转速器盘工艺规程及夹具设计【含CAD图纸+PDF图】
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毕业设计说明书(论文)作 者:学 号：系部:专 业:题 目:转速器盘加工工艺及关键工序工装设计指导者： 评阅者： 2009 年 6 月毕业设计说明书（论文）中文摘要 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。本文对机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mm的孔设计了一套专用钻床夹具和专用组合机床。关键词 加工工艺 铸造工艺 工艺规程 夹具设计毕业设计说明书（论文）外文摘要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 , 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.Keywords Group technology Foundry technology Process planning Fixture design 毕业设计(论文)开题报告学 生 姓 名：学 号：专 业：设计(论文)题目：转速器盘加工工艺及关键工序工装设计指 导 教 师:2009 年 3 月 22 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述摘要 本文着重讲述了机械行业的现状和发展趋势，转速器盘的用途，机械加工工艺规程的作用及内容以及夹具设计。随着科学的日益发展进步和国家产业政策的调整，工程机械行业已成为没有政策壁垒的完全竞争行业。关键词 工艺规程 加工工艺 夹具设计 1机械行业的现状和发展趋势机械工业是国民经济的装备产业，是科学技术物化的基础，是高新技术产业化的载体，是国防建设的基础工业，也是为提高人民生活质量提供消费类机电产品的行业。机械工业具有产业关联度高，需求弹性大，对经济增长带动促进作用强，对国家积累和社会就业贡献大等特点。各工业化国家经济发展的历程表明，没有强大的装备制造业，就不可能实现国民经济的工业化、现代化和信息化。目前装备制造业发展滞后是制约我国经济发展和产业升级的重要因素，加大结构调整力度，推进机械工业持续、健康、稳定发展，对于转变经济增长方式，提高国民经济整体素质，增强我国经济的国际竞争力，保障国防安全等都具有重要而深远的意义。 目前机械工业全行业拥有企业3.97万个，其中工业联合会系统企业2.99万个，从业人员1118.1多万人。从事6大类、48中类、205小类产品的生产。全国规模以上机械工业企业总产值完成28489亿元，同比增长25.12%；按90年不变价计算的总产值完成28206亿元，同比增长23.39%。这一增长速度比同期全国工业增速15.70%和18.90%分别高9.42个百分点和4.49个百分点，居工业各行业之首。全行业实现的净利润和交纳的税金也分别达到了831.1亿元和694.8亿元。这是机械工业持续五年增长，而且是我国机械行业历史上罕见的高速。机械工业经过改组，多种成分共同发展、相互促进的局面已基本形成。民营资本主要经济指标已占机械行业的40%，三资企业主要指标占全行业的30%左右，而利润和出口交货值分别超过全行业的50%和60%。2转速器盘的用途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。3机械加工工艺规程的作用及内容机械加工工艺规程的主要作用：机械加工工艺规程是生产准备工作的主要依据。根据它来组织原材料和毛坯的供应，进行机床调整，专用工艺装备的设计与制造，编制生产作业计划，调配劳动力，以及进行生产成本核算等。机械加工工艺规程也是组织生产、进行计划调度的依据。有了它就可以制定生产产品的进度计划和相应的调度计划，并能做到各工序科学地衔接，使生产均衡、顺利，实现优质、高产和低消耗。机械加工工艺规程是新建工厂的基本技术文件。根据它和生产纲领，才能确定所需机床的种类和数量、工厂的面积、机床的平面布置、生产工人的工种、等级和数量、以及各辅助部门的安排等。机械加工工艺规程包括的内容是机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片，是两个主要的工艺文件。机械加工工艺过程卡片，是说明零件加工工艺过程的工艺文件。在单件、小批量生产中，以机械加工工艺过程卡片指导生产，过程卡的各个项目编制较为详细。机械加工工序卡片是为每个工序详细制定的，用于直接指导工人进行生产，多用于大批量生产的零件和成批生产中的重要零件。制订机械加工工艺规程的步骤如下：根据零件的生产纲领决定生产类型；分析零件加工的工艺性；选择毛坯的种类和制造方法；拟订工艺过程；工序设计；编制工艺文件。4夹具设计在机床上装夹工件所使用的工艺装备称为机床夹具。夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。机床夹具由定位元件、夹紧装置、对刀及导引元件、连接元件、夹具体、其他装置或元件组成。定位元件、夹紧装置和夹具体是夹具的基本组成部分。按夹具的应用范围分类有通用夹具、专用夹具、成组夹具、组合夹具等；按夹具上的动力源分类有手动夹具、气动夹具、液压夹具、电动夹具、磁力夹具、真空夹具、切削力及离心力夹具等。机床夹具的主要作用为：易于保证加工精度，并使一批工件的加工精度稳定；缩短辅助时间，提高劳动生产率，降低生产成本；减轻工人操作强度，降低对工人的技术要求；扩大机床的工艺范围，实现一机多能；减少生产准备时间，缩短新产品试制周期。定位是指确定工件在机床或夹具中占有正确位置的过程。夹紧是指工件定位后将其固定，使工件在加工过程中保持定位位置不变的操作。工件在夹具中的定位通常有以下四种情况：完全定位、部分定位、欠定位、重复定位。工件在夹具中的夹紧是由夹具的夹紧装置完成的。夹紧装置通常由动力装置和夹紧机构两大部分组成。典型的夹紧机构有斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、圆偏心夹紧机构、定心夹紧机构、铰链夹紧机构、联动夹紧机构等。夹紧动力装置有气动夹紧装置、液压夹紧装置、电磁夹紧装置、真空夹紧装置等。5组合机床设计5.1 组合机床的特点组合机床是由大量的通用部件和少量专用部件组成的工序集中的高效率专用机床。它能够对一种（或几种）零件进行多刀、多轴、多面、多工位加工。在组合机床上可以完成钻孔、扩孔、铣削磨削等工序，生产效率高，加工精度稳定。组合机床与通用机床、其他专用机床比较，具有以下特点：（1） 组合机床上的通用部件和标准零件约占全部机床零、部件总量的7080%，因此设计和制造的周期短，投资少，经济效果好。（2） 由于组合机床采用多刀加工，并且自动化程度高，因此比通用机床生产效率高，产品质量稳定，劳动强度低。（3） 组合机床的通用部件是经过周密设计和长期生产实践考验的，又有厂成批制造，因此结构稳定、工作可靠，使用和维修方便。（4） 在组合机床上加工零件时，由于采用专用夹具、刀具和导向装置等，加工质量靠工艺装备保证，对操作工人水平要求不高。（5）当被加工产品更新时，采用其他类型的专用机床时，其大部分件要报废。用组合机床时，其通用部件和标准零件可以重复利用，不必另行设计和制造。（6）组合机床易于联成组合机床自动线，以适应大规模的生产需要。组合机床常用的通用部件有：机身、底座、立柱、动力箱、动力滑台，各种工艺切削头等。对于一些按循序加工的多工位组合机床，还具有移动工作台或回转工作台。动力箱、各种工艺切削头和动力滑台是组合机床完成切削主运动或进给运动的动力部件。其中还有能同时完成切削主运动和进给运动的动力头。机身、立柱、中间底座等是组合机床的支承部件，起着机床的基础骨架作用。