转速器盘课程设计

1、苏州市职业大学目 录第1章零件分析 11.1零件的作用 11.2零件的工艺性分析和零件图的审查 2第2章选择毛坯 22.1确定毛坯的成形方法 32.2铸件结构工艺性分析 62.3铸造工艺方案的确定 32.4铸造工艺参数的确定 32.5型芯设计 4第3章工艺规程设计 53.1定位基准的选择 53.2制订工艺路线 63.3选择加工设备及刀、火、量具 83.4加工工序设计 错误！未定义书签。第4章夹具设计 154.1确定设计方案 错误！未定义书签。4.2削力及夹紧力计算 错误！未定义书签。参考文献 151序日机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学（含机床夹具设 计）和大部分专业课，并进行了生

2、产实习的基础上进行的一个教学环节。 这次设计使我们能够综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生 产实习中学到的实践知识，独立分析和解决工艺问题，初步具备了设计 一个中等复杂程度零件（转速器盘）的工艺规程的能力和运用夹具设计 手册与图表等技术资料及编写技术文件等基本技能的一次时间机会，为 今后的毕业设计及外来从事的工作打下良好的基础。由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老 师多加指导。苏州市职业大学第1章零件分析1.1零件的作用转速器盘是2105柴油机中调速机构。10mnfL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

3、油门或 关小油门。6mmfL装两销，起限位作用，手柄可在 120°范围内转动，实现无级调 速。该零件通过9mnffL用M8螺栓与柴油机体连接。本设计任务给定的零件转速器盘，即传递运动并保持其他零件正确工作方式， 和 保持互相之间的正确位置。其对加工平面，平行度，加工孔，垂直度，等有一定的要 求，由丁零件比较复杂，不成规则，故加工过程中需要用到复杂的火具。图1.1图1.21.2零件的工艺性分析和零件图的审查该零件图的视图正确，完整，尺寸，公差及技术都符合要求。但是，零件的加 工过程，需要有较高的平面度，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

4、器设备的性能和精度。由丁零件的结构比较复杂，加工时需要较复杂的夹具才能准确的定位，并保持 适当的夹紧力，可以用花盘进行定位加紧，并用垫块进行辅助定位。同时基准面的选择也是很重要的。在加工 I ,II ,III孔的端面时，先用铢刀铁出 下表面，在以下表面为基准，铢出上面的各表面（I,II,III 孔的加工也是以下端面 为定为基准的）；在加工前后端面时，由丁工件前后尺寸较大，可在皎床上铁端平面, 铢出后表面。之后，以后表面为基准，铢出两个 9孔，在加工过程中，应尽量减少 安装的次数，以减少安装时带来的安装误差。第2章选择毛坯2.1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

5、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10000 件/年，采用铸造生产比较合适，故可采用铸造成形。2.2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，乂采用砂型铸造，保温性能好，冷却速度较慢，故 能满足转速器盘的使用要求。2.3铸造工艺方案的确定2.3.1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（参考金届工艺学课程设计表 1-7）选用砂型铸 造。2.3.2造型及造芯方法的选择在砂型铸造中，

6、因铸件制造批量为大批生产（参考金届工艺学课程设计表 1-8）,故选用砂型机器造型造型。型芯尺寸不大，形状简单（参考金届工艺学课程 设计表1-9）,故选择手工芯盒造芯。2.3.3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，底平面位丁下箱中，能够保证其 铸造质量。2.3.4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，乂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。 由丁该

7、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。2.4铸造工艺参数的确定2.4.1加工余量的确定按手工砂型铸造，灰铸铁查 金届工艺学课程设计表1-11,查得加工余量等级为！Lz!3,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, H得上下表面加工余量为6.5mm及4.5mm，实际调整取4.5mm。2.4.2拔模斜度的确定零件总体高度小丁 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。2.4.3分型负数的确定按公式b=+2计算，L=300mm

