机械制造技术课程设计-转子加工工艺规程及铣3x10槽夹具设计

PAGE目录TOC\o\h\z\u28597摘要 127386ABSTRCT 216028引言 325176第1章转子的分析 436911.1转子定义 4109581.2转子的工艺分析 4130第2章工艺规程的设计 563332.1确定毛坯的的制造形式 5302642.2制订工艺路线 5216852.3机械加工余量的确定 6225662.4 确定切削用量及基本工时 79738第3章专用夹具的设计 26217373.1问题的提出 26233203.2定位分析 26150653.3切削力及夹紧力计算 261177致谢 2927779参考文献 30PAGE1摘要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。转子加工工艺及其铣3-10槽的夹具设计，包括以下三个方面：工艺设计、工序设计及专用夹具设计。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：转子、夹具设计、定位元件。全套图纸加V信153893706或扣3346389411ABSTRCTThedesigninvolvesmechanicalmanufacturingtechnologyandmachinetoolfixturedesign,metalcuttingmachinetools,toleranceandmeasurementandotheraspectsofknowledge.Therotorprocessingtechnologyanditsmilling3-10slotfixturedesignincludethefollowingthreeaspects:processdesign,processdesignandspecialfixturedesign.Intheprocessdesign,thepartsareanalyzedfirst,theprocessofthepartsisredesignedandthestructureoftheblankisredesigned.Theprocessdatumofthepartsisselectedandtheprocessrouteofthepartisdesigned.Thenthesizecalculationoftheworkingprocedureofthepartsiscalculated,thekeyistodeterminetheprocessequipmentandthecuttingamountofthevariousworkingorder;then,thekeyistodeterminetheamountoftheprocessequipmentandthecuttingamount.Thedesignofthespecialfixtureiscarriedout,andthecomponentsofthefixturearedesigned,suchasthepositioningelement,theclampingelement,theguidingelement,theconnectingpartswiththemachinetoolandtheotherparts.Thepositioningerroriscalculatedwhenthefixtureispositioned,andtherationalityandinadequaciesofthefixturestructureareanalyzed,andthedesignisinjectedinthefuture.Itisintendedtobeimproved.Keywords:Therotor,thefixturedesign,thepositioningelement.引言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。转子的加工工艺规程及其铣3-10槽的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行设计之后的下一个教学环节。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，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。第1章转子的分析1.1转子定义转子指由轴承支撑的旋转体。无论哪种型的转子、当其运转时都会产生离心惯性力，并影响转子的强度和机械效率。所以对转子都适当地加以平衡，重新分布其各部分的质量，以便减小在转动过程中产生的离心惯性力。1.2转子的工艺分析转子零件图详见转子CAD图，通过图分析转子共有六个加工表面，现分述如下：1.转子Φ24孔、Φ34孔、Φ42H7孔、Φ42.5孔2.转子左端Φ34孔、Φ42H7孔、Φ53外圆和端面3.转子梯形槽4.转子R32圆弧5.转子310槽及槽两侧L型面6.转子Φ10H7孔第2章工艺规程的设计2.1确定毛坯的的制造形式由零件图可知，其材料为ZL103，该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性，适用于承受较大应力，要求耐磨的零件。根据零件材料确定毛坯为铸件，已知零件的类型为大批量生产，故毛坯的铸造方法用精密铸造。此外，为消除残余应力，铸造后安排时效处理。由《机械加工工艺手册》查得该种铸造公差等级为CT7～9，加工余量等级MA-F级。2.2制订工艺路线 制定工艺路线的出发点，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能得到合理的保证。在生产纲领以确定为大批生产的条件下，可采用通用机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。