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1、机械制造工艺学课程设计设计题目：设计飞轮零件的机械加工工艺规程班级： 09 机制学号： 20091324姓名： 张程南指导教师： 张永华云南农业大学2012 年 12月 29日目录飞轮零件图 2一、零件的分析 31.1零件的作用 31.2零件的工艺性分析 3二、零件的生产类型 32.1生产纲领 3三、毛坯的确定 43.1确定毛坯类型及其制造方法43.2估算毛坯的机械加工加工余量4四、定位基准选择 54.1选择精基准 54.2选择粗基准 5五、拟定机械加工工艺路线55.1 选择加工方法55.2. 制定工艺加工路线6六、加工余量级工序尺寸的确定76.1确定 200 外圆的加工余量及工序尺寸76.2
2、确定 38H7 孔的加工余量及工序尺寸86.3其余表面的余量及公差 9七、设计总结10工艺卡片 11参考文献 18飞轮零件图设计要求1、产品生产纲领（1） 产品的生产纲领为160 台年，每台产品飞轮数量一件（2） 飞轮的备品百分率为3，废品百分率为0.4 2、生产条件和资源（1） 毛坯为外协件，生产条件可根据需要确定（2） 现可供选用的加工设备有：B5020刨床 1 台CA6140车床 1 台Z525 钻床 1 台（含钻模）各设备均达到机床规定的工作精度要求，不再增加设备一、零件的分析1.1 零件的作用主视图为全剖视图，主要表达零件的内部结构和各表面的轴向相对位置。左视图主要表达零件的外形轮廓
3、，主体上的凸缘、沉槽的分布情况。从主视图上看，主体由多个同轴的内孔、 外圆及键槽组成， 从左视图可以看出，在主体上沿圆周方向均匀分布有沉槽。飞轮的作用是储存能量，使发动机运转平稳并减少振动和噪声，还保证发动机曲轴旋转的惯性旋转的均匀性和输出扭矩的均匀性，借助于本身旋转的惯性力，帮助克服起动时气缸中的压缩阻力和维持短期超载时发动机的继续运转。 38H7 的孔用于安装发动机的主轴承， L 面用于定位。1.2 零件的工艺性分析38H7 的孔和 10 0.018 的键槽具有较高的尺寸精度和位置精度，孔与外圆表面的同轴度为 0.02 及键的对称度 0.08，内孔表面的粗糙度Ra为 1.6um，是加工的关
4、键面，键槽顶面也是加工关键面， 与孔的下底面要保证距离尺寸 41.300.2及键槽两侧面之间的表面粗糙度要保证 Ra 为 3.2um。另外， 420 的孔及飞轮两端面的尺寸精度要求较低，表面粗糙度Ra 为12.5um，是加工次要表面。孔钻通即可，其它表面均为不加工表面，只要铸造出来就可以了。二、零件的生产类型2.1 生产纲领根据任务书的要求已知：（1）产品的生产纲领为 160 台/ 年，每台产品飞轮数量 1 件（2）飞轮的备品百分率为 a=3%，废品百分率为 b=0.4%。故飞轮的生产纲领计算如下：N=Qn (1ab)160(13%0.4%)165.44165 件/ 年2.2 生产类型及工艺特