组合机床的刚度和部件之间的精度保持性，主要是由这些部件保证。5.2 组合机床的分类和组成组合机床的通用部件分大型和小型两大类。大型通用部件是指电机功率为1.5-3.0千瓦的动力部件及其配套部件。这类动力部件多为箱体移动的结构形式。小型通用部件是指电机功率为1.1-2.2千瓦的动力部件及其配套部件。这类动力部件多为套筒移动的结构形式。用大型通用部件组成的机床称为大型组合机床。用小型通用部件真诚的机床称为小型组合机床。按设计的要求本次设计的机床为小型通用机床。组合机床除分为大型和小型外，按配置形式又分为单工为和多工位机床两大类。单工位机床又有单面、双面、三面和四面几种，多工位机床则有移动工作台式、回转工作台式、中央立柱式和回转鼓轮式等配置型式。参 考 文 献1 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册M.上海：上海科学技术出版社，1984.2 李洪，机械加工工艺手册M.北京：北京出版社，1996.3 李庆寿，机床夹具设计M.北京：机械工业出版社，1991.4 张进生，机械制造工艺与夹具设计指导M.北京：机械工业出版社，1995.5 上海市金属切削技术协会，金属切削手册M.上海：上海科学技术出版社，2004.6 黄如林，刘新佳，汪群，切削加工简明实用手册M.沈阳：化学工业出版社，2004.7 王光斗，王春福，机床夹具设计手册M.上海：上海科学技术出版社，2002.8 周永强，高等学校毕业设计指导M.北京：中国建材工业出版社，2002. 9 刘文剑，曹天河，赵维，夹具工程师手册M.哈尔滨：黑龙江科学技术出版社，1987. 10 余光国，马俊，张兴发，机床夹具设计M.重庆：重庆大学出版社，1995. 11 东北重型机械学院，洛阳农业机械学院，长春汽车厂工人大学，机床夹具设计手册M.上海：上海科学技术出版社，1980. 12 李庆寿，机械制造工艺装备设计适用手册M.银州：宁夏人民出版社，1991. 13 廖念钊，莫雨松，李硕根，互换性与技术测量M.北京：中国计量出版社，2000：919.14 王光斗，王春福，机床夹具设计手册M.上海：上海科学技术出版社，2000. 15 乐兑谦，金属切削刀具，北京：机械工业出版社，2005：417. 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：一、课题研究内容由于转速器盘它结构的特殊性，所以不能用以往各类盘套类夹具来应用，应该针对它这个特殊的结构设计出对应的钻床夹具。最后用相关的绘图软件绘出零件图和装配图。 本课题是转速器盘钻床夹具的设计与制造，需要研究或解决的问题有如下几个方面：1认真查阅资料，分析转速器盘的结构特点以及相关的技术要求。 2分析通用夹具的结构特点以及相关的技术规范。 3根据转速器盘的特点，设计出适合的钻床夹具结构。 4材料的选择。根据材料的性能不同和经济性，选择适合的夹具材料。同时还要对夹具做受力分析，计算夹紧力，是否满足要求。 5拟订工艺路线。首先划分加工阶段，然后选择表面的加工方法和合适的定位基准，最后确定工序安排的原则。 6确定工序的设计。首先选择机床和工件（刀具和夹具），然后确定加工余量和工序尺寸，最后计算尺寸链。 7编写工艺过程卡片，制定工艺规程。8. 设计关键工序加工的组合机床，包括“三图一卡”二、研究途径（手段） 1通过实习了解转速器盘夹具的机构设计原理。 2通过查阅书籍和资料，设计出几个方案，对偏心轴套铣夹具的优劣进行总结，然后选择最合理的钻床夹具。 3对照毕业设计任务书中的相关技术要求对夹具进行计算，得出合理的设计。 4利用CAD和PRO/E完成偏心轴套铣夹具的零件图和装配图的绘制。 5组合机床的方案选择(1)制定工艺方案 要深入现场了解被加工零件的加工特点、精度和技术要求、定位夹压情况以及生产率的要求等。确定在组合机床上完成的工艺内容及其加工方法。这里要确定加工工步数，决定刀具的种类和型式。（2）机床结构方案的分析和确定 根据工艺方案确定机床的型式和总体布局。在选择机床配置型式时，既要考虑实现工艺方案，保证加工精度，技术要求及生产效率；又要考虑机床操作、维护、修理是否良好；还要注意被加工零件的生产批量，以便使设计的组合机床符合多快好省的要求。（3）组合机床总体方案 这里要确定机床各部件间的相互关系，选择通用部件的刀具的导向，计算切削用量及机床生产率。给制机床的总联系尺寸图及加工示意图等。（4）组合机床的部份方案和施工方案 制定组合机床流水线的方案时，与一般单个的组合机床方案有所不同。 流水线上由于工序的组合不同，机床的型式和数量都会有较大的变化。因此，这时应按流水线进行全面考虑，而不应将某一台或几台机床分裂开来设计。即使暂时不能全面地进行流水线设计，制定方案时也应综合研究，才能将工序组合得更为合理，更可靠地满足工件的加工要求，用较多的工作，也为进一步发展创造了有利条件。以上只是对本次毕业设计的一些初步思考，在毕业设计过程中将不断纠正设计方向，完善设计理念。 毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告指导教师意见：1对“文献综述”的评语：2对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测： 指导教师： 年 月 日所在专业审查意见： 负责人： 年 月 日被加工零件图号毛坯种类铸件名称转速器盘毛坯重量材料HT200硬度175255HBS工序名称钻9.8孔工序号 序号工步名称工作行程/mm切速/(m/min)进给量/(mm/r)进给量/(mm/min)工时/min工进时间辅助时间1安装工件0.72工件定位、夹紧0.053钻头快进15050000.034钻头工进3060.43840.365死挡铁停留0.016钻头快退18050000.0367工件松开0.058卸下工件0.7备注1 一次安装加工一个工件2 本机床装卸工件时间取1.4min累计0.0361.576单件总工时1.612机床生产率37.22(件/h)理论生产率27.17(件/h)负荷率73% 本科毕业设计说明书（论文） 第 II 页 共 页目 录 1 引言12 零件分析22.1 零件的生产纲领及生产类型22.2 零件的作用22.3 零件的加工工艺分析22.4 零件主要技术条件分析及技术关键问题23 铸造工艺方案设计43.1 确定毛坯的成形方法4 3.2 铸件结构工艺性分析4 3.3 铸造工艺方案的确定4 3.4 铸造工艺参数的确定5 3.5 型芯设计5 4 机械加工工艺规程设计7 4.1 基面的选择7 4.2 表面加工方案的选择7 4.3 制订机械加工工艺路线8 4.4 确定机械加工余量及工序尺寸9 4.5 确定切削用量及基本工时 13 5 夹具设计 35 5.1 工件分析 35 5.2 绘制夹具总体图 41 6 组合机床设计 42 6.1 组合机床结构方案的确定 42 6.2 被加工零件工序图绘制 42 6.3 被加工零件加工示意图绘制 42 6.4 组合机床联系尺寸图的绘制 43 结束语 44 致谢 45 参考文献 46 附图 1 转速器盘零件图 附图 2 转速器盘加工工艺过程综合卡 附图 3 转速器盘加工工艺各工序工序卡 附图 4 夹具装配图 附图 5 被加工零件工序图 附图 6 被加工零件加工示意图 附图 7 组合机床联系尺寸 本科毕业设计说明书（论文） 第 48 页 共 48 页1 引 言 毕业设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及全部专业课之后进行的。这是我们对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是我们在走进社会工作岗位前的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。