涡轮减速器箱体机械加工工艺规程及钻床夹具设计（全套含CAD图纸）
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黑龙江科技学院 毕业设计任务书 学生姓名： 冯梓良 任务下达日期： 2011 年 12 月 19 日 设计开题日期： 2012 年 4 月 13 日 设计开始日期： 2012 年 4 月 16 日 中期检查日期： 2012 年 5 月 18 日 设计完成日期： 2012 年 6 月 4 日 一、设计题目： 涡轮减速器箱体机械加工工艺规程及钻床夹具设计 二、设计的主要内容： （ 1） 设计 图纸： 钻床 夹具 总 装图 1 张； 夹具 体 零件图 1 张；涡轮减速器箱体 零件图 1 张；涡轮减速器箱体工序卡 1 张。 （ 2）说明书主要内容及字数要求： 说明书主要内容： 1）中英文摘要； 2） 涡轮减速器箱体综述 ； 3）涡轮减速器箱体机械加工工艺规程分析 ； 4） 涡轮减速器箱体钻床夹具设计 。字数： 2 万 左右 三 、设计目标： 根据 涡轮 减速器箱体零件图，了解零件的作用，分析零件的结构，然后拟定工艺路线及设计 钻 床专用 夹具 。 培养综合运用所学知识、提高分析和解决实际问题的能力 。 指 导 教 师： 于凤云 院（系）主管领导： 2011 年 12 月 19 日 机械加工工艺过程卡片 (厂名 ) 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 蜗轮箱 共 页 第 页 材料 牌号 坯种类 铸件 毛坯外 型尺寸 180 176 236 每毛坯可 制件数 1 每台 件数 1 备注 工 序 号 工序名称 工序内容 车 间 工 段 设备 工艺装备 工时 准终 单件 1 粗铣蜗轮箱左右端面 粗铣两端面至173mm 端铣刀 2 粗铣 蜗轮箱底面 粗铣底面至20mm 端铣刀 3 粗铣蜗轮箱前后面 粗铣两端面至184mm 端铣刀 4 粗铣蜗轮箱上表面凸台面 粗铣至 52mm 端铣刀 5 粗镗、半精镗、精镗 74孔 粗镗、半精镗、 万能卧式铣床 镗刀 6 粗扩、精扩、铰 132 孔 粗扩、精扩、铰至 132H8 四面组合钻床 麻花钻、扩孔 钻、铰刀 7 钻、粗铰、精铰 20 孔 钻、粗铰、精铰至 20H7 四面组合钻床 钻头复合铰刀 8 钻、粗铰 13 孔 钻、粗铰至 13 四面组合钻床 钻头复合铰刀 9 锪钻 26 沉孔 锪平至 26 四面组合钻床 锪钻 10 钻、攻纹孔 四面组合钻床 麻花钻、丝锥 11 钻、攻纹孔 钻至 15、攻螺纹至 12 四面组合钻床 麻花钻、丝锥 12 钻、攻 钻至 15、攻螺纹至 12 四面组合钻床 麻花钻、丝锥 13 清洗 清洗机 14 终检 设计 （日期） 审核 （日期） 标准化 （日期） 会签 （日期） 李宪 2008年6 月 24日 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 机械加工工序卡片 (厂名 ) 机械加工工序 过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 零件名称 铣刀头座体 共 页 第 页 车间 工序号 工序名 材料牌号 6 钻、粗铰、精铰 13坯种类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 四面组合钻床 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 工位器具编号 工位器具 名称 工序工时 准终 单件 0 工序号 工步内容 工艺装备 主轴转速r/削速度 m/给量mm/r 背吃刀量 给次数 工 步工时 机动 辅助 1 氏锥柄麻花钻、游标卡尺 400 2 柄机用铰刀、内径千分尺 100 3 精铰至 13柄机用铰刀、内径千分尺 140 4 锪平 26 孔 锪钻 250 0 1 设计 审核 标准化 会签 （日期） （日期） （日期） （日期） 李宪2008年 6月 24 日 标记 处数 更改文件号 签字 日期 标记 处数 更改文件号 签字 日期 本科毕业设计开题报告 题 目： 涡轮减速器箱体机械加工工艺规程及钻床夹具设计 院 （系）： 机械工程学院 班 级： 机制 08 姓 名： 冯梓良 学 号： 2008022548 指导教师： 于凤云 教师职称： 教 授 黑龙江科技学院本科毕业设计开题报告 题 目 涡轮减速器箱体机械加工工艺规程及钻床夹具设计 来源 工程实际 1、 研究目的和意义： 究目的 本题目是根据机械设计制造及其自动化专业的机械制造方向的培养目标 、 典型零件机械加工工艺规 程与工艺装备设计要求而拟毕业设计题目，目的是提高我们理论联系工程实际和工程实际设计能力。毕业设计是综合运用机械设计制造及其自动化专业的专业知识，分析和解决实际工程问题的一次深入的综合性 训练 。通过毕业设计能使我们熟悉制定零件机械加工工艺规程和分析工艺问题的能力，以及设计机床夹具的能力。