5、征飞轮属于柴油机类型零件，根据表附表 2 可以确定飞轮属于中型机械。根据生产纲领 165（件 / 年）及零件类型为中型机械则可知飞轮生产类型为小批量生产类型。工艺特征见附表 2生产纲领生产类型工艺特征65（件 / 年） 小批量生产（1）毛坯采用收工造型的制造方法，精度低、加工余量大。（2）加工设备采用通用机床按机群式排列。（3）工艺装备采用通用夹具，标准附件或组合夹具，通用刀具、标准量具，划线试切保证尺寸。（ 4）编制简单的工艺工程卡片和工序卡片。（ 5）生产率低、成本高，对操作工人的技术要求较高。三、毛坯的确定3.1 确定毛坯类型及其制造方法由附表 5 可知，铸铁材料的零件一般情况下只能采用
6、铸件，飞轮制造材料为灰铸铁 HT200 可以确定毛坯类型为铸件，再查附表 2 得出，飞轮毛坯用木模手工造型的铸造方法。毛坯形状可以与零件的形状尽量接近。中心孔及沟槽铸造出来，然后经过时效处理3.2 估算毛坯的机械加工加工余量根据毛坯最大轮廓尺寸为 200 和加工表面的基本尺寸为 200，查附表 6 按中间等级 2 级精度查表得顶面的机械加工余量为 5，底面及侧面的机械加工余量为4，内孔机械加工余量取 4.再查附表 7 得，飞轮毛坯尺寸偏差为 1.0。3.3 绘制毛坯简图四、定位基准选择4.1 选择精基准本零件是带孔的盘状飞轮， 38H7 孔轴线是高度和宽度方向的设计基准。为避免由于基准不重合而
7、产生的误差，应该选 38H7 的孔和 L 面作为精基准。这样可以保证表面 200 外圆的同轴度、键槽的对称度要求， 此外这一组基准定位面积较大，工件的装夹稳定可靠，容易操作，夹具结构也比较简单。即遵循“基准重合”原则。同时也可以选择 200 的外圆面和 L 端面为精基准， 可以更好的保证内孔与外圆的同轴度，还能更精准的刨削出键槽，保证了键槽的对称度要求和尺寸精度。并且钻削出的 4 个20 的孔也更加对称。即符合“统一基准原则” 。还有也可以以 200 外圆面、 M 面和 38H7 的内孔面、 L 面互为基准进行加工得到工艺要求后再加工键槽和孔。即符合“互为基准原则” 。综合考虑，选取半精车后的
8、 200 的外圆面和 L 端面为精基准。4.2 选择粗基准选择 200 外圆、 M 面作为粗基准，能方便的加工出 L 面和 38H7 孔（精基准），还可以保证 200 外圆与 100 外圆的同轴度。也可以选择 100 外圆面和 M 面为粗基准，直接加工出 200 外圆面和 L 面，以其为精基准再加工其它要加工的部分。综合考虑，选取 100 外圆面和 M 面为粗基准。五、拟定机械加工工艺路线5.1 选择加工方法本零件的加工面有外圆、 内孔、端面及槽。材料是 HT200，加工方法选择如下： 根据附表 12、13、14 得， 38mm 内孔公差等级为 IT7，表面粗糙度值为 Ra1.6um需经过粗车
9、、半精车、精车。 键槽 100.018 相对于 A 基准有对称度和表面糙度要求，可在刨床上完成。 外圆 100mm 和槽的几个面未标注尺寸公差和表面粗糙度；外圆 200mm 未标注尺寸公差等级，且表面粗糙度为 Ra3.2um，可通过粗车、半精车 、精车保证。 4 个20mm 的孔的表面粗糙度为 Ra25，在钻床上加工即可。3 个端面的表面粗糙度值都为Ra12.5，经过粗车即可。加工表面精度要求表面粗糙度Ra/ m加工方案38H7 孔IT71.6粗车半精车精车键槽IT73.2粗刨精刨200 外圆面IT83.2粗车半精车M、L、N 面IT12 以上12.5粗车4 20IT12 以上25钻孔5.2.
