课程设计飞轮.docx

荆 楚 理 工 学 院课 程 设 计题目飞轮的加工工艺设计机械学院系数控技术 专业学生姓名学号指导教师职称起讫日期设计地点摘 要本设计课题主要是通过对飞轮进展构造分析，完成实体造型，并依据企业实际状况，重点进展机械加工工艺编制，最终进展数控编程加工。本课题的意义在于：工学结合，在学校指导教师和企业工程师共同辅导下，在零件实体设计、机械加工工艺编制、数控加工程序编制、收集资料、查阅手册等专业学问与技能方面得到较全面的训练与提高，从生产第一线获得生产实际学问和技能，获得工程技术应用性岗位工作的根本训练，培育利用所学专业学问与技能解决生产实际问题的力气。同时课题具有确定的综合性，有利于树立正确的生产观念、经济观念和全局观念，实现由学生向工程技术人员的过渡。关键词：飞轮；实体造型；工艺编制；数控编程；过渡。序 言学完了大学三年的全部课程，就要开头做毕业设计了，毕业设计课题是要集合我们所学的各门专业学问，理论与实践相结合，完成设计工程，解决工程实际问题， 因此我们必需首先对所学课程全面把握，融会贯穿。由于设计的需要，我认真争论了零件图，但在设计过程中，因自己阅历缺乏， 遇到了很多实际问题，使我体会到了在现场实习调研仅证明可不行以实干，而不能代表能不能干好。所以我乐观与设计指导教师、操作指导教师沟通，在各位教师的全力帮助、指导下问题得到了全面解决，同时受到各位教师优良工作品质的影响， 培育出了我缓中求稳、虚心求教、实事求是、一丝不苟的工作作风，并树立了明确的生产观、经济观和全局观，为今后从事工作打下了良好的根底。通过毕业设计，我真正生疏到理论和实践相结合的重要性，并培育了我综合运用所学理论学问和实际操作学问去理性的分析问题和解决实际工作中的一般技 术工程问题的力气，使我建立了正确的设计思想，把握了工艺设计的一般程序、标准和方法，并进一步稳固、深化地吸取和运用了所学的根本理论学问和根本操作技能。还有，它提高了我设计计算、绘图、编写技术文件、编写数控程序、数控机床操作、实际加工零件和正确使用技术资料、标准、手册等工具书的独立工作力气， 更培育了我勇于创的精神及严谨的学风及工作作风。由于本人力气有限，缺少设计阅历，设计中漏误在所难免，敬请各位教师指正批判，以使我对自己的缺乏得到准时的觉察并修改，也使我在今后的工作中避开再次消灭。在这里，向在这次毕业设计中赐予过我鼓舞、指导及帮助的每位教师表示我虔诚和诚意的感谢！目 录第一章 飞轮的工艺分析11.1 飞轮在产品中的作用、构造特点11.2 飞轮的技术要求11.3 审查飞轮的工艺性2其次章 选择毛坯并绘制毛坯简图22. 1选择毛坯22. 2毛坯的机械加工余量22.3 绘制毛坯简图32.4 选择分型面32. 5确定工艺参数3第三章机加工工艺43. 1基准的选择43.2各加工外表确实定63. 3选择飞轮的加工设备63. 4拟定飞轮的工艺路线73. 5确定飞轮的加工余量8第四章确定切削用量及工时计算94. 1 确定切削用量94. 2 工时计算11参考文献附录工艺卡和工序卡 飞 轮 的 零 件 图生产类型：大批量19第一章飞轮的工艺分析1.1 飞轮的用途各缸传递到曲轴的能量不是稳定和连续的，而飞轮的作用就是储存确定的能量，是曲轴系统具有较大的转动惯量。借助这个惯性力使发动机运转平稳并减小振动和噪声。1.2 飞轮的技术要求外形分析：按表 2-1 形式将该飞轮的全部技术要求列于表6-1 中，飞轮外形：飞轮属于典型的盘类零件，端面 D 上有一个圆形槽，它的直径是160mm 圆形槽的最外端距外面 C 的距离是 30mm 圆形槽上有 4 个定位孔，它们直径是20mm，它们是在最端面D 上直径为130mm 圆上。端面B 上有圆孔38mm 和键槽，键槽宽为 10±0.018。图 1-1飞轮的构造材料分析：灰铸铁中的碳全部或大局部以片状石墨形式存在，断口呈暗飞色。灰铸铁组织是由刚的基体和片状石墨两局部组成。灰铸铁的性能：力学性能好，切削加工性良好，减摩性好，减振性好，铸造性好缺口敏感性较低。孔G 为主要装配基准，外圆E 和键槽 W 有协作要求，因此加工精度有的较高。铸件类简洁产生白口组织，使飞轮的硬度和脆性增加，造成切削加工困难，故需要退火处理。其中外圆E 对孔 W38H7 的同轴度要求为 0.05mm，键槽 W 对中心轴线的对称度为 0.08mm，键槽的粗糙度要求为 1.6。