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機械制造工藝學課程設計任務書
題目：轉速器盤零件的機械加工工藝規(guī)程及專用夾具
內(nèi)容：（1）零件一毛坯合圖 1張
（2）機械加工工藝規(guī)程卡片 12張
（3）夾具裝配總圖 1張
（4）夾具零件圖 一張
（5）課程設計說明書 一份
原始資料：該零件圖樣一張；單件大批量生產(chǎn)。
班級：
學生：
指導老師：
2008年 12 月 18 日
目錄
第一部分：
序言 ………………………………………………………………………… 2
一 設計目的……………………………………………………………… 2
二 設計感想與體會 …………………………………………………… 2
第二部分：工藝規(guī)程與夾具設計過程
工藝規(guī)程與夾具設計過程 ……………………………………………… 4
一、設計題目,計算生產(chǎn)綱領及生產(chǎn)型………………………………… 4
二、零件的分析………………………………………………………5 (一) 零件的作 ……………………………………………………………… 5
(二) 零件的工藝分析 ……………………………………………………… 5
三、確定毛坯的制造方法，初步確定毛坯 ……………………… 6
四、工藝規(guī)程設計 ………………………………………………………… 6
(一) 定位基準的選擇 ……………………………………………………6
（二）零件表面加工方法的選擇………………………………………… 7
（三）制定加工工藝路線 ……………………………………………… 8
（四）選擇加工設備及刀、夾、量具 ………………………………… 10
五、加工工序設計 ……………………………………………………… 11
(一) 確定切削用量及基本工時 ………………………………………… 11
六、填寫機械加工工藝卡和機械加工工序卡 …………………………17
七、夾具設計…………………………………………………………………17
（一）問題的提出………………………………………………………………17
（二） 夾具設計的有關計算………………………………………………17
（三） 夾具結構設計及操作簡要說明…………………………………20八、主要參考文獻…………………………………………………………21
序 言
一、設計目的：
現(xiàn)代機械制造工藝設計是機械類專業(yè)學生在學完了《機械制造技術基礎》等技術基礎和專業(yè)課理論之后進行的一個實踐教學環(huán)節(jié)。其目的是鞏固和加深理論教學內(nèi)容，培養(yǎng)學生綜合運用所學理論，解決現(xiàn)代實際工藝設計問題的能力。通過工藝規(guī)程及工藝裝備設計，學生應達到：
1、掌握零件機械加工工藝規(guī)程設計的能力；
2、掌握加工方法及其機床、刀具及切削用量等的選擇應用能力；
3、掌握機床專用夾具等工藝裝備的設計能力；
4、學會使用、查閱各種設計資料、手冊和國家標準等，以及學會繪制工序圖、夾具總裝圖，標注必要的技術條件等。
?
二、設計感想與體會：
三周的課程設計就是一個團隊合作的過程。所謂1+1>2，一個團隊的合作，使我們的設計成果不到三周時間就漸漸呈現(xiàn)在我們的眼前。看著眼前的手工圖紙、CAD圖和設計計算的手稿，三周的設計過程一幕幕浮現(xiàn)在眼前。
三周的設計讓我們學到了很多東西。這次設計可以說是三年的課程學習所掌握的所有機械工程學科的基礎知識的融會貫通，因為我們以前曾經(jīng)學得很好，但是都是理論的東西，學習了馬克思主義哲學之后，終于知道理論聯(lián)系實際才使我們有了更進一步的體會。
在這次設計中，我學會的如何設計、如何計算，更重要的是我學會了合作，我懂得了團隊合作的重要性。我們以前做的設計都是一個人的，而且規(guī)模小，不需要什么規(guī)劃，這次可以說是綜合了我們的所有智慧。同時，得到了我們的指導老師的大力支持。
由于我們水平所限，設計中難免有錯誤和不妥之處，在此還誠請指導老師批評指正。
工藝規(guī)程與夾具設計過程
一、根據(jù)生產(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型：
所給任務的零件是某機器上的一個轉速器盤的零件。假定該機器年產(chǎn)量為5000臺，且每臺機器中僅有一件，若取其備品率為5%，機械加工廢品率為2%，則該零件的年生產(chǎn)綱領為：
