轉(zhuǎn)速器盤的鉆2×φ6孔夾具設(shè)計及加工工藝裝備含proe三維及4張CAD圖,轉(zhuǎn)速,夾具,設(shè)計,加工,工藝,裝備,proe,三維,CAD 摘要 夾具設(shè)計在本專業(yè)學生完成《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》后所進行的一個實踐環(huán)節(jié)，其目的在于通過讓學生設(shè)計轉(zhuǎn)速器盤的工藝路線、一些工序步驟的專用夾具及機床、刀具和切削量的選擇，以此來鞏固和加深理論教學內(nèi)容，培養(yǎng)學生綜合能力，以解決加工中的設(shè)計制造的實際問題。本次夾具設(shè)計的課題為轉(zhuǎn)速器盤的夾具設(shè)計，通過本次夾具設(shè)計實踐，應(yīng)設(shè)計好加工工藝路線，同時根據(jù)加工需要選擇相應(yīng)的機床及刀具，再設(shè)計滿足不同工序步驟的專用夾具，并查找相關(guān)書籍計算出所設(shè)計的夾具是否滿足加工要求。 關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)速器盤，工藝分析，工藝設(shè)計，夾具設(shè)計 II 目 錄 摘要 I 前言 1 第 1 章 轉(zhuǎn)速器盤工藝分析 2 1.1 轉(zhuǎn)速器盤的作用與結(jié)構(gòu) 2 1.1.1 轉(zhuǎn)速器盤的作用 2 1.1.2 轉(zhuǎn)速器盤的結(jié)構(gòu)特點 2 1.1.3 轉(zhuǎn)速器盤的結(jié)構(gòu)工藝性 2 1.2 轉(zhuǎn)速器盤關(guān)鍵表面的技術(shù)要求 2 第 2 章 轉(zhuǎn)速器盤零件工藝設(shè)計 4 2.1 轉(zhuǎn)速器盤生產(chǎn)類型的確定 4 2.2 轉(zhuǎn)速器盤毛坯的選擇與毛坯圖說明 4 2.3 轉(zhuǎn)速器盤工藝路線的確定 6 2.3.1 粗、精基準面的選擇 6 2.3.2 各表面的加工方法 6 2.3.3 加工工藝方案 6 2.3.4 加工余量及工序尺寸 8 第3章 加工φ6 孔夾具設(shè)計 11 3.1 轉(zhuǎn)速器盤鉆孔夾具總體方體設(shè)計 11 3.2 轉(zhuǎn)速器盤φ6 孔定位分析及誤差計算 12 3.3 加工轉(zhuǎn)速器盤直徑為 6mm 孔夾緊機構(gòu)設(shè)計與夾緊力計算 13 3.4 轉(zhuǎn)速器盤φ6 孔夾緊操作動作說明 15 設(shè)計小結(jié) 16 參考文獻 17 前言 本次課程設(shè)計是在我們學習完《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》及大部分專業(yè)課后開設(shè)的，故其涉及的內(nèi)容較多，本次課設(shè)意義很大，它能夠讓我們將以往所學專業(yè)知識結(jié)合起來，去解決實際加工中可能會遇到的問題，不同于以往的課設(shè)，本次課設(shè)更多在于培養(yǎng)我們學會團隊協(xié)作、查閱資料手冊及一些相關(guān)經(jīng)驗，以此來解決在設(shè)計過程中遇到的問題，因此，本次課設(shè)的意義重大，它不僅可以對我們過去幾年學習的一個大的總結(jié)，對我來說，也可以算是在進入工作前的一個訓(xùn)練，再加入工作后能夠更快的適應(yīng)進去。 由于自身對所學理解不深及時間未規(guī)劃好的局限，本次課設(shè)可能存在諸多問題，望老師多多指教。 1 第 1 章 轉(zhuǎn)速器盤工藝分析 1.1 轉(zhuǎn)速器盤的作用與結(jié)構(gòu) 傳遞運動并保持其他零件正確工作方式，并保持相互之間的正確位置。 轉(zhuǎn)速器盤是 2105 柴油機中調(diào)速機構(gòu)。Φ10mm 孔裝一偏心軸，此軸一端通過銷與手柄相連，另一端與油門拉桿相連。轉(zhuǎn)動手柄，偏心軸轉(zhuǎn)，油門拉桿即可打開油門或關(guān)小油門。