4110發(fā)動機飛輪殼零件加工工藝與夾具設計【7張CAD圖紙+PDF圖】

喜歡這套資料就充值下載吧。資源目錄里展示的都可在線預覽哦。下載后都有，請放心下載，文件全都包含在內，【有疑問咨詢QQ:414951605 或 1304139763】 黑龍江工程學院本科生畢業(yè)設計第1章緒 論1.1 選題背景和目的意義飛輪殼是發(fā)動機上一個重要的基礎件，作用是連接發(fā)動機與變速器，承擔發(fā)動機及變速器的部分重量，保護離合器和飛輪，而且還是發(fā)動機的支撐部件。該零件結構復雜，形似盆狀，薄壁，盆底定位面有1/3懸空，工件的剛性差，加工時易變性，屬難加工零件。在選材中，了解其加工工藝，并在工藝設計中，合理安排加工工序，設計合理的夾具，對產品的最終質量具有十分重要的意義1。夾具設計一般是在零件的機械加工工藝過程制訂之后按照某一工序的具體要求進行的。制訂工藝過程，應充分考慮夾具實現(xiàn)的可能性，而設計夾具時，如確有必要也可以對工藝過程提出修改意見。夾具的設計質量的高低，應以能否穩(wěn)定地保證工件的加工質量，生產效率高，成本低，排屑方便，操作安全、省力和制造、維護容易等為其衡量指標。飛輪殼是汽車發(fā)動機上的重要部件，它是連接發(fā)動機和變速器的主要零件。其結構和加工工藝直接影響零件的性能。在飛輪殼結構復雜，加工部位除了前后端面及孔之外，在周邊，不同的角度上有平面加工和孔的加工。工藝設計是工藝規(guī)劃的前提和基礎，是連接產品設計和生產制造的重要紐帶。產品的制造可以采用幾種工藝方案，零件加工也可以采用不同設備、不同的加工方法。不同的工藝方案。同樣一個產品，使用不同的工藝方法進行加工，就會產生不同的質量、不同的成本。飛輪殼的主要功能是實現(xiàn)發(fā)動機與變速器的有效聯(lián)接，通過它的變化，同一型號的發(fā)動機可以搭載不同型號的汽車，飛輪殼大多采用灰鑄鐵鑄造毛坯，材料結構特點是壁厚不均勻，加工的部位多，加工難度大，各個加工面和加工孔均要求較高的精度。其與發(fā)動機及離合器連接的兩個面面積較大，壓鑄容易產生變形，并且變形量不容易控制，兩個面連接孔必須進行機械加工 2。夾具廣泛應用于各種制造過程中，用以將工件定位并牢固的夾持在一定的位置，以便按照產品設計設計規(guī)定完成要求的制造過程，一個好的夾具不論在傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)在知道系統(tǒng)，都起著十分重要的作用，夾具對加工質量、生產率和產品成本有直接的影響。保證加工精度，采用夾具安裝，可以準確的確定工件與機床、刀具之間的相互位置，工件的位置精度由夾具保證，不受工人技術水平的影響，其加工精度高，提高了生產率。用夾具裝夾工件，可以迅速定位夾緊。擴大機床的工藝范圍，使用專用夾具可以改變原機床的用途和曠達機床的使用范圍，實現(xiàn)一機多能。采用夾具安裝，可以準確地確定工件與機床、刀具之間的相互位置，工件的位置精度由夾具保證，不受工人技術水平的影響，其加工精度高而且穩(wěn)定。用夾具裝夾工件，無需找正便能使工件迅速地定位和夾緊，顯著地減少了輔助工時、多工位夾具裝夾工件，并采用高效夾緊機構，這些因素均有利于提高勞動生產率。針對4110發(fā)動機飛輪殼零件進行加工工藝和夾具設計，另外，采用夾具后，產品質量穩(wěn)定，廢品率下降，可以安排技術等級較低的工人，明顯地降低了生產成本 3。除根據(jù)4110發(fā)動機飛輪殼確定參數(shù)，并完成發(fā)動機飛輪殼的工藝設計外，根據(jù)飛輪殼的工作條件和結構設計中的確定的材料性能，進行該飛輪殼毛坯和機械加工的工藝路線和加工方法的設計及專用夾具設計。同時，該設計還培養(yǎng)了我綜合運用所學知識，獨立完成產品設計的能力，以及分析和解決問題的能力。1.2 國內外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢飛輪殼產品是從2003年開始，比如康明斯、道依茨、卡特彼勒、水星等一些公司已經在中國尋找供應商，他們在中國設立了負責供應商目前國內生產飛輪殼的廠子不是很多，年產量一般不超過40萬件。市場分散造就資源的分散，無法形成規(guī)模效益，所以誰先能創(chuàng)新，誰先能投入新的工藝，誰就可能形成新的發(fā)展趨勢，才能占領新的市場。目前現(xiàn)代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新?lián)Q代，以適應市場的競爭與需求。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，每隔三四年就要更新很多專用夾具。而夾具的實際磨損僅為1020左右。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)等新加工技術的應用，對機床夾具提出了許多新的要求例如能迅速方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本；能裝夾一些特征的工件；提高機床夾具的標準化程度。夾具是機械加工不可或缺的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發(fā)展。1.高精隨著機床加工精度的提高。2.高效為了提高機床的生產效率。3.模塊、組合夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎。4.通用、經濟夾具的通用性直接影響其經濟性 4。1.3 設計研究的主要內容本設計研究的主要內容包括發(fā)動機飛輪殼的工藝規(guī)程編制、典型工序夾具設計及夾具的繪制。具體內容歸納如下：14110發(fā)動機飛輪殼加工方案設計；24110發(fā)動機飛輪殼工藝卡片的編制；3專用夾具工藝設計；4零件及鉆床夾具的流程設計；5誤差計算。