工序01：精密铸造工序02：时效处理工序03：粗车右端Φ24孔、粗车Φ42孔工序04：粗车左端Φ53外圆；粗车、精车Φ53端面；粗车、半精车、精车Φ42孔；车Φ34孔；车145°工序05：半精车、精车Φ42孔；车Φ42.5孔；车Φ34孔；车1.545°工序06：粗车、半精车、精车梯形槽工序07：车R32圆弧工序08：粗铣、半精铣、精铣310槽；粗铣、精铣310槽两侧L型面工序09：钻、铰Φ10H7孔工序10：钳工去毛刺工序11：检验至图纸要求工序12：包装、入库2.3机械加工余量的确定转子零件材料ZL103，精密铸造，铸造精度CT8，毛坯余量等级MA-F，由《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4知，各加工表面加工余量如下所述：转子Φ24孔的加工余量转子Φ24孔，单边加工余量Z=1.5mm，Φ24孔表面粗糙度Ra12.5，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-7知，一步车削即可满足其精度要求。转子Φ42孔的加工余量转子Φ42孔，单边加工余量Z=1.5mm，Φ42孔表面粗糙度Ra1.6，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-7知，三步车削即粗车——半精车——精车可满足其精度要求。粗车单边加工余量Z=1.0mm半精车单边加工余量Z=0.4mm精车单边加工余量Z=0.1mm转子Φ53外圆的加工余量转子Φ53外圆，单边加工余量Z=1.5mm，Φ53外圆表面粗糙度Ra6.3，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-7知，一步车削即可满足其精度要求。转子R32圆弧的加工余量转子R32圆弧，单边加工余量Z=1.5mm，R32圆弧表面粗糙度Ra6.3，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-7知，一步铣削即可满足其精度要求。转子宽10槽及槽两侧L型面转子宽10槽及槽两侧L型面，因尺寸不大，故采用实心铸造，3×10槽表面粗糙度Ra1.6，由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8知，三步铣削即粗铣——半精铣——精铣方可满足其精度要求。粗铣单边加工余量Z=1.0mm半精铣单边加工余量Z=0.4mm精铣单边加工余量Z=0.1mm宽10槽两侧L型面，表面粗糙度Ra3.2，再由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8知，两步铣削即粗铣——精铣方可满足其精度要求。粗铣单边加工余量Z=1.0mm精铣单边加工余量Z=0.5mm转子Φ10H7孔的加工余量转子Φ10H7孔，因孔的尺寸不大，故采用实心铸造，孔表面粗糙度Ra6.3，由《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-7和表2.3-8知，首先钻孔至Φ9.8，再粗铰Φ9.8孔至Φ9.96，最后再精铰Φ9.96孔至Φ10H7孔。其他不加工表面，精密铸造即可满足其精度要求。2.4 确定切削用量及基本工时工序01：精密铸造工序02：时效处理工序03：粗车右端Φ24孔、粗车Φ42孔工步一：粗车右端Φ24孔1、切削用量机床为C620-1型卧式车床，所选刀具为YT5硬质合金内孔车刀。根据《切削用量简明手册》第一部分表1.1，由于C620-1型卧式车床的中心高度为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。1）确定切削深度由于单边余量为1.5mm，可在1次走刀内切完。2）确定进给量根据表1.4，在粗车右端Φ24孔、刀杆尺寸为16mm×25mm、≤3mm、工件直径为0～100mm时，=0.1～0.6mm/r按C620-1型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.26mm/r确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。根据表1.30，C620-1机床进给机构允许的进给力=3530N。根据表1.21，当≤2mm,≤0.35mm/r，，=200m/min(预计)时，进给力=760N。的修正系数为=0.1，=1.17（表1.29-2），故实际进给力为=760×1.17N=889.2N由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=0.27mm/r可用。3）选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。4）确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，≤3mm，≤0.25mm/r，切削速度=80m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=800.80.650.811.15m/min≈38.8m/min≈515r/min按C620-1机床的转速(表4.2-8），选择=480r/min则实际切削速度=38.8m/min5）校验机床功率由表1.24，≤3mm，≤0.27mm/r，≥46m/min时，=1.7KW。切削功率的修正系数=1.17，，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故实际切削时的功率为=0.72KW根据表1.30，当=480r/min时，机床主轴允许功率=5.9KW。<，故所选的切削用量可在C620-1机床上进行。最后决定的切削用量为=1.5mm，=0.26mm/r，=480r/min，=38.8m/min2、确定粗车Φ24孔的基本时间，式中=45mm，=1.5mm，=2mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=1则工步二：粗车Φ42孔，式中=25mm，=1.0mm，=0mm，=0mm，=0.26mm/r，=480r/min,=1则工序04：粗车左端Φ53外圆；粗车、精车Φ53端面；粗车、半精车、精车Φ42孔；车Φ34孔；车145°工步一：粗车左端Φ53外圆1、切削用量机床为C620-1型卧式车床，所选刀具为YT5硬质合金内孔车刀。根据《切削用量简明手册》第一部分表1.1，由于C620-1型卧式车床的中心高度为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。