轉(zhuǎn)速器盤機械加工工藝規(guī)程及鉆2直徑6孔夾具設(shè)計【含CAD圖紙、說明書】

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一 零件的分析 1 計算生產(chǎn)綱領(lǐng)，確定生產(chǎn)類型 所給任務(wù)的零件（ 如 附圖一 ）是某機器上的一個轉(zhuǎn)速器盤的零件。假定該機器年產(chǎn)量為50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(lǐng)為： N=Qn(1+5%+2% )件/年=54件/年。 由上式可知，該零件的年產(chǎn)量為54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)類型為單件小批量生產(chǎn)。 ? 2. 零件的作用 本設(shè)計任務(wù)給定的零件是該機器中的轉(zhuǎn)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(fù)雜，不成規(guī)則，故加工過程中需要用到復(fù)雜的夾具。 ? 3. 零件的工藝性分析和零件圖的審查 該零件圖的視圖正確，完整，尺寸，公差及技術(shù)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(shè)備的性能和精度。 由于零件的結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，加工時需要較復(fù)雜的夾具才能準確的定位，并保持適當?shù)膴A緊力，可以V型塊進行定位加緊，并用擋塊進行輔助定位。 同時基準面的選擇也是很重要的。在加工I ,II ,III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（I,II,III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，鉆出兩個Φ9孔，在加工過程中，應(yīng)盡量減少安裝的次數(shù)，以減少安裝時帶來的安裝誤差。 ? 二、確定毛坯、畫毛坯為鑄件 1. 選擇毛坯 轉(zhuǎn)速器盤是一個結(jié)構(gòu)較復(fù)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(yīng)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(jié)構(gòu)復(fù)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(jié)構(gòu)準確性 根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件。由參考文獻5表1-3可知，起生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。毛坯的鑄造方法選用砂型機器造型，因為是大批量生產(chǎn)，φ32的孔鑄預(yù)孔。為消除殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時效。毛坯最大外形尺寸：122m×30.5mm×98mm 參考文獻1表2.3-6該種鑄件的尺寸公差等級CT8~10級，加工余量等級MA為G級，故取CT為10級，MA為G級。 三 工藝過程設(shè)計 。 ? 1. 定位基準的選擇 本零件是有精度較高要求的孔的盤狀零件，平面和孔是設(shè)計的基準，也是裝配和測量的基準，在加工時，應(yīng)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I,II,III 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I,II,III孔處的各個上端面，再以上端面為基準，加工出I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。 ? 2. 零件表面加工方法的選擇 本設(shè)計任務(wù)給的零件需要加工的表面有：端面，內(nèi)孔，圓角等，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）I,II,III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）I孔處的下端面：無表面粗糙度要求，只需進行粗銑即可。 （5）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。 （6）2個Φ9孔的前端面：表面粗糙度R12.5，只需進行粗銑。 （7）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。 （8）I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。 （9）II,III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，或者擴孔→精擴，既可滿足要求。 （10）圓角：有R3，R5,R6.5,R15幾種園角，可用立銑刀周銑出圓角。 ? ? 3.工藝路線的制訂 由于是單件小批量生產(chǎn)，故加工工藝采用工序集中原則。 工序1：鉗工劃線；以上表面為粗基準，劃下表面的加工線。 工序２：以上端面為定位粗基準，粗銑出零件下表面；在以下表面為精基準，粗銑出２個Φ9孔的上端面，以及I,II,III,孔的上端面和其他次要表面；倒角。 工序３：以下表面為基準，對這３個孔的上端面進行精銑，使表面粗糙度達到R6.3的要求。 工序４：以Φ10孔的上表面為基準，精銑Φ10孔I的下端面。 工序５：以下表面為基準，在鏜床上粗銑或半精銑出后端面，再以后端面為基準，加工出2個Φ9的孔的前端面。 工序６：鉆孔，以后表面為基準，預(yù)鉆出I,II,III孔，留出1mm左右的加工余量；再以下端面為基準，預(yù)鉆出2個Φ9孔，留出1mm的加工余量 工序７：在鏜床上進行鏜孔，粗鏜Φ10孔I；粗鏜2個Φ9孔；倒角。 工序８：精鏜Φ6孔II,III，使粗糙度達到R3.2的要求 工序９：鉗工去毛刺。 工序１０：終檢。 4.工藝方案的經(jīng)濟技術(shù)比較 ? 在加工過程中，也可以用車床或刨床來加工表面，用鏜床來鏜孔。但是由于工件的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，用車床或刨床加工的話會給加工帶來很大的困難，給工人增加很大的工作難度；如果用鏜床來鏜孔，也是可以的，但是本設(shè)計給的零件的孔要求的精度不是非常高，用普通的鉆床就可以加工達到設(shè)計的要求。 ? 5. 加工設(shè)備和工藝裝備的選擇 （1）. 機床的選擇 (a)工序２，３，４和工序７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５用的是鏜床進行端面的銑削加工，工序７和工序８是鏜孔工序，分別是粗鏜和半精鏜。使用普通的鏜床即可。 （c）工序６加工一個Φ10孔，2個Φ6孔，2個Φ9孔，采用 加緊，在立式鉆床即可。可選用Z518型立式鉆床。 ? （2）. 選擇夾具 本零件結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，不成規(guī)則，故加緊定位比較困難，可采用V型塊來定位，并可以使用一些擋塊來輔助定位加緊。 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，然后用壓板加緊，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) 在工序２，３，４，７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, Φ6,Φ9三種孔，需要留一定的加工余量，可用Φ5, Φ8麻花鉆直接鉆出來。 (c) 鏜孔需要鏜三種孔Φ10, Φ6和Φ9，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(fù)雜，故只要這兩種量具就足夠了。 ? 四 確定工序尺寸 （1）.工藝尺寸鏈的確定 工序2，3，4主要是加工端面，如圖L1，L11,L12,L13,L14,L15,L16是各個端面之間的相互位置，其中工序３，４的L15,L16,是精加工的尺寸鏈，即加工I,II,III孔的上端面的尺寸。 L1是零件下表面到最上面的端面的距離，L11是下表面到Φ9孔中心的距離，L12是Φ9孔中心到上端面的距離，L13是Φ9孔中心到Φ10孔下表面的距離，L14是Φ10孔兩個端面的距離，L15是Φ10孔上端面到Φ6孔的上端面的距離，L16是下表面到Φ10孔的上端面的距離。 ? 工序２，３，４的尺寸鏈： 工序３，４精加工的尺寸鏈： L15 L16 L11 L12 L13 L15 L14 L16 L1 ? 工序６，７，８主要是加工孔的尺寸鏈。 L21是Φ9孔兩個端面的距離，L22是后端面板的厚度，L23是后端面到孔I的距離。 L31是兩個Φ9孔之間的距離，L32是左邊的Φ9到Φ10孔的水平距離，L33是Φ10孔到兩個Φ6孔的水平距離，L34是Φ10孔到零件下表面的斜面底端的距離。 ? L23 L21 L22 L31 L32 L33 L34 加工孔的尺寸鏈 工序６，７，８的尺寸鏈： （2）工序尺寸的計算 零件的加工過程主要是以下表面和后端面為定位的基準。