涡轮箱体的加工工艺及铣削端面夹具设计【优秀课程毕业设计含4张CAD图纸+带过程工序卡片】-jjsj25-1

涡轮箱体的加工工艺及铣削端面夹具设计【优秀课程毕业设计含4张CAD图纸+带过程工序卡片】-jjsj25-1涡轮箱体的加工工艺及铣削端面夹具设计摘 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AbstractThis design is the turbine box body parts machining process and special fixture design, including the turbine case the machining process of parts of the body of special fixture design and writing the design specificationProcessing technology and fixture design is the important process in the process of modern enterprise production, the processing technology including machining process content such as the processing parameters of each process and good machining process can can simplify machining process to improve quality of fixture design is part of the process, he is an important part of the process equipment, is the most important process in addition to the machine auxiliary equipmentKey words： box  process  fixture目  录摘 要IAbstract1第1章 绪论4第2章 零件的分析52.1、零件的作用52.2、零件的工艺分析5第3章 确定毛坯材料及加工余量73.1、选用毛胚的材料73.2、加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定：73.2.1、确定加工余量及毛坯种类73.2.2、5-M6-H7深8的螺孔73.2.3、38孔的加工余量，73.2.4、42孔的加工余量83.2.5、两侧52的加工余量83.2.6、两侧52面螺孔M69第4章 工艺规程设计104.1、定位基准的选择104.1.1、粗基准的选择104.1.2、精基准的选择104.2、制定工艺路线104.3、选择加工设备及刀、夹、量具114.4加工工序设计11第5章 铣床夹具设计135.1 定位基准及定位元件选择135.1.1 工件定位面选择135.1.2 夹具定位元件选择135.1.3 定位元件限制不定度分析135.2 夹紧机构及夹紧元件初步选择145.3 夹具定位元件的设计145.4 对刀方式155.5 计算切削力和夹紧力155.5.1 计算切削力155.5.2 计算夹紧力155.6 夹具体设计16小 结17致  谢18参考文献19【详情如下】【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】封面.docx文件清单.txt涡轮箱体的加工工艺及铣削端面夹具设计.doc涡轮箱体铣削端面夹具体.dwg涡轮箱体铣削端面夹具装配图.dwg涡轮箱体铣削端面非标夹具零件图对刀块支架.dwg涡轮箱零件图.dwg蜗轮箱体工艺过程卡.doc蜗轮箱机械加工工序卡片.doc 毕业设计报告 (论文 ) 报告 (论文 )题目： 涡轮箱体 的加工工艺及夹具设计 作者所在系部： 机电工程学院 作者所在专业： 机械设计制造及其自动化 作者所在班级： 作 者 姓 名 ： 田喜超 作 者 学 号 ： 20134011310 指导教师姓名： 赵忠泽 完 成 时 间 ： 2017 年 5 月 北华航天工业学院教务处制 I 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 1 is of of of is in of as of to of is of he is an of is in to ey 2 目 录 摘 要 . I . 1 第 1 章 绪论 . 3 第 2 章 零件的分析 . 4 零件的作用 . 4 件的工艺分析 . 4 第 3 章 确定毛坯材料及加工余量 . 6 选用 毛胚的材料 . 6 工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定： . 6 确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 制定工艺路线 . 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 3 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 。 4 第 2 章 零件的分析 零件的作用 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 由于涡轮箱体 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 这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 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 6 第 3 章 确定毛坯材料及加工余量 选用 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： 确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 参照机械 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 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 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 参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 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。 制定工艺路线 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 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 直径 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 参照 （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 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 加工工序为钻 。 刀具 选择 为：钻孔 5攻丝 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 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考率 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得到 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， 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 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 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=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 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 。 