资源描述
摘 要
本设计课题重要是通过对飞轮进行构造分析，完毕实体造型，并依照公司实际状况，重点进行机械加工工艺编制，最后进行数控编程加工。
本课题意义在于：工学结合，在学校指引教师辅导下，在零件实体设计、机械加工工艺编制、收集资料、查阅手册等专业知识与技能方面得到较全面训练与提高，
核心词：飞轮；实体造型；工艺编制。
序 言
学完了大学四年所有课程，就要开始做课程设计了，课程设计课题是要集合咱们所学各门专业知识，理论与实践相结合，完毕设计项目，解决工程实际问题，因而咱们必要一方面对所学课程全面掌握，融会贯通。
由于设计需要，我仔细研究了零件图，但在设计过程中，因自己经验局限性，遇到了诸多实际问题，使我体会到了在现场实习调研仅证明可不可以实干，而不能代表能不能干好。因此我积极与设计指引教师沟通，在教师全力协助、指引下问题得到了全面解决，同步受到教师优良工作品质影响，培养出了我缓中求稳、虚心求教、实事求是、一丝不苟工作作风，并树立了明确生产观、经济观和全局观，为此后从事工作打下了良好基本。
通过课程设计，我真正结识到理论和实践相结合重要性，并培养了我综合运用所学理论知识和实际操作知识去理性分析问题和解决实际工作中普通技术工程问题能力，使我建立了对的设计思想，掌握了工艺设计普通程序、规范和办法，并进一步巩固、深化地吸取和运用了所学基本理论知识和基本操作技能。尚有，它提高了我设计计算、绘图、实际加工零件和对的使用技术资料、原则、手册等工具书独立工作能力，更培养了我敢于创新精神及严谨学风及工作作风。
由于本人能力有限，缺少设计经验，设计中漏误在所难免，敬请教师指正批评，以使我对自己局限性得到及时发现并修改，也使我在此后工作中避免再次浮现。
在这里，向在这次课程设计中予以过我勉励、指引及协助教师表达我虔诚和衷心感谢！
目 录
第一章 零件实体造型 …………………………………………………1
1.1 飞轮在产品中作用、构造特点 ……………………………………… 1
1.2 飞轮实体造型 ………………………………………………………… 1
第二章 零件机械加工工艺编制 …………………………………… 4
2. 1 分析飞轮技术资料 …………………………………………………… 4
2. 2 拟定飞轮毛坯类型及其制造办法 …………………………………… 6
2. 3 选取飞轮加工设备 …………………………………………………… 9
2. 4 拟定飞轮工艺路线及定位基准 ……………………………………… 10
2. 5 设计飞轮加工工序 …………………………………………………… 13
2. 6 填写飞轮机械加工工艺文献 ………………………………………… 15
第三章 飞轮夹具设计…………………………………………………16
3. 1 工件定位原理………………………………………………………… 16
3. 2 工件夹紧……………………………………………………………… 17
3. 3 夹具选取……………………………………………………………… 17
3.4 夹具示意图……………………………………………………………… 18
道谢 ……………………………………………………………………………21
参照文献 …………………………………………………………………… 21
附录 工艺卡和工序卡 ………………………………………………
第一章 零件实体造型
随着时代进步，科技经进入到了一种先进、全新三维虚拟现实环境中，实现了产品数字化三维设发展，许多高科技手段逐渐代替了手工劳动方式，例如机械设计与制造领域，产品设计已计。CAD/CAM软件即是实现这种数字化三维设计有效工具。运用CAD/CAM软件制图和手工制图相比，不但缩短设计周期，并且大大提高设计效率。
1.1 飞轮在产品中作用、构造特点
飞轮构造简朴形状规则，零件中心为Φ38+0.025 0mm内孔及10±0.018mm键槽，周边有4×Φ20mm孔见图1-1所示。
图1-1 飞轮构造
第二章 零件机械加工工艺编制
机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作办法等工艺文献，是机械加工中最重要技术文献，重要涉及工艺过程卡和工序卡。编制机械