第2章4110飛輪殼的制造工藝分析2.1飛輪殼結構特點及主要技術要求2.1.1飛輪殼的用途及結構特點飛輪殼安裝于發(fā)動機與變速箱之間，外接曲軸箱、啟動機、油底殼，內置飛輪總成，起到連接、防護和載體的作用。飛輪殼的前端面與發(fā)動機的機箱聯(lián)結，后端面內孔mm與飛輪蓋配合，飛輪飛輪殼內高速轉動。飛輪在高速旋轉的過程中，飛輪殼起到連接、防護和載體的作用，因此該零件應具有足夠的強度且應具有較強的耐磨性，以適應飛輪殼的工作條件。該零件的主要工作表面為前端面、后端面、后端面內孔mm和馬達孔mm，其表面粗糙度均為3.2，在設計工藝規(guī)程時應重點予以保證。2.1.2分析飛輪殼的技術要求4110飛輪殼選用的材料為HT200，珠光體灰鑄鐵。該材料強度、硬度相對較高，具有良好的減振性，對機械振動起緩沖作用，從而阻止振動能量的傳播；具有優(yōu)良的耐磨性，缺口敏感性小，外來缺口對灰鑄鐵的疲勞強度影響甚微，從而增加了零件工作的可靠性。因此被廣泛地用來制作各種承受壓力和要求消振性的床身、機架、結構復雜的箱體、殼體。4110飛輪殼形狀簡單，結構比較復雜，屬殼體類零件。為實現(xiàn)飛輪殼連接、防護和載體的作用，其后端面內孔與飛輪蓋的配合，因此加工精度要求較高。飛輪殼在工作過程中需要有良好的耐磨性，為增強其切削加工性能，去除內應力，該工件要求經過退火處理，硬度范圍175225HBS5。前端面的平面度0.12mm直接影響飛輪殼與發(fā)動機箱體的接觸精度及密封，且前端面中心線與后端面孔中心線的垂直度要求為0.15mm。后端面的平面度0.15mm以及與前端面的平行度0.25mm保證了其與其他零件和接觸精度；與內孔的圓跳動0.25mm則保證了飛輪在飛輪殼內的正常運轉。后端面孔要與其他零件配合，為了保證配合精度，相對與X軸、Y軸確定其位置度為0.3mm。分析該飛輪殼的技術要求，并將其全部技術要求列于表2.1中。表2.1 飛輪殼零件技術要求表加工表面/mm尺寸及偏差/mm公差及精度等級表面粗糙度/mm飛輪殼前端面790.20.2，IT93.2飛輪殼后端面790.20.2，IT93.2后端面孔4160.097，IT93.2前端面定位孔2-12.7IT71.6周邊平面1900.151540.150.15，IT116.3飛輪殼馬達孔820.087，IT93.2前端面孔4-17IT1112.5周邊螺孔4-M12M12IT1112.5后端面螺孔10-M10-7HM10IT96.3前端面孔2-1313IT1112.5前端面馬達螺孔2-M12-7HM12IT96.3周邊面螺孔4-M6-7HM6IT1112.5前端面定位孔2-mm在其后的精加工中將作為精基準，為保證位置的準確，其自身的位置度為0.1mm。前端面孔4-mm將直接影響飛輪殼與發(fā)動機箱體的裝配，為保證裝配精度，相對于X軸、Y軸確定其位置度為0.3mm。前端面馬達螺孔2-M12-7H影響飛輪殼與馬達的裝配，為保證裝配精度，相對于馬達孔中心線的位置度為0.4mm。綜上所述，該飛輪殼的各項技術要求制訂的合理，符合該零件在工作中的功用。2.1.3審查飛輪殼的工藝性分析零件圖可知，飛輪殼前后兩端面均要求切削加工，并在軸向方向上均高于相臨表面，這樣既減少了加工面積，又提高了工作時飛輪殼端面的接觸剛度；前端面定位孔2-mm、孔4-mm的端面均為平面，可以防止加工過程中鉆頭鉆偏，以保證孔的加工精度；另外，該零件除主要工作表面（飛輪殼前后兩端面，后端面孔mm、前端面定位孔2-mm、馬達孔mm）外，其余表面加工精度均較低，不需要高精度機床加工，通過銑削、鉆床的粗加工就可以達到加工要求；而主要工作表面雖然加工精度相對較高，但也可以在正常的生產條件下，采用較經濟的方法保質保量地加工出來。由此可見，該零件的工藝性較好。2.2 飛輪殼毛坯及制造工藝2.2.1選擇毛坯由飛輪殼的技術要求分析可知，其材料為HT200，故毛坯選擇鑄件。由于要求鑄件精度高、具有良好表面質量與機械性能，所以選擇砂型鑄造中的金屬模機器造型，其生產效率較高，適用于大批大量生產6。2.2.2分析毛坯制造工藝飛輪殼的材料HT200為珠光體灰口鐵。其特性是該材料能承受較大的應力（抗拉強度達200MN/；抗彎強度達400MN/）。其金相組織結構為鐵素體和滲碳體組成的機械混合物，由于它是硬的滲碳體和軟的鐵素體相間組成的混合物，所以其機械性能介于鐵素體和滲碳體之間，故強度較高，硬度適中，有一定的塑性，從金相組織顯微來看，鑄鐵中化合碳正好等于0.77%，珠光體中的鐵素體與滲碳體一層層交替間隔，呈片狀排列，而其余的碳是以片狀石墨狀態(tài)存在，使切削過程中切屑不能連續(xù)成形。由于灰鑄鐵屬于脆性材料，故不能鍛造和沖壓?；诣T鐵的焊接性能很差，如焊接區(qū)容易出現(xiàn)白口組織，裂紋的傾向較大。但灰鑄鐵的鑄造性能和切削加工性能優(yōu)良。由于飛輪殼尺寸較大，形狀較為復雜，毛坯宜用鑄件。此外，灰鑄鐵一般不需要熱處理，但消除殘余應力，鑄造后應安排時效處理。2.2.3確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量查加工工藝手冊大批量生產的毛坯鑄件的公差等級知：砂型鑄造機器造型和殼型灰鑄鐵的公差等級CT為812，故取CT為10。查加工工藝手冊毛坯鑄件典型的機械加工余量等級知：砂型鑄造機器造型和殼型灰鑄鐵的要求的機械加工余量等級為EG，故取為G。查加工工藝手冊鑄件尺寸公差和要求的鑄件機械加工余量確定該鑄件的尺寸公差和機械加工余量，所得結果列于表2.2中。表2.2 飛輪殼鑄造毛坯尺寸公差及機械加工余量項目/mm尺寸公差/mm機械加工余量/mm厚度793.24孔徑41653.7孔徑823.21寬度19042.8寬度154.73.62.22.3加工的工藝規(guī)程2.3.1定位基準的選擇1.