通过设计过程，熟悉有关标准和设计资料，学会使用有关手册和数据库。也作为我们未来从事机械制造技术工作的一次重要的基本训练。 根据 涡轮减速器箱体的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法， 拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，提高结构设计 能力。培养我们熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。进一步培养我们识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。 究意义 我设计的题目是“涡轮减速器箱体机械加工工艺规程及钻床夹具设计”， 本题目的设计重点是 机械加工工艺规程和工艺装备设计。 涡轮减速器箱体做为涡轮蜗杆的支撑和定位 零件 ，其主要作用支撑各传动轴，保证各轴之间的中心距及平行度，并保证涡轮减速器箱体各部件的正确安装。涡轮减速器箱体的工艺编制 是否合理， 直接关系到零件最终能否达到质量要求 。 机械加工工艺过程是用切削方法改变毛 坯 形状、尺寸和材料的 物理性质 ，使其 成为具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺的过程和操作方法等的工艺文件之一，它是在具体的生产条件下，把较为合理的工艺过程和操作方法，按照规定的形式书写成工艺文件，经审批后用来指导生产。机械加工工艺规程一般包括一下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺设备、工艺的检验项目及检验方法、切削用量、时间定额等。 夹具的设计也是必不缺少的一部分， 机床夹具是机械制造中一项重要的工艺装备，工件通过机床夹具进行安装，包含工件通过夹具上的定位元件获得正 确的位置 、通过夹紧机构 使工件的既定位置在加工过程中保持不变两个方面。 这样就可以保证工件加工表面的位置精度，且精度稳定。使用夹具安装工件，可以减少划线、找正、对刀等辅助时间，采用多件、多工位夹具、以及 气动、液压动力夹具夹紧装置，可以进一步减少辅助时间，提高生产率。 通过本题目可以使我们对机械 加工 工艺的规程制定及工艺装备的设计有较深入的学习。 2、 国内外发展情况 (文献综述 )： 内外机械加工工艺的发展情况 机械加工 工 艺及夹具随着科技的发展 ，并且与 计算机技术、数控技术、控制论及系统工程与制造技术的结合为制 造系统，形成现代制造工程学。而物料流、能量流、信息流是组成制造系统的三个基本要素。现代加工 逐渐演变为 集成化的系统加工，这虽减轻了工人的劳动强度，但同时对工人的知识水平要求较高。这需要我们全方位的认知现代科技知识。因此，在以后的学习中需要我们全方位的学习其各个相关领域的知识，不能只注重一点，为将来的人才战略提出了新的要求 1。 制造业是国民经济的支柱产业，直接体现了一个国家的生产力水平，对产品质量有着重大的影响。而工艺与装备是制造业的基础，工艺是人、机料等软、硬要素集成的一项基础工程，它贯穿于产品生产的全过 程 2。工业发达国家极为重视工艺 与装备问题， 21 世纪装备制造应是中国与发达国家竞争的主要领域之一 3。自建国以来，特别是改革开放 30 多年来，我国机械制造业取得了较快发展，制造工艺取得了长足进步。但与西方先进工业国家相比，还存在着明显差距，我国的装备制造业发展速度相对缓慢，装备制造业工艺水平与国际先进水平相比，在技术方面仍有一定差距，主要表现为“两低”、“两高”，即产品精度 和生产效率低，工艺成本和环境污染高。因此，要充分认识机械制造工艺在振兴我国装备制造业中的基础性作用 4。 在机械制造工艺不断发展的今 天，其在国外表现出全球化、自动化、环保化、虚拟化、网络化等发展趋势 5。而我国 的现代机械制造加工工艺主要沿着“广义制造 ” (或称 “大制造” )的方向发展，具体的发展方向可以归纳为四个方面和多个大项目 。这四个方面体现为现代设计技术、现在成形和改性技术、现代加工技术、制造系统和管理技术，大项目则包括分层制造技术、微纳米制造技术、高速加工技术等 6。当前，我国工艺发展的重点是并行设计、创新设计、改性技术与现代成形、材料成形过程仿真和优化等 7。 内外夹具发展情况 通用夹具一般被认为是在 19 世纪后期出现 的，当时欧美工厂中出现天轴传动的车床，同时又有了夹持的卡盘，因为两者不可分割，这是最早出现的夹具。 20 世纪初，美国美国福特汽车公司推出 T 型轿车，订单随之激增。当时的机床精度还较差，为了保证零件的互换性，达到要求的孔距精度，出现壳钻模和镗模，有效地提高了生产率。到了 20 世纪 20 年代初，美国汽车工业的年产量已超过百万辆以上的规模。 “普通通用机床 +专用夹具”这一生产方式拉开了近现代大批量生产的帷幕 8。夹具的发展历程，大约可以分为三个阶段：第一个阶段，主要表现在夹具与人的结合上，这时夹具主要是作为人的单纯的辅助 工具，使得加工效率提高；第二阶段，夹具成为人与机床之间的桥梁，夹具的机能发生变化，它主要用于工件的定位和夹紧；第三阶段，表现为夹具与机床的结合，夹具作为机床的一部分，成为机械加工中不可缺少的工艺装备 9。 