飞轮零件的加工工艺毕业设计

目录

第一章 飞轮零件的分析?????????????????1

1.1 飞轮零件图分析?????????????????????1 1.1.1 主要加工精度要求??????????????????1 1.1.2其余技术要求?????????????????????1 1.1.3 确定关键加工表面??????????????????1

第二章 工艺规程设计??????????????????2

2.1 确定零件毛坯的类型及其制造方法????????????2 2.2 基面的选择??????????????????????2 2.2.1 粗基准的选择???????????????????2 2.2.2 精基准的选择???????????????????3 2.3 制定飞轮的工艺路线?????????????????3 2．3.1 工艺分析????????????????????4 2．4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定???????5 2.5 切削用量的确定?????????????????????7

小结??????????????????????????13

参考文献????????????????????????14

第一章 飞轮零件的分析

1.1 飞轮零件图分析

飞轮结构简单形状规则，零件中心为Φ380周围有4×Φ20mm。

+0.025

mm内孔及10±0.018mm键槽，

1.1.1 主要加工精度要求

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）铸造后时效处理。

1.1.2其余技术要求

1）铸造后时效处理。 2）未注明铸造圆角R5。 3）未注倒角2×45°。

4）零件加工后进行静平衡检查。

1.1.3 确定关键加工表面

根据图纸标注，将精度要求高的表面定为关键加工表面。

（1）飞轮孔径为38的尺寸精度为IT7，粗糙度Ra=1.6μm，其轴线是Φ200mm外圆的同轴度基准，而且是键槽10±0.018mm的对称度基准，所以是关键加工表

1

面。

（2）飞轮键槽10±0.018mm尺寸精度为IT9，粗糙度Ra=3.2μm，有对称度要求，所以是关键加工表面。

（3）Φ38内孔及键槽总长为41.3+0.3 +0mm尺寸精度为IT ，所以是关键加工表面。

第二章 工艺规程设计

2.1 确定零件毛坯的类型及其制造方法

毛坯的类型及其制造方法的选择不仅影响毛坯的制造工艺及费用，而且与零件的机械加工工艺和加工质量密切相关。

选择毛坯时应该考虑的因素有：零件的生产纲领、零件材料的工艺性、零件的结构形状和尺寸、现有的生产条件。

2.2 基面的选择

基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确、合理，可以保证加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。

2.2.1 粗基准的选择

①选用的粗基准必须便于加工精基准，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、飞边等缺陷的表面，这样工件的定位才稳定可靠。

③当有多个不加工表面时，应选择与加工表面位置精度要求较高的表面作为粗基准。

④当工件的加工表面与某不加工表面之间有相互位置精度要求时，应选择该不加工表面作为粗基准。

⑤当工件的某重要表面要求加工余量均匀时，应选择该表面作为粗基准。 ⑥粗基准在同一尺寸方向上应只使用一次。

选择Φ200外圆、110mm的左端面为粗基准，能方便的加工出右端面和Φ38H7孔（精基准），还可以保证Φ200外圆与Φ100外圆的同轴度，也可以选择Φ100外圆面和110的左端面为粗基准，直接加工出Φ200外圆面和右端面。综合考虑，选取Φ100外圆面和110的左端面为粗基准。

2.2.2 精基准的选择

2

（1）零件已加工的表面作为定位基准，这种基准称为精基准。合理地选择定位精基准是保证零件加工精度的关键。

（2）选择精基准应先根据零件关键表面的加工精度（尤其是有位置精度要求的表面），同时还要考虑所选基准的装夹是否稳定可靠、操作方便。

（3）精基准的选择原则：

①基准重合原则。尽量选择设计基准作为精基准，避免基准不重合而引起的定位误差。

②基准统一原则。尽量选择多个加工表面共享的定位基准面作为精基准，以保证.各加工面的相互位置精度，避免误差，简化夹具的设计和制造。

③自为基准原则。精加工或光整加工工序应尽量选择加工表面本身作为精基准，该表面与其他表面的位置精度则由先行工序保证。

④互为基准原则。当两个表面相互位置精度以及各自的形状和尺寸精度都要求很高时，可以采取互为基准原则，反复多次地进行加工。

本零件是带孔状的飞盘零件，Φ37H7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产生的误差，应该选用Φ38H7的孔和右端面为精基准。这样可以保证表面Φ200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Φ200的外圆面和右端面为精基准，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Φ20的孔也更加对称。即符合“统一基准原则”。还有也可以以Φ200的外圆面、110的左端面和Φ38H7的内孔、右端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Φ200的外端面和右端面为精基准。

