转速器说明书

第1章 零件分析

1.1计算生产纲领，确定生产类型

所给任务的零件（图1.1）是某机器上的一个转速器盘的零件。假定该机器年产量为8000台且每台机器中仅有一件，由零件的特征可知，它属于机体类小零件，因此，可以确定其生产类型为大批量生产。 1.2零件的作用 转速器盘是2105柴油机中调速机构。10mm孔装一偏心轴，此轴一端通过销与手柄相连，另一端与油门拉杆相连。转动手柄，偏心轴转，油门拉杆即可打开油门或关小油门。6mm孔装两销，起限位作用，手柄可在120°范围内转动，实现无级调速。该零件通过9mm孔用M8螺栓与柴油机体连接。 本设计任务给定的零件转速器盘，即传递运动并保持其他零件正确工作方式，和保持互相之间的正确位置。其对加工平面，平行度，加工孔，垂直度，等有一定的要求，由于零件比较复杂，不成规则，故加工过程中需要用到复杂的夹具。 图 1.1 转速器盘 1

两端 图1.2 转速器盘 1.3零件的工艺性分析和零件图的审查 该零件图的视图正确，完整，尺寸，公差及技术都符合要求。但是，零件的加工过程，需要有较高的平面度，某些地方需要较细的表面粗糙度，各装配基面要求有一定的尺寸精度和平行度。否则会影响机器设备的性能和精度。 由于零件的结构比较复杂，加工时需要较复杂的夹具才能准确的定位，并保持适当的夹紧力，可以用花盘进行定位加紧，并用垫块进行辅助定位。 同时基准面的选择也是很重要的。在加工I ,II ,III孔的端面时，先用铣刀铣出下表面，在以下表面为基准，铣出上面的各表面（I,II,III孔的加工也是以下端面为定为基准的）；在加工前后端面时，由于工件前后尺寸较大，可在铰床上铣端平面，铣出后表面。之后，以后表面为基准，铣出两个9孔，在加工过程中，应尽量减少安装的次数，以减少安装时带来的安装误差。

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第2章 确定毛坯

2.1 确定毛坯的成形方法

该零件材料为HT200，考虑到转速器盘在工作过程中受力不大，轮廓尺寸也不大，各处壁厚相差较小，从结构形式看，几何形体不是很复杂，并且该零件年产量为8000件/年，采用铸造生产比较合适，故可采用铸造成形。 2.2 铸件结构工艺性分析

该零件底平面因散热面积大，壁厚较薄，冷却快，故有可能产生白口铁组织，但因为此件对防止白口的要求不严，又采用砂型铸造，保温性能好，冷却速度较慢，故能满足转速器盘的使用要求。 2.3 铸造工艺方案的确定 2.3.1铸造方法的选择

根据铸件的尺寸较小，形状比较简单，而且选用灰口铸铁为材料，并且铸件的表面精度要求不高，结合生产条件（参考《金属工艺学课程设计》表1-7）选用砂型铸造。

2.3.2造型及造芯方法的选择

在砂型铸造中，因铸件制造批量为大批生产（参考《金属工艺学课程设计》表1-8），故选用砂型机器造型造型。型芯尺寸不大，形状简单（参考《金属工艺学课程设计》表1-9），故选择手工芯盒造芯。 2.3.3分型面的选择

选择分型面时要尽可能消除由它带来的不利影响，因为转速器盘有两个Φ18mm的圆柱，考虑起模方便，以两中心线所在平面为分型面。而以此平面为分型面时，Φ25mm的圆柱在上下箱中的深度相差很小。此外，底平面位于下箱中，能够保证其铸造质量。 2.3.4浇注位置的选择

因为分型面为水平面，所以内浇口开在水平分型面处，又因为该零件形状不规则，需要设计一个型芯，为不使铁水在浇注时冲刷型芯，采用与型芯面相切方向进行浇注。由于该零件在后平面壁厚相对较大，为了不使这些地方产生缩孔、缩松，在该处开出冒口进行补缩。注入方式采用中间注入式。 2.4 铸造工艺参数的确定

