叶片机械制造技术课程设计说明书.doc

叶片零件机械制造技术课程设计说明书 专业、年级 09机械设计制造及自动化 学 号 098102301 098102321 姓 名 郑桃 彭伟 指导老师 梁老师 机械制造技术课程设计任务书题目: 设计“叶片”零件的机械加工工艺规程及工艺装备内容： 1.零件图 1张 2.机械加工工艺过程卡 1张 3.机械加工工序卡片 1套 4.课程设计说明书 1份班级 098102301 098102321 学生 郑桃 彭伟 指导老师 梁发周 目 录序 言11 零 件 的 分 析2 1.1零件的结构特点21.2 零件的工艺分析22 工 艺 规 程 设 计2（一）确定毛坯的制造形式2（二）毛坯尺寸的确定3（三）加工方案的制定3（四）机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定6（五）确定切削用量及基本工时73 夹具设计143.1夹具设计14 4 小 结155 参考文献 16序 言机械制造技术课程设计是在我们基本完成了全部基础课、技术基础课、大部分专业课以及参加了生产实习之后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。通过本次课程设计，应该得到下述各方面的锻炼：1 能熟练运用机械制造技术设计中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。2 提高结构设计的能力。通过设计夹具的训练，应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而且能保证加工质量的夹具的能力。3 加强使用软件及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处、能够做到熟练运用。就我个人而言，通过这次设计，基本上掌握了零件机械加工工艺规程的设计，机床专用夹具等工艺装备的设计等。并学会了使用和查阅各种设计资料、手册、和国家标准等。最重要的是综合运用所学理论知识，解决现代实际工艺设计问题，巩固和加深了所学到的东西。并在设计过程中，学到了很多课堂上没有学到的东西。能够顺利的完成这次课程设计，首先得助于老师的悉心指导，还有就是同学们的帮助。在设计过程中，由于对零件加工所用到的设备的基本性能和加工范围缺乏全面的了解，缺乏实际的生产经验，导致在设计中碰到了许多的问题。我通过请教老师和咨询同学，翻阅资料、查工具书，解决设计过程中的一个又一个的问题。在这个过程中，使我对所学的知识有了进一步的了解，也了解了一些设计工具书的用途。及在此，十分感谢同学们的帮助。在以后的学习生活中，我将继续刻苦努力，不段提高自己。零件的分析（一） 零件的作用研叶片在工作过程中,受离心力和叶片根部压力油的作用,使叶片和定子紧密接触。当叶片转至压油区时,定子内表面迫使叶片推向转子中心,它的工作情况和凸轮相似,叶片与定子内表面接触有一压力角为,且大小是变化的,其变化规律与叶片径向速度变化规律相同,即从零逐渐增加到最大,又从最大逐渐减小到零,因而在双作用叶片泵中,将叶片顺着转子回转方向前倾一个角，使压力角减小到,这样就可以减小侧向力FT,使叶片在槽中移动灵活,并可减少磨损,如图3-16所示,根据双作用叶片泵定子内表面的几何参数,其压力角的最大值max24。一般取=(1/2)max,因而叶片泵叶片的倾角一般1014。YB型叶片泵叶片相对于转子径向连线前倾13。但近年的究表明,叶片倾角并非完全必要,某些高压双作用叶片泵的转子槽是径向的,且使用情况良好。（二） 零件的工艺分析叶片共有两组加工的表面。先分述如下：1.备料：热扎带钢据成10mm21.mm3mm,每边加工余量0.81mm垂直度0.1mm 2. 热处理：淬火，三次回火HRC61663. 磨：粗磨1.8mm一面至尺寸2.32.4mm4.磨：精磨1.8mm两面至尺寸1.71.9mm，留研磨量0.0050.015mm，平面度0.005mm5. 退磁6. 研磨：研1.8mm两面至尺寸，表面粗糙度Ra值为0.16m，平面度0.003mm7磨：粗精磨20mm 两端面、9mm一端面，垂直度0.01mm，表面粗糙度Ra值为0.8m 8. 磨：粗精磨9mm一端面至尺寸，表面粗糙度Ra值为0.8m经过对以上加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基准所在的加工表面，然后借助专用夹具对其他加工表面进行加工，保证它们的位置精度。工艺规程设计(一)确定毛坯的制造形式零件为大批量生产的叶片，它与转子上的槽配合。由于转子上的槽窄且深，不易保证加工尺寸，所以槽的公差比较大，叶片的厚度为自由尺寸。如何装夹的问题在设计毛坯时就要仔细考虑好。否则加工将很难进行，选择毛坯时应考虑一下因素： 零件材料的工艺特性，以及零件对材料组织和性能的要求，例如，铸铁和青铜不能制造，只能选铸件；钢质零件的形状不复杂，且机械性能要求不高时，可用棒料；零件形状复杂，机械性能要求不高时，可用铸钢件；机械性能要求高时，宜用锻造件毛坯。 