Φ6mm 孔裝兩銷，起限位作用，手柄可在 120°內(nèi)轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)無級調(diào)速。該零件通過φ9mm 孔用 M8 螺栓與柴油機連接。 1.1.1 轉(zhuǎn)速器盤的作用 傳遞運動并保持其他零件正確工作方式，并保持相互之間的正確位置，其對加工平面、平行度、加工孔、垂直度等有一定的要求，由于零件比較復(fù)雜，不成規(guī)則，故在加工過程中需要用到復(fù)雜的夾具。 1.1.2 轉(zhuǎn)速器盤的結(jié)構(gòu)特點 轉(zhuǎn)速器盤是 2105 柴油機中調(diào)速機構(gòu)。Φ10mm 孔裝一偏心軸，此軸一端通過銷與手柄相連，另一端與油門拉桿相連。轉(zhuǎn)動手柄，偏心軸轉(zhuǎn)，油門拉桿即可打開油門或關(guān)小油門。Φ6mm 孔裝兩銷，起限位作用，手柄可在 120°內(nèi)轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)無級調(diào)速。該零件通過φ9mm 孔用 M8 螺栓與柴油機連接。 1.1.3 轉(zhuǎn)速器盤的結(jié)構(gòu)工藝性 零件加工過程中，需要較高的平面度，某些地方需要較細的表面粗糙度，各裝配基面要求有一定的尺寸精度和平行度。否則會影響機器設(shè)備的性能和精度。 由于零件比較復(fù)雜，故加工過程中需要專用夾具才能準確定位，并保持適當?shù)膴A緊力，并用墊塊進行輔助定位。 1.2 轉(zhuǎn)速器盤關(guān)鍵表面的技術(shù)要求 本次課程設(shè)計所給零件需要加工的表面有：端面，內(nèi)孔，圓角等 (1) 上表面：重要表面，表面粗糙度為 Ra6.3，可進行粗銑后在進行半精銑或者精銑。 9 (2) 下表面：不是重要表面，無粗糙度要求，但因為用于定位基準，粗銑即可。 (3) Φ25 上下端面：重要表面，表面粗糙度為 Ra6.3，可進行粗銑后在進行半精銑或者精銑。 (4) 后端面：重要表面，表面粗糙度為 Ra6.3，可進行粗銑后在進行半精銑或者精銑。 (5) 前端面：粗糙度為 Ra12.5，但在加工中用于定位，粗銑即可。 (6) 2×φ6 孔：粗糙度為 Ra3.2，加工要求高的孔，可先進行鉆孔，再擴孔，最后精校以達到要求。 (7) 2×φ9 孔：粗糙度為 Ra12.5，加工要求不高的孔，直接鉆孔即可達到要求。 (8) Φ10 孔：粗糙度為 Ra6.5，加工要求較高的孔，可先進行鉆孔，再擴孔，最后精校以達到要求。 (9) 圓角：有 R3、R5 等圓角，可用立銑刀銑出圓角。 第 2 章 轉(zhuǎn)速器盤零件工藝設(shè)計 2.1 轉(zhuǎn)速器盤生產(chǎn)類型的確定 所給題目為零件轉(zhuǎn)速器盤，根據(jù)其零件特征可知為小機體零件，假設(shè)該零件年產(chǎn) 5000 件，即該零件為大批量生產(chǎn)。 2.2 轉(zhuǎn)速器盤毛坯的選擇與毛坯圖說明 圖 2.1 毛坯三維圖 轉(zhuǎn)速器盤結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜，要求材料容易成型，切削性能好，強度要求高，重要表面的表面硬度也要高，故選用鑄鐵材料 HT200，它的優(yōu)點有：容易成型，切削性能好，價格便宜。 為了得到較高的表面硬度及強度，可在加工過程中進行調(diào)質(zhì)處理、淬火，同時為了消除內(nèi)應(yīng)力的影響，可適當?shù)倪M行人工時效處理。由于零件復(fù)雜，不適合鍛造成型，因此，需根據(jù)零件做出相應(yīng)模具，進行鑄造，最好用成型鑄造法，以減少加工余量和保證零件的結(jié)構(gòu)準確性。 圖 2.2 毛坯二維圖 2.3 轉(zhuǎn)速器盤工藝路線的確定 2.3.1 粗、精基準面的選擇 結(jié)合轉(zhuǎn)速器盤的機構(gòu)特點和粗基準的選擇原則，選擇轉(zhuǎn)速器盤的下表面作為粗基準，加工出前端面以及上端面。加工φ9mm 孔以及后端面時，以前端面為定位基準，加工φ10mm 孔和φ6mm 孔時，以前端面和φ9mm 孔為基準。 