转速盘的课程设计.doc

《机械制造技术》课程设计说明书
第1章 零件分析
1.1 零件的作用
转速器盘是2105柴油机中调速机构。Φ10mm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。Φ6mm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Φ9mm孔用M8螺栓与柴油机体连接。
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 转速器盘零件图

图1-2 转速器盘零件图
1.2 零件的工艺分析
由图知，其材料为HT200。该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性，适用于承受较大应力、要求耐磨的零件。
转速器盘共有九个机械加工表面.现分述如下： 一、两个直径为Φ9mm的螺栓孔
两个直径为Φ9mm的螺栓孔的表面粗糙度为Ra6.3，螺栓孔中心线与底平面的尺寸要求为18mm；两个螺栓孔的中心线距离为mm；螺栓孔与直径为Φ10mm的孔中心线距离为mm；与柴油机机体相连的后平面，其表面粗糙度为Ra6.3。
二、Φ10mm的孔及120°圆弧端面
Φ10mm的孔尺寸为Φ10mm，表面粗糙度为Ra3.2，其孔口倒角0.5×45°，两个Φ6mm的孔表面粗糙度为Ra3.2，120°圆弧端面相对Φ10mm孔的中心线有端面圆跳动为0.2mm的要求，其表面粗糙度为Ra6.3。
从转速器盘的各个需要加工的表面来分析：后平面与机体相连，其长度尺寸精度不高，而表面质量较高；两个Φ9mm的螺栓孔，因需要装配螺栓进行连接，还要用于夹具 定位，其加工精度可定为IT9级；两个Φ6mm的孔需要装配定位销，表面质量要求高；Φ10mm孔需要装配偏心轴，其表面质量要求高；各加工面之间的尺寸精度要求不高。
从以上分析及参考文献（1）中关于面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的.该零件在大批量生产条件下，不需要采用专用的机床进行加工，用普通机床配专用夹具即可保证其加工精度和表面质量要求。因此，该零件的加工不存在技术难题。为提高孔的表面质量，在孔加工工序中采用铰削对其进行精加工

第2章 确定毛坯、画毛坯-零件合图（附图）
2.1选择毛坯种类
根据零件材料确定毛坯为铸件。又由已知零件的生产纲领为8000件/年,由参考文献（5表）1-4、表1-3可知，其生产类型为大批生产。
2.2确定毛坯制造方法
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。
一、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。
二、铸造工艺方案的确定
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、造型及造芯方法的选择
在砂型铸造中，因铸件制造批量为中批生产（参考《金属工艺学课程设计》表1-8），故选用手工分模造型。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。
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。
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。
三、铸造工艺参数的确定
1、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、分型负数的确定
按公式计算，mm，＜1，取。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。
3、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。
4、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。
5、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。
四、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2-1所示。

图2-1 型芯简图

2.3确定毛坯公差等级
按手工砂型铸造，灰铸铁查《机械设计及制造工艺》表9-16，查得加工余量，零件最大尺寸>120，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4.5mm，侧面3.5mm，实际取4.5 mm。

2.4 确定各加工表面的总余量和毛坯的主要尺寸
加工表面
基本尺寸（mm）
加工余量等级
加工余量数值
说明
上表面
下表面
侧面
12
12
117.5
I
H
H
4．5
4.5
4.5
顶面降一级，双侧加工
底面，双侧加工
侧面，双侧加工

主要面尺寸
零件尺寸
总余量
毛坯尺寸
Ø25圆柱端面
120度圆弧端面
Ø10圆柱端面
侧面
8
12
14
127.5
4.5+4.5
4.5+4.5
4.5+4.5
4.5+4.5
17
21
23
136.5

