机械设计课程设计说明书转速器盘计算机辅助工艺设计

计算机辅助工艺设计课程设计说明书题目：转速器盘计算机辅助工艺设计课程设计学生姓名: 学 号: 专 业: 机械设计制造及其自动化 班 级: 指导教师: 序言本次课程设计的主要内容是制订转速器盘加工工艺规程及夹具设计。详细讨论转速器盘从毛坯到成品的机械加工工艺过程，分析总结转速器盘的结构特点、主要加工表面，并制定相应的机械加工工艺规程。本次课程设计是在我们学完了计算机辅助工艺设计的全部基础课、技术基础课之后进行的，是我们对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是我们在走进社会工作岗位前的一次理论联系实际的训练。希望能通过这次课程设计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。巩固和加深理论教学内容，培养学生综合运用所学理论，解决现代实际工艺设计问题的能力。通过工艺规程及工艺装备设计，学生应达到：1、掌握零件机械加工工艺规程设计的能力；2、掌握加工方法及其机床、刀具及切削用量等的选择应用能力；3、掌握机床专用夹具等工艺装备的设计能力；4、学会使用、查阅各种设计资料、手册和国家标准等，以及学会绘制工序图、夹具总装图，标注必要的技术条件等。目录一、 零件的分析51.1零件的作用51.2零件的工艺性分析和零件图的审查6二、零件的加工工艺分析6三、选择毛坯及铸造工艺方案设计73.1 确定毛坯的成形方法，初步确定毛坯形状73.2 铸件结构工艺性分析83.3 铸造工艺方案的确定83.4 铸造工艺参数的确定83.5 型芯设计9四、机械加工工艺规程设计104.1定位基准的选择104.2 基面的选择114.3 表面加工方案的选择124.4制订机械加工工艺路线12五、加工工序设计145.1选择加工设备及刀、夹、量具145.2确定机械加工余量及毛坯尺寸、工序尺寸计算15六、填写机械加工工艺规程卡片和机械加工工序卡片（见CAPP）20七、夹具设计207.1 夹具设计207.2确定夹具的结构方案217.2.1确定定位方案，设计定位元件217.2.2确定夹紧方式和设计夹紧机构217.2.3夹紧力计算217.2.4加工误差分析237.2.5 钻套、钻模板设计267.2.6 夹具精度分析267.3 绘制夹具总体图28八、 结束语29九、参考文献30一、 零件的分析1.1零件的作用转速器盘是2105柴油机中调速机构。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。 同时基准面的选择也是很重要的。在加工各孔的端面时，先用铣刀铣出下表面，在以下表面为基准，铣出上面的各表面（各孔的加工也是以下端面为定为基准的）；在加工前后端面时，由于工件前后尺寸较大，可在镗床上铣端平面，铣出后表面。之后，以后表面为基准，铣出两个9孔，在加工过程中，应尽量减少安装的次数，以减少安装时带来的安装误差。二、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。三、选择毛坯及铸造工艺方案设计3.1 确定毛坯的成形方法，初步确定毛坯形状该零件材料为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，采用铸造生产比较合适，故可采用铸造成形。为了得到较好的强度和表面硬度，可在加工过程中进行调质处理，淬火，同时为了消除内应力对工件的影响，可进行适当的人工时效处理（如果需要的话）。 由于零件的结构复杂，用锻件是不太可能的，因此，需要先根据零件图，做出铸模，进行铸造，最好用成型铸造法，以减少加工余量和保证零件的结构准确性。用查表方法确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级加工余量数值说明右侧面28mmH2mm单侧加工左端面8mmH2mm单侧加工右端面14mmH2mm单侧加工中间端面4mmH2mm单侧加工毛坯图：3.2 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。3.3 铸造工艺方案的确定3.3.1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表1-7）选用砂型铸造。3.3.2造型及造芯方法的选择在砂型铸造中，因铸件制造批量为中批生产（参考金属工艺学课程设计表1-8），故选用手工分模造型。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。3.3.3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。