机械制造技术课程设计转子摆杆零件的机械加工工艺规程及铣大头上端面夹具设计全套图纸.docx
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机械制造技术课程设计转子摆杆零件的机械加工工艺规程及铣大头上端面夹具设计全套图纸
辽宁工程技术大学
课程设计
题目：
转子摆杆零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计
班 级：
机械09-3班
姓 名：
指导教师：
完成日期：
2012.6.23
一、设计题目
转子摆杆零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计
二、原始资料
（1）被加工零件的零件图（草图）1张
（2）生产类型:
3000件/年
三、上交材料
（1）被加工工件的零件图1张
（2）毛坯图1张
（3）机械加工工艺过程综合卡片1张
（4）与所设计夹具对应那道工序的工序卡片1张
（5）夹具装配图1张
（6）夹具体零件图1张
（7）课程设计说明书（5000字左右）1份
四、进度安排（参考）
（1）第1-2天，查资料，熟悉题目阶段。
（2）第3-7天，完成零件的工艺性分析，确定毛坯的类型，制造方法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的工艺过程综合卡片和机械加工工艺卡片
（3）第8-10天，完成夹具总体方案设计
（4）第11-13天，完成夹具总装图的绘制
（5）第14-15天，零件图的绘制
（6）第16-18天，整理并完成设计说明书的编写
（7）第19天，完成图纸和说明书的输出打印
五、指导教师评语
全套图纸，加153893706
成绩：
指导教师
日 期
1.摘要（中英文对照）1
2.转子摆杆零件的工艺性分析3
零件图3
2.1零件的技术要求3
2.2审查零件的工艺性3
2.3确定转子摆杆的生产类型4
3.确定毛坯、绘制毛坯简图4
3.2.1选择毛坯种类4
3.2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量4
3.2.3绘制转子摆杆铸造毛坯简图5
4.工艺规程设定5
4.1定位基准选择5
4.2表面加工方法的确定6
4.3加工阶段的划分6
4.4工序的集中与分散7
4.5工序顺序的安排7
4.6确定工艺路线7
5.加工余量、工序尺寸和公差的确定8
5.1加工工序——钻φ10孔8
5.2确定切削用量8
5.3确定基本工时9
6.夹具的设计11
6.1定位基准的选择11
6.2定位元件的11
6.3定位误差分析11
6.4切削力及夹紧力的计算12
6.5夹紧装置的设计12
6.6导向元件的设计12
6.7夹具设计及操作的简要说明12
7.总结13
参考文献13
摘 要
在机械制造的机械加工，检验，装配，焊接和热处理等冷热工艺过程中，使用着大量的夹具，用以安装加工对象，使之占有正确的位置，以保证零件和工件的质量。
本次设计主要是进行转子摆杆零件的专用夹具的设计，是对我们以往所学知识的总结和对我们所掌握知识的一次扩展。
本文主要从工艺规程的指定与夹具的设计两方面出发。
根据零件本身的特点，生产类型以及零件在具体工作时的作用选择工艺规程和夹具。
在工艺规程方面：
确定生产类型，综合考虑其准确度高，生产效率高，消耗经济少等方面，选择一个最优方案；在夹具设计方面，因为是摆杆类零件，加工Ф10的孔，选择钻床加工，考虑诸多因素拟订最优方案，最终完成本次设计。
关键词：
转子摆杆专用夹具工艺规程生产类型最优方案
Abstract
Themachinemadeinthemachineprocesses,examining,assembling,weldingwithheathandletowaitcoldandhotcraftprocessin,useagreatdealoftongs,inordertothegearingprocessobject,makingitoccupyrightpositiontopromisethequalityofsparepartsandworkpiece.
