机械制造技术课程设计-转速器盘加工工艺及钻φ10孔夹具设计

1、目录1序 言21.1设计目的21.2设计感想与体会22工艺规程与夹具设计过程32.1根据生产纲领，确定生产类型：32.2 零件的作用32.3零件的工艺分析42.4毛坯余量确定52.5，初步确定毛坯形状63工艺规程设计73.1定位基准的选择73.2零件表面加工方法的选择：74选择加工设备及刀、夹、量具104.1机床的选择104.2选择刀具105加工工序设计116 钻10钻床夹具设计186.1定位基准的选择186.2切削力的计算与夹紧力分析186.3夹具设计及操作的简要说明19主要参考文献201序 言全套图纸加扣 30122505821.1设计目的现代机械制造工艺设计是机械类专业学生在学完了机械制

2、造技术基础等技术基础和专业课理论之后进行的一个实践教学环节。其目的是巩固和加深理论教学内容，培养学生综合运用所学理论，解决现代实际工艺设计问题的能力。通过工艺规程及工艺装备设计，学生应达到：1、掌握零件机械加工工艺规程设计的能力；2、掌握加工方法及其机床、刀具及切削用量等的选择应用能力；3、掌握机床专用夹具等工艺装备的设计能力；4、学会使用、查阅各种设计资料、手册和国家标准等，以及学会绘制工序图、夹具总装图，标注必要的技术条件等。1.2设计感想与体会三周的课程设计就是一个团队合作的过程。所谓1+12，一个团队的合作，使我们的设计成果不到三周时间就渐渐呈现在我们的眼前。看着眼前的手工图纸、CAD

3、图和设计计算的手稿，三周的设计过程一幕幕浮现在眼前。三周的设计让我们学到了很多东西。这次设计可以说是三年的课程学习所掌握的所有机械工程学科的基础知识的融会贯通，因为我们以前曾经学得很好，但是都是理论的东西，学习了马克思主义哲学之后，终于知道理论联系实际才使我们有了更进一步的体会。在这次设计中，我学会的如何设计、如何计算，更重要的是我学会了合作，我懂得了团队合作的重要性。我们以前做的设计都是一个人的，而且规模小，不需要什么规划，这次可以说是综合了我们的所有智慧。同时，得到了我们的指导老师的大力支持。由于我们水平所限，设计中难免有错误和不妥之处，在此还诚请指导老师批评指正。2工艺规程与夹具设计过程

4、2.1根据生产纲领，确定生产类型：所给任务的零件是某机器上的一个转速器盘的零件。假定该机器年产量为50台，且每台机器中仅有一件，若取其备品率为5%，机械加工废品率为2%，则该零件的年生产纲领为：N=Qn(1+5%+2% )件/年=54件/年。由上式可知，该零件的年产量为54件，由零件的特征可知，它属于机体类小零件，因此，可以确定其生产类型为单件小批量生产。 2.2 零件的作用本设计任务给定的零件是该机器中的转速器盘，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，由于零件比较复杂，不成规则，故加工过程中需要用到复杂的夹具。2

5、.3零件的工艺分析 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。否则会影响机器设备的性能和精度。 由于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。在加工各孔的端面时，先用铣刀铣出下表面，在以下表面为基准，铣出上面的各表面（各孔的加工也是以下端面为定为基准的）；在加工前后端面时，由于工件前后尺寸较大，可在钻床上铣端平面，铣出后表面。之后，以后表面为基准，铣出两个9孔

6、，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。2.4毛坯余量确定 根转速器盘是一个结构较复杂的零件，要求材料要容易成型，切削性能好，同时要求强度要高，重要表面的表面硬度也要高，故选用铸铁材料HT20-40，铸铁材料是最常见的材料，其优点是：容易成型，切削性能好，价格低廉，且吸振性好。为了得到较好的强度和表面硬度，可在加工过程中进行调质处理，淬火，同时为了消除内应力对工件的影响，可进行适当的人工时效处理（如果需要的话）。由于零件的结构复杂，用锻件是不太可能的，因此，需要先根据零件图，做出铸模，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。2.3-12，用查