零件的结构形状和外形尺寸：例如，尺寸较大的毛坯，通常不采用模锻，压铸和精铸，多数采用砂型铸造、自由锻造及焊接等方法制坯。毛坯应有充分、稳定的加工余量零件毛坯的制造方法的选择与加工企业的生产效率、生产成本密切相关，在选择毛坯制造方法时应根据零件的生产纲领、毛坯材料、工艺特性、零件形状、生产条件来确定。（二）毛坯尺寸的确定叶片零件材料为W18Cr4V，淬火硬度为HRC61 65,生产类型为大批量生产，可采用热轧带钢作为毛坯。 根据上述原始资料及加工工艺，确定毛坯尺寸如下： 1. 考虑到最大毛坯尺寸为10mm21.mm3mm，表面粗糙度值为0.8，不仅要求粗加工，而且要求精加工。此时留余量0.81mm和垂直度为0.1mm，才能满足加工要求。（三）加工方案的制定 1 加工顺序 工件的机械加工工艺路线中，要经过切削加工、磨、热处理和辅助工序。因此，在拟定工艺路线时，必须全面地把切削加工、磨、热处理和辅助工序一起考虑合理安排。 1.1 机械加工工序的安排原则 （1） 先加工基准面 选择为精基准的表面，应该安排起始工序先进行加工，以便尽快为后续工序提供精基准。 这有利于保证加工精度。 （2） 划分加工阶段 根据加工质量的要求常划分为粗加工、精加工、粗加工、精加工。 由于工件的加工质量要求高，所以划分为粗加工、精加工、粗加工、精加工四个阶段。 （3） 次要表面穿插在各加工阶段进行 2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。2.1 粗基准的选择 对于一般的轴类零件而言，以外表面作为粗基准是合理的，但对于本零件来说1021表面作为粗基准，则可造成端面垂直度和面平行度不能保证。2.2 精基准的选择 主要考虑的是基准的中和问题。当设计与工序的基准不重合时，因该进行尺寸换算。3 热处理工序安排原则 退火与正火：属于毛坯预备性热处理，应安排在机械加工之前进行。 时效：为了消除残佘应力，对于尺寸大、结构复杂的铸件需在在粗加工前、 后各安排一次时效处理；对于一般铸件在铸造后或粗加工后安排一次时效处理；对于精度要求高的铸件，在半精加工前、后务必安排一次时效处理；对于精度高、刚度差的零件，在粗车、粗磨半精磨后各需安排一次时效处理。 淬火：淬火后工件硬度提高且易变形，应安排在精加工阶段的磨削加工前进行。三次回火：（a）消除工件淬火时产生的残留应力，防止变形和开裂； （b）调整工件的硬度、强度、塑性和韧性，达到使用性能要求； （c）稳定组织与尺寸，保证精度； （d）改善和提高加工性能。因此，回火是工件获得所需性能的最后一道重要工序。 4 确定工序集中于分散 (1) 工序集中 工序集中就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成，每道工序加工内容多，工艺路线短。其主要特点是： 可以采用高效机床和工艺装备，生产率高； 减少了设备数量以及操作工人人数和占地面积，节省人力、物力； 减少了工件安装次数，利于保证表面间的位置精度； 采用的工装设备结构复杂，调整维修较困难，生产准备工作量大。 (2) 工序分散 工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内完成，每道工序加工的内容少，工艺路线很长。其主要特点是： 设备和工艺装备比较简单，便于调整，容易适应产品的变换； 对工人的技术要求较低； 可以采用最合理的切削用量，减少机动时间； 所需设备和工艺装备的数目多，操作工人多，占地面积大。 在拟定工艺路线时，工序集中或分散的程度，主要取决于生产规模、零件的结构特点和技术要求，有时，还要考虑各工序生产节拍的一致性。一般情况下，单件小批生产时，只能工序集中，在一台普通机床上加工出尽量多的表面；大批大量生产时，既可以采用多刀、多轴等高效、自动机床，将工序集中，也可以将工序分散后组织流水生产。批量生产应尽可能采用效率较高的半自动机床，使工序适当集中，从而有效地提高生产率。 5制订工艺路线叶片生产为大批量生产，工序较集中，故采用通用设备和通用工夹量具。 工艺路线方案一：1.备料：热扎带钢据成10mm21.mm3mm,每边加工余量0.81mm垂直度0.1mm 2. 热处理：淬火，三次回火HRC61663. 磨：粗磨1.8mm一面至尺寸2.32.4mm4.磨：精磨1.8mm两面至尺寸1.71.9mm，留研磨量0.0050.015mm，平面度0.005mm5. 退磁6. 研磨：研1.8mm两面至尺寸，表面粗糙度Ra值为0.16m，平面度0.003mm7磨：粗精磨20mm 两端面、9mm一端面，垂直度0.01mm，表面粗糙度Ra值为0.8m 8. 磨：粗精磨9mm一端面至尺寸，表面粗糙度Ra值为0.8m经过对以上加工表面的分析，我们可先选定粗基准，加工出精基 9.检验入库保存。2、工艺路线方案二1.