工艺技术涡轮减速箱体加工工艺规程及工艺装备的设计

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1、工艺技术涡轮减速箱体加工工艺 规程及工艺装备的设计 工艺技术涡轮减速箱体加工工艺 规程及工艺装备的设计 1 绪论 1.1 箱体的概述 箱体类零件通常作为箱体部件装配时的基准零件。它将一些轴、套、轴承和 齿轮等零件装配起来，使其保持正确的相互位置关系，以传递转矩或改变转速来 完成规定的运动。因此，箱体类零件的加工质量对机器的工作精度、使用性能和 寿命都有直接的影响。 箱体零件结构特点：多为铸造件，结构复杂，壁薄且不均匀，加工部位多，加工 难度大。 箱体零件的主要技术要求：轴颈支承孔孔径精度及相互之间的位置精度，定位销 孔的精度与孔距精度；主要平面的精度；表面粗糙度等。 箱体零件材料及毛坯：箱体零

2、件常选用灰铸铁，汽车、摩托车的曲轴箱选用铝合 金作为曲轴箱的主体材料，其毛坯一般采用铸件，因曲轴箱是大批大量生产，且 毛坯的形状复杂，故采用压铸毛坯，镶套与箱体在压铸时铸成一体。压铸的毛坯 精度高，加工余量小，有利于机械加工。为减少毛坯铸造时产生的残余应力，箱 体铸造后应安排人工时效。 1.2 箱体类零件工艺过程特点分析 1.2.1 箱体类零件的特点 一般减速箱为了制造与装配的方便，常做成可剖分的，这种箱体在矿山、冶金和 起重运输机械中应用较多。剖分式箱体也具有一般箱体结构特点，如壁薄、中空、 形状复杂，加工表面多为平面和孔。 减速箱体的主要加工表面可归纳为以下三类： 主要平面箱盖的对合面和顶

3、部方孔端面、底座的底面和对合面、轴承孔的端面 等。 主要孔轴承孔及孔内环槽等。 其它加工部分联接孔、螺孔、销孔、斜油标孔以及孔的凸台面等。 1.2.2 工艺过程设计应考虑的问题 根据减速箱体可剖分的结构特点和各加工表面的要求，在编制工艺过程时应 注意以下问题： 加工过程的划分整个加工过程可分为两大阶段，即先对箱盖和底座分别进行加 工，然后再对装合好的整个箱体进行加工合件加工。为保证效率和精度的兼 顾，就孔和面的加工还需粗精分开； 箱体加工工艺的安排安排箱体的加工工艺，应遵循先面后孔的工艺原则，对剖 分式减速箱体还应遵循组装后镗孔的原则。 因为如果不先将箱体的对合面加工好， 轴承孔就不能进行加工

4、。另外，镗轴承孔时，必须以底座的底面为定位基准，所 以底座的底面也必须先加工好。 由于轴承孔及各主要平面，都要求与对合面保持较高的位置精度，所以在平面加 工方面，应先加工对合面，然后再加工其它平面，还体现先主后次原则。 箱体加工中的运输和装夹箱体的体积、重量较大，故应尽量减少工件的运输和 装夹次数。为了便于保证各加工表面的位置精度，应在一次装夹中尽量多加工一 些表面。工序安排相对集中。箱体零件上相互位置要求较高的孔系和平面，一般 尽量集中在同一工序中加工，以减少装夹次数，从而减少安装误差的影响，有利 于保证其相互位置精度要求。 合理安排时效工序一般在毛坯铸造之后安排一次人工时效即可；对一些高精

5、度 或形状特别复杂的箱体，应在粗加工之后再安排一次人工时效，以消除粗加工产 生的内应力，保证箱体加工精度的稳定性。 2 设计的目的 毕业设计,是在学完机械设计制造专业课程后，经过生产实习取得感性知识 后进行的一项教学环节；在老师的指导下，要求在设计中能初步学会综合运用以 前所学过的全部课程，并且独立完成的一项工程基本训练。同时，也为以后工作 打下良好基础。通过毕业设计达到以下目的： 1 熟练的运用机械制造工艺学及夹具和有关先修课程（工程材料及热处理，机械 设计，互换性与技术测量，金属切削原理和机床等）的知识，结合毕业实习学到 的知识，掌握零件的机加工工艺规程的设计的基本原理和方法，初步具备设计