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2.4.1加工余量的确定

按手工砂型铸造，灰铸铁查《金属工艺学课程设计》表1-11，查得加工余量等级为

1113H，转查表1-12，零件高度＜100mm，尺寸公差为13级，加工余

量等级为H，得上下表面加工余量为6.5mm及4.5mm，实际调整取4.5mm。 2.4.2拔模斜度的确定

零件总体高度小于50mm（包括加工余量值在内），采用分模造型后铸件的厚度很小，靠松动模样完全可以起模，故可以不考虑拔模斜度。 2.4.3分型负数的确定

按公式bL10002计算，L300mm，

L1000＜1，取b2。但考虑上型的　许多面均是要加工的平面，而且加工余量已修正为小值，即使尺寸变化较大也不能使加工余量增多，对该零件影响不大，所以分型负数可以不给。 2.4.4收缩率的确定

通常，灰铸铁的收缩率为0.7%~1% ，在本设计中铸件取1% 的收缩率。 2.4.5不铸孔的确定

为简化铸件外形，减少型芯数量，直径小于Φ30mm的孔均不铸出，而采用机械加工形成。 2.4.6铸造圆角的确定

为防止产生铸造应力集中，铸件各表面相交处和尖角处，以R = 3mm~5mm圆滑过渡。 2.5 型芯设计

转速器盘的底平面形状简单，厚度较薄，且零件上两个Φ18mm的圆柱与底平面平行，不利于采用分模铸造，因此需要设计一个整体型芯，以形成铸件上的两个Φ18mm的圆柱和底平面，达到简化模样和铸造工艺的目的。型芯在砂箱中的位置用型芯头和型芯撑来固定，型芯头采用圆形水平式芯头。转速器盘上相差120°的两个筋板之间的空腔深度尺寸不大，形状也比较简单，可以考虑采用砂垛代替砂芯，减少型芯。型芯简图如图所示。

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第3章 工艺规程设计

3.1定位基准的选择

本零件是有精度较高要求的孔的盘状零件，平面和孔是设计的基准，也是装配和测量的基准，在加工时，应尽量以大平面为基准。

先铣出下表面，以下表面为基准，加工出上端面和上表面，再以上端面为基准加工下端面，以上端面为基准钻出I,II,III 3个孔；加工前后端面时，先以上端面和I,II,为基准，在铣床上铣出后端面，再以后端面为基准，加工出2个Φ9的孔的前端面。

由于扇形部分的表面比较不易加工，首先以加工出来的下端面为基准加工出I,II,III孔处的各个上端面，再以上端面为基准，加工出I孔处的下端面；零件的2个Φ9孔的上边缘表面是不能用来作为定位基准的。

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ⅢⅠⅡ前端面上表面上端面下端面下表面后端面

3.2制订工艺路线

本设计任务给的零件需要加工的表面有：端面，内孔，园角等，其加工方法如下： （1）下表面（大面积表面）：虽然不是重要的表面，没有粗糙度要求，但是定

位基准面，用铣车进行端铣平面，粗铣即可。 （2）上边缘面：不是重要表面，粗铣即可。

（3）I,II,III孔处的上端面：是重要表面，表面粗糙度Ra6.3，可以进行粗铣

后，再进行半精铣或精铣。

（4）I孔处的下端面：无表面粗糙度要求，只需进行粗铣即可。

（5）前端面：是重要表面，也是定为基准面，表面粗糙度Ra6.3，进行粗铣再

半精铣或精铣。

（6）2个Φ9孔的后端面：表面粗糙度Ra12.5，只需进行粗铣。

（7）2个Φ9孔的加工：表面粗糙度Ra12.5，以下端面为基准，粗铰出2个Φ9

孔；；普通铰床即可。

（8）I孔的加工：表面粗糙度Ra6.3，可用铰床进行铰孔，粗铰或扩孔均可。 （9）II,III孔的加工：表面粗糙度Ra3.2，是要求较高的孔，可进行粗铰→半

精铰，或者扩孔→精扩，既可满足要求。

（10）圆角：有R3，R5,R6.5,R15几种园角，可用立铣刀周铣出圆角。 方案一： 工序号 05 10 15 工序内容 铸造 时效 涂漆 铣Φ9端两侧面 铣Φ10端两端面 铣Φ9端两端面 6

20 25 30 35 40

方案二： 工序号 05 10 15 20 25 30 35 40 钻通孔Φ10与钻通孔Φ6 钻通孔Φ9 镗孔Φ10，孔口倒角0.5X４５度 检验 入库 工序内容 铸造 时效 涂漆 铣Φ9端两端面 铣Φ10端两端面 铣Φ9端两侧面 钻通孔Φ10与钻通孔Φ6 镗孔Φ10，孔口倒角0.5X４５度 钻通孔Φ9 检验 入库 3.3选择加工设备及刀、夹、量具 3.3.1 选择加工设备

