1、目 录第一章 转速器盘机械加工工艺及其夹具设计31 零件分析 31.1零件的分析3 1.2零件的工艺性分析和零件图的审查42 选择毛坯42.1确定毛坯成形方法42.2铸件结构工艺性分析42.3铸造工艺方案确定42.4铸造工艺参数的确定53 工艺规程设计53.1定位基准的选择53.2制定工艺路线63.3选择加工设备及刀、夹、量具73.4加工工序设计93.5切削用量及基本工时93.6填写机械加工工艺卡和机械加工工序卡124 夹具设计124.1工件的定位与夹紧124.2夹紧力计算124.3钻套、钻模板设计135 设计小结 146参考文献15第一章 转速器盘机械加工工艺及夹具设计1零件分析1.1零件的
2、分析转速器盘是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。6.5mm孔装两销，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9mm孔用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。1.2零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，
3、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I ,II ,III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（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，由于工件前后尺寸较大，可在铰床上铣端平面，铣出后表面。之后，以后表面为基准，铣出两个9孔，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。
4、2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6000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，又采用砂型铸造，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（参考金属工艺学课
5、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，因铸件制造批量为大批生产（参考金属工艺学课程设计表1-8），故选用砂型机器造型。型芯尺寸不大，形状简单（参考金属工艺学课程设计表1-9），故选择手工芯盒造芯。圆柱在上下箱中的深度相差很小。此外，底平面位于下箱中，能够保证其铸造质量。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，灰铸铁查金属工艺学课程设计表1-11，查得加工余量等级为，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，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分型负数的确定按公式计
6、算，mm，1，取。但考虑上型的许多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。2.4.3不铸孔的确定为简化铸件外形，减少型芯数量，直径小于30mm的孔均不铸出，而采用机械加工形成。2.4.4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。3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。先铣出下表面，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
7、面为基准钻出I,II,III 3个孔；加工前后端面时，先以上端面和I,II,为基准，在铣床上铣出后端面，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。3.2制订工艺路线制订工艺路线如下： 上表面表面粗糙度为Ra6.3，加工方案确定为：粗铣精铣；上端面 表面粗糙度为Ra6.3，加工方案确定为：粗铣精铣；前端面表面粗糙度为Ra6.3，加工方案确定为：粗铣精铣；后端面 表面粗糙度为Ra12.5，加工方案确定为：
8、粗铣；10mm孔表面粗糙度为Ra6.3加工方案确定为：钻削扩削或钻削铰削；6mm孔 表面粗糙度为Ra3.2，加工方案确定为：钻削铰削；9mm孔 表面粗糙度为Ra12.5，加工方案确定为：钻削；有R3，R5,R6.5,R15几种圆角，可用立铣刀铣出圆角。具体方案如下表格所示：工序号工序内容10铸造20热处理30粗铣下表面40粗铣后端面50粗、精铣前端面60钻、扩削加工直径为9mm的孔70粗铣上表面、上端面80粗铣下端面90精铣上表面、上端面100钻、扩加工10mm的孔并锪倒角0.545110粗、精铣加工120圆弧端面120钻削、铰削加工两个直径为6mm的孔130去毛刺140检查150入库3.3选
