机械制造技术课程设计-转速器盘零件的机械加工工艺规程及钻φ10孔夹具设计【全套图纸】 .doc

辽宁工程技术大学课程设计20辽宁工程技术大学课 程 设 计题 目：转速器盘零件的机械加工工艺规程及10 孔工艺装备设计班级：机械093班姓名：指导教师：完成日期：2012年6月23日一、设计题目转速器盘零件的机械加工工艺规程及10孔工艺装备设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图（草图） 1张(2) 生产类型:中批或大批大量生产三、上交材料(1) 被加工工件的零件图 1张(2) 毛坯图 1张(3) 机械加工工艺过程综合卡片 1张(4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1张(4) 夹具装配图 1张(5) 夹具体零件图 1张(6) 课程设计说明书(5000字左右) 1份四、进度安排(参考)(1) 熟悉零件,画零件图 2天(2) 选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片 5天(3) 工艺装备设计(画夹具装配图及夹具体图) 9天(4) 编写说明书 3天(5) 准备及答辩 2天五、指导教师评语全套图纸，加153893706成 绩： 指导教师日期摘要通过对转速器盘的结构的分析，确定零件的生产纲领和生产类型，再通过对零件进行加工工艺分析，分析零件的主要技术要求，选择毛坯，确定机械加工工艺规程，主要进行基准选择，包括粗基准、精基准的选择，确定表面加工方案，制定机械加工工艺路线，确定加工余量及工序尺寸，以及切削用量和基本工时。并通过对各个加工工序的分析，为加工零件上直径10mm的孔设计了一套专用钻床夹具，选择的钻床为z525立式钻床，在夹具的设计中，由一面两孔的定位原则，确定夹具的定位原件，由各个结构特征之间的相互关系具体确定夹具的具体结构和尺寸，最终完成夹具的整体设计。 关键词 专用夹具 结构分析 工艺路线 定位原件 加工余量abstractthe production program and production type of parts are determined according to the analysis of speed plates structure. then, through the analysis of processing technic of parts, namely analyzing parts main technical requirements, the blank is selected and the machining process planning is decided, mainly including the choice of crude datum and pure benchmark, the determination of surface processing scheme, the formulation of route of the machining process as well as the definition of the machining allowance and procedure size, cutting dosages and basic work hours.besides, a set of special drill press fixture is designed for the hole whose diameter is lower than 10 mm in the processing parts through the analysis of the various processing operations. the selected drilling machine is z525 vertical drilling machine. in the design of fixture,on the basis of positioning principle of one side and two holes, the orientation of fixture is determined, and the mutual relations among various structure characteristics have specifically formulated the structure and size of fixture. finally, the whole design of fixture is completed. key words: special fixture, structure analysis, process route, machining allowance目录1零件分析11.1零件的生产纲领及生产类型11.2零件的加工工艺分析11.3零件的主要技术要求分析32 毛坯的选择43机械加工工艺规程设计53.1基准的选择53.1.1粗基准的选择53.1.2精基准的选择53.2 表面加工方案的选择53.3制订机械加工工艺路线63.4 确定机械加工余量及工序尺寸83.5 确定切削用量及基本工时104夹具设计154.1夹具设计的任务154.2零件结构与形状分析154.3确定夹具的结构方案154.3.1定位原件的选用154.3.2夹紧机构与夹紧力164.3.3定位误差的分析与计算165方案综合评价与结论176体会与展望187参考文献201零件分析1.1零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品产量和进度计划。此处的生产纲领为5000件/年。零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制定具有决定性的影响。转速器盘轮廓尺寸小，属于轻型零件。因此由机械制造技术基础课程设计指导书表14可以确定，该零件的生产类型属于中批生产。1.2零件的加工工艺分析图1.1图1.2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：1 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。