蜗、涡轮箱体的加工工艺及车φ38孔、φ42孔夹具设计【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 选择加工设备及刀、夹、量具 . 10 工工序设计 . 10 第 5 章 车床夹具的设计 . 12 位基准的选择 . 12 削力的计算与夹紧力分析 . 12 紧元件及动力装置确定 . 13 位销及夹具体设计 . 14 具精度分析 . 14 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件图 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 ，可得铸件尺寸公差为 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轮箱体毛坯图 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 端面 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 公差和 168 到位 90 钻 钻两侧 52 端面上 8深 8 100 钻 钻 60 端面上 210 钻 钻 端面上 5深 8 120 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 C 类可转位面铣刀，直径为 D 为 400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 工件各表面的孔系进行钻削加工（参考文献 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 mm 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 车床 夹具的设计 由给定零件的零件图可知，对该零件的孔系进行加工时，定位的要求比较高，需要保证基准孔和平面的垂直度。因此，保证垂直度是本步的重点，在此前提之下我们也应考虑如何提高加工效率。经过 对工件进行结构形状的分析，将工件的底 面放置在镗模的底板上，工件的定位和夹紧都会比较可靠，也比较容易 进行操作，将工件夹紧之后就可以满足加工要求。 选用 床车 38 孔、 42 孔 ，用定位夹具固定工件。 位基准的选择 由零件图可知，对工艺孔的加工，有尺寸精度的要求和表面粗糙度的要求，并且与顶面之间还有垂直度的要求。故为了保证在加过程中各重要支承孔之间的加工余量合理分配，并且保证所加工孔与顶面之间的垂直度要求。根据精基准的选用原则，对工艺孔的加工进行定位基准选择时，应选择铣削加工过后的两侧表面来基准定位。在夹具下底面设计一个固定支撑限制加上三个压板来限制 3 个自由度。将侧表面作为主要定位基面并 用两个定位销定位，用以限制工件的另外 3个自由度。 因为提高生产效率是零件加工的一个重要前提，对孔的加工依然采用传统的钻、扩、铰三个步骤进行，夹紧方式为手动。 削力的计算与夹紧力分析 在本道工序的加工过程中，车削加工的切削力要远远大于其他切削力，而此道工序中主要进行的是孔的镗削加工。因此对切削力的计算应以车削力为准。由参考文献 9得： 车削力 车削力矩 式中： 25D 2321872553125531 m i nm a xm a x 0 . 8 0 . 62 6 2 5 0 . 1 5 2 3 2 3 7 5 5 . 2 1 . 9 0 . 8 0 . 61 0 2 5 0 . 1 5 2 3 2 2 6 1 7 4T N m m 在加工工艺孔时，采用带光面压块的压紧螺钉夹紧机构将工件件底面与夹具底板进行连接夹紧，此夹紧机构主要靠压板与压紧螺钉进行夹紧。根据参考文献11可查得夹 紧力计算公式： 购买设计文档后加 费领取图纸 13 0 12()r tg r 式中： 0W 单个螺旋夹紧产生的夹紧力（ N）； Q 原始作用力（ N）； L 作用力臂（ r 螺杆与工件的当量摩擦半径（ 1 螺杆端部与工件间的摩擦角（）； 螺纹中径之半（ 螺纹升角（）； 2 螺旋副的当量摩擦角（）。 由公式可得，根据参考文献 11表 1查得点接触的普通单个螺旋夹紧力计算公式： 0 3 5 5 0 18954 ( 3 1 0 9 5 0 ) 紧元件及动力装置确定 根据蜗轮箱箱体零件本身的的生产特性，可采用手动夹紧方式的夹具。手动夹紧结构的夹具结构简单，在平时的生产过程中比较常见，应用也较为广泛。因此采用手动夹紧装置来作为本次加工的夹紧动力装置。用手动夹紧方式进行夹紧，不仅使夹紧更为可靠可靠，而且机构也可不必自锁。 选用 A 型移动压板 来作为夹紧元件。夹紧元件装置图 6下： 购买设计文档后加 费领取图纸 14 图 6紧元件装置图 位销及夹具体设计 采用对角定位销将镗孔夹具的两个侧面孔 13 与工件进行定位，采用 处进行固定。采用阶梯式定位销在镗孔夹具上进行定位。用 孔固定镗孔夹具板在对角处进行固定。 具精度分析 使用夹具夹紧工件，并在机床上进行切削加工时，机床、夹具、工件、刀具等相当于一个整体，它们之间组成了一个相对封闭的加工系统，牵一发而动全身。正是它们之间存在的联系，才能使工件和刀具之间形成正确位置关系。因此在设计夹具的过程当中，确定设计方案之后，应对夹具的结构方案进行精确的误差计算和精度分析。 铣侧平面， 它们的精度由定位夹具的底板的定位精度保证。因为 2 2 2 2 2 21 2 3 4 52 2 0 . 0 3 9 0 . 0 7 8 0 . 1wd m m m m 所以能满足加工要求。 夹具图如下： 购买设计文档后加 费领取图纸 15 图 6床夹具装配图 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 17 致