转子摆杆 夹具装配及工序卡CAD

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课程设计说明书

题目设计转子摆杆零件

班级机械班

学号

设计者

指导老师

重要提醒：

装配和工序卡裁图是最后一次修改前的，有部分错误。

需要全部资料及正确CAD图纸联系本人马化腾3225690957。

（设计已过答辩，优秀。）

目录

序言 (7)

1 零件的分析 (7)

1.1零件的作用 (7)

1.2零件的工艺分析 (7)

1.3 确定生产类型 (9)

2 确定毛坯 (9)

2.1 毛坯的选择 (9)

2.2 确定铸件加工余量及形状 (10)

2.3转子摆杆毛坯简图 (11)

3 选择定位基准 (11)

3.1粗基准的选择 (11)

3.2精基准的选择 (11)

4.制定工艺路线 (12)

5.机械加工余量、工序尺寸及公差的确定 (13)

6.确定切削用量及时间定额 (14)

7夹具的设计 (20)

7.1 定位基准选择 (20)

7.2 切削力及夹紧力计算 (21)

7.3夹紧装置的设计 (21)

7.4 夹具设计及操作的简要说明 (21)

7.5钻床夹具的装配图见附图 (22)

8.总结 (22)

参考文献 (22)

序言

大三下学期我们继而学习了《机械加工工艺与编程》，并且也进行过金工实习。为了巩固所学知识，并且在我们进行毕业设计之前对所学各课程的进行一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,我们进行了本次课程设计。

我希望能通过这次课程设计，了解并认识一般机器零件的生产工艺过程，巩固和加深已学过的技术基础课和专业课的知识，理论联系实际，对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后的工作打下一个良好的基础，并且为后续课程的学习大好基础。

由于知识和经验所限，设计会有许多不足之处，所以恳请老师给予指导。

1 零件的分析

1.1零件的作用

转子摆杆最主要的是零件上方Φ10的孔，下方Φ12的孔。该零件主要作用是传力、传扭矩，使其零件达到设计要求。

1.2零件的工艺分析

转子摆杆的材料为HT200，灰口铸铁。已知该零件每年产量为2000件，查《机械制造工艺设计简明手册》第2页表1.1-2确定该转子摆杆生产类型为中批生产。转子摆杆需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求如表1：

表1-2转子摆杆加工要求

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。

1.3 确定生产类型

已知此转子摆杆零件年产量为2000 件，查《机械制造工艺设计简明手册》第2页表1.1-2，可确定该转子摆杆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。

2 确定毛坯

2.1 毛坯的选择

毛坯的选择和拟定毛坯图是制定工艺规程的最初阶段工作之一，也是一个比较重要的阶段，毛坯的形状和特征（硬度，精度，金相组织等）对机械加工的难易，工序数量的多少有直接影响，因此，合理选择毛坯在生产占相当重要的位置，同样毛坯的加工余量的确定也是一个非常重要的问题。

毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有型材、锻造、铸造、焊接、其他毛坯。

根据零件的材料，推荐用型材或锻件，但从经济方面着想，如用型材

中的棒料，加工余量太大，这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗。该转子摆杆的材料为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，所以选择木摸手工砂型铸件毛坯。查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为CT-12。

2.2 确定铸件加工余量及形状

查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5，选用加工余量为MA-H级，并查表2.2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如表一所示。

表一：毛坯图的基本尺寸及加工余量

2.3转子摆杆毛坯简图

3 选择定位基准

3.1粗基准的选择

该零件按照粗基准的选择原则，以小头上端面为主要的定位粗基准，以两个小头孔外圆表面为辅助粗基准。

3.2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.制定工艺路线

根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查《机械制造工艺设计简明手册》第20页表1.4-7、1.4-8、1.4-11，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：

工序1 铣Φ10、Φ12下端面，以T2为粗基准，铣Φ10、Φ12上端面，以T1为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；

工序2 钻Φ12孔，以Φ20外圆和T1为基准，钻Φ10孔，以D2为定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；

工序3 铣10×16槽，以Φ10、Φ12外圆及底面为定位基准，采用X51立式铣床加专用夹具；

工序4 粗铰Φ12孔，以T2和Φ20外圆为基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；

工序5 粗铰Φ10孔，以D1做定位基准，采用Z525立式钻床加专用夹具；

工序6 镗Φ10、Φ12孔的1×45o倒角，以Φ10、Φ12外圆及底面做定位基准，采用T616卧式镗床加专用夹具；

工序7终检；

5.机械加工余量、工序尺寸及公差的确定

零件材料为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，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为CT-12。

