机械制造技术课程设计-涡轮变速箱机械加工工艺及车内孔夹具设计.docx

目录序言-2-一的分析-3-1.1 零件的作用-3-1.2 零件的工艺分析-3-二工艺方案的分析及确定-5-2.1 确定毛坯的制造形式-5-2.2 基面的选择的选择-5-2.3 制定工艺路线-6-2.4 确定切削用量及基本工时-6-三夹具设计-15-3.1 定位方案-15-3.2 夹素方案-16-3.3 定位误差分析-17-3.4 辅助装置-17-总结-18-参考文献-19-序言机械制造业是制造具有定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种谷样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱.从某中菽义上讲，机械制造水平的高低是衡址一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。涡轮箱体零件的加工规程及其车R28孔夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节.正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量.本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，乂要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。一零件的分析1.1零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，箱体通过导轨进行移动，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。1.2零件的工艺分析零件的材料为HT2(X),为珠光体类型的灰铸铁，其机械性能：强度极限6=95Mpa,硬度：16()21OHBS.其强度、耐磨性、耐热性均较好，减振性也良好，铸造性能较好,但脆性较大,需进行人工时效处理。由该专机箱体零件图可知，该箱体是一个壳体零件，由于受到专机空间的影响，该箱体的结构十分紧凑，两个传动轴的中心距很小，它有九个平面需要进行加工，其中箱体外壳由粗加工直接得到，其他表面则通过粗加工、半精加工达到表面粗糙度要求。C表面跟64+0.050孔上还需加工螺纹孔。各个孔加工中，除了小61、69和小15由粗加工可以达到表面粗糙度要求外，其他孔均要进行半精加工.其中孔43+().025。对平面C和孔46+0.0250中心轴有垂直度要求。二工艺方案的分析及确定2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200灰铸铁（硬度I6O229HBS）,考虑到灰铸铁具有良好的储铁性能、减震性、耐磨性能以及切削加工性能低、缺口敏感性等特点，因此应该选择铸件，以便使涡轮箱在使用中耐磨性良好，保证零件工作可靠。2.2 基面的选择的选择1 .确定毛坯零件加工余址及形状：由机械制造工艺设计简明手册表2.2选用加工余量为MAF级，并查表2.2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表2所示：孔2 .基面的选择：I、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）的位置关系具有重耍影响.在该箱体零件的加工过程中，选择该箱体的底面为粗基准，再用精彩准定位加工轴孔，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号虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。从该箱体的零件零件图可以知道,C面、孔力46+0.025O中心轴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优精度。2.3 制定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、尺寸精度及位巴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卜.，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，以便使生产成本尽量下降。工艺路线见附表2.2机械加工工艺过程卡片2.4 确定切削用及基本工时工序4以A面为粗基准粗恍1面1 .加工条件加工要求：以A面为要基准粗铳AI面,加工余贵0.9mm机床：X61W立式铳床：刀具：根据切削用量手册表1.2选择YG6硬膜合金刀。