广泛使用夹具常出现的情况,我们有必要对夹具进行设计,具有现代机床夹具设计的相关知识,这样可有效地提高夹具设计的速度和质量,从而提高企业效益。此外,本文顺应现代机械设计发展趋势,利用CAD绘出产品零件及产品的夹具装配图同时,该设计还培养了自己综合运用所学知识,独立完成产品设计的能力,以及分析和解决问题的能力。
关键词:飞轮壳;工艺;夹具;CAD;设计
ABSTRACT
This paper is YC4110 engine flywheel shell after processing techniques and the drill mold design, face first shows research purpose and meaning and its current situation, and then analyze the design content and method. Through to the flywheel shell working conditions, structure, technical requirements of understanding, YC4100 engine flywheel shell to carry on the processing of machining process. This paper on fixture design related knowledge integration, and puts forward the fixture design problems should be paid attention to and shall comply with the principles. In domestic and abroad fixture design based on an analysis of the current situation of small and medium-sized enterprises, widely used in the fixture often appeared, it is necessary for us to carry on the design, have modern fixture of the machine tool's fixture design knowledge, which can effectively improve the speed and quality of fixture design, so as to improve the enterprise benefit. In addition, this paper conform to the development trend of modern machinery design, use CAD drawing parts and products of fixture design at the same time, the assembly still developed my comprehensive knowledge learned, independently completed product design ability, as well as the ability to analyze and solve problems.
Key words:Flywheel shell; Technology; Fixture;CAD; Design
.1 选题背景和目的意义
飞轮壳是发动机上一个重要的基础件,作用是连接发动机与变速器,承担发动机及变速器的部分重量,保护离合器和飞轮,而且还是发动机的支撑部件。该零件结构复杂,形似盆状,薄壁,盆底定位面有1/3悬空,工件的刚性差,加工时易变性,属难加工零件。在选材中,了解其加工工艺,并在工艺设计中,合理安排加工工序,设计合理的夹具,对产品的最终质量具有十分重要的意义[1]。
夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制订之后按照某一工序的具体要求进行的。制订工艺过程,应充分考虑夹具实现的可能性,而设计夹具时,如确有必要也可以对工艺过程提出修改意见。夹具的设计质量的高低,应以能否稳定地保证工件的加工质量,生产效率高,成本低,排屑方便,操作安全、省力和制造、维护容易等为其衡量指标。
飞轮壳是汽车发动机上的重要部件,它是连接发动机和变速器的主要零件。其结构和加工工艺直接影响零件的性能。在飞轮壳结构复杂,加工部位除了前后端面及孔之外,在周边,不同的角度上有平面加工和孔的加工。工艺设计是工艺规划的前提和基础,是连接产品设计和生产制造的重要纽带。产品的制造可以采用几种工艺方案,零件加工也可以采用不同设备、不同的加工方法。不同的工艺方案。同样一个产品,使用不同的工艺方法进行加工,就会产生不同的质量、不同的成本。飞轮壳的主要功能是实现发动机与变速器的有效联接,通过它的变化,同一型号的发动机可以搭载不同型号的汽车,飞轮壳大多采用灰铸铁铸造毛坯,材料结构特点是壁厚不均匀,加工的部位多,加工难度大,各个加工面和加工孔均要求较高的精度。其与发动机及离合器连接的两个面面积较大,压铸容易产生变形,并且变形量不容易控制,两个面连接孔必须进行机械加工 [2]。
