涡轮箱的加工工艺

.z.第1章绪论箱体类是机器或部件的根底零件，它将机器或部件中的轴、套、齿轮等有关零件组装成一个整体，使它们之间保持正确的相互位置，并按照一定的传动关系协调地传递运动或动力。因此，箱体的加工质量将直接影响机器或部件的精度、性能和寿命。国内的箱体普遍存在着功率与重量比小，或者传动比大而机械效率过低的问题。而且材料品质和工艺水平上还有许多弱点。由于在传动的理论上、工艺水平和材料品质方面没有突破，因此，没能从根本上解决传递功率大、传动比大、体积小、重量轻、机械效率高等这些根本要求。国外的箱体特别是涡轮，以德国、丹麦和日本处于领先地位，特别在材料和制造工艺方面占据优势，其工作可靠性好，使用寿命长。但其传动形式仍以定轴齿轮传动为主，体积和重量问题，也未解决好。当今的箱体是向着大功率、大传动比、小体积、高机械效率以及使用寿命长的方向开展。由于加工中心以及夹具本身的误差会使得箱体的加工质量受到影响，在国内外的箱体加工中，各生产厂家根据箱体的构造以及生产类型和加工精度的不同，合理选择不同的工艺装备和加工工艺过程，尽量减少误差，得到优秀的加工质量。加工工艺过程，加工中心和夹具本身的误差都会使箱体的加工质量受到影响，在加工该类零件的过程中，只有改良加工工艺方案，选择适宜的定位夹紧方案，有效利用各种设备和加工刀具，设定最正确切削用量，才能切实有效地保证加工质量、提高生产效率。因此题箱体类零件的工艺规程设计，对其加工质量及实用效率具有十分重要的意义。通过比拟，选择更加合理的加工方案，选择适宜的工艺装备以及专用夹具，在设计夹具过程中应要选择合理的夹紧方案。根据箱体零件图的技术要求，分析各种对孔和平面的精度及外表粗糙度要求，选择箱体的材料和毛坯，根据加工顺序为先面后孔，加工阶段粗、精加工要分开的原则，并且合理的安排热处理工序，制定较为合理的工艺路线，设计工艺规程选择粗基准，选择定位基准，选择加工设备和工艺设备。确定机械加工余量、确定工序尺寸及公差，确定切削用量及根本工时。填写工艺及工序卡。在设计夹具时，选择合理的定位夹紧方式，设计出较为合理可用的夹具机构。第2章零件的分析2.1零件的作用该箱体是用于专机的机壳，该机壳的主要作用是利用液压马达通过齿轮传递带动两轴的旋转，箱体通过导轨进展移动，两个传动轴输出，对外动作。该箱体保证各轴之间的中心距及平行度，并保证箱体部件与液压马达的正确安装。因此该专机箱体零件的加工质量，不但直接影响机壳的装配精度和运动精度，而且还会影响专机的工作精度、使用性能和寿命。该箱体的底面与导轨配合，前后端面支承孔、用以安装传动轴，实现其输出功能。2.2零件的工艺分析由该专机箱体零件图可知。该箱体是一个簿壁壳体零件，由于受到专机空间的影响，该箱体的构造十分紧凑，两个传动轴的中心距很小，它有九个平面需要进展加工。支承孔系在前后端面上。此外各外表上还需加工一系列螺纹孔。E面的平行度要求，F面对E面的垂直度要求，=1\*ROMANI、=2\*ROMANII孔对E面的平行度要求，=1\*ROMANI、=2\*ROMANII之间的同轴度要求，M`面对轴孔的垂直度要求，根据专机的要求，E、F以及M`是主要的加工外表，外表粗糙度为3.2。各个外表上的螺纹孔均有位置度要求。