转速器盘的加工工艺及精铣上表面夹具设计说明书.doc
转速器盘的精铣上表面夹具设计及的加工工艺装备含5张CAD图
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转速器盘的精铣上表面夹具设计及的加工工艺装备含5张CAD图,转速,精铣上,表面,夹具,设计,加工,工艺,装备,CAD
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摘要夹具设计在本专业学生完成机械制造技术基础后所进行的一个实践环节，其目的在于通过让学生设计转速器盘的工艺路线、一些工序步骤的专用夹具及机床、刀具和切削量的选择，以此来巩固和加深理论教学内容，培养学生综合能力，以解决加工中的设计制造的实际问题。本次夹具设计的课题为转速器盘的夹具设计，通过本次夹具设计实践，应设计好加工工艺路线，同时根据加工需要选择相应的机床及刀具，再设计满足不同工序步骤的专用夹具，并查找相关书籍计算出所设计的夹具是否满足加工要求。关键词：转速器盘，工艺分析，工艺设计，夹具设计II目录摘要I前言1第 1 章转速器盘工艺分析21.1 转速器盘的作用与结构21.1.1 转速器盘的作用21.1.2 转速器盘的结构特点21.1.3 转速器盘的结构工艺性21.2 转速器盘关键表面的技术要求2第 2 章转速器盘零件工艺设计42.1 转速器盘生产类型的确定42.2 转速器盘毛坯的选择与毛坯图说明42.3 转速器盘工艺路线的确定62.3.1 粗、精基准面的选择62.3.2 各表面的加工方法62.3.3 加工工艺方案62.3.4 加工余量及工序尺寸8第3章 精铣上表面夹具设计363.1 总体方案设计363.2 精铣上表面夹具误差分析及误差计算383.3 精铣上表面夹具夹紧机构及夹紧力计算39参考文献41前言本次课程设计是在我们学习完机械制造技术基础及大部分专业课后开设的，故其涉及的内容较多，本次课设意义很大，它能够让我们将以往所学专业知识结合起来，去解决实际加工中可能会遇到的问题，不同于以往的课设，本次课设更多在于培养我们学会团队协作、查阅资料手册及一些相关经验，以此来解决在设计过程中遇到的问题，因此，本次课设的意义重大，它不仅可以对我们过去几年学习的一个大的总结，对我来说，也可以算是在进入工作前的一个训练，再加入工作后能够更快的适应进去。由于自身对所学理解不深及时间未规划好的局限，本次课设可能存在诸多问题，望老师多多指教。1第 1 章转速器盘工艺分析1.1 转速器盘的作用与结构传递运动并保持其他零件正确工作方式，并保持相互之间的正确位置。转速器盘是 2105 柴油机中调速机构。10mm 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，油门拉杆即可打开油门或关小油门。6mm 孔装两销，起限位作用，手柄可在 120内转动，实现无级调速。该零件通过9mm 孔用 M8 螺栓与柴油机连接。1.1.1 转速器盘的作用传递运动并保持其他零件正确工作方式，并保持相互之间的正确位置，其对加工平面、平行度、加工孔、垂直度等有一定的要求，由于零件比较复杂，不成规则，故在加工过程中需要用到复杂的夹具。1.1.2 转速器盘的结构特点转速器盘是 2105 柴油机中调速机构。10mm 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，油门拉杆即可打开油门或关小油门。6mm 孔装两销，起限位作用，手柄可在 120内转动，实现无级调速。该零件通过9mm 孔用 M8 螺栓与柴油机连接。1.1.3 转速器盘的结构工艺性零件加工过程中，需要较高的平面度，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。由于零件比较复杂，故加工过程中需要专用夹具才能准确定位，并保持适当的夹紧力，并用垫块进行辅助定位。1.2 转速器盘关键表面的技术要求本次课程设计所给零件需要加工的表面有：端面，内孔，圆角等(1) 上表面：重要表面，表面粗糙度为 Ra6.3，可进行粗铣后在进行半精铣或者精铣。9(2) 下表面：不是重要表面，无粗糙度要求，但因为用于定位基准，粗铣即可。(3) 25 上下端面：重要表面，表面粗糙度为 Ra6.3，可进行粗铣后在进行半精铣或者精铣。(4) 后端面：重要表面，表面粗糙度为 Ra6.3，可进行粗铣后在进行半精铣或者精铣。(5) 前端面：粗糙度为 Ra12.5，但在加工中用于定位，粗铣即可。(6) 26 孔：粗糙度为 Ra3.2，加工要求高的孔，可先进行钻孔，再扩孔，最后精校以达到要求。