阀体工艺及夹具设计说明书

1、For pers onal use only in study and research; not for commercial use 薁阀体工艺及夹具设计说明书 衿1阀体的工艺分析及生产类型的确定 莆1.1阀体的作用 肇题目所给的零件时阀体，主要作用是通过螺纹与其他零件连接，达到控制流体开关、 方向、压力及流量。 薂1.2阀体的技术要求 节加工表面 聿尺寸及偏差 蒃mm 蚃公差及精度 等级 莀表面粗糙度 蕿um 芄形位公差mm 蒁阀体下端面 蒈72 羈 IT10 羄6.3 蒂 罿 袁阀体上端面 莇72 螄 IT10 薄6.3 艿阀体前端面 羇57 袃 IT10 螃6.3 蚈 蚇阀体后端面

2、袄57 袂 IT10 莁6.3 蒇对于A垂直 度 0.06 羆28H7孔 肀28 袁IT8 膈3.2 螃 莂35孔 芀35 羈 IT12 螄 12.5 蒁 蚀36孔 虿36 祎 IT12 袃 12.5 聿 荿22H8孔 蚃22 羂IT8 薈3.2 袅对于B垂直 度 0.06 螅132H8孔 肀32 羈IT8 蚆3.2 螆对于B垂直 度 0.06 蒂M8螺纹孔 蚁8 莆 IT13 薃 薁 肀M6螺纹孔 膆6 蚅 IT13 羃 蒀 袇1.3阀体的工艺分析 蚆阀体是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，其加工内孔 的精度要求较高，此外还有上下端面，孔端面需要加工，对精度要去也很高。

3、其内孔对 孔端面有垂直度要求，因为其尺寸精度，几何形状精度和相互位置精度以及表面质量均 影响阀是否能够良好的密封， 进而影响其使用性能，因此它的加工时非常关键和重要的 1.4 阀体的生产类型 肁根据设计题目和设计要求确定生产类型是大批大量 罿 2 确定毛坯、绘制毛坯图 薇 2.1 选择毛坯种类 蒃毛坯种类的选择主要依据的是以下几种因素： 蒄（1）设计图样规定的材料及机械性能； 荿（2）零件的结构形状及外形尺寸； 莈（3）零件制造经济性； 薅（4）生产纲领； 薂（5）现有的毛坯制造水平。 螈由零件图可知零件材料为HT250生产批量为大批大量，零件结构一般复杂， 所以选择金属型浇铸， 因为生产率很

4、高， 所以可以免去多次造型， 工件尺寸较小， 单边余量不大，需要结构细密，能承受较大的压力，所以选择铸件做毛坯。 肈确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 蚁毛坯形状应力求接近成品形状，以减少机械加工余量 薆 2.2 毛坯形状的确定 蒁（1）铸件孔的最小尺寸，根据机械制造技术基础课程设计表2-7可查得, 铸件孔的最小尺寸为1020m m 袈（2）铸件的最小壁厚。根据机械制造工艺设计简明手册表 2.2-7查得, 铸件的最小壁厚为4mm 莃（3）铸件的拔模斜度。铸件垂直于分型面上，需要铸造斜度，且各面的斜度 数值应尽可能一致，以便于制造铸模。根据机械制造技术基础课程设计表 2-8可得： 肃斜度位置 袁铸

5、造方法 蒅金属性铸造 賺外表面 莀0 30 肅内表面 4 0 薆1 薄（4）铸件圆角半径。铸件壁部连接处的转角应有铸造圆角。主要是为减少应 力集中，防止冲砂、裂纹等缺陷。一般为邻壁厚度的1/31/5，中小铸件圆角半 径为35mm 蝿（ 5）铸件浇铸位置及分型面选择。铸件的重要加工面或主要工作面一般应处于底面 或侧面，应避免气孔、砂眼、疏松、缩孔等缺陷出现在工作面上；大平面尽可能朝下或 采用倾斜浇铸，避免夹砂或夹渣缺陷；铸件的薄壁部分放在下部或侧面，以免产生浇铸 不足的情况。 芄选择的毛坯铸造方法是金属模机器造型，零件的最大尺寸 + 32H8 討36孔 羃钻螺纹孔4 x M6 蒀2x M8 精加

6、工 精镇28H7、35孔 *22H8 *32H8 *36孔相对于后 端面有垂直度的要求，故应该在一 次装夹中完成 精镗 22H8、32H8 *36孔 3.4工序的集中与分散 选用工序分散原则安排阀体的加工工序。该阀体的生产类型为大批生产，可以采用普通 型机床配以专用工、夹具，以降低其生产成本。 3.5工序顺序的安排 机械加工工序 （1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准，即阀体下端面和后端面。 （2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，即阀体的下端面和后端面。 （4）遵循“先面后孔”原则，先加工阀体四个端面，在加工阀体的

