飞锤支架设计说明书完整版0126124521.docx
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飞锤支架设计说明书完整版0126124521
温丹1大学
WENZHOUUNIVERSITY
课程设计任务书
（机械制造技术基础）
题目：
设计飞锤支架零件的机械加工
工艺及工艺装备（机床夹具）
学院机电工程学院
班级11工业工程
学生姓名季建威
工业工程
学号11113003143
指导教师刘书华
0一四年二月
前言1
1计算生产纲领、确定生产类型2
2零件分析2
2.1零件的作用（含用途）2
2.2零件的工艺分析（含技术要求、工艺性）3
3确定毛坯的制造方法、初步确定毛坯的形状3
4工艺规程设计3
4.1定位基准的选择3
4.1.1粗基准的选择3
4.1.2精基准的选择3
4.2零件表面加工方法的选择4
4.3加工阶段的划分4
4.4工序的集中与分散4
4.5制定工艺路线4
4.5.1工艺路线方案一4
4.5.2工艺路线方案二5
4.5.3工艺路线方案比较分析5
4.5.4确定具体的工艺路线（含机床、工艺装备的选用）6
4.6确定机械加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸7
4.7绘制毛坯图8
4.8计算确定切削用量及基本工时8
4.8.1工序一切削用量及基本工时8
4.8.2工序二切削用量及基本工时13
4.8.3工序三切削用量及基本工时16
4.8.4工序四切削用量及基本工时18
4.8.5工序五切削用量及基本工时19
4.8.6工序六切削用量及基本工时20
4.8.7工序七切削用量及基本工时21
4.8.8工序八切削用量及基本工时23
5机床夹具设计25
5.1问题的提出25
5.2夹具设计的有关计算25
5.2.1定位基准的选择25
5.2.2切削力与夹紧力的计算25
5.2.3定位误差分析26
5.3夹具结构设计及操作简要说明26
5.3.1确定夹具的定位元件26
5.3.2确定导向装置（含对刀元件）26
5.3.3确定夹紧机构26
5.3.4操作简要说明26
6总结27
参考文献28
飞锤支架及夹具设计说书
摘要
本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。
飞锤支架加工工艺规程及钻孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。
在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。
关键词：
工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。
、八、-
前言
机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。
机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。
我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。
从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。
飞锤支架的加工工艺规程及其钻的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。
正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。
本次设计也要培养自己的自学与创新能力。
因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。
所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。
1计算生产纲领、确定生产类型
由任务书得知，该飞锤支架产品年产量为1000件，单件产品中该零件的数量为1,结合一般工厂的实际生产需要，设其备用率为3%,机械加工废品率为0.5%。
零件的生产纲领N则由下式计算：
N=Q•n•（1+a）•（1+b）式中：
