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1、辽宁工程技术大学课 程 设 计题 目：涡轮减速箱体零件的夹具设计班级：机械09-3班姓名：学 号： 0907100315指导教师：完成日期：2012年6月24日任 务 书一、设计题目：涡轮减速箱体零件的夹具设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1张(2) 生产类型:（中批或大批大量生产）三、上交材料1所加工的零件图 1张2毛坯图 1张3编制机械加工工艺过程卡片 1套4编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1套5绘制夹具装配图（A0或A1） 1张6绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。 1张7课程设计说明书，包括机械加
2、工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。（约5000-8000字） 1份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1第l2天查资料，绘制零件图。2第37天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法，编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。3第810天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4第1113天，完成夹具装配图的绘制。5第1415天，零件图的绘制。6第1618天，整理并完成设计说明书的编写。7第19天，完成图纸和说明书的输出打印。8第2021天，答辩五、指导教师评语该生设计的过程中表现，设计内容反映的基本概念及计算，设
3、计方案，图纸表达，说明书撰写。全套图纸，加153893706综合评定成绩：指导教师日期摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。涡轮减速器箱体加工工艺规程及镗孔夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计
4、算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear
5、 box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components,
6、 understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is deci
7、des each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other p
8、arts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error目 录
9、序言1第一章 零件分析 21.1 零件作用 21.2零件的工艺分析 2第二章 工艺规程设计 32.1确定毛坯的制造形式 32.2基面的选择32.3制定工艺路线 52.4确定切削用量及基本工时7第三章 夹具设计143.1问题的提出143.2定位基准的选择143.3切削力及夹紧力计算153.4定位误差分析163.5夹具设计及操作简要说明18总 结20致 谢22参考文献 23序 言机械制造业是制造具有一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，社会上有着各种各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
10、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。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。涡轮减速器箱体的加工工艺规程及其镗孔的工装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，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结
11、合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。第一章 零件分析1.1零件的作用涡轮减速器箱体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涡杆相互位置的准确性及机器总成的使用寿命和可靠性。本箱体为典型的涡杆减速箱体下置箱体结构，涡轮箱通过120mm和185mm与90mm的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。1.2零件的工艺分析涡轮减速器箱体有2个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。1：以下底面为基准的加工面，这组加工面主要是底面上的四个阶梯孔。2：以下端面和四个阶梯孔为基
12、准的加工面，这组加工面主要是各个孔端面及其螺纹孔第二章 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT150的灰口铸铁,该材料具有较高的强度,耐磨性,耐热性及减振性,适应于承受较大应力,要求耐磨的零件。此零件为铸造件,生产要求是小批量生产,而且零件的轮廓尺寸不大,加工要求不是很高,所以加工不是很方便。2.2 基面的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量
13、要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，
14、他对零件的生产是非常重要的。对于一般的箱体类零件而言，一般情况下，多以一个下端面（在前道工序已加工好）为基准，先加工出端面上的孔，再以这个孔和其端面为基准，或者以孔和原来的基准平面为基准，加工其它交错孔。所以我考虑先用底平面作为粗定位基准。精基准的选择应满足以下原则：（1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与
15、其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准不重合时，应该进行尺寸换算。本工序现选取下底面和底面上的四个孔作为精基准，采用一面两销定位。2.3 制定工艺线路制定工艺路线的出发点，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。在生产纲领确定为小批量生产的条件下，为了尽量让工序集中来提高生产效率，除此以外，还应该考虑经济效果，以降低生产成本。工序方案一
16、：1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣下端面4铣铣顶端面5铣铣高20mm台阶面6钻钻4x18孔，锪4x30孔7铣铣70，185孔的端面8铣铣90，100孔的端面9镗镗70，185的孔10镗镗90，100孔11钻钻M20-7H螺纹孔12钻钻M14螺纹孔13钻钻210圆周上的6-M8螺纹孔14钻钻110圆周左端面上的3-M10螺纹孔15钻钻110圆周右端面上的3-M10螺纹孔16检检验，入库工艺方案二：1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣下端面4铣铣顶端面5铣铣70，185孔的端面6铣铣90，100孔的端面7镗镗70，185的孔8镗镗90，100孔9铣铣高20mm台阶面10钻钻4x18孔，锪4x30孔
17、11钻钻M20-7H螺纹孔12钻钻M14螺纹孔13钻钻210圆周上的6-M8螺纹孔14钻钻110圆周左端面上的3-M10螺纹孔15钻钻110圆周右端面上的3-M10螺纹孔16检检验，入库工艺路线一和路线二的区别在于方案一在加工时先加工端面和端面上的4个孔，然后用已加工好的面和孔作为定位基准加工其他的孔和端面，这样可以更好地选择定位基准，提高加工效率，因此综合考虑我们选择方案一。具体的加工路线如下：1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣下端面4铣铣顶端面5铣铣高20mm台阶面6钻钻4x18孔，锪4x30孔7铣铣70，185孔的端面8铣铣90，100孔的端面9镗镗70，185的孔10镗镗90，100孔