7、内孔以及 钻孔、攻螺纹。 热处理工序 铸件为了消除残余应力，需在粗加工前、后各安排一次时效处理，在半精加 工前、后各安排一次时效处理。 辅助工序 在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、终检 工序。 综上所述，该阀体工序的安排顺序为：基准加工-主要表面粗加工及一些 余量大的表面粗加工一一主要表面半精加工和次要表面加工一一热处理一一主 要表面精加工。 阀体零件的机加工工序安排如表 加工阶段 加工内容 说明 基准面加工 粗铣上端面 基准先行，先面 后孔 先主后次，但次要 加工表面的加工 并非疋安排在取 后加工，次要表面 的加工要考虑到 对主要表面的加 工质量的影响 粗铣下端面

8、 精铣下端面 精铣上端面 粗铣前端面 粗铣后端面 精铣后端面 精铣前端面 粗加工 粗镇28H7、35孔 *22H8、中32H8 + 36孔相对于后端 面有垂直度的要求，故应该在一次装 夹中完成 粗镗22H8、中32H8 *36孔 钻螺纹孔4 x M6 2 58 精加工 精镗28H7、35孔 *22H8、32H8、36孔相对于后端 面有垂直度的要求，故应该在一次装 夹中完成 精镗*22H8、中32H8 *36孔 3.6确定阀体工艺路线 工序I:粗铣上端面 工序U:粗、精铣下端面 工序川：精铣上端面 工序W:粗铣前端面 工序V:粗、精铣后端面 工序精铣前端面 工序叫：镗削孔35、28H7 （粗镗和

9、精镗在一次装夹中完成） 工序毗：镗削孔36、22H8、32H8 （粗镗和精镗在一次装夹中完成） 工序区：钻螺纹孔4 M6 10、钻螺纹孔2 M8 15 工序X :攻螺纹 4 M6 10、攻螺纹2 M8 15 工序幻：去毛刺 工序刘：终检 阀体零件加工工艺路线如表 工序号 加工内容 说明 000 锻造毛坯 010 粗铣上端面 020 粗铣下端面 留下精铣余量 030 精铣下端面 达到图纸要求 040 精铣上端面 达到图纸要求 050 粗铣前端面 060 粗铣后端面 留有精铣余量 070 精铣后端面 达到图纸要求 080 精铣前端面 达到图纸要求 090 粗镗 28H7、伞35孔 留有精镗余量 1

10、00 粗镗 *22H8 *32H8 *36孔 留有精镗余量 110 钻螺纹孔4汉M6 2 58 120 精镗* 28H7、书35孔 达到图纸要求 130 精镗 *22H8 *32H8 *36孔 达到图纸要求 140 攻螺纹4 x M6 2 x M8 达到图纸要求 150 去毛刺 倒角机去除锐边毛刺 160 检验入库 4工艺装备的选择 4.1机床的选用 工序号 加工内容 机床设备 说明 000 锻造毛坯 外协 010 粗铣上端面 X6120 常用，工作台尺寸，机床电动机 功率均合适 020 粗铣下端面 X6120 常用，工作台尺寸，机床电动机 功率均合适 030 精铣下端面 X6120 常用，工

11、作台尺寸，机床电动机 功率均合适 040 精铣上端面 X6120 常用，工作台尺寸，机床电动机 功率均合适 050 粗铣前端面 X6120 常用，工作台尺寸，机床电动机 功率均合适 060 粗铣后端面 X6120 常用，工作台尺寸，机床电动机 功率均合适 070 精铣后端面 X6120 常用，工作台尺寸，机床电动机 功率均合适 080 精铣前端面 X6120 常用，工作台尺寸，机床电动机 功率均合适 090 粗镇28H7、35孔 T618 常用，工作台尺寸，机床电动机 功率均合适 100 粗镇22H8 *32H8 *36孔 T618 常用，工作台尺寸，机床电动机 功率均合适 110 精镇28H

12、7、35孔 T618 常用，工作台尺寸，机床电动机 功率均合适 120 精镗22H8、32H8 *36孔 T618 常用，工作台尺寸，机床电动机 功率均合适 130 钻螺纹孔 4汉M6 2汉M8 Z5125A 常用，工作台尺寸，机床电动机 功率均合适 140 攻螺纹4xM6 2讪8 丝锥 150 去毛刺 160 检验入库 4.2刀具的选用 铣刀 镗刀 钻头 类型 镶齿端铣刀 单刃镗刀 麻花钻 材料 硬质合金 硬质合金 咼速钢 4.3量具的选用 铣平面采用的量具为游标卡尺 镗孔采用的量具为塞规和游标卡尺 5加工余量、工序尺寸的确定 5.1确定加工余量的目的 为保证零件质量，一般要从毛坯上切除一层