根据K切削用量手册B表3.1取刀具直径d“=20Omm齿数Z=I5,由表3.2选择道具前角Yo=0°后角=8°,副后角aO-=100,刃倾角：s=-O°,主偏角Kr=60°,过渡刃Kr=30°,副偏角Kr=5°2,切削用量1）确定切削深度ap因为余量较小，故选择ap=0.9mm,一次走刀即可完成.2）确定每齿进给量fz由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端铳，以提高进给量提高加工效率。根据切削用量手册表3.5,使用YG6硬质合金端铳刀加工,机床功率为4.5kw（据简明手册表4238,X61W立式铳床）时：fz=0.14）.24mnz故选择：fz=O.I5mn,3）确定刀具寿命及磨钝标准根据切削用量:手册表3.7、表3.8,铳刀刀齿后刀面最大磨损贵为0.9mm：由千铁刀直径d0=200mm,故刀具使用寿命T=240min154）计算切削速度VC和每分钟进给量:Vf根据G切削用量手册表3.16,当d0=200mm,Z=12.f1."2 .5»fz0.18mmz时，vt=89m/min.nt=142r/min.vft=368mm/inin»各修正系数为:kMV=1.0.kSV=0.8o故：。='XkMVXkSV=89x1.0x0.8=71.2m/min-xkMVxkSV=142x1.0x0.8=I1.3.2rnin%=,>XkMVXkSV=368x1.0x0.8=2tM.4mnin根据切削用量手册3表3.29,选择nc=125rmin,vfb=30OmnVmin,因此，实际进给量和每分钟进给量为：匕=”如/100O=34200125/M)Oo=785mminfZc=vIdnCZ=300/(I25×15)mmz=O.I6mnVz5)校验机床功率根据切削用量手册表3.24,近似为PCC=1.1.kW.根据机床使用说明书，主轴允许功率PCm=1.I25kw>Pcc°故校验合格.最终确定:叩=0.9mm,nc=1.25rmin.vf=30011ms.vc=78.5mmin,fz=0.16mmza6)计算基本工时tn=IJvf.1.=I+y+A,=(X)nn.查切削用量手册表3.26,入切量及超切量为:y+A=44mm,则：tm-IV1=(I(X)+44)300=0.48nin.5以A1.面为基准粗院A面；6以B面为粗基准粗饰BI面I7以BI面为基准粗铁B面；8以C1.面为粗基准粗性C面：9以C面为基准粗饰C1.面切削用量和时间定额及其计算过程同工序4。工序10以面为基准粗僮、精幢。46+0.0250通孔,刀具为YG6的硬质合金刀，且直径为20mm的圆形像刀1.粗镣46+0.0250通孔I)确定切削深度,45-421.an=I.>mm221确定进给量f根据g切削手册表1.5当粗镣铸铁，镣刀直径为：20mm.42mm时f=O,3).4mmr按T68机床进给量G机械制造工艺设计简明手册表4221)选f=O.37nnVr3)确定切削速度v=100mmin转速n=50011'min(8.33rs)4)计算工时选钺刀的主偏角Xr=45c,则I1.=3.5mm»1.2=4fnm»1.=72mm»13=0»又f=O.37mmT,n=370rmin,i=1.,可所以J=(72+3.5+4)/(0.37x8.33)=28s2.半精镇由46+0.025O通孔1）确定切削深度生46-4522）确定进给量f根据6切削手册表1.5当粗镇铸铁,镇刀直径为2()mm,'%2mm时f=0.30.4mmr按T68机床进给量(机械制造工艺设计简明手册表4.2-21)选f=0.37mmr3)确定切削速度v=120mmin转速n=800rmin(I3.3rs)4)计算工时选钺刀的主偏角xr=45o则11=3.5nm,I2=4nn.I=72mn.13=0,又f=0.37mmr,n=1.3.3rs.i=1.*If*3.5+12+41tn=×1.=I6j0.37x13.3工序I1.以e46+0.025O孔为基准粗镣61.孔,以A1.面为基准孔深3.5mm；工序12以巾46+0.025O孔为基准粗镣、半月镯64+0.050孔,以A面为基准孔深53+0.2+0.1mm：工序13以。46+0.025O孔为基准粗位、半精惶。93孔，以A面为基准孔深Hmmt切削用量和时间定额及其计算过程同工序IO工序14以C面、孔。46+0.025O为基准站25通孔根据&切削手册表2.1.2.2,选择高速钢麻花钻钻头，粗粘时do=25mm,钻头采用双锥后磨横刀，后角,二重刃长度be=5.5mn.横刀长b=3mm,宽1.=6nm.棱带K度=2nn.29=100。4=30。