9、择加工设备及刀、夹、量具3.31 选择加工设备(1)工序30、40、50、70、80、90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。(2)工序120是铰孔工序，分别是粗铰和半精铰。使用普通的铰床即可。(3)工序60、100、120加工一个10孔，2个6孔，2个9孔，在立式钻床即可。可选用Z525型立式钻床。3.32 选择刀具(1)在工序30、40、50、70、80、90铣平面时，铣刀可以选择直齿或错齿的端铣刀和周铣刀，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。(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
10、出来。(3)铰孔需要铰孔6，有粗铰和精铰，粗加工可用YT15,精加工可用YT30。3.33选择量具 本零件是单件中批量生产，故采用的是通用量具。按计量器具的不确定度选择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。 3.33.2选择内孔的量具：此零件对孔的精度要求较高，可选用分度值为0.01mm，测量范围为0-150mm的内径百分尺。3.34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)
11、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0910+0.049+0.0136孔055.760+0.0369孔093.35工序加工尺寸、尺寸公差、使用量具 （1）280.5分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺（2）120.2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)100.013分度值0.01mm，测量范围为0-150mm的内径百分尺60.0309-分
12、度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺。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3.4.1确定机械加工余量及工序尺寸根据以上原始资料及机械加工工艺，确定的加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸如下：钻2个60+0.036：毛坯为实心，而孔的精度要求介于IT9IT8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：60+0.036mm，2Z=0.2mm。具体工序尺寸如下：工序名称工序间余量mm经济精度m表面粗糙度m工序间尺寸mm尺寸公差mm表面粗糙度m铰孔0.2H9Ra6.3660+0.0
13、36Ra6.3钻孔5.8H12Ra12.55.85.80+0。120Ra12.53.5确定切削用量及基本工时3.5.1钻削、铰削加工两个6mm的孔.钻削两个5.8mm的孔（1）选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册，由钻削深度ap=2.9mm,选择d0=5.8mm的H12级高速钢麻花钻（GB1438-85）,机床选立式钻床Z525。（2）选择切削用量 进给量f 查阅机械制造工艺设计简明手册表4.1-16，取f=0.32mm/r。根据切削用量简明手册表2.7，取f=0.27mm/r0.33mm/r，故取f=0.32mm/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f0.33
14、mm/r，d012mm时，轴向力Ff=2100N。轴向力的修正系数为1.0，故Ff=2100N。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Fmax=8829N。由于FfFmax,故f=0.32m/r可用。切削速度Vc根据切削用量简明手册表2.15，根据f=0.32m/r和铸铁硬度为HBS=200217，取VC=14m/min，根据切削用量简明手册表2.31，切削速度的修正系数为Ktv=1.0，Kmv=0.88,Ksv=0.9,Kxv=0.84,Klv=1.0,故v=VcKv=141.00.880.90.841.01.0=9.31/min，Nc=1000v/(pid0)=100