第3章 拟定零件的加工工艺规程
3.1 选择定位基准

图3-1

粗基准的选择：
按照粗基准的选择原则，应选择非加工面为粗基准，因此，选取转速器盘的底平面作为粗基准，加工出后平面。而加工Φ25mm圆柱上端面、120º圆弧端面时，选择转速器盘的底平面为粗基准；在加工Φ9mm螺栓孔、Φ18mm圆柱端面时，以加工过的后平面为定位基准；加工Φ10mm孔和Φ6mm孔时，则以后平面和两个Φ9mm孔为定位基准。
精基准的选择：
为保证加工精度，结合转速器盘的特征，主要采用基准重合原则和统一基准原则来进行加工。加工后平面、Φ25mm圆柱上端面、120º圆弧端面时，主要运用统一基准原则，即均以转速器盘的底平面作为定位基准；而在加工Φ9mm螺栓孔、Φ18mm圆柱端面、Φ10mm孔和Φ6mm孔时，选用基准重合原则，即选用设计基准作为定位基准。在实际加工中，为方便加工，各工序中运用专用夹具进行夹持，将以上两种原则综合运用。
零件表面加工方法的选择：
本设计任务给的零件需要加工的表面有：端面，内孔等，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、各孔处的上端面：是重要表面，表面粗糙度R6.3，可以进行粗铣后，再进行半精铣或精铣。
4、后端面：是重要表面，也是定为基准面，表面粗糙度R6.3，进行粗铣再半精铣或精铣。
5、2个Φ9孔的前端面：表面粗糙度R12.5，只需进行粗铣。
6、2个Φ9孔的加工：表面粗糙度R12.5，以下端面为基准，粗加工出2个Φ9孔。
7、Φ10孔的加工：表面粗糙度R6.3，先粗再精。
8、Φ6孔的加工：表面粗糙度R3.2，是要求较高的孔，可进行粗钻孔→精扩，既可满足要求。
9、圆角：有R3，R5,R6.5,R15几种圆角，可用立铣刀铣出圆角。
3.2 拟订零件加工工艺路线
制定工艺路线的出发点，应当是使零件的加工精度（尺寸精度、形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。由于是大批大量生产，故加工工艺采用工序集中原则。
1、 工艺路线方案一
铸造；
时效
涂底漆；
工序05 粗、精铣后平面；
工序10 粗铣两个直径为Φ18mm的圆柱前端面；
工序15 粗、精铣直径为Φ25mm的圆柱上端面；
工序20 钻削、铰削加工直径为Φ9mm的孔；
工序25 钻削、铰削加工直径为Φ10mm的孔并锪倒角0.5×45º；
工序30 粗、精铣加工120º圆弧端面；
工序35 钻削、铰削加工两个直径为Φ6mm的孔；
工序40 去毛刺；
工序45 检查；
工序50 入库。
2、工艺路线方案二
铸造；
时效
涂底漆；
工序05 粗、精铣后平面；
工序10 粗铣两个直径为Φ18mm的圆柱前端面；
工序15 粗、精铣直径为Φ25mm的圆柱上端面；
工序20 粗、精铣加工120º圆弧端面；
工序25 钻削、铰削加工直径为Φ9mm的孔；
工序30 钻削并铰削加工直径为Φ10mm的孔并锪倒角0.5×45º；
工序35 钻削、铰削加工两个直径为Φ6mm的孔；
工序40 去毛刺；
工序45 检查；
工序50 入库。
工艺方案的比较与分析：
因左右两端面均对φ10mm孔有较高的位置要求，故它们的加工宜采用工序集中原则，减少装次数，提高加工精度。
根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将端面的精铣和下端面的粗铣放在前面，下端面的精铣放在后面，每一阶段要首先加工上端面后钻孔，左端面上φ10mm孔放后面加工。初步拟订加工路线方案一。方案一遵循了工艺路线拟订的一般原则，但某些工序还有一些问题还值得进一步讨论。如，铣Φ9端两端面与铣Φ9端两侧面，两工序前后对调,这样保证了加工面的定位精度。工序扩孔Φ10及孔口倒角0.5×450应在工序最终完成，使孔面在加工后有较多的时间进行自然时效，减少受力变形和受热变形对Φ10mm通孔加工精度的影响。
通过以上的两工艺路线的优、缺点分析，最后确定工艺路线方案一为该零件的加工路线。该工艺过程详见附表１和附表2，机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。
3.3 选择各工序加工设备及工艺装备
一、机床的选择
1、工序05，10，15，30用的是铣床，分别进行粗铣，精铣。用普通的铣床X63 ，X52K即可。
2、工序25，35，20加工Φ10孔，2个Φ6孔，2个Φ9孔，采用花盘加紧，可选用Z525立式钻床。选择夹具本零件结构比较复杂，不成规则，故夹紧定位比较困难，可采用花盘来定位，并可以使用一些垫块来辅助定位加紧。例如，在加工上端面时，扇形部分下部分悬空，需要用一些垫块垫住，然后用花盘加紧，以防零件加紧时发生变形。在加工前后端面时，用花盘或压板都可以加紧。
二、选择刀具
1、在工工序05，10，15,30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、 钻孔需要留一定的加工余量，因此，Φ10，Φ9可用Φ8麻花钻直接钻出来，Φ6可用Φ5麻花钻。
三、 选择量具
本零件是大批量生产，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。
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。
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。
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  
5 Φ6 0.030    分度值为0.01mm，测量范围为0-150mm的内径百分尺  
6  Φ9 --- 分度值为0.01mm，测量范围为0-150mm的内径百分尺  