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛皮尺寸如下：

1.粗精铣摆杆表面：

保证粗糙度是Ra=6.3um，选用X51立式铣床，查《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-35确定工序尺寸及余量为：

铸件厚度：28mm

粗铣：26.2mm 2Z=1.8mm

精铣：26mm 2Z=0.2mm

2.铣10×16槽:

保证槽正面粗糙度是Ra=6.3um,侧面粗糙度是Ra=12.5um，选用X51立式铣床。

3.钻孔?120+0.027：

毛坯为实心，不铸出孔。查表2.2-3，孔的精度要求为IT8，查表2.3-9确定孔的加工余量分配：

钻孔：?10mm

铰孔：?12+0.0270mm 2Z=0.2mm

4.钻孔?100+0.027：

毛坯为实心，不铸出孔。查表2.2-3，孔的精度要求为IT8，查表2.3-9确定孔的加工余量分配：

钻孔：?8mm

铰孔：?100+0.027mm 2Z=0.2mm

说明：由于毛坯及各道工序或工步的加工存在加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。

由于本设计规定零件为大批量生产，所以采用调整法加工，计算最大与最小余量时按调整法加工方式予以确定。

6.确定切削用量及时间定额

工序1

粗铣Φ10、Φ12下端面，以T2为粗基准，粗铣Φ10、Φ12上端面，以T1为定位基准。

1. 加工条件

a=20mm，工件材料：HT200,bσ=170~240MPa，铸造;工件尺寸：emax

l=68mm;

加工要求：粗铣Φ10孔下端面，加工余量2mm;

机床：X51立式铣床；

刀具：YG6硬质合金端铣刀。铣削宽度e a≤60,深度p a≤4,齿数

z=12,故根据《机械制造工艺设计简明手册》表3.1，取刀具直径0d =80mm 。根据《切削用量手册》表3.16，选择刀具前角0γ＝0°后角0α＝8°，副后角0α’=10°，刃倾角：

s λ=－10°,主偏角r K =60°,过渡刃r K ε =30°,副偏角r K ’=5°。

2. 切削用量 1）确定切削深度p a

因为余量较小，故选择p a =2.5mm ，一次走刀即可完成。 2）确定每齿进给量z f

由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铣，以提高进给量提高加工效率。根据《切削用量手册》表3.5，使用YG6硬质合金端铣刀加工，机床功率为4.5kw （据《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-35，X51立式铣床）时：

z

f =0.09~0.18mm/z

故选择：z f =0.18mm/z 。 3）确定刀具寿命及磨钝标准

根据《切削用量手册》表 3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm ；由于铣刀直径0d =125mm ，故刀具使用寿命T=180min （据《机械制造工艺设计简明手册》表3.8）。

4）计算切削速度c v 和每分钟进给量f v

根据《切削用量手册》表3.16，当0d =125mm ，Z=12，p a ≤7.5，

z

f ≤0.18mm/z 时，t v =98m/min,t n =250r/min,ft v =471mm/min 。各修正

系数为：MV k = 1.0，SV k = 0.8。切削速度计算公式为：

v

p v e v z v p T v

v c k z u a y f x a q d c v v

m

0=

其中 mm a e 72=，

mm a p 5.2=，245=v C ，2.0=q v ，15.0=x v ，35.0=y v ，8.08.00.1=?=?=k k k Sv Mv v ，2.0=u v ，0=p v ，32.0=m ，min 180=T ，

z mm f z /18.0=，12=Z ，将以上数据代入公式：

min /6.2658.0122.07235.008.015.05.21802

.012524532

.0m v c =??????????=

确定机床主轴转速：

1000422/min c

s w v r n d π=

=

根据《机械制造工艺设计简明手册》表 4.2-36，选择c n =300r/min,fc v =390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：

vc=10000n d π=min

/36.751000300

8014.310000m n d v c =??==π

z

mm z n v f c fc zc /11.012300/390/=?==

5)校验机床功率

根据《切削用量手册》表3.24，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm=4.5×0.75kw=3.375kw>Pcc 。故校验合格。最终确定:p a =2.5mm ， c n =300r/min ，f v =390mm/s ，c v =75.36m/min ，

z

f =0.11mm/z 。

工序2

钻Φ12孔，以Φ20外圆和T1为基准，保证垂直度误差不超过0.02mm, 钻Φ10孔，以Φ20外圆和T1为基准，保证垂直度误差不超过0.02mm 。

1. 选择钻头

根据《切削用量手册》表2.1.2.2，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=8.5mm ，钻头采用双锥后磨横刀，后角0α＝12°，二重刃长度

