转速器盘的课程设计.docx

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转速器盘的课程设计

转速器盘的课程设计

课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及全部专业课之后进行的。

这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。

因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

就我个人而言，我希望能通过这次毕业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，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。

本毕业设计的内容是制订2105柴油机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；针对转速器盘零件的主要技术要求，设计钻孔用的钻床夹具。

本着力求与生产实际相结合的指导思想，本次毕业设计达到了综合运用基本理论知识，解决实际生产问题的目的。

由于个人能力所限、实践经验少、资料缺乏，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。

2零件分析

2.1零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。

2.2零件的作用

毕业设计题目给定的零件是2105柴油机中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①10mm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①6mm孔装两销，起限位作用。

手柄可在120°内转动，实现无级调速。

转速器盘通过两个直径为①9mm的螺栓孔用M8螺栓与柴油机机体相连。

2.3零件的加工工艺分析

转速器盘共有九个机械加工表面，其中，两个直径为①9mm的螺栓孔与①10mm孔有位置要求；120°圆弧端面与①10mm孔的中心线有位置度要求。

现分述如下：

⑴两个直径为①9mm的螺栓孔

两个直径为①9mm的螺栓孔的表面粗糙度为Ra12.5,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①10mm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。

⑵①10mm的孔及120°圆弧端面

①10mm的孔尺寸为①10mm表面粗糙度为Ra6.3,其孔口倒角0.545°,两个①6mm的孔表面粗糙度为Ra3.2,120°圆弧端面相对①10mm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①6mm的孔。

2.4零件主要技术条件分析及技术关键问题

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①9mm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；①25mm圆柱上端面和120o圆弧端面位置精度要求不高；两个①6mm的孔需要装配定位销，表面质量要求高；

①10mm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。

3铸造工艺方案设计

3.1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。

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①18mm

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，

①25mm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v100mm，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,v1,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①30mm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=3mm~5mm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①18mm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①18mm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。

3.6绘制铸造工艺图其工艺图见铸造工艺图。

4机械加工工艺规程设计

4.1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。

图1型芯简图

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①25mm圆柱上端面、120o圆弧端面时，选择转速器盘的底平面为粗基准；在加工①9mm螺栓孔、①18mm圆柱端面时，以加工过的后平面为定位基准；加工①10mm孔和①6mm孔时，则以后平面和两个①9mm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、①25mm圆柱上端面、120o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①9mm螺栓孔、

118mm圆柱端面、①10mm孔和①6mm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。

4.2表面加工方案的选择

⑴后平面

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；

⑵①18mm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；

⑶①9mm螺栓孔

表面粗糙度为Ra12.5,经济精度为IT11，加工方案确定为：

钻削；

⑷①25mm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；

⑸①10mm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-孔倒角；

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；

⑺①6mm孑L

表面粗糙度为Ra3.2，经济精度为IT9，加工方案确定为：

钻削-粗铰-精铰。

4.3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。

⑴工艺路线方案一

工序10铸造；

工序20热处理；

工序30粗、精铣后平面；

工序40粗铣两个直径为①18mm的圆柱前端面；

工序50粗、精铣直径为①25mm的圆柱上端面；

工序60钻削、铰削加工直径为①9mm的孔；

工序70钻削、铰削加工直径为①10mm的孔并锪倒角0.5X5o；

工序80粗、精铣加工120o圆弧端面；

工序90钻削、铰削加工两个直径为①6mm的孔；

工序100去毛刺；

工序110检查；

工序120入库。

⑵工艺路线方案二

工序10铸造；

工序20热处理；

工序30粗、精铣后平面；

工序40粗铣两个直径为①18mm的圆柱前端面；

工序50粗、精铣直径为①25mm的圆柱上端面；

工序60粗、精铣加工120o圆弧端面；

工序70钻削、铰削加工直径为①9mm的孔；

工序80钻削并铰削加工直径为①10mm的孔并锪倒角0.5X5o；

工序90钻削、铰削加工两个直径为①6mm的孔；

工序100去毛刺；

工序110检查；

工序120入库。

⑶工艺方案的比较与分析

上述两个工艺方案的特点在于：

方案一是按工序集中原则及保证各加工面之间的尺寸精度为基础而制订的工艺路线。

而方案二只是按工序集中原则制订，没有考虑到各个加工面的加工要求及设计基准。

这样虽然提高了生产率，但可能因设计基准与工序基准不重合而造成很大的尺寸误差，使工件报废。

特别是铣削加工

120o圆弧端面，如果按方案二进行加工，则是①10mm的孔在其后加工。

这样，

120o圆弧端面的形位公差0.2mm（端面圆跳动）根本不能保证，只保证了其与直径为①25mm的端面尺寸位置要求4mm。

另外，先加工出①10mm的孔，然后以该孔为定位基准，加工时工件在圆形回转工作台上围绕①10mm孔的轴线旋转，

更便于加工120o圆弧端面。

因此，最后的加工路线确定如下：

工序10铸造；

工序20热处理；

工序30粗、精铣后平面，以零件底平面及直径为①25mm的外圆柱面为粗基

准。

选用X63卧式铣床，并加专用夹具；

工序40粗铣两个直径为①18mm的圆柱端面，以经过精加工的后平面及底平

面为基准，选用X52K立式铣床，并加专用夹具；

工序50粗、精铣直径为①25mm的圆柱上端面，以底平面为基准，①25mm

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60钻削、铰削加工直径为①9mm的两个螺栓孔，以经过精加工的后平