7、表方法确定各表面的加工余量如下表所示：表1 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13.5 11.51125上端面12.5(双面)10.5(双面)78（双面）37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092.5，初步确定毛坯形状3工艺规程设计3.1定位基准的选择：定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，定位基准选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选

8、择：考虑到以下几点要求，选择零件的重要面和重要孔做基准。在保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量尽量均匀，此外，还要保证定位夹紧的可靠性，装夹的方便性，减少辅助时间，所以粗基准为上端面。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。例如，先铣出下表面，再以下表面为基准，加工出上端各表面，同样，也是以下表面为基准钻出3个孔；加工前后端面时，先以下表面为基准，在钻床上铣出后端面，再以后端面为基准，加工出2个9的孔的前端面。 由于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各孔处的各个上端面，再以

9、上端面为基准，加工出其它孔处的下端面；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。3.2零件表面加工方法的选择：本设计任务给的零件需要加工的表面有：端面，内孔等，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，用铣车进行端铣平面，粗铣即可。（2）上边缘面：不是重要表面，粗铣即可。（3）各孔处的上端面：是重要表面，表面粗糙度R6.3，可以进行粗铣后，再进行半精铣或精铣。（4）后端面：是重要表面，也是定为基准面，表面粗糙度R6.3，进行粗铣再半精铣或精铣。（5）2个9孔的前端面：表面粗糙度R12.5，只需进行粗铣。（6）2个9孔的加工：表面粗

10、糙度R12.5，以下端面为基准，粗钻出2个9孔；普通钻床即可。（7）10孔的加工：表面粗糙度R6.3，可用钻床进行钻孔，粗钻或扩孔均可。（8）6孔的加工：表面粗糙度R3.2，是要求较高的孔，可进行粗钻半精钻，或者孔精扩，既可满足要求。（10）园角：有R3，R5,R6.5,R15几种园角，可用立铣刀周铣出园角。（三）制3.3定加工工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，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

11、量下降。由于是单件小批量生产，故加工工艺采用工序集中原则。方案一：表2工 序 号工 名 序 称工 序内 容1铸件铸造成型2热处理 去铸造应力3钻钻26孔4钻钻10孔5钻铰10孔6钻铰26孔7钻钻2-9孔8 铣 铣上下端两侧面铣铣10孔端两端面铣铣9孔端两端面9去毛刺去除锐毛剌10终检对零件各尺寸进行完工检测11防锈 用毛刷沾防锈油为零件防锈方案二：工序1:钳工划线;以上边缘面为粗基准，划出下表面的加工线工序2:以上端面为粗基准，粗铣处零件的下端面工序3:以下端面为精基准，对上端面进行精铣，使表面粗糙度达到Ra6.3的要求。工序4:以下端面为基准，先预钻出10孔，留出1mm的加工量。序5:以10

12、孔为基准,钻6两个孔，留出1mm的加工量。序6:在铰床上进行铰孔,粗铰中10孔,铰两个中6的孔，倒角。工序7:以下端面为基准，对上表面进行进行精铣,使表面粗糙度达到Ra6.3的要求工序8:以10孔和下表面为基准,精铣前端面。工序9:以前端面为基准，铣出后端面。工序10:以10孔和下表面为基准,钻出两个9mm的孔。工序11:钳工去毛刺。工序12:终检。工序13:涂油入库。工艺方案的比较与分析：根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将端面的精铣和下端面的粗铣放在前面，下端面的精铣放在后面，每一阶段要首先加工上端面后钻孔，左端面上10mm孔放后面加工。初步拟订加工路线方案一。方

