涡轮箱体的加工工艺及铣削端面夹具设计【含4张CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 摘 要 本设计是涡轮箱箱体零件机械加工工艺与专用夹具设计，包括了涡轮箱箱体零件的工艺编制、箱体专用夹具的设计以及撰写了设计说明书。 加工工艺和夹具设计是现代企业生产过程中的重要流程，加工工艺包括机械加工工艺流程、各工序的加工 参数等内容，好的机械加工工艺能够能够简化加工流程提高加工质量。夹具设计是工艺流程的一部分，他是工艺装备的重要组成部分，是除了机床以外最重要的工艺辅助装备。 关键词 ： 箱体 工艺 夹具 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 is of of of is in of as of to of is of he is an of is in to ey 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 目 录 摘 要 . I . 1 第 1 章 绪论 . 3 第 2 章 零件的分析 . 4 件的作用 . 4 件的工艺分析 . 4 第 3 章 确定毛坯材料及加工余量 . 6 用毛胚的材料 . 6 工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定： . 6 定加工余量及毛坯种类 . 6 5 8 的螺孔 . 6 38 孔的加工余量， . 6 42 孔的加工余量 . 7 侧 52 的加工余量 . 7 侧 52 面螺孔 . 8 第 4 章 工艺规程设计 . 9 位基 准的选择 . 9 基准的选择 . 9 基准的选择 . 9 定工艺路线 . 9 择加工设备 及刀、夹、量具 . 10 工工序设计 . 10 第 5 章 铣床夹具设计 . 12 位基准及定位元件选择 . 12 件 定位面选择 . 12 具定位元件选择 . 12 位元件限制不定度分析 . 12 紧机构及夹紧元件初步选择 . 13 具定位元件的设计 . 13 刀方式 . 14 算切削力和夹紧力 . 14 算切削力 . 14 算夹紧力 . 14 具体设计 . 15 小 结 . 16 致 谢 . 17 参考文献 . 18 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 第 1 章 绪论 机械加工工艺规程及专用夹具 设计是在学完了机械制造方向大部分专业课，并且进行了一定的生产实习，在此基础之上进行的一个综合性的教学环节。通过这次毕业设计，使我们能够综合运用机械制造方向专业课的基本理论知识，结合在生产实习过程中体验到的实践经验。独立地对零件进行分析并且解决加工工艺中的问题，初步具备了一定的对中等复杂程度零件（蜗轮箱体）的机加工工艺规程和专用夹具进行设计的能力。根据机械制造工艺学等已学的专业课程，参考课本夹具设计的实例，活学活用的制定出夹具的设计方案， 并借此机会进一步锻炼了运用相关设计手册、图表等专业的学术资料以及编写技术文件等相应的基本能力，为以后所从事的工作打下良好的基础。 机床夹具是机械加工过程中的重要设备。机床夹具的设计及使用是提高生产效率、促进生产发展的重要工艺措施之一。随着工业 及中国制造 2025 的不断展开，机床夹具的创新和改进已成为了从事机械行业的技术人员和机械领域专家学者在技术革新过程中的一项非常重要的任务。 由于能力不足，经验欠缺，设计中存在的不足之处，还望各位老师多多指点。 购买设计文档后加 费领取图纸 4 第 2 章 零件的分析 件的作用 箱体类零件用来支撑和固定轴系零部件，是机器及部件的基础部分。其 结构设计形式千奇百怪、多种多样，但主要特征依然是大同小异，都有着共同的特点比如外形比较复杂、外壁不均匀且较薄、较多的加工部位、拥有腔形的内部结构、比较难加工。 