面和底平面为基准，选用Z525立式钻床，并加专用夹具；

工序70钻、铰①10mm的孔，并锪倒角0.5M5q以①9mm的孔及后平面为

基准，选用Z525立式钻床，并加专用夹具；

工序80粗、精铣120o圆弧端面，以①10mm的孔和底平面及后平面为定位基准，选用X52K立式铣床，并加专用夹具；

工序90钻、铰加工两个①6mm的孔，以①10mm的孔和底平面及后平面定位。

选用Z525立式钻床，并加专用夹具；

工序100去毛刺；

工序110检查；

工序120入库。

以上工艺过程详见“机械加工工艺卡片”。

4.4确定机械加工余量及工序尺寸

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①9mm

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：

①8.9mm；

铰孔：

①9mm，2Z=0.1mm。

具体工序尺寸见表1。

表1工序尺寸表

经济精度/卩m表面粗糙度/卩m尺寸公差/mm表面粗糙度/ym

铰孔0.1H9Ra6.39Ra6.3钻孔8.9H12Ra12.58.9Ra12.5

2.①10m孔

毛坯为实心，而孔的精度要求界于IT8~IT9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①9.8mm；

粗铰孔：

①9.96mm2Z=0.16mm；

精铰孔：

①10mm，2Z=0.04mm。

具体工序尺寸见表2。

表2工序尺寸表

经济精度/卩m表面粗糙度/卩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9.8H12Ra12.59.8Ra12.5

3.两个①6mm孔

毛坯为实心，而孔的精度要求界于IT8~IT9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：

①5.8mm；

铰孔：

①6mm，2Z=0.2mm。

具体工序尺寸见表3。

表3工序尺寸表

经济精度/卩m表面粗糙度/卩m尺寸公差/mm表面粗糙度/ym

铰孔0.2H9Ra6.36Ra6.3

钻孔5.8H12Ra12.55.8Ra12.5

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

经济精度/卩m表面粗糙度/卩m尺寸公差/mm表面粗糙度/ym

精铣1.0H8Ra6.37Ra6.3

粗铣3.5H11Ra12.58Ra12.5

毛坯H13Ra2511.5Ra255.①18m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

经济精度/卩n表面粗糙度/卩m尺寸公差/mm表面粗糙度/^m

粗铣4.5H11Ra12.514Ra12.5

毛坯H13Ra2518.5Ra25

6.①25mnt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

经济精度/卩m表面粗糙度/卩m尺寸公差/mm表面粗糙度/ym

精铣1.0H8Ra6.38Ra6.3

粗铣3.5H11Ra12.59Ra12.5

毛坯H1612.5Ra25

7.120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

经济精度/卩m表面粗糙度/卩m尺寸公差/mm表面粗糙度/卩m

精铣1.0H8Ra6.311Ra6.3

粗铣3.5H11Ra12.512Ra12.5

毛坯H16/15.5Ra25

4.5确定切削用量及基本工时

4.5.1工序30：

粗、精铣后平面

1.粗铣后平面

⑴选择刀具和机床

查阅《机械制造工艺设计简明手册》，由铣削宽度=28mm,选择=80mm的镶齿套式面铣刀（GB1129-85），根据《切削用量简明手册》表1.2，选择YG6硬质合金刀片，由于采用标准硬质合金面铣刀，故齿数z=10，机床选择卧式铣床X63。

⑵选择切削用量

1切削深度

由于加工余量不大，可以在一次走刀内切完，故取=4.0mm。

2每齿进给量

采用不对称端铣以提高进给量，查《切削用量简明手册》表3.5，当使用镶齿套

式面铣刀及查阅《简明机械制造工艺设计手册》得机床的10kw时，得=0.14mm/z~0.24mm/z，故取=0.24mm/z。

3确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命

根据《切削用量简明手册》表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm,由铣刀直径=80mm,查《切削用量简明手册》表3.8，故刀具磨钝寿命T=180min。

