阀盖工艺及夹具的设计(含全套说明书和CAD图纸)

1、 目 录1 课题提出的背景和意义11.1 课题的研究背景11.2 UG的应用前景及UG软件应用的意义112.1 零件的作用23 工艺规程设计43.1 毛坯的制造形式43.2 基准面的选择43.2.1 粗基准的选择43.2.2 精基准的选择43.3 制订工艺路线53.3.1 工艺线路方案一53.3.2 工艺路线方案二53.3.3 工艺方案的比较与分析63.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定73.5 确定切削用量及基本工时83.5.1 工序：车削端面、外圆83.5.2 工序：粗车65,80,75,100外圆以及槽和倒角103.5.3工序 钻扩mm、及锪孔。转塔机床C365L123.5.4

2、工序 钻613.5, 2-M10-6H, 4-M10-6H深孔深24143.5.5 工序：精车65mm的外圆及与80mm相接的端面163.5.6 工序：精、粗、细镗mm孔183.5.7 工序：铣60孔底面183.5.8 工序：磨60孔底面193.5.9 工序： 镗60mm孔底沟槽203.5.10 工序： 研磨60mm孔底面204 基于UG专用夹具设计214.1 问题的指出214.2 夹具设计214.2.1 定位基准的选择214.2.2 切削力及夹紧力的计算214.3 定位误差的分析224.4 夹具设计及操作的简要说明224.5 基于UG的夹具建模过程概述22全文总结29致谢322 零件的分析2

3、.1 零件的作用零件的制造工艺方法可以分为材料成形法，材料去除法以及材料累加法。根据零件的特性以及从经济性的角度分析，经过一系列的性能比较，HT200是相对适合的材料，毛坏的成型方法为铸造。 本设计是首先对零件进行分析，确定零件加工的工艺规程，设计加工工序，然后根据要求设计夹具，利用UG的建模功能设计夹具的各个组件，最后将各组件组装成装配图，最后导出工程图。题目所给定的零件是汽车的填料箱盖如图2.1所示，其主要作用是保证对箱体起密封作用，使箱体在工作时不致让油液渗漏。填料箱主要由填料，水封环，填料筒，填料压盖，水封管组成。填料箱的作用主要是为了封闭泵壳与泵轴之间的空隙，不使泵内的水流不流到外面

4、来也可阻止外面的空气进入到泵内。始终保持水泵内的真空。当泵轴与填料摩擦产生热量就要靠水封管住水到水封圈内使填料冷却。保持水泵的正常运行。图2.1 填料箱盖三维图2 .2 零件的工艺分析23填料箱盖的零件图中规定了一系列技术要求41.以65H5（）轴为中心的加工表面。包括：尺寸为65H5（）的轴，表面粗糙度为1.6, 尺寸为80的与65H5（）相接的肩面, 尺寸为100f8()与65H5（）同轴度为0.025的面. 尺寸为60h5()与65H5（）同轴度为0.025的孔。2.以60h5()孔为中心的加工表面。尺寸为78与60H8()垂直度为0.012的孔底面,表面粗糙度为0.4,须研磨.3. 以

5、60H8()孔为中心均匀分布的12孔,6-13.5,4-M10-6H深20孔深24及4-M10-6H。4.其它未注表面的粗糙度要求为6.3,粗加工可满足要求。3 工艺规程设计3.1 毛坯的制造形式零件材料为HT200，考虑到零件材料的综合性能及材料成本和加工成本,保证零件工作的可靠,采用铸造。由于年产量为1000件，属于中批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，故可以采用铸造成型，这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。3.2 基准面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造