就我个人而言，我希望能通过这次毕业设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。本毕业设计的内容是制订转速器盘加工工艺及关键工序工装设计。详细讨论转速器盘从毛坯到成品的机械加工工艺过程，分析总结转速器盘的结构特点、主要加工表面，并制定相应的机械加工工艺规程；针对转速器盘零件的主要技术要求，设计钻孔用的钻床夹具和组合机床。本着力求与生产实际相结合的指导思想，本次毕业设计达到了综合运用基本理论知识，解决实际生产问题的目的。由于个人能力所限、实践经验少、资料缺乏，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。2 零件分析2.1 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50000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大批生产。2.2 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。2.3 零件的加工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Ra6.3，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mm；螺栓孔与直径为10mm的孔中心线距离为mm；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0.545，两个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。2.4 零件主要技术条件分析及技术关键问题从转速器盘的各个需要加工的表面来分析：后平面与机体相连，其长度尺寸精度不高，而表面质量较高；两个9mm的螺栓孔，因需要装配螺栓进行连接，还要用于夹具 定位，其加工精度可定为IT9级；25mm圆柱上端面和120圆弧端面位置精度要求不高；两个6mm的孔需要装配定位销，表面质量要求高；10mm孔需要装配偏心轴，其表面质量要求高；各加工面之间的尺寸精度要求不高。从以上分析可知，该零件在大批量生产条件下，不需要采用专用的机床进行加工，用普通机床配专用夹具即可保证其加工精度和表面质量要求。因此，该零件的加工不存在技术难题。为提高孔的表面质量，在孔加工工序中采用铰削对其进行精加工。3 铸造工艺方案设计3.1 确定毛坯的成形方法该零件材料为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50000件/年，采用铸造生产比较合适，故可采用铸造成形。3.2 铸件结构工艺性分析该零件底平面因散热面积大，壁厚较薄，冷却快，故有可能产生白口铁组织，但因为此件对防止白口的要求不严，又采用砂型铸造，保温性能好，冷却速度较慢，故能满足转速器盘的使用要求。3.3 铸造工艺方案的确定3.3.1铸造方法的选择根据铸件的尺寸较小，形状比较简单，而且选用灰口铸铁为材料，并且铸件的表面精度要求不高，结合生产条件（参考金属工艺学课程设计表1-7）选用砂型铸造。3.3.2造型及造芯方法的选择在砂型铸造中，因铸件制造批量为中批生产（参考金属工艺学课程设计表1-8），故选用手工分模造型。型芯尺寸不大，形状简单（参考金属工艺学课程设计表1-9），故选择手工芯盒造芯。3.3.3分型面的选择选择分型面时要尽可能消除由它带来的不利影响，因为转速器盘有两个18mm的圆柱，考虑起模方便，以两中心线所在平面为分型面。而以此平面为分型面时，25mm的圆柱在上下箱中的深度相差很小。此外，底平面位于下箱中，能够保证其铸造质量。3.3.4浇注位置的选择因为分型面为水平面，所以内浇口开在水平分型面处，又因为该零件形状不规则，需要设计一个型芯，为不使铁水在浇注时冲刷型芯，采用与型芯面相切方向进行浇注。由于该零件在后平面壁厚相对较大，为了不使这些地方产生缩孔、缩松，在该处开出冒口进行补缩。注入方式采用中间注入式。3.4 铸造工艺参数的确定3.4.1加工余量的确定按手工砂型铸造，灰铸铁查金属工艺学课程设计表1-11，查得加工余量等级为，转查表1-12，零件高度100mm，尺寸公差为13级，加工余量等级为H，得上下表面加工余量为6.5mm及4.5mm，实际调整取4.5mm。3.4.2拔模斜度的确定零件总体高度小于50mm（包括加工余量值在内），采用分模造型后铸件的厚度很小，靠松动模样完全可以起模，故可以不考虑拔模斜度。3.4.3分型负数的确定按公式计算，mm，1，取。但考虑上型的许多面均是要加工的平面，而且加工余量已修正为小值，即使尺寸变化较大也不能使加工余量增多，对该零件影响不大，所以分型负数可以不给。3.4.4收缩率的确定通常，灰铸铁的收缩率为0.7%1% ，在本设计中铸件取1% 的收缩率。3.4.5不铸孔的确定为简化铸件外形，减少型芯数量，直径小于30mm的孔均不铸出，而采用机械加工形成。3.4.6铸造圆角的确定为防止产生铸造应力集中，铸件各表面相交处和尖角处，以R = 3mm5mm圆滑过渡。3.5 型芯设计转速器盘的底平面形状简单，厚度较薄，且零件上两个18mm的圆柱与底平面平行，不利于采用分模铸造，因此需要设计一个整体型芯，以形成铸件上的两个18mm的圆柱和底平面，达到简化模样和铸造工艺的目的。型芯在砂箱中的位置用型芯头和型芯撑来固定，型芯头采用圆形水平式芯头。转速器盘上相差120的两个筋板之间的空腔深度尺寸不大，形状也比较简单，可以考虑采用砂垛代替砂芯，减少型芯。型芯简图如图1所示。图1 型芯简图4 机械加工工艺规程设计4.1 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。4.1.1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（当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面为粗基准）。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。4.1.2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。4.2 表面加工方案的选择 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； 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； 9mm螺栓孔表面粗糙度为Ra6.3，经济精度为IT9，加工方案确定为：钻削铰孔； 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； 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； 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。4.3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大批量生产的条件下，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。 工艺路线方案一工序10 铸造；工序20 热处理；工序30 粗、精铣后平面；工序40 粗铣两个直径为18mm的圆柱前端面；工序50 粗、精铣直径为25mm的圆柱上端面；工序60 钻削、铰削加工直径为9mm的孔；工序70 钻削、铰削加工直径为10mm的孔并锪倒角0.545；工序80 粗、精铣加工120圆弧端面；工序90 钻削、铰削加工两个直径为6mm的孔；工序100 去毛刺；工序110 检查；工序120 入库。 