备料：热扎带钢据成10mm21.mm3mm,每边加工余量0.81mm垂直度0.1mm2. 热处理：淬火，三次回火HRC61663磨：粗精磨20mm 两端面、9mm一端面，垂直度0.01mm，表面粗糙度Ra值为0.8m4. 磨：粗精磨9mm一端面至尺寸，表面粗糙度Ra值为0.8m5. 退磁6. 研磨：研1.8mm两面至尺寸，表面粗糙度Ra值为0.16m，平面度0.003mm7. 磨：粗磨1.8mm一面至尺寸2.32.4mm8.磨：精磨1.8mm两面至尺寸1.71.9mm，留研磨量0.0050.015mm，平面度0.005mm9.检验入库保存上述两个工艺方案的特点在于：方案二先两次粗磨大端面后粗精磨小端面，方案一先粗精磨小端面后两次粗磨大端面。经比较可知。显然方案一比方案二要好。因此，选择加工方案一。（四）机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸的确定叶片，零件材料为W18Cr4V，硬度HRC6166，毛皮重量2kg，生产类型大批量，金属型铸造毛坯。据以上原始资料及加工路线，分别确定各家工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 磨表面加工余量及公差。查机械制造工艺设计简明手册（以下称工艺手册）表2.22.5，取外表面长度余量均为2Z=10mm（均为双边加工）磨削加工余量为：粗磨: 2 0.8mm精车: 20.25 mm研磨： 20.01 mm公差：径向的偏差为mm 其他尺寸直接铸造得到，由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用严格标准加工。因此在计算最小加工余量时应按调整法加工方式予以确认。（五）确定切屑用量及基本工时工序（一).粗磨1.8mm端面（1）选择卧式磨床：（2）确定磨削用量 粗磨端面，加工余量为0.6mm，一次磨0.2，共磨三次。 (3) 确定磨削速度V：根据磨削用量简明手册表1.11查取：V=1.33m/s(由180199HBS、asp=2.5mm、f =0.92mm/r、车刀为YG6硬质合金查得),由于实际车削过程使用条件的改变，查取切削速度修正系数：Ktv=KTv=1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。则修正后的V = VKtvKTvKkvKkrvKmvKsv =1.331.01.01.00.731.00.851.060=49.5 m/min则：n = 157.6r/min按卧式磨床床速度（机械制造工艺设计简明手册表4.22）选择与200 mm/s相近的机床轴向速n =183 mm/s,则实际磨削速度V = 57.5m/min。综上，此工步的磨削用量为：a =2.5mm，f =0.92 mm/r, n =183r/min, V =57.5m/min。(4)计算基本工时：T=（L+L1+L2+L3）i/(fn)=(12+3+3+0)1/(0.92183)=0.107min。其中L=12 mm，L1=3 mm，L2=3 mm，L3=0 mm，i=1工序(一)精磨端面1.8mm（1）选择卧式磨床：（2）确定磨削用量 粗磨端面，加工余量为0.25mm，一次磨0.05，共磨五次。（3）确定磨削速度V:查磨削用量简明手册表12，YG6硬质合金加工HT200（180-199HBS）,ap=2mm,f=0.41mm/r有V=1.33m/s,修正系数：Ktv=KTv= 1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。则修正后的：V = VKtvKTvKkvKkrvKmvKsv =1.33601.01.01.00.731.00.85=49.5m/min则：n=350r/min,取标准n机=322r/min,则V机=45.5m/min.综上：ap =2mm,f机=0.41mm/r,n机=322r/min,V机=45.5m/min。(4)计算工时T=（L+L1+L2+L3）i/(fn)=(30+5+5+0) /（0.41322）=0.303min.工序（一).研磨（1）用研磨工具和研磨剂，从零件上去掉一层极薄表面层的精加工方法。（2）确定磨削用量 加工精度可达IT501，表面粗糙度可达Ra0.16微米。 (3) 确定磨削速度V： 根据磨削用量简明手册表3.11查取：VC=2.13m/s(由180199HBS、asp=0.55mm、f =0.52mm/r、车刀为YG6硬质合金),由于实际车削过程使用条件的改变，查取切削速度修正系数：Ktv=1.0 KTv=1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。