渦輪箱體零件的加工工藝及車R28孔的車床夾具設(shè)計【說明書+CAD】
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哈爾濱理工大學(xué)課程設(shè)計說明書
機(jī)械制造技術(shù)課程設(shè)計說明書
設(shè)計題目:制定渦輪箱體零件加工工藝,設(shè)計車
R28孔的車床夾具
專 業(yè): 機(jī)械電子工程
班 級: 12-3
學(xué) 號: 1230120307
姓 名: 韓文凱
指導(dǎo)教師: 張中然
機(jī)械工程系
2015年11月14日
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目錄
序言 - 3 -
一 零件的分析 - 4 -
1.1 零件的作用 - 4 -
1.2 零件的工藝分析 - 4 -
二 工藝方案的分析及確定 - 6 -
2.1 確定毛坯的制造形式 - 6 -
2.2 基面的選擇的選擇 - 6 -
2.3 制定工藝路線 - 7 -
2.4 確定切削用量及基本工時 - 7 -
三 夾具設(shè)計 - 16 -
3.1定位方案 - 16 -
3.2夾緊方案 - 17 -
3.3定位誤差分析 - 18 -
3.4輔助裝置 - 18 -
總結(jié) - 19 -
參考文獻(xiàn) - 20 -
序言
機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品,并把它們裝備成機(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用,也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備,社會上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè),因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè),是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講,機(jī)械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟(jì)綜合實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
渦輪箱體零件的加工規(guī)程及其車R28孔夾具設(shè)計是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計、機(jī)械工程材料等進(jìn)行課程設(shè)計之后的下一個教學(xué)環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位,夾緊以及工藝路線安排,工藝尺寸確定等問題,并設(shè)計出專用夾具,保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強(qiáng)、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論,又要注意生產(chǎn)實踐的需要,只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合,才能很好的完成本次設(shè)計。
一 零件的分析
1.1 零件的作用
該箱體是用于專機(jī)的機(jī)殼,該機(jī)殼的主要作用是利用液壓馬達(dá)通過齒輪傳遞帶動兩軸的旋轉(zhuǎn),箱體通過導(dǎo)軌進(jìn)行移動,兩個傳動軸輸出,對外動作。該箱體保證各軸之間的中心距及平行度,并保證箱體部件與液壓馬達(dá)的正確安裝。因此該專機(jī)箱體零件的加工質(zhì)量,不但直接影響機(jī)殼的裝配精度和運動精度,而且還會影響專機(jī)的工作精度、使用性能和壽命。該箱體的底面與導(dǎo)軌配合,前后端面支承孔用以安裝傳動軸,實現(xiàn)其輸出功能。
1.2 零件的工藝分析
零件的材料為HT200,為珠光體類型的灰鑄鐵,其機(jī)械性能:強(qiáng)度極限=195Mpa,硬度:160~210HBS。其強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性均較好,減振性也良好,鑄造性能較好,但脆性較大,需進(jìn)行人工時效處理。由該專機(jī)箱體零件圖可知,該箱體是一個殼體零件,由于受到專機(jī)空間的影響,該箱體的結(jié)構(gòu)十分緊湊,兩個傳動軸的中心距很小,它有九個平面需要進(jìn)行加工,其中箱體外殼由粗加工直接得到,其他表面則通過粗加工、半精加工達(dá)到表面粗糙度要求。C表面跟φ64+0.05 0孔上還需加工螺紋孔。各個孔加工中,除了φ61、φ9和φ15由粗加工可以達(dá)到表面粗糙度要求外,其他孔均要進(jìn)行半精加工。其中孔φ43+0.025 0對平面C和孔φ46+0.025 0中心軸有垂直度要求。
二 工藝方案的分析及確定
2.1 確定毛坯的制造形式