Thisdesignismainlythedesignofappropriationtongswhichcarriesoncoveringbodyspareparts,istallyuptheknowledgethatwelearnbeforeandtotheonceexpandingoftheknowledgethatwecontrol.Thistextmainlysetsoutfromthedesignbothsideofthespecifyingofcraftrulesdistanceandthetongs.Accordingtothecharacteristicsofspareparts,thefunctionproducedtypeandsparepartswhileconcretelyworkingchoicethecraftrulesdistanceandtongs.Inthecraftrulesdistanceaspect:
Assuranceproduceatype,comprehensiveconsideritsccuratedegreehigh,produceanefficiencyishigh,consumeeconomylittleetc.aspect,choosethesuperiorproject;Designaspectinthetongs,becauseofiscoverbodyspareparts,processФ13.5bores,thechoicedrillsabedtoprocess,consideringmanyfactorstodrawupthesuperiorproject,endcompletionoriginallytimedesign.
Keywords:
Rotorswingrodappropriationtongscraftrulesproduceatypesuperiorproject
二.零件的工艺性分析
2.1零件的技术要求
（1）零件材料为HT200。
（2）支架零件技术要求汇集在下表
表1-1转子摆杆零件技术要求表
加工表面
尺寸及偏差/mm
公差/mm及精度等级
表面粗糙度|µm
形位公差/mm
Φ10mm的孔
0.027，IT8
Ra3.2
⊥
0.02
A
Φ12mm的孔
0.021，IT7
Ra3.2
⊥
0.02
A
槽侧面
10
IT12
Ra12.5
槽底面
16
IT9
Ra6.3
摆杆左端面
13.5
IT9
Ra6.3
摆杆右端面
13.5
IT9
Ra6.3
孔倒角
1*45
IT12
Ra12.5
2.2摆杆零件的工艺性
零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是转子摆杆需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：
1、小头孔Φ10大头半圆孔Φ12，两孔都需要倒角1*45。
2、两岸零件两头的连扳侧面有长16深1的槽。
3、转子摆杆小头孔下端面与小头孔中心线的垂直度误差度0.02mm，大头孔下端面与其中心线的垂直度误差为0.02mm。
由上面分析可知，可以粗加工转子摆杆下端面，然后以此作为基准采用专业夹具进行加工，并且保证位置精度要求。
再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此转子摆杆零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证。
2.3确定生产类型
由已知可知此零件的生产类型为中批生产，所以初步确定工艺安排为：
加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。
三、确定毛坯、绘制毛坯简图
3.1确定毛坯种类
零件的材料为HT200。
考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质量稳定的，适合中批生产的金属模铸造。
这是从便于铸造和加工工艺过程，而且保证精度还可以提高生产效率考虑。
选用铸件尺寸公差等级为CT-12.
3.2确定毛坯的加工余量及形状
表1-2支架铸造毛坯尺寸公差及机械加工余量
项目/mm
机械加工余量/mm
尺寸公差/mm
备注
孔径Φ10
1.5
表2-3
0.3~0.5（两端面分别取0.4和0.5）
表2-4
孔径Φ12
1.6
表2-3
0.3~0.5（取0.5）
表2-4
距离13.5
1.6
表2-3