2.3 制定飞轮的工艺路线

表2-2 飞轮机械加工工艺路线

工序号 1 2 工序名称 铸造 热处理 工序内容 机械砂型铸造 人工时效 工艺装备 沙箱 3

夹Φ100mm毛坯外圆，以Φ200mm外圆毛3 车 坯找正，车右端面，照顾22.5mm.粗车-半精车-精车Φ200mm外圆至图样尺寸。 车削内孔Φ38±0.025 0mm至图样尺寸，4 车 倒角2×45； 5 车 车Φ200mm外圆 夹Φ200mm外圆，车左端大端面，保证尺6 车 寸95mm，车Φ100mm端面保证尺寸110mm，倒角2×45。 在Φ100mm圆的端面上划10±0.018mm键7 划线 槽线 以Φ200mm外圆及右端面定位，按Φ8 拉削 38+0.025 mm内孔中心线找正，装夹工件，拉削10±0.018mm键槽 9 10 11 钻 钳 终检 以Φ200mm外圆及一端面定位，10±0.018mm键槽定向钻4×Φ20mm孔 零件静平衡检查 按图样要求，检查各部尺寸及精度 Z525专用钻模 专用工装 键槽拉刀 划规 CA6140

2．3.1 工艺分析

1）飞轮为铸件，在加工时应照顾各部加工余量，避免加工后造成壁厚不均匀，如果铸件毛坯质量较差，应增加划线工序。

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，可用心轴装夹工件，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内孔轴心线的对称度检查，可采用专用检具进行检查。

4

2．4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

生产纲领：10000件/年 零件类型：中小型 生产类型：大批大量生产。 由于飞轮零件的材料要求选用HT200，抗拉强度和塑性低，但铸造性能和减震性能好，因此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；铸造性能较好，需要进行人工时效处理。该零件是大批量生产，零件的轮廓尺寸不大，所以企业选用机械砂型铸造，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，但工人的技术水平要求较低。

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定格加工表面的加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸：

根据表2-5 知加工余量为G级，砂型铸造机器造型的机械加工余量等级需要降低一级选用，则其加工余量等级为H级。 1. 右大端面（110mm）

考虑其长度为110mm，查表2-4，此时机械加工余量为3mm。根据表2-1，选用毛坯铸件的公差等级为T11，再根据表2-3得铸件的尺寸公差为5.故得，毛坯尺寸为Φ113±2.5mm

表面粗糙度为12.5μm，由表2-30差得无精度等级，所以，尺寸公差为0. 工序尺寸为110mm。 2. 左端面（95mm/110mm）

考虑其基本尺寸为95mm，查表2-4，此时机械加工总余量为1.4mm。根据表2-3查得铸件公差为4.4.所以，毛坯尺寸为96.4±2.2mm。

考虑其长度为110mm，查表2-4，此时机械加工余量为3mm。根据表2-1，选用毛坯铸件的公差等级为T11，再根据表2-3得铸件的尺寸公差为5.故得，毛坯尺寸为Φ113±2.5mm

（95mm）表面粗糙度为12.5μm，由表2-30差得无精度等级，所以，尺 寸公差为0. 工序尺寸为95mm。

表面粗糙度为12.5μm，由表2-30差得无精度等级，所以，尺寸公差为0. 工序尺寸为110mm。 3. 通孔（Φ38mm）

这个通孔大于30mm，所以要铸出。根据表2-3铸件尺寸公差为3.6mm。故，其毛坯尺寸应该为Φ30+-1.8mm。

内孔精度要求介于T7-T11，查《车削加工的加工余量竟要参考值》得出，半精加工的加工余量经验值是-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Φ38H7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，所以取1.1.

5

粗车孔的经济精度为IT11-IT13，表面粗糙度为6.3-12.5μm.半精车Φ38H7 孔的等级取IT11，表面粗糙度取12.5.

半精车内孔的尺寸及表面精度的确定，可参考《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，表面粗糙度为1.6-3.2μm.选用公差等级IT10，，表面粗糙度为3.0μm. 确定工序尺寸及余量为：

?0.11

粗车Φ37mm Z=5Φ370 IT11

?0.07半精车Φ37.8mm Z=1.1*2 Φ37.80 IT10

精车Φ38mm Z=0.4*2 Φ380

4. 端面（Φ100mm）

+0.025

IT7

考虑其基本尺寸为100mm，查表2-4得，机械加工总余量为6mm。根据表2-3得，铸件尺寸公差为4.4mm。故，铸件毛坯尺寸为106±2.2mm。

由图，此端面无精度要求，所以，其工序尺寸为100mm。

5. 槽（10mm）

实心，不插槽。毛坯尺寸为10mm。

槽的表面粗糙度为1.6μm，精度要求是IT9，由表2-30查得公差等级为36μm。工序尺寸及公差为10±0.018mm。 6．外圆面（Φ200mm）

考虑其基本尺寸为200mm，查表2-4得，铸件的加工总余量为8mm。根据表2-3得，铸件的尺寸公差为5.6mm。故，毛坯尺寸为Φ208±2.8mm。

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Φ200外圆面的工序尺寸偏差，按“入体原则”标注。Φ200外圆面的加工余量及工序尺寸为：