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(1)工序40，50，60用的是铣床，分别进行粗铣，精铣。用普通的卧铣床X62W型万能卧铣床即可。

(2)工序70和工序80是铰孔工序，分别是粗铰和半精铰。使用普通的铰床即可。 (3)工序70，80,90加工一个Φ10孔，2个Φ6孔，2个Φ9孔，采用花盘加紧，在立式钻床即可。可选用Z518型立式钻床。 3.3.2 选择刀具

(1)在工序40，50，60铣平面时，铣刀可以选择直齿或错齿的端铣刀和周铣刀，工序中有粗铣和精铣，在粗铣后，要留有一定的加工余量，供精铣工序加工。 (2)钻孔有Φ10, Φ6,Φ9三种孔，需要留一定的加工余量，可用Φ5, Φ8麻花钻直接钻出来。

(3)铰孔需要铰三种孔Φ10, Φ6和Φ9，有粗铰和精铰，粗加工可用YT15,精加工可用YT30。 3.3.3选择量具

本零件是单件大批量生产，故采用的是通用量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的不确定度选择；二是按计量器具的测量方法的极限误差来选择。在这里选的是第一种方法。

3.3.3.1选择平面的量具：

由零件图上看，各平面的相互位置要求不是非常严格，其最小不确定度为0.2mm，选用分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺就行了，因为其不确度为0.02mm，显然满足要求。 3.3.3.2选择内孔的量具：

此零件对孔的精度要求较高，其中例如I孔的下偏差要求在0.013之内，故可选用分度值为0.01mm，测量范围为0-150mm的内径百分尺，其不确定度为0.008，满足测量精度的要求。 3.3.4加工量计算表 工序 8

毛坯 (mm) 粗加工 (mm) 半精加工精加工 (mm) (mm) 总加工余量 (mm)

加工位置 上表面 上端面 下端面 前端面 后端面 Φ10孔 Φ6孔 Φ9孔 13.5 11.5 11 2．5 3．7 2 3 2 12.5(双面) 10.5(双面) 7．8（双面） 19(双面) 0 0 0 8.5(双面) 17(双面) 14（双面） Φ5.7 15（双面） Φ9 Φ5 Φ9 3.3.5工序 加工尺寸 尺寸公差 使用量具

（1） 28 0.5 分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺 （2）12 0.2 分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺 （3）14 --- 分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺 （4）Φ10 0.013 分度值为0.01mm，测量范围为0-150mm的内径百分

尺 Φ6 0.030 Φ9 --- 分度值为0.02mm，测量范围为0-150mm的游标卡尺

注：本零件要求测量的尺寸并不是很复杂，故只要这两种量具就足够了。 3.4 加工工序设计

3.4.1粗铣上下端面和上表面

根据资料，查得加工余量为Z1=2mm ，Z2=2mm。已知上端面的总余量为Z=5.7mm，则上表面总加工的余量为：Z=2.5mm。 根据资料，取粗铣的每齿进给量fz=0.2mm/Z 粗铣走刀一次，ap=1mm 取主轴转速n=150r/min，则：

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Vc=校核机床功率

Dn1000=

2001501000=94.25m/min

铣削时的切削功率为： 取Z=10 ，n=

Pc167.910515060=2.5r/s ，ae140mm，fz=0.2mm/Z ，pc=1 ，代入：

apfz0.90.74aeznkpc167.91053.50.90.20.74140102.515.51ke

从机床X52K的参数的机床的功率为7.5kw，机床的传动效率取0.75—0.85，取

=0.85

则机床电动机所需功率 =ePc=

5.510.85=6.48<7.5kw，则主轴的转速合理。

3.4.2钻10和2-6孔

铰的余量为0.5（单边）。孔因是一次钻出，故钻削的余量为：（10/2-0.5）=4.5mm, （6/2-0.5）=2.5mm. 各工步余量和工序尺寸公差/mm 加工表面 10 加工方法 余量 公差等级 工序尺寸 钻孔 钻孔 4.5 2.5 —— —— 9 5 2-6 根据资料，取钻9的进给量为f=0.3mm/r，切削速度Vc=22m/min 由此算出转速为：