17 致 谢 时光荏苒，白驹过隙，大学生涯马上就要结束了， 忙碌的毕业季也即将过去。毕业设计也按照规定时间完成并交到毕业设计导师那里。鉴于之前课程设计的经验，我从一开始接到课题，就开始着手准备。通过学校的图书馆和网上查阅了大量资料，翻阅各种设计手册，理清了自己的设计思路和毕业设计的主要任务。了解到此次毕业设计综合性很强，涉及到了大学几年里所学的很多知识，从最基础的机械制图，到机械制造工 艺学，再到机床手册、夹具手册、刀具手册、量具手册的查询等各方面的专业知识。 在 本 设计过程中，我曾经遇到 许 多不明白的 问题 ， 赵 老师 总是 会 不辞辛苦的给我们悉心讲解，并 指导我去查找相关的资料书籍 ，帮助我们分析设计过程中的优缺点，指点我们选择更适合的设计方案。 在此，我特别感谢我的指导老师赵忠泽老师，感谢您这段时间对我的辅导和帮助。 毕业设计可以说是我们对大学期间所学知识的作最后一次系统性的总结和检验。想到大学期间学习的各学科知识，都是各克任课教师一节节耐心教导给我们的。在这里我想对所有任课教师说一句：谢谢老师，你们辛 苦了！是你们带我走进机械世界的大门，给我们指引了前进的方向，让我们永远记得：自信人生二百年，回荡积水三千里。 还要感谢大学期间陪伴我的同学们，大家都在异乡求学，一起上课、一起生活，正是同学之间的互相帮助，让我们在这陌生的城市才有了家的感觉，感谢你们的陪伴。更要感谢母校北华航天工业学院对我们的培养和教育，祝明天会更好！ 18 参考文献 1李洪 北京：北京出版社， 1990 2张进生 北 京：化学工业出版社， 2003 3王绍俊 哈尔滨 :哈尔滨工业大学出版社， 1981 4艾兴 ,肖诗纲 第三版 ,北京 :机械工业出版社， 2004 5刘守勇 北京：机械公业出版社， 1994 6徐鸿本 沈阳：辽宁科技出版社， 2004 7 孙丽媛 北京：冶金工业出版， 2002 8 李忠海 装备制造技术 J， 9 陈哲亚 件实现工装 夹具快速设计 J， 10(3, 2006) 111984. 12 G. o,1980. 13 E. 982. 1 机械加工工艺过程卡片 产品型号 零件图号 产品名称 蜗轮箱体 零件名称 蜗轮箱体 共 1 页 第 1 页 材 料 牌 号 坯 种 类 灰铸铁 毛坯外形尺寸 180毛坯件数 每 台 件 数 备 注 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段 设 备 工 艺 装 备 备注 1 铸造 铸造，清理 2 热处理 退火处理 3 铣 铣 端面 标卡尺、铣刀盘 4 粗铣 粗铣 60 端面、 136 端面 标卡尺、铣刀盘 5 半精铣 半精铣 60 端面、 136 端面，保证尺寸 153、 14 到位 标卡尺、铣刀盘 6 钻 钻 43 工艺孔 标卡尺、 13 钻头 7 粗 车 粗镗孔 42 和 38 径千分尺、游标卡尺， 车 刀 8 精 车 精镗孔 42 和 38，保证尺寸 22、 62、 30 径千分尺、游标卡尺， 车 刀 9 粗镗 粗镗两侧孔 52 径千分尺、游标卡尺，镗刀 10 精镗 精镗两侧孔 52，保证达到孔位 公差和 168 到位 径千分尺、游标卡尺，镗刀 11 铣或钻 钻两侧 52 端面上 4深 8 5 钻头、 攻 12 钻 钻 60 端面上 2 头、 攻 13 钻 钻 端面上 5深 8 5 钻头、 攻 14 去毛刺 去各部分锐边 毛刺 钳工台 平板锉 15 终检 终检 检验台上 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期） 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 2 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 蜗轮箱体 零件名称 蜗轮箱体 共 11 页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 20 铣 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 铣 端面，铣去 2光即可 游标卡尺， 铣刀盘 40000 60 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 蜗轮箱体 零件名称 蜗轮箱体 共 11 页 第 2 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 30 铣 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 粗铣 60、 136 端面，铣光即可 游标卡尺、铣刀盘 400 50 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 蜗轮箱体 零件名称 蜗轮箱体 共 11 页 第 3 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 40 铣 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 以 端面为基准，半精铣 60 端面 游标卡尺，铣刀盘 500 50 半精铣 136 端面，保证尺寸 14、 153 到位 游标卡尺，铣刀盘 500 50 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 蜗轮箱体 零件名称 蜗轮箱体 共 11 页 第 4 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 50 钻 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 摇臂钻床 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 以铣好的下平面为基准，钻 43 工艺孔 13 钻头 500 60 3 机械加工工序卡片 产品型号 零件图 号 产品名称 蜗轮箱体 零件名称 蜗轮箱体 共 11 页 第 5 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 60 车 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 数控车 床 夹具编号 夹具名称 切削液 车床夹具 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 以 136 端面为基准，粗 车 42、 38、 48 车 刀 车床 夹具 400 80 1 精 车 42、 38、 48，保证两端同轴度 车 刀 车床 夹具 800 50 1 机械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 蜗轮箱体 零件名称 蜗 轮箱体 共 11 页 第 6 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 70 镗 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 卧式镗床 夹具编号 夹具名称 切削液 镗孔夹具 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 以 镗孔夹具定位，粗镗 52 孔 镗刀 孔夹具 600 80 精镗两侧 52 孔到位，保证 168 尺寸，并保证两端同轴度 镗刀 孔夹具 500 50 械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 蜗轮箱体 零件名称 蜗轮箱体 共 11 页 第 7 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 80 钻 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 钻床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 分别以端面 62 端面为基准，钻两面 8孔 钻头 00 80 攻 8深 10 丝攻 50 30 