6、成零件大批报废，使生产无法正常进行。3.2.1 粗基准的选择 对于一般轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的。按照有关的粗基准选择原则（保证某重要表面的加工余量均匀时，选该表面为粗基准。若工件每个表面都要求加工，为了保证各表面都有足够的余量，应选择加工余量最小的表面为粗基准。）3.2.2 精基准的选择 选择精基准时应重点考虑如何减少工件的定位误差，保证加工精度，并使夹具结构简单，工件装夹方便。 按照有关的精基准选择原则（基准重合原则；基准统一原则；可靠方便原则），对于本零件，有中心孔，可以以中心孔作为统一的基准，但是随便着孔的加工，大端的中心孔消失，必须重新建立外圆的加工基面，一般有如下三

7、种方法：当中心孔直径较小时，可以直接在孔口倒出宽度不大于2MM的锥面来代替中心孔。若孔径较大，就用小端孔口和大端外圆作为定位基面，来保证定位精度。采用锥堵或锥套心轴。精加工外圆亦可用该外圆本身来定位，即安装工件时，以支承轴颈本身找正。3.3 制订工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已经确定为中批生产的条件下，考虑采用普通机床以及部分高效专用机床，配以专用夹具，多用通用刀具，万能量具。部分采用专用刀具和专一量具。并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。3.3.1 工艺线路方案一

8、工序 铣削左右两端面。工序 粗车65，85，75，155,100外圆及倒角。工序 钻30孔、扩32孔，锪43孔。工序 钻6-13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹工序 精车65外圆及与80相接的端面.工序 粗、精、细镗60H8（孔。工序 铣60孔底面工序 磨60孔底面。工序 镗60孔底面沟槽。工序 研磨60孔底面。工序 去毛刺，终检。3.3.2 工艺路线方案二工序 车削左右两端面。工序 粗车65，85，75，155外圆及倒角。工序 钻30孔、扩32孔，锪43孔。工序 精车65外圆及与80相接的端面.工序 粗、精、细镗60H8（孔。工序 铣60孔底面工序 磨60

9、孔底面。工序 镗60孔底面沟槽。工序 研磨60孔底面。工序 钻6-13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹工序 去毛刺，终检。3.3.3 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一是采用铣削方式加工端面，且是先加工12孔后精加工外圆面和60H8（孔。；方案二是使用车削方式加工两端面，12孔的加工放在最后。两相比较起来可以看出，由于零件的端面尺寸不大，应车削端面，在中批生产中，综合考虑，我们选择工艺路线二。但是仔细考虑，在线路二中，工序 精车65外圆及与80相接的端面。然后工序 钻6-13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹

10、。这样由于钻孔属于粗加工，其精度要求不高，且切削力较大，可能会引起已加工表面变形，表面粗糙度的值增大。因此，最后的加工工艺路线确定如下：工序 车削左右两端面。工序 粗车65，85，75，155,100外圆及倒角。工序 钻30孔、扩32孔，锪43孔。工序 钻6-13.5孔,2-M10-6H,4-M10-6H深20孔深24的孔及攻螺纹工序 精车65外圆及与80相接的端面.工序 粗、精、细镗60H8（孔。工序 铣60孔底面工序 磨60孔底面。工序 镗60孔底面沟槽。工序 研磨60孔底面。工序 去毛刺，终检。以上工艺过程详见“机械加工工艺过程综合卡片”。3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“

11、填料箱盖”零件材料为HT200，硬度为HBS190241，毛坯质量约为5kg，生产类型为中批生产，采用机器造型铸造毛坯。根据上述材料及加工工艺，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：（1）外圆表面(65、80、75、100、91、155)考虑到尺寸较多且相差不大，为简化铸造毛坯的外形，现直接按零件结构取为84、104、160的阶梯轴式结构，除65以外，其它尺寸外圆表面粗糙度值为R6.3um,只要粗车就可满足加工要求,以155为例,2Z=5mm已能满足加工要求。（2）外圆表面沿轴线长度方向的加工余量及公差4。铸件轮廓尺寸(长度方向>100160mm,故长度方向偏差为 m