3.4 加工工序设计
确定切削用量及基本工时（机动时间）
在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量。
(1)切削用量指：背吃刀量asp(即切削深度ap)、进给量f及切削速度Vc 。
(2)确定方法是：确定切削深度——>确定进给量——>确定切削速度．
(3)具体要求是：①由工序或工步余量确定切削深度：精、半精加工全部余量在一次走刀中去除；在中等功率机床上一次走刀ap可达8～10mm。②按本工序或工步加工表面粗糙度确定进给量：对粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初选进给量后还要校验机床进给机构强度：③可用查表法或计算法得出切削速度Vc查，用公式 换算出查表或计算法所得的转速nc查，根据Vc查在选择机床实有的主轴转速表中选取接近的主轴转速n机作为实际的转速，再用 换算出实际的切削速度Vc机填入工艺文件中。对粗加工，选取实际切削速度Vc机、实际进给量f机和背吃刀量asp之后，还要校验机床功率是否足够等，才能作为最后的切削用量填入工艺文件中。
一、工序20钻２个φ9mm孔
1、 加工条件
工件材料：HT200正火，бb=220MPa，190～220HBS
加工要求：钻扩孔φ9mm
机床选择：选用立式钻床Z525（见《工艺手册》表4.2-14）
2、 确定切削用量及基本工时
选择φ9mm高速钢锥柄标准麻花钻（见《工艺手册》P84）
d=9 L=14mm
f机=0.48mm/r (见《切削手册》表2.7和《工艺手册》表4.2-16)
Vc查=13m/min （见《切削手册》表2.15）
按机床选取n机=195r/min（按《工艺手册》表4.2-15）
所以实际切削速度： m/min.
基本工时： l=80mm l2=(1～4)mm(取4mm)
按《工艺手册》表6.2-5公式计算1.24（min）
二、工序 粗、精铣左右端面
1、粗铣
（1）选择刀具：
根据《工艺手册》表3.1-27，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，其参数为：铣刀外径d0=100mm，铣刀齿数Z=10。
（2）确定铣削深度a p：
单边加工余量Z=1.5±0.27，余量不大，一次走刀内切完，则：a p=1.5mm（3）确定每齿进给量fz:
根据《切削手册》表3.5，用硬质合金铣刀在功率为4.5kw的X51铣床加工时，选择每齿进给量fz=0.14～0.24mm/z，由于是粗铣，取较大的值。现取：fz=0.18mm/z
（4）选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：
根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0～1.5mm，现取1.2mm，根据《切削手册》表3.8铣刀直径d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。
（5） 确定切削速度Vc：
根据《切削手册》表3.16可以查Vc：
由 ap=1.5mm fz=0.18mm/z，查得
Vc=77mm/z n=245mm/z Vƒ=385mm/z
根据X62W型立铣床说明书（表4.2-35）
nc=255 r/min Vƒc=400 mm/min (横向)
（6) 计算基本工时：
l=47mm l2=2 T=0.14 min
2、精铣
（1） 选择刀具：
根据《工艺手册》表3.1-27，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，铣刀外径d0=100mm，铣刀齿数Z=10
（2) 确定铣削深度ap：
由于单边加工余量Z=0.5，故一次走刀内切完，则：a p= 0.5 mm
（3）确定每齿进给量fz:
由《切削手册》表3.5，用硬质合金铣刀在功率为4.5kw的X51铣床加工时，选择每齿进给量fz=0.14～0.24mm/z，半精铣取较小的值。现取：fz=0.14mm/z
（4）选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：
根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0～1.5mm，现取1.2mm，根据《切削手册》表3.8铣刀直径d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。
（5）确定切削速度Vc：
根据《切削手册》表3.16可以查Vc：
由 ap≤4mm ƒz=0.14mm/z，查得：
Vc=110mm/z n=352mm/z Vƒ=394mm/z
根据X62W型立铣床说明书（表4.2-35）
nc=380 r/min Vƒc=400 mm/min (横向)
（6） 计算基本工时：
l=40 mm l2 =2
所以本工序的基本时间为：
T=t1+t2=0.14+0.12=0.26min
三、工序25钻削、铰削加工Φ10 mm的孔并锪倒角0.5×45°
毛坯为实心，而孔的精度要求界于IT8~IT9之间（参照《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-9及表2.3-12），确定工序尺寸及余量：
钻孔Φ9.8mm；
粗铰孔：Φ9.96mm，2Z = 0.16mm；
精铰孔：Φ10mm，2Z = 0.04mm。
具体工序尺寸见表3-4。
表3-4 工序尺寸表
工序
名称
工序间
余量/mm
工序间
工序间
尺寸/mm
工序间
经济精度
/μm
表面粗糙度
/μm
尺寸公差
/mm
表面粗糙度
/μm
精铰孔
0.04
H9
Ra6.3
10