為保證加工精度，主要采用基準重合原則與統(tǒng)一原則進行加工，，加工前端面和上端面時，以下表面為基準，即采用統(tǒng)一基準原則；而在加工φ9mm 孔，前端面以及φ10mm 孔和φ6mm 時，選用基準重合原則。 2.3.2 各表面的加工方法 表 2.1 加工位置及技術(shù)要求 加工位置 粗糙度 精度等級要求 加工方案 前端面 Ra6.3 IT9 粗銑→精銑 后端面 Ra12.5 IT11 粗銑 上端面 Ra6.3 IT9 粗銑→精銑 上表面 Ra6.3 IT9 粗銑→精銑 下表面 Ra12.5 IT11 粗銑 φ6mm 孔 Ra3.2 IT8 鉆削→擴孔→ 精鉸 φ9mm 孔 Ra12.5 IT11 鉆削 φ10mm 孔 Ra6.3 IT9 鉆削→精鉸 2.3.3 加工工藝方案 為使零件的幾何形狀，尺寸及位置精度等技術(shù)要求達到要求，在大批量生產(chǎn)的條件下，可以采用通用機床以及專用夾具，并盡量使工序集中以提高生產(chǎn)率， 此外，還應(yīng)將經(jīng)濟因素考慮進去。 （1）工藝路線方案一： 工序 1： 鑄造； 工序 2： 熱處理； 工序 3： 以上端面為粗基準，粗銑下表面； 工序 4： 以下表面為基準，粗銑上表面，φ25mm 上端面，φ9mm 孔前后端面； 工序 5： 以前端面為基準，鉆削φ6mm 孔； 工序 6： 以前端面和φ6mm 孔為基準，鉆φ10mm 孔； 工序 7： 以下表面和φ10mm 為基準，鉆φ9mm 孔； 工序 8： 以φ10mm 孔和下表面為基準，半精銑前端面； 工序 9： 以前端面為基準，半精銑上表面以及φ25mm 上端面； 工序 10： 以上表面為基準精銑前端面； 工序 11： 以前端面為精基準精銑上表面以及φ25mm 上端面； 工序 12： 擴φ6mm 孔，φ10mm 孔； 工序 13： 精鉸φ6mm 孔，φ10mm 孔； 工序 14： 去除毛刺； 工序 15： 檢查入庫； （2）工藝路線方案二： 工序 1： 鑄造； 工序 2： 熱處理； 工序 3： 上表面為定位粗基準，粗銑下表面； 工序 4： 以下表面為基準，粗銑上端面，上表面以及前端面； 工序 5： 以前端面為基準，半精銑后端面、上端面及上表面； 工序 6： 以前端面為基準，鉆φ10mm 孔； 工序 7： 以前端面和φ10mm 孔為基準，鉆φ9mm 孔、φ6mm 孔； 工序 8： 精銑前端面、上端面和上表面 工序 9： 擴φ6mm 孔，φ10mm 孔； 工序 10： 精鉸φ6mm 孔，φ10mm 孔； 工序 11： 去除毛刺； 工序 12： 檢查入庫； （3）工藝方案的比較與分析 方案一是按照工序集中原則以及保證各個加工面的尺寸精度及其他要求而設(shè)定的工藝路線，方案二則只考慮到工序集中這一步，雖然可以提高生產(chǎn)效率， 但是會造成較大的誤差，導(dǎo)致廢品率的增加，故本次設(shè)計采用方案一； （4）方案選定及加工工藝設(shè)備的選擇 由以上分析可得，選擇工藝方案一進行加工。工序 1： 鑄造； 工序 2： 熱處理； 工序 3： 以上端面為粗基準，粗銑下表面；選用 X52K 立式銑床。 工序 4： 以下表面為基準，粗銑上表面，φ9mm 孔前后端面，采用 X63 臥式銑床，并加專用夾具；φ25mm 上端面，采用 X52K 立式銑床，并加專用夾具。 工序 5： 以前端面為基準，鉆削φ6mm 孔，采用 Z525，并加專用夾具。 工序 6： 以前端面和φ6mm 孔為基準，鉆φ10mm 孔，采用 Z525，并加專用夾具。 工序 7： 以下表面和φ10mm 為基準，鉆φ9mm 孔，采用 Z525，并加專用夾具。工序 8： 以φ10mm 孔和下表面為基準，半精銑前端面； 工序 9： 以前端面為基準，半精銑上表面以及φ25mm 上端面，采用 X52K 立式銑 并加專用夾具。 工序 10： 以上表面為基準精銑前端面，采用 X63 臥式銑床，并加專用夾具。工序 11： 以前端面為精基準精銑上表面以及φ25mm 上端面，采用 X52K 立式 銑 并加專用夾具。 工序 12： 擴φ6mm 孔，φ10mm 孔，采用 Z525，并加專用夾具。工序 13： 精鉸φ6mm 孔，φ10mm 孔，采用 Z525，并加專用夾具。