Q--产品的年产量
n--单台产品中该零件的数量a--备品率，以百分数计b--废品率，以百分数计将上述变量值代入生产纲领计算公得：
N=1000X1>（1+3%）>（1+0.5%）=1035.15
通过查表1-5机械加工零件生产类型的划分得：
该飞锤支架生产类型为中批量生产。
2零件分析
图2-1零件图
2.1零件的作用（含用途）
设计题目所给零件是飞锤支架。
它是飞锤调速器上的一个零件，用来连接支撑调速飞锤，以使飞锤平稳转动，达到改变转动惯量来调节转速的目的。
飞锤支
架是对称结构，通过其中心孔7套于转轴上，而一对飞锤对称装于两对6孔中，随支架一起转动。
当转速改变时，飞锤与转轴夹角也改变，从而改变转动惯量来调节转速。
所以，飞锤支架的加工质量将影响调速器的调速精度。
2.2零件的工艺分析（含技术要求、工艺性）
零件图如图1-1。
对零件图进行分析得，飞锤支架有两组加工表面。
一组是以孔为中心加工表面,均为回转体表面，包括外圆面11,15,以及端面.其中大端面与孔有垂直度要求,公差为0.05；外圆面与孔有圆跳动要求，公差为0.05。
另一组就是余下的加工表面，包括两个6.5的圆孔，两对共四个孔，以及一些平面。
其中，孔端面不仅与孔自身有垂直度要求，公差为0.05；而且与第一组中孔有平行度要求，公差为0.05。
另外两个孔有圆度要求，公差为0.10。
每对孔之间有同轴度要求，公差为R0.012。
由以上分析可知，对这两组加工表面而言，可先加工第一组回转体表面，且应先加工孔，以获得各回转体表面的公共精基准，便于定位及保证有关表面位置关系。
而后再加工另一组表面，并保证各有关表面的位置关系。
3确定毛坯的制造方法、初步确定毛坯的形状
合理选择毛坯类型，使零件制造工艺简单、生产率高、质量稳定、成本降低。
飞锤支架零件材料为球墨铸铁。
因为零件为成批生产，所以为提高生产率采用金属砂型铸造。
要求球墨铸铁金相组织基体为85%以上的球光体，球化率应大于
80%，不允许有片状石墨存在。
4工艺规程设计
4.1定位基准的选择
4.1.1粗基准的选择
由上面零件的工艺分析得，该飞锤支架大致可分为两组加工表面，先加工回
+0.04+0.04
转体表面、端面以及孔①7。
，然后以加工好的回转体表面以及①7。
为精基准，
+0.12
加工槽以及两个①6.5孔和4个①6。
.04的孔。
因此，选择毛坯外圆表面作为粗基
+。
.。
4
准，一次性加工回转体表面、端面以及孔①7。
4.1.2精基准的选择
+。
.。
4
以加工好的孔①7中心轴线以及①45圆柱右端面为精基准，加工出槽以
+。
.12
及两个①6.5孔和4个①6。
.04的孔。
4.2零件表面加工方法的选择
根据分析飞锤支架的零件图，确定出在车床用90度车刀加工①11轴端面、
0
①45圆柱右端面、①11轴表面、①15轴表面和①6033轴表面，在车床上先钻再
+0.04
用铰刀加工出孔①7。
飞锤支架上表面凹槽用铣刀铣，用钻床钻出上表面两个
+0.12
①6.5孔以及先钻再铰4个①604的孔。
4.3加工阶段的划分
大体的设计思路是：
先用金属砂型铸造铸造出毛坯，毛坯正火处理后再粗加工，最后进行精加工。
4.4工序的集中与分散
由于飞锤支架的生产纲领为中小批量生产，因此应尽可能多的选择工序集中的方法。
工序集中提高了工人的劳动生产率，使工序数目减少，工艺路线短，简化了生产计划和生产组织工作。
4.5制定工艺路线
制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。
在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。
除此以外，还
应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。
4.5.1工艺路线方案一
表4-1工艺路线一
工序号
内容
设备
10
热处理
热处理
20
钻©7；0.04的孔至©6.8mm
CA6140卧式车床
30
铰©7+0.04的孔至图样要求
40
粗车©11、©15、©19回转面和右端面
CA6140卧式车床
50
半精车①悄阴及右端面
60
精车①叽及右端面
70
在©7孔锪出深度为2的锥孔，钻2—©6.5锪平©12沉孔