3.3.4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。3.4 铸造工艺参数的确定3.4.1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。3.4.2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。3.4.3分型负数的确定按公式计算，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。3.4.4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。3.4.5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。3.4.6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。3.5 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，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1所示。四、机械加工工艺规程设计4.1定位基准的选择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。先铣出下表面，以下表面为基准，加工出上端面和上表面，再以上端面为基准加工下端面，以上端面为基准钻出I,II,III 3个孔；加工前后端面时，先以上端面和I,II,为基准，在铣床上铣出后端面，再以后端面为基准，加工出2个9的孔的前端面。 由于扇形部分的表面比较不易加工，首先以加工出来的下端面为基准加工出I,II,III孔处的各个上端面，再以上端面为基准，加工出I孔处的下端面；零件的2个9孔的上边缘表面是不能用来作为定位基准的。4.2 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择得正确合理，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。4.1.1粗基准的选择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。4.1.2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，主要运用统一基准原则，即均以转速器盘的底平面作为定位基准；而在加工9mm螺栓孔、18mm圆柱端面、10mm孔和6mm孔时，选用基准重合原则，即选用设计基准作为定位基准。在实际加工中，为方便加工，各工序中运用专用夹具进行夹持，将以上两种原则综合运用。4.3 表面加工方案的选择本设计任务给的零件需要加工的表面有：端面，内孔，园角等，其加工方法如下：（1）下表面（大面积表面）：虽然不是重要的表面，没有粗糙度要求，但是定位基准面，用铣车进行端铣平面，粗铣即可。（2）上边缘面：不是重要表面，粗铣即可。（3）I,II,III孔处的上端面：是重要表面，表面粗糙度R6.3，可以进行粗铣后，再进行半精铣或精铣。（4）I孔处的下端面：无表面粗糙度要求，只需进行粗铣即可。（5）前端面：是重要表面，也是定为基准面，表面粗糙度R6.3，进行粗铣再半精铣或精铣。（6）2个9孔的后端面：表面粗糙度R12.5，只需进行粗铣。（7）2个9孔的加工：表面粗糙度R12.5，以下端面为基准，粗铰出2个9孔；普通铰床即可。（8）I孔的加工：表面粗糙度R6.3，可用铰床进行铰孔，粗铰或扩孔均可。（9）II,III孔的加工：表面粗糙度R3.2，是要求较高的孔，可进行粗铰半精铰，或者扩孔精扩，既可满足要求。（10）园角：有R3，R5,R6.5,R15几种园角，可用立铣刀周铣出园角。4.4制订机械加工工艺路线制订机械加工工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理的保证。在生产纲领已确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。方案一：工序号工序内容01铸造02时效03涂漆04铣9端两侧面05铣10端两端面06铣9端两端面07钻通孔10与钻通孔608钻通孔909镗孔10，孔口倒角0.5X度10检验11入库方案二：工序号工序内容01铸造02时效03涂漆04铣9端两端面05铣10端两端面06铣9端两侧面07钻通孔10与钻通孔608镗孔10，孔口倒角0.5X度09钻通孔910检验11入库工艺方案的比较与分析：因左右两端面均对10mm孔有较高的位置要求，故它们的加工宜采用工序集中原则，减少装次数，提高加工精度。