飛輪課程設計說明書

1、目錄一、零件的分析11.1零件的作用11.2設計要求11.3零件的工藝分析3二、工藝規(guī)程設計32.1確定毛坯的制造形式32.2毛坯的設計32.3基面的選擇42.4制定工藝路線52.5主要工序切削用量及工序尺寸的確定7三、夾具設計163.1問題的提出163.2定位基準的選擇163.3切削力及夾緊力計算173.4鉆套與鉆模板設計173.5夾具設計及操作簡要說明18四、設計心得20五、參考文獻21一、零件的分析1.1零件的作用第一個功用，啟動發(fā)動機。 飛輪在發(fā)動機上的結構是：在飛輪的同心軸上有個大齒輪，外面還會有一個小齒輪連接電動機，當我們擰動鑰匙接通電源以后，啟動電機將通過齒輪帶動飛輪，進而再帶動

2、曲軸、活塞等機件運轉，從而啟動發(fā)動機。我們知道飛輪轉動時會產生慣性，這個力的大小取決于飛輪的質量當飛輪有足夠大的運動慣性足以帶動發(fā)動機運轉時，發(fā)動機就被啟動了。那么，對于啟動發(fā)動機而言，飛輪是越輕越好還是重一點更好呢？ 其實這就如同發(fā)動機的最大扭矩同功率的關系是一樣。這里有一個公式：飛輪儲存的能量=飛輪重量*飛輪轉速。飛輪質量越輕，它的運動慣性就越小，啟動發(fā)動機所需的轉速就越高，因為過低的轉速不足以讓發(fā)動機正常工作，這就是為什么賽車的怠速都會比民用車高很多了。比如最極端的一級方程式賽車，怠速為5000轉每分鐘，令人咋舌吧！相反，如果飛輪質量慣性大，像一些大排量多氣缸V型發(fā)動機，因為排量大、扭矩

3、大、飛輪的質量也大，所以只需要較低的轉速就能保證發(fā)動機的正常怠速了，一般可能為每分鐘5到6百轉。第二個功用，儲存能量。 我們知道四沖程發(fā)動機每次做功后還要完成排氣、進氣、壓縮這幾個工序，很顯然，這四個沖程中，只有做功沖程才是發(fā)動機真正發(fā)力的沖程，而其它幾個沖程中該氣缸不僅沒有輸出能量，反而需要耗費不少能量。我們試想一下，如果沒有一個可以存儲能量的機件，那么動力輸出將是非常不平順的在某個缸做功的時候，動力會以爆發(fā)的形式輸出；而當沒有氣缸做功的時候，動力又會迅速降低，甚至是負值，那么這樣工作狀態(tài)的發(fā)動機顯然是無法讓人接受的。 飛輪的意義就在于此。做功后熱能轉化為動能驅動活塞，通過曲軸帶動飛輪旋轉，

4、利用飛輪所具有的較大慣性將能量存儲起來。當某缸做功時吸收部分能量，而當沒有氣缸做功時則釋放部分能量，這樣一增一降，才能保證曲軸旋轉的均勻性。這時有人會說：要是一臺V12發(fā)動機不就沒事了。不對！V12發(fā)動機的這種沖擊間隔肯定會比直4發(fā)動機要小得多，但是這不代表就會沒有，而且出于成本和曲軸旋轉平順性的考慮，飛輪的作用是不可替代的。從上面的原理我們可以看出，如果飛輪的質量大，那么這種曲軸轉速的均勻性就會更好，表現(xiàn)出來就是發(fā)動機的平順性更好，但如果想要實現(xiàn)發(fā)動機轉速的快速提升，可就很費力了。也就是說，如果飛輪的質量過大，發(fā)動機會運轉的更平穩(wěn)，不會有突然的急加速和急減速，但是發(fā)動機的響應性會變差，讓人感