n=

1000vd=

10002210=700r/min

按钻床实际转速取n=630r/min

则实际切削速度为：

10

Vc=

查有关资料得：

Ff106301000=19.79m/min

=9.8142.7d0f0.8kf

fM=9.810.02d02f0.8K

则钻2-6孔的Ff和M如下：

Ff=9.8142.7100.30.81=1599N

M=9.810.0211020.30.817.86N.m

已取铰孔进给量f=0.08mm/r（根据资料），取Vc=4m/min，则：

转速n=

1000vd=

1000410127r/min

按钻床的实际转速取n=125r/min 实际切削术度为：

Vc1012510003.93m/min

3.4.3铰10和2-6孔 粗铰以后的孔径为10mm。 各工步余量和工序尺寸公差/mm 加 工 表 面 6 加 工 方 法 铰 余 量 级 0．3（单H8 边） 公 差 等 工 序 尺 寸 80H900.087 10 铰 0.5 H9 100.013 0.049铰已粗加工后的下端面为定位基准。因为10孔和下端面在粗、精加工时互为基准，即可以互相校正10孔与下端面的垂直度。 铰孔时因余量为0.3mm，故ap10.3mm取进给量f=0.2mm/r

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ap20.5

n1000vd10004079.5160r/min

因为:

Fc9.81CFcapFcfxyFcvcFcKFc3n

PcFcvc10

取CFc180 xFc1 yFc0.75 nFc1

则：

Fc9.811802.750.2Pc1452.30.671030.750.6711452.3N0

0.97kw

铰6孔

ap0.25mm

f0.12mm/1000v vc1.2m/s72m/min

100072 nd80286r/min0.970.85

kw﹤1.5kw，故机床功率

取机床的效率为0.85，则机床所需的功率为足够。

3.4.4精铣上表面

fz0.05mm/min

ap1.5mm1.14

n=300r/min 走刀一次

3.4.5粗铣前端面和后端面

根据资料，查得加工余量为Z1=2mm ，Z2=2mm。已知上端面的总余量为Z=4mm，则前端面总加工的余量为：Z=2mm。 根据资料，取粗铣的每齿进给量fz=0.2mm/Z

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粗铣走刀一次，ap=1mm 取主轴转速n=150r/min，则：

Vc=校核机床功率

铣削时的切削功率为： 取:Z=10 ，n= 代入：

Pc167.9105Dn1000=

2001501000=94.25m/min

15060=2.5r/s ，ae140mm，fz=0.2mm/Z ，pc=1 ，

apfz0.90.74aeznkpc167.91053.50.90.20.74140102.515.51ke

从机床X52K的参数的机床的功率为7.5kw，机床的传动效率取0.75—0.85，取

=0.85

则机床电动机所需功率

e=

Pc=

5.510.85=6.48<7.5kw，则主轴的转速合理。

3.4.6精铣前端面

后端面因为要求不高，所以可以一次铣出，其工序余量即等于总余量2mm。定位和尺寸基准为粗加工后的前面。

ap=4mm 取粗铣每齿进给量fz=0.2mm/z n=150r/min

vcDn1000160150100075.4mm/min

粗后端面的切削用量都和粗铣前端面的一样，但ae小于粗铣A面的值，所以机床功率足够。

3.4.7钻2-9孔：

f0.3mm/r

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vc22m/min（根据资料）

1000v nd10002213539r/min

取钻床实际转速n500r/min，则实际切削速度

vc13500100020.42m/min

Ff9.8142.7130.30.812078N

M

f9.810.021130.320.8113.29N.m

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第4章 夹具设计

为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设计专用夹具。按指导老师的布置，设计工序镗Φ10镗床夹具。

所以，在本道工序加工时，应该考虑其精度要求，同时也要考虑如何提高劳动生产率。

4.1确定设计方案

⑴、定位基准的选择

为了使定位误差为零，应该选择以φ10孔定位的定心夹具。但这种定心夹具在结构上将过于复杂，因此这里只选用以φ9和下端面为主要定位基面。 ⑵、切削力及夹紧力计算：

刀具：YG6硬质合金端铣刀 (见《切削手册》表3.28)

其中：CF=54.5，ap=4.5，XF=0.9，fZ=0.18，YF=0.74，ae=28，UF=1.0，d0=100，qF=1.0，n=255，WF=0，Z=10

∴F=54.5×4.50.9×0.180.74×28×10/(100×2550)≈166.1(N) 水平分力：FH=1.1F实≈182.7(N) 垂直分力：FV=0.3F实≈49.8(N)

在计算切削力时，必须安全系数考虑在内。 安全系数: K=K1K2K3K4。

其中：K1=1.5 K2=1.1 K3=1.1 K4=1.1

∴F／=KFH=（1.5×1.1×1.1×1.1）×182.7=364.8 (N) 实际加紧力为F加= KFH/（U1*U2）=364.8/0.5=729.6 (N) 其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1=U2=0.025 螺母选用M16X1.5细牙三角螺纹，产生的加紧力为 W=2M/D2tg(a+6055)+0.66(D3- d3 )/（D2- d2)