精基準的選擇根據(jù)該飛輪殼零件的技術要求和裝配要求，選擇飛輪殼的前端面和前端面定位孔2-mm作為精基準，它們既是裝配基準，有是設計基準，零件上很多表面都可以采用它們作為基準進行加工，使加工遵循“基準統(tǒng)一”原則，實現(xiàn)殼體零件“一面二孔”的典型定位方式。前端面定位孔2-mm的軸線是設計基準，選用其作為精基準定位加工馬達孔mm、前端面孔4-mm、前端面孔2-mm，實現(xiàn)了設計基準和工藝基準的重合，保證了被加工孔的位置度要求。選用飛輪殼前端面作為精基準同樣是遵循了“基準重合”的原則，因為該飛輪殼在軸向方向上的尺寸多以該端面作設計基準；另外，由于飛輪殼零件抗拉強度低、韌性差，容易產生變形，為了避免在機械加工中產生夾緊變形，根據(jù)夾緊力應垂直于主要定位基面，并應作用在剛度較大部位的原則，夾緊力不能作用在后端面上。選用飛輪殼前端面作精基準，夾緊可作用在飛輪殼的前端面上，夾緊穩(wěn)定可靠。2.粗基準的選擇作為粗基準的表面應平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面缺欠。故在本次設計中選擇飛輪殼的后端面和后端面內孔mm的外圓面作為粗基準。采用mm外圓面定位加工內孔可保證孔的壁厚均勻；采用飛輪殼后端面作粗基準加工前端面，可以為后續(xù)工序準備好精基準7。2.3.2表面加工方法的確定根據(jù)飛輪殼零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法，如表2.3中。表2.3 飛輪殼各表面加工方案加工表面尺寸精度等級表面粗糙度Ra/m加工方案飛輪殼前端面IT93.2粗銑精車飛輪殼后端面IT93.2粗車精車后端面內腔孔IT93.2粗車精車前端面定位孔2-IT71.6鉆粗鉸精鉸周邊兩平面IT116.3粗銑飛輪殼馬達孔IT103.2粗鏜精鏜前端面孔2-IT1112.5鉆后端面孔4-IT1112.5鉆周邊螺孔4-M12IT1112.5鉆攻絲后端面螺孔12-M10-7HIT96.3鉆攻絲前端面馬達螺孔2-M12-7HIT96.3鉆攻絲周邊面螺孔4-M6-7HIT1112.5鉆攻絲2.3.3加工階段的劃分該飛輪殼加工質量要求較高，可將加工粗加工和精加工幾個階段。在粗加工階段，首先將精基準（飛輪殼前端面和前端面定位孔）準備好，使后續(xù)工序都可以采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度的要求；然后粗銑周邊兩端面。在半精加工階段，完成飛輪殼后端面和后端面孔的精車加工，以及各孔的鉆、鉸、攻絲加工。2.3.4工序的集中本設計選用工序集中原則安排飛輪殼的加工工序。該飛輪殼的生產類型為大批量生產，可以采用萬能機床配以專用工、夾具，以提高生產率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面與孔，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求8。2.3.5工序順序的安排2.3.5.1機械加工工序1遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準飛輪殼前端面和前端面定位孔2-mm。2. 遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。3. 遵循“先主后次”原則，先加工主要表面飛輪殼前端面與前端面定位孔2-mm和飛輪殼后端面與后端面內腔孔mm，后加工次要表面周邊平面。 4. 遵循“先面后孔”原則，先加工飛輪殼的各端面、平面，再加工飛輪殼前后端面，周邊平面上的孔與螺孔。2.3.5.2熱處理工序鑄造成型后，進行退火處理，去除內應力，硬度范圍175225HBS；為改善工件材料的切削性能，在粗加工前安排時效處理。2.3.5.3輔助工序每道工序完成后，安排去毛刺工序；在半精加工后，安排清理、去尖角、毛刺、清洗和終檢工序。綜上所述，該飛輪殼工序的安排順序為：基準加工主要表面粗加工以及一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加工9。2.3.6確定工藝路線在綜合考慮上述工序順序安排原則的基礎上，表2.4列出了飛輪殼的工藝路線。表2.4飛輪殼工藝路線及設備、工裝的選用工序號工序名稱機床設備刀具量具1粗銑前端面單柱立銑密齒刀盤游標卡尺、深度卡尺2粗車后端面、孔立車C5182車刀游標卡尺、深度卡尺、塞規(guī)3精車前端面立車C5182車刀游標卡尺、深度卡尺4鉆前端面孔鉆鉸定位孔Z3040錐柄麻花鉆鉸刀游標卡尺、深度卡尺塞規(guī)5精車后端面孔立車CB3750車刀游標卡尺、塞規(guī)6精車后端面立車C5182車刀游標卡尺、深度卡尺7銑周邊平面臥銑銑刀游標卡尺8粗鏜馬達孔T716銑刀游標卡尺、深度卡尺9精鏜馬達孔T716銑刀游標卡尺、內徑量表校表環(huán)規(guī)、塞規(guī)10馬達孔倒角Z3040銑刀游標卡尺11鉆周邊孔Z3040錐柄麻花鉆直柄麻花鉆锪刀游標卡尺、深度卡尺 12周邊孔攻絲Z3040錐柄麻花鉆直柄麻花鉆機用絲攻螺紋塞規(guī)13鉆后端面孔Z3040直柄麻花鉆游標卡尺14锪后端面2-35Z3040锪刀游標卡尺15后端面孔攻絲Z3040锪刀錐柄麻花鉆機用絲攻螺紋塞規(guī)16鉆前端面馬達螺孔Z3040直柄麻花鉆游標卡尺17前端面孔攻絲Z3040錐柄麻花鉆機用絲攻螺紋塞規(guī)18清理、去尖角、毛刺、打標記三角刮刀細平銼6號鋼字碼19成檢游標卡尺、深度卡尺高度游標卡尺螺紋塞規(guī)、塞規(guī)內徑量表、校表環(huán)規(guī)20清洗清洗機21油封、包裝、入庫2.4加工工序過程2.4.1工序1 粗銑前端面背吃刀量的確定：該工步的背吃刀量等于前端面的毛坯總余量減去工序3的背吃刀量，即背吃刀量=41=3mm進給量的確定：走刀量即進給速度=100mm/min切削速度的計算：根據(jù)公式（2.1）計算： n=1000 （2.1）式中 d刀具（或工件）直徑（mm）；v切削速度（m/min）。