b ε

=3.5mm,横刀长b=2mm,宽l=4mm,棱带长度1 1.5,2100,30l mm ?β===。。

2.选择切削用量 （1）确定进给量

按加工要求确定进给量：查《切削用量手册》，0.43~0.57/f mm r =，

13.5

1.353

10

l d ==<，由《切削用量手册》表2.7,系数为0.5,则：

0.47~0.57/f mm r =

按钻头强度选择:查《切削用量手册》表2.7,钻头允许进给量为：

0.86/f mm r =；

按机床进给机构强度选择：查《切削用量手册》表2.9，机床进给机构允许轴向力为8330N 时，进给量为r mm f /93.0=。

以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：

0.47~0.57/f mm r =。根据《机械制造工艺设计简明手册》表 4.2-16,

最终选择进给量0.48/f mm r =。

由于是通孔加工，为避免即将钻穿时钻头折断，故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。

（2）确定钻头磨钝标准及寿命

后刀面最大磨损限度（查《机械制造工艺设计简明手册》）为0.6mm ，寿命2100T s =．

（3）切削速度

查《切削用量手册》表2.30，切削速度计算公式为：

v

y x p m v c k f

a T d c v v

v

v

z 0=

其中，5.9=Cv ，mm d 180=，25.0=v z ，125.0=m ，9=p a ，0=v x ，

55.0=v y ，22.0=f ，查得修正系数：0.1=v T

k ，85.0=lv k ，0.1=tv k ，故

实际的切削速度：

0.25

0.1250.55

9.5180.8512.3/min 6010.22c v m ?=?=??

（4）检验机床扭矩及功率

查《切削用量手册》表2.20，当f ≤0.51, do ≤11.1mm 时，Mt=15N ?m ，修正系数均为1.0，故MC=15 N ?m 。

查机床使用说明书：Mm =144.2 N ?m 。

查《切削用量手册》表2.23,钻头消耗功率：Pc=1.0kw 。 查机床使用说明书，kw P E

26.281.08.2=?=。

由于m c M M ?，E

C

P P ?，故切削用量可用，即：

0.48/f mm r =，min /272r n n c ==，12.3/min c v m =

工序3

铣10×16槽，以Φ10、Φ12外圆及底面为定位基准

机床：X52K 立式铣床

刀具：硬质合金铣刀，材料：YG8，D=80mm ，齿数8Z =，此为粗齿铣刀，《机械制造工艺设计简明手册》表30-25

单边余量：1.0mm

铣削深度p a ：ap=1.0mm

每齿进给量f a ： 0.20/f a mm Z =，《机械制造工艺设计简明手册》表30-15

铣削速度V ：取 1.2/V m s =，《机机械制造工艺设计简明手册》表30-25

机床主轴转速n ：

1000V

n d π=

式中 V —铣削速度； d —刀具直径。 由式2.1机床主轴转速n ：

n=1000V/πd=1000×1.2×60/3.14×80=287r/min 取n=375r/mm ，《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-36 实际铣削速度v ：v=πdn/1000=3.14×80×375/1000×60=1.57m/s 进给量Vf ：0.208300/608/f f V a Zn mm s ==??≈ 工作台每分钟进给量fm ：fm=475mm/min 工序4

粗铰Φ12孔，以T2和Φ20外圆为基准。

机床：Z525立式钻床 刀具：直径12mm 的铰刀

根据有关手册的规定，铰刀的进给量为=f z 0.8～1.2mm/z,进给量取=f z 0.81mm/r ，机床主轴转速取为n w =140r/min ，则其切削速度为：

min /77.8m d n v ==π

工序5 粗铰Φ10孔，以D1为基准。

刀具：直径为10mm 的铰刀 机床：Z525立式钻床

根据有关手册的规定，铰刀的进给量为=f z 0.8～1.2mm/z,进给量取=f z 0.81mm/r ，机床主轴转速取为n w =140r/min ，则其切削速度为：

min /77.8m d n v ==π 工序6

镗Φ10、Φ12孔的145?

?倒角，以Φ10、Φ12外圆及底面做定位基准。

7夹具的设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。并设计工序20——钻、扩Φ10孔的夹具。本夹具将用于Z525立式钻床，刀具为高速钢麻花钻。

本夹具主要用来钻、扩Φ10孔，跟转子摆杆的中线一样，在加工时应保证孔的位置要求。

7.1 定位基准选择

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x

、y 、z

、x

、y

。选择摆

杆下端面定位时，用大端Φ20的V 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。