机械制造技术课程设计-转速器盘加工工艺及钻2-φ9孔夹具设计.doc

全套图纸三维加扣3012250582辽宁工程技术大学课 程 设 计题 目：设计转速器盘零件的机械加工工艺规程及加工9H8mm孔的工艺装备班级： 姓名： 指导教师： 完成日期：摘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9H8mm的孔设计了一套专用钻床夹具。关键词：加工工艺；铸造工艺；工艺规程；夹具设计AbstractThe 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 9mm.Key Words：Group technology; Foundry technology; Process planning; Fixture design目 录1 零件的工艺分析及生产类型的确定11.1 零件的作用11.2 零件的工艺分析21.3 零件的生产类型22 选择毛坯、确定毛坯尺寸、绘制毛坯简图22.1 毛坯的选择22.2 确定机械加工余量和公差22.3 设计及绘制毛坯图33 选择加工方法，制定工艺路线33.1 定位基准的选择33.2 零件表面加工方法的选择43.3 制订工艺路线44 工序设计54.1 9mm孔54.2 确定切削用量及基本工时（只介绍题目给出的工序）65 夹具设计75.1定位方案75.2夹紧机构75.3导向装置85.4夹具体86 方案综合评价与结论87体会与展望88参考文献101 零件的工艺分析及生产类型的确定1.1 零件的作用 题目所给定的零件是一个转速器盘，要求加工图示红圈部分的孔的加工。图2-1 转速器盘零件图设计题目给定的零件是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9H8mm的孔用M8螺栓与机体相连。多用于柴油机调速机机构中。1.2 零件的工艺分析转速器盘共有九个机械加工表面，其中，两个直径为9mm的孔与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的孔两个直径为9mm的孔的表面粗糙度为Ra12.5，孔中心线与底平面的尺寸要求为18mm；两个孔的中心线距离为mm；孔与直径为10mm的孔中心线距离为mm；与机体相连的P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Ra3.2，其孔口倒角0.545，两个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。1.3 零件的生产类型依据题目所给的原始资料可知，该零件的生产类型为大批生产。2 选择毛坯、确定毛坯尺寸、绘制毛坯简图2.1 毛坯的选择该零件材料为HT200，考虑到转速器盘在工作过程中受力不大，轮廓尺寸也不大，各处壁厚相差较小，从结构形式看，几何形体不是很复杂，并且该零件年产量为4000件/年，采用铸造生产比较合适，故可采用铸造成形。2.2 确定机械加工余量和公差参见机械制造技术基础课程设计指导书（以下称指导书）第二章第二节，铸件尺寸公差及机械加工余量按GB/T6414-1999确定。按金属型铸造，灰铸铁查指导书表2-5，查得加工余量等级为DF，转查表2-3，差得尺寸公差为8级，转查表2-4，最大轮廓尺寸160250mm，得加工余量1.4mm。2.3 设计及绘制毛坯图图2-2 转速器盘毛坯图3 选择加工方法，制定工艺路线3.1 定位基准的选择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10、2-6 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10、2-6 3个孔处的各个上端面，再以上端面为基准，加工出I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。3.2 零件表面加工方法的选择 P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； 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；10mm孔表面粗糙度为Ra6.3，经济精度为IT9，加工方案确定为：钻削粗铰精铰孔倒角； 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；9mm孔表面粗糙度为Ra12.5，经济精度为IT8，加工方案确定为：钻削铰孔； 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； 6mm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。3.3 制订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。因此，设计的加工路线确定如下：工序1 铸造；工序2 热处理；工序3 粗、精铣P面，以零件底平面及直径为25mm的外圆柱面为粗基准。