2.3生产纲领和生产类型确实定生产纲领是指*种产品的年产量生产纲领的计算公式为其中N————生产纲领，Q————产品的年产量，N————每台产品中该零件的数量，————备品率，————废品率取5％；去1％==1060〔件/每年〕，查表属于中批量生产。第3章工艺规程设计3.1确定毛坯的制造形式零件材料为HT20—40。此零件的形状复杂、其材料为灰铸铁，故可用铸造方法。此零件可采用砂型铸造法，由于零件生产纲领为1060件，到达中批量生产的水平，可以采用金属模机器造型，以保证生产率高、铸件精度高、外表质量与机械性能均好的要求。3.2基面的选择1、粗基准的选择。选择粗基准主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。粗基准的选择对保证加工余量的均匀分配和加工面与非加工面〔作为粗基准的非加工面〕的位置关系具有重要影响。在该箱体零件的加工过程中，选择该箱体的底面为粗基准，再用精基准定位加工轴孔，这样的加工余量一定就是均匀的。2、精基准的选择。选择精基准时应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具构造简单，工件装夹方便。从该箱体的零件零件图可以知道，E、F面可以作为加工过程的精基准，所以在工艺工程中必须保证这两个面的粗糙度以及位置精度。3.3制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，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，以便使生产本钱尽量下降。方案一工序Ⅰ铸造工序Ⅱ热处理工序Ⅲ粗铣A面工序Ⅳ粗刨—半精刨E、F面工序Ⅴ粗铣G、H面工序Ⅵ粗铣—半精铣L、K面工序Ⅶ粗铣A至如图工序Ⅷ粗镗—半精镗—精镗Ⅰ轴孔工序Ⅸ粗镗—半精镗—精镗Ⅱ轴孔工序Ⅹ粗镗—半精镗Ⅲ轴孔工序Ⅺ反刮M面工序Ⅻ反刮M`面工序ⅩⅢ钻L面工艺孔，钻攻L、P面M12螺纹孔工序ⅩⅣ钻攻L、K面M8螺纹孔工序ⅩⅤ钻攻E面上M12,M6螺纹孔工序ⅩⅥ钻攻O、G、P面上M6的螺纹孔工序ⅩⅦ钻攻A面上M6的螺纹孔工序ⅩⅧ去毛刺、修锐边工序ⅩⅨ清洗、检验方案二工序Ⅰ铸造工序Ⅱ热处理工序Ⅲ粗铣E面工序Ⅳ粗刨—半精刨E、F面工序Ⅴ粗铣G、H面工序Ⅵ粗铣A面至如图工序Ⅶ粗铣L面工序Ⅷ粗铣K面工序Ⅸ粗铣O面工序Ⅹ粗铣P面工序Ⅺ刮M与M`面工序Ⅻ粗镗=1\*ROMANI、Ⅱ、Ⅲ轴孔工序ⅩⅢ半精镗=1\*ROMANI、Ⅱ、Ⅲ轴孔工序ⅩⅣ精镗=1\*ROMANI、Ⅱ轴孔工序ⅩⅤ钻L面工艺孔，钻攻L、P面M12螺纹孔工序ⅩⅥ钻攻L、K面M8螺纹孔工序ⅩⅦ钻攻E面上M12,M6螺纹孔工序ⅩⅧ钻攻O、G、P面上M6的螺纹孔工序ⅩⅨ去毛刺、修锐边工序ⅩⅩ清洗、检验工艺方案的比拟与分析上述两个工艺方案的区别在于：方案一是把三个轴孔分开加工，在加工过程中粗镗、半精镗、精镗是在同一道工序里，而方案二是镗孔时，把粗镗、半精镗、精镗分开进展加工,而且三个孔是同时进展加工的。方案二比拟与方案一，其优越性在于在中批量生产中把粗镗、半精镗、精镗分开进展加工，可以逐步提高各个轴孔的质量要求，可以提高各孔间的相互位置精度及各自的尺寸精度，保证箱体零件的技术要求。所以，方案二比拟优越，确定为此零件的加工工艺路线。3.4机械加工余量及毛坯尺寸确实定加工余量确实定在此项中，不必每道工序的加工余量都写出来，只需查出局部重要的、得计算的加工余量即可。