15、09.31/(3,145.8)=511.2r/min根据立式钻床Z525说明书，选Nc=392r/min,故Vc=pid0n/1000=7.14m/min确定钻头磨钝标准及刀具磨损寿命 根据切削用量简明手册表2.12，当d0=5.8mm时，钻头后刀面最大磨损量0.5mm，T=20min。检验机床扭矩及功率根据切削用量简明手册表2.21，当f0.3mm/r,d011.1mm，查得Mc10.49Nm，根据立式钻床Z525说明书，当Nc=392r/min,Mm=72.6Nm，故McMm，根据切削用量简明手册表2.23，Pcc=1.0kw，根据立式钻床Z525说明书，Pcm=2.8kw，故PccPcm
16、即f=0.32mm/r,Nc=392r/min,Vc=7.14m/min。计算基本工时Tm=L/Vf，L=l+y+，l=11mm,查切削用量简明手册表2.29，y+=5mm，故L=11+5=16Tm=L/Vf=16(392*0.32)=0.13min,Tm=2*0.13=0.26min.粗铰两个5.96H10mm孔（1）选择刀具和机床查阅机械制造工艺设计简明手册，选择d0=5.96 mm的H10级高速钢锥柄机用铰刀，（GB1134-84）, 机床选立式钻床Z525。（2）选择切削用量进给量f查阅切削用量简明手册表2.21及表2.14，根据机床说明书取f=0.65mm/r1.3mm/r，取f=
17、0.72mm/r。切削速度Vc根据切削用量简明手册表2.24，取Vc=5m/min, 根据切削用量简明手册表2.31, 切削速度的修正系数为Ktv=1.0，Kmv=0.88。故V= VcKv=4.4m/min,Nc=1000v/(pid0)=235.1r/min。根据立式钻床Z525说明书，选Nc=195 r/min,Vc=pid0n/1000=3.65m/min 确定铰刀磨钝标准及刀具磨损寿命 根据切削用量简明手册表2.12，当d0=5.96mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.4mm，故刀具磨损寿命T=60min，切削用量f=0.72mm/r,Nc=195r/min,Vc=3.65m/min。
18、 计算基本工时 Tm=L/Vf，L=l+y+，l=11mm,查切削用量简明手册表2.29，y+=5mm，故L=11+5=16Tm=L/Vf=16/(195*0.72) =0.11min,Tm=2*0.11=0.22min.精铰两个6H9mm孔（1）选择刀具和机床 查阅机械制造工艺设计简明手册，选择d0=6 mm的H9级高速钢锥柄机用铰刀，（GB1133-84）, 机床选立式钻床Z525。（2）选择切削用量进给量f查阅切削用量简明手册表2.21及表2.14，根据机床说明书取f=0.5mm/r1.3mm/r，取f=0.57mm/r。切削速度Vc根据切削用量简明手册表2.24，取Vc=4m/min,
19、 根据切削用量简明手册表2.31, 切削速度的修正系数为Ktv=1.0，Kmv=0.88。故V= VcKv=3.52m/min,Nc=1000v/(pid0)=186.8r/min。根据立式钻床Z525说明书，选Nc=140 r/min,Vc=pid0n/1000=2.64m/min确定铰刀磨钝标准及刀具磨损寿命根据切削用量简明手册表2.12，当d0=6mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.4mm，故刀具磨损寿命T=60min，切削用量f=0.57mm/r,Nc=140r/min,Vc=2.64m/min。计算基本工时 Tm=L/Vf，L=l+y+，l=11mm,查切削用量简明手册表2.29，y+
20、5mm，故L=11+5=16Tm=L/Vf=16/(140*0.57) =0.2min,Tm=2*0.2=0.4min。3.6填写机械加工工艺卡和机械加工工序卡 工艺文件详见附表。4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。4.1工件的定位与夹紧工件在夹具上以一面二销进行定位，在夹具底座上设置一面与前端面平行，2个9mm孔分别用圆柱销和削扁销定位，扁销朝Y方向削扁。一面和圆柱销控制5个自由度，再加上扁销实现完全定位。圆柱销前端有螺栓，和面之间螺栓连接实现夹紧。4.2夹紧力计算计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。本工序在钻削加工过程中，切削力可以分
21、解成切削扭矩和轴向切削力，因轴向切削力的方向与夹具的夹紧方向相同，有助于工件的夹紧，因此在计算夹紧力时，可以不计算轴向切削力。而为保证夹紧可靠，应该将理论夹紧力乘上安全系数，作为工件加工时所需要的夹紧力，即：Wk=WK其中K=K0K1K2K3K4K5K6，查机床夹具设计手册，表1.2.1得：K0=1.5,K1=1.2,K2=1.15,K3=1.0,K4=1.4,K5=1.0,K6=1.0,则K=2.691.查机床夹具设计手册，表1.2.7得： M=0.21D2s0.8Kp查机床夹具设计手册，表1.2.8得：Kp=1.031由于钻头直径d=5.8mm，所以，M=3.71Nmm2因此，实际需要的夹