械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 蜗轮箱体 零件 名称 蜗轮箱体 共 11 页 第 8 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 90 钻 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 钻床 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 以 端面为基准，钻 140 端面上 2 个 孔 头 00 100 攻 2 丝攻 20 30 械加工工序卡片 产品型号 零件图号 产品名称 蜗轮箱体 零件 名称 蜗轮箱体 共 11 页 第 9 页 车间 工序号 工序名称 材 料 牌 号 100 钻 坯 种 类 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 铸造 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 钻床 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 (分 ) 准终 单件 步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转速 切削速度 进给量 切削深度 进给次数 工步工时 r/m/mm/r 动 辅助 1 以 136 端面为基准，钻 面 5孔 5 钻头 5 560 50 攻 5深 8 丝攻 00 30 .3 毕业设计报告 (论文 ) 报告 (论文 )题目： 涡轮箱体 的加工工艺及夹具设计 作者所在系部： 机电工程学院 作者所在专业： 机械设计制造及其自动化 作者所在班级： 作 者 姓 名 ： 田喜超 作 者 学 号 ： 20134011310 指导教师姓名： 赵忠泽 完 成 时 间 ： 2017 年 5 月 北华航天工业学院教务处制 I 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 1 is of of of is in of as of to of is of he is an of is in to ey 2 目 录 摘 要 . I . 1 第 1 章 绪论 . 3 第 2 章 零件的分析 . 4 零件的作用 . 4 件的工艺分析 . 4 第 3 章 确定毛坯材料及加工余量 . 6 选用 毛胚的材料 . 6 工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定： . 6 确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 制定工艺路线 . 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 3 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 。 4 第 2 章 零件的分析 零件的作用 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 由于涡轮箱体 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 这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 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 6 第 3 章 确定毛坯材料及加工余量 选用 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： 确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 参照机械 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 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 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 参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 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。 制定工艺路线 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 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 直径 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 参照 （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 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 加工工序为钻 。 刀具 选择 为：钻孔 5攻丝 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 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考率 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得到 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， 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 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 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=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 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 。 17 致 谢 时光荏苒，白驹过隙，大学生涯马上就要结束了， 忙碌的毕业季也即将过去。毕业设计也按照规定时间完成并交到毕业设计导师那里。鉴于之前课程设计的经验，我从一开始接到课题，就开始着手准备。通过学校的图书馆和网上查阅了大量资料，翻阅各种设计手册，理清了自己的设计思路和毕业设计的主要任务。了解到此次毕业设计综合性很强，涉及到了大学几年里所学的很多知识，从最基础的机械制图，到机械制造工 艺学，再到机床手册、夹具手册、刀具手册、量具手册的查询等各方面的专业知识。 在 本 设计过程中，我曾经遇到 许 多不明白的 问题 ， 赵 老师 总是 会 不辞辛苦的给我们悉心讲解，并 指导我去查找相关的资料书籍 ，帮助我们分析设计过程中的优缺点，指点我们选择更适合的设计方案。 在此，我特别感谢我的指导老师赵忠泽老师，感谢您这段时间对我的辅导和帮助。 毕业设计可以说是我们对大学期间所学知识的作最后一次系统性的总结和检验。想到大学期间学习的各学科知识，都是各克任课教师一节节耐心教导给我们的。在这里我想对所有任课教师说一句：谢谢老师，你们辛 苦了！是你们带我走进机械世界的大门，给我们指引了前进的方向，让我们永远记得：自信人生二百年，回荡积水三千里。 还要感谢大学期间陪伴我的同学们，大家都在异乡求学，一起上课、一起生活，正是同学之间的互相帮助，让我们在这陌生的城市才有了家的感觉，感谢你们的陪伴。更要感谢母校北华航天工业学院对我们的培养和教育，祝明天会更好！ 18 参考文献 1李洪 北京：北京出版社， 1990 2张进生 北 京：化学工业出版社， 2003 3王绍俊 哈尔滨 :哈尔滨工业大学出版社， 1981 4艾兴 ,肖诗纲 第三版 ,北京 :机械工业出版社， 2004 5刘守勇 北京：机械公业出版社， 1994 6徐鸿本 沈阳：辽宁科技出版社， 2004 7 孙丽媛 北京：冶金工业出版， 2002 8 李忠海 装备制造技术 J， 9 陈哲亚 件实现工装 夹具快速设计 J， 10(3, 2006) 111984. 12 G. o,1980. 13 E. 982.