根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将端面的精铣和下端面的粗铣放在前面，下端面的精铣放在后面，每一阶段要首先加工上端面后钻孔，左端面上10mm孔放后面加工。初步拟订加工路线方案一。方案一遵循了工艺路线拟订的一般原则，但某些工序还有一些问题还值得进一步讨论。如，铣9端两端面与铣9端两侧面，两工序前后对调,这样保证了加工面的定位精度。工序镗孔10及孔口倒角0.5X度应在工序最终完成，使孔面在加工后有较多的时间进行自然时效，减少受力变形和受热变形对10mm通孔加工精度的影响。通过以上的两工艺路线的优、缺点分析，最后确定工艺路线方案一为该零件的加工路线。该工艺过程详见附表和附表2，机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。五、加工工序设计5.1 选择加工设备及刀、夹、量具5.1.1. 机床的选择(a)工序4，5，6用的是铣床，分别进行粗铣，精铣。用普通的卧铣床X62W型万能卧铣床即可。（b）工序9用的是镗床进行端面的镗削加工，使用普通的镗床即可。（c）工序7加工一个10孔，2个6孔，工序8加工2个9孔，采用花盘加紧，在立式钻床即可。可选用Z535型立式钻床。（2）. 选择夹具本零件结构比较复杂，不成规则，故夹紧定位比较困难，可采用花盘来定位，并可以使用一些垫块来辅助定位加紧。例如，在加工上端面时，扇形部分下部分悬空，需要用一些垫块垫住，然后用花盘加紧，以防零件加紧时发生变形。在加工前后端面时，用花盘或压板都可以加紧。5.1.2选择刀具(a) 在工工序4，5，6铣平面时，铣刀可以选择直齿或错齿的端铣刀和周铣刀，工序中有粗铣和精铣，在粗铣后，要留有一定的加工余量，供精铣工序加工。(b) 钻孔有10孔，需要留一定的加工余量，可用8麻花钻直接钻出来。(c) 镗孔需要镗三种孔10有粗镗和精镗，粗加工可用YT15,精加工可用YT30。5.1.3. 选择量具 选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法的极限误差来选择。在这里选的是第一种方法。（a）选择平面的量具：由零件图上看，各平面的相互位置要求不是非常严格，其最小不确定度为0.2mm，选用分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺就行了，因为其不确度为0.02mm，显然满足要求。（b）选择内孔的量具：此零件对孔的精度要求较高，其中例如I孔的下偏差要求在0.013之内，故可选用分度值为0.01mm，测量范围为0-150mm的内径百分尺，其不确定度为0.008，满足测量精度的要求。工序 加工尺寸 尺寸公差 使用量具 28 0.5 分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺 12 0.2 分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺 14 - 分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺 4 10 0.013 分度值为0.01mm，测量范围为0-150mm的内径百分尺6 0.0309 - 分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺注：本零件要求测量的尺寸并不是很复杂，故只要这两种量具就足够了。5.2确定机械加工余量及毛坯尺寸、工序尺寸计算根据以上原始资料及机械加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸如下：1. 两螺栓孔9mm毛坯为实心，而螺栓孔的精度为IT9（参考机械制造工艺设计简明手册表2.3-9），确定工序尺寸及余量：钻孔：8.9mm； 铰孔：9mm，2Z = 0.1mm。具体工序尺寸见表1。表1 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/m表面粗糙度/m尺寸公差/mm表面粗糙度/m铰孔0.1H9Ra6.39Ra6.3钻孔8.9H12Ra12.58.9Ra12.52. 10mm孔毛坯为实心，而孔的精度要求界于IT8IT9之间（参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-9及表2.3-12），确定工序尺寸及余量：钻孔9.8mm；粗铰孔：9.96mm，2Z = 0.16mm；精铰孔：10mm，2Z = 0.04mm。