由加工工藝手冊查得銑削速度=100m/min，由公式（2.1）可求得該工序銑刀轉速n=1000100m/min /630mm=50.56r/min，參照單柱立銑（2HXW1630A）主軸轉速，取轉速n=52r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際銑削速度=nd/1000=52r/min630mm/1000=102.87 r/min。時間定額的確定：基本時間=420s，輔助時間=（0.150.2）=0.2=84s，其他時間（）=6%（+）=6%504=30.24s，單件時間=420s+84s+30.24s=534.24s。2.4.2工序2 粗車后端面及孔該工序包含以下4個工步：工步1是粗車后端面；工步2是粗車后端面孔；工步3是第二次車后端面；工步4是第二次車后端面孔。1. 工步1 粗車后端面背吃刀量的確定：背吃刀量=2.2mm進給量的確定：走刀量即進給速度=40mm/min由加工工藝手冊查得切削速度=55m/min，由公式（2.1）可求得該工序車刀速度n=100055m/min /450mm=38.93r/min，參照立式車床C5182主軸轉速，取轉速n=60r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際車削速度=nd/1000=60r/min450mm/1000=84.78 r/min。2. 工步2粗車后端面孔背吃刀量的確定：背吃刀量=2.2mm進給量的確定：走刀量即進給速度=40mm/min由加工工藝手冊查得切削速度=55m/min，由公式（2.1）可求得該工序車刀速度n=100055m/min /416mm=42.11r/min，參照立式車床C5182主軸轉速，取轉速n=60r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際車削速度=nd/1000=60r/min416mm/1000=78.37 r/min。3. 工步3 第二次車后端面背吃刀量的確定：背吃刀量=0.8mm進給量的確定：走刀量即進給速度=40mm/min由加工工藝手冊=70m/min，由公式（2.1）可求得該工序車刀速度n=100070m/min /450mm=41.28r/min，參照立式車床C5182主軸轉速，取轉速n=60r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際車削速度=nd/1000=60r/min450mm/1000=84.78 r/min。4. 工步4 第二次車后端面孔背吃刀量的確定：背吃刀量=0.8mm進給量的確定：走刀量即進給速度=40mm/min由加工工藝手冊查得切削速度=70m/min，由公式（2.1）可求得該工序車刀速度n=100070m/min /416mm=53.59r/min，參照立式車床C5182主軸轉速，取轉速n=60r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際車削速度=nd/1000=60r/min416mm/1000=78.37 r/min。時間定額的確定：基本時間=360s，輔助時間=0.2=72s，其他時間（）=6%（+）=6%432=25.92s，單件時間=360s+72s+25.92s=457.92s。2.4.3工序3 精車前端面背吃刀量的確定：=1mm進給量的確定：走刀量即進給速度=30mm/min由加工工藝手冊查得切削速度=90m/min，由公式（2.1）可求得該工序車刀速度n=100090m/min /450mm=63.69r/min，參照立式車床C5182主軸轉速，取轉速n=100r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際車削速度=nd/1000=100r/min450mm/1000=141.3 r/min。時間定額的確定：基本時間=540s，輔助時間=0.2=108s，其他時間（）=6%（）=6%648=38.88s，單件時間=540s+108s+38.88s=686.88s。2.4.4工序4 鉆前端面孔、鉆鉸定位孔該工序分6個工步，工步1鉆孔2-13mm（通）；工步2鉆孔4-17mm（通）；工步3鉆定位孔2-12.2mm深20mm；工步4是定位孔倒角1.2545；工步5粗鉸定位孔2-12.7mm深20mm；工步6精鉸定位孔2-12.7mm深20mm。1.工步1鉆孔2-13mm（通）背吃刀量的確定：=13/2=6.5mm進給量的確定：進給量f=0.2mm/r由加工工藝手冊查得切削速度=12m/min，由公式（2.1）可求得該工序鉆頭轉速n=100012m/min /13mm=293.98r/min，參照搖臂鉆床Z3040主軸轉速，取轉速n=300r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際鉆削速度=nd/1000=300r/min13mm/1000=12.246 r/min。2. 工步2鉆孔4-17mm（通）背吃刀量的確定：=17/2=8.5mm進給量的確定：進給量f=0.2mm/r由加工工藝手冊查得切削速度=13m/min，由公式（2.1）可求得該工序鉆頭轉速n=100013m/min /17mm=243.54r/min，參照搖臂鉆床Z3040主軸轉速，取轉速n=260r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際鉆削速度=nd/1000=260r/min17mm/1000=13.88r/min。3. 