粗车 Φ202mm 2Z=208-202=6 IT12 Φ202 0-0.48 精车 Φ200mm 2Z=2 IT9 Φ200 0-0.115

7. 四内孔（20mm）

实心，不铸孔。毛坯尺寸为Φ20mm。

孔的表面粗糙度为25μm，精度要求不高，精度等级为IT7，查《工艺手册》表2-30得尺寸公差为21mm。工序尺寸为Φ20+-10.5mm

根据以上说明，列表格1-1如下：

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工序号 加工表面 基本尺机械加毛坯尺寸（mm） 公差等级 工序尺寸及公差（mm） 表面粗糙度 （μm） 寸（mm） 工总余量（mm） 1 2 3 孔 右端面 左端面 110 95 Φ37 Φ37.8 Φ38 5 3 1.4 Φ113±2.5 96.4±2.2 Φ30-1.8 + IT11 IT10 IT7 110 95 ?0.11Φ370 12.5 12.5 12.5 6.3 1.6 12.5 3.2 3.2 1.1×2 0.4×2 6 10 6 2 106±2.2 10 200±2.8 ?0.07Φ37.80 Φ38-+0.025 0110 10±0.018 Φ202-0.48 Φ200-0.115 Φ20-10.5 +004 5 6 Φ100端面 槽 Φ200端面 Φ106 10 Φ200 IT9 IT12 IT9 7 4×Φ20的孔 Φ20 20 Φ20 IT7 25

2.5确定切削用量

1．车右端面

左端面定位，以硬质合金刀具来切削右端面。由于这个工步是在一台机床上经多件夹具装夹一次走刀完成的。

确定被吃刀量ap ap应等于右端面的毛坯加工余量（见表1-1），即ap1=Z=3mm。

1) 计算切削速度 选用CA6140,查机床说明书得工件的转速n=560m/min，则

切削速度vc=3.14*d*n/1000=3.14*200*560/1000=352m/min

2) 确定机床主轴转速：ns=1000v/（3.14*200）=1000*352/（3.14*200）=560r/min 3) 确定进给量f 根据《指导手册》查得硬质合金刀具半精车端面是

0.35-0.65mm/r 现选用0.35m/min。

4) 进给速度的计算 vf=nf=449*0.35=157（mm/min） 2.内孔

以高速钢刀具车孔，分三次完成走刀。

确定被吃刀量ap ap应等于右端面的毛坯加工余量（见表1-1），

7

即

ap1=5，ap 2=1.1×2， ap3=0.4×2

确定进给量f 根据表5-36（参考镗孔）， 得f 粗车 f=1mm/r 半精车f=0.4mm/r 精车 f=0.2mm/r

确定切削速度 根据表5-36（参考镗孔），得 粗车vc1=25m/min 半精车vc2=30m/min 精车vc3=20m/min

机床主轴转速 车孔ns1=1000v1/（3.14*37）=1000*25/（3.14*37）=215r/min。 ns2=1000v2/（3.14*37.8）=1000*30/（3.14*37.8）=252r/min ns=1000v3/（3.14*38）=1000*20/（3.14*38）=168r/min 进给速度的计算根据公式vf=nf 得 粗车vf =215*1=215mm/min 半精镗 vf =252*0.4=101mm/min 精镗 vf =168*0.2=34mm/min

3.车Φ200mm的外圆面

右端面定位，以硬质合金刀来切削。两次走刀，粗车-半精车。 确定背吃刀量ap Φ200mm的外圆面ap由表5-2查得， 即ap1=6.5mm，ap2=1.5。

进给量的确定 根据《指导手册》表5-2查出 粗车 f=0.7-1，现选1mm/r 精车 f=0.1-0.3，现选0.1mm/r 确定切削速度 据表5-2查得切削速度为粗车45-65m/min，现选Vc=65m/min 精车90-110m/min，现选Vc=90m/min 确定主轴速度 根据公式 ns=1000v1/（3.14*d）

