涡轮箱零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计 (2)

课程设计涡轮箱零件的机械加工工艺规程题目及工艺装备设计班级机电052班完成日期2008年7月1日一、设计题目涡轮箱零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计二、原始资料1被加工零件的零件图（草图）1张2生产类型5000件/年三、上交材料1被加工工件的零件图1张2毛坯图1张3机械加工工艺过程综合卡片1张4与所设计夹具对应那道工序的工序卡片1张4夹具装配图1张5夹具体零件图1张6课程设计说明书5000字左右1份四、进度安排参考1熟悉零件,画零件图2天2选择工艺方案,确定工艺路线,填写工艺过程综合卡片5天3工艺装备设计画夹具装配图及夹具体图9天4编写说明书3天5准备及答辩2天五、指导教师评语成绩指导教师日期摘要机械制造程设计的主要内容是机械加工工艺规程编制和钻削孔工序专用夹具设计。在设计的过程中，学生能综合运用机械制造技术基础和其他课程的基本理论和方法，为了能够完成设计任务，必须竭尽所学，找到一种正确的设计方法。正确的制定一个零件的机械加工工艺规程。结合工艺设计内容，能够熟练的应用工艺计算方法，正确的进行工艺计算，如工艺参数、切削力、切削功率、切削速度、定位误差、夹紧力等。学生通过该课程设计，将所学理论与生产实践相结合，得到解决问题和分析问题能力的初步培养在三周的课程设计中，学生对机械工程学的兴趣将大有增长。他们将享受设计中的每一时刻。除此之外，他们将挖掘隐含的动力去学习机械自动化及材料科学的本专业课程ABSTRACTTHEDESIGNCOURSEOFMANUFACTURINGARETHEMAINCONTENTSOFAPOINTOFORDERPROCESSINGMACHINERYANDDRILLINGHOLESFORFIXTUREDESIGNPROCESSINTHEPROCESSOFTHEDESIGN,WECANMAKECOMPREHENSIVEUSEOFMACHINERYMANUFACTURINGTECHNOLOGYANDOTHERCOURSESBASEDONTHEBASICTHEORIESANDMETHODSINORDERTOFINISHTHEDESIGNWEHAVETOTHINKABOUTTHEMETHODTHATMAKEFULLUSEOFWHATWEHAVECOMBINATIONOFDESIGN,THEAPPLICATIONPROCESSCANBESKILLEDMETHODOFCALCULATINGTHECORRECTCONDUCTOFCALCULATION,SUCHASTECHNICALPARAMETERS,CUTTINGFORCE,CUTTINGPOWER,CUTTINGSPEED,POSITIONINGERROR,THECLAMPINGFORCE,ANDSOONTHROUGHTHECURRICULUMDESIGN,STUDENTSWILLLEARNTHEORYANDPRACTICEOFCOMBININGPRODUCTION,RESOLVEDTHEISSUEOFCAPACITYISSUESANDTHEINITIALTRAININGINTHECOURSEOFTHREEWEEKSOFMANUFACTURINGDESIGN,STUDENTSINTERESTINMECHANICALENGINEERINGHASBEENGROWINGRAPIDLYTHEYENJOYEVERYMOMENTOFTHELECTUREBESIDES,THEYWILLFOUNDLARGEROOMFORGIVINGFULLPLAYOFMYLATENTENERGYBYSTUDYINGTHECOURSESOFFEREDBYDEPARTMENTSOFINDUSTRIALAUTOMATIONANDMATERIALSSCIENCE目录1涡轮箱的工艺性分析及生产类型的确定111涡轮箱的用途112涡轮箱的技术要求113审查涡轮箱的工艺性214确定蜗轮箱的生产类型22确定毛坯、绘制毛坯简图321选择毛坯322确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量33拟定蜗轮箱工艺路线531定位基准的选择532表面加工方法的确定533加工阶段的划分634工序的集中和分散635工序顺序的安排736确定工艺路线7420H7的孔加工余量、工序尺寸和公差的确定9520H7的孔切削用量的计算106加工20MM的孔专用钻床夹具设计1161夹具设计的任务1162确定夹具的结构方案11621确定定位原件11622定位误差的分析与计算11623确定导向装置11624确定夹紧装置11625夹紧力的计算127方案的综合评价与结论138设计体会14参考文献161涡轮箱的工艺性分析及生产类型的确定11涡轮箱的用途涡轮箱主要用作减速器的箱体，用来支承涡轮蜗杆，其加工质量的优劣，将直接影响到涡轮与蜗杆相互位置的准确性及机器总成的使用寿命和可靠性。