機械畢業(yè)設計-小型渦輪的夾具設計（含CAD圖紙全套）,機械,畢業(yè)設計,小型,渦輪,夾具,設計,cad,圖紙,全套 摘 要 本次畢業(yè)設計的主要內容是小型渦輪的夾具設計。我將機械制造技術基礎和其它課程的基本理論和方法結合起來，為了能夠完成小型渦輪的夾具的設計任務，首先應該歸納發(fā)揮所學的知識，選取正確的設計方法。首先確立了渦輪的機械加工工藝過程。確立了正確的工藝設計內容，接下來應用正確的工藝計算方法，對具體工藝內容進行了合理的分析、設計、計算。本文主要涉及到工藝參數(shù)、切削力、切削功率、切削速度、定位誤差、夾緊力。確立了對渦輪的加工工藝路線，以底面作為基準符合該零件的加工要求，該加工工藝方案滿足粗基準選擇的基本要，并且滿足精基準選擇的四項原則。本夾具為使用鉆床加工的專用夾具，鉆床專用夾具的特點是針對性強、布局緊湊、操縱簡單、生產(chǎn)率高。在小型渦輪的夾具設計的具體設計中，夾具的設計滿足小型渦輪的夾具設計的總體方案，保證零件加工的精度等基本要求，具有較高的生產(chǎn)效能和低的制造成本，具有優(yōu)秀的構造工藝性。 關鍵詞： 加工工藝； 專用夾具； 渦輪 Abstract This graduation design main content is small turbine jig design.?I will combine the basic theory and method of foundation of mechanical manufacturing technology and other courses, in order to be able to complete the design of small sized turbine fixture, first of all should induction play learned knowledge, the selection of the correct design method.Firstly, the machining process of the turbine is established..?The correct technological design content is established, and the correct technology calculation method is applied, and the reasonable analysis, design and calculation of the concrete technology are carried out..?This paper mainly involves the process parameters, cutting force, cutting power, cutting speed, positioning error and clamping force..?Established on the turbine machining line, to the bottom surface as a benchmark in line with the parts of the processing requirements, the processing program meet the benchmark crude selection of basic, and meet a fine selection of basis of the four principles.?This jig for the use of special fixture, drilling machine tool, special fixture is targeted, compact layout, simple operation, high productivity.?In the specific design of the small turbine of fixture design, fixture design meet the overall scheme of the fixture design of small turbine and ensure machining precision of the basic requirements and has high production efficiency and low manufacturing cost, has excellent structure of the process. Key words: Process technology; Special fixture; Turbine 目 錄 第1章 引 言 1 1.1 渦輪綜述 1 1.2 機械制造技術的地位與發(fā)展 1 1.3 渦輪夾具的發(fā)展概況 2 1.4 設計說明書簡述 3 第2章 渦輪機械加工的總體設計 