12、m，其余量值规定为3.03.5 mm.现取3.0 mm4。（3）内孔。毛坯为实心。两内孔精度要求自由尺寸精度要求，R 为6.3,钻扩即可满足要求。（4）内孔60H8()。要求以外圆面65H5（）定位，铸出毛坯孔30。粗镗59.5 2Z=4.5精镗 59.9 2Z=0.4 细镗60H8() 2Z=0.1(5) 60H8()孔底面加工.按照41.研磨余量 Z=0.0100.014 取Z=0.0102.磨削余量 Z=0.20.3 取Z=0.33.铣削余量 Z=3.00.30.01=2.69(6)底面沟槽，采用镗削，经过底面研磨后镗可保证其精度。Z=0.5(7) 6孔及2M106H孔、4M106H深2

13、0孔。均为自由尺寸精度要求。16孔可一次性直接钻出。2攻螺纹前用麻花钻直径为8.5的孔14。钻孔 8.5 ，攻螺纹 M10。3.5 确定切削用量及基本工时3.5.1 工序：车削端面、外圆本工序采用计算法确定切削用量、加工条件。0工件材料：HT200，铸造。加工要求：粗车65、155端面及65、80、75、100，155外圆，表面粗糙度值R 为6.3。机床：C6201卧式车床。刀具：刀片材料为YG6，刀杆尺寸为16mmX25mm,k=90°,r=15°=12 r=0.5mm。计算切削用量。（1） 粗车65、155两端面确定端面最大加工余量：已知毛坯长度方向单边余量为3mm，则

14、毛坯长度方向的最大加工余量为4.25mm,分两次加工,a=2mm计。长度加工方向取IT12级，取mm。确定进给量f4当刀杆16mmX25mm, a<=2mm时,以及工件直径为160时。f=0.50.7mm/r按C6201车床说明书取f=0.5 mm/r计算切削速度: ,切削速度的计算公式为4 V=(m/min) 3.1式中, =1.58, =0.15, y=0.4,m=0.2。修正系数k见,即k=1.44, k=0.8, k=1.04, k=0.81, k=0.974所以V= =66.7(m/min)确定机床主轴转速 n=253(r/min)按机床说明书4与253r/min相近的机床转速

15、有230r/min及305r/min。现选取305r/min。如果选230m/min，则速度损失较大。所以实际切削速度 V=80m/min 计算切削工时，取L=42mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm t=0.59(min)4（2） 粗车160端面确定机床主轴转速:n=133(r/min)按机床说明书4与133r/min相近的机床转速有120r/min及150r/min。现选取150r/min。如果选120m/min，则速度损失较大。所以实际切削速度 V=75.4m/min 计算切削工时4，取L=80mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm t=2.21(min)（3） 粗车1

16、60与104连接之端面L=28mm, L=3mm, L=0mm, L=0mm t=0.82(min)3.5.2 工序：粗车65,80,75,100外圆以及槽和倒角切削深度:先84车至80以及104车至100。进给量4: V=(m/min) = =66.7(m/min)确定机床主轴转速:n=204(r/min)按机床选取n=230 r/min。所以实际切削速度V=75.1 m/min检验机床功率: 主切削力 F=CFafvk 3.2式中：CF=900, x=1.0 , y=0.75 , n=-0.15k=(k=0.73所以 F=900切削时消耗功率P=C630-1机床说明书可知4, C630-1

17、主电动机功率为7.8KW,当主轴转速为230r/min时,主轴传递的最大功率为2.4KW,所以机床功率足够,可以正常加工。 检验机床进给系统强度:已知主切削力F=598N,径向切削力F4F=CFafVk 3.3式中: CF530, x=0.9, y=0.75, n=0k=(k=0.5所以 F=530而轴向切削力F=CFafvk式中: CF=450, x=1.0, y=0.4, n=0k=(k=1.17轴向切削力F=450取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数u=0.1,则切削力在纵向进给机构可承受的最大纵向力为3550N4,故机床进给系统可正常工作。切削工时： t=式中： L=105mm, L=4mm

