阀体工艺及夹具设计说明书

1、For pers onal use only in study and research; not forcommercial 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蚈蚇阀体后端面袄57袂 IT10莁6.3蒇对于A垂直度 0.06羆28H7孔肀

2、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。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

3、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

4、，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

5、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<250mm铸件的机械加工余量等级则为57级（查机械制造技术基础课程设计表 2-11 ），选择6级。从机 械制造工艺设计简明手册 表2.2-4中查得全长94.5mm的加工余量为2.5mm，即该毛坯 尺寸为99.5mm；全长为57mn的加工余量为2

6、.5mm,即该毛坯的尺寸为 62mm© 28H7加 工余量为2 mn，即该毛坯的尺寸为26H7 35加工余量为1.5 mm，即该毛坯的尺寸为33.5， 22H8加工余量为2 mm即该毛坯的尺寸为 20H8， 32H8加工余量为2.5 mm即该毛坯的尺寸为 ©29.9， 36加工余量为1.5 mm,即该毛坯的尺寸为 ©34.5。蚂3拟定阀体工艺路线腿3.1定位基准的选择薆定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。莅精基准的选择螀根据该阀体零件的技术要求和装配要求，选择阀体下端面和后端面作为精基 准，零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加

7、工，即遵循了 “基准统一”原则。阀体的下端面和后端面是设计基准，选用其作精基准定位加工阀体上端面和前端面以及定位孔，实现了设计基准和工艺基准的重合， 保证了被加工表面的 垂直度要求。薈粗基准的选择芆作为粗基准的表面平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺陷。选择阀体上端面和前端 面作为粗基准。采用阀体上端面作为精基准加工下端面及以前端面作粗基准加工后端 面，可以为后续工序准备好精基准。蒆3.2表面加工方法的确定膃根据拨叉零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法如表肇加工面肇尺寸精度等级芄表面粗糙度芁加工方案螁阀体下端面螇 IT10芅6.3蚄粗铣精铣膀阀体上端面薇 IT10肂

8、6.3螂粗诜精诜薀阀体前端面芈 IT10膄6.3袀粗铣精诜罿阀体后端面羈 IT10膅6.3芃粗诜精诜蒈28H7孔螈IT8羃3.2莁粗镗一精镗袈135孔葿 IT12肄 12.5蚄粗镗薁36孔羅 IT12膅 12.5袂粗镗羁122H8孔螆IT8袃3.2羀粗镗一精镗蒀32H8孔蒆IT8羄3.2芃粗镗一精镗衿M8螺纹孔膆 IT13肆蒁钻孔一攻螺纹艿M6螺纹孔羇 IT13袃螃钻孔一攻螺纹蚈3.3加工阶段的划分蚇该阀体加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工和精加工两个阶段。 在粗加工阶段，首先将精基准（阀体下端面和后端面）准备好，使后续工序都可 采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求，同时粗镗

9、内孔；在精加工 阶段主要完成精铣平面和精镗内孔。袄阀体零件的加工阶段如表袂加工阶段莁加工内容蒇说明羆基准面加工肀粗铣上端面袁以下端面和后端面为基准，精加 工各个端面螃粗铣下端面羈精铣下端面蚀精铣上端面袃粗铣前端面蚃粗铣后端面袅精铣后端面羈精铣前端面螆粗加工蒂粗镇©28H7、©35孔蚁©22H8、©32H8、©36 孑L相对于后端面有垂直度的要求，故应该在一次装夹中完成莆薁粗镇®22H8 > + 32H8討36孔羃钻螺纹孔4 x M6蒀2x M8精加工精镇©28H7、©35孔*22H8> *32H8 &g

10、t; *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，在加工阀体的内孔以及 钻孔、攻螺纹。热处理工序铸件为了消

11、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

12、69;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 M62 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 （粗镗和精镗在一次装夹中完成）工序

13、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100粗镗 *22H8 > *32H8*36孔留有精镗余量110钻螺纹孔4

14、汉M62 58120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

15、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©28H7、©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

16、率均合适130钻螺纹孔4汉M6 2汉M8Z5125A常用，工作台尺寸，机床电动机功率均合适140攻螺纹4xM62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

17、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。

18、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1.51.0上端面1.51.0后端面1.51.0前端面1.51.0*351.5*28H71.20.8*22H81.20.8*32H81.51.0*361.54561.02汉M81.26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

19、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1.5mm(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

20、 < 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/minJ000 96.5 r/min =409.77r/min 二 75选择nc 二 410r / min这时实际切削速度丑厂 75 410 =96.5m/min1000 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

21、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，- 1 = 156m/min,切削速度的修正系数为 1，故：c = 156m/min 。=662.4r /min二 751000 c' 1000 156 ,.nr /min6.1.3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 = 0.53

22、mm/ r。由于-=1.67，故应乘孔深修正系数kf =0.95，贝Ud 6f = 0.53 0.95mm /r = 0.50mm/rB、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。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Vn1000 O.85,000 O.85

23、 叫/min ,70.45r/mind0二 206.2时间定额的计算 6.2.1基本时间tm的计算(1) 粗铣上端面tjl h JfM z式中I =83.5mm故83.5min = 0.204 min410 1.0(2) 精铣上端面j fM z式中 I = 83.5mm故83.5._.mmin 二 0.126min662.4 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 l2tj(3) 粗铣后端面fM式中l = 48mm故48tmmin =0.117 min410U0(4) 精铣后端面4l +llt jj fM z式中I = 48mm故48tm =min =0.072min662

24、.4 1.06.2.2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=0.648s6.2.3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

25、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

26、 ） =0.298s7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

27、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