4 2.1 渦輪工藝分析 4 2.1.1 渦輪作用 4 2.1.2 渦輪工藝分析 4 2.2 選擇毛坯 5 2.3 確定鑄件機械加工余量、毛坯尺寸和公差 5 2.4 設計毛坯圖 6 2.4.1 確定圓角半徑 6 2.4.2 確定毛坯的熱處理方式 6 2.5 機械加工工藝路線的制訂 7 2.5.1 選擇定位基準 7 2.5.2 制訂工藝路線 8 2.5.3 分析加工工藝過程 10 2.5.4 選擇加工設備 11 2.5.5 確定工序尺寸 11 2.5.6 確定工序使用機床 12 第3章 夾具的設計 16 3.1 明確設計任務 16 3.2 確定定位方案 16 3.3 設計夾緊機構 16 3.4 計算切削力和夾緊力 16 3.5 分析與計算定位誤差 17 3.5.1 確定定位元件尺寸及公差 17 3.5.2 計算定位誤差 17 3.6 設計夾具體 18 3.7 選擇夾具與機床連接元件 18 3.8 夾具的使用說明 18 3.9 夾具的結構特點 18 結論 19 參考文獻 20 致謝 21 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第一章 引言 第一章 引言 1.1 渦輪綜述 渦輪部件是機器或部件的基礎零件，并組裝成一個整體的軸，該機器或部件的套筒和齒輪，使它們保持在正確的位置，并按照一定的協(xié)調運動或動力傳遞。所以有，渦輪的加工質量將直接影響機械或部件的精度、機能和壽命。 渦輪的布局方式固然是多種多樣，但仍有重要類似處：外形駁雜、壁薄且不勻稱，內部呈腔形，加工部位多，加工難度大，既有精度需求較高的孔系和平面，也有許多精度要求較低的緊固孔。因此，一般中型機床制造廠用于渦輪類零件的機械加工勞動量約占全部產(chǎn)物加工量的15%~20%。 對工件開始機器加工時，為了保障加工需求，最初要使工件相對機床有正確的位置，并使這個位置在加工過程中不因外力的改變而改變。為此，在開始加工前，先要將工件裝夾好。用夾具裝夾工件時，工件相對夾具及機床的位置精度由夾具保障，不受工人技術水平的改變而改變，使一批工件的加工精度趨于絕對，保證工件的加工精度。同時，夾具裝緊工件的使用方便、快速，工件不需要劃線找正，能顯著的減少輔助工時，提高勞動生產(chǎn)率；在工件在夾具中的剛度的增加，可以提高切削用量，提高勞動生產(chǎn)率；可使用多件、多工位裝夾工件的夾具，并可選用高效夾緊部分，進一步提高勞動生產(chǎn)率。在批量生產(chǎn)中使用夾具后，因為勞動生產(chǎn)率的升高、使用技能品級較低的人員以及廢品率降低等緣由，明顯的下降了生產(chǎn)成本。夾具制造成本分攤在一批工件上。每項工作的成本是最小的，遠遠低于勞動生產(chǎn)率的提高成本。工件數(shù)量大，使經(jīng)濟效益顯著的方法就是合理的使用夾具。 1.2 機械制造技術的地位與發(fā)展 機械制造技術作為國民經(jīng)濟支柱產(chǎn)業(yè)是全面建設小康社會的第一支柱產(chǎn)業(yè)，是國家高技術產(chǎn)業(yè)的基礎和國家安全的保障。 現(xiàn)代機械制造技術是傳統(tǒng)制造技術、電器自動化技術、信息技術、管理技術的綜合應用，信息技術促使著現(xiàn)代化技術，加工制造的精密化、快速化、自動化技術的柔性化、智能化，整個制造過程的網(wǎng)絡化、全球化。 在工業(yè)發(fā)達國家都把機械制造技術作為國家級關鍵技術和優(yōu)先發(fā)展的領域，盡管決定國家競爭力的因素有很多種，但制造業(yè)的基礎地位不能忽視，20世紀90年代以來，各發(fā)達國家和地區(qū)，如，美國、日本歐共體等都針對機械制造領域做出了國家級發(fā)展計劃，旨在提高本國的制造業(yè)在全球范圍的影響力和競爭能力。 目前我國成為了一個制造大國，但還不是一個制造強國，很多技能不熟練，很多大型裝備不能自己制造，缺乏創(chuàng)新。據(jù)統(tǒng)計，我國光電子制造設備的90%，IC制造裝備的85%。高檔數(shù)控機床的70%都需要進口。 機械制造技術的發(fā)展將具有一下三個特點： 1. 制造科學體系不斷完善。現(xiàn)代制造業(yè)正從技藝，技術走向科學?！皵?shù)字化”、“虛擬化”、“集成化”、“網(wǎng)絡化”、“智能化”、“精密化”、“極限化”都是當今制造科學與技術發(fā)展研究的焦點。 2. 機械制造技術與其他領域的科學將不斷融合，一起豐富和發(fā)展。例如：制造科學與生命科學、生物學交叉的生物制造、仿生物制造。 3. 綠色制造將是機械制造重點發(fā)展的領域。人類社會必然發(fā)展方向是人與自然的和諧相處，制造必須充分保障自然環(huán)境，所以必然會走向“綠色”之路，這是實現(xiàn)國民經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的一項重要途徑。 