工序 14： 去除毛刺； 工序 15： 檢查入庫； 2.3.4 加工余量及工序尺寸 1、后端面 工序名稱 工序余量 /mm 經(jīng)濟精度 /um 表面粗糙 度/um 工序尺寸 /mm 尺寸公差 /mm 粗銑 4.5 H11 Ra12.5 14 14+0.13 毛坯 H13 Ra25 18.5 表 2.2 0 0 18.5+0.33 13 2、前端面 表 2.3 工序名稱 工序余量 /mm 經(jīng)濟精度 /um 表面粗糙 度/um 工序尺寸 /mm 尺寸公差 /mm 精銑 1.0 H8 Ra6.3 7 7+0.022 粗銑 3.5 H11 Ra12.5 8 8+0.09 毛坯 H13 Ra25 11.5 11.5+0.27 3、上端面 表 2.4 工序名稱 工序余量 /mm 經(jīng)濟精度 /um 表面粗糙 度/um 工序尺寸 /mm 尺寸公差 /mm 精銑 1.0 H8 Ra6.3 8 8+0.022 粗銑 3.5 H11 Ra12.5 9 9+0.09 毛坯 H16 Ra25 12.5 12.5+1.1 4、上表面 表 2.5 工序名稱 工序余量 /mm 經(jīng)濟精度 /um 表面粗糙 度/um 工序尺寸 /mm 尺寸公差 /mm 精銑 1.0 H8 Ra6.3 11 11+0.027 粗銑 3.5 H11 Ra12.5 12 12+0.11 毛坯 H16 Ra25 15.5 0 0 0 0 0 0 0 0 0 15.5+1.1 5、φ9+0.36 mm 孔 表 2.6 工序名稱 工序余量 經(jīng)濟精度 表面粗糙 工序尺寸 尺寸公差 /mm /um 度/um /mm /mm 鉆孔 0.1 H12 Ra12.5 9 φ9+0.36 0 0 0 6、φ6+0.035 mm 孔  表 2.7 工序名稱 工序余量 /mm 經(jīng)濟精度 /um 表面粗糙度/um 工序尺寸 /mm 尺寸公差 0 /mm 精鉸 0.04 H9 Ra3.2 6 0 擴孔 0.16 H10 Ra6.3 5.96 φ6+0.035 φ5.96+0.048 0 鉆孔 5.8 H12 Ra12.5 5.8 φ5.8+0.12 +0.013 表 2.8 工序名稱 工序余量 /mm 經(jīng)濟精度 /um 表面粗糙 度/um 工序尺寸 /mm 尺寸公差 /mm 精鉸 0.2 H9 Ra6.3 10 φ10+0.048 鉆孔 9.8 H12 Ra12.5 9.8 7、φ10+0.048 mm 孔 +0.013 0 φ9.8+0.15 I 第3章 加工φ6 孔夾具設(shè)計 3.1 轉(zhuǎn)速器盤鉆孔夾具總體方體設(shè)計 總體方案的確定 (1)定位基準的選擇 由零件圖可知:直徑為φ6 的孔對底面的技術(shù)一般，其設(shè)計基準為底面，所以為了使定位基準為零，應(yīng)選擇以與孔垂直的下表面定位。 (2)選擇定位元件 選擇φ8 定位螺釘作為側(cè)面定位零件。 (3)定位誤差的計算 鉆中 6 的孔與底面的定位誤差的計算。由于基準重合，參考夾具資料，采用螺紋壓緊在工件表面上，另一端采用短銷限制零件的移動，側(cè)面用一擋銷限制零件轉(zhuǎn)動，螺紋調(diào)節(jié)壓緊力的大小，保證零件能夠和定位元件緊密結(jié)合。 3.2 轉(zhuǎn)速器盤φ6 孔定位分析及誤差計算 （1）方案一 圖 3.8 心軸用短銷定位限制兩個自由度，下端面用一個支承板限制三個自由度，前端面用薄板限制一個自由度，因為所鉆孔受力較小，故可用此定位原理 （2）方案二 下表面用一塊支承板限制了三個自由度，心軸孔采用一個短釘限制一個自由度，前端面用兩個支承釘限制了兩個自由度，較為復(fù)雜，故不選用該定位方式。 （3）定位誤差分析 由于基準重合,故軸,徑向尺寸無極限偏差、形狀和位置公差，故徑向尺 寸 無 基 準 不 重 合 度 誤 差 。 即 不 必 考 慮 定 位 誤 差 ， 只需保證夾具的心軸的制造精度和安裝精度。且工件是以內(nèi)孔在心軸上定位，下端面靠在定位塊上，該定位心軸的尺寸及公差現(xiàn)規(guī)定為與零件內(nèi)孔有公差相同。