8、,一 1,取b = 2。但考虑上型的许多 10001000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。2.4.4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。2.4.5不铸孔的确定为简化铸件外形，减少型芯数量，直径小丁 30mm的孔均不铸出，而采用机械 加工形成。2.4.6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。2.5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勺圆柱与底平面平行， 不利丁采用分模铸造

9、，因此需要设计一个整体型芯，以形成铸件上的两个18mm勺圆柱和底平面，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 简图如图所示。3苏州市职业大学水平式芯头第3章工艺规程设计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。先铢出下表面，以下表面为基准，加工出上端面和上表面，再以上端面为基准加工下端面，以上端面为基准钻出I,II,III 3

10、个孔；加工前后端面时，先以上端面和I,II,为基准，在铢床上铢出后端面，再以后端面为基准，加工出 2个9的孔的前 端面。由丁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I,II,III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。上表面下表面图2.2前端面I3.2制订工艺路线本设计任务给的零件需要加工的表面有：端面，内孔，园角等，其加工方法如下：(1) 下表面(大面积表面)：虽然不是重要的表面，没有粗糙度要求，但是定位基 准面，用铢车进行端铁平面，粗铁即可。(2) 上边缘面：不是重要表面，粗铢即可。(3) I,I

11、I,III孔处的上端面：是重要表面，表面粗糙度 R6.3,可以进行粗锐后，再 进行半精锐或精铢。(4) I孔处的下端面：无表面粗糙度要求，只需进行粗铢即可。(5) 前端面：是重要表面，也是定为基准面，表面粗糙度R6.3,进行粗锐再半精铢 或精铢。(6) 2个9孔的后端面：表面粗糙度 R12.5,只需进行粗铁。(7) 2个9孔的加工：表面粗糙度R12.5,以下端面为基准，粗皎出2个9孑L; 普通皎床即可。(8) I孔的加工：表面粗糙度R6.3,可用皎床进行皎孔，粗皎或扩孔均可。(9) II,III孔的加工：表面粗糙度 R3.2,是要求较高的孔，可进行粗皎t半精皎， 或者扩孔T精扩，既可满足要求。

12、(10) 园角：有R3, R5,R6.5,R15几种园角，可用立铁刀周铢出园角。方案一:工序号工序内容01铸造02时效03涂漆04铳中9端两侧面05铳10端两端面06铳中9端两端面07钻通孔中10与钻通孔中608钻通孔中909镯孔中10,孔口倒角0.5X4 5度10检验11入库方案二：表3工序号工序内容01铸造02时效03涂漆04铳中9端两端面05铳10端两端面06铳中9端两侧面07钻通孔中10与钻通孔中608镯孔中10,孔口倒角0.5X4 5度09钻通孔中910检验11入库3.3选择加工设备及刀、夹、量具3.31选择加工设备工序2,3, 4, 5和9, 10, 11, 12用的是铁床，分别进

13、行粗铁，精铢。用普 通的卧铁床X62V型万能卧铁床即可。(2)工序7和工序8是皎孔工序，分别是粗皎和半精皎。使用普通的皎床即可。工序6 , 13加工一个 10孔，2个6孔，2个9孔，采用花盘加紧，在立式 钻床即可。可选用Z518型立式钻床。3.32选择刀具(1) 在工序2 ,3,4, 7铢平面时，铁刀可以选择直齿或错齿的端铁刀和周铁刀， 工序中有粗铢和精锐，在粗铁后，要留有一定的加工余量，供精锐工序加工。(2) 钻孔有10,6,9三种孔，需要留一定的加工余量，可用 5,8麻花钻直 接钻出来。(3)皎孔需要皎三种孔 10,6和9,有粗皎和精皎，粗加工可用 YT15,精加工可 用 YT3Q3.33