1、粗铣上外表的加工余量：由"机械制造技术根底课程设计指导教程"表2—35平面的加工余量，及考虑在铸造过程中，上外表会产生气泡等局部，因此，加工余量得留大点。从而得出粗铣上外表的加工余量为3mm。2、粗刨、半精刨E、F面的加工余量：由"金属机械加工工艺设计手册"表4—28查出粗刨E、F面的加工余量取4mm，半精刨E、F面的加工余量取2mm。3、镗孔的加工余量：由"机械制造技术根底课程设计指导教程"表2—29查出粗镗半精镗精镗=1\*ROMANI轴孔φ75H721.50.5=2\*ROMANII轴孔φ75H721.50.5=3\*ROMANIII轴孔φ75H731.554、加工M12的加工余量：由"机械制造技术根底课程设计指导教程"表2—29查出先钻孔φ10.2，它的加工余量为5.1mm，攻螺纹M12的加工余量为1.8mm.。5、加工孔M8的加工余量：由"机械制造技术根底课程设计指导教程"表2—29查出先钻孔φ6.7，钻孔的加工余量为3.35mm，攻螺纹M8的加工余量为1.3mm。6、加工孔M6的加工余量：由"机械制造技术根底课程设计指导教程"表2—29查出先钻孔φ5，钻孔的加工余量为2.5mm，攻螺纹M8的加工余量为1.5mm。3.4.2毛坯尺寸确实定1、平面加工工序余量=1\*GB3①铣A面：粗加工余量：Z1=3mm毛坯余量：Z=3mm=2\*GB3②刨E面：粗加工余量：Z1=4mm半精加工余量：Z2=2mm毛坯余量：Z=6mm=3\*GB3③铣侧面G：粗加工余量：Z1=3mm毛坯余量：Z=3mm=4\*GB3④刨F面：粗加工余量：Z1=4mm半精加工余量：Z2=2mm毛坯余量：Z=6mm=5\*GB3⑤铣L面：粗加工余量：Z1=3mm毛坯余量：Z=3mm=6\*GB3⑥铣K面：粗加工余量：Z1=3mm毛坯余量：Z=3mm=7\*GB3⑦铣O面：粗加工余量：Z1=3mm毛坯余量：Z=3mm=8\*GB3⑧铣P面：粗加工余量：Z1=3mm毛坯余量：Z=3mm=9\*GB3⑨刮M面：粗加工余量：Z1=1.5mm毛坯余量：Z=1.5mm=10\*GB3⑩刮M｀面：粗加工余量：Z1=1.5mm半精加工余量：Z2=0毛坯余量：Z=2mm2、轴孔加工工序余量=1\*GB3①粗镗、半精镗、精镗轴孔71mm粗镗至73mm半精镗至74.5mm精镗至75mm=2\*GB3②粗镗、半精镗轴孔79mm粗镗至81mm半精镗至82.55mm由上述加工余量确实定，从而可以得出毛坯外形尺寸为：302mm*182mm*198.2mm。〔备注：在此项中所涉及但没有提及的查表资料，皆为"机械制造技术根底课程设计指导教程"〕第4章光滑极限量规的设计4.1量规尺寸的计算由于此零件的孔加工比拟多，在此设计φ75H7孔用塞规。由"互换性与技术测量"表5—2查出工作量规的制造公差T和位置要素Z，并确定量规的形状公差和校对量规的制造公差：塞规制造公差：T=0.0036mm塞规位置要素：Z=0.0046mm塞规形状公差：T/2=0.0018mm参照量规公差带图计算量规的极限偏差："通规〞〔T〕：上偏差=EI+Z+T/2=0+0.0046+0.0018=-0.0064mm下偏差=EI+Z-T/2=0+0.0046-0.0018=0.0028um磨损极限=EI=0由此得出通规的尺寸为：φmm。"