Ra6.3
粗铰孔
0.16
H10
Ra6.3
9.96

Ra6.3
钻孔
9.8
H12
Ra12.5
9.8

Ra12.5
1、钻削Φ9.8mm孔
⑴ 选择刀具和机床
查阅《机械制造工艺设计简明手册》，由钻削深度= 4.9mm，选择=9.8mm的H12级高速钢麻花钻(GB1438-85)，机床选择立式钻床Z525。
⑵ 选择切削用量
1）进给量f
根据《切削用量简明手册》表2.7，取f = 0.47 mm/r ~0.57mm/r， 查阅《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16，故取f = 0.43mm/r。
根据《切削用量简明手册》表2.19 ，可以查出钻孔时的轴向力，当f ≤0.51mm/r，≤12mm时，轴向力= 2990N。轴向力的修正系数均为1.0，故= 2990N。根据立式钻床Z525说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力= 8829N， 由于≤，故f = 0.43mm/r可用。
2）切削速度
根据《切削用量简明手册》表2-15，根据f = 0.43mm/r和铸铁硬度为HBS = 200~217，取=12m/min。根据《切削用量简明手册》表2.31，切削速度的修正系数为：，，，，，，故：
=(m/min)
=== 259.3(r/min)
根据立式钻床Z525说明书，可以考虑选择选取：= 195r/min，所以，
(m/min)。
3）确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命
根据《切削用量简明手册》表2.12，当= 9.8mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.5mm，故刀具磨钝寿命T = 35min。
4）检验机床扭矩及功率
根据《切削用量简明手册》表2.21，当f ≤0.51mm/r，≤11.1mm。查得=15N·m，根据立式钻床Z525说明书，当=195 r/min，= 72.6N·m，故＜，根据《切削用量简明手册》表2.23，P= 1.0kw， 根据立式钻床Z525说明书，P= 2.8kw，故P＜P 。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即
f = 0.43mm/r，= 195r/min，= 6m/min。
5）计算基本工时

式中，，mm，查《切削用量简明手册》表2.29，mm，所以，(mm)，
==0.16(min)。
2粗铰Φ9.96H10mm孔
⑴ 选择刀具和机床
查阅《机械制造工艺设计简明手册》，选择= 9.96mm的H10级高速钢锥柄机用铰刀(GB1133-84)，机床选择立式钻床Z525。
⑵ 选择切削用量
1）进给量f
查阅《切削用量简明手册》表2.11及表2.24，并根据机床说明书取f = 0.65mm/r ~1.3mm/r，故取f = 0.72mm/r。
2）切削速度
根据《切削用量简明手册》表2.24，取= 8m/min。根据《切削用量简明手册》表2.31，切削速度的修正系数为：，，故：
=(m/min)
=== 225.1(r/min)
根据立式钻床Z525机床说明书选取：n=195r/min，所以，
(m/min)。
3）确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命
根据《切削用量简明手册》表2.12，当= 9.96mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.4mm，故刀具磨钝寿命T = 60min。因此，所选择的切削用量：
f = 0.72mm/r，= 195r/min，= 6.1m/min。
4）计算基本工时