加工工艺规程分如下几种阶段：
2. 1 分析飞轮技术资料
2. 1．2零件构造及加工精度分析
（1）重要加工精度规定
1）Φ200mm外圆与Φ38+0.025 0mm内孔同轴度公差为Φ0.05mm。
2）键槽10±0.018mm对Φ38+0.025 0mm内孔轴心线对称度公差为0.08mm。
3）零件加工后进行静平衡检查。
4）锻造后时效解决。
5）未注明锻造圆角R5。
6）未注倒角2×45°。
（2）．别的技术规定：
1）锻造后时效解决。
2）未注明锻造圆角R5。
3）未注倒角2×45°。
4）零件加工后进行静平衡检查。
图2-1 飞轮零件简图
2. 1．3拟定核心加工表面
依照图纸标注，将精度规定高表面定为核心加工表面。
（1）飞轮孔径为38尺寸精度为IT7，粗糙度Ra=1.6μm，其轴线是Φ200mm外圆同轴度基准，并且是键槽10±0.018mm对称度基准，因此是核心加工表面。
（2）飞轮键槽10±0.018mm尺寸精度为IT9，粗糙度Ra=3.2μm，有对称度规定，因此是核心加工表面。
（3）Φ38内孔及键槽总长为41.3+0.3 +0mm尺寸精度为IT ，因此是核心加工表面。
2. 2 拟定零件毛坯类型及其制造办法
毛坯类型及其制造办法选取不但影响毛坯制造工艺及费用，并且与零件机械加工工艺和加工质量密切有关。
2. 2．1毛坯类型及其制造办法选取
选取毛坯时应当考虑因素有：零件生产大纲、零件材料工艺性、零件构造形状和尺寸、既有生产条件。
由于飞轮零件材料规定选用HT200，抗拉强度和塑性低，但锻造性能和减震性能好，因而应选用毛坯类型为铸件，较高强度铸铁，基体为珠光体，强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性也良好；锻造性能较好，需要进行人工时效解决。该零件是大批量生产，零件轮廓尺寸不大，因此公司选用机械砂型锻造，其生产效率比手工制砂型高数倍至数十倍，特别适合大批量生产，虽然设备昂贵，但工人技术水平规定较低，对中小型锻件质量稳定性也有明显提高。
2. 2．2 拟定零件毛坯机械加工余量
查机械工艺师手册，将零件各加工面毛坯余量及公差列入下表2-1。
简图
表面代号
基本尺寸
余量
余量公差
备注
A1-A3
-
-
-
实心
B1
Φ200
Φ3
±1
B2
Φ100
Φ3
±1
B3
95
2
±1
B4
110
2
±1
B5
110
2
±1
表2-1
2. 2．3绘制轴毛坯简图
标注毛坯重要尺寸。如图2-4
图2-4
2. 3选取飞轮加工设备
加工设备选取
依照飞轮工艺特性性，加工设备采用通用机床，即普通车床、插床、钻床。工艺装备采用通用夹具（三爪卡盘）、通用工具（原则车刀、插槽刀）、通用量具（游标卡尺、外径千分尺等）。
2. 4拟定飞轮工艺路线及定位基准
表2-2 飞轮机械加工工艺路线
工序号
工序名称
工序内容
工艺装备
1
锻造
锻造
2
清砂
清砂
3
热解决
人工时效
4
清砂
细清砂
5
涂漆
非加工表面涂防锈漆
6
车
夹Φ100mm毛坯外圆，以Φ200mm外圆毛坯找正，车右端面，照顾22.5mm，车Φ200mm外圆至图样尺寸，钻车内孔Φ38+0.025 0mm至图样尺寸，倒角2×45
C620
7
车
倒头，夹Φ200mm外圆，车左端大端面，保证尺寸95mm，车Φ100mm端面保证尺寸110mm，倒角2×45
C620
8
划线
在Φ100mm圆端面上划10±0.018mm键槽线
9
插
以Φ200mm外圆及右端面定位，按Φ38+0.025 0mm内孔中心线找正，装夹工件，插10±0.018mm键槽
B5020专用工装或组合夹具
10
钻
以Φ200mm外圆及一端面定位，10±0.018mm键槽定向钻4×Φ20mm孔
Z525专用钻模
11
钳
零件静平衡检查
专用工装
12
检查
按图样规定，检查各部尺寸及精度
13
入库
入库
工艺分析
1）飞轮为铸件，在加工时应照顾各部加工余量，避免加工后导致壁厚不均匀，如果铸件毛坯质量较差，应增长划线工序。