零件材料為HT200灰鑄鐵(硬度160~229HBS),考慮到灰鑄鐵具有良好的鑄鐵性能、減震性、耐磨性能以及切削加工性能低、缺口敏感性等特點,因此應(yīng)該選擇鑄件,以便使渦輪箱在使用中耐磨性良好,保證零件工作可靠。
2.2 基面的選擇的選擇
1.確定毛坯零件加工余量及形狀:
由《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2選用加工余量為MA-F級,并查表2.2-4確定各個加工面的鑄件機(jī)械加工余量,鑄件的分型面的選用及加工余量,如下表2.1所示:
表2.1加工余量
簡圖
加工面
基本尺寸
加工余量等級
加工余量
說明
A、A1表面
146.4
F
2.4
單側(cè)加工
B、B1表面
73.7
F
1.7
單側(cè)加工
C、C1表面
101.8
F
1.8
單側(cè)加工
內(nèi)孔
42
F
4
雙側(cè)加工
2.基面的選擇:
1、粗基準(zhǔn)的選擇。選擇粗基準(zhǔn)主要是選擇第一道機(jī)械加工工序的定位基準(zhǔn),以便為后續(xù)工序提供精基準(zhǔn)。粗基準(zhǔn)的選擇對保證加工余量的均勻分配和加工面與非加工面(作為粗基準(zhǔn)的非加工面)的位置關(guān)系具有重要影響。在該箱體零件的加工過程中,選擇該箱體的底面為粗基準(zhǔn),再用精基準(zhǔn)定位加工軸孔,這樣的加工余量一定就是均勻的。
2、精基準(zhǔn)的選擇。選擇精基準(zhǔn)時應(yīng)重點考慮如何減少工件的定位誤差,保證加工精度,并使夾具結(jié)構(gòu)簡單,工件裝夾方便。從該箱體的零件零件圖可以知道,C面、孔φ46+0.025 0中心軸可以作為加工過程的精基準(zhǔn),所以在工藝工程中必須保證這兩個面的粗糙度以及位置精度。
2.3 制定工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點,應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用萬能性機(jī)床配以專用工夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外,還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果,以便使生產(chǎn)成本盡量下降。
工藝路線見附表2.2機(jī)械加工工藝過程卡片
2.4 確定切削用量及基本工時
工序4 以A面為粗基準(zhǔn)粗銑A1面
1. 加工條件
加工要求:以A面為粗基準(zhǔn)粗銑A1面,加工余量0.9mm
機(jī)床:X61W立式銑床;
刀具:根據(jù)《切削用量手冊》表1.2 選擇 YG6硬質(zhì)合金刀。根據(jù)《切削用量手冊》表3.1 取刀具直徑d。=200mm齒數(shù)Z=15,由表3.2選擇道具前角γ0=0°后角α0=8°,副后角α0’=10°,刃傾角:λs=-10°,主偏角Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。
2. 切削用量
1)確定切削深度ap
因為余量較小,故選擇ap=0.9mm,一次走刀即可完成。
2)確定每齒進(jìn)給量fz
由于本工序為粗加工,尺寸精度和表面質(zhì)量可不考慮,從而可采用不對稱端銑,以提高進(jìn)給量提高加工效率。根據(jù)《切削用量手冊》表3.5,使用YG6硬質(zhì)合金端銑刀加工,機(jī)床功率為4.5kw(據(jù)《簡明手冊》表4.2-38,X61W立式銑床)時:
fz=0.14~0.24mm/z
故選擇:fz=0.15mm/z。
3)確定刀具壽命及磨鈍標(biāo)準(zhǔn)
根據(jù)《切削用量手冊》表3.7、表3.8,銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.9mm;由于銑刀直徑d0=200mm,故刀具使用壽命T=240min。
4)計算切削速度vc和每分鐘進(jìn)給量vf
根據(jù)《切削用量手冊》表3.16,當(dāng)d0=200mm,Z=12,≤1.5,fz≤0.18mm/z時,vt=89m/min,nt=142r/min,vft=368mm/min。各修正系數(shù)為:kMV= 1.0,kSV= 0.8。故:
= x kMV x kSV =89x1.0x0.8=71.2 m/min
= x kMV x kSV =142x1.0x0.8=113.2 r/min
= x kMV x kSV =368x1.0x0.8=294.4 m/min
根據(jù)《切削用量手冊》表3.29,選擇nc=125r/min,vfc=300mm/min,因此,實際進(jìn)給量和每分鐘進(jìn)給量為:
x200x125/1000=78.5m/min
f Zc=v fc/ncz=300/(125×15 )mm/z=0.16mm/z
5)校驗機(jī)床功率
根據(jù)《切削用量手冊》表3.24,近似為Pcc=1.1kw,根據(jù)機(jī)床使用說明書,主軸允許功率Pcm=1.125kw>Pcc。故校驗合格。最終確定:ap=0.9mm,nc=125r/min,vf=300mm/s,vc=78.5m/min,fz=0.16mm/z。
6)計算基本工時
tm=L/ vf,L=l+ y+Δ,l=100mm.