1.3 渦輪夾具的發(fā)展概況 通用夾具一般被認為是在19世紀后期出現(xiàn)的，當時歐美工廠中出現(xiàn)天軸傳動的車床，同時又有了夾持的卡盤，因為兩者不可分割，這是最早出現(xiàn)的夾具。20世紀初，美國美國福特汽車公司推出T型轎車，訂單隨之激增。當時的機床精度還較差，為了保證零件的互換性，達到要求的孔距精度，出現(xiàn)殼鉆模和鏜模，有效地提高了生產(chǎn)率。到了20世紀20年代初，美國汽車工業(yè)的年產(chǎn)量已超過百萬輛以上的規(guī)模?！捌胀ㄍㄓ脵C床+專用夾具”這一生產(chǎn)方式拉開了近現(xiàn)代大批量生產(chǎn)的帷幕[11]。夾具的發(fā)展歷程，大約可以分為三個階段：第一個階段，主要表現(xiàn)在夾具與人的結合上，這時夾具主要是作為人的單純的輔助工具，使得加工效率提高；第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發(fā)生變化，它主要用于工件的定位和夾緊；第三階段，表現(xiàn)為夾具與機床的結合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備[1]。 隨著科學技術的不斷進步，夾具已從一種輔助工具發(fā)展成為門類齊全的工藝裝備。20世紀80年代以后，夾具在制造業(yè)中不僅應用于傳統(tǒng)的機械加工領域，而且擴大到了檢驗、焊接等多種生產(chǎn)過程[2]。 夾具結構和設計的發(fā)展主要受生產(chǎn)模式、制造工藝、機床或設備發(fā)展的影響。隨著數(shù)控機床、加工中心、柔性制造單元、柔性制造系統(tǒng)等現(xiàn)代化加工設備的廣泛應用，傳統(tǒng)的機械加工方法發(fā)生了重大變革，由一次裝夾多面加工代替了傳統(tǒng)的多次裝夾和多次加工，由大批量生產(chǎn)轉變?yōu)槎嗥贩N小批量的生產(chǎn)。而數(shù)字化設備加工功能的擴大化，已經(jīng)將夾具引導刀具的功能完全替代了，給今后夾具的快速定位、快速裝夾提出了更高的要求[3]。 隨著機械制造業(yè)的飛速發(fā)展，產(chǎn)品的更新?lián)Q代越來越快，傳統(tǒng)的大批量生產(chǎn)模式逐步被中小批量生產(chǎn)模式所取代，機械制造系統(tǒng)欲適應這種變化需具備較高的柔性。國外己把柔性制造系統(tǒng)（FMS）作為開發(fā)新產(chǎn)品的有效手段，對機床夾具提出了新的要求，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經(jīng)濟以及計算機輔助夾具設計等方向發(fā)展[4]。 夾具元件多功能模塊化，能單獨使用也能與其他元件組合在一起使用的多功能模塊化單元體的比例將進一步增加，如現(xiàn)在使用的各種定位夾緊座、定位壓緊支承、精密虎鉗等模塊式單元體具有定位、夾緊以及調節(jié)的綜合功能，可以一件單獨使用，也可以幾件組裝在一起使用，T形基礎、方箱能組裝成一次能裝夾多件相同或不相同的工件的夾具，使用這種夾具可以減少機床的停機時間，最大限度發(fā)揮數(shù)控、加工中心機床的高效性能[5]。專用夾具、組合夾具一體化，現(xiàn)代化加工設備的多功能化，使工藝過程高度集中、工件一次定位裝夾后能完成多工序加工，這就需要一種通用而又能重復使用的組合可調式的夾具系統(tǒng)。它是由一系列統(tǒng)一化、標準化的元件和合件組成，利用這些元件、合件組裝成各種不同形式、不同結構、可重復使用的夾具，供單件或中小批量生產(chǎn)使用。這種夾具系統(tǒng)保留了組合夾具的各種優(yōu)點，組裝又像專用夾具那樣簡單可靠。為了便于夾具與機床定位連接，夾具基體有統(tǒng)一標準的定位連接位置，使之專用、組合夾具向著一體化、組合化方向發(fā)展，以滿足現(xiàn)代化加工設備的需要[5]。 夾具設計自動化，也是現(xiàn)代夾具發(fā)展的趨勢之一。隨著市場競爭日益激烈，傳統(tǒng)人工設計夾具的方法已無法滿足現(xiàn)代制造業(yè)生產(chǎn)的需要。20世紀70年代后期，隨著計算機技術的普及、CAD的出現(xiàn)，由于夾具的圖形不大、結構比一般機械設備的結構簡單，因此自然而然地想到將CAD技術用于夾具設計。因而，出現(xiàn)了計算機輔助夾具設計（CAFD）技術[6]。 1.4 設計說明書簡述 第一部分為引言。其中包括渦輪綜述，機械制造技術的地位和發(fā)展，渦輪夾具的發(fā)展概況。該部分主要是為了讓人在閱讀是時候對本篇論文有一個方向上的把握，了解設計目的。 第二部分是加工渦輪的機械加工設計部分。本次論文的題目是小型渦輪的夾具設計，要想設計夾具，首先要了解如何制造渦輪，所以工藝的設計是十分必要的，這樣可以更明確的了解論文的制作。 第三部分是小型渦輪的夾具設計。該部分是本篇論文的主要部分，前面兩部分就是為了這部分服務的。而且這部分也迎合了論文題目。 第四部分是結論，對該論文做總結。 