Z3025摇臂钻床
80
钻4—©60.102的孔至©5.8
90
扩4—©60益的孔，倒角
100
铣支架凸台内侧端面，粗铣宽180；的槽
X60铣床
120
去毛刺
钳工
150
清洗，检验
4.5.2工艺路线方案二
表4-2工艺路线二
工序号
内容
设备
10
热处理
热处理
20
粗车©11回转面、粗车©15回转面至©15.8、粗车①190.033回转面至©20.3和右端面
CA6140卧式车床
30
半精车①19）.033回转面至①19.3及右端面
40
精车①伦°33及右端面
50
钻©7+0.04的孔至©6.8mm
60
铰©7；0.04的孔至图样要求
70
铣支架凸台内侧端面，粗铣宽180.；的槽
X60卧式铣床
80
钻2—©6.5锪平©12沉孔
Z3025摇臂钻床
90
钻4—©6012的孔至©5.8，扩4—©60.02的孔，
倒角
100
去毛刺
钳工
110
清洗，检验
4.5.3工艺路线方案比较分析
通过比较方案一和方案二，得出以下结论:
两个方案大致相同，方案一中钻①7；0.04在车回转面和端面之前，钻两个①6.5的
孔和4个①6寫在铣宽180.2的槽之前，这样孔的精度会变低，应当先加工回转面和端面，再钻孔，方案二弥补了方案一的不足，因此选择方案二。
4.5.4确定具体的工艺路线（含机床、工艺装备的选用）
表4-3最终工艺路线
工序号
内容
工艺设备
机床
10
热处理
20
粗车©11回转面、粗车©15回转面至©15.8、粗车①190.033回转面至©20.3和右端面
75度硬质合金车刀，游标卡尺，外径千分尺
CA6140卧式车床
30
半精车①伦033回转面至①19.3及
右端面
75度硬质合金车刀，游标卡尺，外径千分尺
40
精车①190.033及右端面
75度硬质合金车刀，游标卡尺，外径千分尺
50
钻©7；0.04的孔至©6.8mm
©6.8硬质合金直柄麻花钻
60
铰©7+0.04的孔至图样要求
硬质合金铰刀，内径百分尺
70
铣支架凸台内侧端面，粗铣宽
180.2的槽
①12硬质合金面铣刀，游标卡尺
X60卧式铣床
80
钻2—©6.5锪平©12沉孔
©6.5硬质合金麻花钻
Z3025摇臂钻床
90
钻4—©60.04的孔至©5.8，扩4
—©6黑2的孔，倒角
①5.8硬质合金麻花钻，①6硬质合金麻花钻、内径百分尺
100
去毛刺
钳工
110
清洗，检验
4.6确定机械加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸
采用查表法，各工序根据所采用的加工方法的经济精度查工艺手册，确定
加工余量以及工序尺寸。
一个表面的总加工余量为该表面各工序加工余量之和。
各加工面的工序余量和工序尺寸见表4-4。
表4-4机械加工余量尺寸
加工表面
工序名称
工序余量
工序尺寸
-70.036孔70
铰
0.2
-0.036
70
钻
6.8
外
圆
面
11
半精车
1（从12分三次半精车）
11
粗车
2.5
12
15
粗车
1.5
15
19°
1P0.033
精车
0.3
190.033
半精车
1
19.3
粗车
2.0
20.3
大端面
精车
0.3
50
V0.03
半精车
1.1
5.3
粗车
3.5
6.4
6.5
钻
6
通槽
粗铣
2
180J
Q0.12
孑L6。
.04上的侧面
粗铣
1
30
0.12孑L60.04
扩
0.2
60.12
60.04
钻
5.8
4.7绘制毛坯图
4.8计算确定切削用量及基本工时
481工序一切削用量及基本工时
选用CA6140卧式车床，硬质合金可转位车刀，刀杆尺寸16mM25mm刀片
材料为YG8。
刀具的几何角度为：
y=120，a=8，k=75，k；=15，入=0,
I
a=8o
选定刀具寿命为60min。
工步一：
粗车？
11端面2.5mm
1、根据《机械切削工艺参数速查手册》1.2.3切削用量的选择原则，粗车是背吃刀量取最大，一次切完余量，ap=2.5mm
2、根据工件材料、刀杆尺寸、工件直径及背吃刀量，从《机械切削工艺参数速查手册》表2-38查得f=0.4~0.5mm/r,根据机床说明书中实有的进给量，取
