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设计说明书
1零件的工艺分析及生产类型的确定
1.1零件的作用
题目所给定的零件是一个转速器盘,要求加工图示红圈部分的
孔的加工。
图1-1转速器盘零件图
设计题目给定的零件是调速机构的转速器盘,从整体上来说,其径向尺寸比轴向尺寸大,因此,可以将其划定为不规则的盘类零件。
零件上直径为Φ10mm的孔装一偏心轴,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,偏心轴转动,油门拉杆即可打开油门(增速)或关小油门(减速);两个直径为Φ6mm孔装两个定位销,起限位作用。
手柄可在120°内转动,实现无级变速。
转速器盘通过两个直径为Φ9H8mm的孔用M8螺栓与机体相连。
多用于柴油机调速机机构中。
1.2零件的工艺分析
转速器盘共有九个机械加工表面,其中,两个直径为Φ9mm的孔与Φ10mm孔有位置要求;120°圆弧端面与Φ10mm孔的中心线有位置度要求。
现分述如下:
⑴两个直径为Φ9mm的孔
两个直径为Φ9mm的孔的表面粗糙度为Ra12.5,孔中心线与底平面的尺寸要求为18
mm;两个孔的中心线距离为
mm;孔与直径为Φ10mm的孔中心线距离为
mm;与机体相连的P面,其表面粗糙度为Ra6.3。
⑵Φ10mm的孔及120°圆弧端面
Φ10mm的孔尺寸为Φ10
mm,表面粗糙度为Ra3.2,其孔口倒角0.5×45°,两个Φ6
mm的孔表面粗糙度为Ra3.2,120°圆弧端面相对Φ10mm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Φ10mm和Φ6mm孔。
1.3零件的生产类型
依据题目所给的原始资料可知,该零件的生产类型为大批生产。
2选择毛坯、确定毛坯尺寸、绘制毛坯简图
2.1毛坯的选择
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4000件/年,采用铸造生产比较合适,故可采用铸造成形。
2.2确定机械加工余量和公差
参见《机械制造技术基础课程设计指导书》(以下称指导书)第二章第二节,铸件尺寸公差及机械加工余量按GB/T6414-1999确定。
按金属型铸造,灰铸铁查《指导书》表2-5,查得加工余量等级为D~F,转查表2-3,差得尺寸公差为8级,转查表2-4,最大轮廓尺寸160~250mm,得加工余量1.4mm。
2.3设计及绘制毛坯图
图1-2转速器盘毛坯图
3选择加工方法,制定工艺路线
3.1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。
例如,先铣出下表面,再以下表面为基准,加工出上端各表面,同样,也是以下表面为基准钻出Φ10、2-Φ63个孔;加工前后端面时,先以下表面为基准,在镗床上铣出后端面,再以后端面为基准,加工出2个Φ9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Φ10、2-Φ63个孔处的各个上端面,再以上端面为基准,加工出I孔处的下端面;零件的2个Φ9孔的上边缘表面是不能用来作为定位基准的。
3.2零件表面加工方法的选择
⑴P面
表面粗糙度为Ra6.3,经济精度为IT9,加工方案确定为:
粗铣→精铣;
⑵Φ18mm圆柱端面
表面粗糙度为Ra12.5,经济精度为IT11,加工方案确定为:
粗铣;
⑶Φ10mm孔
表面粗糙度为Ra6.3,经济精度为IT9,加工方案确定为:
钻削→粗铰→精铰→孔倒角;
⑷Φ25mm圆柱上端面
表面粗糙度为Ra6.3,经济精度为IT9,加工方案确定为:
粗铣→精铣;
⑸Φ9mm孔
表面粗糙度为Ra12.5,经济精度为IT8,加工方案确定为:
钻削→铰孔;
⑹120º圆弧端面
表面粗糙度为Ra6.3,经济精度为IT9,加工方案确定为:
粗铣→精铣;
⑺Φ6mm孔
表面粗糙度为Ra6.3,经济精度为IT9,加工方案确定为:
钻削→铰孔。
3.3制订工艺路线
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。
因此,设计的加工路线确定如下:
工序1铸造;
工序2热处理;
工序3粗、精铣P面,以零件底平面及直径为Φ25mm的外圆柱面为粗基准。
选用X63卧式铣床,并加专用夹具;
工序4粗铣两个直径为Φ18mm的圆柱端面,以经过精加工的P面及底平面为基准,选用X52K立式铣床,并加专用夹具;
工序5粗铣直径为Φ25mm的圆柱下端面,以底平面为基准,Φ25mm圆柱上端面为辅助基准,选用X52K立式铣床,并加专用夹具;