随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。 20 世纪 80 年代以后，夹具在制造业中不仅应用于传统的机械加工领域，而且扩大到了检验、焊接等多种生产过程 10。 夹具结构和设计的发展主要受生产模式、制造工艺、机床或设备发展的影响。随着数控机床、加工中心、柔性制造单元、柔性制造系统 等现代化加工设备的广泛应用，传统的机械加工方法发生了重大变革，由一次装夹多面加工代替了传统的多次装夹和多次加工，由大批量生产转变为多品种小批量的生产。而数字化设备加工功能的扩 大化，已经将夹具引导刀具的功能完全替代了，给今后夹具的快速定位、 快速装夹提出了更高的要求 11。 随着机械制造业的飞速发展，产品的更新换代越来越快，传统的大批量生产模式逐步被中小批量生产模式所取代，机械制造系统欲适应这种变化需具备较高的柔性。国外己把柔性制造系统 (为开发新产品的有效手段，对机床夹具提出了新的要求，夹具技术正朝 着高精、高效、模块、组合、通用、经济以及计算机辅助夹具设计等方向发展 12。 夹具元件多功能模块化 ， 能单独使用也能与其他元件组合在一起使用的多功能模块化单元体的比例将进一步增加，如现在使用的各种定位夹紧座、定位压紧支承、精密虎钳等模块式单元体具有定位、夹紧以及调节的综合功能，可以一件单独使用，也可以几件组装在一起使用， T 形基础、 方箱能组装成一次能装夹多件相同或不相同的工件的夹具，使用这种夹具可以减少机床的停机时间，最大限度发挥数控、加工中心机床的高效性能 13。专用夹具、组合夹具一体化 ， 现代化加工设备的 多功能化，使工艺过程高度集中、工件一次定位装夹后能完成多工序加工，这就需要一种通用而又能重复使用的组合可调式的夹具系统。它是由一系列统一化、标准化的元件和合件组成，利用这些元件、合件组装成各种不同形式、不同结构、可重复使用的夹具，供单件或中小批量生产使用。这种夹具系统保留了组合夹具的各种优点，组装又像专用夹具那样简单可靠 。为了便于夹具与机床定位连接，夹具基体有统一标准的定位连接位置，使之专用、组合夹具向着一体化、组合化方向发展，以满足现代化加工设备的需要 14。 夹具设计自动化，也是现代夹具发展的趋势之一 。随着市场竞争日益激烈，传统人工设计夹具的方法已无法满足现代制造业生产的需要。 20 世纪 70 年代后期，随着计算机技术的普及、 出现，由于夹具的图形不大、结构比一般机械设备的结构简单， 因此自然而然地想到将 术用于夹具设计。因而，出现了计算机辅助夹具设计 （ 技术 15。 白俄罗斯 院士早于 1970 年已发表了“在钻模版上设计长槽窗口的算法”一文。此后 20 世纪 70 年代前期 院士发表了 10 篇有关在工艺装备和夹具设计中应用计算机的文章。 20 世纪 80 年代在美国也出现了有关“计算 机辅助夹具设计”的文章、我国从 20 世纪 80 年代中期开始研究 术；到 20 世纪 90 年代初，清华大学开发了计算机辅助组合夹具夹具设计系统。随着 术的进一步发展和现代生产的需求，对组合 夹具的设计和构形自动化、智能化提出了更高的要求 16。 3、研究 /设计的目标： 轮减速器箱体加工工艺设计的目标 涡 轮减速器箱体的主要技术要求是对孔和平面的精度和表面粗糙度的要求，支撑孔的尺寸精度、几何形状精度和表面粗糙度，孔与孔的轴线之间的相互位置精度（平行度、垂直度）， 装配基准面 与加工时的定位基准面的平面 度和表面粗糙 度 ， 各支承孔轴线和平面基准面的尺寸精度、平行度和垂直度。 加工时， 按照 先粗后精，加工面再加工孔的原则进行加工 ， 这样 才能加工出质量合格、符合技术要求的零件。 床 夹具设计的目标 夹具的设计则应在满足基本使用功能的基础上，尽量保证涡轮减速器箱体各部分的加工精度。尽量优化、简化夹具结构，降低生产成本。对夹具体以下有几点要求： 1） 有适当的精度和尺寸稳定性 2） 有足够的强度和刚度 3）结构工艺性好 4） 在机床上安装稳定可靠。 4、设计方案（研究 /设计方法、理论分析、计算、实验方法和步骤等）： 轮减速器箱体机械加工工艺的设计方案 本题目加工涡轮减速器箱体零件如图 1 所示 ： 图 1 零件图 （ 1） 工艺路线方案一 工序 1 铣底面。 工序 2 钻 4平 24 的孔。 工序 3 粗铣 98 的左右侧面和工件的左侧面。 工序 4 铣前后 65 的凸台面。 工序 5 铣 36 凸台面。 工序 6 粗镗 74 孔、孔口倒角 5，粗镗 132 孔。 工序 7 钻扩 铰 18 ,孔口倒角 145。 工序 8 精镗 74和 132孔。 工序 9 精扩 铰 18。 工序 10 钻 纹底孔，孔口倒角 245，攻螺纹 工序 11 钻 4纹底孔，攻螺纹 4 工序 12 钻 4纹底孔，攻螺纹 4 （ 2） 工艺路线方案二 工序 1 铣底面。 工序 2 钻 4平 24 的孔。 