工步3鉆定位孔2-12.2mm深20mm背吃刀量的確定：=12.2/2=6.1mm進給量的確定：進給量f=0.2mm/r由加工工藝手冊查得切削速度=16m/min，由公式（2.1）可求得該工序鉆頭轉速n=100016m/min /12.2mm=417.67r/min，參照搖臂鉆床Z3040主軸轉速，取轉速n=420r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際鉆削速度=nd/1000=420r/min12.2mm/1000=16.09r/min。4. 工步4是定位孔倒角1.2545背吃刀量的確定：=16/2=8mm進給量的確定：進給量手動由加工工藝手冊查得切削速度=12m/min，由公式（2.1）可求得該工序鉆頭轉速n=100012m/min /16mm=238.56r/min，參照搖臂鉆床Z3040主軸轉速，取轉速n=260r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際鉆削速度=nd/1000=260r/min16mm/1000=13.07r/min。5. 工步5是粗鉸定位孔2-12.7mm深15mm背吃刀量的確定：=0.46mm進給量的確定：進給量f=0.5mm/r由加工工藝手冊查得切削速度=2m/min，由公式（2.1）可求得該工序鉆頭轉速n=10002m/min /12.7mm=50.13r/min，參照搖臂鉆床Z3040主軸轉速，取轉速n=63r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際鉆削速度=nd/1000=63r/min12.7mm/1000=2.52r/min。6. 工步6 精鉸定位孔2-12.7mm深15mm背吃刀量的確定：=0.04mm進給量的確定：進給量f=0.3mm/r由加工工藝手冊查得切削速度=4m/min，由公式（2.1）可求得該工序鉸刀轉速n=10004m/min /12.7mm=100.31r/min，參照搖臂鉆床Z3040主軸轉速，取轉速n=200r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際鉸削速度=nd/1000=200r/min12.7mm/1000=7.98r/min。時間定額的確定：基本時間=474s，輔助時間=0.2=94.8s，其他時間（）=6%（+）=6%568.8=34.128s，單件時間=312s+62.4s+22.464s =602.928s2.4.5工序5 精車后端面孔背吃刀量的確定：背吃刀量=0.7mm進給量的確定：走刀量即進給速度=0.7mm/min由加工工藝手冊查得切削速度=110m/min，由公式（2.1）可求得該工序車刀速度n=1000110m/min /416mm=84.22r/min，參照立式車床C5182主軸轉速，取轉速n=90r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際車削速度=nd/1000=90r/min416mm/1000=117.57r/min。時間定額的確定：基本時間=120s，輔助時間=0.2=24s，其他時間（）=6%（+）=6%144=8.64s，單件時間=120s+24s+8.64s=122.64s2.4.6工序6 精車后端面背吃刀量的確定：背吃刀量=1mm進給量的確定：走刀量即進給速度=0.7mm/min由加工工藝手冊查得切削速度=110m/min，由公式（2.1）可求得該工序 車刀速度n=1000110m/min /450mm=77.85r/min，參照立式車床C5182主軸轉速，取轉速n=90r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際車削速度=nd/1000=90r/min450mm/1000=127.17r/min。時間定額的確定：基本時間=132s，輔助時間=0.2=26.4s，其他時間（）=6%（+）=6%158.4=9.504s，單件時間=132s+26.4s+9.504s=167.904s2.4.7工序7 銑周邊平面該工序分2個工步，工步1是銑左側面；工步2銑右側面。由于這兩個工步是在一臺機床上加工完成的，因此它們的切削用量三要素一致。背吃刀量的確定：背吃刀量=3mm進給量的確定：走刀量即進給速度=80mm/min由加工工藝手冊查得切削速度=71.1m/min，由公式（2.1）可求得該工序銑刀轉速n=100071.1m/min /125mm=181.15r/min，參照臥式（萬能）銑床主軸轉速，取轉速n=220r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際銑削速度=nd/1000=220r/min125mm/1000=86.35r/min。時間定額的確定：基本時間=360s，輔助時間=0.2=72s，其他時間（）=6%（+）=6%432=25.92s，單件時間=360s+72s+25.92s=457.92s2.4.8工序8 粗鏜馬達孔背吃刀量的確定：背吃刀量=20mm進給量的確定：進給量f=0.5mm/r由加工工藝手冊查得切削速度=25m/min，由公式（2.1）可求得該工序鏜刀轉速n=100025m/min /40mm=199.05r/min，參照鏜床T716主軸轉速，取轉速n=200r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際銑削速度=nd/1000=200r/min40mm/1000=25.12r/min。時間定額的確定：基本時間=120s，輔助時間=0.2=24s，其他時間（）=6%（+）=6%144=8.64s，單件時間=120s+24s+8.64s=152.64s。