综上所述，该飞轮的各项技术制定的较合理，符合该零件的功用表 6-1 飞轮零件技术要求加工表尺寸及偏公差精度外表粗糙面差/mm度 Ra/um端面 B11012.5外圆 C10012.5端面 D9512.5外圆 E2003.2孔 F2025形位公差/mm0.05A孔 G380.0250IT71.6端面 H11012.50.08A键槽 W10±0.018IT93.21.3 审查飞轮的工艺性分析飞轮零件图可知，其中端面B，外圆C，端面D 和端面H 都可以用车削一次加工到达要求：孔F 是钻出来的，其中孔G 可以通过铰孔到达精度要求。键槽W 通过拉床来完成。这些工艺在正常的条件下都可以生产，承受较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性很好。其次章 选择毛坯并绘制毛坯简图2.1 选择毛坯由于飞轮的零件材料要求为HT200，因此应选用毛坯类型为铸件，该零件是大批量生产， 零件的轮廓尺寸不大，所以企业选用机械砂型铸造。2.2 确定毛坯的机械加工余量查机械加工工艺手册，将零件各加工外表毛坯余量及公差列入下表。加工外表根本尺寸单边余量余量公差端面 B1102±1端面 D951±1外圆 E2001.5±1孔 G381.5±1端面 H1102±1键槽 W10±0.0182.3 绘制毛坯简图见图一。2.4 选择分型面方案一： 选择通过轴线的纵向剖面为分型面，铸件处于水平浇注位置，承受分模两箱造型方法。中间空腔用一个水平型芯形成。方案二：铸件处于垂直浇注位置，承受分模水平造型方法，中间空腔用一个水平型芯做成。终合分析：方案一使A 两个面处于水平位置，质量较有保证，分型面处于最大截面处，便于起模和下芯，并有利于型芯的固定、排气和检验。但易受错型影响，支撑台可能消灭气孔、 夹渣缺陷。方案二只保证了一面另一面无法保证。因此应选方案一。2.5 确定工艺参数2.5.1 加工余量图样要求，需留加工余量，38 的孔必需铸造出来。2.5.2 起模斜度使用木模起模斜度应选择=3°。2.5.3 型芯头型芯使用一个上下都有芯头的型芯。第三章 机 加 工 工 艺3.1 基准的选择3.1.1. 粗基准的选择选用的粗基准必需便于加工精基准，以尽快获得精基准。粗基准应选用面积较大，平坦光滑，无浇口、冒口、飞边等缺陷的外表， 这样工件的定位才稳定牢靠。当有多个不加工外表时，应选择与加工外表位置精度要求较高的外表作为粗基准。当工件的加工外表与某不加工外表之间有相互位置精度要求时，应选择该不加工外表作为粗基准。当工件的某重要外表要求加工余量均匀时，应选择该外表作为粗基准。粗基准在同一尺寸方向上应只使用一次。3.1.2. 精基准的选择（1） 零件已加工的外表作为定位基准，这种基准称为精基准。合理地选择定位精基准是保证零件加工精度的关键。（2） 选择精基准应先依据零件关键外表的加工精度尤其是有位置精度要求的外表，同时还要考虑所选基准的装夹是否稳定牢靠、操作便利。（3） 精基准的选择原则：基准重合原则。尽量选择设计基准作为精基准，避开基准不重合而引起的定位误差。基准统一原则。尽量选择多个加工外表共享的定位基准面作为精基准， 以保证.各加工面的相互位置精度，避开误差，简化夹具的设计和制造。自为基准原则。精加工或光整加工工序应尽量选择加工外表本身作为精基准，该外表与其他外表的位置精度则由先行工序保证。互为基准原则。当两个外表相互位置精度以及各自的外形和尺寸精度都要求很高时，可以实行互为基准原则，反复屡次地进展加工。（4） 在选择基准时不能同时遵循各选择原则甚至相互冲突时，应依据具体状况具体分析，以保证关键外表为主，兼顾次要外表的加工精度。3.1.3. 选择飞轮的粗基准和夹紧方案选择毛坯100 外圆作为粗基准，使用三爪卡盘能便利地加工两端面和中心孔，可以仅仅、快获得精基准。图 2-53.1.4. 选择飞轮的精基准和夹紧方案选择200 外圆及一端面为精基准是最抱负的。如图 2-6 所示图 2-63.2 各外表加工方案确实定加工外表公差等级加工方案粗糙度端面 H粗车12.5孔 GIT7钻-扩-铰1.6外圆 E粗车-半精车12.5外圆 C粗车12.5键槽IT9插3.2孔 F钻253.3 选择飞轮的加工设备工序号工序名称机床设备刀具材料量具1铸造依据飞轮的工艺特征性，加工设备承受通用机床，即一般车床、插床、钻床。工艺装备承受通用夹具三爪卡盘、通用工具标准车刀、插槽刀、通用量具游标卡尺、外径千分尺等。