将部件中的轴系零件按其相互位置关系装配成一个整体，保证传动件正确啮合，按照规定的传动比关系协调其运动，使其平稳运转， 与此同时，社会现在对产品需求量较高，大批量生产成为主流。 涡轮变速箱在生产、生活领域运用十分广泛。 涡轮箱体作为涡轮变速器的载体，他的质量好坏直接关乎涡轮变速器的性能 ，所以对涡轮箱体的工艺设计要尤为重视。 件的工艺分析 根据蜗轮箱的零件图可知，材料选用 于涡轮箱体结构设计形式千奇百怪、多种多样，外形比较复杂、外壁不均匀且较薄、较多的加工部位、拥有腔形的内部结构、比较难加工。因此经常采用灰铸铁来制造毛坯，灰铸铁是一种常用的铸造材料，能够承受较大应力，具有较高的强度、耐磨性、耐热性和抗震性，具备很好的铸造性能。非常适合用于像涡轮箱箱体这样的零件。 分析零件图可知，零件的主要加工工序为加工 端面、两侧 52 端面、 60 端面和 136 端面，两侧 52 孔、中心孔 38 和 42 孔， 端面上5， 52 端面 4等 60 端面上 2。 蜗轮箱零件的两个侧面的尺寸精度为 168，两侧孔 52、与中心孔 38、42 孔的公差等级均为 公差。中心孔 38、 42 的中心与两侧孔 52 孔的中心线中心高为 中心孔 38、 42孔两端同轴度为 两侧孔 52中心线与 38、 42中心线的垂直度 些数据是进行加工工艺编程及专用夹具设计的基础数据。 由于要装轴承，加工支承孔时对表面粗糙度和加工精度要求都 会相对较高，故为了不影响轴承外圈与孔之间的配合精度，并且使轴的回转精度降低，对支撑孔的加工应采用较高的尺寸精度、表面粗糙度和尺寸精度。此外在同一轴的各孔之间都存在同轴度方面的要求，以确保轴、轴承之间能够正常运转、顺利装配。相邻的孔之间若存在蜗轮啮合关系的，为了提高蜗轮啮合的精度，降低噪音、减少震动，延长使用寿命，对平行度和孔距尺寸精度要会有较高的要求。 通过参考文献【 1】中，对机床能所能达到的位置精度和对面、孔进行加工 购买设计文档后加 费领取图纸 5 的经济精度要求可知，本次设计的零件结构的工艺性是可行的，并且可以达到对上述条件的技术要求。 图 2 购买设计文档后加 费领取图纸 6 第 3 章 确定毛坯材料及加工余量 用毛胚的材料 轴承在运动过程中由于偏心载荷的作用会产生振动，为了保证零部件在工作时安全可靠，毛坯材料选用强度较高并且具有良好的抗震性和稳定性，应力承受能力强、价格也相对低廉的铸铁 查机械制造工艺设计简明手册表 用铸件尺寸的公差等级为 对于这种典型的箱体类零件，采用铸造得到毛坯是一种常用的方法， 很好的铸造性能、塑性和 韧性，非常适合用于铸造涡轮箱体这样的零件。 工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定： 定加工余量及毛坯种类 选灰铸铁 为该零件的铸造材料 ,查机械制造工艺设计简明手册表 用铸件的尺寸公差为 得铸件尺寸公差为 机械制造工艺设计简明手册表 ，加工余量为 ， 5 8 的螺孔 铸造过程中对毛坯材料不进行冲孔操作，铸造得到的毛坯为实心。孔的加工经济精度要求为 照机械 制造工艺设计简明手册表 得标准公差值为 m63 。参考机械制造工艺设计简明手册表 定工序尺寸及加工余量为： 钻孔： 攻丝： 、 38 孔的加工余量， 由工序卡片加工要求可知，对 38 孔的加工分为粗车、精车两个工序。参照机械制造工艺设计简明手册表 可得这两个工序加工余量如下： 粗车：其加工余量值为 精车：其加工余量值为 铸件毛坯的基本尺寸分别为： 毛坯基本尺寸为 考机械制造工艺设计简明手册表 定 铸件尺寸公差等级选用 购买设计文档后加 费领取图纸 7 得铸件尺寸公差为 毛坯名义尺寸为 毛坯最大尺寸为 毛坯最小尺寸为 粗车工序尺寸为 36； 精车工序后尺寸为 38 0+ 42 孔的加工余量 由工序卡片加工要求可知，以粗车、精车两个工序分别对该 42 孔进行加工完成。