涡轮机械加工工艺规程及工艺装备设计

涡轮机械加工工艺规程及工艺装备设计目录1、序言....................................................22、零件的分析..............................................22.1零件的作用.......................................22.2零件的工艺分析...................................32.3确定生产类型.....................................34、确定毛坯................................................34.1确定毛坯种类.........................................34.2确定铸件加工余量及形状..............................34.3绘制铸件零件图.......................................45、工艺规程设计...........................................55.1选择定位基准..............................................55.2制定工艺路线......................................55.3机械加工余量、工序尺寸及公差的确定.........................65.31涡轮表面工序尺寸...........................65.32外圆圆弧工序尺寸............................75.33确定切削用量及时间定额......................76、夹具设计...............................................96.1问题的提出.......................................106.2夹具设计..............................................106.21定位基准选择.........................................106.22切削力及夹紧力计算...................................106.3定位误差分析.....................................116.4夹具设计及操作的简要说明..........................116.5钻床夹具的装配图见附图............................11序言机械制造技术基础工艺学课程设计是我们在学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我而言，我希望能通过本次机械课程设计，进一步了解一般机器零件的生产加工工艺规程，加深和巩固所学的机械技术基础课和专业技术课的知识，以理论联系实际为基础。这也是对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，并从中锻炼自己分析和解决实际问题的能力，以便为今后的工作打下一个良好的基础，并且为进来的学习打好坚实基础。由于能力所限，在设计中还有许多不足的地方，希望老师给予教育指导。一、零件的分析(一)零件的作用涡轮是一种将流动工质的能量转换为机械功的旋转式动力机械。它是航空发动机、燃气轮机和蒸汽轮机的主要部件之一。涡轮最主要的作用是增压。(二)零件的工艺分析零件材料为10-3铅青铜，它有良好的自润滑性能，易切削铸造容易产生比重偏析的特点。为此以下是蜗轮需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1.中心孔Φ35及键槽。2.孔Φ16。3.齿轮面二、确定生产类型已知此涡轮零件的生产纲领为1000件/年，零件的质量是5.45Kg/个，查《机械制造工艺设计简明手册》第2页表1.1-2，可确定该涡轮的生产类型为中批生产，所以初步确定的工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。三、确定毛坯1、确定毛坯种类：零件材料为10-3铅青铜。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，故选择离心铸造。查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为CT-7～9。2、确定铸件加工余量及形状：查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5，选用加工余量为MA-F级，并查表2.2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示：简图加工面代号基本尺寸加工余量等级加工余量说明A135F2x4孔降一级双侧加工A216F2x4双侧加工A3160F3x6双侧加工3、绘制铸件零件图四、工艺规程设计(一)选择定位基准：1粗基准的选择：以涡轮的端面为主要的定位粗基准，以外圆表面为辅助粗基准。2精基准的选择：考虑到要保证零件的加工精度和装夹的准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的端面为主要的定位精基准，外圆表面为辅助的定位精基准。