第五部分是參考文獻，主要列出本次論文書寫中參考的部分。 第六部分是致謝，對本次論文設計過程中幫助過我的人致以感謝。 21 21 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第二章 渦輪機械加工的總體設計 第二章 渦輪機械加工的總體設計 2.1 渦輪工藝分析 2.1.1 渦輪作用 渦輪將許多零件連接成一個整體,使他們的相互位置保持正確,彼此間的運動能協(xié)調。習見的渦輪零件有:各種各樣的機床主軸箱、減速箱和變速箱等。 各類渦輪類零件因為所起的公用差別,構造外形差異較大,但構造上也存在著相似的特征。 2.1.2 渦輪工藝分析 該零件的加工面有三組,位置方面沒有明顯的硬性要求,所需要加工的渦輪需要加工的孔有五組孔,此中有兩組孔有位置方面的要求、精度方面的要求，經(jīng)過以上的分析，可以得到該零件的加工工藝分析： （1）底面，這個面是作為粗基準的面，毛坯鑄造完成后第一個需要加工的面，外觀粗糙度為。根據(jù)表面粗糙度需求，以粗加工的機械加工方法，粗加工的機械加工方法的優(yōu)點是所用時間明顯比較其他的加工方式短，而且這個面需求不高，可以很好的滿足。 （2）在加工底14，4個孔的加工，和孔的加工是由底面要求。和鉆24孔的頂部4孔工藝以滿足問題的要求。這是在接下來的兩個銷所需要的定位方面做一下提前處理準備。 （3）按照以前所學的知識中“先面后孔”的加工理論，選用其中所學的兩個定位銷組成一壁兩銷的道理，以底面為基準來先粗銑和后精銑渦輪工件的左邊和98的旁邊端面，這樣就可以達到技術要求。 （4）接下來加工少許次要的面，65的旁邊端面和36只要粗銑就可以了。 （5）鉆、擴、鉸這個相對來說重要的孔，務必先粗加工繼而再精擴鉸，選用鋼球進行檢查，技術上的要求就可以被得到。 （6）加工好孔后再來鏜和這兩個孔，根據(jù)所查資料和所學的知識由于這個孔與孔有絕對的位置需求，所以應放在后頭來加工可以依靠前面的工序，也就是依賴這個孔來找正將要開始加工的鏜孔的中心線，就可以更好的達到加工所需要的精度，保證工件的質量作出合格的產(chǎn)品。 （7）4×M10-7H螺紋孔，底孔為8.5mm[7]，由于本孔是螺紋孔，并考慮到工藝需求，選擇第一步鉆、第二部攻絲來加工。 （8）4×M8-7H螺紋孔，底孔為6.8mm[7]，選用先鉆、再倒角、末了攻絲三個工步來進行加工。在加工的適當時候對產(chǎn)物舉行質量上的檢查，這樣可以滿足工藝需求。 （9）M12-6H螺紋孔，底孔為10.2mm[7]，選用第一步鉆、第二步倒角、第三步攻絲的加工方法，可以滿足需求。 按照上述方法處理工件可以完成所需要的技術要求。 2.2 選擇毛坯 HT200作為工件的原材料，因為該工件在工作的時候免不了需要受某方面的一些力的作用，而且零件的需求量大，需要中批量生產(chǎn)。綜合分析，砂型鑄造可以提高生產(chǎn)率，還可以節(jié)約成本，而且滿足批量生產(chǎn)所需要的質量要求，結合成本要求，質量要求，精度要求，得出結論該工件鑄造方法選取砂型鑄造，可以滿足分析后的需求。 2.3 確定鑄件機械加工余量、毛坯尺寸和公差 根據(jù)前文關于毛坯所用材料分析后確定毛坯用灰鑄鐵，結合自己所學知識與一些專業(yè)的資料可以得出結論，渦輪因其生產(chǎn)量大所需要生產(chǎn)類型為中批量生產(chǎn)時，可采選“一箱多件砂型”的鑄造方法來鑄造毛坯，通過走訪有關鑄造的工廠了解到“一箱多件砂型”的鑄造方法相比較其他鑄造方法而言所耗費的時間被大大的縮短了，而且使成本得到很好的節(jié)約，符合企業(yè)某方面的經(jīng)濟效益。因為mm和mm這兩個孔根據(jù)要求需要鑄造出來，為了保證產(chǎn)品品質需要安置型心。除此之外，因為鑄造完成后有殘余應力，該殘余應力為不利影響，為了消除這一部分的不利影響鑄造后安排進行人員進行時效處理，可以保證工件品質。 鑄件的尺寸公差等級CT為8~10級，加工余量等級MA為H~G級[8]。 綜上所述,毛坯主要加工表面的總余量及尺寸允許偏差見下表： 表2-1 主要加工表面的總余量 主要加工表面 公稱尺寸（mm） 加工余量等級 加工余量數(shù)值（mm） 底面 74的孔 98的外圓端面 132的孔 65的凸臺端面 36凸臺 20 74 101 132 184 3 H H H H G H 3 4 4 5 3 3.5 表2-2鑄件主要尺寸允許偏差 主要加工表面 毛坯尺寸（mm） 尺寸允許偏差（mm） 底面 74的孔 98的外圓端面 132的孔 65的凸臺端面 36凸臺 23 66 109 122 190 6.5 ±0.5 ±0.8 ±0.8 ±0.8 ±0.8 ±0.5 2.4 設計毛坯圖 2.4.1 確定圓角半徑 鑄件的內外圓角半徑為[4]： 外圓角半徑：r=3； 內圓角半徑：R=5。 這兩個數(shù)值都能保證各表面的加工余量。 