夹具广泛应用于各种制造过程中,用以将工件定位并牢固的夹持在一定的位置,以便按照产品设计设计规定完成要求的制造过程,一个好的夹具不论在传统制造,还是现在知道系统,都起着十分重要的作用,夹具对加工质量、生产率和产品成本有直接的影响。保证加工精度,采用夹具安装,可以准确的确定工件与机床、刀具之间的相互位置,工件的位置精度由夹具保证,不受工人技术水平的影响,其加工精度高,提高了生产率。用夹具装夹工件,可以迅速定位夹紧。扩大机床的工艺范围,使用专用夹具可以改变原机床的用途和旷达机床的使用范围,实现一机多能。采用夹具安装,可以准确地确定工件与机床、刀具之间的相互位置,工件的位置精度由夹具保证,不受工人技术水平的影响,其加工精度高而且稳定。用夹具装夹工件,无需找正便能使工件迅速地定位和夹紧,显著地减少了辅助工时、多工位夹具装夹工件,并采用高效夹紧机构,这些因素均有利于提高劳动生产率。针对4110发动机飞轮壳零件进行加工工艺和夹具设计,另外,采用夹具后,产品质量稳定,废品率下降,可以安排技术等级较低的工人,明显地降低了生产成本 [3]。
除根据4110发动机飞轮壳确定参数,并完成发动机飞轮壳的工艺设计外,根据飞轮壳的工作条件和结构设计中的确定的材料性能,进行该飞轮壳毛坯和机械加工的工艺路线和加工方法的设计及专用夹具设计。同时,该设计还培养了我综合运用所学知识,独立完成产品设计的能力,以及分析和解决问题的能力。1.高精随着机床加工精度的提高。
2.高效为了提高机床的生产效率。
3.模块、组合夹具元件模块化是实现组合化的基础。
4.通用、经济夹具的通用性直接影响其经济性 [4]。
1.3 设计研究的主要内容
本设计研究的主要内容包括发动机飞轮壳的工艺规程编制、典型工序夹具设计及夹具的绘制。具体内容归纳如下:
1.4110发动机飞轮壳加工方案设计;
2.4110发动机飞轮壳工艺卡片的编制;
3.专用夹具工艺设计;
4.零件及钻床夹具的流程设计;
5.误差计算。2.1 飞轮壳结构特点及主要技术要求
2.1.1 飞轮壳的用途及结构特点
飞轮壳安装于发动机与变速箱之间,外接曲轴箱、启动机、油底壳,内置飞轮总成,起到连接、防护和载体的作用。飞轮壳的前端面与发动机的机箱联结,后端面内孔mm与飞轮盖配合,飞轮飞轮壳内高速转动。
飞轮在高速旋转的过程中,飞轮壳起到连接、防护和载体的作用,因此该零件应具有足够的强度且应具有较强的耐磨性,以适应飞轮壳的工作条件。该零件的主要工作表面为前端面、后端面、后端面内孔mm和马达孔mm,其表面粗糙度均为3.2,在设计工艺规程时应重点予以保证。
2.1.2 分析飞轮壳的技术要求
4110飞轮壳选用的材料为HT200,珠光体灰铸铁。该材料强度、硬度相对较高,具有良好的减振性,对机械振动起缓冲作用,从而阻止振动能量的传播;具有优良的耐磨性,缺口敏感性小,外来缺口对灰铸铁的疲劳强度影响甚微,从而增加了零件工作的可靠性。因此被广泛地用来制作各种承受压力和要求消振性的床身、机架、结构复杂的箱体、壳体。
4110飞轮壳形状简单,结构比较复杂,属壳体类零件。为实现飞轮壳连接、防护和载体的作用,其后端面内孔与飞轮盖的配合,因此加工精度要求较高。飞轮壳在工作过程中需要有良好的耐磨性,为增强其切削加工性能,去除内应力,该工件要求经过退火处理,硬度范围175~225HBS[5]。
前端面的平面度0.12mm直接影响飞轮壳与发动机箱体的接触精度及密封,且前端面中心线与后端面孔中心线的垂直度要求为0.15mm。
后端面的平面度0.15mm以及与前端面的平行度0.25mm保证了其与其他零件和接触精度;与内孔的圆跳动0.25mm则保证了飞轮在飞轮壳内的正常运转。
后端面孔要与其他零件配合,为了保证配合精度,相对与X轴、Y轴确定其位置度为0.3mm。图3.1所示为钻4110发动机后端面孔工序图。根据工艺规程,钻后端面孔之前,其它表面均已加工好。本工序的所要加工的是如图3.1所示的俯视图看到的在后端面上的10个小孔。要求设计一个钻模,按工序图要求钻出10个小孔。
3.5 工作原理
工件采用一面两销的定位方式定位,以前端面放在夹具体的垫块上,以右定位孔在圆柱定位销上限制性四个自由度,又以左定位孔在菱形定位销上限制一个自由度,又因为钻孔的力的方向与夹紧力方向一致,压紧螺杆与夹具体限制一个自由度,实现完全定位,夹具上采用两个压紧螺杆,通过拧紧压紧螺杆对工件进行夹紧。
操作时,先将飞轮壳平放在垫块上,再通过两个手柄转动手柄轴(齿轮轴),使啮合的圆柱定位销和菱形定位销,插入两个定位孔中,然后通过压块配合在压紧螺杆上,拧紧压紧螺杆,实现夹紧工件。加工完后,先拧松压紧螺杆,再通过手柄转轮轴,退出菱形对定销与定位销,再通过垫块退出工件,工步就完成了。
3.6 方案分析
1.总体方案分析
根据加工要求和工艺文件说明,钻飞轮壳后端面孔所使用的机床为摇臂钻床。因为后端面要钻的孔都在同一个平面上,所以不采用分度装置来进行加工,只要通过一次装夹就可以完成所有要钻的孔的加工,所以该钻模不用分度装置。
2.定位方案分析
根据加工要求和基准的选择,确定飞轮壳前端面及与该平面垂直的两个工艺孔为定位基准,定位方式为“一面两孔”的定位方式,以圆柱定位销配合的孔为定位基准,定位元件为圆柱定位销和棱形定位销。定位销选择用长销,可以限制四个自由度。
3.夹紧方案分析
由于该零件产量不大,根据确定夹紧力的基本原则与对工件的综合分析,选用螺旋夹紧机构。同时螺旋夹紧机构结构简单,容易制造。由于螺旋升角小,螺旋夹紧机构的自锁性能好,夹紧力和夹紧行程都较大,在手动夹具上应用较多,操作方便。与工件的接触为平面接触。
4.导向方案分析
因为钻模板有一定的厚度,所以要使用导向元件——钻套。其作用是确定刀具相对夹具定位元件的位置,并在加工中对钻头等孔加工刀具进行引导,防止刀具在加工中发生偏斜。根据工件的生产批量与钻模板的厚度,选用带肩固定钻套。由工艺卡知道工件材料为铸铁[13]。


