皮带盘加工工艺规程及工装夹具设计

1摘要本设计是重要的实践教学环节之一。通过对“皮带盘”零件的机械加工工艺规程及工艺装备的设计，完成了从毛坯到零件的机械加工工艺过程。本设计的主要内容包括：绘制“皮带盘”的零件图、毛坯图，编制机械加工工艺过程综合卡片和机械加工工序卡片，以及皮带轮V型槽的加工夹具设计。本次设计实现了所学理论与生产实践的结合，通过设计使学生具有了制定工艺规程的初步能力，设计专用夹具的初步能力，进一步提高了查阅资料，熟练地使用设计手册、参考资料等方面的能力。通过设计全过程，熟悉了工艺计算方法，学会了进行工艺设计的程序和方法，对于培养独立思考和独立工作的能力大有裨益。关键词：皮带盘；夹具2AbstractThiscoursedesignisanimportantaspectofthepracticeofteaching.Throughthesub-setofpartsofthemachiningprocessplanningandprocessequipmentdesign,completedtheroughmachiningpartstotheprocess.Thedesignofthemaincoursesinclude:Drawingsub-setofpartsofthemap,roughmap,machiningprocessofthepreparationofintegratedcardandthecardprocessingmachinery,and6×32mm-processingfixturedesign.Thecurriculumdesignachievedbythetheoryandpracticeofcombiningproduction,throughthedesignsothatstudentswiththedevelopmentoftheinitialcapacityofapointoforder,apreliminarydesignforthefixturecapacity,furtherimprovetheaccesstoinformation,skilleduseofDesignManual,referencematerials,etc.Thecapacity.Throughthewholeprocessofdesign,calculationmethodsarefamiliarwiththeprocess,learnhowtoprocessdesignproceduresandmethodsforcultivatingindependentthinkingandtheabilitytoworkindependentlyofgreatbenefit.Keywords:Beltpulley；Fixture3序言一、设计目的：现代机械制造工艺设计是机械类专业学生在学完了《机械制造技术基础》等技术基础和专业课理论之后进行的一个实践教学环节。其目的是巩固和加深理论教学内容，培养学生综合运用所学理论，解决现代实际工艺设计问题的能力。通过工艺规程及工艺装备设计，学生应达到：1、掌握零件机械加工工艺规程设计的能力；2、掌握加工方法及其机床、刀具及切削用量等的选择应用能力；3、掌握机床专用夹具等工艺装备的设计能力；4、学会使用、查阅各种设计资料、手册和国家标准等，以及学会绘制工序图、夹具总装图，标注必要的技术条件等。二、设计感想与体会：毕业设计就是一个团队合作的过程。所谓1+12，一个团队的合作，使我们的设计成果不到三周时间就渐渐呈现在4我们的眼前。看着眼前的手工图纸、CAD图和设计计算的手稿，三周的设计过程一幕幕浮现在眼前。三周的设计让我们学到了很多东西。这次设计可以说是三年的课程学习所掌握的所有机械工程学科的基础知识的融会贯通，因为我们以前曾经学得很好，但是都是理论的东西，学习了马克思主义哲学之后，终于知道理论联系实际才使我们有了更进一步的体会。在这次设计中，我学会的如何设计、如何计算，更重要的是我学会了合作，我懂得了团队合作的重要性。我们以前做的设计都是一个人的，而且规模小，不需要什么规划，这次可以说是综合了我们的所有智慧。同时，得到了我们的指导老师的大力支持。由于我们水平所限，设计中难免有错误和不妥之处，在此还诚请指导老师批评指正。机械加工工艺规程设计1零件的工艺性分析1)该工件铸造后，很容易造成应力的分布不均。因此，铸造后进行时效处理，以改善材料的切削性能。2)工序安排以台阶面和Φ46的内孔表面定位，装夹工件，达到了设计基准，工艺基准的统一。3)该零件大端面对Φ46mm内孔中心线及台价面有位置度要求；外圆46mm外圆对Φ180mm分度圆有同轴度要求.52.1盘毂零件的工艺分析及生产类型的确定一、盘毂类零件特点皮带轮----属于盘毂类零件，一般相对尺寸比较大，制造工艺上一般以铸造、锻造为主！一般尺寸较大的设计为用铸造的方法，材料一般都是铸铁（铸造性能较好），很少用铸钢（钢的铸造性能不佳）；一般尺寸较小的，可以设计为锻造，材料为钢。1、功用盘毂零件在机器中主要起支承、连接作用。2、结构特点盘毂类零件主要由端面、外圆、内孔等组成，一般零件直径大于零件的轴向尺寸。3、技术要求盘毂类零件往往对支承用端面有较高平面度及轴向尺寸精度及两端面平行度要求；对转接作用中的内孔等有与平面的垂直度要求，外圆、内孔间的同轴度要求等。2.2、盘类零件制造工艺特点（一）盘类零件1、毛坯选择盘类零件常采用钢、铸铁、青铜或黄铜制成。孔径小的盘一6般选择热轧或冷拔棒料，根据不同材料，亦可选择实心铸件，孔径较大时，可作预孔。若生产批量较大，可选择冷挤压等先进毛坯制造工艺，既提高生产率，又节约材料。2、基准选择根据零件不同的作用，零件的主要基准会有所不同。一是以端面为主（如支承块）其零件加工中的主要定位基准为平面；二是以内孔为主，由于盘的轴向尺寸小，往往在以孔为定位基准（径向）的同时，辅以端面的配合；三是以外圆为主（较少），与内孔定位同样的原因，往往也需要有端面的辅助配合。3、安装方案（1）用三爪卡盘安装用三爪卡盘装夹外圆时，为定位稳定可靠，常采用反爪装夹（共限制工件除绕轴转动外的五个自由度）；装夹内孔时，以卡盘的离心力作用完成工件的定位、夹紧（亦限制了工件除绕轴转动外的五个自由度）。（2）用专用夹具安装以外圆作径向定位基准时，可以定位环作定位件；以内孔作径向定位基准时，可用定位销（轴）作定位件。