查《切削用量手冊》表3. 26,入切量及超切量為:y+Δ=44mm,則:
tm=L/ Vf=(100+44)/300=0.48min。
工序5 以A1面為基準(zhǔn)粗銑A面;
工序6 以B面為粗基準(zhǔn)粗銑B1面;
工序7 以B1面為基準(zhǔn)粗銑B面;
工序8 以C1面為粗基準(zhǔn)粗銑C面;
工序9 以C面為基準(zhǔn)粗銑C1面
切削用量和時間定額及其計算過程同工序4。
工序10以A面為基準(zhǔn)粗鏜、精鏜φ46+0.025 0通孔,刀具為YG6的硬質(zhì)合金刀,且直徑為20mm的圓形鏜刀
1.粗鏜φ46+0.025 0通孔
1)確定切削深度
2)確定進(jìn)給量f
根據(jù)《切削手冊》表1.5 當(dāng)粗鏜鑄鐵,鏜刀直徑為:20mm, 2mm時
f=0.3~0.4mm/r
按T68機(jī)床進(jìn)給量(《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-21)選f=0.37mm/r
3)確定切削速度 v=100m/min 轉(zhuǎn)速n=500r/min(8.33r/s)
4)計算工時
選鏜刀的主偏角xr=45o ,則 l1=3.5mm,l2=4mm,l=72mm ,l3=0,又f=0.37mm/r,n=370r/min ,i=1
所以 =(72+3.5+4)/(0.37x8.33)=28s
2.半精鏜φ46+0.025 0通孔
1)確定切削深度
2)確定進(jìn)給量f
根據(jù)《切削手冊》表1.5 當(dāng)粗鏜鑄鐵,鏜刀直徑為20mm, 2mm時
f=0.3~0.4mm/r
按T68機(jī)床進(jìn)給量(《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-21)選f=0.37mm/r
3)確定切削速度 v=120m/min 轉(zhuǎn)速n=800r/min(13.3r/s)
4)計算工時
選鏜刀的主偏角xr=45o 則 l1=3.5mm,l2=4mm,l=72mm ,l3=0,又f=0.37mm/r,n=13.3r/s,i=1
工序11以φ46+0.025 0孔為基準(zhǔn)粗鏜φ61孔,以A1面為基準(zhǔn)孔深3.5mm;
工序12以φ46+0.025 0孔為基準(zhǔn)粗鏜、半精鏜φ64+0.05 0孔,以A面為基準(zhǔn)孔深53+0.2 +0.1mm;
工序13以φ46+0.025 0孔為基準(zhǔn)粗鏜、半精鏜φ93孔,以A面為基準(zhǔn)孔深11mm;
切削用量和時間定額及其計算過程同工序10
工序14以C面、孔φ46+0.025 0為基準(zhǔn)鉆φ25通孔
根據(jù)《切削手冊》表2.1.2.2,選擇高速鋼麻花鉆鉆頭,粗鉆時do=25mm,鉆頭采用雙錐后磨橫刀,后角αo=11°,二重刃長度bε=5.5mm,橫刀長b=3mm,寬l=6mm,棱帶長度=2mm,°,°
按加工要求確定進(jìn)給量:查《切削用量手冊》,=0.78~0.96mm/r,l/d=100/25=4,由《切削用量手冊》表2.7,系數(shù)為0.9,則:
=(0.78~0.96)x0.9=0.702~0.864mm/r;
按鉆頭強(qiáng)度選擇:查《切削用量手冊》表2.8,鉆頭允許進(jìn)給量為:>2mm/r;
按Z525機(jī)構(gòu)強(qiáng)度選擇:查《切削用量手冊》表2.9,機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許軸向力為8330N時,進(jìn)給量為=0.75mm/r。
以上三個進(jìn)給量比較得出,受限制的進(jìn)給量是工藝要求,其值為:0.706~0.864mm/r,根據(jù)《簡明手冊》表4.2-16,最終選擇進(jìn)給量 =0.81;
由于工件材料為鑄鐵,鉆削速度范圍為20~25mm/min,取=20mm/min。查《切削用量手冊》表2.12由=25mm 磨鈍限度為0.8~1.2mm,取1.0mm,刀具壽命T=60min。
由《切削用量手冊》表2.14 對于強(qiáng)度小于220HBS的HT200鑄鐵加工種類屬于第4類。由《切削用量手冊》表2.13當(dāng)加工性為第四類時=0.81mm/r =25mm,切削速度=14mm/min
切削速度弓修正系數(shù)為:=0.85,= 1.0,=0.85,=1.0 故
=14x0.85x1.0x0.85x1.0=11.125mm/min
=1000x11.125/(3.14x25)=141r/min
按Z525鉆床資料,《切削用量手冊》表2.35 可選=195r/min,但因所選轉(zhuǎn)數(shù)較計算轉(zhuǎn)數(shù)為高,會使刀具壽命下降,故可將進(jìn)給量降低一級,即取=0.62,也可選擇低一級轉(zhuǎn)數(shù)=140r/min,仍可用=0.81mm/r,比較兩種方案,選擇=0.62mm/r,=195r/min基本工時較少,故=0.62mm/r,=195r/min,=11.125mm/min