(7) 29 孔：粗糙度为 Ra12.5，加工要求不高的孔，直接钻孔即可达到要求。(8) 10 孔：粗糙度为 Ra6.5，加工要求较高的孔，可先进行钻孔，再扩孔，最后精校以达到要求。(9) 圆角：有 R3、R5 等圆角，可用立铣刀铣出圆角。第 2 章转速器盘零件工艺设计2.1 转速器盘生产类型的确定所给题目为零件转速器盘，根据其零件特征可知为小机体零件，假设该零件年产 5000 件，即该零件为大批量生产。2.2 转速器盘毛坯的选择与毛坯图说明图 2.1 毛坯三维图转速器盘结构比较复杂，要求材料容易成型，切削性能好，强度要求高，重要表面的表面硬度也要高，故选用铸铁材料 HT200，它的优点有：容易成型，切削性能好，价格便宜。为了得到较高的表面硬度及强度，可在加工过程中进行调质处理、淬火，同时为了消除内应力的影响，可适当的进行人工时效处理。由于零件复杂，不适合锻造成型，因此，需根据零件做出相应模具，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。图 2.2 毛坯二维图2.3 转速器盘工艺路线的确定2.3.1 粗、精基准面的选择结合转速器盘的机构特点和粗基准的选择原则，选择转速器盘的下表面作为粗基准，加工出前端面以及上端面。加工9mm 孔以及后端面时，以前端面为定位基准，加工10mm 孔和6mm 孔时，以前端面和9mm 孔为基准。为保证加工精度，主要采用基准重合原则与统一原则进行加工，加工前端面和上端面时，以下表面为基准，即采用统一基准原则；而在加工9mm 孔，前端面以及10mm 孔和6mm 时，选用基准重合原则。2.3.2 各表面的加工方法表 2.1 加工位置及技术要求加工位置粗糙度精度等级要求加工方案前端面Ra6.3IT9粗铣精铣后端面Ra12.5IT11粗铣上端面Ra6.3IT9粗铣精铣上表面Ra6.3IT9粗铣精铣下表面Ra12.5IT11粗铣6mm 孔Ra3.2IT8钻削扩孔精铰9mm 孔Ra12.5IT11钻削10mm 孔Ra6.3IT9钻削精铰2.3.3 加工工艺方案为使零件的几何形状，尺寸及位置精度等技术要求达到要求，在大批量生产的条件下，可以采用通用机床以及专用夹具，并尽量使工序集中以提高生产率， 此外，还应将经济因素考虑进去。（1）工艺路线方案一： 工序 1：铸造；工序 2：热处理；工序 3：以上端面为粗基准，粗铣下表面；工序 4：以下表面为基准，粗铣上表面，25mm 上端面，9mm 孔前后端面； 工序 5：以前端面为基准，钻削6mm 孔；工序 6：以前端面和6mm 孔为基准，钻10mm 孔； 工序 7：以下表面和10mm 为基准，钻9mm 孔；工序 8：以10mm 孔和下表面为基准，半精铣前端面；工序 9：以前端面为基准，半精铣上表面以及25mm 上端面； 工序 10：以上表面为基准精铣前端面；工序 11：以前端面为精基准精铣上表面以及25mm 上端面； 工序 12：扩6mm 孔，10mm 孔；工序 13：精铰6mm 孔，10mm 孔； 工序 14：去除毛刺；工序 15：检查入库；（2）工艺路线方案二： 工序 1：铸造；工序 2：热处理；工序 3：上表面为定位粗基准，粗铣下表面；工序 4：以下表面为基准，粗铣上端面，上表面以及前端面；工序 5：以前端面为基准，半精铣后端面、上端面及上表面； 工序 6：以前端面为基准，钻10mm 孔；工序 7：以前端面和10mm 孔为基准，钻9mm 孔、6mm 孔； 工序 8：精铣前端面、上端面和上表面工序 9：扩6mm 孔，10mm 孔； 工序 10：精铰6mm 孔，10mm 孔； 工序 11：去除毛刺；工序 12：检查入库；（3）工艺方案的比较与分析方案一是按照工序集中原则以及保证各个加工面的尺寸精度及其他要求而设定的工艺路线，方案二则只考虑到工序集中这一步，虽然可以提高生产效率，但是会造成较大的误差，导致废品率的增加，故本次设计采用方案一；（4）方案选定及加工工艺设备的选择由以上分析可得，选择工艺方案一进行加工。工序 1：铸造；工序 2：热处理；工序 3：以上端面为粗基准，粗铣下表面；选用 X52K 立式铣床。工序 4： 以下表面为基准，粗铣上表面，9mm 孔前后端面，采用 X63 卧式铣床，并加专用夹具；25mm 上端面，采用 X52K 立式铣床，并加专用夹具。工序 5：以前端面为基准，钻削6mm 孔，采用 Z525，并加专用夹具。工序 6：以前端面和6mm 孔为基准，钻10mm 孔，采用 Z525，并加专用夹具。工序 7：以下表面和10mm 为基准，钻9mm 孔，采用 Z525，并加专用夹具。工序 8：以10mm 孔和下表面为基准，半精铣前端面；工序 9：以前端面为基准，半精铣上表面以及25mm 上端面，采用 X52K 立式铣并加专用夹具。