N=Qn(1+5%+2% )件/年=5400件/年。由上式可知，該零件的年產(chǎn)量為5400件，由零件的特征可知，它屬于機體類小零件，因此，可以確定其生產(chǎn)類型為單件大批量生產(chǎn)。
二 零件的分析
（一） 零件的作用
本設計任務給定的零件是該機器中的轉速器盤，即傳遞運動并保持其他零件正確工作方式，和保持互相之間的正確位置。其對加工平面，平行度，加工孔，垂直度，等有一定的要求，由于零件比較復雜，不成規(guī)則，故加工過程中需要用到復雜的夾具。
零件的工藝分析
該零件圖的視圖正確，完整，尺寸，公差及技術都符合要求。但是，零件的加工過程，需要有較高的平面度，某些地方需要較細的表面粗糙度，各裝配基面要求有一定的尺寸精度和平行度。否則會影響機器設備的性能和精度。
由于零件的結構比較復雜，加工時需要較復雜的夾具才能準確的定位，并保持適當?shù)膴A緊力，可以用花盤進行定位加緊，并用墊塊進行輔助定位。
同時基準面的選擇也是很重要的。在加工各孔的端面時，先用銑刀銑出下表面，在以下表面為基準，銑出上面的各表面（各孔的加工也是以下端面為定為基準的）；在加工前后端面時，由于工件前后尺寸較大，可在鏜床上銑端平面，銑出后表面。之后，以后表面為基準，銑出兩個Φ9孔，在加工過程中，應盡量減少安裝的次數(shù)，以減少安裝時帶來的安裝誤差。
三 確定毛坯的制造方法，初步確定毛坯形狀
根轉速器盤是一個結構較復雜的零件，要求材料要容易成型，切削性能好，同時要求強度要高，重要表面的表面硬度也要高，故選用鑄鐵材料HT200，鑄鐵材料是最常見的材料，其優(yōu)點是：容易成型，切削性能好，價格低廉，且吸振性好。為了得到較好的強度和表面硬度，可在加工過程中進行調(diào)質(zhì)處理，淬火，同時為了消除內(nèi)應力對工件的影響，可進行適當?shù)娜斯r效處理（如果需要的話）。
由于零件的結構復雜，用鍛件是不太可能的，因此，需要先根據(jù)零件圖，做出鑄模，進行鑄造，最好用成型鑄造法，以減少加工余量和保證零件的結構準確性。
2.3-12，用查表方法確定各表面的加工余量如下表所示：
表1
加工表面
基本尺寸
加工余量等級
加工余量數(shù)值
說明
右側面
28mm
H
2mm
單側加工
左端面
8mm
H
2mm
單側加工
右端面
14mm
H
2mm
單側加工
中間端面
4mm
H
2mm
單側加工
四 工藝規(guī)程設計
定位基準的選擇：
定位基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，定位基準選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高，否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。
粗基準的選擇：考慮到以下幾點要求，選擇零件的重要面和重要孔做基準。在保證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盡量均勻，此外，還要保證定位夾緊的可靠性，裝夾的方便性，減少輔助時間，所以粗基準為上端面。本零件是有精度較高要求的孔的盤狀零件，平面和孔是設計的基準，也是裝配和測量的基準，在加工時，應盡量以大平面為基準。
例如，先銑出下表面，再以下表面為基準，加工出上端各表面，同樣，也是以下表面為基準鉆出3個孔；加工前后端面時，先以下表面為基準，在鏜床上銑出后端面，再以后端面為基準，加工出2個Φ9的孔的前端面。
由于扇形部分的表面比較不易加工，首先以加工出來的下端面為基準加工出各孔處的各個上端面，再以上端面為基準，加工出其它孔處的下端面；零件的2個Φ9孔的上邊緣表面是不能用來作為定位基準的。
零件表面加工方法的選擇：
本設計任務給的零件需要加工的表面有：端面，內(nèi)孔等，其加工方法如下：
（1）下表面（大面積表面）：雖然不是重要的表面，沒有粗糙度要求，但是定位基準面，用銑車進行端銑平面，粗銑即可。
（2）上邊緣面：不是重要表面，粗銑即可。
（3）各孔處的上端面：是重要表面，表面粗糙度R6.3，可以進行粗銑后，再進行半精銑或精銑。
（4）后端面：是重要表面，也是定為基準面，表面粗糙度R6.3，進行粗銑再半精銑或精銑。
（5）2個Φ9孔的前端面：表面粗糙度R12.5，只需進行粗銑。
（6）2個Φ9孔的加工：表面粗糙度R12.5，以下端面為基準，粗鏜出2個Φ9孔；；普通鏜床即可。
（7）Φ10孔的加工：表面粗糙度R6.3，可用鏜床進行鏜孔，粗鏜或擴孔均可。