粗车 ns=1000*65/（3.14*95）=218r/min 精车 ns=1000*90/（3.14*95）=302r/min

4.车左端面

右端面定位，以硬质合金刀来切削左端面。由于是由110mm的端面和95mm的端面组成，所以要进行两次走刀、一次装夹。

确定背吃刀量ap 95mm的左端面 ap应等于右端面的毛坯加工余量（见表 1-1），即ap1=Z=1.4mm，ap2=Z=3。

机床主轴转速 机床主轴转速和右端面一样， 选用CA6140,查手册得工件的转速n=560m/min，

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切削速度 vc=3.14*d*n/1000=3.14*200*450/1000=352m/min 确定进给量 根据《指导手册》表5-3得 f=1mm/r 进给速度的计算 进给速度和右端面一样 vf=nf =560r/min 。

5.车Φ100的外圆面

以硬质合金刀具车Φ100的端面，装夹一次，一次完成走刀。

背吃刀量ap Φ100mm的端面 ap的ap应该等于毛坯加工余量（见表1-1），即ap=Z=3mm.

机床主轴转速 选用CA6140,查手册得工件的转速n=560m/min， 切削速度 vc=3.14*d*n/1000=3.14*100*560/1000=176m/min 确定进给量 根据《指导手册》表5-3得 f=1mm/r 进给速度的计算 vf=nf =560r/min 6. 拉键槽

用键槽拉刀拉出Φ10mm的键槽，十次走刀完成。 f=1mm/z。 7. 四个内孔

用高速钢刀具钻孔一次走刀完成。

确定进给量 根据表5-24查得f在0.2-0.4中，现取f=0.4mm/r 确定切削速度 根据表5-24查的Vc在16-24中， 现取Vc=24m/min 确定机床主轴转速 ns=1000v/（3.14*20）=1000*24/（3.14*20）=382r/min

确定进给量 根据《指导手册》表5-38查出进给量在0.06-0.2 现取

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综上所述，列表1-3如下：

工序号 1 右端面 Φ38+0.025 内孔 02 车右端面 硬质合金 粗车 半精车 精车 3 左大端面 高速钢 高速钢 高速钢 加工部位 加工内容 刀具材料 走刀 背吃刀量 主轴转数 进给量 次数 1 1 1 1 1 5 1.1×2 0.1×2 1.4 3 1 3 560 0.2 560 mm 3 r/.min 560 215 252 168 560 mm/r 0.35 1 0.4 0.2 0.2 进给速度r/min 157 215 252 168 352 车左大端硬质合金 面， 4 Φ100mm外圆面 车Φ100mm硬质合金 端面 插10±0.018mm键槽 拉刀 5 10±0.018mm键槽 10 1 1 6 Φ200mm外圆面 粗车 精车 钻孔 硬质合金 1 1 6.5 1.5 20 218 302 382 1 0.1 0.4 65 90 7 4×Φ20mm孔 高速钢 1

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小结

感谢黄老师长期以来悉心的指导和在设计过程中提的修改意见，让我对飞轮工艺工装设计有了较全面的了解，置身老师的指导过程中，不仅我的思想观念焕然一新，也改善了我的思考方式，为日后的工作和更进一步的学习打下了坚实的基础，也积累了许多宝贵的设计经验。

为了讲课本所学知识与实践相结合，我们进行了为期四天的课程设计，通过这次实习我们学习到了很多东西，巩固了课本的理论知识，受益匪浅。 这次课程设计，由于理论知识的不足，再加上平时没有什么设计经验，一开始的时候有些手忙脚乱，不知从何入手。在老师的谆谆教导，和同学们的热情帮助下，使我找到了信心每一个数据都要从机械设计书上或者机械设计手册上找到出处。虽然种种困难我都已经克服，但是还是难免我有些疏忽和遗漏的地方。完美总是可望而不可求的，不在同一个地方跌倒两次才是最重要的。抱着这个心理我一步步走了过来，最终完成了我的任务。

在今后的学习中,一定要戒骄戒躁,态度端正,虚心认真?.要永远的记住一句话:态度决定一切. 课程设计也接近了尾声。经过四天的奋战我的课程实训终于完成了。在没有做课程实训以前觉得课程设计只是对所学知识的单纯总结，但是通过这次做课程实训发现自己的看法有点太片面。课程实训不仅是对前面所学知识的一种检验，而且也是对自己能力的一种提高。通过这次课程实训使我明白了自己原来知识还比较欠缺。自己要学习的东西还太多，以前老是觉得自己什么东西都会，什么东西都懂，有点眼高手低。通过这次课程实训，我才明白学习是一个长期积累的过程，在以后的工作、生活中都应该不断的学习，努力提高自己知识和综合素质。

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参考文献

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