止规〞〔Z〕：上偏差=ES=+0.032mm下偏差=ES-T=0.032-0.0036=0.0294um由此得出通规的尺寸为：φmm。公差带如图4－1所示图4－1量具公差带图4.2量规的技术要求：量规测量面的材料，可用淬硬钢〔合金工具钢、碳素工具钢、渗碳钢〕和硬质合金等材料制造，也可在测量面上镀以厚度大于磨损量的镀铬层、氮化层等耐磨材料。量规的测量面不应有锈迹、毛刺、黑斑、划痕等缺陷。其他外表不应有锈蚀和裂纹。量规的测头和手柄联结应结实可靠，在使用过程中不应松动。量规测量面的硬度，对量规的使用寿命有一定影响，通常用淬硬钢制造的量规，其测量面的硬度应为58~65HRC。量规测量面的外表粗糙度，取决于被检验工件的根本尺寸、公差等级和粗糙度以及量规的制造工艺水平。量规外表粗糙度的大小，随上述因素及量规构造型式的变化而异。一般不低于光滑极限量规国家标准推荐的外表粗糙度数值，见表5—3。设计量具如图4－2所示：图4－2量具外形尺寸第5章数控镗床的选择与镗刀的设计5.1数控镗床由于单刃镗刀的角度设计可参照车刀的角度设计来设计，所以在此设计单刃镗刀的角度时，以车刀设计过程及要求来设计。在此，刀具材料选为45钢。先进的刀具构造能有效地减少换刀和重磨时间，大大提高切削效率和加工质量，为此，需根据不同的类型选用适宜的构造。在此，采用可高速钢焊接单刃镗刀。刀具几何参数包括：刀具角度、刀面形式、切削刃形状等。它们对切削时金属的变形、切削力、切削温度、刀具磨损、已加工外表质量等都有显著的影响。刀具合理的几何参数，是指在保证加工质量的前提下，能够获得最高刀具耐用度，从而到达切削效率或降低生产本钱目的的几何参数。刀具合理几何参数的选择主要取决于工件材料、刀具材料、刀具类型及其他具体工艺条件，如切削用量、工艺系统刚性及机床功率等。前角的选择：根据合理前角的选择原则，取为=-；后角的选择：根据合理后角的选择原则，在＞0.25mm/r时，时，后角=~，在此取为；主偏角和副偏角的选择：根据合理主偏角的选择原则，在此可取=；根据合理副偏角的选择原则，在不引起振动的情况下可选取较小的数值，可取为=~，在此取为；刃倾角的选择：根据合理刃倾角的选择原则，加工一般钢料和灰铸铁，精镗取=~，在此取为。其设计刀具如图5－1所示：图5－1刀具角度图第6章夹具设计6.1工件在本道工序的工艺分析该工序是进展=1\*ROMANI，=2\*ROMANII的精镗加工，由于两轴孔的对底面都有平行度要求，而且两孔分布在两侧，可以用回转工作台进展调头镗削加工，分布在两侧的两孔对各自中心线都有同轴度要求，=1\*ROMANI轴孔与E面的距离是7级精度要求，而=2\*ROMANII轴孔与=1\*ROMANI轴孔的距离是6级精度要求，所以，在设计夹具过程中必须考虑到这些。6.2确定夹具的构造方案确定定位方案，设计定位元件该夹具设计的是一个孔的精镗的夹具，夹具定位中应该限制5个自由度。该到工序的设计基准是E面，E面可以考虑作为零件的主要定位平面，可以限制三个自由度，在F面上加一个导向定位块，总共限制了5个自由度。在夹具设计过程中，考虑到如果夹具体直接和工件接触会造成夹具体的磨损，防止夹具体与零件间磨损后，更换夹具体的麻烦，所以在夹具体上设计支承板，当磨损过渡后，可以直接更换支承板。支承板的选择，根据工件尺寸要求及夹具设计构造要求，查"机床夹具设计手册"，选用支承板〔GB2236—80〕中H=16mm、L=160mm的支承板两块。