各個工藝尺寸鏈的數(shù)值確定如下： L1=28mm；L11=18mm；L12=10mm；L13=5.5mm；L14=8mm；L15=4mm；L16=20.5mm； L21=14mm；L22=7mm；L23=56mm； L31=28mm；L32=73mm；L33=25mm；L34=30mm； ?（3）工序60打孔φ6mm，鉸孔2-φ6mm 由于這兩個孔直徑較小無法直接鑄造，故直接鉆出。該工序具體分為以下幾步 打孔φ6mm，鉆孔φ6mm,擴孔φ6mm，鉸孔2-φ16mm。 φ10mm孔因一次鉆出,故其鉆削余量為Z鉆6/2=3mm 參考文獻（1）表2.4-38，并參考Z518機床說明書，取鉆φ10mm孔的進給量f=0.4mm/r，取鉆φ14mm孔的進給量f=0.3mm/r。 參考文獻（1）表2.4-41，用插入法求得鉆φ10mm孔的切削速度v=0.445m/s=26.7m/min，由此算出轉(zhuǎn)速為 n=1000v/πd=1000×26.7/3.14×21≈405r/min 按機床實際轉(zhuǎn)速取n=400r/min，則實際切削速度為 v=3.14×21×400/1000≈26.4m/min 同理，用插入法求得鉆φ14mm孔的v=26.1m/min，由此算出轉(zhuǎn)速為 n=1000v/πd=1000×26.1/3.14×12.5≈665r/min 按機床實際轉(zhuǎn)速取n=650r/min，則實際切削速度為 v=3.14×12.5×650/1000≈25.5m/min 參考文獻（1）表2.4-69，得： Ff=9.81×42.7d0f0.8KF（N） M=9.81×0.021d02f0.8KM（N·m） 分別求出鉆φ6mm孔的Ff和M如下： Ff=9.81×42.7×21×0.40.8×1=4222N M=9.81×0.021×212×0.40.8×1=43.6 N·m Ff=9.81×42.7×12.5×0.40.8×1=2513N M=9.81×0.021×12.52×0.40.8×1=15.5 N·m 它們均小于機床的最大進給力7840N和機床的最大扭轉(zhuǎn)力矩196 N·m，故機床剛度足夠。 擴2-φ6mm孔，參考文獻（1）表2.4-50，并參考機床實際進給量，取f=0.3mm/r 。 參考文獻（4）表3-54，擴孔的切削速度為（1/2-1/3）ν鉆，故取ν擴=1/2ν鉆=1/2×22m/min=11m/min。 由此算出轉(zhuǎn)速n=1000ν/πd=1000×11/（3.14×8.8）=398r/min。 按機床實際轉(zhuǎn)速取n=400r/min。 參考文獻（1）表2.4-58，鉸孔的進給量取f=0.3mm/r（因鉸的是盲孔，所以進給量取得較?。? 參考文獻（1）表2.4-60取鉸孔的切削速度為v=0.3m/s=18m/min。 由此算出轉(zhuǎn)速n=1000ν/πd=1000×11/（3.14×9）=636.9r/min。按機床實際轉(zhuǎn)速取n=630r/min，則實際切削速度為ν=πdn/1000=3.14×9×630/1000m/min=17.8m/min。 2.工序70鉆通孔2-φ6mm, φ10mm孔因一次鉆出,故其鉆削余量為Z鉆10/2=5mm。 參考文獻（1）表2.4-38，并參考Z3025機床說明書，取鉆φ10mm孔的進給量f=0.4mm/r。 參考文獻（1）表2.4-41，用插入法求得鉆φ10mm孔的切削速度v=0.445m/s=26.7m/min，由此算出轉(zhuǎn)速為 n=1000v/πd=1000×26.7/3.14×21≈405r/min 按機床實際轉(zhuǎn)速取n=400r/min，則實際切削速度為 v=3.14×21×400/1000≈26.4m/min。 參考文獻（1）表2.4-69，得： Ff=9.81×42.7d0f0.8KF（N） M=9.81×0.021d02f0.8KM（N·m） 求出鉆φ6mm孔的Ff和M Ff=9.81×42.7×21×0.40.8×1=4222N M=9.81×0.021×212×0.40.8×1=43.6 N·m （5）．時間定額計算 工序70的時間定額: （1）機動時間 參考文獻[1]表2.5-7,得鉆孔的計算公式為： Tj=(L+L1+L2)/fn L1=(D/2)Cottankr+(1—2) L2=3 鉆ф6mm孔： L1=（10/2）Cottan（118/2）°+1.5=6.5mm L=17mm取L2=3 將以上數(shù)據(jù)及前面已選定的f及n代入公式，得: Tj≈0.1min 參考文獻[1]表2.5-7，得擴孔的計算公式為： Tj=(L+L1+L2)/fn L1=[(D-d)/2]Cottankr+(1—2) 擴孔 時L2=1—4 擴ф6mm孔：L1=[(16-15.8)/2]Cottan（118/2）°+1.5=7.4mm L=15mm取L2=3mm 將以上數(shù)據(jù)及前面已選定的f及n代入公式，得: Tj≈0.8min 總機動時間Tj總也就是基本時間Tb為： Tb=0.1+0.8=0.9min 各工步的輔助時間為：鉆ф6mm孔0.215min , 擴ф6 mm孔0.215min , 裝卸工件時間，參考文獻[1]表2.5-42取1.5 min。