5、覺遲鈍。這也就是我們常說的舒適性很好，但運動性不強.1.2設計要求汽車飛輪設計的基本要求: (1）在任何行駛條件下，能可靠地傳遞發(fā)動機的最大轉矩。(2）接合時平順柔和，保證汽車起步時沒有抖動和沖擊。(3）分離時要迅速、徹底。(4）從動部分轉動慣量小，減輕換擋時變速器齒輪間的沖擊。(5）有良好的吸熱能力和通風散熱效果，保證離合器的使用壽命。 6）避免傳動系產生扭轉共振，具有吸收振動、緩和沖擊的能力。(7）操縱輕便、準確。(8）作用在從動盤上的壓力和摩擦材料的摩擦因數(shù)在使用過程中變化要盡可能小，保證有穩(wěn)定的工作性能。(9）應有足夠的強度和良好的動平衡。(10）結構應簡單、緊湊，制造工藝性好，維修、

6、調整方便等圖1為零件三視圖，圖2為零件三維圖。飛輪零件簡圖 1.3零件的工藝分析（1）主要加工精度要求1）200mm外圓與38+0.025 0mm內孔同軸度公差為0.05mm。2）鍵槽100.018mm對38+0.025 0mm內孔軸心線對稱度公差為0.08mm。3）零件加工后進行靜平衡檢查。4）鑄造后時效處理。5）未注明鑄造圓角R5。6）未注倒角245。（2）其余技術要求：1）鑄造后時效處理。2.1確定毛坯的制造形式零件材料為QT500-5，考慮到汽車，貨車運行時經(jīng)常需要掛倒檔以倒行或輔助轉向，因此零件在工作過程中經(jīng)常受到?jīng)_擊性載荷，采用這種材料零件的強度也能保證。由于零件成批生產，而且零件

7、的輪廓尺寸不大，選用球墨鑄鐵，鑄造精度為2級，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產率和保證加工精度上考慮也是應該的。選擇毛坯時應該考慮的因素有：零件的生產綱領、零件材料的工藝性、零件的結構形狀和尺寸、現(xiàn)有的生產條件。由于飛輪零件的材料要求選用HT200，抗拉強度和塑性低，但鑄造性能和減震性能好，因此應選用毛坯類型為鑄件，較高強度鑄鐵，基體為珠光體，強度、耐磨性、耐熱性均較好，減振性也良好；鑄造性能較好，需要進行人工時效處理。該零件是大批量生產，零件的輪廓尺寸不大，所以企業(yè)選用機械砂型鑄造，其生產效率比手工制砂型高數(shù)倍至數(shù)十倍，特別適合大批量生產，雖然設備昂貴，但工人的技術水平要求較低，對中小型鍛

8、件的質量穩(wěn)定性也有明顯提高。2.2毛坯的設計2. 22 確定零件毛坯的機械加工余量查機械工藝師手冊，結合公司實際情況，將零件各加工面毛坯余量及公差列入下表2-1。簡圖表面代號基本尺寸余量余量公差備注A1-A3-實心B120031B210031B39521B411021B511021表2-12. 23繪制軸的毛坯簡圖軸的毛坯簡圖的繪制方法和步驟如下：（1）用雙點畫線畫出飛輪的主視圖。只畫主要結構，次要細節(jié)簡化不畫，非毛坯制造的孔不畫。如圖2-2圖2-2（2）將加工總余量按尺寸用粗實線畫在加工表面上。如圖2-3圖2-3（3）標注毛坯的主要尺寸。如圖2-4 圖2-42.4制定工藝路線2. 4擬定飛輪

9、的工藝路線及定位基準表2-2 飛輪機械加工工藝路線工序號工序名稱工序內容工藝裝備1鑄造鑄造2清砂清砂3熱處理人工時效4清砂細清砂5涂漆非加工表面涂防銹漆6車夾100mm毛坯外圓，以200mm外圓毛坯找正，車右端面，照顧22.5mm，車200mm外圓至圖樣尺寸，鉆車內孔38+0.025 0mm至圖樣尺寸，倒角245C6207車倒頭，夾200mm外圓，車左端大端面，保證尺寸95mm，車100mm端面保證尺寸110mm，倒角245C6208劃線在100mm圓的端面上劃100.018mm鍵槽線9插以200mm外圓及右端面定位，按38+0.025 0mm內孔中心線找正，裝夾工件，插100.018mm鍵槽