工艺路线方案二工序10 铸造；工序20 热处理；工序30 粗、精铣后平面；工序40 粗铣两个直径为18mm的圆柱前端面；工序50 粗、精铣直径为25mm的圆柱上端面；工序60 粗、精铣加工120圆弧端面；工序70 钻削、铰削加工直径为9mm的孔；工序80 钻削并铰削加工直径为10mm的孔并锪倒角0.545；工序90 钻削、铰削加工两个直径为6mm的孔；工序100 去毛刺；工序110 检查；工序120 入库。 (3) 工艺方案的比较与分析上述三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。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，最后与指导老师讨论后加工路线确定如下：工序10 铸造；工序20 热处理；工序30 粗铣加工120圆弧端面；工序40 精铣加工120圆弧端面；工序50 钻削、铰削加工两个直径为6mm的孔；工序60 粗铣9的两侧面；工序70 粗铣18圆柱端面；工序80 粗铣25圆柱端面；工序90 精铣9的两侧面；工序100 精铣18圆柱端面；工序110 精铣25圆柱端面；工序120 钻削、铰削加工两个直径为9mm的孔；工序130 钻削、铰削加工直径为10mm的孔并锪倒角0.545；工序140 去毛刺；工序150 检查；工序160 入库。以上工艺过程详见“机械加工工艺卡片”。4.4 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。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0.1H9Ra6.39Ra6.3钻孔8.9H12Ra12.58.9Ra12.52. 10mm孔毛坯为实心，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。具体工序尺寸见表2。表2 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精铰孔0.04H9Ra6.310Ra6.3粗铰孔0.16H10Ra6.39.96Ra6.3钻孔9.8H12Ra12.59.8Ra12.53. 两个6mm孔毛坯为实心，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。具体工序尺寸见表3。表3 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0.2H9Ra6.36Ra6.3钻孔5.8H12Ra12.55.8Ra12.54. 后平面粗铣：Z = 3.5mm；精铣：Z = 1.0mm。具体工序尺寸见表4。表4 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精铣1.0H8Ra6.37Ra6.3粗铣3.5H11Ra12.58Ra12.5毛坯H13Ra2511.5Ra255. 18mm圆柱前端面粗铣：Z = 4.5mm。具体工序尺寸见表5。表5 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粗铣4.5H11Ra12.514Ra12.5毛坯H13Ra2518.5Ra256. 25mm上端面粗铣：Z = 3.5mm；精铣：Z = 1.0mm。具体工序尺寸见表6。表6 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精铣1.0H8Ra6.38Ra6.3粗铣3.5H11Ra12.59Ra12.5毛坯H1612.5Ra257. 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7 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精铣1.0H8Ra6.311Ra6.3粗铣3.5H11Ra12.512Ra12.5毛坯H1615.5Ra254.5 确定切削用量及基本工时4.5.1 工序：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X63。 选择切削用量切削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取 = 4.0mm。每齿进给量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10kw时，得= 0.14mm/z 0.24mm/z ，故取= 0.24mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命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。切削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.16，当mm，7.5mm，0.24mm/z时，m/min，r/min，mm/min。各修正系数： 故 (m/min) (r/min) (mm/min)按机床选取：= 235r/min，= 300mm/min，则切削速度和每齿进给量为：(m/min)(mm/z)检验机床功率根据切削用量简明手册表3.24，当工件的硬度在HBS =174207时，a35mm，5.0mm，= 80mm，z =10，= 300mm/min。查得P= 2.7kw，根据铣床X63说明书，机床主轴允许功率为：P=100.75kw = 7.5kw，故PP，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即= 4.0mm，= 300mm/min，= 235r/min，= 59 m/min，= 0.13mm/z。计算基本工时式中，mm，查切削用量简明手册表3.26，mm，所以，(mm)，(min)。2. 精铣后平面 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X63。 选择切削用量切削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取= 0.5mm。每齿进给量采用对称端铣以提高加工精度，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为10kw时，得= 0.14 mm/z 0.24mm/z ，因采用对称端铣，故取= 0.14mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命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0.5mm，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。切削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.16，当mm，1.5mm， 0.24mm/z时，m/min，r/min，mm/min。各修正系数： 故 (m/min) (r/min) (mm/min)按机床选取：= 375r/min，= 375mm/min，则切削速度和每齿进给量为：(m/min)(mm/z)检验机床功率根据切削用量简明手册表3.24，当工件的硬度在HBS = 174207时，35mm， 1.0mm，= 80mm，z =10，= 375mm/min，查得P= 1.1kw，根据铣床X63说明书，机床主轴允许功率为：P=100.75kw = 7.5kw，故PP，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即：= 0.5mm，= 375mm/min，= 375r/min，= 94.2m/min，= 0.1mm/z。