1）确定切削深度由于单边余量为1.5mm，可在1次走刀内切完。2）确定进给量根据表1.4，在粗车左端Φ53外圆、刀杆尺寸为16mm×25mm、≤3mm、工件直径为0～100mm时，=0.1～0.6mm/r按C620-1型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.26mm/r确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。根据表1.30，C620-1机床进给机构允许的进给力=3530N。根据表1.21，当≤2mm,≤0.35mm/r，，=200m/min(预计)时，进给力=760N。的修正系数为=0.1，=1.17（表1.29-2），故实际进给力为=760×1.17N=889.2N由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=0.26mm/r可用。3）选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。4）确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，≤3mm，≤0.25mm/r，切削速度=150m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=1500.80.650.811.15m/min≈72.7m/min≈437r/min按C620-1机床的转速(表4.2-8），选择=460r/min则实际切削速度=72.7m/min5）校验机床功率由表1.24，≤3mm，≤0.26mm/r，≥46m/min时，=1.7KW。切削功率的修正系数=1.17，，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故实际切削时的功率为=0.72KW根据表1.30，当=480r/min时，机床主轴允许功率=5.9KW。<，故所选的切削用量可在C620-1机床上进行。最后决定的切削用量为=1.5mm，=0.26mm/r，=460r/min，=72.7m/min2、确定粗车左端Φ53外圆的基本时间，式中=29.6mm，=1.5mm，=2mm，=0mm，=0.26mm/r，=460r/min,=1则工步二：粗车Φ53端面，式中=53mm，=42mm，=1.5mm，=2mm，=0mm，=0.26mm/r，=460r/min,=1则工步三：精车Φ53端面1、=0.5mm2、=0.20mm/r3、=2500.80.650.811.15m/min≈121m/min≈727r/min与727r/min相近的转速为760r/min，故=760r/min4、确定基本工时，式中=53mm，=42mm，=0.5mm，=2mm，=0mm，=0.1mm/r，=760r/min,=1则工步四：粗车Φ42孔，式中=8mm，=1.0mm，=0mm，=0mm，=0.26mm/r，=460r/min,=1则工步五：半精车Φ42孔1、=0.4mm2、=0.22mm/r3、=2000.80.650.811.15m/min≈96.9m/min≈582r/min与582r/min相近的转速为600r/min，故=600r/min4、确定基本工时，式中=8mm，=0.4mm，=0mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1则工步六：精车Φ42孔1、=0.1mm2、=0.20mm/r3、=2500.80.650.811.15m/min≈121m/min≈918r/min与918r/min相近的转速为955r/min，故=955r/min4、确定基本工时，式中=8mm，=0.1mm，=0mm，=0mm，=0.20mm/r，=955r/min,=1则工步七：车Φ34孔，式中=1mm，=5.0mm，=0mm，=0mm，=0.26mm/r，=460r/min,=1则工步八：车145°工序05：半精车、精车Φ42孔；车Φ42.5孔；车Φ34孔；车1.545°工步一：半精车Φ42孔1、=0.4mm2、=0.22mm/r3、=2000.80.650.811.15m/min≈96.9m/min≈734r/min与734r/min相近的转速为760r/min，故=760r/min4、确定基本工时，式中=25mm，=0.4mm，=0mm，=0mm，=0.22mm/r，=760r/min,=1则工步二：精车Φ42孔1、=0.1mm2、=0.20mm/r3、=2500.80.650.811.15m/min≈121m/min≈918r/min与918r/min相近的转速为955r/min，故=955r/min4、确定基本工时，式中=25mm，=0.1mm，=0mm，=0mm，=0.20mm/r，=955r/min,=1则工步三：车Φ42.5孔，式中=12mm，=0.25mm，=0mm，=0mm，=0.26mm/r，=460r/min,=1则工步四：车Φ34孔，式中=1mm，=5.0mm，=0mm，=0mm，=0.26mm/r，=460r/min,=1则工步五：车1.545°工序06：粗车、半精车、精车梯形槽工步一：粗车梯形槽1、切削用量机床为C620-1型卧式车床，所选刀具为YT5硬质合金内孔车刀。根据《切削用量简明手册》第一部分表1.1，由于C620-1型卧式车床的中心高度为200mm（表1.30），故选刀杆尺寸B×H=16mm×25mm，刀片厚度为4.5mm。根据表1.3，选择车刀几何形状为卷屑槽带倒棱型前刀面，前角，后角，主偏角，副偏角，刃倾角，刀尖圆弧半径。1）确定切削深度由于单边余量为3.0mm，可在1次走刀内切完。2）确定进给量根据表1.4，在粗车梯形槽、刀杆尺寸为16mm×25mm、≤3mm、工件直径为0～100mm时，=0.1～0.6mm/r按C620-1型卧式车床的进给量（表4.2-9），选择=0.26mm/r确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验。根据表1.30，C620-1机床进给机构允许的进给力=3530N。根据表1.21，当≤2mm,≤0.35mm/r，，=200m/min(预计)时，进给力=760N。