2.4.2 確定毛坯的熱處理方式 毛坯安排人員進行時效處理，用以消弭殘余的應力的影響，改善加工性能，提高工件質量 本零件的毛坯三視圖圖如圖2-1所示： 圖2-1渦輪毛坯三視圖 2.5 工藝路線的制訂 2.5.1 選擇定位基準 基準是用來確定出產(chǎn)對象上幾何要素的幾何關系所依據(jù)的那些點、線、面。基準依據(jù)其作用的差別可分別為設計基準、工藝基準兩種。 經(jīng)過走訪工廠，我了解到。在工件工序圖中，加工外觀與工序基準之間，有兩次核查位置：一、加工表面對工序基準的要求；二、加工表面對工序基準的位置需求，比如平行度。 對定位基準的選擇是制造工件過程中一部非常重要的步驟，正確的選擇可以使質量、精度等很多方面得到保證，減少不必要的時間的浪費，使生產(chǎn)率得到提高。否則，由于對定位基準選擇不當，會在加工的時候產(chǎn)生很多不必要的問題，嚴重的時候，會造成零件大量報廢，造成不必要的損失，影響經(jīng)濟效益。 1.選擇粗基準 選取粗基準的意義：為接下來將要進行的工序提供精基準，這樣可以方便地加工出精基準，使精基準面得到所需加工精度，粗基的服務目的是定位，工件只有定位好了才能進行加工。否則會出現(xiàn)卡刀，掉刀，折鉆頭等現(xiàn)象。經(jīng)過查閱有關資料得知粗基準的選擇需要有以下思量：一、合理分配加工表面的余量；二、保證不加工表面與加工表面間的尺寸及絕對位置需求。資料中明確表明粗基準選擇一般按四個原則： （1）工件務必最初保障某重要表面的加工余量，則應優(yōu)先選取該表面為粗基準； （2）工件每一個表面都有加工要求，為了保障各表面符合要求，應選擇加工量最少的表面為粗基準； （3）工件必須保證某個加工表面與加工表面之間的尺寸或位置要求，則應選擇某個加工面為粗基準； （4）選取粗基準的表面應盡最大可能平坦，沒有鑄造飛邊，澆口，冒口或其他缺點。粗基準一般只允許使用一次[8]。 結合上述所說，經(jīng)過對工件的分析了解，渦輪以左側面作為粗基準。 2. 選擇精基準 精基準的選取原則：選擇精基準，首先從整個制作過程保證工件的尺寸精度，還要在整個過程中保證位置精度，并且實用，也就是說使用起來應該簡單明確。一般應按下列原則來選擇： （1） 基準重合原則；該應與設計保持一致，選擇設計基準作為定位基準； （2） 基準統(tǒng)一原則；在進行多道工序的制作時，在這多道工序中，選擇一組統(tǒng)一的定位基準，應盡可能用這組定位基準來加工其他各表面?；鶞兽D換過程所產(chǎn)生的誤差就可以被有效的減少或者規(guī)避，而且可以用同一組夾具，簡化夾具的設計，節(jié)省人力，省卻了夾具的制造，節(jié)省了物力。提高效率和經(jīng)濟效益； （3） 自為基準原則；精加工的面自己可以作為自己的基準； （4） 互為基準原則；對于相互之間的絕對位置精度要求高的幾個表面，互為基準，反復加工，這樣可以使他們互相滿足要求； （5） 可靠方便原則；采選定位可靠，裝夾方便的表面作為精基準[7]。 經(jīng)過分析，結合所學知識與所采納材料，該工件選擇底面作為精基準是合理的。 2.5.2 制訂工藝路線 制定工藝路線應該使工件的技術要求得到妥善保證，而且在生產(chǎn)要求下，盡量集中工序，簡單化工藝、并且可以降低成本。 1. 工藝路線方案 工序1 銑底面。 工序2 鉆4×14锪平24的孔。 工序3 粗銑98的左右側面和工件的左側面。 工序4 銑前后65的凸臺面。 工序5 銑36凸臺面。 工序6 鉆、擴、鉸孔，孔口倒角1×45°。 工序7 粗鏜孔、孔口倒角2.5×45°，粗鏜132孔。 工序8 98凸臺的左側面和工件的左側面精銑。 工序9 精鏜孔和132的孔。 工序10 鉆M12-6H螺紋底孔，孔口倒角2×45°，攻螺紋M12-6H。 工序11 鉆4×M10-7H螺紋底孔，攻螺紋4×M10-7H。 工序12 鉆4×M8-7H螺紋底孔，攻螺紋4×M8-7H。 2. 工藝方案分析 該工藝方案是根據(jù)先粗后精，加工面再加工孔的原則進行加工。先鉆、擴、鉸孔，倒角45°，然后以孔的中心線為基準找正孔的中心線來加工孔，這樣來制作垂直度和精度得到保障，并且定位和裝夾方便。而且通過走訪工廠我了解到，這種方法很實用，避免了不必要的浪費，工件的制作就是為了保證其價值而使更多人受益，我的這種方法得到了認可。這個經(jīng)過上述分析與實際驗證，可以確定選擇該方案是合理的。 3. 確定工藝過程方案 該零件擬定工藝過程見表2-3所示： 表2-3擬定工藝過程 工序號 工序內容 簡要說明 010 020 030 040 050 060 070 080 090 0100 0110 0120 0130 0140 0150 一箱多件砂型鑄造 進行人工時效處理 涂漆 銑底面 鉆4×14锪平24的孔 粗銑98的左右側面和工件的左側面 精銑98凸臺的左側面和工件的左側面 銑前后65的凸臺面 銑36凸臺面 鉆擴鉸18孔,孔口倒角1×45° 粗鏜74孔、孔口倒角2.5×45°，粗鏜132孔 精鏜74孔和132孔 鉆M12-6H螺紋底孔，孔口倒角2×45°，攻螺紋M12-6H 鉆4×M10-7H螺紋底孔，攻螺紋4×M10-7H 鉆4×M8-7H螺紋底孔，攻螺紋4×M8-7H 檢驗 入庫 消除內應力 防止生銹 先加工面 先粗加工 后精加工 后加工孔 2.5.3 分析加工工藝過程 1. 