0.3~0.5（取0.5）
表2-4
距离28
1.8
表2-3
0.3~0.5（取0.5）
表2-4
3.3绘制转子摆杆毛坯简图
转子摆杆毛坯简图
四、工艺规程设计
4.1定位基准的选择
4.1.1粗基准的选择。
本零件按照粗基准的选择原则，选择本零件的小头上端面为主要的定位粗基准，一两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。
4.1.2精基准的选择。
考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面和Φ12孔的内表面为主要的定位精基准，以Φ10孔外圆柱表面辅助的定位精基准。
4.2表面加工方法的确定
根据转子摆杆零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法。
表1-3转子摆杆零件各表面加工方案
加工表面
尺寸精度等级
表面粗糙度Ra/
加工方案
备注
小头端面
IT10
6.3
粗铣
表1-8
大头端面
IT12
12.5
粗铣
表1-8
键槽侧面
IT12
12.5
粗铣
表1-8
键槽底面
IT10
6.3
粗铣-半精铣
表1-8
Φ10mm孔
IT8
3.2
钻-铰
表1-7
Φ12mm孔
IT8
3.2
钻-绞
表1-7
4.3加工阶段的划分
该摆杆的加工质量要求一般，可将加工阶段划分为粗加工和精加工几个阶段。
在粗加工阶段，首先将精基准（底面和Φ12的孔）准备好，是后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后在粗铣摆杆的大头和小头的左右端面，保证其粗糙度。
在精加工阶段，完成孔与面的精加工。
4.4工序的集中与分散
本例选用工序集中原则安排转子摆杆的加工工序。
该转子摆杆的生产类型为中批生产，可以采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但课缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。
4.5工序顺序的安排
4.5.1机械加工工序
（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准——转子摆杆的底面和Φ12的孔。
（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
（3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，后加工次要表面。
（4）遵循“先面后孔”原则，先加工摆杆的端面后加工孔。
4.5.2热处理工序
铸造成型后切边，进行调质处理。
4.5.3辅助工序
粗加工后安排校直工序，精加工后安排去毛刺、清洗和终检工序。
4.6确定工艺路线
表1-4支架工艺路线及加工设备、工装的选用
工序号
工序名称
机床设备
刀具
1
粗铣摆杆下表面
立式铣床x51
端铣刀
2
粗铣大头上断面
立试铣床x51
端铣刀
3
粗铣小头上断面
立试铣床x51
端铣刀
4
半精铣精铣大头上端面
立试铣床x51
端铣刀
5
半精铣精铣小头上端面
立试铣床x51
端铣刀
6
铣10*16槽
立试铣床x51
键槽铣刀
7
钻扩绞Φ10孔
四面组合钻床
麻花钻，扩孔钻，绞刀
8
钻扩绞Φ12孔
四面组合钻床
麻花钻，扩孔钻，绞刀
9
镗Φ10和Φ12孔倒角
卧式镗床
镗刀
10
终检
5、加工余量、工序尺寸和公差的确定
5.1工序8：
钻孔Φ
毛坯为实心，不铸出孔。
孔的精度要求为IT8，确定孔的加工余量分配：
钻孔：
Φ10mm8
扩孔：
Φ9.8mm2Z=1.8mm
铰孔：
Φ
mm2Z=0.2mm
5.2确定切削用量
工件材料为HT200，硬度129-222HBS。
孔的直径为12mm，公差为H7，表面粗糙度Ra=3.2。
选用机床为四面组合机床，加工工序依次为钻、扩、绞，加工刀具分别为：
钻孔Φ8mm标准高速钢麻花钻；扩孔Φ9.8mm标准高速钢扩孔钻；绞孔Φ10mm标准高速铰刀。
选择各工序切削用量。
各工序切削用量如下：
钻头直径
（mm）
进给速度f（mm/r）
切削速度v（m/min）
钻头转速n（mm/r）
钻孔
8
0.43
8.64
275
扩孔
9.8
0.50
27.8
750
铰孔
10
1.5
15.1
400
5.3确定基本工时
工序7：
钻孔Φ
mm
（1）加工条件：
工件材料：
HT200，硬度129-222HBS，金属模铸造
机床：
四面组合机床