本箱体为典型的蜗杆下置箱体结构，涡轮箱通过74MM和132MM与20MM的孔分别与涡轮涡杆轴配合，其结构形状复杂，壁薄且厚度不均匀，外部为了增加其强度加有加强筋。涡轮箱是涡轮蜗杆传动的基础件，因此应具有足够的刚度和强度，此外由于涡轮蜗杆机构是一个发热大的传动机构，还应要求箱体具备较好的散热能力。涡轮箱的主要工作表面74J7MM和20H7MM的轴承支撑孔和132H8MM的轴承孔和结合面的加工精度必需达到要求。因此对涡轮箱的输出输入轴承支撑孔的精度要求在设计工艺规时应予以保证。12涡轮箱的技术要求加工表面尺寸及偏差/MM公差及精度等级表面粗糙度RA/M形位公差/MM74MM孔74J7IT7160025A20MM孔20H7IT7160012A132MM孔132H8IT83274MM孔定位910011IT6肋板16该零件形状特殊，机构复杂，属典型的箱体类零件。为实现支撑涡轮蜗杆的功能，其轴承支撑孔与涡轮蜗杆轴有配合要求，这些孔和面的加工精度直接影响机器的装配精度、使用性能和使用寿命，轴承孔的尺寸精度和相互位置精度要求较高。为了保证蜗杆水平装配在涡轮箱中，要求20H7MM的两轴承孔同轴度要求为0012MM,且两轴线的尺寸公差为0022MM。为了保证涡轮轴与蜗杆正确装配，传动准确，要求涡轮轴承孔74J7与蜗杆轴承孔20H7垂直度要求为0025MM。综上所述，该涡轮箱的各项技术要求制订的较合理，符合该零件在减速器中的应用。13审查涡轮箱的工艺性分析零件图可知，涡轮轴承孔的两端面与蜗杆轴承孔的两端面均要求切削加工，并在轴向方向上均高于相邻表面，这样可以减少加工面积，提高生产率，同样，为了保证涡轮蜗杆安置在基座上的稳定性，并尽可能减少底座平面的机械加工面积，箱体座不采用完整的平面；74MM和132MM的轴承孔与20MM的轴承孔的端面为平面，可防止加工过程中钻头钻偏，以保证孔的加工精度；此外，该零件除主要工作表面（74J7MM和132H8MM的轴承孔与20H7MM的轴承孔）外，其余表面的加工精度较低，不需要高精度机床加工；而主要工作表面虽然加工精度相对较高，但也可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保证质量地加工出来。由此可见，该零件的工艺性较好。14确定蜗轮箱的生产类型依设计题目知该零件年产量为5000件，设其备品率为4，机械加工废品率为1，则该零件的年生产纲领为NQM1A1B5000114115252件/年蜗轮箱的年产量为5252件，查表可知该产品为大量生产。2确定毛坯、绘制毛坯简图21选择毛坯由于该蜗轮箱在工作过程中只起到定位和支撑作用，受到冲击较小，不需要较大的强度和韧度，因此毛坯选择铸件。该蜗轮箱的轮廓不是很大，且生产属于大量生产，为提高生产率和铸件精度，宜采用砂型铸造（机器造型）方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为。522确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量1）公差等级因为毛坯选用灰铸铁，查表21得，公差等级为812级。查表25得，毛坯铸件的机械加工余量等级为EG查表24得，整个铸件机械加工余量（RMA）为2MM（F级）查表23得，铸件尺寸公差为CT10利用公式21，RF2RMACT/2以及公式22，RF2RMACT/22）零件表面粗糙度由零件图可知，该蜗轮箱各加工表面的粗糙度RA均大于16微米。根据上述诸因素，可查表确定该铸件的尺寸公差和机械技工余量，所得结果列于下表中。项目MM机械加工余量MM尺寸公差MM毛坯尺寸MM孔径74232684孔径1322361262距离为17324179地面高为20224232距离为72232684距离52228554距离为184241903拟定蜗轮箱工艺路线31定位基准的选择定位基准有精基准和粗基准之分，通常先确定精基准，再确定粗基准。1）精基准的选择根据该蜗轮箱零件的技术要求和装配要求，选择蜗轮箱左端面和74J7作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作基准进行加工，即遵循“基准统一”原则。