其中： M=19000 N.M D2=14.8mm a=2029， D=23mm d=16mm

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解得： W=1O405 (N)

此时螺母的加紧力W已大于所需的729.6的加紧力F加，故本夹具可安全工作。 心轴取材料为Q235

查表得Q235的许用弯曲应力为： 158Mpa

弯曲应力=M/Wz=32FL/ 3.14 d3=99.4X32X0.028/[3.14X(0.022)2] =2.67<< 许用弯曲应力158Mpa

(3)定位误差分析

由于基准重合,故轴,径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的心轴的制造精度和安装精度。且工件是以内孔在心轴上定位，下端面靠在定位块上，该定位心轴的尺寸及公差现规定为与零件内孔有公差相同。因为夹紧与原定位达到了重合，能较好地保证了铣φ３２mm端面所得到的尺寸和下端面形位公差要求。 夹具结构设计及操作简要说明：

如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动率。为此，在螺母夹紧时采用活动手柄，以便装卸，夹具体底面上的一对定位槽可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置，以利于铣削加工。结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。夹具上装有对刀块装置，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀（与塞尺配合使用）；同时，夹具体底面上的一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一正确的安装位置，以有利于铣削加工。

镗Φ10镗床夹具

定位基准的选择:

由零件图可知，有尺寸精度要求和表面粗糙度要求并应与顶面垂直。为了保证所的孔与顶面垂直并保证工艺孔能在后续的孔系加工工序中使各重要支承孔的加工余量均匀。根据基准重合、基准统一原则。在选择工艺孔的加工定位基准时，设计基准作为其定位基准。因此加工工艺孔的定位基准应选择选用下平作为定位基准，为了提高加工效率，根据工序要求先采用标准硬质合金镗刀刀具对工艺孔进行粗镗削加工；然后采用硬质合金镗刀对其进行精加工，准备采用液压

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夹紧方式夹紧。

4.2切削力的计算与夹紧力分析

由于本道工序主要完成工艺孔的镗加工，参考文献[9]得： 镗削力 F26Df0.8HB0.80.6

镗削力矩 T10D1.9fHB0.6

式中：D10mm HBHBmaxHBmaxHBmin255255187232

3311 f0.15mmr1

 F26250.150.82320.63755.2N

T10251.90.150.82320.626174Nmm 夹紧元件及动力装置确定

采用液压夹紧的夹具结构，在生产中的应用也比较广泛。因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用液压夹紧。采用液压夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。 衬套、钻模板及夹具体设计

工艺孔的加工需粗、精镗切削才能满足加工要求。故选用固定钻套以减少更换钻套的辅助时间。钻模板选用固定式钻模板，工件以底面及侧面分别靠在夹具支架的定位快，夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。

夹具精度分析

利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。孔的表面粗糙度Ra1.6m，由本工序所选用的加工工步粗镗精满足。 夹具设计及操作的简要说明

镗Φ10孔的夹具如夹具装配图所示。装卸工件时，先将工件放在定位块上；用压块的压紧螺钉将工件夹紧；然后加工工件。当工件加工完后，将带光面压块的压紧螺钉松开，取出工件。

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参考文献

[1]马智贤主编：《实用机械加工手册》：辽宁科学技术出版社：2002年 [2]李益民主编：《机械制造工艺设计简明手册》：机械工业出版社：1999年 [3]现代机械制造工艺装备标准应用手册委员会主编：《现代机械制造工艺装备标准应用手册》：机械工业出版社：1997年

[4]王先逵主编：《机械制造工艺学》（第二版）：机械工业出版社：2006年 [5]韩荣第、周明、孙玉洁主编：《金属切削原理与刀具》：哈尔滨工业大学出版社：2003年

[6]廖念昭、古莹菴、莫雨松、李硕根、杨兴骏主编：《互换性与技术测量》：中国计量出版社：1998年

[7]薛源利主编：《机床夹具设计》：机械工业出版社：2000年 [8] 孙巳德主编：《机床夹具图册》：机械工业出版社：1983年

[9]倪森寿主编：《机械制造工艺与装备习题集和课程设计指导书》：化学工业出版社：2003年

[10]朱冬梅、胥北澜主编：《画法几何及机械制图》（第五版）：高等教育出版社：2000年

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