计算基本工时式中，mm，查切削用量简明手册表3.26，mm，所以，(mm)，= 0.15(min)。4.5.2 工序：粗铣两个18 mm的圆柱前端面 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=18mm，选择= 20mm的高速钢莫氏锥柄立铣刀(GB1106-85)，故齿数z = 3，机床选择立式铣床X52K。 选择切削用量切削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取= 4.5mm。每齿进给量采用对称端铣以提高加工精度，查切削用量简明手册表3.3，当使用高速钢莫氏锥柄立铣刀及查阅机械制造工艺设计简明手册得机床的功率为7.5kw时，得= 0.2 mm/z 0.3mm/z，故取= 0.2mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命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1.8mm，由铣刀直径= 20mm，查切削用量简明手册表3.8，故刀具磨钝寿命T = 60min。切削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.14，当mm，10mm，0.24mm/z时，m/min，r/min，mm/min。各修正系数：故 (m/min) (r/min) (mm/min)按机床说明书选取：=190r/min，= 78mm/min，则切削速度和每齿进给量为：(m/min)= 0.14(mm/z)检验机床功率根据切削用量简明手册表3.22，当19mm，= 0.1mm/z 0.15mm/z，10mm，184mm/min。查得P= 0.9kw，根据铣床X52K说明书，机床主轴允许功率为：P= 9.1250.75kw = 6.84kw，故PP，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即= 4.5mm，= 78mm/min，= 190r/min，= 11.93m/min，= 0.14mm/z。计算基本工时：式中，mm，查切削用量简明手册表2.29，mm，所以，(mm)，(min)。因为有两个圆柱端面，所以，= 0.162= 0.32(min)。4.5.3 工序：粗、精铣25mm的圆柱上端面1. 粗铣25mm的圆柱上端面 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= 25mm，选择= 32mm的高速钢莫氏锥柄立铣刀(GB1106-85)，故齿数z = 4。机床选择立式铣床X52K。 选择切削用量切削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取= 3.5mm。每齿进给量查切削用量简明手册表3.3及根据机床的功率为7.5kw，得= 0.2mm/z 0.3mm/z ，故取= 0.2mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命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0.5mm，由铣刀直径=32mm，查切削用量简明手册表3.8，故刀具磨钝寿命T = 90min。切削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.14，当mm，10mm，0.20mm/z时，m/min，r/min，mm/min。各修正系数： 故 (m/min) (r/min) (mm/min)按机床选取：= 95r/min，= 50mm/min，则切削速度和每齿进给量为：(m/min)= 0.13(mm/z)检验机床功率根据切削用量简明手册表3.22，当27mm，= 0.05 mm/z 0.09mm/z，10mm，157mm/min。查得P=1.3kw，根据铣床X52K说明书，机床主轴允许功率为：P= 9.1250.75kw = 6.84kw，故PP。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即= 3.5mm，= 50mm/min，= 95r/min，= 9.55m/min，= 0.13mm/z。计算基本工时式中，mm，查切削用量简明手册表2.29，mm，所以，(mm)，(min)。2. 精铣25mm的圆柱上端面 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= 25mm，选择= 32mm的高速钢莫氏锥柄立铣刀(GB1106-85)，故齿数z = 4。机床选择立式铣床X52K。 选择切削用量切削深度精加工，余量很小，故取= 1.0mm。每齿进给量查切削用量简明手册表3.3及根据机床的功率为7.5kw，得= 0.2mm/z 0.3mm/z，故取= 0.2mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命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0.25mm，由铣刀直径= 32mm，查切削用量简明手册表3.8，故刀具磨钝寿命T = 90min。切削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.14，当mm，10mm，0.20mm/z时，m/min，r/min，mm/min。各修正系数： 故 (m/min) (r/min) (mm/min)按机床选取：n= 75r/min，= 39mm/min，则切削速度和每齿进给量为：(m/min)= 0.13(mm/z)检验机床功率根据切削用量简明手册表3.22，当27mm，= 0.10 mm/z 0.15mm/z，10mm，132mm/min。查得P=1.1kw，根据铣床X52K说明书，机床主轴允许功率为：P= 9.1250.75kw = 6.84kw，故PP，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即=1.0mm，=39mm/min，= 75r/min，= 7.54m/min，= 0.13mm/z。计算基本工时式中，mm，查切削用量简明手册表2.29，mm，所以，(mm)，(min)。4.5.4 工序：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= 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 = 0.47 mm/r 0.57mm/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= 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= 8829N，由于， 故 f = 0.43mm/r可用。切削速度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 = 200217，取=12m/min。根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故=(m/min)= 285.6(r/min)根据立式钻床Z525说明书，可以考虑选择选取：n= 272r/min，降低转速，使刀具磨钝寿命上升，所以，(m/min)。