(二)制定工艺路线:根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求（铸造出来的端面表面粗糙度为R12.5已达技术要求）及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查《机械制造工艺设计简明手册》第20页表1.4-7、1.4-8、1.4-11，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序加工面基准车床夹具01粗镗(扩)Φ35孔以A1外圆和底面为基准T611式镗床加三角卡盘02粗镗(扩)Φ16孔以A1外圆和底面为基准T611式镗床加三角卡盘03半精镗（精扩）Φ35孔以A1外圆和底面为基准T611式镗床加三角卡盘04半精镗（精扩）Φ16孔以A1外圆和底面为基准T611式镗床加三角卡盘05中心孔倒角C1以A1外圆和底面为基准06插10x3.3的键槽以A2外圆和底面为基准插车和三角卡盘07粗车Φ160外圆和圆弧槽以A2中心孔和底面为基准数控机床和专用夹具08半精车Φ160外圆和圆弧槽以A2中心孔和底面为基准数控机床和专用夹具09涡轮滚刀铣外圆齿面以A2中心孔和底面为基准专用夹具10去毛刺11Φ35，Φ16孔涂油保护12终检（三）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定:1.涡轮表面工序尺寸：前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度Φ35IT12（A2）铸件5.0CT120.21027粗镗3.0IT9062.00306.3半精镗2.0IT8039.00353.2Φ16IT7（A3）铸件2.6IT12018.0013粗镗1.6IT9036.00156.3半精镗1.0IT813.005.0163.22.外圆圆弧工序尺寸：工序号工序内容加工余量基本尺寸公差等级尺寸偏差铸件8.6164.6～168.6CT124.007粗车Φ160外圆及圆弧槽5.0159.6～163.6IT1000.1608半精车Φ160外圆及圆弧槽3.6156～160IT900.13、确定切削用量及时间定额：工序01粗镗(扩)Φ35孔，以A1外圆和底面为基准。1.加工条件工件材料：10-3铅青铜，硬度：≥245HB，铸造；工件尺寸：Rmax=160mm，h=30mm；机床：T611卧式镗床刀具：硬质合金刀单边余量,5.1mmZ可一次切除，则mmap5.1。根据《简明手册》4.2-20查得，取rmmfz/52.0。根据《简明手册》4.2-21查得，取：min/200rn。计算切削基本工时：min31.052.02001230fLtmm工序02镗(扩)Φ16孔，以A1外圆和底面为基准。机床：T611卧式镗床刀具：硬质合金刀单边余量,8.0mmZ可一次切除，则mmap8.0。根据《简明手册》4.2-20查得，取rmmfz/27.0。根据《简明手册》4.2-21查得，取：min/100rn。计算切削基本工时：min57.027.02001130fLtmm工序03半精镗（精扩）Φ35孔，以A1外圆和底面为基准，机床：T611卧式镗床；刀具：硬质合金刀单边余量,0.1mmZ可一次切除，则mmap0.1。根据《简明手册》4.2-20查得，取rmmfz/27.0。根据《简明手册》4.2-21查得，取：min/400rn。计算切削基本工时：min15.05.040030fnltw工序04半精镗（精扩）Φ16孔，以A1外圆和底面为基准机床：T611卧式镗床刀具：硬质合金刀单边余量,5.0mmZ可一次切除，则mmap5.0。根据《简明手册》4.2-20查得，取rmmfz/13.0。根据《简明手册》4.2-21查得，取：min/400rn。计算切削基本工时：min15.05.040030fnltw工序06插10x3.3的键槽，以A1外圆和底面为基准机床：B5020型插床刀具：插刀考虑到插床加工尺寸精度为IT7～10，表面粗糙度为Ra3.2um采用10x10插刀进给量由1.24mm开始依次减少（不低于0.8mm），反复进行直至达到要求；工序07粗车Φ160外圆和圆弧槽，以A2中心孔和底面为基准机床：数控机床；刀具：W6Mo5Cr4V2型普通高速钢工序08半精车Φ160外圆和圆弧槽，以A2中心孔和底面为基准机床：数控机床；刀具：W6Mo5Cr4V2型普通高速钢工序09涡轮滚刀铣外圆齿面，以A2中心孔和底面为基准机床：滚齿机根据技术要求选用模数为3的涡轮滚刀铣外圆齿面。切入深度为0.10.110。五、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，需要设计专用夹具。并设计工序07——车外圆及圆弧槽的夹具。本夹具将用于T611卧式镗床，刀具为W6Mo5Cr4V2型普通高速钢。(一)问题的提出本夹具主要用来车外圆及圆弧槽，在本工序加工时应考虑如何保证位置尺寸及精度。另外还应考虑如何让提高劳动生产率，降低劳动强度。(二)夹具设计1、定位基准选择由零件图可知，M8螺纹孔绕着中心线均匀分布，相对于柱销孔的中线的144mm的位置要求，为使定位误差为零，应该选择中心孔中线为定位基准保证该位置。此外，还应以Φ28孔端面为基准，从而保证螺纹孔在联轴器上的位置。2、切削力及夹紧力计算刀具：硬质合金麻花钻，6.8dmm。由实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于工作台,查《切削手册》表2.3，切削力计算公式为：FFFkfdCFyZFf0其中：600FC，1.0FZ，0.7Fy，06.8mmd，22.0f，kkkkhFxFMFF，kMF与加工材料有关,取1.0；kxF与刀具刃磨形状有关,取1.33；khF与刀具磨钝标准有关,取0.9，则：1.00.76001.216966.80.22FN在Φ28孔两个端面只需要采用开口垫圈和六角螺母适当夹紧后本夹具即可安全工作.3、定位误差分析（1）、夹具的主要定位元件为两个定位销，这两个定位销的尺寸与公差规定为与本零件在工作时与其相匹配轴的尺寸与公差相同，即23610k。（2）、位销轴与夹具体孔的最大间隙为：034.0001.0035.0max4、夹具设计及操作的简要说明如前所述，为了保证加工精度和生产的经济性，夹具配合段表面粗糙度为Ra1.6，以减少磨损、保证精度、延长使用寿命。装夹零件时，先将零件套入28突台，然后用M12螺栓的螺母拧紧固定住工件。5、钻床夹具的装配图见附