按加工要求确定进给量：杳切削用量手册h/=0.78-0.96mmr,Vd=10025=4,G切削用量手册3表2.7,系数为0.9,则：/=(0.78-0.96)x0.9=0.702-0.864mmr;按钻头强度选择:查耳切削用量手册表2.&钻头允许进给员为：，2mmr:按Z525机构强度选择：查切削用量手册表2.9,机床进给机构允许轴向力为833。N时,进给量为/=O.75mnVr.,以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为:0.7060.864mn"r,根据6简明手册表4216.最终选择进给量/=0.81；由于工件材料为铸铁，钻削速度范围为2O25mmmin,取=2()mnVnin.三g切削用量手册3表2.12由4=25mm磨钝限度为O.81.2mm,取1.0mm,刀具寿命T=60min.由切削用量手册表2.14对于强度小于220HBS的HT200铸铁加工种类属于第4类。由切削用量手册表2.13当加工性为第四类时'=0.8ImmZr"。=25mm,切削速度=I4m11min切削速度弓修正系数为:I=Os5,1=.o,1.=O.85,"“=1.O故'r=1.4x0.85x1.0x().85x1.0=11.125mmmin,=IO(X)X1.1.125/(3.14x25)=141rmin按Z525钻床资料,切削用量手册表2.35可选“=195rmin,但因所选转数较计算转数为高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，即取/=0.62,也可选择低一级转数"'=140rmin,仍可用/=0.81mnVr.比较两种方案，选择,=0.62mnr.“r=195rmin基本工时较少，故/=0.62m11Vr.rt,=195r11in,v*,=1.1.125mmmin计算工时1.J=",1.=I+y+A,由切削用量手册表2.29,1=100,入切fty+=12.故'-=112/(0.62x195)=55.6s工序16以。46+0.0250孔为基准怙。9*4通孔工序17以。9*4通孔为基准，钻。15*4孔，以A面为基准孔深150n工序18以。46+0.0250孔为基准站3*5孔，以。6440.050孔端面为基准孔深15三工序20以。43W.0250通孔为基准钻6*4>5孔，以C面为基准孔深2011n切削用量和时间定额及其计算过程同工序14工序16以。26孔为基准粗车、半精车。43-H).025O通孔，YG6硬质合金车刀，刀杆尺寸为BxH16x25m,刀片厚度4.5m1.祖车<1>43+0.025O通孔1)确定切削深度4%=(41-25)2=8mm可在一次走刀内切完2)确定进给量/根据切削用量手册表1.4,在相车铸铁，刀杆尺寸为I6x25mm,""=58mm以及工件直径为601.mm时/=0.50.6mm,按CA6IO4车床说明选择/=0.5611mMr3)选择车刀磨钝标准及寿命根据车削用量手册表1.9,车刀后刀面最大磨损量:取In1.m,军刀寿命T=60min4)确定切削速度”根据车削用量手册表1.11,当用YG6硬质合金车刀加工200220HBS铸铁材料,at=58mm,=0.56mmG,切削速度”=63mmin,切削速度的修正系数为0.68(钧见表1.28)故也=0.68"=63*0.68=42.84|11/|11皿，1】=1000*42.m/(3.14x41)=3337min根据CA6104车床选择儿=320rmin,这时实际转速VC=3.14x41x3201000=41.2mmin5)计算工时1.1.=".1.=100+3.5+4=107.5,故J=Io7.5/(0.56x320)=Imin2.半精车43+0.0250通孔I）确定切削深度喙，=（43-41）/2=Imm可在次走刀内切克2）确定进给量/根据切削用量手册表1.4,在粗车铸铁，刀杆尺寸为16x25mm,“"3mm以及工件直径为60-100mm时=0.8-1.2mmr按CA6IO4车床说明选择=1.02mm"3）选择车刀磨钝标准及寿命根据车削用信手册表1.9.车刀后刀面最大磨损量取0.6mm,车刀寿命T=60min4）确定切削速度根据车削用量手册表1.11,当用YG6硬质合金车刀加工2OO22OHBS铸铁材料，4W1.8mm,1.34mmr,切削速度4=57mmin,切削速度的修正系数为0.85（钧见表1.28）v=0.85=57x0.85=48.45mmin.n=1000x48.45/（3.14x43）=359rmin根据C61（）4车床选择（=320rmin,这时实际转速咤=3.14x43x320/10=43.2mmin5）计算工时1.,=<,1.=OO+3.5+4=107.5.故J=IO7.5/（1.02x320）=O.33min工序19以3*。