所以輔助時間Ta為： Ta=0.215+0.215 +1.5+0.015+0.02+0.04=2min (3)作業(yè)時間：TB=Tb+Ta=2.+0.9=2.9min (4)布置工作地時間。參考文獻[2] 取α=3% 則： Ts= TBα =2.9×3%≈0.09min (5)休息與生理需要時間。參考文獻[2]取β=3% 則： Tt= TBβ=2.9×3%≈0.09min （6）準備與終結(jié)時間Te。 參考文獻[1]表2.5-40取各部分時間為： 中等件 33 min； 升降鉆床 1min； 深度定位0.3 min； 使用夾具 10 min； Te=33+1+0.3+10 =44.3min （7）單件時間Tp Tp=Ta+Tb+Ts+Tr=2+0.9+0.12+0.9=3.11min ? ? 附一： 零件工作圖 附二： 機械加工工藝過程綜合卡片 ? 機械加工工藝過程綜合卡片 零 件 名 稱 零 件 圖 號 材 料 數(shù) 量 轉(zhuǎn)速器盤 ? HT200 1 工序號 工序名稱和內(nèi)容 安 裝 簡 圖 (定位基面) 設(shè)備及工藝裝備(名稱和規(guī)格) 機 床 夾 具 刀 具 量 具 1 鉗工劃線，劃下表面的加工線 以上表面為粗基準 鉗工臺 ? ? ? 2 粗銑出零件下表面；２個Φ9孔的上端面；I,II,III,孔的上端面和其他次要表面；倒角 銑下端面以上端面為定位粗基準；銑上端的表面以下端面為定位基準 X62W V型塊；墊塊 輔助 直齒端銑刀 游標卡尺 3 精銑３個孔的上端面 以下表面為基準 X62W 壓板；擋板 直齒周銑刀 游標卡尺 4 精銑Φ10孔I的下端面 以Φ10孔的上表面為基準 X62W 壓板；墊塊 直齒端銑刀 游標卡尺 5 粗銑后端面； 2個Φ9的孔的前端面 粗銑后端面以下表面為基準；粗銑2個Φ9的孔的前端面以后端面為基準 鏜床 壓板 直齒端銑刀 游標卡尺 6 鉆2個Φ9孔 鉆2個Φ9孔以下端面為基準 Z518 V型塊； 擋板 Φ5,Φ8麻花鉆 游標卡尺 7 鉆，擴Φ10孔I 以后表面為基準 Z518 V型塊； 擋板 Φ8麻花鉆，鉸刀 內(nèi)徑百分尺 7 鉆，擴鉸II,III孔 鉆II,III孔以后表面為基準； Z518 V型塊；擋板 Φ8麻花鉆，鉸刀 內(nèi)徑百分尺 8 鉗工去毛刺 鉗工臺 9 終檢 ? ? ? ? ? ? 五、夾具設(shè)計 1．確定設(shè)計方案 本次設(shè)計的夾具為第70道工序-鉆、鉸孔2-φ6 此時 N，Q，R，F(xiàn)，K面以及2-φ9孔及孔Ⅰ已加工完畢，并達到各自的精度要求， 鉆φ6孔時，工件為懸臂，為了防止變形，通過鎖緊螺母12鎖緊工件。以孔Ⅰ端面V形塊和一塊底板定位限制五個自由度,借助擋板一個自由度.如 裝配圖所示. 2．計算夾緊力 因夾緊力與切削力方向一致，此時只需較小的夾緊力夾緊工件，防止工件在加工過程中產(chǎn)生振動和移動。 結(jié) 論 這次設(shè)計使我能綜合運用機械制造工藝學(xué)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐經(jīng)驗知識，獨立的分析和解決工藝問題，初步具備了設(shè)計一個中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力和運用夾具設(shè)計的基本原理和方法，擬訂夾具設(shè)計方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力，培養(yǎng)了我的熟悉并運用有關(guān)手冊、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料的能力，進一步培養(yǎng)了我的識圖、制圖、圖表和編寫技術(shù)文件等基本技能 參考文獻 [1] 《機械加工手冊》 [2] 《機械制造技術(shù)》 [3] 《機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計指導(dǎo)書及習(xí)題.》 [4] 《機械制造工藝學(xué)》 [5] 《實用機械加工工藝手冊》 [6] 《機械制造常用資料及新舊標準對照手冊》 第 13 頁 共 13 頁