18、, L=0所以t=（2） 粗车65外圆 实际切削速度 V= 计算切削工时4，取 L=17mm, L=3mm, L=0mmt=（2） 粗车75外圆取 n=305r/min 实际切削速度 V=计算切削工时4，取 L=83mm, L=3mm, L=0mmt=（3） 粗车100外圆取 n=305r/min实际切削速度 V=计算切削工时4，取L=15mm, L=3mm, L=0mmt=（4） 车槽.采用切槽刀，r=0.2mm 取 f=0.25mm/rn=305r/min计算切削工时L=9mm, L=3mm, L=0mmt=53.5.3工序 钻扩mm、及锪孔。转塔机床C365L（1） 钻孔f=0.41mm

19、/rr=12.25m/min54按机床选取：=136r/min4所以实际切削速度切削工时计算：， =10mm， =4mm=（2） 钻孔mm根据有关资料介绍，利用钻头进行扩钻时，其进给量与切削速度与钻同样尺寸的实心孔的进给量与切削速度之关系为f=（1.21.3）v=（）公式中、为加工实心孔时的切削用量4得 =0.56mm/r=19.25m/min并令： f=1.35 =0.76mm/r按机床取f=0.76mm/rv=0.4=7.7m/min按照机床选取所以实际切削速度：切削工时计算：， ， =（3） 锪圆柱式沉头孔根据有关资料介绍，锪沉头孔时进给量及切削速度约为钻孔时的1/21/3，故f=按机床

20、取f=0.21mm/rr=按机床选取：所以实际切削速度为：切削工时计算：， ， =3.5.4 工序 钻613.5, 2-M10-6H, 4-M10-6H深孔深24（1） 钻6-13.5f=0.35mm/rV=17mm/min所以 n=401(r/min)按机床选取：所以实际切削速度为：切削工时， ， 则：=t=6t=60.157=0.942min（2） 钻2底孔8.5f=0.35mm/rv=13m/min所以n=487r/min按机床选取实际切削速度切削工时， ， 则：=（3） 4深20，孔深24，底孔8.5f=0.35mm/rv=13m/min所以 n=487r/min按机床选取实际切削速度

21、切削工时， ， 则：=（4） 攻螺纹孔2r=0.2m/s=12m/min所以 按机床选取则实际切削速度计算工时， ， 则：=（5） 攻螺纹4-M10r=0.2m/s=12m/min所以 按机床选取则实际切削速度计算工时， ， 则：=3.5.5 工序：精车65mm的外圆及与80mm相接的端面车床：C616（1） 精车端面Z=0.4mm计算切削速度4，切削速度的计算公式为（寿命选T=90min）式中， ， 修正系数4按机床说明书4与1023r/min。如果选995r/min，则速度损失较大。所以实际切削速度 计算切削工时4， ， ， 则：=（2） 精车65外圆2Z=0.3f=0.1mm/r式中，

22、， 修正系数4所以实际切削速度计算切削工时， ， 则：=（3） 精车外圆100mm 2Z=0.3mm Z=0.15mm f=0.1mm/r取 实际切削速度计算切削工时， ， 则：=3.5.6 工序：精、粗、细镗mm孔（1） 粗镗孔至59.5mm2Z=4.5mm则Z=2.25mm查有关资料，确定金刚镗床的切削速度为v=35m/min，f=0.8mm/min由于T740金刚镗主轴转数为无级调数，故以上转数可以作为加工时使用的转数。， ， 则：=（2） 精镗孔至59.9mm2Z=0.4mm， Z=0.2mmf=0.1mm/rv=80m/min计算切削工时， ， 则：=（3） 细镗孔至mm由于细镗与精

23、镗孔时共用一个镗杆，利用金刚镗床同时对工件精、细镗孔，故切削用量及工时均与精樘相同。f=0.1mm/r=425r/minV=80m/min3.5.7 工序：铣60孔底面铣床：X63铣刀：选用立铣刀 d=10mm L=115mm 齿数Z=4切削速度：参照有关手册，确定v=15m/min=477.7r/min采用X63卧式铣床，根据机床使用说明书4取 =475r/min故实际切削速度为：当时，工作台的每分钟进给量应为查机床说明书，刚好有故直接选用该值。计算切削工时L=（60mm-30mm）=30mm倒角1x45°采用90°锪钻。3.5.8 工序：磨60孔底面选择磨床：选用MD1