参照机械制造工艺设计简明手册表 可得这两个工序加工余量如下 粗车：其加工余量值为 精车：其加工余量值为 铸件毛坯的基本尺寸分别为： 毛坯基本尺寸为 参考机械制造工艺设计简明手册表 定 铸件尺寸公差等级选用得铸件尺寸公差为 毛坯名义尺寸为 毛坯最大尺寸为 毛坯最小尺寸为 粗车工序尺寸为 40 精车工序后尺寸 为 42 0+ 侧 52 的加工余量 由工序卡片加工要求可知，该 52 孔以粗镗、精镗两个工序进行加工完成。参照机械制造工艺设计简明手册表 可得这两个工序加工余量如下 粗镗：其加工余量值为 精镗：其加工余量值为 铸件毛坯的基本尺寸分别为： 参考机械制造工艺设计简明手册表 定 铸件尺寸公差等级选用得铸件尺寸公差为 毛坯名义尺寸为 毛坯最大尺寸为 毛坯最小尺寸为 粗镗工序尺寸为 购买设计文档后加 费领取图纸 8 精镗工序后尺寸为 52 0+、两侧 52 面螺孔 于对铸造的毛坯不进行冲孔操作，毛坯材料又为实心。孔的加工经济精度要求为 考机械制造工艺设计简明手册表 准公差值为 m63 。参考机械制造工艺设计简明手册表 定工序尺寸及加工余量为： 钻孔： 丝： 3 购买设计文档后加 费领取图纸 9 第 4 章 工艺规程设计 位基准的选择 基准的选择 粗基准的选择：对毛坯材料进行机械加工时，由于毛坯未加工时表面粗糙，定位基准误差较大，为保证加工精度和加工面与不加工面之间的相互位置要求，通常选择不加工表面作为粗基准。而该箱体的孔和箱壁在铸造时用的是同一型芯，因此可以根据孔与箱壁之间的相对位置关系，保证加工表面的加工余量合理分配，尽量选则该箱体的主要支承孔作为粗基准选择的 主要基准。 基准的选择 精基准的选择：对工件进行切削加工时要尽量保证所选的定位基准与图纸上标注的基准重合，即图纸上的尺寸就是加工时的定位尺寸，避免了应为加工基准和图纸基准的不统一所产生的误差。基准统一是要求在精加工时，精加工的基准尽量选取同一个定位基准，选用同一个定位基准可提高工件的加工精度，避免多次更换基准以免产生误差。分析该箱体零件图可知，该工件底面面积较大且与各个加工工艺孔平行，适于作为精基准使用。但值得注意的是，若只使用一个平面来进行定位的话，则只能限制工件 3 个自由度。所以采用典型的一 面两孔定位方法，以此来满足加工过程中基准统一定位的要求。 定工艺路线 机械加工工艺路线的确定是本课题确定设计方案最重要的一步，其次便是机床专用夹具的设计。制订工艺路线的目的是 保证工件的尺寸 精度 、形位公差、 位置精度、 粗糙度能够达到图纸要求。在 夹具设计方面通过采用通用机床以及专用的夹具设备，为了 最大化的提高加工效率，可以通过使用最短的加工工序和最方便加工的方式进行加工。 通过分析编写涡轮箱箱体的机械加工工艺路线方案如下： 工序号 工 序 内 容 铸造 时效 10 铣 铣 20 铣 粗铣 60端面、 136端面 30 铣 半精铣 60端面、 136 端面，保证尺寸 153、 14到位 40 钻 钻 43工艺孔 购买设计文档后加 费领取图纸 10 50 车 粗车孔 42和 38 60 车 精车孔 32和 38，保证尺寸 22、 62、 30 70 镗 粗镗两侧孔 52 80 镗 精镗两侧孔 52，保证达到孔位 68 到位 90 钻 钻两侧 52端面上 8深 8 100 钻 钻 60端面上 210 钻 钻 120 去毛刺 130 检验 140 入库 择加工设备及刀、夹、量具 由于该零件属于大批量生产，故以通用机床来作为主要的加工设备，再以一定的专用机床作为辅助。以通用机床加专用夹具作为主要的生产方式，用专用机床作为辅助的生产流水线。由人工来完成工件的装卸和传送。 进行铣削加工时，由于对加工对象的大小端面进行加工。考虑到便于该工件的定位和夹紧以及夹具结构的设计方案等问题，采用立式铣床 ， （参考文献 1表 选择 径为 00考文献 1专用夹具和游标卡尺。 