14、选择量具本零件是单件大批量生产，故采用的是通用量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法的极限误差来选择。在这里选的是第一种方法。3.33.1选择平面的量具：由零件图上看，各平面的相互位置要求不是非常严格，其最小不确定度为 0.2mm选用分度值为0.02mm测量范围为0-150mm的游标卡尺就行了，因为其不确 度为0.02mm显然满足要求。3.33.2选择内孔的量具：此零件对孔的精度要求较高，其中例如 I孔的下偏差要求在0.013之内，故可 选用分度值为0.01mm测量范围为0-150mm勺内径白分尺，其不确定度为0.008，满 足测量精度的要求。3.3

15、4加工量计算表工序加工位置毛坯(mm)粗加工(mm)半精加工(mm)精加工(mm)总加工余量(mm)上表面13.511.5112. 5上端面12.5(双面)10.5(双面)7. 8 (双面)3. 7下端面8.5(双面)2前端面19(双面)17(双面)14 (双面)3后端面15 (双面)210孔096孔055.79孔093.35工序加工尺寸尺寸公差使用量具(1) 28 0.5 分度值为0.02mm测量范围为0-150mm的游标卡尺(2) 12 0.2 分度值为0.02mm测量范围为0-150mm的游标卡尺(3) 14 -分度值为0.02mm测量范围为0-150mm的游标卡尺（4 ）10 0.01

16、3 分度值为0.01mm,测量范围为0-150mm的内径白分 尺 6 0.030 9 -分度值为0.02mm测量范围为0-150mm勺游标卡尺注：本零件要求测量的尺寸并不是很复杂，故只要这两种量具就足够了。3.4加工工序设计五加工工序设计（一）确定切削用量及基本工时（机动时间）在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量。（1）切削用量指：背吃刀量asp（即切削深 度ap）、进给量f及切削速度Vc。（2）确定方法是：确定切削深度一一 确定进给量一 一确定切削速度.（3）具体要求是：由工序或工步余量确定切削深度：精、半精加 工全部余量在一次走刀中去除；在中等功率机床上一次走刀ap可达810mm。按本工

17、序或工步加工表面粗糙度确定进给量：对粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初 选进给量后还要校验机床进给机构强度：可用查表法或计算法得出切削速度Vc查,用公式换算出查表或计算法所得的转速 nc查，根据Vc查在选择机床实有的主轴转速 表中选取接近的主轴转速n机作为实际的转速，再用换算出实际的切削速度 Vc机填入 工艺文件中。对粗加工，选取实际切削速度Vc机、实际进给量f机和背吃刀量asp之后， 还要校验机床功率是否足够等，才能作为最后的切削用量填入工艺文件中。1 工序钻2个4 9mm孔（1）、加工条件工件材料：HT200正火，6 b=220MPa, 190220HBS加工要求：钻扩孔4 9mm机床选择

18、：选用立式钻床 Z525 （见工艺手册表4.2-14）（2）、确定切削用量及基本工时选择4 9mm高速钢锥柄标准麻花钻（见工艺手册P84）d=9 L=14mmf机=0.48mm/r （见切削手册表2.7和工艺手册表4.2-16）Vc查=13m/min（见切削手册表 2.15）按机床选取n机=195r/min （按工艺手册表4.2-15）所以实际切削速度：v =141.3 m/min.基本工时：l=80mm ）l2=（1 4）mm（取 4mm）按工艺手册表6.2-5公式计算1.24 （min）2 工序粗、精铢左右端面（2 ） 粗铢1）、选择刀具：根据工艺手册表3.1-27,选择用一把YG6硬质合

19、金端铁刀，其参数为：铢刀外径d°=100mm,铢刀齿数 Z=102）、确定铢削深度a p：单边加工余量Z=1.5土 0.27,余量不大，一次走刀内切完，M：a p=1.5mm3）、确定每齿进给量fz:根据切削手册表3.5,用硬质合金铁刀在功率为4.5kw的X51铢床加工时，选择每齿进给量fz=0.140.24mm/z，由丁是粗铢，取较大的值。现取：fz=0.18mm/z4）、选择铁刀磨钝标准及刀具耐用度：根据切削手册表3.7,铢刀刀齿后刀面最大磨损量为1.01.5mm,现取1.2mm, 根据切削手册表3.8铢刀直径d0=100mm的硬质合金端铁刀的耐用度 T=180min。5）、确定