保證相互位置精度 多道工序的加工都是以大孔、小孔和平面配合定位，這種方法既削減工件在人工安裝時產(chǎn)生的不必要安置誤差，又能獲取很高的絕對位置精度，再加上其布局單一易懂，使用方便，制造精度很容易就得到了保障，從而保證了工件的品質，避免了產(chǎn)生不必要的浪費。 2. 防止變形的措施 在加工過程中，常由于一些生產(chǎn)過程中的不利因素的影響而產(chǎn)生變形，致使工件加工精度降低，影響質量，為了盡量減少這些不利影響應注意以下幾點： （1）削減切削力和切削熱。比方：粗、精加工分散開展，粗加工中產(chǎn)生的變形在精加工中可以獲得改正。 （2）減少夾緊力的影響。不妨擴散應力，某一點所受的夾緊力不過于集中，使應力分布在比較大的面積上，力的總體不變，這樣就使工件單位面積上所受力跟原來比較變少了，力縮小，影響縮小，變形縮小。 2.5.4 選擇加工設備 生產(chǎn)型為中等批量生產(chǎn)，生產(chǎn)方法是專用機床，專用夾具以及一些專用機床的流水生產(chǎn)線的補充。從工件在機床與機床的轉移工作由人員去做。 1. 選擇夾具 本零件除銑、鏜及鉆孔等工序使用專用夾具，別的各工序利用通用夾具。 2. 選擇刀具 （1）銑刀選擇硬質合金銑刀。 （2）鉆孔、攻螺紋采選高速鋼麻花鉆、機用絲錐。 2.5.5 確定工序尺寸 1. 確定所有面的加工 憑據(jù)加工長度為60mm，毛坯余量為3mm，粗加工的量為2mm。加工的寬度為60mm、加工長度為60mm，粗加工后的加工余量為0.5mm[9]。 2. 確定孔的加工 （1）mm 毛坯為空心，通孔，孔內需求精度介于IT7~IT8之間。確定工序尺寸及余量。 粗鏜：mm 2Z=1.6mm 精鏜：mm [9] （2）mm 毛坯為空心，通孔，孔內需求精度介于IT7~IT8之間。確定工序尺寸及余量。 粗鏜：mm 2Z=1.0mm 精鏜：mm [9] （3）mm 毛坯為實心、不沖出孔，孔內需求精度介于IT6~IT7之間。確定工序尺寸及余量。 鉆孔：mm 2Z=2mm 擴孔：mm 2Z=0.4mm 鉸孔：mm [9] （4）鉆4×14mm锪平24mm的孔 毛坯為實心、不沖出孔，孔內需求精度介于IT8~IT9之間。確定工序尺寸及余量。 鉸孔：4×14mm 锪平：4×24mm [9] （5）鉆M12-6H螺紋底孔，孔口倒角2×45°，攻螺紋M12-6H 毛坯為實心、不沖出孔，孔內需求精度介于IT8~IT9之間。確定工序尺寸及余量。 鉆孔：10.2mm 2Z=0.9mm 孔口倒角：2×45° 攻絲:： M12-6H [9] （6）鉆4×M10-7H螺紋底孔，攻螺紋4×M10-7H 毛坯為實心、不沖出孔，孔內需求精度介于IT8~IT9之間。確定工序尺寸及余量。 鉆孔：8.5mm 2Z=0.75mm 攻絲：M10 [9] （7）鉆4×M8-7H螺紋底孔，攻螺紋4×M8-7H 毛坯為實心、不沖出孔，孔內需求精度介于IT8~IT9之間。確定工序尺寸及余量。 鉆孔：4×6.8mm 2Z=0.6mm 攻絲：4×M8-7H [9] 2.5.6 確定工序使用機床 1. 工序40 本工序為銑底面。工件原料為HT200，銑削寬度ae=60mm，銑削深度ap=3mm。選擇硬質合金YG8端面銑刀直徑d=200mm，齒數(shù)z=10。機床采選X62W型臥式萬能銑床[10]。 1）確定每齒進給量fz X62W型臥式銑床的功率為7.5kW，工藝體系剛性為中等。硬質合金端面銑刀加工灰鑄鐵，每齒進給量fz=0.2~0.29mm/z，取fz=0.2mm/z[11]。 2）確定切削速度和工作臺每分鐘進給量fM 銑刀直徑d=200mm，齒數(shù)z=10，銑削深度ap=3mm，耐用度T=300min時，相應的切削速度[11]： （2-1） 式中 d——銑刀直徑，mm； T——耐用度，mm； ap——銑削深度，mm； fz——每齒進給量，mm/r； ae——銑削寬度，mm； z——銑刀齒數(shù)。 查取=203，qv=0.2，m=0.32，=0.2，=0.35，uv=0.2，pv=0，kv=1。則切削速度： =61.76m/min (2-2) 再根據(jù)公式： =98.34r/min (2-3) 根據(jù)X62W型臥式萬能銑床主軸轉速表，選擇n=95r/min，則實際切削速度為： =60m/min (2-4) 工作臺每分鐘進給量為： fMz=fzzn=0.2×10×95=190mm/min (2-5) 3）校驗機床功率 切削功率為[12]： (2-6) 式中z=10，n=150/60=2.5r/s，=60mm，ap=3mm，=0.3mm/z，kpm=1。 帶入上式得： kW (2-7) 機床功率為7.5kW，取效率為0.85[12]， 7.5×0.85=6.375kW＞2.78kW 故機床功率足夠。