具体工序尺寸见表2。表2 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/m表面粗糙度/m尺寸公差/mm表面粗糙度/m精铰孔0.04H9Ra6.310Ra6.3粗铰孔0.16H10Ra6.39.96Ra6.3钻孔9.8H12Ra12.59.8Ra12.53. 两个6mm孔毛坯为实心，而孔的精度要求界于IT8IT9之间（参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-9及表2.3-12），确定工序尺寸及余量为：钻孔：5.8mm； 铰孔：6mm，2Z = 0.2mm。具体工序尺寸见表3。表3 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/m表面粗糙度/m尺寸公差/mm表面粗糙度/m铰孔0.2H9Ra6.36Ra6.3钻孔5.8H12Ra12.55.8Ra12.5毛坯图如图：4. 后平面粗铣：Z = 3.5mm；精铣：Z = 1.0mm。具体工序尺寸见表4。表4 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/m表面粗糙度/m尺寸公差/mm表面粗糙度/m精铣1.0H8Ra6.37Ra6.3粗铣3.5H11Ra12.58Ra12.5毛坯H13Ra2511.5Ra255. 18mm圆柱前端面粗铣：Z = 4.5mm。具体工序尺寸见表5。表5 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/m表面粗糙度/m尺寸公差/mm表面粗糙度/m粗铣4.5H11Ra12.514Ra12.5毛坯H13Ra2518.5Ra256. 25mm上端面粗铣：Z = 3.5mm；精铣：Z = 1.0mm。具体工序尺寸见表6。表6 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/m表面粗糙度/m尺寸公差/mm表面粗糙度/m精铣1.0H8Ra6.38Ra6.3粗铣3.5H11Ra12.59Ra12.5毛坯H1612.5Ra257. 120圆弧端面粗铣：Z = 3.5mm；精铣：Z = 1.0mm。具体工序尺寸见表7。表7 工序尺寸表工序名称工序间余量/mm工序间工序间尺寸/mm工序间经济精度/m表面粗糙度/m尺寸公差/mm表面粗糙度/m精铣1.0H8Ra6.311Ra6.3粗铣3.5H11Ra12.512Ra12.5毛坯H1615.5Ra258、工序钻个9mm孔(1)、加工条件工件材料：HT200正火，b=220MPa，190220HBS 加工要求：钻扩孔9mm 机床选择：选用立式钻床Z525（见工艺手册表4.2-14）(2)、确定切削用量及基本工时选择9mm高速钢锥柄标准麻花钻（见工艺手册P84）d=9 L=14mm f机=0.48mm/r (见切削手册表2.7和工艺手册表4.2-16)Vc查=13m/min （见切削手册表2.15）按机床选取n机=195r/min（按工艺手册表4.2-15）所以实际切削速度： m/min.基本工时： l=80mm ) l2=(14)mm(取4mm)按工艺手册表6.2-5公式计算1.24（min）9、工序 粗、精铣左右端面（） 粗铣1）、选择刀具：根据工艺手册表3.1-27，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，其参数为：铣刀外径d0=100mm，铣刀齿数Z=10。2）、确定铣削深度a p：单边加工余量Z=1.50.27，余量不大，一次走刀内切完，则：a p=1.5mm3）、确定每齿进给量fz:根据切削手册表3.5，用硬质合金铣刀在功率为4.5kw的X51铣床加工时，选择每齿进给量fz=0.140.24mm/z，由于是粗铣，取较大的值。现取：fz=0.18mm/z4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.01.5mm，现取1.2mm，根据切削手册表3.8铣刀直径d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。