10、B5020專用工裝或組合夾具10鉆以200mm外圓及一端面定位，100.018mm鍵槽定向鉆420mm孔Z525專用鉆模11鉗零件靜平衡檢查專用工裝12檢驗按圖樣要求，檢查各部尺寸及精度13入庫入庫工藝分析1）飛輪為鑄件，在加工時應照顧各部加工余量，避免加工后造成壁厚不均勻，如果鑄件毛坯質量較差，應增加劃線工序。2）零件靜平衡檢查，可在38+0.025 0mm孔內裝上心軸，在靜平衡架上找靜平衡，如果零件不平衡，可在左大端面（200mm與160mm之間）上鉆孔減輕重量，以最后調到平衡。3）200外圓與38+0.025 0mm內孔同軸度檢查，可用心軸裝夾工件，然后再偏擺儀上貨V形塊上用百分表測出。

11、4）鍵槽100.018mm對38+0.025 0mm內孔軸心線的對稱度檢查，可采用專用檢具進行檢查。1 粗基準的選擇選用的粗基準必須便于加工精基準，以盡快獲得精基準。 粗基準應選用面積較大，平整光潔，無澆口、冒口、飛邊等缺陷的表面，這樣工件的定位才穩(wěn)定可靠。 當有多個不加工表面時，應選擇與加工表面位置精度要求較高的表面作為粗基準。 當工件的加工表面與某不加工表面之間有相互位置精度要求時，應選擇該不加工表面作為粗基準。 當工件的某重要表面要求加工余量均勻時，應選擇該表面作為粗基準。 粗基準在同一尺寸方向上應只使用一次。2. 精基準的選擇（1）零件已加工的表面作為定位基準，這種基準稱為精基準。合理

12、地選擇定位精基準是保證零件加工精度的關鍵。（2）選擇精基準應先根據(jù)零件關鍵表面的加工精度（尤其是有位置精度要求的表面），同時還要考慮所選基準的裝夾是否穩(wěn)定可靠、操作方便。（3）精基準的選擇原則：基準重合原則。盡量選擇設計基準作為精基準，避免基準不重合而引起的定位誤差?；鶞式y(tǒng)一原則。盡量選擇多個加工表面共享的定位基準面作為精基準，以保證.各加工面的相互位置精度，避免誤差，簡化夾具的設計和制造。自為基準原則。精加工或光整加工工序應盡量選擇加工表面本身作為精基準，該表面與其他表面的位置精度則由先行工序保證?；榛鶞试瓌t。當兩個表面相互位置精度以及各自的形狀和尺寸精度都要求很高時，可以采取互為基準原則

13、，反復多次地進行加工。（4）在選擇基準時不能同時遵循各選擇原則（甚至相互矛盾）時，應根據(jù)具體情況具體分析，以保證關鍵表面為主，兼顧次要表面的加工精度。2.5主要工序切削用量及工序尺寸的確定三、夾具設計2. 5. 1確定加工余量主要由查表，配合經(jīng)驗法類比法確定加工余量及工序尺寸。將相關數(shù)據(jù)列表4-1中。表2-3 飛輪加工余量與工序尺寸表工序號加工表面基本尺寸加工余量公差等級工序尺寸及公差表面粗糙度m6車右端面110+2211012.5鉆孔3718.52IT113712.5擴孔37.80.42IT1037.86.3鉸孔380.12IT738+0.025 01.67車左大端面95+229512.5車

14、100端面110+2211012.59插槽1010IT9100.018mm3.22. 5. 2確定切削用量根據(jù)加工余量和裝夾情況，確定走刀次數(shù)和背吃刀量； 查表結合經(jīng)驗確定主軸轉數(shù)和刀具進給量，數(shù)據(jù)見表4-2表2-4飛輪加工切削用量匯總表工序號加工部位加工內容刀具材料走刀次數(shù)背吃刀量mm主軸轉數(shù)r/.min進給量mm/r6右端面,38+0.025 0內孔車右端面硬質合金126000.2鉆孔高速鋼118.524000.2擴孔高速鋼10.426000.3鉸孔高速鋼10.121500.27左大端面，100mm端面車左大端面，硬質合金126000.2車100mm端面硬質合金126000.29100.0