工件的孔系的车削加工采用 照（参考文献 1表 择合适的过渡盘、车刀、游标卡尺、专用夹具。 采用摇臂钻床 考文献 1选用锥柄麻花钻，塞规、游标卡尺、快换夹头、专用夹具。 使用摇臂钻床对螺纹孔进行攻丝，其他辅助设备选用机用丝锥、螺纹塞规、丝锥夹头和专用夹具。 工工序设 计 钻 孔 以灰铸铁 为工件的材料，选用 为加工机床。孔的直径为面粗糙度为 工工序为钻。刀具选择为：钻孔 5丝 定进给量 f 根据 参考文献 7表 28查出 0 . 2 5 0 . 3 1 /f m m r表，由于孔深度比0/ 3 / 1 2 0 . 2 5， ，故 购买设计文档后加 费领取图纸 11 ( 0 . 2 5 0 . 3 1 ) 1 . 0 0 . 2 5 0 . 3 1 /f m m r 表 。查 式钻床说明书，取0 /f m m r 。 根据 参考文献 7表 28率钻头所能承受的强度，选进给量 1 /f m m r 。由于机床进给机构允许的轴向力 m a x 15690（由机床说明书查出），根据 参考文献 7表 28到进给量 1 f m m r 。 由于所选进给量 f 远小于 f 及 f ，故所选 f 可用。 确定切削速度 v 、轴向力 F、转矩 T 及切削功率 8插入法得： 1 7 / m ， 4732 5 1 T N M表 ， 1 mP 由于上表给定的加工条件与实际的加工条件之间存在一定的差异，所以对以得出的结论进行适度的修正。 由 参考文献 7表 28， ，故 1 7 / m i n 0 . 8 8 0 . 7 5 1 1 . 2 2 ( / m i n )v m m 表 01000 1 0 0 0 1 1 . 2 2 / m i n 2 9 8 / m i m m 表查 床说明书，取 195 / m 。实际切削速度为 0 1 2 1 9 5 / m i n 7 . 3 5 / m i 0 0 1 0 0 0dn m m 由参考文献 7表 281 M ，故 4 7 3 2 1 . 0 4 7 3 2 ( )F N N 5 1 . 6 9 1 . 0 5 1 . 6 9T N m N m 校验机床功率 切削功率/)m M n n k 表（ 1 . 2 5 ( 1 9 5 / 2 9 8 ) 1 . 0 0 . 8 2k W k W 机床有效功率 4 . 5 0 . 8 1 3 . 6 5E E k W k W P 故选择的钻削用量可用。即 0 12d 0 /f m m r ， 195 / m ， 7 / m 相应地 4732， 5 1 T N m， 购买设计文档后加 费领取图纸 12 第 5 章 铣床夹具设计 由涡轮箱体零件图可知，对端面应该进行铣削加工。根据 工序的要求，本次铣削加工采用立式铣床。如图 4式铣床是一种常见的机械加工装备，立式铣床的主轴是垂直布置的，决定了他的加工方向是工作台水平移动。在夹具设计时，要考虑到机床工作台的进给方向和进给行程。 图 5式铣床 位基准及定位元件选择 件定位面选择 工件的定位面是工件上直接和接触的部分，选择定位面时应该遵循以下原则：选择大而平整的平面或内圆外圆进行定位、选择定位面后要方便后续的装夹、定位面所对应的装夹位置应该结构牢固，在装夹时保证不得有变形现象。根据上述原则选择涡轮壳 体底面作为定位面。 具定位元件选择 根据夹具设计手册可知机床的定位元件有很多种，如定位板、定位销、支承钉、定位轴、 V 型块等。该夹具中，由于定位面都是大而平整的表面，故应选用支撑板进行定位。 位元件限制不定度分析 任何物体在空间中都有 3 个移动自由度和 3 个旋转自由度，要想确定物体的 购买设计文档后加 费领取图纸 13 位置必须将这 6 个自由度进行限制。对于涡轮课题铣顶面夹具，在底面用两块支撑板限制三个自由度，两块支撑板的作用相当于一个大平面，限制了 2 个旋转自由度和 1 个移动自由度就足够了。 