2）零件静平衡检查，可在Φ38+0.025 0mm孔内装上心轴，在静平衡架上找静平衡，如果零件不平衡，可在左大端面（Φ200mm与Φ160mm之间）上钻孔减轻重量，以最后调到平衡。
3）Φ200外圆与Φ38+0.025 0mm内孔同轴度检查，可专心轴装夹工件，然后再偏摆仪上货V形块上用百分表测出。
4）键槽10±0.018mm对Φ38+0.025 0mm内孔轴心线对称度检查，可采用专用检具进行检查。
1． 粗基准选取
①选用粗基准必要便于加工精基准，以尽快获得精基准。
②粗基准应选用面积较大，平整光洁，无浇口、冒口、飞边等缺陷表面，这样工件定位才稳定可靠。
③当有各种不加工表面时，应选取与加工表面位置精度规定较高表面作为粗基准。
④当工件加工表面与某不加工表面之间有互相位置精度规定期，应选取该不加工表面作为粗基准。
⑤当工件某重要表面规定加工余量均匀时，应选取该表面作为粗基准。
⑥粗基准在同一尺寸方向上应只使用一次。
2. 精基准选取
（1）零件已加工表面作为定位基准，这种基准称为精基准。合理地选取定位精基准是保证零件加工精度核心。
（2）选取精基准应先依照零件核心表面加工精度（特别是有位置精度规定表面），同步还要考虑所选基准装夹与否稳定可靠、操作以便。
（3）精基准选取原则：
①基准重叠原则。尽量选取设计基准作为精基准，避免基准不重叠而引起定位误差。
②基准统一原则。尽量选取各种加工表面共享定位基准面作为精基准，以保证.各加工面互相位置精度，避免误差，简化夹具设计和制造。
③自为基准原则。精加工或光整加工工序应尽量选取加工表面自身作为精基准，该表面与其她表面位置精度则由先行工序保证。
④互为基准原则。当两个表面互相位置精度以及各自形状和尺寸精度都规定很高时，可以采用互为基准原则，重复多次地进行加工。
任务实行
一、 选取飞轮粗基准和夹紧方案
选取毛坯Φ100外圆作为粗基准，使用三爪卡盘能以便地加工两端面和中心孔，可以仅仅、快获得精基准，如图2-5所示
图2-5
二、 选取飞轮精基准和夹紧方案
2. 5设计飞轮加工工序
2. 5. 1拟定加工余量
重要由查表，配合经验法类比法拟定加工余量及工序尺寸。
将有关数据列表2-3中。
表2-3 飞轮加工余量与工序尺寸表
工序号
加工表面
基本尺寸
加工余量
公差级别
工序尺寸及公差
表面粗糙度
μm
6
车右端面
110+2
2
110
12.5
钻孔
Φ37
18.5×2
IT11
Φ37
12.5
扩孔
Φ37.8
0.4×2
IT10
Φ37.8
6.3
铰孔
Φ38
0.1×2
IT7
Φ38+0.025 0
1.6
7
车左大端面
95+2
2
95
12.5
车Φ100端面
110+2
2
110
12.5
9
插槽
10
10
IT9
10±0.018mm
3.2
2. 5. 2拟定切削用量
依照加工余量和装夹状况，拟定走刀次数和背吃刀量；
查表结合经验拟定主轴转数和刀具进给量，数据见表4-2
表2-4飞轮加工切削用量汇总表
工序号
加工部位
加工内容
刀具材料
走刀
次数
背吃刀量
mm
主轴转数
r/.min
进给量
mm/r
6
右端面,Φ38+0.025 0内孔
车右端面
硬质合金
1
2
600
0.2
钻孔
高速钢
1
18.5×2
400
0.2
扩孔
高速钢
1
0.4×2
600
0.3
铰孔
高速钢
1
0.1×2
150
0.2
7
左大端面，Φ100mm端面
车左大端面，
硬质合金
1
2
600
0.2
车Φ100mm端面
硬质合金
1
2
600
0.2
9
10±0.018mm键槽
插10±0.018mm键槽
硬质合金
10
1
10
4×Φ20mm孔
钻4×Φ20mm孔
高速钢
1
20
400
0.2
2. 5. 3拟定工时定额
因飞轮为成批生产，因而可以采用经验估算法计算各工序工时定额。重要运用通过实践而积累记录数据及进行某些计算来拟定，计算成果见表4-3在实际生产中，时间定额需要不断修正。
表2-5飞轮机械加工工时定额
工序号
工序名称
工序内容
工序时间（分）
1
锻造
锻造毛坯
2
清砂
清砂
3
热解决
人工时效
4
清砂
细清砂
5
涂漆
非加工表面涂防锈漆
6
车
车右端面