20、切削速度 Vc：根据切削手册表3.16可以查Vc：由 ap=1.5mm fz=0.18mm/z,查得Vc=77mm/z n=245mm/zV?=385mm/z根据X62W型立铢床说明书（表4.2-35）nc=255 r/minV?c=400 mm/min （横向）6）、计算基本工时：l=47mml2=2T=0.1 4 min（2 ）精锐1）、选择刀具：根据工艺手册表3.1-27,选择用一把YG6硬质合金端铁刀，铢刀外径d°=100mm,铢刀齿数Z=102）、确定铢削深度ap：由丁单边加工余量 Z=0.5,故一次走刀内切完，M： a p= 0.5 mm3）、确定每齿进给量fz:由切削手

21、册表3.5,用硬质合金铁刀在功率为4.5kw的X51铢床加工时，选择每齿进给量fz=0.140.24mm/z，半精铢取较小的值。现取：fz=0.14mm/z4）、选择铁刀磨钝标准及刀具耐用度：根据切削手册表3.7,铢刀刀齿后刀面最大磨损量为1.01.5mm,现取1.2mm,根据切削手册表3.8铢刀直径d0=100mm的硬质合金端铁刀的耐用度 T=180min。5）、确定切削速度 Vc：根据切削手册表3.16可以查Vc：由ap< 4mm?z=0.14mm/z,查得：Vc=110mm/z n=352mm/zV?=394mm/z根据X62W型立铢床说明书（表4.2-35）nc=380 r/mi

22、nV?c=400 mm/min （横向）6）、计算基本工时：l=40 mml2 =2所以本工序的基本时间为：T=t1 +t2=0.14+0.12=0.26min（3 ）工序鲤4 1 0工序 4 8粗鲤余量参考文献1 表3 8 3取粗鲤为1 . 8 mm,精鲤切削余量为0.2mm,钻孔后尺寸为8H8,各工部余量和工序尺寸公差列丁表2 3加工表面加工方法余量公差等级工序尺寸及公差4 8粗鲤1.8?9.84 9.2精辛堂0.2H810H8孔轴线到底面位置尺寸为 56 mm,精鲤后工序尺寸为10.02土0.08mm,与下底面的位置精度为0.05mm,与左右端面的位置精度为0.06mm,且定位夹紧时基准

23、重合，故不 需保证。0.06mm跳动公差由机床保证。（2.1）钻孑L 4 8mm选择4 8mm高速钢锥柄标准麻花钻（见工艺手册P84）d=8 L=8mm f机=0.48mm/r （见切削手册表2.7和工艺手册表 4.2-16）13苏州市职业大学Vc查=13m/min （见切削手册表 2.15）按机床选取n机=195r/min （按工艺手册表4.2-15）所以实际切削速度：基本工时：l=80mm ）12=（1 4）mm（取 4mm）按工艺手册表6.2-5公式计算 1.10min粗鲤孔时因余量为1.8mm,故ap=1.8mm,查文献1 表2 . 4-8取 V=0.4m/s=24m/min去进给量为

24、f=0.02mm/rn=1000V/兀 d=1000*24/3.14*20=380r/min查文献的 Fz=9.81*60AnFzCFzapXFzVAnFzKFzpm=FzV*10A-3CF2=180,XFz=1Yfz=0.75nFz=0Rfz=9.81*60° *180*2.75 / *0.2八0.75*0.4 0 *1=1452 NP=0.58 kw0.78*0.85=0.89kw>0.58kw故机床的功率足够。下面计算工序09的时间定额机动时间粗鲤时：L/(f*n)=45/0.2*380=7.5s精鲤时：f取0.1mm/sL/(f*n)=45/0.1*380=15s总机动