2 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。1.3零件的主要技术要求分析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9级；25mm的圆柱上端面和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，该零件在中批生产的条件下，不需要采用专用的机床进行加工，用普通机床配备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，在孔的加工工序中采用铰削对其进行精加工。2 毛坯的选择该零件的材料为ht200，考虑到转速器盘在工作过程中受力不大；且轮廓尺寸不大，各处壁厚相差较小；而且几何形体虽然不复杂，但是比较不规则；并且该零件的年产量为5000件/年，采用铸造造型比较合适。图2.1图2.23机械加工工艺规程设计3.1基准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。3.1.1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3.1.2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。3.2 表面加工方案的选择1 后平面表面粗糙度为ra6.3，经济精度为 it9，加工方案确定为：粗铣半精铣；2 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；3 9mm螺栓孔表面粗糙度为ra12.5，经济精度为 it11，加工方案确定为：钻削、粗铰；4 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：粗铣半精铣；5 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；6 120圆弧上表面表面粗糙度为ra6.3，经济精度为it9，加工方案确定为：粗铣半精铣；7 6mm孔表面粗糙度为ra3.2，经济精度为it8，加工方案确定为：钻削粗铰精铰；3.3制订机械加工工艺路线制定机械加工工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以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。此外，还应考虑经济效果，以便使成本尽量降低。最终确定的加工路线如下：工序010 铸造；工序020 热处理；工序030 粗铣、半精铣后平面，以零件底平面以及直径为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040 粗铣两个直径为18mm的圆柱端面，以经过半精加工的后平面及底平面为基准，选用x52k立式铣床，并加专用夹具；工序050 粗铣、半精铣直径为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060 钻削、粗铰加工直径为9mm的两个螺栓孔，以经过半精加工的后平面和底平面为基准，选用z525立式钻床，并加专用夹具；工序070 钻削、粗铰、精铰加工10mm的孔，以9mm的孔及后平面为基准，选用z525立式钻床，并加专用夹具；工序080 锪10mm的孔倒角0.545；工序090 粗铣、半精铣120圆弧上表面，以10mm的孔和底平面及后平面为定位基准，选用x52k立式铣床，并加专用夹具；工序100 钻削、粗铰、精铰加工两个6mm的孔，以10mm的孔和底平面及后平面定位。选用z525立式钻床，并加专用夹具；工序110 去毛刺；工序120 清洗；工序130 检查；工序140 入库。以上工艺过程详见“机械加工工艺卡片”。3.4 确定机械加工余量及工序尺寸图3.1图3.2根据原始资料及以上机械加工工艺，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： 两螺栓孔9mm毛坯为实心，而螺栓孔的精度为it11（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。 10mm孔毛坯为实心，而孔的精度要求界于it9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。 两个6mm孔毛坯为实心，而孔的精度要求界于it8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。 后平面：根据机械制造技术基础课程设计指导书表235取粗铣：z=2.5mm；半精铣：z=0.5mm。 18mm圆柱前端面：根据机械制造技术基础课程设计指导书表235取粗铣：z = 3mm。 25mm圆柱上端面：根据机械制造技术基础课程设计指导书表235取粗铣：z = 2.5mm；半精铣：z =0.5mm。 120圆弧端面：根据机械制造技术基础课程设计指导书表235取粗铣：z = 2.5mm；半精铣：z = 0.5mm。3.5 确定切削用量及基本工时工序070：钻削、粗铰、精铰加工10 mm的孔。钻削9.8mm孔 选择刀具和机床由钻削深度= 4.9mm，查阅机械制造工艺设计简明手册表3.15可知，选择d=9.8mm的高速钢麻花钻(gb1438-85)；查阅机械制造工艺设计简明手册，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， 查阅机械制造技术基础课程设计指导书表410，故取f = 0.48mm/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，d12mm时，轴向力= 2990n。由灰铸铁硬度为hbs = 200217，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 = 0.48mm/r可用。 