18、11钻钻M20-7H螺纹孔12钻钻M14螺纹孔13钻钻210圆周上的6-M8螺纹孔14钻钻110圆周左端面上的3-M10螺纹孔15钻钻110圆周右端面上的3-M10螺纹孔16检检验，入库2.4确定切削用量工序1：铸造工序2：时效处理工序3：铣下端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则2） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取375当375r/min时按机床标准选取3） 计算工时切削工时：，则机动工时为工
19、序4：铣顶端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量4） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则5） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取1000当1000r/min时按机床标准选取6） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序5：铣高20mm台阶面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量7） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则8） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，
20、其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取1200当1200r/min时按机床标准选取9） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序6：钻4x18孔，锪4x30孔 工步一：钻4x18孔机床：Z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻18.1)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns= 530r/min与530r/min相近的机床转速为550r/min。现选取=550r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=20mm; =4mm
21、; =3mm;t= =0.378（min)工步二：锪4x30孔根据有关资料介绍，利用钻头进行锪钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔时的进给量与切削速度之关系为 式中的、加工实心孔进的切削用量. 现已知 =0.36mm/r (切削手册)表2.7 =42.25m/min (切削手册)表2.131) 给量 取f=1.50.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r2) 削速度v=0.442.25=16.9m/min. 3) 定机床主轴转速ns= 179r/min与179r/min相近的机床转速为200r/min。现选取=200r/min。所以实际切削速度=5) 削工时，按工艺手册表6.
22、2-1。t=i ;其中l=5mm; =6mm; =0mm; t= =0.1(min)工序7：铣70，185孔的端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量10） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则11） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取600当600r/min时按机床标准选取12） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序8：铣90，100孔的端面铣90，100孔的端面的切削用量的计算同上，具体的工时计算如下切削工时：，则机动工时为工序9：镗70
23、，185的孔工步一 镗70mm的孔1.加工条件工件材料：HT150，时效处理，砂型铸造加工要求：镗孔70mm机 床：卧式铣镗床T716刀 具：弯头镗刀2.计算切削用量 查简明手册表4.2-19和4.2-20,4.2-21得 =25mm/min =0.7mm/z =9.6mm根据T716镗床说明书，取=125 r/min切削工时：L=70mm工步二：镗185孔的工时计算如下切削工时：L=25mm第三章 镗孔夹具设计为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,通常需要用专用夹具.经过老师的考虑,决定设计第9道工序中的镗70孔。3.1问题的提出本夹具主要用来镗70孔, 因为此孔有公差要求和粗糙度
24、要求，所以在加工的时候我们要保证加工精度。3.2.定位基准的选择因为工件不能和夹具体直接接触，所以我们采用了2个支撑板定位底面，然后我们以已经加工好的2个18定位，一个采用圆柱销定位，一个采用削边销定位，这样我们的底面限制工件的3个自由度，圆柱销限制工件的2个自由度，削边销限制工件的1个自由度，这样空间的6个自由度都已经限制完了，我们就可以开始加工工件。工艺方案如下：3.3切削力及夹紧力的计算由夹具装配图可以看出,由于水平方向上有两个定位销,所以水平方向上不需要考虑夹紧力是否合适,只用考虑Z轴上的夹紧力就可以了. 查机床夹具设计手册表1-2-3得:式中:=1.01.01.01.0=1.10所以
25、,=587.5N在计算切削力时,必须把安全系数也考虑在内.查机床夹具设计手册,表1-2-1可知:所以,切削力=1.51.21.01.01.31.01.5587.5=2062.13N因本夹具主要夹紧力是螺母夹紧,查机械加工工艺师手册表17-30得:夹紧力N=7950N此时,实际夹紧力已大于所需2062.13N的加紧力了,所以本夹具可安全工作.3.4定位误差分析2 一面两销定位误差(1)移动时基准位移误差 （式5-5）式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙代入（式5-5）得： = = (2) 转角误差 （式5-6）式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小
26、偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙 削边销孔的最大偏差 削边销孔的最小偏差 削边销定位孔与定位销最小配合间隙其中： 则代入（式5-6）得：则： 经检验合格3.5夹具设计及操作的简要说明 如前面所述,在夹具设计时,为提高劳动生产率,应首先着眼于机动夹紧，本道工序的镗孔孔选用铰链压板压紧，当我们装上工件后，采用一面2销把工件的空间的6个自由度限制完毕后我们旋转铰链压板，试着和工件接触，然后旋转螺母压紧工件，这是我们把镗杆放入镗套，既可以开始加工工件。装配图附图如下夹具体附图如下总 结毕业设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再
27、是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。毕业设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。致 谢这次毕业设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和
28、重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次毕业设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参 考 文 献1. 切削用量简明手册,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出版，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、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年24
机械制造技术课程设计涡轮减速箱体零件的工艺及镗Ф70孔夹具设计【全套图纸】