10、制定工艺加工路线按照先加工基准面及先粗后精的原则，飞轮的加工可按下面的加工路线进行：方案一工序号工序名称工序内容10检验外协毛坯检验20车削粗车、半精车 200 外圆面，粗车 L面（以毛坯面 100 外圆面和 M 面端面定位）30车削粗车、半精车、精车 38 内孔，粗车 M 、 N 面（以半精车后的 200外圆面和 L 面端面定位）40刨削粗刨，精刨键槽 (以半精车后的 200 外圆面和 L 面端面定位 )50钻削钻 4 20 孔（以半精车后的 200外圆面和 L 面端面定位）加工设备CA6140 车床CA6140 车床刨床钻床60去毛刺去锐边毛刺，吹铁屑70终检按检验工序卡片的要求检验优点：
11、基准统一，能较好保证位置精度。缺点：粗车和精车才一台机床上完成上，机床精度难保持， 精加工误差较大， 装夹有点困难。方案二工序号工序名称工序内容10检验外协毛坯检验20车削粗车、半精车、精车 38H7 内孔、粗车 L 面（以毛坯面 200 外圆面和M 面端面定位）30车削粗车、半精车 200 外圆面；粗车 M 、N 面（以已精加工的 38H7 内孔及L 端面定位）40钻削钻 4 20 孔（以已加工 38H7 内孔及 L 端面定位）50刨削粗刨，精刨键槽 (以已精加工的 200 外圆面定位 )60去毛刺去锐边毛刺，吹铁屑加工设备CA6140 车床CA6140 车床钻床刨床70终检按检验工序卡片的
12、要求检验优点：基准统一，装夹次数少。能保证精度。缺点：粗车和精车在一台机床上完成上，机床精度难保持，精加工误差较大方案三工序号工序名称工序内容加工设备10检验外协毛坯检验20车削粗车 38H7 内孔、 L 面（以毛坯面CA6140 车床 200 外圆面和 M 面端面定位）30车削粗车 200 外圆面和 M 、 N 面端面CA6140 车床（以已粗加工的 38H7内孔及面 L面端面定位）40车削半精车、精车 38 内孔、（以 200CA6140 车床的外圆面及 M 面端面定位）50车削半精车 200 外圆面（以已精加工CA6140 车床的 38H7 内孔及 L 面端面定位）60钻削钻 4 20
13、孔（以已加工 38H7 内钻床孔及 L 端面定位）70刨削粗刨，精刨键槽 (以已加工 200 外刨床圆面定位 )80去毛刺去锐边毛刺，吹铁屑90终检按检验工序卡片的要求检验优点：因为互为基准能较好保证位置度要求。缺点：换刀装夹次数较多，粗车和精车在一台机床上完成上，机床精度难保持，精加工误差偏大。综合比较本零件为小批量生产，考虑到生产效率和成本关系，工序应该较集中，首选方案一比较经济合理。六、加工余量级工序尺寸的确定6.1 确定 200 外圆的加工余量及工序尺寸已知：（1） .200 外圆的加工过程如图所示；（ 2） .毛坯尺寸及其偏差 D毛坯 =2001.0；（ 3）精加工尺寸及其公差 =
14、20000.115 ；查附表 15车削加工的加工余量经验参考值得出，半精加工的加工余量经验值是1-2，考虑到粗车与半精车 38H7 孔在同一工序同一次装夹的情况下完成，粗车半精车不存在定位误差，所以半精车200 外圆的单边加工余量取 1，粗车单边加工余量取 4。半精车外圆的尺寸及表面精度的确定，可参考附表12外圆表面加工方案 。表中“粗车半精车外圆面”的经济精度为 IT8-IT10 级，表面粗糙度 Ra 为 6.3-3.2m 。半精车 200 外圆面的公差等级取IT9 级，表面粗糙度Ra 取 3.2m 。IT11 级以上，表面粗糙度Ra 为 25-6.3m ，粗车 200 外圆面的公差等级取
15、IT12粗车外圆面的经济精度为级，表面粗糙度 Ra 取 15m 。根据工序尺寸和公差等级，查附表标准公差数值得出粗车，半精车200 外圆面的工序尺寸偏差，按“入体原则”标注。 200 外圆面的加工余量及工序尺寸见表200 外圆面的加工余量及工序尺寸工序基本尺寸工序双边余量 Z公差偏差尺寸及其公差表面粗糙度/mm/mm等级/mm/mmRa/m半精车= 200=21IT9020000.1153.20.115=2粗车=（200+2）=210-202IT120202.00.4615=202=80.46毛坯= 210总余量=21.02101.05=106.2 确定 38H7 孔的加工余量及工序尺寸已知：