74J7的轴线是设计基准，选用其作精基准定位加工20H7孔和端面，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。选用蜗轮箱左端面作为精基准同样是遵循“基准重合”原则，因为该蜗轮箱在轴向的尺寸大多以该面为设计基准。2）粗基准的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。本例选择蜗轮箱的底面和右端面为粗基准。采用蜗轮箱右端面作粗基准加工左端面，可以为后续工序准备好精基准。采用蜗轮箱底面作为粗基准，有利于加工和定位。32表面加工方法的确定根据蜗轮箱零件图各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法，如表所示加工表面尺寸精度等级表面粗糙度M加工方案蜗轮箱左右端面IT1263粗铣蜗轮箱前后端面IT13125粗铣涡轮箱上表面IT13125粗铣蜗轮箱底面IT1263粗铣74孔IT716粗镗半精镗精镗20孔IT716钻粗铰精铰132孔IT832粗扩精扩铰26沉孔锪钻13孔钻M8螺纹孔钻、攻M10螺纹孔钻、攻M12螺纹孔钻、攻33加工阶段的划分该蜗轮箱加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工、半精加工、两个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣蜗轮箱的前后端面、左右端面、底面。在半精加工阶段，完成20孔的钻、铰加工和74孔，132孔的镗削加工以及10螺纹孔，12螺纹孔，13孔的钻、铰加工。34工序的集中和分散本例选用工序集中原则安排蜗轮箱的加工工序。该蜗轮箱的生产类型为大量生产，可以采用万能型机床配以专用工具、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多加工表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。35工序顺序的安排机械加工工序1遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准。2遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，再安排精加工工序。3遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，后加工次要表面。4遵循“先面后孔”原则。综上所述，该蜗轮箱的安排顺序为基准加工主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工主要表面的半精加工和次要表面加工36确定工艺路线工序号工序名称机床设备刀具1粗铣蜗轮箱左右端面立式铣床端铣刀2粗铣蜗轮箱底面立式铣床端铣刀3粗铣蜗轮箱前后面立式铣床端铣刀4粗铣蜗轮箱上表面凸台面立式铣床端铣刀5粗镗、半精镗、精镗74孔万能卧式铣床镗刀6粗扩、精扩、铰132孔四面组合钻床麻花钻、扩孔钻、铰刀7钻、粗铰、精铰20孔四面组合钻床钻头复合铰刀8钻、粗铰13孔四面组合钻床钻头复合铰刀9锪平26沉孔四面组合钻床10钻、攻M12螺纹孔四面组合钻床麻花钻、丝锥11钻、攻M10螺纹孔四面组合钻床麻花钻、丝锥12钻、攻M8螺纹孔四面组合钻床麻花钻、丝锥13清洗清洗机14终检420H7的孔加工余量、工序尺寸和公差的确定由表228可查得，精铰余量；粗铰余量06ZM精铰；钻孔余量。查表120可以确定各工序尺寸的194ZM粗铰18ZM钻加工等级为精铰T7；粗铰T10钻T12。根据上述结果，再查标准公差数值表240可确定各工步的公差值分别为，精铰0021MM粗铰0084MM；钻021MM。综上所述，该工序各工步尺寸及公差分别为，精铰；粗铰；钻孔0849M。021520H7的孔切削用量的计算（1）钻孔工步1）背吃刀量的确定取18MM。PA2）进给量的确定由表522，选取该工步的每转进给量F02MM/R。3）切削速度的确定由表522,按工件材料HT200的条件选取，切削速度可取为14M/MIN。由公式（51）N1000V/D可求得该工序钻头转速N2477R/MIN，参照表49所列的Z535型立式钻床的主轴转速，取转速N275R/MIN。再将此转速代入公式（51），可求出该工序的实际钻削速度VND/10001554M/MIN2粗铰工步1）背吃刀量的确定取194MM。PA2）进给量的确定由表522，选取该工步的每转进给量F12MM/R。