計算工時
=,L=l+ y+Δ,由《切削用量手冊》表2.29,l=100,入切量y+Δ=12,故=112/(0.62x195)=55.6s
工序16以φ46+0.025 0孔為基準(zhǔn)鉆φ9*4通孔
工序17以φ9*4通孔為基準(zhǔn),鉆φ15*4孔,以A面為基準(zhǔn)孔深15mm
工序18以φ46+0.025 0孔為基準(zhǔn)鉆3*φ5孔,以φ64+0.05 0孔端面為基準(zhǔn)孔深15mm
工序20以φ43+0.025 0通孔為基準(zhǔn)鉆6*φ5孔,以C面為基準(zhǔn)孔深20mm
切削用量和時間定額及其計算過程同工序14
工序15以φ25孔為基準(zhǔn)粗車、半精車φ43+0.025 0通孔, YG6硬質(zhì)合金車刀,刀桿尺寸為BxH 16x25mm,刀片厚度4.5mm
1.粗車φ43+0.025 0通孔
1)確定切削深度 =(41-25)/2=8mm 可在一次走刀內(nèi)切完
2)確定進(jìn)給量 根據(jù)《切削用量手冊》表1.4,在粗車鑄鐵,刀桿尺寸為16x25mm,=5~8mm以及工件直徑為60~100mm時 =0.5~0.6mm/r
按CA6104車床說明選擇=0.56mm/r
3)選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 根據(jù)《車削用量手冊》表1.9,車刀后刀面最大磨損量取1mm,車刀壽命T=60min
4)確定切削速度 根據(jù)《車削用量手冊》表1.11,當(dāng)用YG6硬質(zhì)合金車刀加工200~220HBS鑄鐵材料,=5~8mm,=0.56mm/r,切削速度=63m/min,切削速度的修正系數(shù)為0.68(鈞見表1.28)故=0.68=63x0.68=42.84m/min,n=1000x42.84/(3.14x41)=333r/min根據(jù)CA6104車床選擇=320r/min,這時實際轉(zhuǎn)速=3.14x41x320/1000=41.2m/min
5)計算工時
=,L=100+3.5+4=107.5,故=107.5/(0.56x320)=1min
2.半精車φ43+0.025 0通孔
1)確定切削深度 =(43-41)/2=1mm 可在一次走刀內(nèi)切完
2)確定進(jìn)給量 根據(jù)《切削用量手冊》表1.4,在粗車鑄鐵,刀桿尺寸為16x25mm,<3mm以及工件直徑為60~100mm時 =0.8~1.2mm/r
按CA6104車床說明選擇=1.02mm/r
3)選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命 根據(jù)《車削用量手冊》表1.9,車刀后刀面最大磨損量取0.6mm,車刀壽命T=60min
4)確定切削速度 根據(jù)《車削用量手冊》表1.11,當(dāng)用YG6硬質(zhì)合金車刀加工200~220HBS鑄鐵材料,≤1.8mm,≤1.34mm/r,切削速度=57m/min,切削速度的修正系數(shù)為0.85(鈞見表1.28)故=0.85=57x0.85=48.45m/min,n=1000x48.45/(3.14x43)=359r/min根據(jù)CA6104車床選擇=320r/min,這時實際轉(zhuǎn)速=3.14x43x320/1000=43.2m/min
5)計算工時
=,L=100+3.5+4=107.5,故=107.5/(1.02x320)=0.33min
工序19以3*φ5孔為基準(zhǔn)攻螺紋孔3*M6
由《機(jī)械加工工藝手冊》單行本 螺紋加工 表7.2-7可選擇機(jī)床S4006,進(jìn)刀轉(zhuǎn)速n=480r/min,退刀轉(zhuǎn)速=580/rmin
由《機(jī)械加工工藝手冊》單行本 螺紋加工 表7.2-11可選螺紋螺距為P=1mm,表7.2-7查得= 故
=(+)/(+),由于=(1~3)P,取=2,所以=3.9s
工序21以6*φ5孔為基準(zhǔn),攻螺紋孔6*M6
切削用量和時間定額及其計算過程同工序19
三 夾具設(shè)計
3.1定位方案
1.確定定位方案
1)為保證蝸桿孔中心軸線到地面的距離36mm,應(yīng)消除X、Z軸轉(zhuǎn)動和Y軸移動不定度,為此選用A1面作地位基準(zhǔn)。
2)為保證蝸桿孔中心軸線對端面C的垂直度,應(yīng)消除YZ軸轉(zhuǎn)動和X軸移動不定度,為此,端面C也應(yīng)該選作定位基準(zhǔn)。
3)為保證蝸桿孔中心軸線到蝸輪孔中心軸線的距離為43.5+0.08 -0.08mm,應(yīng)消除Z軸移動不定度,選蝸輪軸線作定位基準(zhǔn)。
2.選擇定位
根據(jù)工序的定位要求,選擇角鐵(角鐵支承面消除工件3個不定度),兩個支承釘(消除工件2個不定度)和削邊心軸(消除工件1個不定度)作為定位元件,具體方案見圖3-1.