确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表2.12，当= 8.9mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.5mm，故刀具磨钝寿命T = 35min。检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表2.21，当 f = 0.51mm/r，11.1mm。查得=15N m，根据立式钻床Z525说明书，当= 272r/min，=72.6N m，故，根据切削用量简明手册表2.23，P=1.0kw，根据立式钻床Z525说明书，P= 2.8kw，故P P。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即：f = 0.43mm/r，= 272r/min，= 7.6m/min。计算基本工时式中，mm，查切削用量简明手册表2.29，mm，所以，(mm)，= 0.16(min)。因有两个孔，所以，t= 20.16= 0.32(min)。2.铰削两个9H9mm孔 选择刀具和机床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。切削速度根据切削用量简明手册表2.24，取= 8m/min。根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=(m/min)= 249.1(r/min)根据立式钻床Z525机床说明书选取：=195r/min，所以，(m/min)。确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表2.12，当= 9mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.4mm，故刀具磨钝寿命T = 60min。因此，所选择的切削用量： f = 0.72mm/r，= 195r/min，= 5.51m/min。计算基本工时式中，mm，查切削用量简明手册表2.29，mm，所以，(mm)，= 0.14(min)。因有两个孔，所以，t= 20.14 = 0.28(min)。4.5.5 工序：钻削、铰削加工10 mm的孔并锪倒角0.5451. 钻削9.8mm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= 4.9mm，选择=9.8mm的H12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 = 0.47 mm/r 0.57mm/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= 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= 8829N， 由于，故f = 0.43mm/r可用。切削速度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 = 200217，取=12m/min。根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=(m/min)= 259.3(r/min)根据立式钻床Z525说明书，可以考虑选择选取：= 195r/min，所以，(m/min)。确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表2.12，当= 9.8mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.5mm，故刀具磨钝寿命T = 35min。检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表2.21，当f 0.51mm/r，11.1mm。查得=15Nm，根据立式钻床Z525说明书，当=195 r/min，= 72.6Nm，故，根据切削用量简明手册表2.23，P= 1.0kw， 根据立式钻床Z525说明书，P= 2.8kw，故PP 。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即f = 0.43mm/r，= 195r/min，= 6m/min。计算基本工时式中，mm，查切削用量简明手册表2.29，mm，所以，(mm)，=0.16(min)。2.粗铰9.96H10mm孔 选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册，选择= 9.96mm的H10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。切削速度根据切削用量简明手册表2.24，取= 8m/min。根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=(m/min)= 225.1(r/min)根据立式钻床Z525机床说明书选取：n=195r/min，所以，(m/min)。确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表2.12，当= 9.96mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.4mm，故刀具磨钝寿命T = 60min。因此，所选择的切削用量： f = 0.72mm/r，= 195r/min，= 6.1m/min。计算基本工时式中，mm，查切削用量简明手册表2.29，mm，所以，(mm)，= 0.09(min)。3.精铰10F9mm孔 选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册，选择=10mm的F9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 = 0.5mm/r 1.3mm/r，故取f = 0.57mm/r。切削速度根据切削用量简明手册表2.24，取= 5m/min。根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=(m/min)=140.1(r/min)根据立式钻床Z525机床说明书选取：=140r/min，所以，(m/min)。确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表2.12，当=10mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.4mm，故刀具磨钝寿命T = 60min。因此，所选择的切削用量：f = 0.57mm/r，= 140r/min，= 4.4m/min。计算基本工时式中，mm，查切削用量简明手册表2.29，mm，所以，(mm)，=0.16(min)。4.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。4.5.6 工序：粗、精铣120圆弧端面1. 粗铣120圆弧端面 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=13mm，选择=14mm的高速钢莫氏锥柄立铣刀(GB1106-85)，故齿数z = 3，机床选择立式铣床X52K。 选择切削用量切削深度由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取=3.5mm。