编制放气阀本体工艺规程与钻Φ5孔的机床夹具设计说明书

机 械 制 造 工 艺 学课 程 设 计设计题目：编制 放气阀本体 工艺规程与钻 5 孔的机床夹具设计 专 业： 车辆工程 班 级： 学 号： 学生姓名： xxxxxxxx 指导老师： xxxx xxxx 车 辆 与 交 通 工 程 学 院2014 年 3 月 7 日- 2 -一、设计任务1. 设计课题:编制放气阀本体工艺规程2. 钻 5，9，10 孔的机床夹具设计3. 生产纲领：大批量生产4. 设计要求：1) 零件毛坯图 1 张2) 机械加工工艺过程卡片 1 套3) 机械加工主要工序的工序卡片 1 套4) 夹具装配图 1 张5) 夹具零件图 2 张6) 设计说明书 1 份二、设计说明书- 3 -目 录引 言4第 1 章 零件的分析51、1 零件的作用61.2 零件的工艺分析6第 2 章 工艺规程设定62.1 确定毛坯的制造形式62.2 粗基准的选择 6- 4 -2.3 精基准的选择 72.4 制定工艺路线72.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定72.6 确定切削用量及基本工时8第三章 夹具设计93.1 问题的提出93.2 钻 5mm 孔夹具设计93.3 定位方案及定位元件的确定与设计93.4 导向方案的选择- 5 -113.5 定位基准的选择113.6 定位元件的设计113.7 定位误差分析113.8 铣削力与夹紧力计算113.9 夹具体槽形与对刀装置设计123.10 夹紧装置及夹具体设计133.11 夹具设计及操作的简要说明13小结13- 6 -结 论14参考文献14引 言机械制造工艺学课程设计是我们融会贯通大学所学的知识，将理论与实践相结合，对专业知识的综合运用训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件- 7 -相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。通过机械工艺课程设计，汇总所学专业知识如一体(如互换性与技术测量、 机械设计 、 机械制造装备 、 机械制造技术等)。让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！工艺课程设计是在学完了机械制造工艺学及机床夹具设计课程，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节，其目的在于：1.培养学生运用机械制造工艺学及有关课程的知识，结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度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，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，提高结构设计能力。3.培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。4.进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。第一章 零件的分析- 8 -1.1 毛胚图1、1 零件的作用：放气阀是安装在发动机油底壳处用于有效的清除掉汽车油底壳内的油泥、铁屑等残留物，为新机油的注入创设一个干净的空间，能够保持发动机的良好的- 9 -运行状态和性能，不仅能够提升发动机的功率，更能延长发动机的使用时间，使汽车一直保持在良好的状态！1、2 零件的工艺分析：零件的材料为黄铜 JIC59-1 铸造件。现分析如下：主要加工面：1）放气阀 10 端面及表面，2 个 14 端面及表面；2）4 孔，2 个 5 的孔，8 孔；3）M10*1-2，M14*1-3，M14*15-3 外螺纹；4）M9*1-1 内螺纹孔。主要基准面：1）放气阀 10 端面；2）5 孔。现分述如下：对于两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并保证它们之间的位置精度要求。第2章 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式毛胚零件材料为黄铜 JIC59-1 铸造件，由于零件承受力不大，因此此零件应该选用铸造件；由于大规模生产，而且零件的轮廓尺寸也不大，故可铸造成型。这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的铸造。