13、材料。合理的选择加工余量，对保证零 件的加工质量、提高生产率和降低成本都有很重要的意义。若余量确定的过小，贝怀能 完全切除上道工序留在加工表面上的缺陷层和各种误差，也不能补偿本道工序加工时工 件的装夹误差，影响零件的加工质量，造成废品；余量确定的过大，不仅增加了机械加 工量，降低了生产率，而且浪费原材料和能源，增加了机床与刀具的消耗，使加工成本 升高。所以合理确定加工余量是一项很重要的工作。 5.2工序余量的选用原则 (1) 为缩短加工时间，降低制造成本，应采用最小的加工余量 (2) 加工余量应保证得到图样上规定的精度和表面粗糙度。 (3) 要考虑零件热处理时引起的变形 (4) 要考虑所采用的

14、加工方法、设备以及加工过程中零件的可能变形。 (5) 要考虑被加工零件的尺寸，尺寸越大，加工余量越大。因为零件的尺寸 增大后，由切削力、内应力等引起零件变形的可能性也增大。 (6) 选择加工余量时，还要考虑工序尺寸公差的选择。 因为公差决定加工余 量的最大尺寸和最小尺寸。其工序公差不应超过经济加工精度的范围。 (7) 本道工序余量应大于上道工序留下的表面缺陷层厚度 (8) 本道工序的余量必须大于上道工序的尺寸公差和几何形状公差。 5.3阀体零件的加工余量 根据机械制造技术基础课程设计手册表 5-37 5-56确定孔、表面、螺纹 的加工余量如下表： 加工工序 粗加工余量 精加工余量 下端面 1.

15、5 1.0 上端面 1.5 1.0 后端面 1.5 1.0 前端面 1.5 1.0 *35 1.5 *28H7 1.2 0.8 *22H8 1.2 0.8 *32H8 1.5 1.0 *36 1.5 456 1.0 2汉M8 1.2 6切削用量、时间定额的计算 6.1切削用量的计算 根据加工余量来确定铳削背吃刀量。粗铳时，为提高切削效率，一般选择铳削背吃 刀量等于加工余量，一个工作行程铳完。半精铳时，背吃刀量一般为0.52mm精铳时 一般为0.11mn或更小。 6.1.1粗铣下端面的切削用量计算 (1) 背吃刀量的确定根据下端面的机械加工余量及粗铣时背吃刀量的确 定原则，确定背吃刀量为1.5m

16、m (2) 进给量的确定 由表1.4切削用量简明手册，在粗铣铸铁、刀杆尺 寸为16mm25mm ap兰3mm以及工件直径为60100mn!寸 f=0.6 1.2mm/r 所以选择f=1.0mm/r (3) 铣削速度的计算由表1.11切削用量简明手册，当用 YG6硬质合 金铣刀铣削 =166181Mpa灰铸铁，ap乞3mm,f 1.0mm/r,切削速度u 1= 80m/min。 切削速度的修正系数为kv=1.0 1.21 1.15 0.85 1.02 =1.206 (参见1.28切削 用量简明手册)，故 =80 1.206m/min 二 96.5m/min J000 96.5 r/min =40

17、9.77r/min 二 75 选择 nc 二 410r / min 这时实际切削速度 丑厂 75 410 =96.5m/min 1000 1000 6.1.2精铣下端面的切削用量的计算 (1) 背吃刀量的确定 取ap =1mm。 (2) 进给量的确定精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。查表1.6 切削用量简明手册，当表面粗糙度为Ra 6.3卩m, ap = 1mm , u =96.5m/min 时，f=0.3 0.35mm/r。 选择 f=0.3mm/r。 (3) 铣削速度的计算 根据表 1.11，当、b 二 166 -181MPa, ap -1.4mm, f - 0.38mm/ r 时，

18、 - 1 = 156m/min,切削速度的修正系数为 1，故：c = 156m/min 。 =662.4r /min 二 75 1000 c 1000 156 ,. nr /min 6.1.3钻4 M8螺纹孑L (1) 选择高速钢麻花钻头的切削用量 A、按加工要求决定进给量：当加工精度为 IT12IT13精度，d=5mm时, f = 0.53mm/ r。 由于-=1.67，故应乘孔深修正系数kf =0.95，贝U d 6 f = 0.53 0.95mm /r = 0.50mm/r B、按钻头强度决定进给量；当=18lMPa , d0 =6mm ,钻头强度允许的进给 量 f =1.11mm/r。