夹紧方案的选择该零件的生产纲领是中批量生产，生产量不是太大，并且夹紧面是平面，，因此，可以直接考虑手动夹紧装置，可以使用夹紧螺杆。根据"机床夹具设计手册"中移动压板〔GB2175—80〕，选择螺纹公称直径为M8的移动宽头压板。定位精度分析与计算夹具在以E面定位，=1\*ROMANI轴孔的工序基准也为E面，工件以面定位时,由于定位副很容易制造的很准确，可视=0，由于E面是已加工过的精基准，==0。而加工=2\*ROMANII轴孔的加工尺寸76.20.1mm的基准是=1\*ROMANI轴孔，两者不重合，所以存在基准不重合误差。工序基准和定位基准之间的联系尺寸是135.20.02mm,所以基准不重合度误差=0.04mm。因为是以平面定位，不考虑定位副的制造误差，=0，所以==0.04<[(1／3)×2×0.1]=0.07mm所以定位精度能到达要求。夹紧力与切削力的计算分析根据"机床夹具设计手册"表1-2-3可得，在精镗时切削力=查表1-2-4在中为在中为查表1-2-6并计算的=68.257N=40.047N所以实际夹紧力为=K=1.5*68.257=102.4N=K=1.5*40.047=60N6.3导向装置确实定镗套确实定根据镗床夹具的设计要求，先确定镗套，然后再确定衬套。由于此次工序中精镗的两个孔的中心距十分小，故此镗床夹具中导向套的布置形式是单面后导向，所镗孔直径为φ75，旋转镗杆直径为φ70,查"机床夹具设计手册"，采用固定式镗套〔GB2266—80〕中B型，d=70。由于两孔的中心距比拟小，所选择的镗套必须削边。镗套的如图6－1所示：图6－1镗套螺钉的选择根据"机床夹具设计手册"中镗套螺钉〔GB2269—80〕来选择，可选择M12的镗套螺钉。6.4镗模板的设计在导向装置中,镗套是安装在镗模板上,因此镗模板必须具有足够的刚度和强度,以防变形而影响钻孔精度.在此套镗模夹具中选用的是可卸式镗模板,在装卸工件时需从夹具体上装上或卸下,钻模板在夹具体上采用定位销一面双孔定位,螺栓紧固,镗模精度较高，镗模板在于镗套配合的时候采用的是H6/g6的配合。最终确定的镗模板外形为如图6－2:图6－2镗模板参考T611型卧式镗床的技术参数和性能指标，耳座的=44mm,D=22mm。设计出的夹具装配图如图6－3所示：图6－3夹具装配图总结经过3个月的时间，在教师的指导和自己努力下，我的毕业设计终于圆满完成了。通过这次完整的毕业设计，我们系统地回忆和复习了大学三年所学的相关专业知识，在综合运用这些知识的过程中，加强了我们对其真正的理解，同时也深刻体会到学习的重要性并领会到设计也是一种学习的方式。在设计的过程中，我们综合运用了系统的设计方法和相关设计软件〔如AutoCAD、Word等〕，且应用熟悉相关设计资料〔包括手册、标准和标准等〕以及进展经历估算等方面有了一定程度的提高，深刻的感受到计算机和工具书及手册在设计中带来的便利和帮助。在此之中，让我也体会到了团队精神的重要性。通过组员彼此间的交流，让我们不仅解决了自身的问题，还可以提早了解后续相关工作中的问题，这样可以提前做好预防及提前了解相关解决此类问题的知识与方案，这样大大节省了时间，提高了工作效率，并且还增加了我们对知识的了解。作为工作前在学校对我们自己三年学习的一次总结，这次毕业设计使我们在根本理论