工序 3 粗铣 98 的左右侧面和工件的左侧面。 工序 4 铣前后 65 的凸台面。 工序 5 铣 36 凸台面。 工序 6 钻扩 铰 18 ,孔口倒角 145。 工序 7 粗镗 74 孔、孔口倒角 5，粗镗 132 孔。 工序 8 精铣 98 凸台的左侧面和工件的左侧面。 工序 9 精镗 74和 132孔。 工序 10 钻 纹底孔，孔口倒角 245，攻螺纹 工序 11 钻 4纹底孔，攻螺纹 4 工序 12 钻 4纹底孔，攻螺纹 4 （ 3） 工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：两个方案都是按先粗后精，加工面再加工孔的原则进行加工的。方案一是先加工 74 孔、孔口倒角 5， 132 孔 。然 后以底面为基准经过尺寸链换算找正 18 的中心线再来加工孔 18 ，而方案二则与此相反，先钻、扩、铰 18角 45，然后以孔的中心线为基准找正 74 孔的中心线来加工孔，这时的垂直度和精度容易保证，并且定位和装夹都很方便。因此，选择方案二是比较合理的。 床夹具 设计 方案 （ 1） 定位方案的选定 该零件的定位方案我选择的是一面两孔定位方式。这种定位方式在涡轮减速器箱体、杠杆、盖板等类零件的加工中用的很广。工件的定位面一般是加工过的精基面，两定位孔可能是工件上原有的，也可能是专为定位需要而设置的工艺 孔。 当工作部分直径 D3采用小定位销 （ 1999） ，夹具体上应有沉孔，使定位销圆角部分沉入孔内而不影响定位。大批量生产时，应采用可换定位销（ 1999） 。工作部分的直径，可根据工件的加工要求和安装方便，按 g5、造，与夹具体配合为 H7/ H7/套外径与夹具体配合为 H7/内径与定位销配合为 H7/ H7/采用工件上孔与端面组合定位时，应该加上支承垫板或支承垫圈。 （ 2） 夹具夹紧装置的确定 两个 10中的圆柱 销共同承受钻孔时的切削扭矩。在钻 螺纹底孔时，由于孔径较小 ，切削扭矩和轴向力较小，并且轴向力可以使工件夹紧，因此，在确定夹紧方式时就可以不考虑轴向切削力的影响，即可以不施加夹紧力来克服轴向切削力。但由于切削扭矩会使工件产生旋转，因此需要 对工件施加向下压的夹紧力来克服切削扭矩。为便于操作和提高机构的效率，采用转动压板夹紧机构，其力的作用点落在靠近加工孔的 120圆弧端面上。 本夹具对工件进行机械加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变 动。为此，在进行机械加工前，先要将工件装夹好。用夹具装夹工件有下列优点： 1） 能稳定的保证工件的加工精度 ： 用夹具装夹工件时，工件相对于道具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工极度趋于一致。 2） 能提高劳动生产率 ： 使用夹具装夹工件方便、快捷，工件不需要划线找正。 5、方案的可行性分析： 轮减速器箱体加工工艺方案可行性分析 通过对涡轮减速器箱体的加工工艺路线的确定，该零件的加工以底面作为基准是合理的，按照有关零件的粗基准的选择原则：当零件有不加工表面时，应选择这些不加 工的表面作为粗基准，当零件有很多个不加工表面的时候，则应当选择与加工表面要求相对位置精度较高大的不加工表面作为粗基准，从零件图分析得知， 涡 轮减速器箱体以 底面作为粗基准。精基准的选择主要考虑基准重合的问题， 选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能 得到可靠的保证。本加工工艺方案满足粗基准选择的五项要求及精基准选择的五项原则 ， 以该方案可行。 计 钻床 夹具方案可行性分析 该夹具为钻床使用的专用夹具 ，此类夹具的特点是针对性强、结构紧凑、操作简便、生产率高。 在本次设计中， 夹具的设计满足机床夹具总体方案设计的基本要求，充分保证零件加工质量，具有较高的生产效率和较低的制造成本以及具有良好的结构工艺性。 所以该方案可行。 6、该设计的创新之处： （ 1） 本夹具操作方便、安全和省力 。 （ 2） 本工艺的生产准备周期短，生产效率高 。 7、设计产品的主要用途和应用领域： 产品的主要用途：加工涡轮减速箱 体的 孔及螺纹 加工，保证加工质量，提高生产力，降低生产成本，并且减轻工人的劳动强度。 产品的应用领域： 主要用于立式钻床上 加工直径较 小 的单孔或摇臂钻床加工平行孔系。 8、时间进程： 2012 年 3 月 12 日 2012 年 3 月 18 日 在 齐齐哈尔机床厂，收集涡轮减速箱箱体的相关资料 2012 年 3 月 19 日 2012 年 3 月 25 日 在 校图书馆和实训中心 ，了解箱体类零件的工作原理和夹具结构设计 2012 年 3 月 26 日 2012 年 4 月 2 日 在 校图书馆查阅互联网，了解机械加工工艺的编制和主要零部件的设计 2012 年 4 月 3 日 2012 年 4 月 9 日 完成实习总结和实习日记 2012 年 4 月 10 日 2012 年 4 月 16 日 完成开题报告 2012 年 4 月 16 日 2012 年 4 月 22 日 编写零件加工工艺 ，填写工艺卡片 2012 年 4 月 23 日 2012 年 4 月 29 日 夹具设计及计算 2012 年 4 月 30 日 2012 年 5 月 16 日 夹具主要零件设计 2012 年 5 月 19 日 2012 年 6 月 3 日 完成部件图、零件图及 装配图 2012 年 6 月 4 日 2012 年 6 月 10 日 编写毕业设计说明书、审图、修改 2012 年 6 月 11 日 2012 年 6 月 15 日 答辩 9、参考文献： 1 马晓春 . 