f=0.4mm/r,根据加工材料为铸铁、ap=2.5mmf=0.4mm/r，由《机械切削工艺参数速查手册》表2-41查出切削速度为82m/min（考虑各种因素对切削速度的影响，须乘以修正系数）
由表2-42查得，刀具寿命修正系数1.0;工件材料修正系数为0.63，由表2-47查得，主偏角修正系数为0.83。
故计算出的切削速度为：
vc=82X1.0x0.63x0.83二42.9（m/min）
计算转速:
门=鸣=1000X42.9=1241.4（r/min）ndw3.14X11
据机床说明书选用实际的机床主轴转速为度为：
1120（r/min）,故实际的切削速
ndwn
1000
工步一时间定额:
得：
3.14x11x1120=38.7（r/min）1000
由《表机械制造技术基础与工艺学课程设计教程》表16-1
「=£，L=^+l1+l2+l3（其中l1=t0^+（2~3）,l2=2~3,>3为单件
小批生产时的试切附加长度）
学课程设计教程》表16-2）
152
x1=0.027min
0.5X1120
工步二：
粗车？
45端面3.5mm
1、根据《机械切削工艺参数速查手册》1.2.3切削用量的选择原则，粗车是背
吃刀量取最大，一次切完余量，ap=3.5mm2、根据工件材料、刀杆尺寸、工件直径及背吃刀量，从《机械切削工艺参数速查手册》表2-38查得f=0.4~0.5mm/r,根据机床说明书中实有的进给量，取
f=0.4mm/r,根据加工材料为铸铁、ap=3.5mmf=0.4mm/r，由《机械切削工艺参
数速查手册》表2-41查出切削速度为81m/min（考虑各种因素对切削速度的影响，须乘以修正系数）
由表2-42查得，刀具寿命修正系数1.0;工件材料修正系数为0.63，由表
2-47查得，主偏角修正系数为0.83。
故计算出的切削速度为：
vc=81x1.0x0.63x0.83=42.4（m/min）
计算转速:
n=空叫=型比空=268.1（"in）ndw3.14X50
据机床说明书选用实际的机床主轴转速为250（r/min）,故实际的切削速度
为：
ndwn二3.14X5QX25Q=39.3（r/min）
10001000
工步二时间定额：
由《表机械制造技术基础与工艺学课程设计教程》表16-1
得：
「二fi,1=5^+11+12+13（其中h=F^+（2~3）,l2=3~5,J为单件fn2tankY
小批生产时的试切附加长度）
根据实际个参数代入得：
d1=19mm,i=1,l2=3,
a35
l1=+（2~3）=+2=2.9mm,13=5（查《表机械制造技术基础与工艺
tankYtan75
学课程设计教程》表16-2）
254
求出L=（50-19）-2+2.9+2+5=25.4,t12=x1=0.254min
0.4X250
工步三：
粗车©19外圆表面2mm
1、根据《机械切削工艺参数速查手册》1.2.3切削用量的选择原则，粗车是背
吃刀量取最大，一次切完余量，ap=2mm
2、根据工件材料、刀杆尺寸、工件直径及背吃刀量，从《机械切削工艺参数速查手册》表2-38查得f=0.4~0.5mm/r,根据机床说明书中实有的进给量，取
f=0.4mm/r,根据加工材料为铸铁、ap=2mmf=0.4mm/r，由《机械切削工艺参数
速查手册》表2-41查出切削速度为90m/min（考虑各种因素对切削速度的影响，须乘以修正系数）
由表2-42查得，刀具寿命修正系数1.0;工件材料修正系数为0.63，由表
2-47查得，主偏角修正系数为0.83。
故计算出的切削速度为：
vc=90X1.0x0.63x0.83=47.1（m/min）
计算转速：
1000vc1000X47.1n=c==788.8（r/min）
ndw3.14X19
据机床说明书选用实际的机床主轴转速710（r/min），故实际的切削速度为：
工步三时间定额：
由《表机械制造技术基础与工艺学课程设计教程》表16-1
得：
Lap
Tj=i，L=l+h+l2+l3（其中li=J+（2~3）,12=3~5,I3为单件小批
fntanky
生产时的试切附加长度）
根据实际个参数代入得：
l=6,i=1,12=3,
ap2
li=+（2~3）=+2=2.5mm,13=5（查《表机械制造技术基础与工艺
tankytan75