（8）Φ6孔的加工：表面粗糙度R3.2，是要求較高的孔，可進行粗鏜→半精鏜，或者孔→精擴，既可滿足要求。
（10）園角：有R3，R5,R6.5,R15幾種園角，可用立銑刀周銑出園角。（三） 制定加工工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置精度）和表面質(zhì)量等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已經(jīng)確定為中批量生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機床配以專用夾具并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。由于是單件小批量生產(chǎn)，故加工工藝采用工序集中原則。
方案一：表2
工序號
工序內(nèi)容
01
鑄造
02
時效
03
涂漆
04
銑Φ9端兩側面
05
銑Φ10端兩端面
06
銑Φ9端兩端面
07
鉆通孔Φ10與鉆通孔Φ6
08
鉆通孔Φ9
09
鏜孔Φ10，孔口倒角0.5X４５度
10
檢驗
11
入庫
方案二：表3
工序號
工序內(nèi)容
01
鑄造
02
時效
03
涂漆
04
銑Φ9端兩端面
05
銑Φ10端兩端面
06
銑Φ9端兩側面
07
鉆通孔Φ10與鉆通孔Φ6
08
鏜孔Φ10，孔口倒角0.5X４５度
09
鉆通孔Φ9
10
檢驗
11
入庫
工藝方案的比較與分析：
因左右兩端面均對φ10mm孔有較高的位置要求，故它們的加工宜采用工序集中原則，減少裝次數(shù)，提高加工精度。
根據(jù)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則，將端面的精銑和下端面的粗銑放在前面，下端面的精銑放在后面，每一階段要首先加工上端面后鉆孔，左端面上φ10mm孔放后面加工。初步擬訂加工路線方案一。方案一遵循了工藝路線擬訂的一般原則，但某些工序還有一些問題還值得進一步討論。如，銑Φ9端兩端面與銑Φ9端兩側面，兩工序前后對調(diào),這樣保證了加工面的定位精度。工序鏜孔Φ10及孔口倒角0.5X４５度應在工序最終完成，使孔面在加工后有較多的時間進行自然時效，減少受力變形和受熱變形對Φ10mm通孔加工精度的影響。
通過以上的兩工藝路線的優(yōu)、缺點分析，最后確定工藝路線方案一為該零件的加工路線。該工藝過程詳見附表１和附表2，機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片。
（四） 選擇加工設備及刀、夾、量具
（1）. 機床的選擇
(a)工序4，5，6用的是銑床，分別進行粗銑，精銑。用普通的臥銑床X62W型萬能臥銑床即可。
（b）工序9用的是鏜床進行端面的鏜削加工，使用普通的鏜床即可。
（c）工序7加工一個Φ10孔，2個Φ6孔，工序8加工2個Φ9孔，采用花盤加緊，在立式鉆床即可。可選用Z535型立式鉆床。（2）. 選擇夾具本零件結構比較復雜，不成規(guī)則，故夾緊定位比較困難，可采用花盤來定位，并可以使用一些墊塊來輔助定位加緊。
例如，在加工上端面時，扇形部分下部分懸空，需要用一些墊塊墊住，然后用花盤加緊，以防零件加緊時發(fā)生變形。在加工前后端面時，用花盤或壓板都可以加緊。
（3）選擇刀具
(a) 在工工序4，5，6銑平面時，銑刀可以選擇直齒或錯齒的端銑刀和周銑刀，工序中有粗銑和精銑，在粗銑后，要留有一定的加工余量，供精銑工序加工。
(b) 鉆孔有Φ10孔，需要留一定的加工余量，可用Φ8麻花鉆直接鉆出來。
(c) 鏜孔需要鏜三種孔Φ10有粗鏜和精鏜，粗加工可用YT15,精加工可用YT30。
（4）. 選擇量具
本零件是單件小批量生產(chǎn)，故采用的是通用量具。選擇量具的方法有兩種：一是按計量器具的不確定度選擇；二是按計量器具的測量方法的極限誤差來選擇。在這里選的是第一種方法。
（a）選擇平面的量具：
由零件圖上看，各平面的相互位置要求不是非常嚴格，其最小不確定度為0.2mm，選用分度值為0.02mm，測量范圍為0-150mm的游標卡尺就行了，因為其不確度為0.02mm，顯然滿足要求。
（b）選擇內(nèi)孔的量具：
此零件對孔的精度要求較高，其中例如I孔的下偏差要求在0.013之內(nèi)，故可選用分度值為0.01mm，測量范圍為0-150mm的內(nèi)徑百分尺，其不確定度為0.008，滿足測量精度的要求。
工序 加工尺寸 尺寸公差 使用量具???