工序 10：以上表面为基准精铣前端面，采用 X63 卧式铣床，并加专用夹具。工序 11：以前端面为精基准精铣上表面以及25mm 上端面，采用 X52K 立式铣并加专用夹具。工序 12：扩6mm 孔，10mm 孔，采用 Z525，并加专用夹具。工序 13：精铰6mm 孔，10mm 孔，采用 Z525，并加专用夹具。工序 14：去除毛刺；工序 15：检查入库；2.3.4 加工余量及工序尺寸1、后端面工序名称工序余量/mm经济精度/um表面粗糙度/um工序尺寸/mm尺寸公差/mm粗铣4.5H11Ra12.51414+0.13毛坯H13Ra2518.5表 2.20018.5+0.33132、前端面表 2.3工序名称工序余量/mm经济精度/um表面粗糙度/um工序尺寸/mm尺寸公差/mm精铣1.0H8Ra6.377+0.022粗铣3.5H11Ra12.588+0.09毛坯H13Ra2511.511.5+0.273、上端面表 2.4工序名称工序余量/mm经济精度/um表面粗糙度/um工序尺寸/mm尺寸公差/mm精铣1.0H8Ra6.388+0.022粗铣3.5H11Ra12.599+0.09毛坯H16Ra2512.512.5+1.14、上表面表 2.5工序名称工序余量/mm经济精度/um表面粗糙度/um工序尺寸/mm尺寸公差/mm精铣1.0H8Ra6.31111+0.027粗铣3.5H11Ra12.51212+0.11毛坯H16Ra2515.500000000015.5+1.15、9+0.36 mm 孔表 2.6工序名称工序余量经济精度表面粗糙工序尺寸尺寸公差/mm/um度/um/mm/mm钻孔0.1H12Ra12.599+0.360006、6+0.035 mm 孔表 2.7工序名称工序余量/mm经济精度/um表面粗糙度/um工序尺寸/mm尺寸公差0/mm精铰0.04H9Ra3.260扩孔0.16H10Ra6.35.966+0.035 5.96+0.0480钻孔5.8H12Ra12.55.85.8+0.12+0.013表 2.8工序名称工序余量/mm经济精度/um表面粗糙度/um工序尺寸/mm尺寸公差/mm精铰0.2H9Ra6.31010+0.048钻孔9.8H12Ra12.59.87、10+0.048 mm 孔+0.01309.8+0.15I第3章 精铣上表面夹具设计3.1 总体方案设计（1）方案一图 3.10在两孔中，利用两根螺栓，将工件锁住。其中图中左侧的孔与工件夹紧，使其只能在平面上转动，右侧则限制工件的转动。36（2）方案二图 3.11在方案二中与方案一大致一致，其中螺栓的位置由右侧后面的孔转到前面的孔，原理与方案一一致。在方案一与方案二中，方案一选择更优，在方案一中，工件右臂上所受力更小，工件不容易断裂。373.2 精铣上表面夹具误差分析及误差计算图 3.1238（1）定位分析：转速器盘上的孔使用螺栓定位，以及底座的柱子支撑，限制 z 方向的移动，只有在 x 平面的转动，然后再利用另外一个孔使用螺栓定位，限制工件的自由度。（ 2 ） 误 差 分 析 ： 由 ProE 计 算 出 工 件 的 重 量 为 P=2.36kg=23.6N 夹 紧 力 F=K*P (K=K1*K2*K3*K4K1:一般安全系数 取1.5，K2 加工状态系数 取1，K3 刀具钝化系数 取1.4，K4 断续切削系数 取 1.2) 所以夹紧力 F=1.5*1*1.4*1.2*23.6=56.47N3.3 精铣上表面夹具夹紧机构及夹紧力计算以为铣平面时的切削力大，所以在计算夹具的夹紧力时应按铣削平面的切削力来计算和校核。铣刀轴向力： F = 9.81CF d Xf 0 f yf kF = 9.81* 42.7 * 211.0 * 0.40.8 *1F=3995.26N39(式中： CF = 42.7X F = 1.0yF = 0.8k F =1 )0扭矩M = 9.81CMd xM f yM K= 9.81* 0.021* 212 * 0.40.8 *1MM=48.2Nm螺栓产生的夹紧力 F 所以，有：F * D / 2 KM(安全系数 K = K0 * K1 * K2 *.)F * 0.8 / 2 1.2 *1.2 *1.3*1.0 *1.3*1.0 *1.0 * 42.65 = 208N mm因此F 520N mFd = c=（1.4 2） 520 = 1.3 7.2mm因此选用 M10 螺栓夹紧。设计心得在学校安排的两周课程设计
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