我国现代机械制造技术的发展趋势 J. 森林工程 3)： 102 赵志修 . 机械制造工艺学 M. 北京：机械工业出版社 ,1985： 43 赵志勇 , 王丽杰 . 机械加工工艺规程的发展 J. 科技资讯 6)： 254 王世敬 ,温筠 . 现代机械制造技术及其发展趋势 J. 石油机械 11)： 85 曾爱新 . 谈机械加工工艺的发展趋势 J. 职园培地， 2002,(8)： 266 秦嵩 ,周伟 . 浅谈提高机械加工工艺的方法 J. 科学时代 11)： 227 王颖 . 机械加工工艺规程及工艺文件 J. 科技资讯 ,2008,(30)： 44. 8 朱耀祥 ,浦林祥 . 现代夹具设计手册 M. 北京：机械工业出版社 ,2010： 2 贾建华 ,范建蓓 . 柔性夹具在现代制造业中的应用与展望 J. 机电工程 12)：5310 朱耀祥 . 柔性夹具与计算机辅助夹具设计技术 J. 制造技术与机床 8)：1211 隋聚艳 . 夹具的发展及其趋势分析 J. 现代商贸工业 4)： 2012 朱耀祥 . 计算机辅助组合夹具设计系统的研究 J. 机械工程学报 5)：32 13 王凤鲜 . 浅谈组合夹具的重要作用 J. 科技情报开发与经济 13)： 1614 张亚明 . 机床夹具分类 与构成 J. 科技资讯 6(5)： 215 卢克超 ,周利平 . 计算机辅助专用夹具 统开发和研究 J. 科技资讯 5)： 1016 蔡瑾，段国林，姚涛，等 . 计算机辅助夹具设计技术回顾与发展趋势综述 J. 机械设计， 2010,(2)： 1指导教师意见 教师签字： 年 月 日 开题答辩小组意见： 组长签字： 成员签字： 年 月 日 毕业设计领导小组意见 : 组长签字： 年 月 日 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 课 程 设 计 题 目： 涡轮减速器箱体机械加工工艺规程及钻床夹具设计 涡轮减速器箱体机械加工工艺规程及钻床夹具设计 班 级： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 一、设计题目 涡轮减速器箱体机械加工工艺规程及钻床夹具设计 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 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 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 . 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 he of a of In of an of on In to We to of we of be of of as so of of In of in of of my by by of 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 目录 . 1 轮箱的用途 . 1 轮箱的技术要求 . 1 查涡轮箱的工艺性 . 2 定蜗轮箱的生产类型 . 2 2 确定毛坯、绘制毛坯简图 . 3 择毛坯 . 3 定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 . 3 3 拟定蜗轮箱工艺路线 . 4 位基准的选择 . 4 面加工方法的确定 . 5 工阶段的划分 . 5 序的集中和分散 . 6 序顺序的安排 . 6 定工艺路线 . 6 13 的孔加工余量、工序尺寸和公差的确定 . 7 13 的孔切削用量的计算 . 8 6. 加工 4孔专用钻床夹具设计 . 9 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 具设计的任务 . 9 定夹具的结构方案 . 9 定定位原件 . 9 位误差的分析与计算 . 10 定导向装置 . 10 定夹紧装置 . 10 紧力的计算 . 10 7 方案的综合评价与结论 . 10 8设计体会 . 11 参考文献 . 