余端面6钻 F钻床 Z525高速钢游标卡尺7插键槽W插床B5020卡尺、塞规8钳专用工装9检验10入库2热处理3涂漆粗车车端面H 和外圆面车床 C620硬质合金游标卡尺4粗镗、粗绞、精绞孔G车床 C620硬质合金卡尺、塞规5车外圆C 及其车床 C620硬质合金游标卡尺3.4 拟定飞轮的工艺路线8钻0工件，插 10±0.018mm 键槽以200mm 外圆及一端面定位，10Z525 专用钻模±0.018mm 键槽定向钻 4×20mm表 2-2 飞轮机械加工工艺路线工序号1工序名称铸造工序内容铸造工艺装备2热处理人工时效，退火3涂漆非加工外表涂防锈漆4车夹100mm 毛坯外圆，以200mmC620外圆毛坯 找正， 车右端面，照看22.5mm，车200mm 外圆至图样尺寸，钻车内孔38+0.025 mm 至图样尺0寸，倒角 2×455车倒头，夹200mm 外圆，车左端大端面，保证尺寸 95mm，车100mmC620端面保证尺寸 110mm，倒角 2×456划线在 100mm圆的端面上划 10 ±0.018mm 键槽线7插以200mm 外圆及右端面定位，按38+0.025 mm 内孔中心线找正，装夹B5020专用工装或组合夹具孔9钳零件静平衡检查专用工装10检验按图样要求，检查各部尺寸及精度11入库入库3.5 确定飞轮的加工余量主要由查表，协作阅历法类比法确定加工余量及工序尺寸。将相关数据列表 4-1 中。表 2-3 飞轮加工余量与工序尺寸表工序号加工外表根本尺寸加工余量公差等级工序尺寸及公差外表粗糙度m车右端面 H110+2211012.5钻孔 G3718.5×2IT1137 +0.1112.504扩孔 G37.80.4×2IT1037.8 +0.076.30铰孔 G380.1×2IT738+0.02501.6粗车半精车13.2端面 C5车左端面 D95+229512.5车端面 B110+2211012.58插槽1010IT910±0.018mm3.2第四章 确定切削用量及工时的计算4.1 确定切削用量4.1.1 工序 4 粗车端面 B、钻孔、扩孔和铰孔工步 1 粗车端面H确定背吃刀量：工序 6 加工余量为 1mm，对于粗车来说背吃刀量 1mm 可以做到的， a=1mm。p确定进给量：查机械制造技术根底课程设计指导教程表1-45，按材料，刀具材料选取，该工序的每齿进给量为 f=0.08-0.3mm/r，取 f=0.2mm/r，切削速度v=90m/min，转速公式n = 1000v ，d 可以为刀具的直径或材料直径：p dn = 1000v r / min = 1000´ 90p d3.14 ´100r / min » 286.62r/min查机械制造工艺设计简明手册表 4.2-8 选卧式车床 C620 的主轴转速系列，取转速 n=305r/min，所以该工序的实际车削速度：v = npd m / min = 305´ 3.14 ´100 m / min = 95.77m / min 10001000工步 2 钻孔G确定背吃刀量：单边余量为 0.5mm, ap= 0.5mm确定进给量：查机械制造技术根底课程设计指导教程查表5-22 至表 5-37 选取工步进给量 f=0.2mm/r计算切削速度：查机械制造技术根底课程设计指导教程表5-22，取切削速度 v=15m/min，由n = 1000v r / min = 1000 ´15 r / min » 129.11r / min ，查机械自p d3.14 ´ 37造工艺设计简明手册卧式车床 C620 主轴转速 n=230r/min，则该工序的实际切削速度v = np d m / min = 120 ´ 3.14 ´ 37 m / min = 26.72m / min10001000工步 3 扩孔 G确定背吃刀量：粗绞单边切削量为 0.4mm, a= 0.4mmp确定进给量：查机械制造技术根底课程设计指导教程表 5-32 取该工步的每转进给量 f=0.3mm/r计算切削速度：查机械制造技术根底课程设计指导教程表5-32，切削速度1000v1000 ´10v 取为 10m/min，有公式n =r / min =r / min = 84.25r / min ，查机p d3.14 ´ 37.8械制造工艺设计简明手册表 4.2-8 卧式车床 C620 主轴转速取 90r/min，则实际切削速度v = np d m / min = 90 ´ 3.14 ´ 37.8 m / min = 10.68m / min10001000工步 4 精铰孔 G确定背吃刀量：单边切削余量 0.1， ap= 0.1mm确定进给量：查表 5-32，选取该工艺的每转进给量 f=0.2mm/r。