转速器盘制造工艺及夹具设计

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1、工 学 院 毕 业 设 计（ 论 文 ）题 目： 转速器盘制造工艺及夹具设计 专 业： 机电技术教育 班 级： 07（3）班 姓 名： 马黎明 学 号： 1664070314 指导教师： 张春雨 日 期： 2011年5月30日 转速器盘制造工艺及夹具设计马黎明 （指导老师：张春雨）安徽科技学院工学院机电技术教育专业零七级三班目录引 言21. 零件分析21.1零件的作用21.2零件的工艺性分析和零件图的审查3图1转速器盘41.3 零件的生产纲领及生产类型41.4 零件的加工工艺分析41.5 零件主要技术条件分析及技术关键问题52. 选择毛坯52.1 确定毛坯的成形方法52.2 铸件结构工艺性分析

2、52.3 铸造工艺方案的确定62.3.2造型及造芯方法的选择62.3.3分型面的选择62.3.4浇注位置的选择62.4 铸造工艺参数的确定62.4.1加工余量的确定62.4.2拔模斜度的确定62.4.3分型负数的确定72.4.4收缩率的确定72.4.5不铸孔的确定72.4.6铸造圆角的确定72.5 型芯设计73.工艺规程设计73.1基准的选择73.1.1粗基准的选择7图2型芯简图83.1.2精基准的选择8图3转速器盘基准93.2 表面加工方案的选择93.3制订机械加工工艺路线103.4 确定机械加工余量及工序尺寸123.5 确定切削用量及基本工时153.5.1 工序30：粗、精铣后平面153.

3、5.2 工序40：粗铣两个18 mm的圆柱前端面193.5.3 工序50：粗、精铣25mm的圆柱上端面203.5.4 工序60：钻削、铰削加工两个9mm的孔243.5.5 工序70：钻削、铰削加工10 mm的孔并锪倒角0.545263.5.6 工序80：粗、精铣120圆弧端面303.5.7 工序90：钻削、铰削两个6mm的孔334 夹具设计374.1 夹具设计374.1.1工件的加工工艺分析374.1.2确定夹具的结构方案384.2 绘制夹具总体图45引 言机械制造工艺是实现产品设计、保证产品质量、节约能源、降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备、计划调度、加工操作、技术检查、安全生产和健全劳

4、动组织的依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品改进，提高经济效益的技术保证，因而编制一套合理的加工工艺是影响产品制造效益，企业发展进步的重要法码 。 夹具设计一般是在零件的机械加工工艺过程制订之后按照某个工序的具体要求进行的，夹具设计应保证工件的加工质量、生产效益的提高，成本低、排屑方便、操作安全、省力和制造、维护容易等。随着科学技术的高速发展，在制造业，越来越多的企业把产品的设计、分析、制造，产品数据管理和信息技术集于一体，这种先进的管理方式纳入企业信息化建设的核心，继而引发了设计领域的革命。第一次革命是八十年代二维CAD软件的推广，国内普遍运用的是AutoCAD软件。利用CAD软件

5、使设计师彻底的“甩掉”了图板。第二次革命就是大量三维软件的崛起，三维CAD软件不仅仅可以创建实体模型，还可以利用设计出的三维实体模型进行模拟装配和静态干涉检查、动力学分析、强度分析等。所以应用三维软件进行设计的真正意义不仅仅在于设计模型本身，而是设计出模型后的处理工作。这些是二维CAD软件无法实现的。本次毕业设计为了适应现代制造技术、现代制造工程的快速发展，将运用PROE三维软件进行实体模型的制作的现代化制造技术。1. 零件分析1.1零件的作用转速器盘是调速机构。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。6mm孔装

6、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，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

7、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。图1转速器盘1.3 零件的生产纲领及生产类型生产纲领是企业在计划期内应当生产的产量。在毕业设计题目中，转速器盘的生产纲领为10000件/年。生产类型是企业（或车间、工段、班组、工作地）生产专业化程度的分类。转速器盘轮廓尺寸小，属于轻型零件。因此，按生产纲领与生产类型的关系确定，该零件的生产类型属于大批生产。1.4 零件的加工工艺分析转速器盘共有九个机械加工表面，其中，两个直径为9mm的螺栓孔与10mm孔有位置要求；120圆弧端面与10mm孔的中心线有位置度要求。现分述如下： 两个直径为9mm的螺栓孔两个直径为9mm的螺栓孔