每齿进给量查切削用量简明手册表3.3及根据机床的功率为7.5kw，得= 0.2mm/z 0.3mm/z ，故取= 0.2mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命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0.2mm，由铣刀直径=14mm，查切削用量简明手册表3.8，故刀具磨钝寿命T = 60min。切削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.14，当16mm，10mm，0.20mm/z时，m/min，r/min，mm/min。各修正系数： 故 (m/min) (r/min) (mm/min)按机床选取：= 235r/min，= 78mm/min，则切削速度和每齿进给量为：(m/min)= 0.11(mm/z)检验机床功率根据切削用量简明手册表3.22，查得P= 0.9kw，根据铣床X52K说明书，机床主轴允许功率为：P= 9.1250.75kw = 6.84kw，故PP。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即= 3.5mm，= 78mm/min，= 235r/min，=10.33m/min，= 0.11mm/z。计算基本工时式中，mm，查切削用量简明手册表3.26，mm，所以，(mm)，=1.59(min)。2.精铣120圆弧端面 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=13mm，选择=14mm的高速钢莫氏锥柄立铣刀(GB1106-85)，故齿数z = 3，机床选择立式铣床X52K。 选择切削用量切削深度精加工，余量很小，故取=1.0mm。每齿进给量查切削用量简明手册表3.3及根据机床的功率为7.5kw，得= 0.2mm/z 0.3mm/z ，故取= 0.2mm/z。确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命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0.15mm，由铣刀直径=14mm，查切削用量简明手册表3.8，故刀具磨钝寿命T = 60min。切削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.14，当16mm，10mm，0.20mm/z时，m/min，r/min，mm/min。各修正系数： 故 (m/min) (r/min) (mm/min)按机床选取：=190r/min，= 63mm/min，则切削速度和每齿进给量为：(m/min)= 0.11(mm/z)检验机床功率根据切削用量简明手册表3.22，查得P= 0.9kw，根据铣床X52K说明书，机床主轴允许功率为：P= 9.1250.75 kw = 6.84kw，故PP。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即：= 1.0mm，= 63mm/min，=1 90r/min，= 8.35m/min，= 0.11mm/z。计算基本工时式中，mm，查切削用量简明手册表3.26，mm，所以，(mm)，(min)。4.5.7 工序：钻削、铰削两个6mm的孔1.钻削两个5.8mm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= 2.9mm，选择= 5.8mm的H12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查阅机械制造工艺设计简明手册表4.2-16，取f = 0.32mm/r。根据切削用量简明手册表2.7，取f = 0.27 mm/r 0.33mm/r，故取f = 0.32mm/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 0.33mm/r，12mm时，轴向力= 2110N。轴向力的修正系数均为1.0，故= 2110N。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= 8829N，由于，故f = 0.32mm/r可用。切削速度根据切削用量简明手册表2-15，根据f = 0.32mm/r和铸铁硬度为HBS = 200217，取=14m/min。根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=(m/min)= 511.2(r/min)根据立式钻床Z525说明书，可以考虑选择选取：= 392r/min，所以，(m/min)。确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表2.12，当= 5.8mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.5mm，故刀具磨钝寿命T = 20min。检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表2.21，当f 0.33mm/r，11.1mm。查得=10.49Nm，根据立式钻床Z525说明书，当= 392r/min，= 72.6Nm，故，根据切削用量简明手册表2.23，P= 1.0kw，根据立式钻床Z525说明书，P= 2.8kw，故PP。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即：f = 0.32mm/r，= 392r/min，= 7.14m/min。计算基本工时式中，mm，查切削用量简明手册表2.29，mm，所以，(mm)，= 0.13(min)。因有两个孔，所以，= 20.13 = 0.26(min)。2.粗铰两个5.96H10mm孔 选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册，选择= 5.96mm的H10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。切削速度根据切削用量简明手册表2.24，取= 5m/min。根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=(m/min)= 235.1(r/min)根据立式钻床Z525机床说明书选取：n=195r/min，所以，(m/min)。确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表2.12，当= 5.96mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.4mm，故刀具磨钝寿命T = 60min。因此，所选择的切削用量：f = 0.72mm/r，=195r/min，= 3.65m/min。计算基本工时式中，mm，查切削用量简明手册表2.29，mm，所以，(mm)，= 0.11(min)。因有两个孔，所以，= 20.11 = 0.22(min)。3.精铰两个6H9mm孔 选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册，选择= 6mm的H9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 = 0.5mm/r 1.3mm/r，故取f = 0.57mm/r。切削速度根据切削用量简明手册表2.24，取= 4m/min。