6、中 等复杂零件的工艺规程的能力。 2 能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，设计出高效， 省力，既经济合理又能保证加工质量的夹具。 3 进一步提高设计计算，制图的能力。熟练掌握 AutoCAD，Pro/E 等绘图软件的应 用，能熟练的查阅和使用各种技术资料（国家标准，手册，图册，规范等） 。 4 在设计过程中培养自己严谨的工作作风和独立工作的能力,为步入社会从 事设计工作打好基础。 3 工艺规程设计 3.1 零件的作用 题目给定的零件是涡轮减速箱体（见附图 1） ，箱体类零件是机器及其部件的 基础件，它将机器及其部件中的轴、轴承、套和齿轮等零件按一定的相互位置关 系装配成一

7、个整体，并按预定传动关系协调其运动。 3.2 零件的工艺分析 涡轮减速箱体共有两组加工表面，它们相互间有一定的位置要求。现分述如 下： （1）以 52mm 孔为中心的加工表面。这一组加工表面包括：36，保证与 52mm 孔的垂直度要求为 0.01mm，位置度要求为 72；端面的 6-M6 螺纹孔；还有 保证底面的粗糙度。 （2） 以底面为定位表面的加工表面。这一组加工表面包括 ： 左右两端面、70 端面；52mm 孔；24 端面。 3.3 零件的生产类型 依照设计题目知：Q=2000 台/年，n=1 件/台；结合生产实际，备品率和废品 率分别取 10%和 1%。代入公式 N=Qn(1+)(1+

8、)有： N=20001（1+10%）（1+1%）=2222 件/年 零件是涡轮减速箱体，质量为 15kg，查机械制造技术基础课程设计指南 表 2-1 可知属轻型零件，生产类型为中批量生产。 3.4 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 3.4.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为 HT200。考虑到工件在使用过程中经常承受交变载荷，因此采用 铸件， 使金属纤维尽量不被切断， 保证工件的工作可靠性。 由于零件年产量为 2222 件，属中批量生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可以采用金属型铸造。 这对提高生产率，保证加工质量也是有利的。 3.4.2 确定机械加工余量和毛坯尺寸和公差 参见机械制造技

9、术基础课程设计指南第五章第一节，灰铸铁金属型铸造 的公差及机械加工余量按 GB/T6414-1999 铸件尺寸公差与机械加工余量确定。 1)求最大轮廓尺寸根据零件图计算轮廓尺寸，长 150mm，宽 148mm，高 180mm，故最大轮廓尺寸为 180mm。 2）选取公差等级 CT 由机械制造技术基础课程设计指南表 5-1，铸造方 法按金属型铸造，铸件材料按会铸铁，得公差等级 CT 范围 8-10 级，取 10 级。 3)求铸件尺寸公差根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级 CT，由表机械制 造技术基础课程设计指南表 5-3 查得，公差带相对于基本尺寸对称分布。 4）求机械加工余量等级有机械制造技术

10、基础课程设计指南表 5-5，铸造 方法为金属型铸造，铸件材料为灰铸铁，得机械加工余量等级范围的 DF 级， 取 F 级。 5）求机械加工余量（RMA）对所有加工表面取同一个数值，由机械制造技 术基础课程设计指南表 5-4 查最大轮廓尺寸为 180mm，机械加工余量等级为 F 级，得 RMA 数值为 2mm 6）求毛坯基本尺寸如下图,A 面、B 面属双侧加工，应由机械制造技术基 础课程设计指南第五章第一节的式 5-2R=F+2RMA+CT/2 求出，即 R=136+22+3.6/2=141.8mm. C 面为单侧加工，应由机械制造技术基础课程设计指南第五章第一节的 式 5-3R=F+RMA+CT

11、/2 求出，即 R=108+2+3.6/2=111.8mm。 其它毛坯尺寸如下表所示： 图涡轮减速箱体零件图 涡轮减速箱体铸件毛坯尺寸公差与加工余量单位：mm 项目A、B 面C 面孔孔 公差等级 CT10101010 加工面基本尺寸13610812052 铸件尺寸公差3.63.63.62.8 机械加工余量等级FFFF RMA2222 毛坯基本尺寸141.8111.8114.246.6 项目孔端面端面端面 公差等级 CT10101010 加工面基本尺寸3614814886 铸件尺寸公差2.63.63.63.2 机械加工余量等级FFFF RMA2222 毛坯基本尺寸30.7153.8153.891