16、（1）38H7 孔的加工过程如图所示；（2）.毛坯尺寸及其偏差D毛坯 =300.1；（3）.精加工尺寸及其公差=38H7（ 00.025）；查附表 15车削加工的加工余量经验参考值得出，半精加工的加工余量经验值是1-2，精加工的加工余量经验值是 0.1-0.8.考虑到精车与半精车38H7 孔在同一工序同一次装夹的情况下完成，精车半精车不存在定位误差，以及精车的加工余量可以取小值，所以精车38H7 孔的单边加工余量取0.4，半精车单边加工余量取 1.1。半精车内孔的尺寸及表面精度的确定，可参考附表13内圆表面加工方案 。表中“粗镗（粗扩）半精镗孔”的经济精度为 IT9-IT10 级，表面粗糙度
17、Ra 为 1.6-3.2m 。半精车 38H7 孔的公差等级取 IT10 级，表面粗糙度 Ra 取 3.0m 。粗车（参考粗镗）孔的经济精度为IT11-IT13 级，表面粗糙度Ra 为 6.3-12.5m ，粗车 38H7 孔的公差等级取 IT13 级，表面粗糙度Ra 取 10m。根据工序尺寸和公差等级，查附表标准公差数值得出精车，半精车38H7 孔的工序尺寸偏差，按“入体原则”标注。38H7 孔的加工余量及工序尺寸见表38H7 孔的加工余量及工序尺寸工序基 本尺寸工序双边余公差偏差尺寸及其公表面粗糙/mm量 Z等级/mm差度/mm/mmRa/m精车=38=20.4IT70.02538H7（
18、00 .025 ） 1.6=0.80半精车=（38-0.8）=21.1IT100.100.103.0037.40=37.2=2.2粗车=（37.2-2.2 ）=35-30IT130.393500.3910=35=50毛坯30总余量 =2.41.0301.0=86.3 其余表面的余量及公差键槽的加工余量及公差， 因为键宽为 7 级精度且表面粗糙度为Ra3.2，所以要进行粗刨后再精刨。根据附表 21平面加工余量及公差得出粗刨后进行精刨的加工余量为 1.0mm，公差为 +0.3。M、N 面的加工余量及公差，因为表面的粗糙度要求不高，只需进行粗加工即可。根据附表 15，M 面加工余量为 6mm，进行两
19、次走刀。而 L 面的加工余量为 4mm，也进行两次走刀。七、设计总结通过这段时间的机械设计课程设计进一步巩固、加深和拓宽所学的知识；通过设计实践，树立了正确的设计思想，增强创新意思和竞争意识，熟悉掌握了机械设计的一般规律，也培养了分析和解决问题的能力；通过设计计算、绘图以及对运用技术标准、规范、设计手册等相关设计资料的查阅，对自己进行了一个全面的机械设计基本技能的训练。在具体做的过程中，从设计到计算，从分析到绘图，让我更进一步的明白了作为一个设计人员要有清晰的头脑和整体的布局，要有严谨的态度和不厌其烦的细心，要有精益求精、追求完美的一种精神。从开始的传动方案的拟定的总体设计中，让我清楚的了解了
20、自己接下来要完成的任务，也很好的锻炼了自己自主学习的能力；在传动件，轴、轴承、联轴器大量的计算和最终的选择过程中，不但考验了自己计算过程中的细心程度还提高了自己快速资料的一种能力；在最后的绘图过程中，再次锻炼并提高了自己手工绘图的能力。在这个过程中也遇到了些许的问题，在面对这些问题的时候自己曾焦虑，但是最后还是解决了。才发现当我们面对很多问题的时候所采取的具体行动也是不同的 ,这当然也会影响我们的结果 .很多时候问题的出现所期待我们的是一种解决问题的心态 ,而不是看我们过去的能力到底有多强 ,那是一种态度的端正和目的的明确 ,只有这样把自己身置于具体的问题之中 ,我们才能更好的解决问题 .。现在把这个课程做完了才发现自己对以前学的知识点有了更好的理解，知识只有放在实践运用上才能体现他的价值才能更好地被大家接受，所以这门实践课是很有必要开设的，也是大家很有必要去认真做的。在这个过程中，要谢谢老师对我的教导，在老师的讲解下让我对整个设计过程以及绘图过程有了很好的了解，对我后面的整体的设计和绘图的进行有了很大的帮助云南农业大学工艺卡片零件名称：飞轮学号： 20091324姓名：张程南参考文献1 张普礼 .机械加工工艺装备【 M 】.南京：东南大学出版社， 2002.2 机械制造工艺学上下册 .北京：清华大学出版， 19893 宾鸿赞，曾庆福主编 .机械制造工艺学 .北京：机械工业出版社
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