根据零件构形特征及加工部位、要求，选择径向夹紧或端面夹紧。（3）用虎钳安装生产批量小或单件生产时，根据加工部位、要求的不同，亦7可采用虎钳装夹（如支承块上侧面、十字槽加工）。4、表面加工零件上回转面的粗、半精加工仍以车为主，精加工则根据零件材料、加工要求、生产批量大小等因素选择磨削、精车、拉削或其它。零件上非回转面加工，则根据表面形状选择恰当的加工方法，一般安排于零件的半精加工阶段。5、工艺路线与轴相比，盘的工艺的不同主要在于安装方式的体现，当然，随零件组成表面的变化，牵涉的加工方法亦会有所不同。因此，该“典型”主要在于理解基础上的灵活运用，而不能死搬硬套。下料（或备坯）→去应力处理→粗车→半精车→平磨端面（亦可按零件情况不作安排）→非回转面加工→去毛刺→中检→最终热处理→精加工主要表面（磨或精车）→终检2.1.2该零件的主要技术要求零件的主要技术要求加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度等级表面粗糙度Ra/μm形位公差/mm8大外圆Φ196g8IT1212.5小外圆Φ62g8IT83.2◎Φ0.01○MC○MΦ49孔Φ49H12IT73.2Φ0.8AB键槽48H7IT63.22.2.3审查零件的工艺性1）零件材料200钢，切削加工性良好。2）皮带盘Φ62h6mm外圆与Φ46H7mm孔有同轴度要求，为保证加工精度，工艺安排应粗、精加工分开。3）主要表面虽然加工精度较高，但可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保证质量地加工出来。2.2.4确定零件的生产类型依设计题目可知生产类型为：大批大量生产92.3确定毛坯绘制毛胚图2.3.1毛坯选择根据材料HT200钢，生产类型为大批大量生产及零件形状要求。2.3.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量1）公差等级由零件的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。2）铸件重量根据机械加工后零件的形状及零件材料，估算锻件毛坯重量为tm=7kg。3）铸件复杂系数对零件图进行分析计算，可大致确定铸件外廓包容体的直径d=Φ196mm，高H=99.6mm。由公式S=Nmmt/=7.50kg/12.0kg≈0.63。由此可确定该分度盘零件的复杂系数为2S级。4）铸件材质系数由于该皮带盘零件材料为HT200，是碳的质量分数大于0.65%的碳铸铁，故该铸件的材质系数为1M级。5）铸件分模线形状与零件表面粗糙度根据该分度盘零件的形位特点，采用平直分模面。由零件图可知，该皮带盘零件各加工表面的粗糙度Ra均大于等于1.6μm。根据上述诸因素，可查表确定该铸件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于表2-2中。表2-2零件铸造毛坯尺寸公差及机械加工余量铸件重量包容体重形状复杂材质系数公差等级10/kg量/kg系数7.311.92S1M普通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注Φ196外圆1.21.12.3表2-142.0表2-10Φ62外圆9.19.08.2表2-142.6表2-10高度99.67.18.05.2表2-112.0表2-13高度38（台阶面)5.17.02.2表2-112.0表2-13注：根据表2-10的表注，将此表中所有公差按±1/2分配。2.3.3绘制零件铸造毛坯简图由表2-2所得结果，绘制毛坯简。112.4拟定零件工艺路线2.4.1定位基准的选择2.5.1精基准的选择根据该皮带盘零件的技术要求和装配要求，选择零件大端面为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。零件46h6mm的轴线是设计基准，选用其作为精基准定位加工零件196g8mm外圆柱面和台阶面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度和同轴度要求。在铣削键槽时采用46g6mm的轴心线作为精基准，做到了设计基准与工艺基准的统一。2.5.2粗基准的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。此处选择皮带盘226g8mm轴线作为粗基准，可以为后续工序准备好精基准。2.5.2表面加工方法的确定根据皮带盘零件图上个加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工工件各表面的加工方法，如表2-3所示。表2-3皮带盘零件各表面加工方案加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/μm加工方案备注大端面IT1112.5粗车表1-8外圆台阶IT63.2粗车—半精车表1-812小端面IT1112.5粗车表1-8大外圆IT1012.5粗车—半精车表1-6小外圆IT63.2粗车—半精车表1-8Φ46孔IT1312.5镗表1-72.5.3加工阶段划分该零件加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工两个阶段。2.5.4工序集中与分散采用工序集中原则，尽可能在一次安装中加工许多表面，或尽量在同一台设备上连续完成较多的加工要求。2.5.5工序顺序的安排1）机械加工工序遵循”先基准后其他“、“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”的原则。2)热处理工序因铸件的表面层有硬皮，会加速刀具磨损和钝化，为改善切削加工性，模锻后对毛坯进行时效处理，软化硬皮；零件Φ196g8mm外圆面和台阶面需进行低温时效，由于零件壁厚小，易变形，加之加工精度要求高，为尽量控制正火变形，在零件粗加工后安排去应力退火处理。3)辅助工序在粗加工和半精加工后各安排一次中间检验，精加工后安排去毛刺、清洗和终检工序。132.6.6确定工艺路线在综合考虑上述工序安排原则基础上，表2-4列出了零件的工艺路线。表2-4零件工艺路线及设备、工装的选用工序号工序名称机床设备刀具量具1铸造2时效3车φ196mm外圆及其大平面C62090偏刀游标卡尺4