圖3-1車內(nèi)孔夾具
1-心軸 2-螺母3-壓板 4-支承釘 5-角鐵 6-夾具體
3.2夾緊方案
根據(jù)工件夾緊的原則,夾緊力應(yīng)靠近加工表面,以減少加工中工件的震動,本夾具選擇手動夾緊方式來實現(xiàn)夾緊,故對夾緊力的計算沒有嚴(yán)格要求,只對夾緊機(jī)構(gòu)的自鎖性能有要求。為使機(jī)構(gòu)簡單,直接在定位心軸上加工螺紋,并選中M20螺母以滿足強(qiáng)度要求。壓板將螺紋副產(chǎn)生的力傳遞到工件表面合適位置,實現(xiàn)對工件夾緊。夾緊結(jié)構(gòu)見圖3-1。
3.3定位誤差分析
1.孔直徑φ43+0.025 0mm,該尺寸直接由切削過程保證,不存在定位誤差。
2.工序尺寸43.5+0.08 -0.08的定位誤差計算如下:
因工序基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合,故△B=0;
因工件圓孔與心軸為任意邊接觸,故基準(zhǔn)位移誤差計算如下:
△W = + +=0.025+0.016+0.09=0.05
所以△D=△B +△W =0.05mm
3.對蝸輪孔φ46+0.025 0mm中心軸垂直度0.03mm的定位誤差計算如下:
平面定位時,基準(zhǔn)位移誤差忽略不計,△W =0;
工序基準(zhǔn)是主軸軸線,存在基準(zhǔn)不重合誤差,△B=0.01mm
故△D=△B +△W =0.01mm,符合要求。
4.對C面的垂直度0.03的定位誤差計算如下:
平面定位,基準(zhǔn)位移誤差△W =0;
工序基準(zhǔn)是主軸軸線,存在基準(zhǔn)不重合誤差,△B=0.01mm
故△D=△B +△W =0.01mm,符合要求。
3.4輔助裝置
1.平衡塊 計算
由于元件和夾具上各元件相對機(jī)床煮粥的旋轉(zhuǎn)軸線不對稱,即離心慣性力的合力不為零,因此欲使其平衡,則需要在該回轉(zhuǎn)體上加一平衡塊(配重塊),使它產(chǎn)生的離心慣性力與原有各質(zhì)量所產(chǎn)生的離心慣性力的合力等于0.
2.防護(hù)罩
為保證加工工件時的操作安全,可考慮在夾具上設(shè)置防護(hù)罩。
總結(jié)
課程設(shè)計是我們專業(yè)課程知識綜合應(yīng)用的實踐訓(xùn)練,著是我們邁向社會,從事職業(yè)工作前一個必不少的過程。”千里之行始于足下”,通過這次課程設(shè)計,我深深體會到這句千古名言的真正含義。我今天認(rèn)真的進(jìn)行課程設(shè)計,學(xué)會腳踏實地邁開這一步,就是為明天能穩(wěn)健地在社會大潮中奔跑打下堅實的基礎(chǔ)。
說實話,課程設(shè)計真的有點累。然而,當(dāng)我一著手清理自己的設(shè)計成果,漫漫回味這幾周的心路歷程,一種少有的成功喜悅即刻使倦意頓消。雖然這是我剛學(xué)會走完的第一步,也是人生的一點小小的勝利,然而它令我感到自己成熟的許多,另我有了一中”春眠不知曉”的感悟。通過課程設(shè)計,使我深深體會到,干任何事都必須耐心,細(xì)致。課程設(shè)計過程中,許多計算有時不免令我感到有些心煩意亂:有2次因為不小心我計算出錯,只能毫不情意地重來,挺鍛煉自己的。
參考文獻(xiàn)
1. 切削用量簡明手冊,艾興、肖詩綱主編,機(jī)械工業(yè)出版社出版,1994年
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3.機(jī)床夾具設(shè)計,哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)主編,上海科學(xué)技術(shù)出版社出版,1983年
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5.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊,上??茖W(xué)技術(shù)出版社,1981年10月
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