钻车Φ38内孔
15
7
车
车左端大端面
车Φ100mm端
5
8
划线
在Φ100mm圆端面上划10±0.018mm键槽线
5
9
插
插10±0.018mm键槽
7
10
钻
钻4×Φ20mm孔
16
11
钳
零件静平衡检查
12
检查
按图样规定，检查各部尺寸及精度
2. 6 填写零件机械加工工艺文献
工艺文献是用于指引生产重要文献。不同生产大纲有不同填写工艺文献规定，由于飞轮是大批量生产，因此需要填写详细工艺工程卡和工序卡。见附件2。
第三章 飞轮夹具设计
一、夹具和装夹方式选取
在机床上加工零件时，为保证工件加工精度和加工质量，必要使工件位于机床上对的位置，也就是普通所说“定位”，然后将它固定也就是普通所说“夹紧”。工件在机床上定位与夹紧过程称为工件装夹过程。
1．工件定位原理
（1）六点定位原理
工件在空间有六个自由度，即沿X、Y、Z三个坐标方向移动自由度和绕X、Y、Z三个移动轴旋转自由度A、B、C，如下图所示。
要拟定工件在空间位置，需要按一定规定安排六个支撑点也就是普通所说定位元件，以限制加工工件自由度，这就是工件定位“六点定位原理”。需要指出是，工件形状不同，定位表面不同，定位点布置状况也各不相似。
图 数控机床坐标轴
（2）限制自由度与工件加工规定关系
依照工件加工表面不同加工规定，有些自由度对加工规定有影响，有些自由度对加工规定无影响，对加工规定有影响自由度必要限制，而不影响加工规定自由度不必限制。
（3）完全定位与不完全定位
工件六个自由度都被限制定位成为完全定位，工件被限制自由度少于六个，但不影响加工规定定位，成为不完全定位，完全定位和不完全定位是实际加工中工件最惯用定位方式。
2．工件夹紧
金属切削加工过程中，为保证工件定位时拟定对的位置，防止工件在切削力、离心力、惯性力或重力等作用下产生位移和振动，必要将工件夹紧。这种保证加工精度和安全生产装置称为夹紧装置。
（1）对夹紧基本规定
① 工件在夹紧过程中，不能变化工件定位后所占据对的位置。
② 夹紧力大小恰当，既要保证工件在加工过程中位置不能发生任何变动，又要使工件不产生大夹紧变形；同步也要使得加工振动现象尽量小。
③ 操作以便、省力、安全。
（2）夹紧力方向和夹紧点拟定
① 夹紧力应尽量朝向重要定位基准，这样可以保证夹紧工件时不破坏工件定位，影响工件加工精度规定。
② 夹紧力方向应有助于减少夹紧力，规定可以在最小夹紧力作用下，完毕零件加工过程。
③ 夹紧力作用点应选在工件刚性较好方向和方位上，这一原则对刚性较差零件特别重要，可以保证零件夹紧变形量最小。
3．夹具选取
数控加工特点对夹具提出了两个基本规定，一是要保证夹具坐标方向与机床坐标方向相对固定；二是要能保证零件与机床坐标系之间精确尺寸关系。根据零件毛料状态和数控机床安装规定，应选用能保证加工质量、满足加工需要夹具。除此之外，还要考虑如下几点：
（1）当零件加工批量不大时，应尽量采用组合夹具、可调夹具和其她通用夹具，以缩短生产准备时间，节约生产费用。在成批生产时可以考虑采用专用夹具，同步规定夹具构造简朴。
（2）装夹零件要以便可靠，避免采用占机人工调节装夹方式，以缩短辅助时间，尽量采用液压、气动或多工位夹具，以提高生产效率。
采用可换钻套 和V形块做夹具
H = 1.5*d=1.5 * 38 = 57
h = 0.5*d=0.5 *38 = 19
致 谢
感谢柴教师长期以来悉心指引和在设计过程中提修改意见，让我对飞轮工艺工装设计有了较全面理解，置身教师指引过程中，不但我思想观念焕然一新，也改进了我思考方式，为日后工作和更进一步学习打下了坚实基本，也积累了许多宝贵设计经验。
同样感谢四年来予以我支持和协助所有教师和同窗，她们让我在这三年里学到了好多知识，丰富了我大学生活，在即将结束大学生活可以让我画上圆满句号。
最后感谢我爸爸妈妈，是她们含辛茹苦，始终在精神上勉励我，在经济上支持我，让我圆满完毕学业，在次深表谢意。
参照文献
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[4]陈志祥主编，CAXA制造工程师实用教程，北京：电子工业出版社，.