计算切削速度：查表 5-32，取切削速度 v 为 7m/min，由n = 1000v ，该工序铰p d刀转速 n =1000 ´ 7 r / min = 58.66r / min , 查表 4.2-8C620 卧式车床的转速取3.14 ´ 3858r/min。则该工序实际切削速度v =工步 3 粗车和半精车外圆Enpd1000m / min = 6.92m / min确定背吃刀量：粗车单边加工余量为 1mm， ap= 1mm确定进给量：查机械设计专业指导书表 1-45，f=0.08-0.3mm/r，去 f=0.2mm/r，切削速度 v=1.5-2.0m/s，转速取v=90m/min，转速公式n = 1000vp d200mm,主轴转速 n=230r/min，实际切削速度 v=144.44r/min。，d 去材料直径 精加工工序确定背吃刀量： 精加工单边余量为 0.5mm ， 所以背吃刀量a= 0.5mm。p确定精加工进给量：查机械设计专业指导书表1-45，f=0.08-0.3mm/r，切削速度 v=1.5-2.0m/s，由于是半精加工，f 越小，切削速度就越大，切除材料的外表精度就越高，所以 f=0.1mm/r,切削速度取 v=2.0m/s=120m/min。车削速度的计算：n = 1000v r / min = 1000 ´120 r / min » 191.08r / minpd3.14 ´ 200查机械制造工艺设计简明手册表4.2-8 卧式车床 C620 主轴转速取 230r/min，则实际切削速度v = npd m / min = 230 ´ 3.14 ´ 200 m / min » 144.44m / min100010004.1.2 工序 5 粗车端面 D、B粗车 2 端面D 和端面H确定背吃刀量：工序 8 和 9 背吃到量ap= 1mm 确定进给量： 查机械制造技术根底课程设计指导教程表 1-45 ， f=0.08-0.3mm/r，取 f=0.2mm/r，切削速度 v=1.5-2.0m/s，转速取 v=90m/min，转速计算公式n = 1000vp d，d 取材料直径为 200mm1000v1000 ´ 90n =pdr / min =3.14 ´ 200 r / min = 191.08r / min参照机械制造工艺设计简明手册表 4.2-8 卧式车床C620 主轴转速n=230r/min, 则 8,9 工序的实际切削速度：np d230 ´ 3.14 ´ 200v = 1000 m / min =4.1.3 工序 7 的钻床切键槽W1000m / min = 144.44m / min以外圆 E 及端面 B 定位，按内孔中心线找正，装夹工作在拉床L551120上。在端面H 上划，查机械制造课程设计指导书得取切削速度为v = 6m / min 。进给量查表5-38，f=0.06-0.20mm/z,可以取f=0.2mm/z。机床查机械制造工艺设计简明手册Z5020。4.1.4 工序 8 的钻孔 F背吃刀量：确定进给量：查表 5-22 选取进给量f = 0.2mm / r 。 切 削 速 度 跟 工 序6粗 镗 一 样 ； 所 以v = 15m / min , n = 1000v = 1000 ´15 r / min = 238.85r / min 。主轴转速230r / min ，p d3.14 ´ 20v = np dr / min =230 ´ 3.14 ´ 20 m / min = 28.88m / min实际镗削速度10001000。4.2 时间定额的计算4.2.1 根本时间tm的计算t= 4l=4 ´ 50min = 4.35 min工序8-钻孔 根本时间计算公式 jf0.2230/mz´4.2.2 关心时间tf的计算查课程设计辅导教程第五章其次节所述，关心时t间与根本时间tf之间的关j系为tf= (0.15 - 0.2)tj，取tf= 0.15tj，关心时间为：t= 0.15 ´ 4.35 min = 0.6525 minf4.2.3 其它时间的计算：查机械制造技术根底课程设计指导教程。