5）、确定切削速度Vc：根据切削手册表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根据X62W型立铣床说明书（表4.2-35）nc=255 r/min Vc=400 mm/min (横向)6）、计算基本工时：l=47mm l2=2 T=0. min（）精铣1）、选择刀具：根据工艺手册表3.1-27，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，铣刀外径d0=100mm，铣刀齿数Z=102）、确定铣削深度ap：由于单边加工余量Z=0.5，故一次走刀内切完，则：a p= 0.5 mm3）、确定每齿进给量fz:由切削手册表3.5，用硬质合金铣刀在功率为4.5kw的X51铣床加工时，选择每齿进给量fz=0.140.24mm/z，半精铣取较小的值。现取：fz=0.14mm/z4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.01.5mm，现取1.2mm，根据切削手册表3.8铣刀直径d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。5）、确定切削速度Vc：根据切削手册表3.16可以查Vc：由 ap4mm z=0.14mm/z，查得：Vc=110mm/z n=352mm/z V=394mm/z根据X62W型立铣床说明书（表4.2-35）nc=380 r/min Vc=400 mm/min (横向)6）、计算基本工时：l=40 mm l2 =2 所以本工序的基本时间为： T=t1+t2=0.14+0.12=0.26min10、工序镗0工序粗镗余量参考文献表取粗镗为.mm，精镗切削余量为0.2mm,钻孔后尺寸为8H8,各工部余量和工序尺寸公差列于表加工表面加工方法余量公差等级工序尺寸及公差8粗镗1.8_9.89.2精镗0.2H810H8孔轴线到底面位置尺寸为5mm，精镗后工序尺寸为10.020.08mm，与下底面的位置精度为0.05mm,与左右端面的位置精度为0.06mm,且定位夹紧时基准重合，故不需保证。0.06mm跳动公差由机床保证。11. 钻孔8mm选择8mm高速钢锥柄标准麻花钻（见工艺手册P84）d=8 L=8mm f机=0.48mm/r (见切削手册表2.7和工艺手册表4.2-16)Vc查=13m/min （见切削手册表2.15）按机床选取n机=195r/min（按工艺手册表4.2-15）所以实际切削速度：基本工时：l=80mm ) l2=(14)mm(取4mm)按工艺手册表6.2-5公式计算 1.10min粗镗孔时因余量为1.8mm,故ap=1.8mm,查文献表. 4-8 取V=0.4m/s=24m/min 去进给量为f=0.02mm/rn=1000V/d=1000*24/3.14*20=380r/min查文献的Fz=9.81*60nFzCFzapXFzVnFzKFz pm=FzV*10-3CF2=180, XFz=1 Yfz=0.75 nFz=0Rfz=9.81*60*180*2.75*0.20.75*0.4*1=1452 N P=0.58 kw 取机床效率为. 0.78*0.85=0.89kw0.58kw 故机床的功率足够。下面计算工序09的时间定额机动时间 粗镗时：L/(f*n)=45/0.2*380=7.5s 精镗时：f取0.1mm/s L/(f*n)=45/0.1*380=15s 总机动时间:T=7.5+15=0.38min六、填写机械加工工艺规程卡片和机械加工工序卡片（见CAPP）七、夹具设计7.1 夹具设计转速器盘需要加工的10mm孔的位置尺寸精度要求不高，孔的表面粗糙度值为Ra6.3，并且10F9为浅孔。在机械加工工艺规程中，分钻、粗铰、精铰、倒角0.545进行加工。依靠所设计的夹具来保证加工表面的下列位置尺寸精度：待加工孔10F9和已加工孔9H11的中心距离尺寸为720.1mm；待加工孔10F9和后平面的距离尺寸为560.1mm。由以上可知，该孔的位置尺寸精度要求不高，但是，两个相差120筋板不利于夹紧工件，会给加工带来一定困难，在钻孔的时候，工件的筋板会受到钻头轴向力的作用产生微小变形，影响孔的加工精度。因此，在设计夹具时应注意解决这个问题。72确定夹具的结构方案7.2.1确定定位方案，设计定位元件该孔为通孔，沿着孔轴线方向的不定度可不予以限制，但是为增强加工时零件的刚性，必定限制孔轴线方向的不定度，故应按完全定位设计夹具，并力求遵守基准重合原则，以减少定位误差对加工精度的影响。由于工件在钻10mm孔时两筋板的刚性较差，从保证工件定位稳定的观点出发，采用“一面两孔”定位，即以已加工的后平面和两个9mm孔为定位基准，这样，既增加了工件的稳定性，又兼顾了基准重合原则。为实现定位方案，所使用的定位元件：圆柱销和菱形销在后平面和9mm孔定位，可以限制工件的五个不定度，25mm外圆柱下端面使用薄壁圆柱孔支承，限制工件沿Z轴的移动不定度，从而达到完全定位。