2.2 粗基准的选择 对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的不加工表面是放气阀左端面和 10 外圆面为加工的粗基准，可用两个 V 型块和一个夹紧螺栓对水平 10 轴进行定位，以限制 4 个自由度；用一个 V 型块对放气阀 14 外圆定位限制 2 个自由度；再用加紧装置对其加紧即可。2.3 精基准的选择 - 10 -主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用 10 的外表面作为精基准。2.4 制定工艺路线表 2.1 工艺路线方案 工序 5 铣 10 端面工序 10 钻 5 孔工序 15 铣 14 端面工序 20 钻 5，9，10 孔工序 25 铣 9 底面，M14*15-3 端面工序 30 钻 4 孔、8 孔工序 35 铣 8 底面工序 40 车 10，14，M14*15-3 外圆，镗 5.5,8.2 孔，倒角工序 45 套 M10*1-2，M14*1-3，M14*15-3 外螺纹工序 50 攻丝 M9*1-1 内螺纹工序 55 去毛刺，终检2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定放气阀的材料是黄铜 JIC59-1 铸造件，生产类型为大批生产。由于毛坯用采用铸造件, 毛坯尺寸的确定如下：表 2.2 加工余量表工序 工序内容 单边余量 工序尺寸 表面粗糙度工序 10 钻 5 0.2 4.83.2 m由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。- 11 -由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：钻 5 的孔：查，知先钻出 4.8mm 的孔,再精铰到5，加工精度 IT11-12, 表面粗糙度 12.5um.2.6 确定切削用量及基本工时工序,10机床：立式钻床 Z5125A刀具：高速钢麻花钻工步：钻 5 孔可取加工余量 0.2mm进给量 ：根据参考文献3表 2.4-38，取 f=0.15mm/rf切削速度 ：参照参考文献3表 2.4-41，取 V=20m/minV机床主轴转速 ，有：nn=1000V/d=1273.r/min查机床说明书取 n=1300.r/min所以实际切削速度 ：v min4.201354.0nd切削工时 被切削层长度 ：l=38mml刀具切入长度 ：1mctgctgkdlr 5.42/5)2(21 刀具切出长度 ： 取l.4l3走刀次数为 1机动时间 ： 2jt min2.0135.08nfL- 12 -第三章 夹具设计3.1 问题的提出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，经过与指导老师协商，决定设计第十道工序钻 5孔的夹具。本工序的加工要求为： 5mm本工序的主要加工条件为：以 10 外圆面为基准，钻，铰 5mm 的孔。未淬硬钢实心毛坯上钻孔的经济精度为 IT1112，表面粗糙度为Ra=12.5 m，在钻床夹具上加工时适当控制切削用量，可保证孔的尺寸精度要求和表面粗糙度要求。因此，在本工序加工时，主要考虑的是要如何保证孔轴线与 14 轴线的位置度要求。3.2 钻 5mm 孔夹具设计本夹具主要用来钻 5mm。由加工本道工序的工序简图可知： 5mm 孔粗糙度 3.2um，因此在本道工序加工时，主要应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。同时应保证加工尺寸精度和表面质量。3.3 定位方案及定位元件的确定与设计1、定位方案的确定根据工序加工的要求，我将定位方案确定如下：以 10 外圆面为主要定位基准，限制 4 个自由度，以 14 外圆为辅助定位，限制 2 个自由度，限制 6 个自由度。本方案是按照基准统一原则确定的，有利于夹具的设计制造，装卸工件较方便，夹紧力方向指向定位元件刚性较大的方向。2、定位元件的设计根据定位方案，设计定位元件的结构如图所示 10 外圆采用 v 形块加定位夹紧螺栓组合定位，限制 4 个自由度- 13 -图 3.1 定位图3、定位误差分析本夹具选用的定位元件为 v 形块加以支撑钉。钻、铰加工时是靠调整机床保证其加工尺寸，其定位误差主要由零件尺寸造成，夹具误差可以忽略。4、夹紧力的计算本工件采用钻削的方式，因此根据夹具设计手册表 1-2-7 可得，切削力 pxKDfP7.06D钻头直径f每转进给量(mm)Kp修正系数查表 1-2-8 可得，Kp=0.4=66740.360.70.4=522NpxKDfP7.06查机械设计手册可得，摩擦因数 2.0理论夹紧力 F= NPx5.372.05- 14 -实际夹紧力 FK=FKK安全系数。