13、案一遵循了工艺路线拟订的一般原则，但某些工序还有一些问题还值得进一步讨论。如，铣9端两端面与铣9端两侧面，两工序前后对调,这样保证了加工面的定位精度。工序钻孔10及孔口倒角0.5X度应在工序最终完成，使孔面在加工后有较多的时间进行自然时效，减少受力变形和受热变形对10mm通孔加工精度的影响。因左右两端面均对10mm孔有较高的位置要求，故它们的加工宜采用工序集中原则，减少装次数，提高加工精度。通过以上的两工艺路线的优、缺点分析，最后确定工艺路线方案二为该零件的加工路线。该工艺过程详见附表和附表2，机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。4选择加工设备及刀、夹、量具4.1机床的选择(a)工序3，4

14、，5用的是铣床，分别进行粗铣，精铣。用普通的卧铣床X62W型万能卧铣床即可。（b）工序5用的是钻床进行端面的钻削加工，使用普通的钻床即可。（c）工序7加工二个6孔，2个9孔，工序8加工10孔，采用专用夹具加紧，在立式钻床即可。可选用Z512B型立式钻床。（2）. 选择夹具本零件结构比较复杂，不成规则，故夹紧定位比较困难，可采用花盘来定位，并可以使用一些垫块来辅助定位加紧。例如，在加工上端面时，扇形部分下部分悬空，需要用一些垫块垫住，然后用花盘加紧，以防零件加紧时发生变形。在加工前后端面时，用花盘或压板都可以加紧。4.2选择刀具(a) 在工工序4，5，6铣平面时，铣刀可以选择直齿或错齿的端铣刀和

15、周铣刀，工序中有粗铣和精铣，在粗铣后，要留有一定的加工余量，供精铣工序加工。(b) 钻孔有10孔，需要留一定的加工余量，可用8麻花钻直接钻出来。(c) 钻孔需要钻三种孔10有粗钻和精钻，粗加工可用YT15,精加工可用YT30。4.3选择量具 本零件是单件小批量生产，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。（a）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

16、然满足要求。（b）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的内径百分尺，其不确定度为0.008， 5加工工序设计工序 粗铣处零件的下端面1）、选择刀具：根据工艺手册表3.1-27，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，其参数为：铣刀外径d0=100mm，铣刀齿数Z=10。2）、确定铣削深度a p：单边加工余量Z=1.50.27，余量不大，一次走刀内切完，则：a p=1.5mm3）、确定每齿进给量fz:根据切削手册表3.5，用硬质合金铣刀在功率为4.5kw的X51铣床加工时，选择每齿进给量fz=0.140

17、.24mm/z，由于是粗铣，取较大的值。现取：fz=0.18mm/z4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：根据切削手册表3.7，铣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铣刀直径d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度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=1.5mm fz=0.18mm/z，查得Vc=77mm/z n=245mm/z V=385mm/z根据X62W型立铣床说明书（表4.2-35）nc=255 r/min Vc=400 mm/min (横向)6）、计算基本工时：l=47mm l2=2 T=0. m

18、in工序 上端面进行精铣1）、选择刀具：根据工艺手册表3.1-27，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，铣刀外径d0=100mm，铣刀齿数Z=102）、确定铣削深度ap：由于单边加工余量Z=0.5，故一次走刀内切完，则：a p= 0.5 mm3）、确定每齿进给量fz:由切削手册表3.5，用硬质合金铣刀在功率为4.5kw的X51铣床加工时，选择每齿进给量fz=0.140.24mm/z，半精铣取较小的值。现取：fz=0.14mm/z4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：根据切削手册表3.7，铣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铣刀直径d0=100mm的硬质合金

19、端铣刀的耐用度T=180min。5）、确定切削速度Vc：根据切削手册表3.16可以查Vc：由 ap4mm z=0.14mm/z，查得：Vc=110mm/z n=352mm/z V=394mm/z根据X62W型立铣床说明书（表4.2-35）nc=380 r/min Vc=400 mm/min (横向)6）、计算基本工时：l=40 mm l2 =2 所以本工序的基本时间为： T=t1+t2=0.14+0.12=0.26min工序 精铣上表面1）切削深度：余量Z=0.65mm，可以一次切除。2）进给量：查机械制造工艺设计手册表314刀杆尺寸：2525mmf=0.550.7(mm/r),查机床说明书，

