转速器盘加工工艺及关键工序工装设计

毕业设计说明书(论文)

作者: 学号：

系部:

专业: 机械工程及自动化

题目: 转速器盘加工工艺及

关键工序工装设计

指导者：

评阅者：

20**年 6 月

转速器盘加工工艺及关键工序工装设计

摘要

工艺规程是工装设计、制造和确定零件加工方法与加工路线的主要依据，它对组织生产、保证产品质量、提高劳动生产率、降低成本、缩短生产周期及改善劳动条件等都有着直接的影响，因此是生产中的关键工作。夹具在机械加工中起着重要的作用，它直接影响着机械加工的质量，生产效率和成本，因此，夹具设计是机械工艺准备和施工中的一项重要工作。本文对机转速器盘的结构和工艺进行了分析，确定了机械加工工艺路线，制订出了零件的铸造工艺方案和机械加工工艺规程，并为加工零件上直径10

mm的孔设计了一套专用钻床夹具和专用组合机床。

关键词加工工艺铸造工艺工艺规程夹具设计

Title Processing Speed Disk Devices and Key Process Equipment Design Abstract

The process is the base of frock design、manufacturing、the method of machining and machining route. Its function is flowing: organizing produce, controlling quality, enhancing productivity, reducing cost, reducing produce periods, improving work conditions, etc. So, the process planning is the core part of produce. Fixture is very important equipment in process of machine manufacturing because it can directly affect the quality of products and productivity and cost. So fixture designing is also a basilica portion in machine process preparative and manufacture. This thesis is about the analysis with the craftwork and the structure of the speed governor tray , make sure the process route, establish the foundry process project and the process planning of the parts, and design a set of appropriative fixture for the bore with diameter 10mm.

Keywords roup technology Foundry technology Process planning Fixture design

目录

1 引言 (1)

2 零件分析 (2)

2.1 零件的生产纲领及生产类型 (2)

2.2 零件的作用 (2)

2.3 零件的加工工艺分析 (2)

2.4 零件主要技术条件分析及技术关键问题 (3)

3 铸造工艺方案设计 (4)

3.1 确定毛坯的成形方法 (4)

3.2 铸件结构工艺性分析 (4)

3.3 铸造工艺方案的确定 (4)

3.4 铸造工艺参数的确定 (5)

4 机械加工工艺规程设计 (7)

4.1 基面的选择 (7)

4.2 表面加工方案的选择 (7)

4.3 制订机械加工工艺路线 (8)

4.4 确定机械加工余量及工序尺寸 (10)

4.5 确定切削用量及基本工时 (13)

5 夹具设计 (34)

5.1 工件分析 (35)

5.2 绘制夹具总体图 (40)

6 组合机床设计 (41)

6.1 组合机床结构方案的确定 (41)

6.2 被加工零件工序图绘制 (42)

6.3 被加工零件加工示意图绘制 (42)

6.4 组合机床联系尺寸图的绘制 (42)

结束语 (43)

致谢 (44)

参考文献 (45)

1 引言

自新中国成立以来，我国的制造技术与制造业得到了长足发展，一个具有相当规模和一定技术基础的机械工业体系基本形成。改革开放二十多年来，我国制造业充分利用国内国外两方面的技术资源，有计划地推进企业的技术改造，引导企业走依靠科技进步的道路，使制造技术、产品质量和水平及经济效益发生了显著变化，为推动国民经济的发展做出了很大的贡献。尽管我国制造业的综合技术水平有了大幅度提高，但与工业发达国家相比，仍存在阶段性差距[8]。进入二十一世纪，我国发展经济的主导产业仍然是制造业，特别是在我国加入世贸组织后，世界的制造中心就从发达国家迁移到了亚洲，我国有廉价的劳动力和广大的消费市场，加上市场需求的变化多端,产品更新换代的周期也越来越短，多品种、小批量生产的比例在提高[1]。这样，传统的生产技术准备工作很不适应新的生产特点。为了适应机械工业又好又快发展的需求，机床夹具的设计与制造技术也必须与时俱进,要求企业的高级技能人才能不断设计出构思合理、结构正确、工艺良好的各种新型夹具[2]。因此，我国工业要想发展，就需要有相应的技术和设备来支持。

工程机械国企有必要紧紧抓住国企改革以及行业快速发展的有利时机，充分利用自身的行业地位优势、市场优势和品牌优势，通过产权制度改革，力争从根本上解决自身存在的重大问题，全面提升市场竞争能力，并进一步谋求国际化发展，参与国际竞争，在世界工程机械领域树立中国民族品牌[5]。

本毕业设计的内容是制订转速器盘加工工艺及关键工序工装设计。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和组合机床。

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50000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Φ9mm 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Φ9mm 的螺栓孔与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：

（1） 两个直径为Φ9mm 的螺栓孔

两个直径为Φ9mm 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185.00+mm ；两个螺栓孔的中心线距离为28mm ；螺栓孔与直径为Φ10mm 的孔

中心线距离为72mm ；与柴油机机体相连的后平面，其表面粗糙度为Ra6.3。

（2） Φ10mm 的孔及120°圆弧端面

Φ10mm 的孔尺寸为Φ10049.0013.0+

+mm ，表面粗糙度为Ra6.3，其孔口倒角0.5345°，

两个Φ6036.00+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。

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Φ9mm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；Φ25mm圆柱上端面和120o圆弧端面位置精度要求不高；两个Φ6mm的孔需要装配定位销，表面质量要求高；Φ10mm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50000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

（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。

（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）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Φ18mm 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，Φ25mm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。

（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

（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H

1311-，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） 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） 分型负数的确定 按公式21000

+=L b 计算，300=L mm ，　L 1000＜1，取2=b 。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。

（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。

（5） 不铸孔的确定

为简化铸件外形，减少型芯数量，直径小于Φ30mm 的孔均不铸出，而采用机械加工形成。

（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Φ18mm 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Φ18mm 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。

上箱

下箱

水平式芯头图1 型芯简图