25、时间：T=7.5+15=0.38min第4章夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设计专用夹具。按指导老师的布置，设计工序铢 9端两端面铁床夹具与鲤 10鲤床火具。铢9端两端面铁床夹具本夹具主要用丁铢 9端两端面，由丁该端面精度要求高，所以，在本道工序加 工时，应该考虑其精度要求，同时也要考虑如何提高劳动生产率。4.1确定设计方案、定位基准的选择：由零件图可知，9端两端面应对下端面有垂直度要求，并且左右两端面有平行度要求。为了使定位误差为零，应该选择以 4 10孔定位的定心夹具。但这种定心夹具在 结构上将过丁复杂，因此这里只选用以 4 9和下端面为主要定位基面。、切削力及

26、夹紧力计算： 刀具：YG6硬质合金端铁刀(见切削手册表3.28)其中：Cf=54.5,ap=4.5,Xf=0.9,fz=0.18,YF=0.74,ae=28,Uf=1.0,据=100,qF=1.0,n=255, Wf=0, Z=10F=54.5X 4.50.9X 0.180.74 X 28 X 10/(100 X 2550)166.1(N)水平分力：Fh=1.1F 尸 182.7(N)垂直分力：Fv=0.3F " 49.8(N)在计算切削力时，必须安全系数考虑在内。安全系数：K=KK2K3S其中：Ki=1.5K2=1.1K3=1.1K4=1.1F =KFH= (1.5X 1.1 X

27、1.1 X 1.1) X 182.7=364.8 (N)实际加紧力为 F加=KFH/ (U1*U2) =364.8/0.5=729.6 (N)其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1=U2=0.025螺母选用M16X1.5细牙三角螺纹，产生的加紧力为W=2M/D2tg(a+6055)+0.66(D3- d3 )/ ( D2- d2)其中：M=19000 N.M D2=14.8mma=2029D=23mm d=16mm解得： W=1O405 (N)此时螺母的加紧力 W已大丁所需的729.6的加紧力F加，故本夹具可安全工作。心轴取材料为Q235查表得Q235的许用弯曲应力为： 158M

28、pa弯曲应力=M/Wz=32FL/ 3.14 d3=99.4X32X0.028/3.14X(0.022)2=2.67<<许用弯曲应力158Mpa由丁基准重合，故轴，径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准 不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的心轴的制造精度和安装精度。且工件是以内孔在心轴上定位，下端面靠在定位块上，该定位心轴的尺寸及公差现规 定为与零件内孔有公差相同。因为夹紧与原定位达到了重合，能较好地保证了铢4 3 2 mm端面所得到的尺寸和下端面形位公差要求。夹具结构设计及操作简要说明：如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动率。为此，在螺母夹紧时采用活

29、 动手柄，以便装卸，火具体底面上的一对定位槽可使整个夹具在机床工作台上有正确 的安装位置，以利丁铢削加工。结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。火具上装有对 刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）；同时， 夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利丁铢削加工。鲤10鲤床火具定位基准的选择：由零件图可知，有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与顶面垂直。为了保证 所的孔与顶面垂直并保证工艺孔能在后续的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工 余量均匀。根据基准重合、基准统一原则。在选择工艺孔的加工定位基准时，设计基 准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择选用下平作为定位基准，为了提高加工效率，根据工序要求先采用标准硬质合金鲤刀刀具对工艺孔进行粗鲤削加 工；然后采用硬质合金鲤刀对其进行精加工，准备采用液压夹紧方式夹紧。4.2切削力的计算与夹紧力分析由丁本道工序主要完成工艺孔的鲤加工，参考文献 9得:17苏州市职业大学鲤削力F =26Df 0.8HB0.6鲤削力矩T =1OD1.9fO.8HBo.611 -式中：D EOmmHB =HBm a- HBm a HBm e=255 2