（以下計算方式相同，便不一一列出） 2. 工序50 本工序為鉆4×14mm的孔和锪4×24的沉頭孔。采選硬質合金刀具，機床為Z3025搖臂鉆床，用專用夾具裝卡工件，使用切削液。 3. 工序60 本工序為粗銑98凸臺的左右側面和渦輪的左邊面，精銑98凸臺的左側面和渦輪的左側面，機床采選X61W型臥式銑床。 4. 工序70 本工序為銑前后65的凸臺面。采選的刀具是硬質合金YG8端面銑刀，銑刀直徑 d=80mm，z=10。故機床采選X62W臥式銑床。 5. 工序80 本工序銑36凸臺面，刀具采選硬質合金YG8端面銑刀，d=50mm，z=8。采選X62W機床。 6. 工序90 本工序為鉆、擴、鉸孔，孔口倒角1×45°，刀具采選高速鋼復合鉆頭，直徑d=16mm，17.6mm擴孔鉆和18mm的鉸刀，采選機床為立式鉆床Z535型，使用切削液。 7. 工序100 工序為粗鏜孔、孔口倒角2.5×45°、粗鏜孔,然后再精鏜孔和的孔。刀具采選YT15硬質合金、主偏角kr=45°、直徑d=20mm的圓形鏜刀。采選CA6140型臥式車床。 8. 工序110 本工序為鉆M12-6H螺紋底孔，孔口倒角2×45°，攻螺紋M12-6H，刀具采選錐柄階梯麻花鉆，直徑d=10.2mm,以及M12機用絲錐。鉆床采選Z525立式鉆床，使用切削液。 9. 工序120 本工序為鉆4×M10-7H螺紋底孔，攻螺紋4×M10-7H，刀具采選錐柄麻花鉆，直徑d=8.5mm，以及機用絲錐。鉆床采選Z3025搖臂鉆床，使用切削液。 10. 工序130 本工序為鉆4×M8-7H螺紋底孔，攻螺紋4×M8-7H，刀具采選錐柄階梯麻花鉆，直徑d=6.8mm，以及機用絲錐。鉆床采選Z3025搖臂鉆床，使用切削液。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 第三章 夾具的設計 第三章 夾具的設計 3.1 明確設計任務 本次專用夾具設計任務是：用鉆床鉆M12-6H螺紋底孔，孔口倒角2×45°和攻螺紋M12-6H的專用夾具。 3.2 確定定位方案 由工序卡可知，螺紋孔沒有位置要求，在本夾具設計中，限制該零件的六個自由度。用“一面兩孔”組合定位方法的具體定位。由零件圖已知，M12-6H孔不垂直度要求和平行度要求，選擇箱體表面的定位基準平面的底部，兩側面和定位塊定位輔助，所以三自由度是有限制的。再用底面的兩個對角孔進行定位，為避免重復定位，其中一個用削邊銷，另一個用定位銷。如此六個自由度全被制約，工件被徹底定位。為了便于加工，采選可換鉆套。本工序基本定位面選擇底面，運用了箱體加工中“一面兩孔”的定位方法，定位精度較高。 3.3 設計夾緊機構 根據(jù)生產(chǎn)要求，手動夾緊方式便可以滿足要求。再使用快速螺旋夾緊機構進行夾緊，可以方便夾緊。夾具的夾緊力可以防止工件的翻轉和振動鉆削力的作用下避免影響工件質量。 3.4 計算切削力和夾緊力 刀具采選高速鋼標準鉆頭直柄麻花鉆。d=10.2，L=133，l=87 已知切削前提為：鉆頭直徑d=10.2，進給量f=0.5，鉆頭轉速n=5r/s，工件原料HT200。 鉆削軸向力： (3-1) 其中：CF=588.6，do=10.2，ZF=1，f=0.5，YF=0.8，KF=1（見參考文獻[13]表3-36） F=588.6×10.2×0.50.8=3448.23N (3-2) 切削扭矩： N·m (3-3) 其中：CM=225.63,XM=2,YM=0.8,KM=1（見參考文獻[13]表3-36） M=225.63×10.22×0.50.8×1×10-3 =13.48N·m (3-4) 當HB=210時，查參考文獻[11]表3-36中修正系數(shù)為： K料F=K料M=（210/190）0.6=1.059 (3-5) 實際切削扭矩及軸向力為： M=13.48×1.059=14.28 N·m (3-6) F=3448.23×1.059=3651.68N (3-7) 切削功率： PM=2×3.14×14.28×5×10-3=0.45kW (3-8) 夾緊力為： N (3-9) 取系數(shù) S1=1.5， S2=S3=S4=1.1。 則實際夾緊力為： = S1×S2×S3×S4×F=16.77N (3-10) 利用迅速螺旋定位機構快速人為夾緊，調節(jié)夾緊力調節(jié)裝配，使可獲得牢靠夾緊力。 3.5 分析與計算定位誤差 3.5.1 確定定位元件尺寸及公差 夾具的重要定位元件為兩塊支撐板、一個削邊銷、一個定位銷。此中削邊銷、定位銷與14mm的孔相組合，其組合都為14，孔14H6配合為，公差值為0.027mm。銷14n5配合為，公差值為0.027mm。 3.5.2 計算定位誤差 本工作序列工件底面為工序基準，與定位基準重疊，故基準不重合誤差為△B=0。工件用兩銷定位，故存在基準的位置誤差△Y=Xmax=（0.027-0.012）=0.015mm。 故定位誤差為： △D=△B+△Y=0.015+0=0.015 (3-11) △D=0.015mm＜T=×0.1=0.03mm (3-12) 所以該定位方案能滿足需求的精準定位。 