因為夾緊與原定位達到了重合，能較好地保證了銑φ３２mm 端面所得到的尺寸和下端面形位公差要求 15 圖 3.9 3.3 加工轉(zhuǎn)速器盤直徑為 6mm 孔夾緊機構(gòu)設(shè)計與夾緊力計算 確定夾緊力的方向、作用點，以及夾緊元件或夾緊機構(gòu)，估算夾緊力大小，要選擇和設(shè)計動力源。夾緊方案也需反復(fù)分析比較，確定后，正式設(shè)計時也可能在具體結(jié)構(gòu)上作一些修改。方案一使用快速螺旋夾緊機構(gòu)方案二使用偏心輪夾緊機構(gòu)。因定位方案選擇的是兩面兩螺釘定位，偏心輪夾緊機構(gòu)更合適于本方案，所以采用方案二，根據(jù)以上對夾緊機構(gòu)的要求和鉆床夾具的主要技術(shù)要求，本設(shè)計采用的夾緊機構(gòu)如圖所示。 由于該工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。由《切削手冊》得： 16 切削力 F = 26Df 0.8 HB0.6 （3.2） 20 切削力矩 T = 10D1.9 f 0.8 HB  （3.3） 0.6 HB = HB - 1 (HB - HB ) = 187 - 1 (187 - 149) = 174 式中：D=6mm max 3 max min 3 f = 0.20mm × r-1 代入公式（3.2）和（3.3））得 F = 26 * 6 * 0.200.8 *1740.6 = 1852N T = 10 * 6190.200.8 *1740.6 = 24562 N × m 本道工序加工孔時，夾緊力方向與鉆削力方向相同，因此進行夾緊力計算無太大意義。只需定位夾緊部件的銷釘強度、剛度適當既能滿足加工需求。 3.4 轉(zhuǎn)速器盤φ6 孔夾緊操作動作說明 加工 6 孔的夾具如夾具裝配圖所示。裝卸工件時，先將工件放在定位塊上;用壓塊的壓緊螺釘將工件夾緊，然后加工工件。 當工件加工完后，將帶光面壓塊的壓緊螺釘松開， 取出工件。 設(shè)計小結(jié) 周的夾具課程設(shè)計過去了，學到了很多知識。通過這次課程設(shè)計實訓(xùn)，使我對機械制造課程有了更進一步的了解。裝備制造在現(xiàn)在工業(yè)中有著重要的作用，當然，我們現(xiàn)在對機械設(shè)計只不過是一個初步的了解，這門課程還有更多的知識等著我們?nèi)W習，在這兩周短暫的課程設(shè)計里，學會了一些機械裝備設(shè)計的最基本的理論，同時也對機械制造產(chǎn)生了濃厚的興趣。通過這次實訓(xùn)，我能夠熟練運用 Proe 軟件，在這次課程設(shè)計過程中，我發(fā)現(xiàn)自己還有很多不足之處，在設(shè)計和計算過程中也出現(xiàn)了各種各樣的錯誤，在同學和老師的幫助下也都盡量改正了，雖然還存在或多或少的問題，這也是我努力的方向。在這次夾具課程設(shè)計過程中，我們花費的時間很長，因為這是我們第一次進行這樣的課程設(shè)計。雖然過程中我們遇到了種種困難，但是在老師的指點下，我們都十分的努力去克服，這對我們來說對課本知識的理解很有好處。同學學會了對于加工一個工件該如何設(shè)計一個好的夾具，對于夾具的各種標準件都學會了如何查標準件手冊、如何使用它們。 參考文獻 [1] 肖繼德．陳寧平．機床夾具設(shè)計[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2005，132-148． [2] 葛源順．機床夾具設(shè)計[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2000． [3] 劉守勇．機械制造工藝與機床夾具[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2003． [4] 盧秉恒．機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2019． [5] 樂兌謙．金屬切削刀具[M]．北京：機械工業(yè)出版社，2016． [6] 艾興．切削用量簡明手冊[M]．北京：機械工業(yè)出版社．