选用X63卧式铣床，并加专用夹具；工序4 粗铣两个直径为18mm的圆柱端面，以经过精加工的P面及底平面为基准，选用X52K立式铣床，并加专用夹具；工序5 粗铣直径为25mm的圆柱下端面，以底平面为基准，25mm圆柱上端面为辅助基准，选用X52K立式铣床，并加专用夹具；工序6 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7 钻、铰10mm的孔，并锪倒角0.545，以经过精加工的P面和底平面为基准，选用Z525立式钻床，并加专用夹具；工序8 钻削、铰削加工直径为9mm的两个孔，以10mm的孔及P面为基准，选用Z525立式钻床，并加专用夹具；工序9 粗、精铣120圆弧端面，以10mm的孔和底平面及P面为定位基准，选用X52K立式铣床，并加专用夹具；工序10 钻、铰加工两个6mm的孔，以10mm的孔和底平面及P面定位。选用Z525立式钻床，并加专用夹具；工序11 去毛刺；工序12 检查；工序13 入库。4 工序设计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（只介绍题目给出的工序）：4.1 9mm孔毛坯为实心，而孔的精度为IT8，确定工序尺寸及余量：钻孔：8.9mm；铰孔：9mm，2Z = 0.1mm。具体工序尺寸见表1。表1 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/m表面粗糙度/m尺寸公差/mm表面粗糙度/m铰孔0.1H8Ra12.59Ra12.5钻孔8.9H12Ra12.58.9Ra12.54.2 确定切削用量及基本工时（只介绍题目给出的工序）工序8：钻削、铰削加工9mm的孔1. 钻削8.9mm的孔 选择刀具和机床查阅指导书，由钻削深度= 4.45mm，选择= 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查阅指导书表4-10，取f = 0.17mm/r。切削速度根据指导书表5-22，根据f = 0.17mm/r和铸铁硬度为HBS = 200241，取=12m/min。计算基本工时式中，mm，查指导书，mm，所以，(mm)，= 0.29(min)。2.铰削9H8mm孔 选择刀具和机床查阅指导书，选择= 9mm的H8级高速钢锥柄机用铰刀(GB1133-84)，机床选择立式钻床Z525。 选择切削用量进给量f查阅指导书表5-31，取f = 0.30mm/r 0.50mm/r，故取f = 0.30mm/r。切削速度根据指导书表5-31注，取= 8m/min。计算基本工时式中，mm，查指导书，mm，所以，(mm)，= 0.09(min)。5 夹具设计这部分针对题目给出工序设计该工序的专用夹具。具体见夹具装配图和夹具零件图。5.1定位方案工件以18mm的圆柱端面和10孔为定位基准，采用平面和削边销组合定位方案，在定位平面及削边销的圆柱面上定位，其中平面限制3个自由度、长削边销和阶梯小面限制3个自由度，共限制了六个自由度。5.2夹紧机构根据生产率要求，运用手动夹紧可以满足。5.3夹紧力计算计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。本工序在钻削加工过程中的切削力可以分解为切削扭矩和轴向切削力，因轴向切削力的作用方向与夹具的夹紧方向相同，有助于工件的夹紧，因此，在计算夹紧力时可以不计算轴向切削力。而为保证夹紧可靠，应将理论夹紧力乘上安全系数作为工件加工时所需要的夹紧力，即：其中，查机床夹具设计手册表1-2-1得：、1.15、，所以，= 2.691。查机床夹具设计手册表1-2-7得：查机床夹具设计手册表1-2-8得：由于钻头的直径为d = 9.8mm，所以，(N mm)。因此，实际所需要的夹紧力为：(N mm)。夹紧机构采用压板机构，机构的传动效率为，螺母产生的夹紧力为：。查机床夹具设计手册表1-2-20，得： = 6.22mm，查表1-2-21，得：= 3.675mm，查表1-2-22，得，。= 2810.23(N)则作用在转动压板上的夹紧力为：夹紧机构受力如图2所示。图2 夹紧机构受力示意图由公式得：在工件上的夹紧力作用点到钻头在工件上加工时作用点的距离为49mm。因此，夹紧力产生的扭矩为： (N mm)。工件受力如图3所示。图3 工件受力示意图因，故该铰链机构能满足钻孔加工要求。5.4 绘制夹具总体图当上述各种元件的结构和布置确定之后，也就基本上决定了夹具体和夹具整体结构的型式。绘图时先用双点划线（细线）绘出工件，然后在各个定位面绘制出定位元件和夹紧机构以及钻套、钻模板，最后把各个元件连在一起，就形成了夹具体。为了节省夹具材料，减少加工时间和降低成本，夹具在机床上的安装可以不设计耳座，而采用压板螺钉夹紧装置将夹具固定在钻床上。按要求标注与夹具有关的尺寸、公差和技术要求。6 方案综合评价与结论由于加工零件的不规则和尺寸过小，给夹具设计带来了很大的困难。本工序采用的一平面、一小平面和一削边销进行定位，满足定位要求。夹紧采用压块压紧，铰链结构传动，汽缸动力。夹具体采用铸造。总体来说