式中，，mm，查《切削用量简明手册》表2.29，mm，所以，(mm)，
== 0.09(min)。
3、精铰Φ10F9mm孔
1选择刀具和机床
查阅《机械制造工艺设计简明手册》，选择=10mm的F9级高速钢锥柄机用铰刀(GB1133-84)，机床选择立式钻床Z525。
2选择切削用量
（1）进给量f
查阅《切削用量简明手册》表2.11及表2.24，并根据机床说明书取f = 0.5mm/r ~1.3mm/r，故取f = 0.57mm/r。
（2）切削速度
根据《切削用量简明手册》表2.24，取= 5m/min。根据《切削用量简明手册》表2.31，切削速度的修正系数为：，，故：
=(m/min)
===140.1(r/min)
根据立式钻床Z525机床说明书选取：=140r/min，所以，
(m/min)。
（3）确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命
根据《切削用量简明手册》表2.12，当=10mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.4mm，故刀具磨钝寿命T = 60min。因此，所选择的切削用量：
f = 0.57mm/r，= 140r/min，= 4.4m/min。
（4）计算基本工时

式中，，mm，查《切削用量简明手册》表2.29，mm，所以，(mm)，
==0.16(min)。
4、锪Φ10mm孔0.5×45°
1 选择刀具
90°直柄锥面锪钻，机床为Z525。
2 选择切削用量
转速取钻孔时的速度，= 195r/min，采用手动进给。
四、钻削、铰削两个Φ6mm的孔
1.钻削两个Φ5.8mm孔
⑴ 选择刀具和机床：查阅《机械制造工艺设计简明手册》，由钻削深度= 2.9mm，选择= 5.8mm的H12级高速钢麻花钻(GB1438-85)，机床选择立式钻床Z525。
⑵ 选择切削用量
1）进给量f：查阅《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-16，取f = 0.32mm/r。根据《切削用量简明手册》表2.7，取f = 0.27 mm/r ~0.33mm/r，故取f = 0.32mm/r。
根据《切削用量简明手册》表2.19 ，可以查出钻孔时的轴向力，当f ≤0.33mm/r，
≤12mm时，轴向力= 2110N。轴向力的修正系数均为1.0，故= 2110N。根据立式钻床Z3025说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力= 7848N，由于≤，故f = 0.32mm/r可用。
2）切削速度
根据《切削用量简明手册》表2-15，根据f = 0.32mm/r和铸铁硬度为HBS = 200~217，取=14m/min。根据《切削用量简明手册》表2.31，切削速度的修正系数为：，，，，，，故：
=(m/min)
=== 511.2(r/min)
根据立式钻床Z525说明书，可以考虑选择选取：= 392r/min，所以，
(m/min)。
3）确定钻头磨钝标准及刀具磨钝寿命：根据《切削用量简明手册》表2.12，当= 5.8mm时，钻头后刀面最大磨损量为0.5mm，故刀具磨钝寿命T = 20min。
4）检验机床扭矩及功率：根据《切削用量简明手册》表2.21，当f ≤0.33mm/r，≤11.1mm。查得=10.49N·m，根据立式钻床Z525说明书，当= 392r/min，= 72.6N·m，故＜，根据《切削用量简明手册》表2.23，P= 1.0kw，根据立式钻床Z525说明书，P= 2.8kw，故P＜P。因此，所选择的切削用量是可以采用的，即：
f = 0.32mm/r，= 392r/min，= 7.14m/min。
5）计算基本工时：