15、18mm鍵槽插100.018mm鍵槽硬質合金10110420mm孔鉆420mm孔高速鋼1204000.2 2. 5. 3確定工時定額因飛輪為成批生產，因此可以采用經(jīng)驗估算法計算各工序的工時定額。主要利用經(jīng)過實踐而積累的統(tǒng)計數(shù)據(jù)及進行部分計算來確定，計算結果見表4-3在實際生產中，時間定額需要不斷修正。 表2-5飛輪機械加工工時定額工序號工序名稱工序內容工序時間（分）1鑄造鑄造毛坯2清砂清砂3熱處理人工時效4清砂細清砂5涂漆非加工表面涂防銹漆6車車右端面鉆車38內孔157車車左端大端面車100mm端58劃線在100mm圓的端面上劃100.018mm鍵槽線59插插100.018mm鍵槽710鉆鉆4

16、20mm孔1611鉗零件靜平衡檢查12檢驗按圖樣要求，檢查各部尺寸及精度3.1問題的提出夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應用于機械制造過程地切削加工、 熱處理、裝配等工藝過程中。機床夾具按在不同生產類型中的通用性，可以分為通用夾具. 專用夾具. 可調夾具. 組合夾具等因為是中批量生產，為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低生產成本，減輕勞動強度需要設計專用夾具，經(jīng)過分析，決定設計第55道工序鉆2-M10螺紋孔的專用夾具。3.2定位基準的選擇擬定加工路線的第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或

17、使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。此道工序后面還有精加工，因此本次工序沒有較高的技術要求，也沒有較高的平行度和對稱度要求，所以我們應考慮如何提高勞動效率，降低勞動強度，提高加工精度。我們采用已加工的大端面、85孔及鍵槽為定位基準，為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的螺母作為夾緊機構，利用鉆模板和鉆套實現(xiàn)快速定位加工。3.3切削力及夾緊力計算由于本道工序主要完成工藝孔的鉆孔加工，鉆削力。鉆削力 式（5-2）鉆削力矩 式（5-3）式中： 代入公式（5-2）

18、和（5-3）得本道工序加工工藝孔時，夾緊力方向與鉆削力方向相同。因此進行夾緊力的計算無太大意義。只需定位夾緊部件的強度、剛度適當即能滿足加工要求。3.4鉆套與鉆模板設計M10的加工需鉆，然后攻絲，因為鉆后還要攻絲，為了我們鉆后能及時的的攻絲，滿足加工要求。故選用多孔鉆模板，將之直接旋轉以更換鉆套，以減少更換鉆套的輔助時間。根據(jù)工藝要求：。即先用8.8mm的麻花鉆鉆孔，根據(jù)GB114184的規(guī)定鉆頭上偏差為零，故鉆套孔徑為9mm。再用標準M10絲錐攻絲，鉆套孔徑為10.2mm圖4 鉆套與鉆模板3.5夾具設計及操作簡要說明如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率避免干涉。應使夾具結構簡單，便

19、于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為鉆床夾具選擇了螺母夾緊方式。本工序為切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。本夾具的最大優(yōu)點就是結構簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故使用手動夾緊。為了提高生產力，使用快速螺旋夾緊機構。夾具體如圖6裝配效果如圖5。圖5 螺母與開口墊圈圖6 夾具體圖7 夾具裝配三維圖四、設計心得為期三周的工藝、夾具課程設計基本結束，回顧整個過程，我覺得受益匪淺。課程設計作為的重要的教學環(huán)節(jié)，使理論與實踐更加接近，加深了理論知識的理解，強化了生產實習中的感性認識。本次課程主要經(jīng)過了兩個階段。第一階段是機械加工工藝規(guī)程設計，第二階段是專用夾具設計。第一階段中認真復習了有關書本知識學會了如何分析零件的工藝性，學會了查各類工藝手冊。選擇加工余量，確定毛胚的形狀，大小等，繪制出了毛胚圖。又根據(jù)毛胚圖和零件圖構想出了兩種工藝方案，比較其中較合理的方案來編制工藝。其中運用了基準選擇，切削