24、158（内圆磨床）选择砂轮4：结果为A36KV6P 20x6x8mm切削用量的选择：砂轮转速 ，m/s轴向进给量 径向进给量 切削工时计算： 当加工一个表面时式中 L：加工长度 L=30mm b：加工宽度 b=30mm ：单位加工余量 =0.2mm K： 系数 K=1.1 r： 工作台移动速度（m/min） ：工作台往返一次砂轮轴向进给量 ： 工作台往返一次砂轮径向进给量则 。3.5.9 工序： 镗60mm孔底沟槽内孔车刀 保证t=0.5mm，d=2mm。3.5.10 工序： 研磨60mm孔底面采用手工研具进行手工研磨：Z=0.01mm。4 基于UG专用夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质

25、量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。经过各方面的比较,决定设计第6道工序钻12孔的钻床专用夹具。本夹具将用于Z3025摇臂钻床，刀具为麻花钻。4.1 问题的指出本夹具主要用来钻12孔，由于工艺要求不高，因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。4.2 夹具设计4.2.1 定位基准的选择由零件图可知，12孔中，613.5在圆周上均匀分布,2M10，4M10也为对称分布，尺寸精度为自由尺寸精度要求。其设计基准为两对称孔中心距，由于难以使工艺基准与设计基准统一，只能以65外圆面作为定位基准。为了提高加工效率及方便加工，决定钻头材料使用高速钢，用于对12孔进行加工。同时，为了

26、缩短辅助时间，准备采用气动夹紧。4.2.2 切削力及夹紧力的计算刀具：高速钢麻花钻头，尺寸为13.5。 则轴向力4：F=Cdfk 4.1 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=(F=420转矩T=Cdfk式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8T=0.206功率 P=在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 K=KKKK式中 K基本安全系数，1.5; K加工性质系数，1.1;K刀具钝化系数, 1.1;K断续切削系数, 1.1则 F=KF=1.5气缸选用。当压缩空气单位压力P=0.6MP,夹紧拉杆。N= N>F钻削时 T=17.34 N切向方向所受

27、力: F=取F=4416F> F所以,钻削时工件不会转动,故本夹具可安全工作。4.3 定位误差的分析 定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为止口，而该定位元件的尺寸公差为，而孔径尺寸为自由尺寸精度要求，可满足加工要求。4.4 夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，为提高劳动生产率，应首先着眼于机动夹具，本道工序的钻床夹具选用气动夹紧方式。本工序由于是粗加工，切削力较大，为了夹紧工件，势必要增大气缸直径，而这将使整个夹具过于庞大。因此，应设法降低切削力。目前采取的措施有两个：一是提高毛坯精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是在可能的情况下，适当提高压缩空气的工作

28、压力（由0.5M增至0.6 M）以增加气缸推力。结果，本夹具结构比较紧凑。4.5 基于UG的夹具建模过程概述根据上述计算与设计,确定的夹具的夹具体的设计，最终确立夹具的结构17。基于UG的夹具体的建模过程：第一步,新建一个文件名为“jiajuti"文件类型为（*prt),单位：mm的文件如图4.1所示：图4.1 创建新文件第二步，插入一个长为310mm，宽280mm,25mm的长方体。生成实体模型如图4.2所示：图4.2 长方体特征 第三步，选择成形特征下的凸垫，选择生成长方体的一个棱边为水平参考，凸垫的长250mm，宽310mm，高度为185mm。生成特征如下4.3图示图4.3 凸