8、的表面粗糙度为Ra6.3，螺栓孔中心线与底平面的尺寸要求为18mm；两个螺栓孔的中心线距离为mm；螺栓孔与直径为10mm的孔中心线距离为mm；与柴油机机体相连的后平面，其表面粗糙度为Ra6.3。 10mm的孔及120圆弧端面10mm的孔尺寸为10mm，表面粗糙度为Ra3.2，其孔口倒角0.545，两个6mm的孔表面粗糙度为Ra3.2，120圆弧端面相对10mm孔的中心线有端面圆跳动为0.2mm的要求，其表面粗糙度为Ra6.3。从以上分析可知，转速器盘的加工精度不是很高。因此，可以先将精度低的加工面加工完后，再以加工过的表面为定位基准加工精度较高的10mm和6mm孔。1.5 零件主要技术条件分析

9、及技术关键问题从转速器盘的各个需要加工的表面来分析：后平面与机体相连，其长度尺寸精度不高，而表面质量较高；两个9mm的螺栓孔，因需要装配螺栓进行连接，还要用于夹具 定位，其加工精度可定为IT9级；25mm圆柱上端面和120圆弧端面位置精度要求不高；两个6mm的孔需要装配定位销，表面质量要求高；10mm孔需要装配偏心轴，其表面质量要求高；各加工面之间的尺寸精度要求不高。从以上分析可知，该零件在大批量生产条件下，不需要采用专用的机床进行加工，用普通机床配专用夹具即可保证其加工精度和表面质量要求。因此，该零件的加工不存在技术难题。为提高孔的表面质量，在孔加工工序中采用铰削对其进行精加工。2. 选择毛

10、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10000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（参考金属工艺学课程设计

11、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。2.3.3分型面的选择选择分型面时要尽可能消除由它带来的不利影响，因为转速器盘有两个18mm的圆柱，考虑起模方便，以两中心线所在平面为分型面。而以此平面为分型面时，25mm的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。2.3.4浇注位置的选择因为分型面为水平面，所以内浇口开在水平分型面处，又因为该零件形状不规则，需要设计一个型芯，为不使铁

12、水在浇注时冲刷型芯，采用与型芯面相切方向进行浇注。由于该零件在后平面壁厚相对较大，为了不使这些地方产生缩孔、缩松，在该处开出冒口进行补缩。注入方式采用中间注入式。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拔模斜度的确定零件总体高度小于50mm（包括加工余量值在内），采用分模造型后铸件的厚度很小，靠松动模样完全可以起模，故可以不考虑拔模斜度。2.4.3分型负数的确定按公

13、式计算，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。2.4.4收缩率的确定通常，灰铸铁的收缩率为0.7%1% ，在本设计中铸件取1% 的收缩率。2.4.5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。2.4.6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。2.5 型芯设计转速器盘的底平面形状简单，厚度较薄，且零件上两个18mm的圆柱与底平面平行，不利于采用分模铸造，因此需要设计一个整体型芯，

14、以形成铸件上的两个18mm的圆柱和底平面，达到简化模样和铸造工艺的目的。型芯在砂箱中的位置用型芯头和型芯撑来固定，型芯头采用圆形水平式芯头。转速器盘上相差120的两个筋板之间的空腔深度尺寸不大，形状也比较简单，可以考虑采用砂垛代替砂芯，减少型芯。型芯简图如图所示。3.工艺规程设计3.1基准的选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基准选择得正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工过程中会问题百出，甚至造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。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。3.1.1粗基准的选择图2型芯简图对于一般盘类零件而言，按照粗基准的选择原则（当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面为粗基准）。选取转速器盘的底平面作为粗基准，加工出后平面。而加工25mm圆柱上端面、120圆弧端面时，选择转速器盘的底平面为粗基准；在加工9mm螺栓孔、18mm圆柱端面时，以加工过的后平面为定位基准；加工10mm孔和6mm孔时，则以后平面和两个9mm孔为定位基准。3.1.2精基准的选择为保证加工精度，结合转速器盘的特征，主要采用基准重合原则和统一基准原则来进行加工。加工后平面、25mm圆柱上端面、120圆弧端面时，主要运用统一基