7.2.2确定夹紧方式和设计夹紧机构两个9mm孔中的圆柱销和菱形销共同承受钻孔时的切削扭矩。在钻9.8H12mm孔时，由于孔径较小，切削扭矩和轴向力较小，并且轴向力可以使工件夹紧，因此，在确定夹紧方式时就可以不考虑轴向切削力的影响，即可以不施加夹紧力来克服轴向切削力。但由于切削扭矩会使工件产生旋转，因此需要对工件施加向下压的夹紧力来克服切削扭矩。为便于操作和提高机构效率，采用转动压板夹紧机构，其力的作用点落在靠近加工孔的120圆弧端面上。7.2.3夹紧力计算计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。本工序在钻削加工过程中的切削力可以分解为切削扭矩和轴向切削力，因轴向切削力的作用方向与夹具的夹紧方向相同，有助于工件的夹紧，因此，在计算夹紧力时可以不计算轴向切削力。而为保证夹紧可靠，应将理论夹紧力乘上安全系数作为工件加工时所需要的夹紧力，即：其中，查机床夹具设计手册表1-2-1得：、1.15、，所以，= 2.691。查机床夹具设计手册表1-2-7得：查机床夹具设计手册表1-2-8得：由于钻头的直径为d = 9.8mm，所以，(N mm)。因此，实际所需要的夹紧力为：(N mm)。夹紧机构采用压板机构，机构的传动效率为，螺母产生的夹紧力为：。查机床夹具设计手册表1-2-20，得： = 6.22mm，查表1-2-21，得：= 3.675mm，查表1-2-22，得，。= 2810.23(N)则作用在转动压板上的夹紧力为：夹紧机构受力如图2所示。图2 夹紧机构受力示意图由公式得：在工件上的夹紧力作用点到钻头在工件上加工时作用点的距离为49mm。因此，夹紧力产生的扭矩为： (N mm)。工件受力如图3所示。图3 工件受力示意图因，故该铰链机构能满足钻孔加工要求。7.2.4加工误差分析用工件的“一面两孔”定位，使设计基准和工序基准重合，即遵守“基准重合”和“基准统一”原则，以减少定位误差，所采用的定位元件为定位销和菱形销，考虑薄壁圆柱孔支承形状，将支承和夹具体铸成整体，即把支承铸成薄壁凸台。工件定位如图4所示。圆柱销和菱形销的设计计算：两定位销中心距LL= L式中，L 工件两基准孔的中心距。L= L= 28mm。图4 工件定位示意图两定位销中心距公差=式中，工件两基准孔的中心距公差。= 0.025(mm)。圆柱销最大直径= 9mm，公差取g6，所以，圆柱销直径为mm。补偿值(mm)式中，第一基准孔与圆柱销间最小配合间隙(mm)。(mm)菱形销宽度B，b根据表8：B = D2 = 92 = 7(mm)；B = 4mm。表8 菱形销尺寸表D2 /mm36688202024243030404050B/mm2345568B/mmD20.5D21D22D23D24D25D25菱形销与基准孔的最小配合间隙=(mm)式中，第二基准孔最小直径。菱形销最大直径（公差取h6）= 90.108 = 8.892(mm)所以，菱形销直径为mm。转角误差式中，工件定位孔的直径公差；圆柱定位销的直径公差(mm)；菱形定位销的直径公差(mm)；圆柱定位销与孔间的最小间隙(mm)；菱形定位销与孔间的最小间隙(mm)；L 中心距(mm)。所以，需要加工的孔的公差mm，由该误差引起的定位误差为8= 80.0036= 0.028，该误差小于工件误差，即0.0280.036，方案可行。7.2.5 钻套、钻模板设计为进行钻、铰加工，采用快换钻套，其孔径尺寸和公差如下：钻9.8H12孔：麻花钻的最大极限尺寸为9.8+0.15mm，则钻孔时所配的钻套取规定的公差为F8，即钻套尺寸为：9.95mm，圆整后可写成10mm。粗铰9.96H10孔：铰孔选用GB1133-84中的标准铰刀改制而成，其尺寸为9.96mm，按规定取铰孔时钻套的尺寸公差为9.96+0.044G7，即钻套尺寸为：10.004mm，圆整后可写成10mm。精铰10F9孔：铰孔选用GB1133-84中的标准铰刀，其尺寸为10mm，按规定取铰孔时钻套的尺寸公差为10+0.023G6，即钻套尺寸为：10.023mm，圆整后可写成10mm。钻套形状尺寸在机床夹具设计手册中查取。为了安装快换钻套，确定选取固定衬套与之相配合使用。设计钻模板：将钻套用衬套安装在钻模板上，钻模板通过销子和螺栓与夹具体连接。钻模板的尺寸与形状自行设计。7.2.6 夹具精度分析机械加工中，保证加工出合格零件的必要条件是：加工误差不大于被加工零件相应的公差。加工误差来源于两大方面：一方面是与机床有关的误差称加工方法误差；另一方面是与夹具有关的误差，而此误差可分为零件在夹具中的定位误差、夹具的对刀或导向误差及夹具的制造及在机床上的安装误差。