１ 28 0.5 分度值為0.02mm，測量范圍為0-150mm的游標卡尺???
２ 12 0.2 分度值為0.02mm，測量范圍為0-150mm的游標卡尺???
３ 14 --- 分度值為0.02mm，測量范圍為0-150mm的游標卡尺???
4 Φ10 0.013 分度值為0.01mm，測量范圍為0-150mm的內(nèi)徑百分尺???Φ6 0.030????Φ9 --- 分度值為0.02mm，測量范圍為0-150mm的游標卡尺
注：本零件要求測量的尺寸并不是很復雜，故只要這兩種量具就足夠了。
五 加工工序設計
(一) 確定切削用量及基本工時（機動時間）
在工藝文件中還要確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)、進給量f及切削速度Vc 。(2)確定方法是：確定切削深度——>確定進給量——>確定切削速度．(3)具體要求是：①由工序或工步余量確定切削深度：精、半精加工全部余量在一次走刀中去除；在中等功率機床上一次走刀ap可達8～10mm。②按本工序或工步加工表面粗糙度確定進給量：對粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初選進給量后還要校驗機床進給機構強度：③可用查表法或計算法得出切削速度Vc查，用公式 換算出查表或計算法所得的轉速nc查，根據(jù)Vc查在選擇機床實有的主軸轉速表中選取接近的主軸轉速n機作為實際的轉速，再用 換算出實際的切削速度Vc機填入工藝文件中。對粗加工，選取實際切削速度Vc機、實際進給量f機和背吃刀量asp之后，還要校驗機床功率是否足夠等，才能作為最后的切削用量填入工藝文件中。
１ 工序鉆２個φ9mm孔
(1)、加工條件
工件材料：HT200正火，бb=220MPa，190～220HBS
加工要求：鉆擴孔φ9mm
機床選擇：選用立式鉆床Z525（見《工藝手冊》表4.2-14）
(2)、確定切削用量及基本工時
選擇φ9mm高速鋼錐柄標準麻花鉆（見《工藝手冊》P84）
d=9 L=14mm
f機=0.48mm/r (見《切削手冊》表2.7和《工藝手冊》表4.2-16)
Vc查=13m/min （見《切削手冊》表2.15）
按機床選取n機=195r/min（按《工藝手冊》表4.2-15）
所以實際切削速度： m/min.
基本工時：
l=80mm ) l2=(1～4)mm(取4mm)
按《工藝手冊》表6.2-5公式計算1.24（min）
２ 工序 粗、精銑左右端面
（２） 粗銑
1）、選擇刀具：
根據(jù)《工藝手冊》表3.1-27，選擇用一把YG6硬質(zhì)合金端銑刀，其參數(shù)為：銑刀外徑d0=100mm，銑刀齒數(shù)Z=10。
2）、確定銑削深度a p：
單邊加工余量Z=1.5±0.27，余量不大，一次走刀內(nèi)切完，則：a p=1.5mm
3）、確定每齒進給量fz:
根據(jù)《切削手冊》表3.5，用硬質(zhì)合金銑刀在功率為4.5kw的X51銑床加工時，選擇每齒進給量fz=0.14～0.24mm/z，由于是粗銑，取較大的值。現(xiàn)?。篺z=0.18mm/z
4）、選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度：
根據(jù)《切削手冊》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.0～1.5mm，現(xiàn)取1.2mm，根據(jù)《切削手冊》表3.8銑刀直徑d0=100mm的硬質(zhì)合金端銑刀的耐用度T=180min。
5）、確定切削速度Vc：
根據(jù)《切削手冊》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
根據(jù)X62W型立銑床說明書（表4.2-35）
nc=255 r/min V?c=400 mm/min (橫向)
6）、計算基本工時：
l=47mm l2=2 T=0.１４ min
（２）精銑
1）、選擇刀具：
根據(jù)《工藝手冊》表3.1-27，選擇用一把YG6硬質(zhì)合金端銑刀，銑刀外徑d0=100mm，銑刀齒數(shù)Z=10
2）、確定銑削深度ap：