根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为：，故：=(m/min)= 186.8(r/min)根据立式钻床Z525机床说明书选取：=140r/min，所以，(m/min)。确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命根据切削用量简明手册表2.12，当= 6mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.4mm，故刀具磨钝寿命T = 60min。因此，所选择的切削用量：f = 0.57mm/r，=140r/min，= 2.64m/min。计算基本工时式中，mm，查切削用量简明手册表2.29，mm，所以，(mm)，= 0.2(min)。因有两个孔，所以，=20.2=0.4(min)。最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据填入相应的机械加工工序卡片中。5 夹具设计根据毕业设计题目要求，设计工件工序130钻、铰削加工10F9mm的孔并锪倒角0.545的钻床夹具。该夹具用于Z525立式钻床，并配上9.8H12mm的高速钢麻花钻、9.96H10mm的高速钢锥柄机用铰刀、10F9mm的高速钢锥柄机用铰刀，按工步对孔进行加工。5.1 工件分析5.1.1工件的加工工艺分析转速器盘需要加工的10mm孔的位置尺寸精度要求不高，孔的表面粗糙度值为Ra6.3，并且10F9为浅孔。在机械加工工艺规程中，分钻、粗铰、精铰、倒角0.545进行加工。依靠所设计的夹具来保证加工表面的下列位置尺寸精度：待加工孔10F9和已加工孔9H11的中心距离尺寸为72mm；待加工孔10F9和后平面的距离尺寸为56mm。由以上可知，该孔的位置尺寸精度要求不高，但是，两个相差120筋板不利于夹紧工件，会给加工带来一定困难，在钻孔的时候，工件的筋板会受到钻头轴向力的作用产生微小变形，影响孔的加工精度。因此，在设计夹具时应注意解决这个问题。5.1.2确定夹具的结构方案 确定定位方案，设计定位元件该孔为通孔，沿着孔轴线方向的不定度可不予以限制，但是为增强加工时零件的刚性，必定限制孔轴线方向的不定度，故应按完全定位设计夹具，并力求遵守基准重合原则，以减少定位误差对加工精度的影响。由于工件在钻10mm孔时两筋板的刚性较差，从保证工件定位稳定的观点出发，采用“一面两孔”定位，即以已加工的后平面和两个9mm孔为定位基准，这样，既增加了工件的稳定性，又兼顾了基准重合原则。为实现定位方案，所使用的定位元件：圆柱销和菱形销在后平面和9mm孔定位，可以限制工件的五个不定度，25mm外圆柱下端面使用薄壁圆柱孔支承，限制工件沿Z轴的移动不定度，从而达到完全定位。 确定夹紧方式和设计夹紧机构两个9mm孔中的圆柱销和菱形销共同承受钻孔时的切削扭矩。在钻9.8H12mm孔时，由于孔径较小，切削扭矩和轴向力较小，并且轴向力可以使工件夹紧，因此，在确定夹紧方式时就可以不考虑轴向切削力的影响，即可以不施加夹紧力来克服轴向切削力。但由于切削扭矩会使工件产生旋转，因此需要对工件施加向下压的夹紧力来克服切削扭矩。为便于操作和提高机构效率，采用液压夹紧机构，其力的作用点落在9的侧端面上。 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)。查组合机床设计手册选择地脚式夹紧油缸，型号T5053 加工误差分析用工件的“一面两孔”定位，使设计基准和工序基准重合，即遵守“基准重合”和“基准统一”原则，以减少定位误差，所采用的定位元件为定位销和菱形销，考虑薄壁圆柱孔支承形状，将支承和夹具体铸成整体，即把支承铸成薄壁凸台。工件定位如图4所示。圆柱销和菱形销的设计计算：两定位销中心距LL= L式中，L 工件两基准孔的中心距。L= L= 28mm。图4 工件定位示意图两定位销中心距公差=式中，工件两基准孔的中心距公差。= 0.025(mm)。圆柱销最大直径= 9mm，公差取g6，所以，圆柱销直径为mm。补偿值(mm)式中，第一基准孔与圆柱销间最小配合间隙(mm)。(mm)菱形销宽度B，b根据表8：B = D2 = 92 = 7(mm)；B = 4mm。表8 菱形销尺寸表D2 /mm36688202024243030404050B/mm2345568B/mmD20.5D21D22D23D24D25D25菱形销与基准孔的最小配合间隙=(mm)式中，第二基准孔最小直径。菱形销最大直径（公差取h6）= 90.108 = 8.892(mm)所以，菱形销直径为mm。转角误差式中，工件定位孔的直径公差；圆柱定位销的直径公差(mm)；菱形定位销的直径公差(mm)；圆柱定位销与孔间的最小间隙(mm)；菱形定位销与孔间的最小间隙(mm)；L 中心距(mm)。所以，需要加工的孔的公差mm，由该误差引起的定位误差为8= 80.0036= 0.028，该误差小于工件误差，即0.0280.036，方案可行。 钻套、钻模板设计为进行钻、铰加工，采用快换钻套，其孔径尺寸和公差如下：钻9.8H12孔：麻花钻的最大极限尺寸为9.8+0.15mm，则钻孔时所配的钻套取规定的公差为F8，即钻套尺寸为：9.95mm，圆整后可写成10mm。粗铰9.96H10孔：铰孔选用GB1133-84中的标准铰刀改制而成，其尺寸为9.96mm，按规定取铰孔时钻套的尺寸公差为9.96+0.044G7，即钻套尺寸为：10.004mm，圆整后可写成10mm。精铰10F9孔：铰孔选用GB1133-84中的标准铰刀，其尺寸为10mm，按规定取铰孔时钻套的尺寸公差为10+0.023G6，即钻套尺寸为：10.023mm，圆整后可写成10mm。钻套形状尺寸在机床夹具设计手册中查取。为了安装快换钻套，确定选取固定衬套与之相配合使用。设计钻模板：将钻套用衬套安装在钻模板上，钻模板通过销子和螺栓与夹具体连接。钻模板的尺寸与形状自行设计。 夹具精度分析机械加工中，保证加工出合格零件的必要条件是：加工误差不大于被加工零件相应的公差。加工误差来源于两大方面：一方面是与机床有关的误差称加工方法误差；另一方面是与夹具有关的误差，而此误差可分为零件在夹具中的定位误差、夹具的对刀或导向误差及夹具的制造及在机床上的安装误差。根据误差的随机性的特点，按概率原理合成，根据生产实际情况，与夹具有关的误差占加工误差的绝大部分，故按机率相等的原理，取零件公差的3/4作为判别依据得到保证加工零件合格的条件是：（零件相应加工尺寸的公差），因为加工方法误差取决于机床精度，所以只进行夹具精度的分析计算。满足上述条件，认为夹具精度满足加工要求，否则精度不足。钻孔夹具产生导向误差有五个因素：其一是钻模板底孔至定位基准尺寸误差，取其公差；其二、三是钻套、衬套内外圆同轴度误差 ；其四是钻套与衬套的配合间隙；其五是钻套与钻头配合间隙，于是得：钻套垂直度误差对孔位置影响折算为：心轴底面平行度误差对孔位置影响折算为：夹具精度的计算和判别：夹具精度分析简图如图5所示。图5 夹具精度分析示意图定位误差：基准重合。，（基准不重合）mm（定位销与孔配合最大间隙）mm导向误差：最后是铰刀，故按铰刀计算。mm，（同轴度误差忽略）(mm)(mm)=(mm)安装误差：H = 26，h = 7，B = 8mm，t= 0.025mm，t= 0.008mm，L = 50mm。0.014(mm)因此，夹具精度：=综上所述，此夹具能满足加工要求。5.2 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 组合机床设计6.1 组合机床结构方案的确定组合机床是按系列化、标准化设计的通用部件和按被加工零件的形状及加工工艺要求设计的专用部件组成的专用机床
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