12、.6 毛坯图的绘制 1）毛坯图的表示毛坯总余量确定后，便可绘制毛坯图。见附图 2）毛坯图的绘制方法 a 用粗实线表示表面形状，以双点划线表示经切削加工后的表面。 b 用双点划线画出经简化了次要细节的零件图的主要视图，将确定的加工余 量叠加在各相应被加工表面上，即得到毛坯轮廓，用粗实线表示。 3.5 制定工艺路线 3.5.1 工艺路线方案一： 工序一：铸造成型 工序二：热处理，对毛坯进行时效处理，使其硬度达到 HBS187-220 工序三：粗铣底面 工序四：粗镗孔 120、粗镗孔 52 工序五：粗铣两端面、粗铣 70 端面 工序六：热处理 工序七：半精铣底面 工序八：半精镗孔 120、半精镗孔

13、52 工序九：半精铣两端面、半精铣 70 端面 工序十：粗铣 56 端面 工序十一：粗镗、半精镗孔 36 工序十二：精镗孔 120、精镗孔 52 及倒角 工序十三：精铣左端面、精铣 70 端面 工序十四：精镗孔 36 工序十五：粗铣 24 端面 工序十六：攻螺纹 M10 工序十七：攻 120 孔端面螺纹 6-M6 工序十八：攻 56 端面螺纹 6-M6 工序十九：钻孔 工序二十：去毛刺 工序二十一：终检。 3.5.2 工艺路线方案二 工序一：铸造成型 工序二：热处理，对毛坯进行时效处理，使其硬度达到 HBS187-220 工序三：粗铣底面 工序四：粗铣两端面、粗铣 70 端面 工序五：粗铣 2

14、4 端面 工序六：粗镗孔 120、粗镗孔 52 工序七：热处理 工序八：半精铣底面 工序九：半精铣两端面、半精铣 70 端面 工序十：半精镗孔 120、半精镗孔 52 工序十一：粗铣 56 端面 工序十二：粗镗、半精镗孔 36 工序十三：精铣左端面、精铣 70 端面 工序十四：精镗孔 120、精镗孔 52 及倒角 工序十五：精镗孔 36 工序十六：攻螺纹 M10 工序十七：攻 120 孔端面螺纹 6-M6 工序十八：攻 56 端面螺纹 6-M6 工序十九：钻孔 工序十二十：去毛刺 工序二十一：终检。 3.5.3 工艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工 120mm 及

15、52 的孔，然后加工 端面；而方案二则与其相反，先粗加工端面，然后镗孔。经比较可见方案一的 工序顺序安排能保证下端面和左右端面与孔的中心线的位置精度，但是违背了 先加工平面，后加工孔的原则，在毛坯上钻孔，容易使镗刀引偏。方案二中先 粗加工左右端面后钻孔，就避免了上述情况，而且容易保证精度要求。鉴于上 述比较我们制定的加工路线如下： 工序一：铸造成型 工序二：热处理，对毛坯进行时效处理，使其硬度达到 HBS187-220 工序三：粗铣底面 工序四：粗铣两端面、粗铣 70 端面 工序五：粗铣 24 端面 工序六：粗镗孔 120、粗镗孔 52 工序七：热处理 工序八：半精铣底面 工序九：半精铣两端面

16、、半精铣 70 端面 工序十：半精镗孔 120、半精镗孔 52 工序十一：粗铣 56 端面 工序十二：粗镗、半精镗孔 36 工序十三：精铣左端面、精铣 70 端面 工序十四：精镗孔 120、精镗孔 52 及倒角 工序十五：精镗孔 36 工序十六：攻螺纹 M10 工序十七：攻 120 孔端面螺纹 6-M6 工序十八：攻 56 端面螺纹 6-M6 工序十九：钻孔 工序十二十：去毛刺 工序二十一：终检。 以上工艺过程详见“机械加工工序过程卡片” 。 3.6 机械加工余量 涡轮减速箱的材料为 HT200。毛坯重量为 16.0kg，硬度 HBS 为 187220MPa，生 产类型为中批量生产，采用铸造成型。 根据上述的原始资料加工工艺，分别确定各个加工表面的机械加工余量，工 序尺寸如下： （1）底面的加工余量 由于加工表面的粗糙度为 Ra6.3m，需分成两个工序：1）粗铣底面 2）半精 铣底面。 粗铣加工余量为 3mm 半精铣加工余量为 0.8mm 2）左右两端面加工的加工余量 此加工过程分为三个工序：1）粗铣两端面 2）半精铣两端面 3）精铣左端面。 粗铣加工单边余量为