13 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 辽宁工程技术大学课程设计 1 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 74 132 20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 74 20轴承支撑孔和 132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。 加工表面 尺寸及偏 差 /差及精度等级 表面粗糙度 m 形位公差 / 74 74 20 20 132 132 74定位 91 肋板 16 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 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 20两轴承孔同轴度要求为 两轴线的尺寸公差为 了保证涡轮轴与蜗杆正确装配，传动准确，要求涡轮轴承孔 ( 74蜗杆轴承孔 ( 20 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。 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； 74 132轴承孔与 20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（ 74 132轴承孔与 20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。 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： N=+a)(1+b)=5000 1 (1+4%) (1+1%)=5252(件 /年 ) 蜗轮箱的年产量为 5252 件，查表可知该产品为大量生产。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 2 确定 毛坯、绘制毛坯简图 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 5 。 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 2，公差等级为 8 12 级。 查表 2，毛坯铸件的机械加工余量等级为 表 2，整个铸件机械加工余量（ 2F 级） 查表 2，铸件尺寸公差为 0 利用公式 2R=F+2T/2 以及公式 2 R= 2）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 大于 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。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 项目 械加工余量 寸公差 坯尺寸 径 74 2 径 132 2 离为 173 2 4 179 地面高为 20 2 离为 72 2 离 52 2 离为 184 2 4 190 3 拟定蜗轮箱工艺路线 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 74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。 74轴线是设计基准，选用其作精基准定位加工 20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购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 基准，有利于加工和定位。 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 铣 蜗轮箱前后端面 铣 涡轮箱上表面 铣 蜗轮箱底面 铣 74 孔 镗 半精镗 精镗 20 孔 粗铰 精铰 132 孔 扩 精扩 铰 26 沉孔 锪钻 13 孔 钻 纹孔 钻、攻 纹孔 钻、攻 纹孔 钻、攻 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购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 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。 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。 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。 主后次” 原则，先加工主要表面，后加工次要表面。 