2.4.9工序9 精鏜馬達孔背吃刀量的確定：背吃刀量=2mm進給量的確定：進給量f=2mm/r由加工工藝手冊查得切削速度=20m/min，由公式（2.1）可求得該工序鏜刀轉速n=100020m/min /40mm=159.23r/min，參照鏜床T716主軸轉速，取轉速n=200r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際銑削速度=nd/1000=200r/min40mm/1000=25.12r/min。時間定額的確定：基本時間=120s，輔助時間=0.2=24s，其他時間（）=6%（+）=6%144=8.64s，單件時間=120s+24s+8.64s=152.64s2.4.10工序10 馬達孔倒角背吃刀量的確定：背吃刀量=2mm；進給量的確定：進給量手動；由加工工藝手冊查得切削速度=25m/min，由公式（2.1）可求得該工序鉆頭轉速n=100025m/min /40mm=199.05r/min，參照搖臂鉆床Z3040主軸轉速，取轉速n=200r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際鉆削速度=nd/1000=200r/min40mm/1000=25.12r/min。時間定額的確定：基本時間=60s，輔助時間=0.2=12s，其他時間（）=6%（+）=6%72=4.32s，單件時間=60s+12s+4.32s =76.32s2.4.11工序11 鉆周邊孔該工序包含以下3步：工步1為鉆4-10.2mm，深27mm；工步2鉆4-M6的底孔4-5mm；工步3锪平32mm。1.工步1鉆4-10.2mm，深27mm背吃刀量的確定：背吃刀量= /2=10.5mm/2=5.1mm；進給量的確定：進給量f=0.18mm/r由加工工藝手冊查得切削速度=16m/min。由公式（2.1）可求得該工序鉆頭轉速n=100016 m/min /10.5mm=485.29r/min，參照搖臂鉆床Z3040主軸轉速，取轉速n=500r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際鉆削速度=nd/1000=500 r/min10.5mm/1000=16.485r/min。2.工步2鉆4-M6的底孔4-5mm背吃刀量的確定：背吃刀量= /2=5mm/2=2.5mm；進給量的確定：進給量f=0.1mm/r由加工工藝手冊查得切削速度=12m/min。由公式（2.1）可求得該工序鉆頭轉速n=100012m/min /5mm=764.34r/min，參照搖臂鉆床Z3040主軸轉速，取轉速n=800r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際鉆削速度=nd/1000=800 r/min5mm/1000=12.56r/min。3.工步3锪平32mm背吃刀量的確定：背吃刀量=（32mm16.5mm）/2=7.75mm；進給量的確定：進給量f=0.25mm/r由加工工藝手冊查得切削速度=20m/min。由公式（2.1）可求得該工序鉆頭轉速n=100020m/min/35mm=181.99r/min，參照搖臂鉆床Z3040主軸轉速，取轉速n=125r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際鉆削速度=nd/1000=125r/min35mm/1000=13.74r/min。時間定額的確定：基本時間=366s，輔助時間=0.2=73.2s，其他時間（）=6%（+）=6%439.2=26.352s，單件時間=366s+73.2s+26.352s =465.552s2.4.12工序12 周邊孔攻絲該工序包含以下2個工步：工步1為螺紋4-M12攻絲；工步2為螺紋4-M6攻絲。1.工步1 螺紋4-M12攻絲、深22mm背吃刀量的確定：背吃刀量= 12mm10.2mm=1.8mm；進給量的確定：由于攻螺紋的進給量就是被加工螺紋的螺距，因此進給量f=1.5mm/r由加工工藝手冊查得切削速度=5m/min。由公式（2.1）可求得該工序鉆頭轉速n=10005m/min /13mm=122.4r/min，參照搖臂鉆床Z3040主軸轉速，取轉速n=125r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際鉆削速度=nd/1000=125 r/min13mm/1000=5.11r/min。2.工步2 螺紋4-M6攻絲、攻穿背吃刀量的確定：背吃刀量= 6mm5mm=1mm；進給量的確定：由于攻螺紋的進給量就是被加工螺紋的螺距，因此進給量f=1mm/r由加工工藝手冊查得切削速度=5m/min。由公式（2.1）可求得該工序鉆頭轉速n=10005m/min/7mm=277.48r/min，參照搖臂鉆床Z3040主軸轉速，取轉速n=320r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際鉆削速度=nd/1000=320 r/min5mm/1000=5.024r/min。時間定額的確定：基本時間=354s，輔助時間=0.2=70.8s，其他時間（）=6%（+）=6%424.8=25.488s，單件時間=354s+70.8s+25.488s =450.288s2.4.13工序13 鉆后端面孔8.5深27mm，另一孔8.5mm鉆穿背吃刀量的確定：背吃刀量= /2=8.5mm/2=4.25mm；進給量的確定：進給量f=0.15mm/r由加工工藝手冊查得切削速度=18m/min。由公式（2.1）可求得該工序鉆頭轉速n=100018m/min/8.5mm=674.41r/min，參照搖臂鉆床Z3040主軸轉速，取轉速n=800r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際鉆削速度=nd/1000=800r/min8.5mm/1000=21.36r/min。