3.6 設計夾具體 夾具上的種種裝置和元件經(jīng)過夾具體連接成一個全體。是以，夾具體的外形及尺寸取決于夾具上各種裝置的安放及夾具與機床的銜接。在設計夾具時對夾具體有以下要求： （1） 有適當?shù)木群统叽绶€(wěn)定性。夾具體上的重要表面，是由于適當?shù)某叽绾托螤罹群椭匾谋砻孢m當?shù)奈恢镁取ｈT造夾具體舉行時效處理，焊接和鍛造夾具體進行退火處理，可以使夾具體尺寸不亂。 （2） 有充足的強度和剛度。加工過程當中，夾具體擔當?shù)牧^大。容易產(chǎn)生變形和震動，所以夾具體應有足夠的強度和剛度。是以夾具體要有可接受的壁厚，鑄造和焊接夾具體設備加強肋，在不影響工件裝卸的情況下采選框架式夾具體，有效地夾具體變形和震蕩。 （3） 結構工藝性好。夾具體應便于制造、裝配和檢驗。夾具體表面與工件之間應留有足夠的間隙。夾具體結構形式應便于工件的裝卸。 （4） 排屑方便。夾具體上應考慮排屑布局。在機床上安裝穩(wěn)定可靠。夾具在機床上的安置都是經(jīng)過夾具體上的安裝基面與機床上相應表面的接觸或組合達成的。當夾具在機床工作臺上安置時，夾具的重心應盡量低，重心越高則支撐面越大;夾具底面四邊應凸出，使得夾具的安置基面與機床的工作臺面接觸優(yōu)秀。工件是鑄造件加工，屬于崩削加工，而且加工在高處，所以排屑利便。 由于鑄造夾具體性能好，在生產(chǎn)上寬泛應用，故采選鑄造夾具，原料選用HT200。為保證夾具體尺寸穩(wěn)定，需進行時效處置，用來消弭內應力，厚度采選20mm，加助板的厚度用0.7~0.9H，采選16mm。采選添加助板來增加剛度。 3.7 選擇夾具與機床連接元件 夾具在機床上安置時是經(jīng)過夾具體上的安裝基面是與機床上相應表面的接觸和相互配合達成的。本設計中夾具與機床的連接元件用四個螺栓連接，鉆床Z535的工作臺是T型槽，其尺寸為15H9，所以設計夾具的耳座也用寬度為15mm。 3.8 夾具的使用說明 使用夾具的工件安裝時，松開鉸鏈螺栓上的螺母的右側，然后兩塊壓板后撤，將工件裝在兩塊定位板，然后安裝定位銷，然后將兩塊壓板前移，然后旋緊螺母。 3.9 夾具的結構特點 工序所需的夾具壓緊力不大，使用手動夾緊即可，所以該夾具具有簡單的結構，方便的操作。使用螺旋夾緊機構，以及移動壓板的使用可以提高生產(chǎn)力。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 結 論 結 論 我的畢業(yè)設計課題是小型渦輪的夾具的設計。本次設計的主要內容包括：明確設計任務、繪制相關圖紙、分析制作工藝，確定定位方案、確定夾緊方案、分析與計算定位誤差、計算夾緊力、設計夾具體。大量信息的初始設計，先了解渦輪的結構，作用。第一步通過查詢大量資料擬定零件的加工工藝，因為只有知道怎么做出工件才能結合具體的實際情況加以分析，整改。第二部就是本次論文的主要設計部分了，也就是小型渦輪的夾具設計，設計夾具首先要了解什么是夾具，也就是夾具的作用，接下來根據(jù)渦輪的結構制定定位方案，夾緊機構等，然后就是驗證其是否可用。最后了解夾具與機床的關系，因為夾具是作為輔助，輔助機床作業(yè)的。至此，本次設計圓滿完成。 由于本人的能力有限，希望老師給出建議，對于設計中不合理的內容，我將虛心接受，并盡快改正。 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 參考文獻 參考文獻 [1] 賈建華,范建蓓. 柔性夾具在現(xiàn)代制造業(yè)中的應用與展望[J]. 機電工程.2005,(12):53-55. 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[16] 朱耀祥，浦林祥. 現(xiàn)代夾具設計手冊[M]. 北京:機械工業(yè)出版社,2010:2-3 沈陽化工大學科亞學院學士學位論文 致 謝 致 謝 本設計是在完成侯志敏老師的精心指導下，她細心的指導，我的畢業(yè)設計，細致的修改我的畢業(yè)指導，我迷茫的時候老師不斷的鼓勵我，激勵我，為我打開新思路，她務實的教學態(tài)度深深地感染了我。. 在我做畢業(yè)設計的每一個階段，從選題到圖紙的制作，圖紙的修改，圖書館查閱資料，到確定制作工藝，書寫設計說明書，論文總結，格式調整等各個環(huán)節(jié)侯老師都給予了我悉心的指導。在此謹向尊敬的候老師致以我最誠摯的謝意和崇高的敬意。同時，本此畢業(yè)設計的落成也得到了同學們的很多次幫助。感謝在我做畢業(yè)設計期間給予過我?guī)椭乃型瑢W們，是你們給了我諸多的靈感和動力。在此，我再一次真誠地向幫助過我的所有人說一聲：謝謝！ 雖然將要告別學生生活，但是在以后的工作中還需要更加努力的學習。通過這次的畢業(yè)設計，我增長了知識的同時，也讓我認識到了自己的一些不足，這將是我不斷進步的動力。 最后，感謝科亞學院對我四年的教育。