切削速度vc根据切削用量简明手册表2-15，根据f = 0.48mm/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)根据机械制造技术基础课程设计指导书表49取：n=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d= 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，d11.1mm。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 = 0.48mm/r，= 195r/min，= 6m/min。 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)。2.粗铰9.96h10mm孔选择道具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册，选择d= 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211及表224，取f = 0.65mm/r 1.3mm/r，根据机械制造技术基础课程设计指导书表410，故取f = 0.81mm/r。切削速度根据切削用量简明手册表224，取= 8m/min。根据切削用量简明手册表231，切削速度的修正系数为：，故：=(m/min)= 225.1(r/min)根据机械制造技术基础课程设计指导书表49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212，当d= 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 = 0.81mm/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229，mm，所以，(mm)，= 0.08(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d=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211及表224，取 f = 0.5mm/r 1.3mm/r，并根据机械制造技术基础课程设计指导书表410取f = 0.62mm/r。 削速度根据切削用量简明手册表224，取= 5m/min。根据切削用量简明手册表231，切削速度的修正系数为：，故：=51.00.88=4.4 (m/min)=140.1(r/min)根据机械制造技术基础课程设计指导书表49取：=140r/min，所以，(m/min)。 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212，当d=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 = 0.62mm/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)，=0.15(min)。4夹具设计4.1夹具设计的任务设计工序070钻削、粗铰、精铰加工10 mm的孔，该夹具适用于z525立式钻床。4.2零件结构与形状分析分析转速器盘的特征可以看到，要加工的10mm的孔的轴线和9mm的孔的轴线相互垂直；并且和25mm圆柱下端面垂直。因此可以选为定位基准。4.3确定夹具的结构方案4.3.1定位原件的选用 零件一共有x、y、z三个移动自由度，以及三个方向的旋转自由度，共六个自由度。根据机械制造技术基础中对自由度的限制方法和定位方法可以确定定位方法如下：由9mm孔和固定式定位销相配合使用。由机械制造技术基础课程设计指导书表87查得，固定式定位销的尺寸参数（jb/t 8014.21999）。并且为了防止过定位，要对定位销进行削边。使用两个削边的固定定位销，且削边方向互相垂直，能够对工件进行完全定位。钻削及铰削过程的导向装置。由机械制造技术基础可知，钻削及铰削的导向可以使用快换钻套。由机械制造技术基础课程设计指导书表910查得所用钻套的尺寸参数（jb/t 8045.31999）。4.3.2夹紧机构与夹紧力由于该夹具用于钻削，在钻削进给的过程中存在= 2990n，因此在z轴方向不需要夹紧装置，即可满足加工要求；在加工过程中，由主轴的旋转方向可知，主轴在工件上产生的转矩是工件的后平面压紧在固定式定位销上，因此在x轴方向也不需要夹紧装置。在120圆弧的两个臂的一个上加上压紧装置，防止在加工时工件发生位移等。4.3.3定位误差的分析与计算对于工序尺寸10mm，定位基准与工序基准重合所以不存在基准不重合误差，即 b=0；由机械制造技术基础课程设计指导书表87查得，基准位移误差j=0.009mm；所以定位误差db+jj0.009mm0.012mm。综合上述分析可知，定位误差小于工件相应加工要求的公差的13,该定位方案合理可行。4.4夹具体总体设计要求夹具体的具体结构见夹具体零件图，在夹具体的各个构件的加工过程中应注意：夹具底座，侧定位板，下定位板和钻套支架之间相互接触部分应将面积大的平面部分加工出1mm到2mm的凸台。用来提高定位精度，以及减少精加工面积，降低夹具成本和零件的单件平均成本。5方案综合评价与结论对于转速器盘及其加工过程专用夹具的设计方案从毛坯的选择、工艺规程的设计到专用夹具的设计，整个工艺过程设计合理，能够达到较高的加工要求。在设计工艺规程是，各个工序合理可靠，充分考虑到了工序集中的原则，节省了单个工件的加工时间，提高了生产效率，降低了零件的加工成本。在专用夹具的设计中，充分考虑了各种因素，特别是考虑到夹具体各部件之间的接触面精加工面面积的问题，在两个相互接触的表面中，在面积较大的表面上加工出1mm到2mm的凸台，将两个部件用凸台的面接触连接。这样不仅减少了需要精加工的表面的面积，降低夹具体的制造成本；而且减少精加工面，能够更加保证各个部件之间的精度，以及工件的定位精度和加工精度。最终能在保证工件要求的精度情况下，降低了工件的加工成本。综上所述，该方案在总体上是合理的，能够达到设计要求和零件加工要求。6体会与展望此次课程设计是在我们学完了大学三年的全部基础课程、技术基础课程以及部分专业课的基础之上进行的，是在大三上学期课程设计的基础上对所学课程的一次深入的综合性的应用和总结。设计方式从完全的