式中，，mm，查《切削用量简明手册》表2.29，mm，所以，(mm)，
== 0.13(min)。
因有两个孔，所以，= 2×0.13 = 0.26(min)。
2、粗铰两个Φ5.96H10mm孔
⑴ 选择刀具和机床
查阅《机械制造工艺设计简明手册》，选择= 5.96mm的H10级高速钢锥柄机用铰刀(GB1133-84)，机床选择立式钻床Z525。
⑵ 选择切削用量
1）进给量f：查阅《切削用量简明手册》表2.11及表2.24，并根据机床说明书取 f = 0.65mm/r ~1.3mm/r，故取f = 0.72mm/r。
2）切削速度：根据《切削用量简明手册》表2.24，取= 5m/min。根据《切削用量简明手册》表2.31，切削速度的修正系数为：，，故：
=(m/min)
=== 235.1(r/min)
根据立式钻床Z525机床说明书选取：n=195r/min，所以，
(m/min)。
3)确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命:根据《切削用量简明手册》表2.12，当= 5.96mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.4mm，故刀具磨钝寿命T = 60min。因此，所选择的切削用量：
f = 0.72mm/r，=195r/min，= 3.65m/min。
4)计算基本工时

式中，，mm，查《切削用量简明手册》表2.29，mm，所以，(mm)，
== 0.11(min)。
因有两个孔，所以，= 2×0.11 = 0.22(min)。
3、精铰两个Φ6H9mm孔
⑴ 选择刀具和机床
查阅《机械制造工艺设计简明手册》，选择= 6mm的H9级高速钢锥柄机用铰刀(GB1133-84)，机床选择立式钻床Z525。
⑵ 选择切削用量
1）进给量f：查阅《切削用量简明手册》表2.11及表2.24，并根据机床说明书取f = 0.5mm/r ~1.3mm/r，故取f = 0.57mm/r。
2）切削速度：根据《切削用量简明手册》表2.24，取= 4m/min。根据《切削用量简明手册》表2.31，切削速度的修正系数为：，，故：
=(m/min)
=== 186.8(r/min)
根据立式钻床Z525机床说明书选取：=140r/min，所以，
(m/min)。
3）确定铰刀磨钝标准及刀具磨钝寿命
根据《切削用量简明手册》表2.12，当= 6mm时，铰刀后刀面最大磨损量为0.4mm，故刀具磨钝寿命T = 60min。因此，所选择的切削用量：
f = 0.57mm/r，=140r/min，= 2.64m/min。
4）计算基本工时

式中，，mm，查《切削用量简明手册》表2.29，mm，所以，(mm)，
== 0.2(min)。
因有两个孔，所以，=2×0.2=0.4(min)。
最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据填入相应的机械加工工序卡片中。
3.5 填写工艺文件（见附表）

第4章 夹具设计
设计工件工序30—钻、铰削加工Φ10mm的孔并锪倒角0.5×45°的钻床夹具。该夹具用于Z525立式钻床，并配上Φ9.8mm的高速钢麻花钻、Φ9.96mm的高速钢锥柄机用铰刀、Φ10mm的高速钢锥柄机用铰刀，按工步对孔进行加工。
4.1确定夹具的结构方案
转速器盘需要加工的Φ10mm孔的位置尺寸精度要求不高，孔的表面粗糙度值为Ra6.3，并且Φ10F9为浅孔。在机械加工工艺规程中，分钻、粗铰、精铰、倒角0.5×45°进行加工。依靠所设计的夹具来保证加工表面的下列位置尺寸精度：
①待加工孔Φ10F9和已加工孔Φ9H11的中心距离尺寸为72±0.1mm；
②待加工孔Φ10F9和后平面的距离尺寸为56±0.1mm。
由以上可知，该孔的位置尺寸精度要求不高，但是，两个相差120°筋板不利于夹紧工件，会给加工带来一定困难，在钻孔的时候，工件的筋板会受到钻头轴向力的作用产生微小变形，影响孔的加工精度。因此，在设计夹具时应注意解决这个问题。
4.2 定位装置设计
该孔为通孔，沿着孔轴线方向的自由度可不予以限制，但是为增强加工时零件的刚性，必定限制孔轴线方向的自由度，故应按完全定位设计夹具，并力求遵守基准重合原则，以减少定位误差对加工精度的影响。
由于工件在钻Φ10mm孔时两筋板的刚性较差，从保证工件定位稳定的观点出发，采用“一面两孔”定位，即以已加工的后平面和两个Φ9mm孔为定位基准，这样，既增加了工件的稳定性，又兼顾了基准重合原则。为实现定位方案，所使用的定位元件：圆柱销和菱形销在后平面和Φ9mm孔定位，可以限制工件的五个不定度，Φ25mm外圆柱下端面使用薄壁圆柱孔支承，限制工件沿Z轴的移动不定度，从而达到完全定位。
4.3 夹紧装置设计
两个Φ9mm孔中的圆柱销和菱形销共同承受钻孔时的切削扭矩。在钻Φ9.8H12mm孔时，由于孔径较小，切削扭矩和轴向力较小，并且轴向力可以使工件夹紧，因此，在确定夹紧方式时就可以不考虑轴向切削力的影响，即可以不施加夹紧力来克服轴向切削力。但由于切削扭矩会使工件产生旋转，因此需要对工件施加向下压的夹紧力来克服切削扭矩。为便于操作和提高机构效率，采用转动压板夹紧机构，其力的作用点落在靠近加工孔的120º圆弧端面上。
4.4 夹具技术要求
1、夹紧力计算
计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。本工序在钻削加工过程中的切削力可以分解为切削扭矩和轴向切削力，因轴向切削力的作用方向与夹具的夹紧方向相同，有助于工件的夹紧，因此，在计算夹紧力时可以不计算轴向切削力。而为保证夹紧可靠，应将理论夹紧力乘上安全系数作为工件加工时所需要的夹紧力，即：