4切削速度和每分钟进给量

根据《切削用量简明手册》表3.16,当mm,,<7.5mmw0.24mm/Z寸，m/min,r/min，mm/min。

各修正系数：

按机床选取：

=235r/min,=300mm/min,则切削速度和每齿进给量为：

（m/min）

（mm/z）

5检验机床功率

根据《切削用量简明手册》表3.24,当工件的硬度在HBS=174~207寸,aw35mm,w5.0mm=80mm,z=10,=300mm/min。

查得P=2.7kw，根据铣床X63说明

书，机床主轴允许功率为：

P=10>0.75kw=7.5kw，故PvP，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即

=4.0mm，=300mm/min，=235r/min，=59m/min，=0.13mm/z。

6计算基本工寸

式中，，mm,查《切削用量简明手册》表3.26,mm,所以，（mm）,

（min）。

2.精铣后平面

⑴选择刀具和机床

查阅《机械制造工艺设计简明手册》，由铣削宽度=28mm,选择=80mm的镶齿套式面铣刀（GB1129-85）。

根据《切削用量简明手册》表1.2，选择YG6硬质合金刀片,由于采用标准硬质合金面铣刀,故齿数z=10,机床选择卧式铣床X63。

⑵选择切削用量

1切削深度由于加工余量不大,可以在一次走刀内切完,故取=0.5mm。

2每齿进给量

采用对称端铣以提高加工精度,查《切削用量简明手册》表3.5,当使用镶齿套式面铣刀及查阅《机械制造工艺设计简明手册》得机床的功率为10kw寸,得=

0.14mm/z~0.24mm/z,因采用对称端铣,故取=0.14mm/z。

3确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命

根据《切削用量简明手册》表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.5mm,由铣刀直径=80mm,查《切削用量简明手册》表3.8，故刀具磨钝寿命T=180min。

4切削速度和每分钟进给量

根据《切削用量简明手册》表3.16,当mm,,w1.5mmw0.24mm/Z时，m/min,r/min，mm/min。

各修正系数：

按机床选取：

=375r/min,=375mm/min,则切削速度和每齿进给量为：

（m/min）

（mm/z）

5检验机床功率

根据《切削用量简明手册》表3.24，当工件的硬度在HBS=174~207寸，w35mm，w1.0mm=80mm,z=10,=375mm/min,查得P=1.1kw，根据铣床X63说明

书，机床主轴允许功率为：

P=10>0.75kw=7.5kw，故PvP，因此，所选择的切削用量是可以采用的，即：

=0.5mm，=375mm/min，=375r/min，=94.2m/min，=0.1mm/z。

⑥计算基本工时式中，，mm,查《切削用量简明手册》表3.26,mm,所以，（mm）,

==0.15（min）。

4.5.2工序40:

粗铣两个①18mm的圆柱前端面

⑴选择刀具和机床

查阅《机械制造工艺设计简明手册》，由铣削宽度=18mm,选择=20mm的高速钢莫氏锥柄立铣刀（GB1106-85）,故齿数z=3,机床选择立式铣床X52K。

⑵选择切削用量

1切削深度

由于加工余量不大,可以在一次走刀内切完,故取=4.5mm。

2每齿进给量

采用对称端铣以提高加工精度,查《切削用量简明手册》表3.3,当使用高速钢

莫氏锥柄立铣刀及查阅《机械制造工艺设计简明手册》得机床的功率为7.5kw时,

得=0.2mm/z~0.3mm/z，故取=0.2mm/z。

3确定铣刀磨钝标准及刀具磨钝寿命

根据《切削用量简明手册》表3.7,铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.8mm,由铣刀直径=20mm,查《切削用量简明手册》表3.8,故刀具磨钝寿命T=60min。

4切削速度和每分钟进给量

根据《切削用量简明手册》表3.14,当mm,,<10mmw0.24mm/z时，m/min,r/min，mm/min。

各修正系数:

按机床说明书选取：

=190r/min,=78mm/min,则切削速度和每齿进给量为：

（m/min）

===0.14（mm/z）

5检验机床功率

根据《切削用量简明手册》表3.22，当w19mm，=0.1mm/z~0.15mm/z，w10mm，w184mm/min查得P=0.9kw，根据铣床X52K说明书，机床主轴允许功率为：

P=9.1250*5kw=6.84kw,故PvP,因此，所选择的切削用量是可以采用的，即

=4.5mm,=78mm/min,=190r/min,=11.93m/min,=0.14mm/z。

6计算基本工时：

式中，，mm,查《切削用量简明手册》表2.29,mm,所以，（mm）,

（min）。

因为有两个圆柱端面，所以，=0.162=0.32（min）。

4.5.3工序50:

粗、精铣①25mm的圆柱上端面

1.粗铣①25mm的圆柱上端面

⑴选择刀具和机床

查阅《机械制造工艺设计简明手册》，由铣削宽度=25mm,选择=32mm的高速钢莫氏锥柄立铣刀（GB1106-85）,故齿数z=4。

机床选择立式铣床X52K。

⑵选择切削用量

1

=3.5mm。

切削深度由于加工余量不大,可以在一次走刀内切完,故取

2每齿进给量

查《切削用量简明手册》表3.3及根据机床的功率为7.5kw，得=