对于该工件的加工，安全系数 K 可按下式计算：K=1.01.01.01.31.01.0=1.3实际夹紧力 FK=2372.51.3=3084.25N取实际夹紧力 FK=3.5 KN.3.4 导向方案的选择1、导向方案的选择 如图所示，由于零件是批量生产，考虑钻模磨损后可以更换，选择标准结构的可换钻模。根据夹具的手册表 1-7-4，钻模至工件表面的距离按选取，考虑本工序加工时钻头较细，防止切屑将钻头憋断，md128)5.1(应有足够的排屑空间，钻套至工件表面的距离取 10mm。3.5 定位基准的选择由零件图可粗基准的选择，按照本工序钻孔加工要求，选择本零件的不加工表面是 47mm 的轴作为加工的粗基准，可用 v 形块进行定位，以限制 4 自由度；用支持钉顶住侧面肋板，以限制 1 个自由度；达到定位要求，就可进行加工。3.6 定位元件的设计本工序选用的定位基准为圆柱面，所以相应的夹具上的定位元件应是 v 形块。因此进行定位元件的设计主要是对 v 形块和支撑销钉进行设计。3.7 定位误差分析本夹具选用的定位元件为 v 形块加以支撑钉。钻、铰加工时是靠调整机床保证其加工尺寸，其定位误差主要由零件尺寸造成，夹具误差可以忽略。3.8 钻削力与夹紧力计算本夹具是在钻床上使用的，用螺钉夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，由计算公式Fj=FsL/(d0tg(+1)/2+rtg2) - 15 -式（3.2）Fj沿螺旋轴线作用的夹紧力 Fs作用在六角螺母L作用力的力臂(mm) d0螺纹中径(mm)螺纹升角()1螺纹副的当量摩擦()2螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的摩擦角()r螺杆(或螺母)端部与工件(或压块)的当量摩擦半径()根据参考文献其回归方程为FjktTs其中 Fj螺栓夹紧力(N)；kt力矩系数(cm1)Ts作用在螺母上的力矩(N.cm)；Fj =52000=10000N3.9 对刀元件的设计钻模套安装在夹具侧面，通过钻头与钻床工作台配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定位销可承受钻削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。对刀元件结构如图 3.3 所示。3.3 对刀元件3.10 夹紧装置及夹具体设计- 16 -夹紧装置采用压紧螺钉压紧压板来夹紧工件，采用压紧螺栓的好处就是加工完成后，可以将压紧螺钉松开，然后退后一定距离把工件取出。图 3.4 压紧机构夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。3.11 夹具设计及操作的简要说明本夹具用于在立式钻床上钻放气阀 10 端面上的孔。工件以 10mm外圆和放气阀 14 外圆为定位基准，在 v 形块上实现定位要求。采用转动压紧螺栓夹紧工件。当加工完，可滑动取下滑块，从而取下工件。小结 对专用夹具的设计，可以了解机床夹具在切削加工中的作用：可靠地保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的性能。本夹具设计可以反应夹具设计时应注意的问题，如定位精度、夹紧方式、夹具结构的刚度和强度、结构工艺性等问题。结 论- 17 -为期两周的工艺课程设计已经结束，回顾整个过程，在老师的指导下，我们取得了一定的成果，课程设计作为机械制造工艺学课程的重要实践环节，是理论联系实际的好机会，加深了对理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。本次课程设计主要经历了两个阶段：第一阶段是设计机械加工工艺卡，第二阶段是工艺规程说明书编写。第一阶段我们运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识；说明书设计的阶段运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识。通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、说明书设计的方法和步骤等。更熟悉相关手册的查询、选择使用工艺装备等等。本设计研究过程中仍然存在不足之处，有的问题还待于进一步深入，具体如下几点：（1）缺乏实际加工经验，对一些参数和元件的选用可能不是非常合理，有一定的浪费。（2）与夹具相关的刀具和量具的了解还不详尽。（3）系统的设计不太完善。总的来说，这次设计还是让我获益匪浅的，在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的演练。提高了思考、解决实际问题、自主设计的能力，为以后的工