工序6粗、精铣直径为Φ25mm的圆柱上端面,以底平面为基准,Φ25mm圆柱下端面为辅助基准,选用X52K立式铣床,并加专用夹具;
工序7钻、铰Φ10mm的孔,并锪倒角0.5×45º,以经过精加工的P面和底平面为基准,选用Z525立式钻床,并加专用夹具;
工序8钻削、铰削加工直径为Φ9mm的两个孔,以Φ10mm的孔及P面为基准,选用Z525立式钻床,并加专用夹具;
工序9粗、精铣120º圆弧端面,以Φ10mm的孔和底平面及P面为定位基准,选用X52K立式铣床,并加专用夹具;
工序10钻、铰加工两个Φ6mm的孔,以Φ10mm的孔和底平面及P面定位。
选用Z525立式钻床,并加专用夹具;
工序11去毛刺;
工序12检查;
工序13入库。
4工序设计
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(只介绍题目给出的工序):
4.1Φ9mm孔
毛坯为实心,而孔的精度为IT8,
确定工序尺寸及余量:
钻孔:
Φ8.9mm;
铰孔:
Φ9
mm,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
/μm
表面粗糙度
/μm
尺寸公差
/mm
表面粗糙度
/μm
铰孔
0.1
H8
Ra12.5
9
Ra12.5
钻孔
8.9
H12
Ra12.5
8.9
Ra12.5
4.2确定切削用量及基本工时(只介绍题目给出的工序)
工序8:
钻削、铰削加工Φ9mm的孔
1.钻削Φ8.9mm的孔
⑴选择刀具和机床
查阅《指导书》,由钻削深度
=4.45mm,选择
=8.9mm的H11级高速钢麻花钻(GB1438-85),机床选择立式钻床Z525。
⑵选择切削用量
①进给量f
查阅《指导书》表4-10,取f=0.17mm/r。
②切削速度
根据《指导书》表5-22,根据f=0.17mm/r和铸铁硬度为HBS=200~
241,取
=12m/min。
③计算基本工时
式中,
,
mm,查《指导书》,
mm,所以,
(mm),
=
=0.29(min)。
2.铰削Φ9H8mm孔
⑴选择刀具和机床
查阅《指导书》,选择
=9mm的H8级高速钢锥柄机用铰刀(GB1133-84),机床选择立式钻床Z525。
⑵选择切削用量
①进给量f
查阅《指导书》表5-31,取f=0.30mm/r~0.50mm/r,故取f=0.30mm/r。
②切削速度
根据《指导书》表5-31注,取
=8m/min。
③计算基本工时
式中,
,
mm,查《指导书》,
mm,所以,
(mm),
=
=0.09(min)。
5夹具设计
这部分针对题目给出工序设计该工序的专用夹具。
具体见夹具装配图和夹具零件图。
5.1定位方案
工件以Φ18mm的圆柱端面和Φ10孔为定位基准,采用平面和削边销组合定位方案,在定位平面及削边销的圆柱面上定位,其中平面限制3个自由度、长削边销和阶梯小面限制3个自由度,共限制了六个自由度。
5.2夹紧机构
图5-1铰链加紧机构
根据生产率要求,运用气动夹紧可以满足。
采用铰链夹紧机构,通过压块实现对工件的表面夹紧。
压板夹紧力主要作用是防止工件在切削力的作用下产生震动。
由于夹紧力与钻孔时产生的力方向相同,所以可免去夹紧力的计算。
5.3导向装置
图5-2钻套
采用固定钻套作为导向装置,选用JB/T8045.2-1999。
钻套高度H=19mm,排削间隙h=5mm.
5.4夹具体
图5-3夹具体
夹具体采用铸造,加工出定位元件的安装处。
6方案综合评价与结论
由于加工零件的不规则和尺寸过小,给夹具设计带来了很大的困难。
本工序采用的一平面、一小平面和一削边销进行定位,满足定位要求。
夹紧采用压块压紧,铰链结构传动,汽缸动力。
夹具体采用铸造。
总体来说,该夹具满足加工要求,可以提高加工效率。
7体会与展望
经过近三个星期的艰苦努力,终于比较圆满地完成了课程设计的各项任务。
在本次设计中我深深地体会到以下几点:
①作为一名当代大学生,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。
②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。
③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,特别是在绘图软件(CAXA)上,我的收获很大,掌握了很多的常用技巧。
④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,为将来的毕业设计打下了坚实的基础。
8参考文献
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