紧机构及夹紧元件 初步选择 如图 4示，采用移动压板作为夹紧机构。移动压板机构选用的都是标准件，包括移动压板、螺母、双头螺柱、弹簧、调节支撑。移动压板是一种结构简单，容易获得的夹紧机构，使用移动压板时，先装入工件，然后把移动压板的头部移动至需要夹紧的部位，再用扳手拧紧夹紧工件。 图 5动压板夹紧 具定位元件的设计 在夹具底面的纵向槽中装配两个定向键，并且距离尽量布置的要远一些。经过定向键以及铣床的工作台 U 形槽的配合，使本次设计的夹具上的定位元件的工作表面相对于工作台的送进的方向具有合理的位置关系。定向 键可以承受铣削加工时所产生的扭转的力矩，可以降低夹紧夹具的螺栓的负荷度，提高夹具在加工当中的稳定性。定位键的具体结构如图 4 图 5位键 购买设计文档后加 费领取图纸 14 刀方式 铣床夹具和铣床之间相互位置的确定依靠夹具底面定位键与机床工作台 是当把夹具安装到铣床上后，铣刀位置和工件位置还不确定，这时就需要对刀块来确定这一位置。对刀块可分为直角对刀块和圆形对刀块，直角对刀块能够确定铣刀两个方向上的位置，圆形对刀块只能限制铣刀一个方向上的位置。对于涡轮机箱体的加工，使用用圆形对刀块块进行对刀。使用对 刀块时，用手动方式把操作工作台，把对刀块逐渐逼近铣刀，在铣刀和对刀块之间塞入塞尺，当塞尺刚好能在铣刀和对刀块缝隙间移动时，此时刀具和夹具的位置便被确定下来，通过减去塞尺的厚度可得到二者之间精确的位置。 算切削力和夹紧力 算切削力 根据机械加工工艺师手册表 30公式，查加工灰铸铁时端面铣刀的切削力计算公式为 : 公式中各参数含义如下： 各种铣刀加工不同材料的切削参数，对于 端面铣刀加工灰铸铁取490高速钢铣刀切削力的修正系数，对于灰铸铁取 1.0 铣削时各分力与圆周力的比值，对于对称端铣取 : 91 8 da 2 9 8 算夹紧力 根据机械加工工艺手册孟少农表 co tt 21/)(212211W：作用在工件上的夹紧力 旋夹紧力 M：螺旋上的原始作用力 M= 购买设计文档后加 费领取图纸 15 纹中径 Q：手柄上的的作用力 L：手柄长度 撑到螺栓中心线距离 栓中心线到夹紧中心距离 q:弹簧弹力（此处忽略不计） ：机构效率，取 入数计算单块压板的夹紧力为 681N，则四块压板的夹紧力为 2724N，大约工件最大切削力。 具体设计 夹具体作为夹具上最大和最复杂的基础零件，是整个夹具设计过程中最基础的环节，也是整个夹具结构的骨架。该夹具是铣床夹具， 还需要选择安装定位原件和对刀块。故为了满足有足够的强度和刚度、安放稳定可靠、结构紧凑和工艺性好，并且重量尽可能轻巧，便于操作，使用安全，所以选择夹具体为铸造体。 根据上述原则设计如图 5具体并绘制零件图。 图 5 购买设计文档后加 费领取图纸 16 小 结 在指导老师的指导帮助下顺利完成了涡轮箱加工工艺及专用夹具设计。本次设计分为加工工艺设计和专用夹具设计两大部分。在机械加工工艺设计部分，通过对零件图样的分析，合理的编制出一套完整的机械加工工艺过程。并查阅相关参考资料来确定工件的各种所需数据，并根据图样技术要求确 定所需参数。并由此来制作工艺卡片。工序卡和工艺卡是指导机械加工的重要文件，通过两个卡片的编写，让我清晰明了了机械加工的过程，更深刻地理解了加工工艺的内涵。 论文的另一部分是专用夹具设计。机床夹具是机械加工中必不可少的工艺装备，一套好的夹具，不但能够保证零件的加工质量，还能减少装夹时间，减轻工人的劳动强度。本次设计设计了两套夹具，一套是铣床夹具，一套是镗床夹具。通过本次 设计过，我相当于重新温习一遍之前所修的专业课程，如机械加工工艺学，金属切削刀具，金属切削机床等基础课程，并深刻的体会到了专业课程的重要性。在此 设计中不仅使我的专业知识得到巩固和扩展，同时也锻炼了自己系统解决问题的能力，使我更有信心的走向工作岗位。 购买设计文档后加 费领取图纸