由于飞轮的生产类型为大批量生产，需要考虑各工序的预备终结时间，t/ m 为作业时间的3%-5%;而布置工作的时间zt 是作业时间的2%-7%，休息与生理需要时间tbx是作业时间的2%-4%,均取为3%，则其它时间关系式为(t+ t0x+ (t2/ m )应按关系式为(3% + 3% + 3%)´ (tj+ t )：为ft b = 9% ´ (4.35 + 0.6525)min = 0.45 min依据公式；tdj= t+ tjf+ t ，单件时间为：bt= (4.35 + 0.6525 + 0.45 )min = 5.4525 min 。dj参考文献1 王茂元主编，机械制造技术根底，北京：化学工业出版社,2023.2青、呼咏主编 机械制造技术根底课程设计指导书，北京：化学工业出版社,2023. 3杨叔子主编,机械加工工艺师手册,北京：机械工业出版社,2023.4 王先逵主编，机械加工工艺手册,北京：机械工业出版社,2023.5 陆晓春主编.CAXA 实体设计 XP创三维 CAD 标准案例教程，北京：航空航天大学出版社，2023.6 徐海枝主编，机械加工工艺编制，北京：北京理工大学出版社，2023.7 赵长旭主编， 数控加工工艺,西安：西安电子科技大学出版社,2023.+工序号工步号工序及工步内容11.1下料22.1铸造33.1热处理 退火4.2钻孔G44.3扩孔 G4.4铰孔G4.5粗车外圆面E4.6半精车外圆面E荆楚理工学院机械工程学院产品型号机械加工工艺过程综合卡片产品名称飞轮材料牌号HT200毛坯种类铸造毛坯重量设计设备型号名称4.1夹100mm 毛坯外圆，以200mm 外圆毛坯找正，车右端面，照 C620顾 22.5mm，车200mm 外圆至图样尺寸。55.15.26.1粗车端面D粗车端面 H在100mm 圆的端面上划 10±0.018mm 键槽线以200mm 外圆及右端面定位，按38+0.025 mm 内孔中心线找正，C620677.1装夹工件，插 10±0.018mm 键槽088.1C620B5020 专用工装以200mm 外圆及一端面定位，10±0.018mm 键槽定向钻 4× Z525 专用20mm 孔 F钻模20荆楚理工学院机械工程学院·零件名称主轴材料牌号HT200机械加工工序卡片零件编号毛坯种类铸造件生产类型工序编号成批4毛坯重量夹具编号工序名称车夹具名称三爪卡盘设备名称卧式车床工序工时工序内容走到长度走刀次数主轴转速切削速度粗车端面Hmm1101(r/min) 305m/min95.77钻孔G37123026.72扩孔G37.819010.68铰孔G381586.92设备型号C620冷却液工序步123421设备型号C620冷却液工序内容工序步56粗车外圆面E半精车外圆面E走到长度mm9595走刀次数11主轴转速(r/min)230230切削速度m/min144.44144.44荆楚理工学院机械工程学院·零件名称主轴材料牌号HT200机械加工工序卡片零件编号毛坯种类铸造件生产类型工序编号成批4毛坯重量夹具编号工序名称车夹具名称三爪卡盘设备名称卧式车床工序工时22设备型号C620冷却液工序步工序内容1粗车端面D走到长度mm160走刀次数1主轴转速切削速度(r/min)m/min230144.442粗车端面B1001230144.44荆楚理工学院机械工程学院·零件名称主轴材料牌号HT200机械加工工序卡片零件编号毛坯种类铸造件生产类型成批毛坯重量工序编号5夹具编号工序名称车夹具名称三爪自定心卡盘设备名称卧式车床工序工时23设备型号B5020冷却液工序步工序内容7.1插键槽走到长度mm10走刀次数10主轴转速切削速度(r/min)m/min4006荆楚理工学院机械工程学院·零件名称主轴材料牌号HT200机械加工工序卡片零件编号毛坯种类铸造件生产类型成批毛坯重量工序编号7夹具编号工序名称插夹具名称三爪自定心卡盘设备名称专用工装工序工时24工序步8.1荆楚理工学院机械工程学院·零件名称主轴材料牌号HT200机械加工工序卡片零件编号毛坯种类铸造件生产类型成批毛坯重量工序编号8夹具编号工序名称钻夹具名称三爪自定心卡盘设备名称专用钻床工序工时设备型号Z525冷却液工序内容走到长度走刀次数主轴转速切削速度钻4 ´ F20mm 孔 Fmm501(r/min)230m/min28.8825