時間定額的確定：基本時間=288s，輔助時間=0.2=57.6s，其他時間（）=6%（+）=6%345.6=20.736s，單件時間=288s+57.6s+20.736s =308.736s2.4.14工序14 锪后端面孔4-35mm背吃刀量的確定：背吃刀量=（35mm17mm）/2=9mm；進給量的確定：進給量f=0.25mm/r由加工工藝手冊查得切削速度=20m/min。由公式（2.1）可求得該工序鉆頭轉速n=100020m/min/35mm=181.99r/min，參照搖臂鉆床Z3040主軸轉速，取轉速n=125r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際鉆削速度=nd/1000=125r/min35mm/1000=13.74r/min。時間定額的確定：基本時間=240s，輔助時間=0.2=48s，其他時間（）=6%（+）=6%288=17.28s，單件時間=240s+48s+17.28s =305.28s2.4.15工序15 后端面螺紋12-M10-7H攻絲，其中一孔攻穿背吃刀量的確定：背吃刀量=10mm8.5mm/2=9mm；進給量的確定：由于攻螺紋的進給量就是被加工螺紋的螺距，因此進給量f=1mm/r由加工工藝手冊查得切削速度=5m/min。由公式（2.1）可求得該工序鉆頭轉速n=10005m/min/12mm=132.7r/min，參照搖臂鉆床Z3040主軸轉速，取轉速n=160r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際鉆削速度=nd/1000=160r/min12mm/1000=6.03r/min。時間定額的確定：基本時間=420s，輔助時間=0.2=84s，其他時間（）=6%（+）=6%504=30.24s，單件時間=420s+84s+30.24s =534.24s2.4.16工序16 鉆前端面馬達螺紋孔背吃刀量的確定：背吃刀量=10.2mm/2=5.1mm；進給量的確定：進給量f=0.15mm/r由加工工藝手冊查得切削速度=18m/min。由公式（2.1）可求得該工序鉆頭轉速n=100018m/min/10.2mm=562r/min，參照搖臂鉆床Z3040主軸轉速，取轉速n=630r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際鉆削速度=nd/1000=630r/min10.2mm/1000=20.18r/min。時間定額的確定：基本時間=48s，輔助時間=0.2=9.6s，其他時間（）=6%（）=6%57.6=3.456s，單件時間=48s+9.6s+3.456s =61.056s2.4.17工序17 前端面螺紋2-M12-7H攻絲背吃刀量的確定：背吃刀量=1210.2=1.8mm；進給量的確定：進給量f=1mm/r由加工工藝手冊查得切削速度=5m/min。由公式（2.1）可求得該工序鉆頭轉速n=10005m/min/13mm=122.49r/min，參照搖臂鉆床Z3040主軸轉速，取轉速n=160r/min。再將此轉速代入公式（2.1），可求出該工序的實際鉆削速度=nd/1000=160r/min13mm/1000=6.53r/min。時間定額的確定：基本時間=84s，輔助時間=0.2=16.8s，其他時間（）=6%（）=6%100.8=6.048s，單件時間=84s+16.8s+6.048s =106.848s2.5 本章小結本章主要研究了4110發(fā)動機飛輪殼的制造工藝分析，從開始首先明確飛輪殼結構和技術特點，分析飛輪殼的工藝性。在確定飛輪殼的工藝路線，各個工序的順序以及要求和加工工藝的方案。第3章 夾具設計方案的確定3.1 機床夾具在機械加工中的作用對工件進行機械加工時，為了保證加工要求，首先要使工件相對于刀具及機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的影響而變動。為此，在進行機械加工前，先要將工件裝夾好。工件的裝夾方法有兩種：一種是工件直接裝夾在機床的工作臺或花盤上;另一種是工件裝夾在夾具上。采用第一種方法裝夾工件時，一般要先按圖樣要求在工件表面劃線，劃出加工表面的尺寸和位置，裝夾時用劃針或百分表找正后再夾緊。這種方法無需專用裝備，但效率低，一般用于單件和小批生產。批量大時，大都用夾具裝夾工件。用夾具裝夾工件有下列優(yōu)點：1.能穩(wěn)定地保證工件的加工精度 用夾具裝夾工件時，工件相對于刀具及機床的位置精度由夾具保證，不受工人技術水平的影響，使一批工件的加工精度趨于一致。2.能提高勞動生產率 使用夾具裝夾工件方便、快速，工件不需要劃線找正，可顯著地減少輔助工時，提高勞動生產率；工件在夾具中裝夾后提高了工件的剛性，因此可加大切削用量，提高勞動生產率。3.能擴大機床的使用范圍。4.能降低成本 在批量生產中使用夾具后，由于勞動生產率的提高、使用技術等級較低的工人以及廢品率下降等原因，明顯地降低了生產成本。夾具制造成本分攤在一批工件上，每個工件增加的成本是極少的，遠遠小于由于提高勞動生產率而降低的成本。工件批量愈大，使用夾具所取得的經濟效益就愈顯著10。3.2 機床夾具的分類3.2.1 按夾具的使用特點分類1.通用夾具已經標準化的，可加工一定范圍內不同工件的夾具，稱為通用夾具。 2.專用夾具 專為某一工件的某道工序設計制造的夾具，稱為專用夾具。專用具一般在批量生產中使用，本書主要介紹專用夾具的設計。3.可調夾具 夾具的某些元件可調整或可更換，以適應多種工件加工的夾具，稱為可調夾具。它還分為通用可調夾具和成組夾具兩類。4.組合夾具 采用標準的組合夾具元件、部件，專為某一工件的某道工序組裝的夾具，稱為組合夾具。5.