由于單邊加工余量Z=0.5，故一次走刀內(nèi)切完，則：a p= 0.5 mm
3）、確定每齒進給量fz:
由《切削手冊》表3.5，用硬質(zhì)合金銑刀在功率為4.5kw的X51銑床加工時，選擇每齒進給量fz=0.14～0.24mm/z，半精銑取較小的值。現(xiàn)?。篺z=0.14mm/z
4）、選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度：
根據(jù)《切削手冊》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.0～1.5mm，現(xiàn)取1.2mm，根據(jù)《切削手冊》表3.8銑刀直徑d0=100mm的硬質(zhì)合金端銑刀的耐用度T=180min。
5）、確定切削速度Vc：
根據(jù)《切削手冊》表3.16可以查Vc：
由 ap≤4mm ?z=0.14mm/z，查得：
Vc=110mm/z n=352mm/z V?=394mm/z
根據(jù)X62W型立銑床說明書（表4.2-35）
nc=380 r/min V?c=400 mm/min (橫向)
6）、計算基本工時：
l=40 mm l2 =2
? 所以本工序的基本時間為：
T=t1+t2=0.14+0.12=0.26min
（３）工序鏜φ１0工序
φ８粗鏜余量參考文獻［１］表３－８３取粗鏜為１.８mm，精鏜切削余量為0.2mm,鉆孔后尺寸為8H8,各工部余量和工序尺寸公差列于表２－３
加工表面
加工方法
余量
公差等級
工序尺寸及公差
φ8
粗鏜
1.8
____
?9.8
φ9.2
精鏜
0.2
H8
10H8
孔軸線到底面位置尺寸為5６mm，精鏜后工序尺寸為10.02±0.08mm，與下底面的位置精度為0.05mm,與左右端面的位置精度為0.06mm,且定位夾緊時基準重合，故不需保證。0.06mm跳動公差由機床保證。
(2.1) 鉆孔φ8mm
選擇φ8mm高速鋼錐柄標準麻花鉆（見《工藝手冊》P84）
d=8 L=8mm f機=0.48mm/r (見《切削手冊》表2.7和《工藝手冊》表4.2-16)
Vc查=13m/min （見《切削手冊》表2.15）
按機床選取n機=195r/min（按《工藝手冊》表4.2-15）
所以實際切削速度：
基本工時：
l=80mm ) l2=(1～4)mm(取4mm)
按《工藝手冊》表6.2-5公式計算 1.10min
粗鏜孔時因余量為1.8mm,故ap=1.8mm,
查文獻［１］表２. 4-8
取V=0.4m/s=24m/min
去進給量為f=0.02mm/r
n=1000V/πd=1000*24/3.14*20=380r/min
查文獻的Fz=9.81*60^nFzCFzapXFzV^nFzKFz
pm=FzV*10^-3
CF2=180,
XFz=1
Yfz=0.75
nFz=0
Rfz=9.81*60°*180*2.75ˊ*0.2^0.75*0.4°*1
=1452 N
P=0.58 kw
取機床效率為０.８５
0.78*0.85=0.89kw>0.58kw
故機床的功率足夠。
下面計算工序09的時間定額
機動時間
粗鏜時：L/(f*n)=45/0.2*380=7.5s
精鏜時：f取0.1mm/s
L/(f*n)=45/0.1*380=15s
總機動時間:T=7.5+15=0.38min
六 填寫機械加工工藝卡和機械加工工序卡
工藝文件詳見附表。
七 夾具設計
主要參考文獻
?1．段明揚主編.現(xiàn)代機械制造工藝設計實訓教程.桂林:廣西師范大學出版社,2007
2．段明揚主編.現(xiàn)代制造工藝設計方法.桂林:廣西師范大學出版社,2007
3.??? 李益民主編.機械制造工藝設計簡明手冊.北京:機械工業(yè)出版社,2003
4. 艾 興等編.切削用量簡明手冊.北京:機械工業(yè)出版社,2002
5. 東北重型機械學院等編.機床夾具設計手冊.上海:上?？萍汲霭嫔?1990
6．華楚生主編.機械制造技術基礎（第二版）.重慶:重慶大學出版社,2003
7．互換性及測量技術(東南大學出版社 2000)
8．朱冬梅等編.畫法幾何及機械制圖.北京:高等大學出版社,2000
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