刀具：
1）钻孔：
标注高速钢麻花钻，磨出双锥和修模横刃
2）扩孔：
标准高速钢扩孔钻
3）铰孔：
标准高速铰刀
钻孔工时：
切入长度3mm，切出长度1mm，进给量f=0.43mm/r，机床主轴转速n=275r/min；
钻削的辅助时间
扩孔工时:
切入长度3mm，切出长度1mm，进给量f=0.5，机床主轴转速n=750r/min
钻削的辅助时间
钻孔工时：
切入长度3mm，切出长度1mm，进给量f=1.5r/min，机床主轴转速n=400r/min
钻削的辅助时间
总工时：
六、专用夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。
在加工转子摆杆时，需要设计专用夹具。
根据任务要求中的设计内容，需要设计一套铣转子摆杆大头上端面使的夹具。
夹具将用于立式铣床，道具为硬质合金铣刀进行加工。
6.1定位基准的选择
在加工大头端面工序时，摆杆下端面已经加工到要求尺寸。
因此选用和摆杆下端面及大头Φ20外端面作为定位基准。
选择Φ20用一面和一个V型块限制了工件的5个自由度
、
、
、
、
。
选择摆杆下端面定位时，用大端Φ20V型块可保证铣削过程中，减小切削力对工件造成的翻转力矩。
6.2定位元件的设计
本工序选用的定位基准为一面一V型块定位，所以相应的夹具上得定位元件应是面、V型块。
因此进行定位元件的设计主要是对V型块进行设计。
查书选V型块24JB/T8018-1999.可查得v型块的结构和尺寸。
6.3定位误差分析
对零件进行机械加工过程中，产生加工误差的因素有很多。
其中，机床夹具时主要加工误差之一，因此使用夹具装夹时，加工表面的位置误差与夹具在机床上得定位和夹具中的定位有关，为了保证工序的加工精度，必须是工序中各项加工误差之综合不大于该工序所规定的工序公差。
Δb=δd/2=0.0135mm
Δj=δd/（sinα/2）=0.019mm
Δd=Δj-Δb=0.0055mm<=0.009mm
故此定位合格。
6.4切削力及夹紧力计算
刀具：
一直合金麻花钻，d=4.8mm。
由实际加工的经验可知，钻削是的主要切削力为钻头的怯薛方向，即垂直于工作台，由切削力计算公式为：
其中：
与加工材料有关，取0.94；
与刀具刃磨形状有关，取1.33；
与刀具磨钝标准有关，取1.0，则：
在Φ12孔两个端面只需要开口垫圈和六角螺母适当夹紧后本夹具即可安全工作。
6.5夹紧装置的设计
夹紧装置采用移动的V型块夹紧。
6.6导向元件设计
此工序为钻孔，机床为四面组合机床故导向元件为钻套。
6.7夹具设计及操作的简要说明
本套夹具用于加工转子摆杆大头上端面，以摆杆下表面及大头Φ20外端面实现完全定位。
主要考虑工件便于取出夹紧装置采用移动V型块夹紧。
工件加工完成后，移动V型块向后退一定距离，工件可以很方便的取出。
工件装夹时，先将工件放到摆杆下端面挡块和V型块处，然后移动V型块5，压载工件上，就可以进行加工了。
加工完成以后，首先旋滚花头手旋螺钉离开工件表面处，将移动V型块退出一定距离，就可以把工件直接取出。
七、总结
本设计在完成《机械制造技术基础》理论过程后就理论分析所得出的成果，经过所学知识，在我思考、查找资料、同学讨论中得出了一份比较完整的设计方案，但是，在知识面比较狭窄和缺乏实践经验的情况下，其中仍然存在不足之处，有的问题还待于进一步深入，具体如下：
包括对机床、刀具、夹具等部分零件的参数和元件的选用可能未能到达最优，设计方案可能浪费材料或者不合理，其他综合因素等等。
不过，能过在短时间内设计完这套方案，还是计较满意，希望能在继续的学习过程中不断加强自己的专业知识，能够设计出更合理更有效地设计方案。
参考文献
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科学出版社，2003
[2]唐应谦等编.机械加工工艺学.北京：
中国劳动与社会保障出版社，2000
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辽宁工程技术大学.
[4]杨叔子．机械加工工艺手册[M]．北京：
机械工业出版社，2002．
[5]黄健求.机械制造技术基础[M].北京：
机械工业出版社，2005.
[6]袁国定编.机械制造技术基础.东南大学出版社,2000.
[7]赵丽娟等编。
机械几何量精度设计与检测。
清华大学出版社
[8]李育锡编。
机械设计课程设计。
西北工业大学。
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