的修正系数为=0.1，=1.17（表1.29-2），故实际进给力为=760×1.17N=889.2N由于切削时的进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=0.26mm/r可用。3）选择车刀磨钝标准及耐用度根据表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为1mm，可转位车刀耐用度T=30min。4）确定切削速度切削速度可根据公式计算，也可直接由表中查出。现采用查表法确定切削速度。根据表1.10，当用YT15硬质合金车刀加工铸件，≤3mm，≤0.25mm/r，切削速度=150m/min。切削速度的修正系数为=0.8，=0.65，=0.81,=1.15,==1.0(均见表1.28），故=1500.80.650.811.15m/min≈72.7m/min≈437r/min按C620-1机床的转速(表4.2-8），选择=460r/min则实际切削速度=72.7m/min5）校验机床功率由表1.24，≤3mm，≤0.27mm/r，≥46m/min时，=1.7KW。切削功率的修正系数=1.17，，=1.13，=0.8，=0.65（表1.28），故实际切削时的功率为=0.72KW根据表1.30，当=480r/min时，机床主轴允许功率=5.9KW。<，故所选的切削用量可在C620-1机床上进行。最后决定的切削用量为=3.0mm，=0.27mm/r，=460r/min，=72.7m/min2、确定粗车左端Φ53外圆的基本时间，式中=5.7mm，=3.0mm，=0mm，=0mm，=0.26mm/r，=460r/min,=3则工步二：半精车梯形槽1、=0.4mm2、=0.22mm/r3、=2000.80.650.811.15m/min≈96.9m/min≈582r/min与582r/min相近的转速为600r/min，故=600r/min4、确定基本工时，式中=9.9mm，=0.4mm，=0mm，=0mm，=0.22mm/r，=600r/min,=1则工步三：精车梯形槽1、=0.1mm2、=0.20mm/r3、=2500.80.650.811.15m/min≈121m/min≈727r/min与727r/min相近的转速为760r/min，故=760r/min4、确定基本工时，式中=10mm，=0.1mm，=0mm，=0mm，=0.20mm/r，=760r/min,=1则工序07：车R32圆弧1.选择刀具刀具选取可转位车刀刀，刀片采用YG8,2.决定车削用量决定车削深度决定每次进给量及切削速度根据仿形车床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按仿形车床标准选取＝600计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序08：粗铣、半精铣、精铣310槽；粗铣、精铣310槽两侧L型面工步一：粗铣310槽1.选择刀具刀具选取圆柱铣刀，刀片采用YG8,，，2.决定铣削用量1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝6003.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工步二：粗铣宽310槽两侧L型面1.选择刀具刀具选取圆柱铣刀，刀片采用YG8,，，2.决定铣削用量1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝6003.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工步三：半精铣310槽1.选择刀具刀具选取圆柱铣刀，刀片采用YG8,，，2.决定铣削用量1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝7503.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工步四：半精铣宽310槽两侧L型面1.选择刀具刀具选取圆柱铣刀，刀片采用YG8,，，2.决定铣削用量1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝7503.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工步五：精铣310槽1.选择刀具刀具选取圆柱铣刀，刀片采用YG8,，，2.决定铣削用量1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝9503.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工步六：精铣宽310槽两侧L型面1.选择刀具刀具选取圆柱铣刀，刀片采用YG8,，，2.决定铣削用量1）决定铣削深度2）决定每次进给量及切削速度根据X52K型立式铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出，则按机床标准选取＝9503.计算工时切削工时：，，，走刀次数则机动工时为工序09：钻、铰Φ10H7孔工步一：钻孔至Φ9.8确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取 故实际切削速度为 切削工时：，，，走刀次数i=23=6则机动工时为 工步二：铰Φ9.8孔至Φ10H7确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取 故实际切削速度为切削工时：，，，走刀次数i=23=6则机动工时为 工序10：钳工去毛刺工序11：检验至图纸要求工序12：包装、入库第3章专用夹具的设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。有老师分配的任务，我被要求设计工序08:粗铣、半精铣、精铣310槽；粗铣、精铣310槽两侧L型面，选用机床：X52K立式铣床。3.1问题的提出本夹具主要用于粗铣、半精铣、精铣310槽；粗铣、精铣310槽两侧L型面，属于工序08，表面粗糙度Ra1.6。3.2