根据误差的随机性的特点，按概率原理合成，根据生产实际情况，与夹具有关的误差占加工误差的绝大部分，故按机率相等的原理，取零件公差的3/4作为判别依据得到保证加工零件合格的条件是：（零件相应加工尺寸的公差），因为加工方法误差取决于机床精度，所以只进行夹具精度的分析计算。满足上述条件，认为夹具精度满足加工要求，否则精度不足。钻孔夹具产生导向误差有五个因素：其一是钻模板底孔至定位基准尺寸误差，取其公差；其二、三是钻套、衬套内外圆同轴度误差 ；其四是钻套与衬套的配合间隙；其五是钻套与钻头配合间隙，于是得：钻套垂直度误差对孔位置影响折算为：心轴底面平行度误差对孔位置影响折算为：夹具精度的计算和判别：夹具精度分析简图如图5所示。图5 夹具精度分析示意图定位误差：基准重合。，（基准不重合）mm（定位销与孔配合最大间隙）mm导向误差：最后是铰刀，故按铰刀计算。mm，（同轴度误差忽略）(mm)(mm)=(mm)安装误差：H = 26，h = 7，B = 8mm，t= 0.025mm，t= 0.008mm，L = 50mm。0.014(mm)因此，夹具精度：=综上所述，此夹具能满足加工要求。7.3 绘制夹具总体图当上述各种元件的结构和布置确定之后，也就基本上决定了夹具体和夹具整体结构的型式。绘图时先用双点划线（细线）绘出工件，然后在各个定位面绘制出定位元件和夹紧机构以及钻套、钻模板，最后把各个元件连在一起，就形成了夹具体。为了节省夹具材料，减少加工时间和降低成本，夹具在机床上的安装可以不设计耳座，而采用压板螺钉夹紧装置将夹具固定在钻床上。按要求标注与夹具有关的尺寸、公差和技术要求。八、 结束语经过近几个星期的艰苦努力，终于比较圆满地完成了课程设计的各项任务。在此感谢李老师和刘老师的耐心指导。在本次设计中我深深地体会到以下几点：作为一名即将毕业离校的准毕业生，首先必须培养求真务实和严谨的科学态度，培养理论联系实际、钻研创新与实事求是相结合的工作作风。必须重视基础理论知识，只有在牢固掌握专业知识的基础上，才能有创新和发展。经过这次课程设计，我学会了收集、查阅和综合分析各种资料，正确应用各种标准手册和工具书籍，进一步提高了自己分析、计算等基本技能，特别是在应用办公软件和绘图软件上，我的收获很大，掌握了很多的常用技巧。掌握了常用机械结构设计的一般方法和步骤，熟悉了设计计算说明书、论文摘要、文献综述等格式和写作方法，为将来的实际工作打下了坚实的基础。九、参考文献1 徐志刚.基于广义映射原理的组合夹具结构设计自动化J.机械工程学报,2000(12):105108.2 Liao Jianmin.Fixturing analysis for stability consideration in an automated fixture design systemJ.Journal of Manufacturing Science and Engineering,2002,124(2):98104.3 Subramanian V,Kumar Senthil A.Seow K C .A multi agent approach to fixture designJ.Journal of Intelligent Manufacturing,2001,12(1):3142.4 朱耀祥，融亦鸣.柔性夹具与计算机辅助夹具设计技术的发展A.全国生产工程第8届学术大会论文集C.北京:机械工业出版社,1999.204209.5 周振宝.机床夹具精度的分析J.机床与液压,2004(2):137138.6 刘丽娟.机床夹具设计中的一面二销定位J.润滑与密封,2003(3):107108.7 闫志中,刘先梅.计算机辅助夹具设计方法及发展趋势J.内蒙古林学院学报, 1996,18(3):6974.8 王凤岐,许红静,郭伟.计算机辅助夹具设计综述J.航空制造技术,2003(11):3840.9 朱耀祥,融亦呜.夹具设计自动化的现状及发展趋势J.机械科技,1993(10):1417.10 张福润,徐鸿本,刘延林.机械制造技术基础M.武昌:华中科技大学出版社,2000.288320.11 赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书M.北京:机械工业出版社，1997.6061.12 顾崇衔等.机械制造工艺学M.西安:陕西科学技术出版社,1990.458.13 王启平.机床夹具设计M.哈尔滨:哈尔滨工业大学出版社,1996.1134,207249.14 王小华.机床夹具图册M.北京:机械工业出版社,1992.3637,4041.15 丁殿忠,姜鸿维.金属工艺学课程设计M.北京:机械工业出版社,1997.614.16 国家标准全文数据库系统EB/OL. :6006/,1989-7-1.