20、现取f=0.61mm/r3）计算切削速度 查工艺师手册表27-12V=k =48.9(m/min)4）确定主轴转速：n=302 (r/min)按照机床说明书，取n=320 r/min所以实际切削速度： V= n=320 =51.7(m/min)5）切削工时刀具行程L=20+3=23 mm =0.117 (min)工序 精铣前端面与精铣后端面参考书籍7表36.31选择材质为铣刀或者面铣：，铣刀。铣该平面的单边余量： 铣削深度：每齿进给量：按照参考书籍献7附表32.31，选择铣削速度：根据参考书籍献7附表22.33，选择铣床主轴的转动速度，根据公式（2.5）得：按照参考文献7表3.1-31 实际铣

21、削速度：进给量，由式（1.2）有：工作台每分进给量： 铣削的切削加工工时被加工零件切削层的长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取 次数为1机动时间：按照参考书籍5附表2.2.47可能够知道加工的辅助的时间加工的切削的工时被加工零件切削层的长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精加工时铣刀切出的长度：选择 次数为1机动时间：由参考书籍5附表2.3.42能够知道加工的辅助的时间工序 钻铰26孔加工条件工件材料：HT200加工要求：钻5.7孔。机床：Z525钻床。刀具：5.7标准高速钢麻花钻头切削用量查机械制造工艺设计手册表342V=0.35m/s,即0.3560=21 (m/min

22、)确定主轴转速：n=1671 (r/min)按照机床说明书，取n=1360 r/min所以实际切削速度： V= n=1360 =17.1(m/min)查机械制造工艺设计手册表338，f=0.080.12mm/r ，按照机床说明书，取0.1mm/r,切削工时:T= 2.11其中：=5.5+2=7.5 mm代入得：t=0.055 (min)铰6孔机床：Z512B5钻床。刀具： 铰刀 切削用量查工艺师手册表28-13，V=18m/min确定主轴转速： n=272 (r/min)按照机床说明书，取n=272 r/min所以实际切削速度： V= n=272 =17.1(m/min)查工艺师手册表28-1

23、3，f=0.32mm/r，按照机床说明书，取0.28mm/r,切削工时:刀具行程L=15+1+3=19 (mm) =0.25 (min)以上为钻一个孔的机动时间，故本工步的机动时间为T=2 =0.252=0.5 (min)n)工序 钻2-9孔(1)、加工条件工件材料：HT20-40正火，b=220MPa，190220HBS 加工要求：钻孔9mm 机床选择：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9mm高速钢锥柄标准麻花钻（见工艺手册P84）d=9 L=14mm f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

24、 （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： m/min.基本工时： l=80mm ) l2=(14)mm(取4mm)按工艺手册表6.2-5公式计算1.24（min）工序 钻铰10孔钻10孔至9查工艺师手册表28-13，V=18m/min确定主轴转速：n=716 (r/min)按照机床说明书，取n=680 r/min所以实际切削速度： V= n=680 =17.1(m/min)查工艺师手册表28-13，f=0.2mm/r ，按照机床说明书，取0.17mm/r,切削工时:刀具行程L= =15+1+3=19 mm =0.165 (min)以上为钻一个孔的机动时间，故本工步的机动时间为T=2=0.1652=0.33 (min).铰10孔查工艺师手册表28-13，V=26m/min确定主轴转速：n=1035 (r/min)按照机床说明书，取n=960 r/min所以实际切削速度： V= n=960 =24.1(m/min)查工艺师手册表28-13,取f=0.17mm/r 切削工时:刀具行程L= =15+1+3=19 mm =0.135(min)以上为钻一个孔的机动时间，故本工步的机动时间为T=2=0.1352=0.27 (min)6 钻10钻床夹具设计为了