[5]杨叔子主编,机械加工工艺师手册,北京：机械工业出版社,.
[6]王先逵主编，机械加工工艺手册,北京：机械工业出版社,.
[7]陆晓春主编.CAXA实体设计XP——创新三维CAD原则案例教程，北京：航空航天大学出版社，.
[8]徐海枝主编，机械加工工艺编制，北京：北京理工大学出版社，.
[9]赵长旭主编， 数控加工工艺,西安：西安电子科技大学出版社,.
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[11]冯玉琢. 机械加工工艺编制要点[J] 科技创新导报， (5) 82
[12]纪海纹. 轴类零件加工工艺[J] 装备制造技术， (4) 156~157
[13]陈旻. 轴类零件数控加工工艺设计研究[J] 当代制造技术与装备，(4) 36~38
数控加工工序卡
零件名称
飞轮
零件图号
夹具名称
三爪卡盘
设备名称及型号
数控加工中心
材料名称及牌号
HT200
加工车间
数控实训基地
程序号
技术规定
1）锻造后时效解决。
2）未注明锻造圆角R5。
3）未注倒角2×45°。
4）零件加工后进行静平衡检查。
工步号
工步内容
切削用量
刀具
主轴转速
（r/min）
进给速度
（mm/r）
背吃刀量
（mm）
编号
名称
1
车端面
600
0.2
2
T01
外圆粗车刀
2
粗车外圆
800
0.6
1.5
T01
外圆粗车刀
3
精车外圆
1200
0.3
0.8
T02
外圆精车刀
4
插槽
1400
0.3
4
T03
铣刀
5
钻孔
1200
0.2
20
T03
铣刀
编制
王荣荣
审核
批准
共 1 页
三江学院
机械加工工艺过程卡片
产品型号
零件图号
产品名称
飞轮
零件名称
飞轮
材 料 牌 号
HT200
毛 坯 种 类
铸铁
毛坯外形尺寸
每毛坯件数
1
工
序
号
工 名
序 称
工 序 内 容
工 艺 装 备
1
备料
2
锻造
锻造
3
清砂
清砂
4
热解决
人工时效
5
清砂
细清砂
6
涂漆
非加工表面涂防锈漆
7
车
夹Φ100mm毛坯外圆，以Φ200mm外圆毛坯找正，车右端面，照顾22.5mm，车Φ200mm外圆至图样尺寸，钻车内孔Φ38+0.025 0mm至图样尺寸，倒角2×45
C620
8
车
倒头，夹Φ200mm外圆，车左端大端面，保证尺寸95mm，车Φ100mm端面保证尺寸110mm，倒角2×45
C620
9
划线
在Φ100mm圆端面上划10±0.018mm键槽线
10
插
以Φ200mm外圆及右端面定位，按Φ38+0.025 0mm内孔中心线找正，装夹工件，插10±0.018mm键槽
B5020专用工装或组合夹具
11
钻
以Φ200mm外圆及一端面定位，10±0.018mm键槽定向钻4×Φ20mm孔
Z525专用钻模
12
钳
零件静平衡检查
专用工装
13
检查
按图样规定所有检查
专用检具
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