3）切削速度的确定由表522,按工件材料HT200的条件选取，切削速度可取为2M/MIN。由公式（51）N1000V/D可求得该工序钻头转速N3194R/MIN，参照表49所列的Z535型立式钻床的主轴转速，取转速N68R/MIN。再将此转速代入公式（51），可求出该工序的实际钻削速度VND/1000425M/MIN（3）精铰工步1）背吃刀量的确定取006MM。PA2）进给量的确定由表522，选取该工步的每转进给量F10MM/R。3）切削速度的确定由表522,按工件材料HT200的条件选取，切削速度可取为4M/MIN。由公式（51）N1000V/D可求得该工序钻头转速N6369R/MIN，参照表49所列的Z535型立式钻床的主轴转速，取转速N68R/MIN。再将此转速代入公式（51），可求出该工序的实际钻削速度VND/1000427M/MI6加工20MM的孔专用钻床夹具设计61夹具设计的任务已知工件材料为HT200，毛坯为铸件，所用机床为Z535型立式钻床，大批量生产。为该工序设计一钻床夹具。62确定夹具的结构方案621确定定位原件根据工序简图规定的定位基准，选用两个支撑钉与零件后端面接触限制一个移动和一个转动自由度，限制两个移动自用度，用平面与零件左端面接触限制两个转动、一个移动三个自由度，支撑钉与工件前底面接触限制一个移动自由度，此时由六点定位原理，工件的六个自由度被完全限制，实现工件的正确定位。622定位误差的分析与计算对于工序尺寸53MM而言，定位基准与工序基准重合，基准不重合误差B0，基准位移误差J0,所以定位误差DJB0MM；对于工序尺寸47MM而言，定位基准与工序基准重合，基准不重合误差B0，这里基准位移误差为0，所以定位误差D0；加工孔径尺寸20H7由刀具直接保证，定位误差B0。由上述分析可知，定位误差小于工件相应加工要求的公差的，该定位方案合理可行。153623确定导向装置本工序要求对被加工孔依次进行钻、粗铰、精铰3个工步的加工，最终达到工序简图上规定的加工要求，故选用快换钻套作为刀具的导向元件，查表910确定钻套高度H25MM，排屑空间H05D10MM。624确定夹紧装置针对大量生产的工艺特征，此夹具采用开口垫圈液动夹紧机构，通过液压缸的活塞杆与开口垫圈组合来实现工件的夹紧。625夹紧力的计算根据此工件的的夹紧装置采用端面夹紧，根据公式33122FJKFDFDDF332215769844JF7方案的综合评价与结论此次对涡轮箱的设计方案从毛胚的选择、工艺规程的设计到机床专用夹具的设计，整个工艺过程设计合理，达到了加工要求。在设计工艺规程时，各个工序合理可靠，一整套的的工艺过程有序的保证了各个加工工序的加工；在设计机床专用夹具时，工件在夹具上的定位合理，定位误差在要求的范围之内，夹紧可靠，能够保证工件在机床上的正确合理的加8设计体会为期三周的课程设计终于在紧张的节奏中接近尾声，这三周，是我不断学习不断提高的三周，是我查漏补缺受益匪浅的三周，可以说它是繁忙的，但更是充实的。通过这三个星期的学习，发现了自己的很多不足，自己知识的很多漏洞，看到了自己的实践经验还是比较缺乏，理论联系实际的能力还急需提高。经过几周的奋战我的课程设计终于完成了。这次课程设计是对这几年来所学知识的总结，也是对我以前所学知识的检验，通过这次做课程设计发现自己对知识的掌握程度还不够，一些知识的理解还很片面。通过这次课程设计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。通过这次课程设计，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。在这次课程设计中也使我们的同学关系更进一步了，同学之间互相帮助，有什么不懂的大家在一起商量，听听不同的看法对我们更好的理解知识，所以在这里非常感谢帮助我的同学。这次的课程设计也让我看到了团队的力量，我认为我们的工作是一个团队的工作，团队需要个人，个人也离不开团队，必须发扬团结协作的精神。刚开始的时候，大家就分配好了各自的任务，大家有的绘制零件图，有的写说明书，有的积极查询相关资料，并且经常聚在一起讨论各个方案的可行性。在课程设计中只有一个人明白是远远不够的，必须让每个人都知道，否则一个人的错误，就有可能导致整个工作失败。团结协作是我们成功的一项非常重要的保证。而这次设计也正好锻炼我们这一点，这也是非常宝贵的。在这个过程中，我也曾经因为实践经验的缺乏失落过，也曾经因设计方案而热情高涨。经受了一次又一次的失败，通过一次又一次经验总结，可以说在这个过程中，我磨练了自己的意志力，生活