29、垫特征第四步，创建长210mm,宽度190mm,深度310mm腔体特征如下4.4图所示图4.4 腔体特征 第五步，创建拉伸异形定位孔，具体做法如下1 在草绘环境下，绘出孔的草图确； 2 进入建模环境下，拉伸草绘完成的草图剖面完成结果如下4.5图所示：图4.5 异形孔特征 第六步，创建夹具体的其他的三个异形定位孔，具体做法如下： 1. 创建XOZ和YOZ平面；2. 点击UG菜单中的插入命令中的关联复制中镜像特征；3. 选择上一步生成的异形定位孔，然后选择镜像平面XOZ，确定完成；4. 选择生成的两个异形定位孔，选择镜像平面YOZ，确定完成四个定位孔的绘制如下4.6图所示： 图4-6 异形孔特征

30、第七步，生成夹具体的四个夹紧定位孔并插入螺纹特征。1. 利用UG中的简单孔功能，根据孔的定位参数绘制一个孔；2. 在绘制好的孔中插入螺纹特征；3. 插入基准轴Z轴；4. 利用UG工具栏中的环形特征生成其余3个孔， 选择生成的孔简单孔和孔内螺纹，选择Z轴，输入数量4，角度为90度，生成4个螺纹孔如下4.7图示。图4.7 螺纹孔特征 第八步，在夹具体上创建一个夹紧拉杆的了孔创建如4.8图。 图4.8 拉杆孔特征 最后创建完成的实体模型如下4.9所示：图4.9 夹具体型特征 经过一系列的设计和零件装配，最终夹具与零件的装配图如图4.10所示： 图4.10 装配图 爆炸组件如图4.11所示： 图4-1

31、1 爆炸图 全文总结通过完成这次的基于UG填料箱盖工艺规程及夹具毕业设计，感觉收获很大，不仅感觉在本专业知识面扩大了，特别是夹具和工艺设计实际方面的知识，从原来的一知半解到现在已有一个较为清晰的认识，虽然在设计过程中缺乏实际的生产经验，难免在实际的开发生产过程中对问题的突发性缺乏预见能力，但基本能把大学期间所学的专业知识都融会贯通起来了，并用于此次毕业设计当中，达到学以致用的目的。此外，对Unigrafics 软件有了更深刻的认识，在软件的操作也比原来提高了一个档次，然而，本人设计的过程中，曾遇到过不少的困难，影响了设计工作的进展，但经过自己的一番钻研、与同学、老师探讨和请教之后， 问题终于迎

32、刃而解。另外，在此设计过程中也做了很多重复性的工作，往往一个在设计上的缺陷，对后期的设计工作带来影响而不得不推翻重新开始，于是，在不断犯错与解决中我总结了在设计过程中的一定经验，此中经验对我来说是十分宝贵的此种经历对我独立思考问题、解决问题的能力也带来很大的提高。毕业在即，从学校的学习到工作单位的实际设计生产，是一个很大的转变，我清楚的认识到，要成为未来工作中专业的技术型人才，必须具备“专业、意愿与耐心”。因此，未来只能通过对自己在专业知识结构上的不断完善，把所学到的理论知识更好地运用到工作当中，脚踏实地，在工作中学习，学习后工作，把工作做得更加出色，更加完美，最后感谢学校及老师们的栽培！参考

33、文献江洪UG NX4.0基础教程M第2版机械工业出版社2007孙丽媛机械制造工艺及专用夹具设计指导M第次冶金工业出版社2002 El wakil,S.D.,Processes and Design for Manufacturing加工工序设计.Prentice-Hill.1998李益民机械制造工艺设计简明手册S第版机械工业出版社1994 杨叔子工艺师手册S第版机械工业出版社200662000Goetsch,D.L.,Advanced Maufacturing Technology先进制造技术,Delar Publishers Inc.1990李旦 机床专用夹具设计图册M第版哈尔滨工业大学出版社 19988邹慧君机械原理课程设计手册S第1版高等教育出版社 1998上海市金属切削手册 上海市金属切削技术协会S第版上海科学技术出版社200010