则修正后的V = VKtvKkvKkrvKmvKsvKTv =2.131.01.00.731.00.851.01.060=79.3m/min则: n =100079.3/(3.1490)=280.6r/min按研磨机（机械制造工艺设计简明手册表3.22）选择与280r/min相近的机床转速n =322r/min,则实际磨削速度V = 91m/min。综上，此工步的切削用量为：ap=0.3mm，f =0.28mm/r, n =322r/min, V =91m/min。(3)计算基本工时：T=（L+L1+L2+L3）i/(fn)其中L=9mm，L1=3mm，L2=3mm，L3=0mm，i=1=(9+3+3+0)1/(0.28322)=0.166min。工序（一).粗磨20mm端面（1）选择卧式磨床：（2）确定磨削用量 粗磨端面，加工余量为0.8mm，一次磨0.2，共磨四次。 (3) 确定磨削速度V：根据磨削用量简明手册表1.11查取：V=1.33m/s(由180199HBS、asp=2.5mm、f =0.92mm/r、车刀为YG6硬质合金查得),由于实际车削过程使用条件的改变，查取切削速度修正系数：Ktv=KTv=1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。则修正后的V = VKtvKTvKkvKkrvKmvKsv =1.331.01.01.00.731.00.851.060=49.5 m/min则：n = 157.6r/min按卧式磨床床速度（机械制造工艺设计简明手册表4.22）选择与200 mm/s相近的机床轴向速n =183 mm/s,则实际磨削速度V = 57.5m/min。综上，此工步的磨削用量为：a =2.5mm，f =0.92 mm/r, n =183r/min, V =57.5m/min。(4)计算基本工时：T=（L+L1+L2+L3）i/(fn)=(12+3+3+0)1/(0.92183)=0.107min。其中L=12 mm，L1=3 mm，L2=3 mm，L3=0 mm，i=1工序（一).粗磨9mm端面（1）选择卧式磨床：（2）确定磨削用量 粗磨端面，加工余量为0.6mm，一次磨0.2，共磨三次。 (3) 确定磨削速度V：根据磨削用量简明手册表1.11查取：V=1.33m/s(由180199HBS、asp=2.5mm、f =0.92mm/r、车刀为YG6硬质合金查得),由于实际车削过程使用条件的改变，查取切削速度修正系数：Ktv=KTv=1.0,Kkv=1.0,Kkrv=0.73,Kmv=(190/HBS)1.25=1.0,Ksv=0.85,Kkv=1.0。则修正后的V = VKtvKTvKkvKkrvKmvKsv =1.331.01.01.00.731.00.851.060=49.5 m/min则：n = 157.6r/min按卧式磨床床速度（机械制造工艺设计简明手册表4.22）选择与200 mm/s相近的机床轴向速n =183 mm/s,则实际磨削速度V = 57.5m/min。综上，此工步的磨削用量为：a =2.5mm，f =0.92 mm/r, n =183r/min, V =57.5m/min。(4)计算基本工时：T=（L+L1+L2+L3）i/(fn)=(12+3+3+0)1/(0.92183)=0.107min。其中L=12 mm，L1=3 mm，L2=3 mm，L3=0 mm，i=1 夹具设计为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 定位误差分析：1 定位元件尺寸及公差的确定：夹具的主要定位元件为一平面一短销，该定位短销的尺寸与公差规定和本零件在工作时的尺寸与公差配合，即2 由于存在两平面配合，由于零件的表面粗糙度为，因此需要与配合平面有一粗糙度的要求为3 钻削力的计算： 刀具选用高速钢材料 查机床夹具设计手册表1-2-8 、4 夹紧力计算：查机床夹具设计手册由表1-2-23可以知道采用点接触螺旋副的当量摩擦半径为0查表1-2-21： 229选用梯形螺纹有利于自锁850由于工件为垂直安装在夹具之间，所以夹紧力所以夹具设计符合要求 小结经过紧张而有辛苦的几周的课程设计结束了当我快要完成老师下达给我的任务的时候，我仿佛经过一次翻山越岭，登上了高山之颠，顿感心旷神意，眼前豁然开朗 课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基础 说实话，课程设计真的有点累然而，当我一着手清理自己的设计成果，漫漫回味这几周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使倦意顿消虽然这是我刚学会走完的第一步，也是人生的一点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟的许多，另我有了一中”春眠不知晓”的感悟 通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致课程设计过程中，许多计算有时不免令我感到有些心烦意乱：有2次因为不