22、紧力为，Wk=9.98Nmm2夹紧机构采用压板夹紧，机构的传动效率为=0.95，螺母产生的夹紧力为：F夹=Q*L/(tg1+ztg(+2)。查机床夹具设计手册表1.2.20，得=6.22mm， 查表1.2.21得z=3.675mm，=229，查1.2.22得2=950，f=tg1=0.81则F夹=45120/(6.220.18+3.675tg12.31)=2180.23N则作用在压板上的力为F夹L0=F压l由公式得F压=F夹L0/l=934.4NF压在工件上的夹紧力作用点到钻头在工件上加工时作用点的距离为l=49mm，因此，夹紧力产生的扭矩为，M压=F压fl=8240 Nmm2因WkM压，故改
23、机构能满足钻孔要求。4.3钻套、钻模板设计为进行钻、铰加工，采用快换钻套，其孔径尺寸和公差如下：钻5.8H12mm，麻花钻的最大极限尺寸为5.8+0.15mm，即钻套尺寸为5.95+0.035+0.013mm，圆整可写成6+0.035+0.013mm。粗铰两个6H10孔：铰孔选用GB1133-84中的标准铰刀改制而成，其尺寸为6+0.006+0.044mm，按规定取铰孔时钻套的尺寸公差为6+0.044G7，即钻套的尺寸为6.0040.006+0.024，圆整后可写成6+0.010+0.028mm。精铰两个6H9孔：铰孔选用GB1133-84中的标准铰刀，其尺寸为6+0.013+0.023mm，
24、按规定取铰孔时钻套的尺寸公差为6+0.023G6，即钻套的尺寸为6.023+0.006+0.017，圆整后可写成6+0.029+0.040mm。钻套形状尺寸在机床夹具设计手册中查取。设计钻模板：钻模板通过销子和螺栓与夹具体连接。钻模板的尺寸与形状由机床夹具设计手册中查取。夹具精度分析机械加工中，保证加工出合格零件的必要条件是：加工误差不大于被加工零件的相应公差。加工误差来源于两方面，一是加工方法误差G，二是与夹具有关的误差，分为零件在夹具中的定位误差D和夹具对刀和导向误差T及夹具的制造及在机床上的安装误差A根据误差的随机性特点，按概率合成原理，根据生产实际情况，与夹具有关的误差占加工误差的绝大
25、部分，故按几率相等的原理，取零件公差的3/4作为判别依据得到保证加工零件的合格条件是（2D+2T+2A）0.50.75k（k为零件相应加工尺寸公差），因为加工方法误差取决于机床精度，所以只进行夹具的精度分析计算。满足上述条件，认为夹具满足精度要求，否则精度不足。钻孔夹具产生误差T=(2+e2+ k2+m2+n2)0.5,-钻模板底孔至定位基准尺寸误差，e，k-钻套内外圆同轴度误差，m-钻套与衬套的配合间隙，n-钻套与钻头的配合间隙。钻套垂直度误差对孔位置影响折算为：（B+h）t1/H心轴底面平行度误差对孔位置影响折算为：Bt1/L定位误差：基准重合。B=0,基准不重合Y=0.036-(-0.0
26、14)=0.05mm，定位销与孔配合最大间隙。D=Y=0.05mm导向误差：最后是铰刀，故按铰刀计算。=0.02mm；e=k=0，同轴度误差忽略；m=0.034-0.001=0.033mm；n=0.040-0.013=0.027mm。则T=(2+e2+ k2+m2+n2)0.5=0.047mm，安装误差A=（B+h）t1/H）2+ （Bt1/L）2）0.5=0.014mm，则夹具精度：（2D+2T+2A）0.5=0.070.75k=0.15综上，此夹具能满足加工要求。5设计小结三周的课程设计已近尾声。经过自己的努力，已基本完成此次设计的各项任务。此次课程设计是在我们学完了大学三年的全部基础课程
27、技术基础课程以及部分专业课的基础之上进行的，是一次深入的综合性的应用和总结，也是一次理论联系实际的训练，为我们大四的毕业设计打下基础和铺垫。就我个人而言，这次课程设计包括三个部分：前期资料的搜集和整理集，工艺和夹具设计。此次课程设计让我认识到作为一名科技工作人员必须具有求真务实和严谨的科学态度，培养理论联系实际，钻研创新与事实其实相结合的工作作风。经过这次课程设计，我学会了收集、查阅和综合分析各种资料，正确应用各种标准手册和工具书籍，进一步提高了自己分析、计算等基本技能。与此同时，我更加熟悉了办公软件的操作，更重要的是我对CAD等制图软件的应用更加成熟了。最后，感谢毛平淮教授的辛勤指导和帮助
28、谢谢！6参考文献1 机械制造技术基础（第三版）.卢秉恒主编.机械工业出版社，20102AotoCAD2007实用教程.潘地林主编.中国科学技术大学出版社，20073 切削用量简明手册(第三版). 艾兴，肖诗纲 主编. 机械工业出版社，20044 机械制造技术基础课程设计.陈立德主编.高等教育出版社，20095 互换性与技术测量. 廖念昭、古莹菴、莫雨松、李硕根、杨兴骏主编.中国计量出版社,19986 画法几何及机械制图（第2版）.董怀武主编.武汉理工大学出版社,20057机床夹具设计.薛源利主编.机械工业出版社,20008机械制造工艺设计简明手册.李益民主编.机械工业出版社,19999机床夹具图册王小华主编.机械工业出版社，199215
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