19、 C、 按机床进给机构强度决定进给量：当：.b :：: 200MPa,d0乞20.5mm ,机床进给机 构允许的轴向力为 8800N 进给量为0.53 mm/r。 (2) 选择高速钢麻花钻头的切削速度 由表2.15切削用量手册，HBS=16181MPa的灰铸铁，：。=15m/min。 切削速度的修正系数为：k 0.85，故 Vn 1000 O.85,000 O.85 叫/min ,70.45r/min d0 二 20 6.2时间定额的计算 6.2.1基本时间tm的计算 (1) 粗铣上端面 tj l h J fM z 式中I =83.5mm故 83.5 min = 0.204 min 410 1

20、.0 (2) 精铣上端面 j fM z 式中 I = 83.5mm故 83.5._. mmin 二 0.126min 662.4 1.0 上下端面相互对称，所以所用的加工时间是相同的 l l1 l2 tj (3) 粗铣后端面 fM 式中l = 48mm故 48 tmmin =0.117 min 410U0 (4) 精铣后端面 4l +ll t j j fM z 式中I = 48mm故 48 tm =min =0.072min 662.4 1.0 6.2.2辅助时间ta的计算 辅助时间ta与基本时间tm之间的关系为ta= ( 0.150.2 ) tm ,取ta=0.15tm , 则各工序的辅助时

21、间分别为： 粗铣上端面的辅助时间：ta=0.15 0.204 60=1.836s 精铣上端面的辅助时间：ta=0.15 0.126 60=1.134s 粗铣后端面的辅助时间：ta =0.15 0.117 60 =1.053S 精铳后端面的辅助时间：ta=0.15 0.072 60=0.648s 6.2.3其他时间的计算 除了作业时间(基本时间与辅助时间之和)以外，每道工序的单件时间还包 括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于拨叉的生产类 型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工 作地时间tb是作业时间的2%7%休息与生理需要时间tx是作业时间的

22、2%4% 均取为3%则各工序的其他时间(tb+tx )可按关系式(3%+3%汇(ta+tm )计 算，它们分别为： 粗铣下端面的其他时间：tb +tx=6% (0.204 60+1.836) =0.8445s 精铣下端面的其他时间：tb+tx=6% (0.126 60+1.134) =0.5216s 粗铣后端面的辅助时间：tbi+tx=6% （0.117 60+1.053）=0.4822s 精铳后端面的其他时间：tb+tx=6% （0.072 60+0.648 ） =0.298s 7专用夹具的设计 7.1专用夹具设计的基本要求 （1）保证被加工要素的加工精度。采用合理的定位、夹紧方案，选择适当

23、的 定位、夹紧元件，确定合适的的尺寸、形位公差，是从夹具设计角度来保证被加 工要素加工精度的基础。 （2）提高劳动生产率。通过设计合理的夹具结构，可以简化操作过程，有效 的减少辅助时间，提高生产效率。 （3）具有良好的使用性能。简单的总体结构、合理的结构工艺性、加工工艺 性，使加工、装配、检验、维修和使用更加简便、安全、可靠。 （4）经济性。在满足加工精度的前提下，夹具结构越简单、元件标准化程度越高， 其制造成本越低和周期越短，就可以争取到更好的经济性。 7.2确定阀体的定位方案 该道工序主要是粗镗和精镗内孔，由于三个空的中心线相对于后端面有垂直度的要 求，所以三个孔粗加工和精加工应该在一次装

24、夹中加工完成，以阀体的下端面和后端面 作为定位基准，镗孔是应该对工件进行完全定位，通过下端面的支撑板、短销和支承钉 来限制工件的六个自由度。 7.3确定阀体的夹紧方案 由于实际加工的经验可知，镗削时的主要切削力为镗刀的切削方向，即垂直于第一 定位基准面，在上端面用移动压板与压紧螺钉配合就可以保证良好的夹紧。 7.4刀具的导向或对刀、引导方式 在镗削加工中，常用镗套解决刀具的对刀、导向问题。选择固定式镗套，布置形式 为单面后导向。固定式镗套结构简单，外形尺寸小，中心位置准确。 参考资料 1 熊良山，严晓光，张福润.机械制造技术基础.华中科技大学出版社，2007 2 柯建宏.机械制造技术基础课程设计.华中科技大学出版社，2008 3 王先逵.机械制造工艺学.机械工业出版社，2006 仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途 For persona