其中，查《机床夹具设计手册》表1-2-1得：、、1.15、、、、，
所以，= 2.691。
查《机床夹具设计手册》表1-2-7得：

查《机床夹具设计手册》表1-2-8得：

由于钻头的直径为d = Φ9.8mm，所以，
(N· mm)。
因此，实际所需要的夹紧力为：
(N· mm)。
夹紧机构采用压板机构，机构的传动效率为，螺母产生的夹紧力为：
。
查《机床夹具设计手册》表1-2-20，得： = 6.22mm，查表1-2-21，得：= 3.675mm，，查表1-2-22，得，。
== 2810.23(N)
则作用在转动压板上的夹紧力为：

夹紧机构受力如图4-1所示。

图4-1 夹紧机构受力示意图
由公式得：

在工件上的夹紧力作用点到钻头在工件上加工时作用点的距离为49mm。因此，夹紧力产生的扭矩为：
(N· mm)。
工件受力如图4-2所示。

图4-2 工件受力示意图
因＜，故该铰链机构能满足钻孔加工要求。
2、加工误差分析
用工件的“一面两孔”定位，使设计基准和工序基准重合，即遵守“基准重合”和“基准统一”原则，以减少定位误差，所采用的定位元件为定位销和菱形销，考虑薄壁圆柱孔支承形状，将支承和夹具体铸成整体，即把支承铸成薄壁凸台。工件定位如图4-3所示。
圆柱销和菱形销的设计计算：
（1）两定位销中心距L
L= L
式中，L ——工件两基准孔的中心距。
L= L= 28mm。

图4-3 工件定位示意图
（2）两定位销中心距公差
=
式中，——工件两基准孔的中心距公差。
=== 0.025(mm)。
（3）圆柱销最大直径
= 9mm，公差取g6，所以，圆柱销直径为Φmm。
（4）补偿值
（mm）
式中，——第一基准孔与圆柱销间最小配合间隙(mm)。
(mm)
（5）菱形销宽度B，b
根据表4-1：
B = D－2 = 9－2 = 7(mm)；
B = 4mm。

表4-1 菱形销尺寸表
D2 /mm
＞3～6
＞6～8
＞8～20
＞20～24
＞24～30
＞30～40
＞40～50
B/mm
2
3
4
5
5
6
8
B/mm
D2－0.5
D2－1
D2－2
D2－3
D2－4
D2－5
D2－5
（6）菱形销与基准孔的最小配合间隙
=(mm)
式中，——第二基准孔最小直径。
（7）菱形销最大直径（公差取h6）
=－= 9－0.108 = 8.892(mm)
所以，菱形销直径为Φmm。
（8）转角误差

式中，——工件定位孔的直径公差；
——圆柱定位销的直径公差(mm)；
——菱形定位销的直径公差(mm)；
——圆柱定位销与孔间的最小间隙(mm)；
——菱形定位