学课程设计教程》表16-2）
155求出L=6+25+2+5=15.5,t13=x1=0.055min
0.4X710
工步四：
粗车？
15外圆表面1.5mm
1、根据《机械切削工艺参数速查手册》1.2.3切削用量的选择原则，粗车是背吃刀量取最大，一次切完余量，ap=1.5mm
2、根据工件材料、刀杆尺寸、工件直径及背吃刀量，从《机械切削工艺参数速查手册》表2-38查得f=0.4~0.5mm/r,根据机床说明书中实有的进给量，取
f=0.4mm/r,根据加工材料为铸铁、ap=1.5mmf=0.4mm/r，由《机械切削工艺参数速查手册》表2-41查出切削速度为94m/min（考虑各种因素对切削速度的影响，须乘以修正系数）
由表2-42查得，刀具寿命修正系数1.0;工件材料修正系数为0.63，由表
2-47查得，主偏角修正系数为0.83。
故计算出的切削速度为：
vc=94x1.0X0.63x0.83=49.2（m/min）
计算转速：
ndwn
Vc=1000=
据机床说明书选用实际的机床主轴转速900（r/min），故实际的切削速度为:
3・14X15X900=42.4（r/min）1000
工步四时间定额：
由《表机械制造技术基础与工艺学课程设计教程》表16-1得:
Lap
Tj=i，L=I+I1+I2+I3（其中l1=「+（2~3）,l2=3~5,I3为单件小批
fntanky
生产时的试切附加长度）
根据实际个参数代入得：
1=7，i=1，l2=3,
a15
"話+（2~3）=乔+2=2.4血，l3=5（查《表机械制造技术基础与工艺学课程设计教程》表16-2）
求出L=7+2.4+2+5=16.4,t14=164x1=0.046min
0.4X900
工步五：
粗车？
11外圆表面1.5mm
1、根据《机械切削工艺参数速查手册》1.2.3切削用量的选择原则，粗车是背
吃刀量取最大，一次切完余量，ap=1.5mm2、根据工件材料、刀杆尺寸、工件直径及背吃刀量，从《机械切削工艺参数速查手册》表2-38查得f=0.4~0.5mm/r,根据机床说明书中实有的进给量，取
f=0.4mm/r,根据加工材料为铸铁、ap=1.5mmf=0.4mm/r，由《机械切削工艺参
数速查手册》表2-41查出切削速度为94m/min（考虑各种因素对切削速度的影响，须乘以修正系数）
由表2-42查得，刀具寿命修正系数1.0;工件材料修正系数为0.63，由表
2-47查得，主偏角修正系数为0.83。
故计算出的切削速度为：
vc=94x1.0x0.63x0.83二49.2（m/min）
计算转速:
n二1000vc=1000x49.2=1424.4（r/min）ndw3.14x11
ndwn
Vc=1000
工步五时间定额:
为:
3.14x11x1400=48.4（r/min）1000
由《表机械制造技术基础与工艺学课程设计教程》表16-1
得:
Iap
「二一i，L=I+I1+I2+I3（其中l1=—+（2~3）,12=3~5,I3为单件小批fntankY
生产时的试切附加长度）
根据实际个参数代入得：
1=9,i=1,l2=3,
a15
h=—+（2~3）=——+2=2.4mm，13=5（查《表机械制造技术基础与工艺
tankytan75
学课程设计教程》表16-2）
184求出L=9+2.4+2+5=18.4,t15=—x1=0.033min
0.4X1400
工序一总基本时间
Tj1=t11+t12+113+t14+115=0.027+0.254+0.055+0.046+0.033=0.415min
工序时间定额为：
Td=Tj+Tf+Tb+Tx+Tz/N
Td――单件时间定额；
Tj――基本时间（机动时间），可计算求得；
Tf――辅助时间，一般取（15〜20）%Tj;
Tj与Tf之和称为作业时间；
Tb——布置工作的时间，一般按作业时间的（2〜7）%古算；
Tx——休息及生理需要时间，一般按作业时间的（2〜4）%古算；
Tz――准备与终结时间，大量生产时，准备终结时间可忽略不计，只有在中小批
量生产时才考虑，一般按作业时间的（3〜5）灿算；
结合实际情
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