拼裝夾具 用專門的標準化、系列化的拼裝夾具零部件拼裝而成的夾具，稱為拼裝夾具11。3.2.2 按使用機床分類夾具按使用機床可分為車床夾具、銑床夾具、鉆床夾具、鏜床夾具、齒輪機床夾具、數(shù)控機床夾具、自動機床夾具等。3.2.3 按夾緊的動力源分類夾具按夾緊的動力源可分為手動夾具、氣動夾具、液壓夾具、氣液增力夾具、電磁夾具以及真空夾具等。3.3 機床夾具的組成機床夾具的種類和結構雖然繁多，但它們的組成均可概括為下面幾個部分。1.定位裝置定位裝置的作用是使工件在夾具中占據(jù)正確的位置。2.夾緊裝置夾緊裝置的作用是將工件壓緊夾勞，保證工件在加工過程中受到外力作用時不離開已經占據(jù)的正確位置。3.對刀或導向裝置對刀或導向裝置用于確定刀具相對于定位元件的正確位置。4.連接元件連接元件是確定夾具在機床上正確位置的原元件。5.夾具體夾具體是機床夾具的基礎件，通過它將夾具的所有元件連接成一個整體。6.其他裝置或元件它們是指夾具中因特殊需要而設置的裝置或元件12 。3.4 產品零件加工部位的技術要求后端面加工的技術要求為：加工表面/mm后端面螺孔；尺寸及偏差/mmM10；公差及精度等級IT9；粗糙度/mm6.3；形位公差/mm相對于J基準表面位置度為0.3；加工方案鉆攻絲。 圖3.1 飛輪殼后端面孔工序圖圖3.1所示為鉆4110發(fā)動機后端面孔工序圖。根據(jù)工藝規(guī)程，鉆后端面孔之前，其它表面均已加工好。本工序的所要加工的是如圖3.1所示的俯視圖看到的在后端面上的10個小孔。要求設計一個鉆模，按工序圖要求鉆出10個小孔。3.5 工作原理工件采用一面兩銷的定位方式定位，以前端面放在夾具體的墊塊上，以右定位孔在圓柱定位銷上限制性四個自由度，又以左定位孔在菱形定位銷上限制一個自由度，又因為鉆孔的力的方向與夾緊力方向一致，壓緊螺桿與夾具體限制一個自由度，實現(xiàn)完全定位，夾具上采用兩個壓緊螺桿，通過擰緊壓緊螺桿對工件進行夾緊。操作時，先將飛輪殼平放在墊塊上，再通過兩個手柄轉動手柄軸（齒輪軸），使嚙合的圓柱定位銷和菱形定位銷，插入兩個定位孔中，然后通過壓塊配合在壓緊螺桿上，擰緊壓緊螺桿，實現(xiàn)夾緊工件。加工完后，先擰松壓緊螺桿，再通過手柄轉輪軸，退出菱形對定銷與定位銷，再通過墊塊退出工件，工步就完成了。3.6 方案分析1.總體方案分析根據(jù)加工要求和工藝文件說明，鉆飛輪殼后端面孔所使用的機床為搖臂鉆床。因為后端面要鉆的孔都在同一個平面上，所以不采用分度裝置來進行加工，只要通過一次裝夾就可以完成所有要鉆的孔的加工，所以該鉆模不用分度裝置。2.定位方案分析根據(jù)加工要求和基準的選擇，確定飛輪殼前端面及與該平面垂直的兩個工藝孔為定位基準，定位方式為“一面兩孔”的定位方式，以圓柱定位銷配合的孔為定位基準，定位元件為圓柱定位銷和棱形定位銷。定位銷選擇用長銷，可以限制四個自由度。3.夾緊方案分析由于該零件產量不大，根據(jù)確定夾緊力的基本原則與對工件的綜合分析，選用螺旋夾緊機構。同時螺旋夾緊機構結構簡單，容易制造。由于螺旋升角小，螺旋夾緊機構的自鎖性能好，夾緊力和夾緊行程都較大，在手動夾具上應用較多，操作方便。與工件的接觸為平面接觸。4.導向方案分析因為鉆模板有一定的厚度，所以要使用導向元件鉆套。其作用是確定刀具相對夾具定位元件的位置，并在加工中對鉆頭等孔加工刀具進行引導，防止刀具在加工中發(fā)生偏斜。根據(jù)工件的生產批量與鉆模板的厚度，選用帶肩固定鉆套。由工藝卡知道工件材料為鑄鐵13。3.7 本章小結 本章主要介紹了機床夾具在機械生產中的一些作用和機床夾具的組成與分類，這可以讓我們對夾具設計有一個初步的了解和認識，可以為我們今后在做夾具設計的時候奠定基礎，而后面是說了本次夾具設計的部位的技術要求，分析了整體的方案，和本次夾具設計的工作原理。第4章 鉆床夾具的設計4.1 定位裝置由加工工藝知，在鉆孔之前如圖4.1已加工出2個工藝孔，且前后端面也已加工出來，所以該鉆模采用“一面兩孔”的組合定位方式。圖4.1飛輪殼前端面定位孔4.1.1 定位面的選擇根據(jù)工件的加工要求可以設計出如圖4.2的定位方案。此方案以前端面作為定位面，從圖4.2可以看出，前端面緊靠在墊塊上，有效接觸面積大，且夾緊時，工件除了與墊塊能有效接觸，還能通過鉆模板上的壓緊螺桿對工件進行壓緊，所以即使受到夾緊力和較大的切削力，工件也不易變形和移動，從承受切削力的角度看，本方案比較可靠14。圖4.2定位面方案1-鉆模板 2-墊塊4.1.2 定位銷利用工件上的一個大平面和該平面垂直的兩個圓孔作定位基準進行定位，夾具上采用一個平面支承（限制三個自由度）和兩個圓柱定位銷（各限制兩個自由度）作定位元件，則產生過定位，為避免過定位，使工件在極端情況下能裝到定位銷 ，可把碰到工件孔壁的部分削去，這樣，在連心線方向上，仍有減小第二銷的作用，但在垂直于連心線的方向上，定位銷的直徑并未關減小，故工件的轉角誤差沒有增大，有利于保證加工精度。削邊削限制一個自由度。為保證削邊銷的強度，一般多采用菱形結構，故又稱菱形銷。在安裝菱形銷時，應注意使其削邊方向垂直于連心線上 在鉆飛輪殼后端面孔時，采用前端面及與該平面垂直的兩個工藝孔為定位基準，所以相對的定位銷為一短圓柱銷和一短菱形銷。若采用與夾具體直接配合的固定式定位銷，結構雖簡單，但因為工件裝卸頻繁，定位銷容易磨損，采用參考圖4.3所示模式的手動伸縮式定位銷，能保護安全銷的定位表面，同時便于更換，定位銷襯套外徑與夾具體的配合采用H7/n6，而內徑與定位銷的配合H7/g615。 圖4.3手動伸縮式定位銷1-定位銷 2-定位銷襯套 3-定位螺釘 4-手柄確定菱形銷的寬度b 兩定位孔的尺寸為，銷子與孔的配合按H7/g6，所以圓柱定位銷的的直徑為，菱形定位銷圓弧部分直徑為。 菱形銷寬度b及B查表4.1得b=5，B=9。表4.1削邊銷的結構尺寸銷子直徑d2 (mm)4661010181830305050b(mm)23581214