5孔为基准攻螺纹孔3视由4机械加工工艺手册单行本螺纹加工表7.2-7可选择机床S46,进刀转速n=480rmin,退刀转速"=58Ormin由机械加工工艺手册3单行本螺纹加工表7211可选螺纹螺距为P=Imm,表7.2-7查得儿=5"故=(7+7)(+4).由于4=(13)P,取4=2»所以J=3.9s工序21以6*。5孔为基准，攻媒蚊孔6*M6切削用量和时间定额及其计算过程同工序19三夹具设计3.1定位方案【,确定定位方案D为保证期杆孔中心轴线到地面的距离36m,应消除X、Z轴转动和丫轴移动不定度，为此选用A1.面作地位基准。2）为保证蜗杆孔中心轴线对端面C的垂直度，应消除YZ轴转动和X轴移动不定度，为此，端面C也应该选作定位基准。3）为保证蜗杆孔中心轴线到蜗轮孔中心轴线的距离为43.5+0.080.0811n,应消除Z轴移动不定度，选蜗轮轴线作定位基准。1.1 择定位根据工序的定位要求，选择角铁（角铁支承面消除工件3个不定度），两个支承钉（消除工件2个不定度）和削边心轴（消除工件1个不定度）作为定位元件，具体方案见图3-1.图3T车内孔夹具I-心轴2-螺出3-压板4-支承灯5-角铁6-央具体1.2 夹紧方案根据工件夹索的原则，夹索力应把近加工表面，以减少加工中工件的震动，本夹具选择手动夹索方式来实现夹紧，故对夹紧力的计算没有严格要求，只对夹紧机构的臼锁性能有要求。为使机构简单，直接在定位心轴上加工螺纹，并选中M20螺母以满足强度要求.压板将螺纹副产生的力传递到工件表面合适位置，实现对工件夹索。夹紧结构见图3-1。1.3 定位误差分析1 .孔直径4>43M.025Om,该尺寸直接由切削过程保证,不存在定位误差。2 .工序尺寸43.5+0.08-0.08的定位误差计算如下：因工序基准与定位施准或合，故AB=O;因工件制孔与心轴为任意边接触，故基准位移误差计算如下：W=7*4+x""=0.025+0.016+0.09=0.05所以+W-0.05mm3 .对期轮孔小46+0.025Omm中心轴垂直度O.03mm的定位误差计算如下:平面定位时，基准位移误差忽略不计，&二（）：工序基准是主轴轴线，存在基准不重合误差，AB=SO1.m故ZM）=aB+W-O.O1.nun.符合要求.4 .对C面的垂直度0.03的定位误差计算如卜;平面定位，基准位移误差AW=0：工序基准是主轴轴线，存在基准不重合误差，aB=001的故ZXD=ZiB+W=0.01nm,符合要求。5 .4辅助装置1 .平衡块计算由于元件和夹具上各元件相对机床煮粥的旋转轴线不对称，即离心惯性力的合力不为零，因此欲使其平衡，则需耍在该回转体上加一平衡块（配垂块），使它产生的高心惯性力与原有各质量所产生的离心惯性力的合力等于0.2 .防护罩为保证加工工件时的操作安全，可考虑在夹具上设置防护罩。总结课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，着是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不少的过程。”千里之行始于足下”，通过这次课程设计，我深深体会到这句干占名言的真正含义。我今天认真的进行课程设计，学会脚踏实地迈开这一步，就是为明天能稳健地在社会大潮中奔跑打下坚实的基触。说实话，课程设计真的有点累，然而,当我着手清理自己的设计成果，漫漫回味这几周的心路历程,种少仃的成功喜悦即刻使倦意顿消。虽然这是我刚学会走完的第步,也是人生的点小小的胜利，然而它令我感到自己成熟的许多，另我有了中”春眠不知晓”的感悟。通过课程设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细致。课程设计过程中，许多计鸵有时不免令我感到有些心烦意乱：有2次因为不小心我计鸵出错，只能亳不情意地IR来，挺锻炼自己的。参考文献1 .切削用纸简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994年2 .机械制造工艺设计简明手册，李益民主编,机械工业出版社出版，1994年3 .机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社山版1983年4 .机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年5 .金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月6 .机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主缄，中国建材工业出版社出版，1997年