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 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、 万能卧式铣床 镗 刀 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 精镗 74 孔 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 纹孔 四面组合钻床 麻花钻、丝锥 11 钻、攻 纹孔 四面组合钻床 麻花钻、丝锥 12 钻、攻 纹孔 四面组合钻床 麻花钻、丝锥 13 清洗 清洗机 14 终检 13 的孔加工余量、工序尺寸和公差的确定 由表 2查得，精铰余量 铰余量 孔余量 表 1依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，精铰： 铰： ： 据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰： 铰： 综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，精铰：铰： 孔： 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 13 的孔切削用量的计算 (1)钻孔工步 1)背吃刀量的确定 取 2)进 给 量 的 确 定 由表 5选 取 该 工 步 的 每 钻 进 给 量f=r。 3)切削速度的计算 由表 5工件材料为 条件选取，切削速度 v 可取为 16m/公式 n=1000v/ d 可求得该工序钻头转速 n=391r/照表 4列 立式转床的主轴转速，取转速 n=400r/将此转速代入公式，可求出该工序的实际钻削速度 v=n d/1000=400r/ 000= (2)粗铰工步 1)背吃刀量的确定 取 2)进 给 量 的 确 定 由表 5选 取 该 工 步 的 每 钻 进 给 量f=r。 3)切削速度的计算 由表 5削速度 v 可取为 4m/公式 n=1000v/ d 可求得该工序铰刀转速 n=97r/照表 4列 立 式钻床的主轴转速，取转速 n=100r/将此转速代入公式，可求出该工序的实际切削速度 v=n d/1000=125r/ 000= (3)精铰工步 1)背吃刀量的确定 取 2)进 给 量 的 确 定 由表 5选 取 该 工 步 的 每 钻 进 给 量f=r。 3)切削速度的计算 由表 5削速度 v 可取为 5m/公式 n=1000v/ d 可求得该工序铰刀转速 n=照表 4纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 所列 立式钻床的主轴转速，取转速 n=140r/将此转速代入公式，可求出该工序的实际切削速度 v=n d/1000=185r/ 11000= 锪平 26 孔 1)背吃刀量的确定 取0 2)进 给 量 的 确 定 由表 5选 取 该 工 步 的 每 钻 进 给 量f=r。 3)切削速度的计算 由表 5工件材料为 条件选取，切削速度 v 可取为 18m/公式 n=1000v/ d 可求得该工序锪头转速 n=220r/照表 4列 立式转床的主轴转速，取转速 n=250r/将此转速代入公式，可求出该工序的实际钻削速度 v=n d/1000=351r/ 20000= 6. 加工 4孔专用钻床夹具设计 具设计的任务 已知工件材料为 坯为铸件，所用机床为 立式钻床，大批量生产。为该工序设计一钻床夹具。 定夹具的结构方案 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。 购买后包含有 纸和说明书 ,咨询 Q 197216396 位误差的分析与计算 对于工序尺寸 53言，定位基准与工序基准重合，基准不重合误差 b=0，基准位移误差 j=0,所以定位误差 d= j b=0于工序尺寸 47言，定位基准与工序基准重合，基准不重合误差 b=0，这里基准位移误差为 0，所以定位误差 d=0；加工 孔径尺寸 13 由刀具直接保证，定位误差 b=0。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 1153，该定位方案合理可行。 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 9定钻套高度 H=12屑空间 h= 定夹紧装置 此夹具采用手动夹紧，螺母和开口垫圈用于夹紧工作，在切削时使工件保 持既定位置。 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3 3 3 312123 2 3 232 d D d D d 3 3 33 2 3 23 * 1 . 5 * 1 7 69 8 7 4 1 7 6 7 42 2 * 2 *9 8 7 4 1 7 6 7 47 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
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