阀体机械制造技术专业课课程设计说明书

1、课程设计说明书课程名称： 机械制造技术 题 目：成批生产“阀体”零件机加工工艺规程及其钻夹具设计 学 院： 机电学院 教研室： 机制 专 业： 机械设计制造及自动化 班 级： 学 号： 学生姓名： 起讫日期： 指导教师： 职称： 分管主任： 审核日期： 目录1设计任务书···························

2、83;·······················11.1设计题目·························&

3、#183;·······················11.2设计任务·························

4、;························11.3设计要求························

5、83;························11.4设计零件图························

6、·······················22零件分析及毛坯设计·························&

7、#183;·················42.1零件的功用······························

8、3;················42.2零件的结构及技术要求分析·······························

9、··42.3零件的材料及毛坯设计·····································53工艺规程设计·······&#

10、183;·········································63.1零件结构工艺性分析······&

11、#183;································63.2定位基准选择···············

12、83;·····························63.3加工工艺方案分析··················

13、83;······················73.4关键工序设计··························

14、;···················93.5切削用量、时间定额的计算····························&

15、#183;····94夹具设计············································&

16、#183;········144.1指定工序的工艺分析·······································

17、;········144.2定位方案分析及定位元件选择·······································

18、;154.3定位误差的分析与夹紧力计算········································154.4夹紧方案设计及夹紧机构····&

19、#183;·······································164.5夹紧结构及操作说明········

20、;········································165设计小结········

21、3;············································166参考文献····

22、83;················································16一、设计任务书

23、1.1设计题目设计课题： 成批生产“阀体 ”零件机加工工艺规程及其夹具设计；设计零件： （参见图纸）；生产纲领：年产1万件成批生产；1.2设计任务设计的内容包括如下几个部分：零件图1张AutoCAD或CAXA绘图后打印毛坯图1张AutoCAD或CAXA绘图后打印机械加工工艺过程综合卡片1套WordAutoCAD或CAXA绘图后打印工艺装备设计（专用机床夹具）1套工艺规程制定后由指导老师指定，AutoCAD或CAXA绘图后打印课程设计说明书1份Word排版后打印1.3、设计要求1.3.1总体要求：1）能熟练地运用机械制造技术课程中的基本理论，以及在生产实习中学到的实践知识，正确的解决一个零件在加

24、工中的定位、夹紧及合理安排工艺路线等问题，以保证零件的加工质量。2）能完成基本的结构设计。学生通过亲手设计夹具（或量具）的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力，既经济合理，又能保证加工质量的夹具的结构设计能力。3）学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称及出处，并能够做到熟练运用。 4）按时完成规定的设计工作量1.3.2零件图和毛坯图要求：1）在分析产品零件图纸的基础上，完成零件图的绘制。注意审查图纸的结构和技术要求。2）根据产品零件图和给定的材料，设计产品毛坯制造结构及尺寸，完成毛坯图纸绘制。1.3.3工艺规程设计：1）确定所有加工表面的加工方法（链）。根据表

25、面加工要求、零件结构，参照教材和工艺设计手册，形成合理的工艺路线。注意生产纲领影响加工节拍、设备、加工工艺等诸方面的先进性。工艺方案必须与指导教师审查，接收审查的方案中应该用工序简图表示加工方案。2）完成给定格式的“机械加工工艺过程综合卡片”的填写。1.3.4专用机床夹具设计：1）在审定工艺方案后经指导教师同意并指定某一工序的专用机床夹具（或装备）的设计。2）夹具方案的设计。夹具方案包括原理方案和结构方案。夹具原理方案指根据六点多为原理审定工艺规程中确定的定位方案，并确定相应的定位元件，对于精加工工序要求计算定位误差判断方案的合理性；夹具结构方案根据加工要求参照相关的夹具图册（图例）设计。夹具

26、草图（非精确图）要求与指导教师讨论并作方案审定。3）夹具总装图绘制。按照总装图绘制要求完成。1.3.5课程设计说明书要求：参见给定的模板。1.4设计零件图：1）在审定工艺方案后经指导教师同意并指定某一工序的专用机床夹具（或装备）的设计。图1 阀体零件图纸二、零件分析及毛坯设计2.1零件的功用：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。2.2零件的结构及技术要求分析： 2.2.1阀体零件的主要加工技术要求： 1面A粗糙度要求Ra6.3；2面B粗糙度要求Ra6.3；3面C粗糙度要求Ra6.3；4面D粗糙度要求Ra6.3，相对于底面A垂直度公差要求0

27、.06；5孔E 28的精度等级为H7，粗糙度要求Ra3.2，35粗糙度要求为Ra12.5；6. 孔F22的精度等级为H8，粗糙度要求Ra3.2，32粗糙度要求Ra3.2，孔中心线与底面A尺寸公差为±0.01，与面D垂直度公差要求为0.06；7. 孔E孔与孔F中心线尺寸偏差±0.02；8. 面B加工两个螺纹孔G，中心距尺寸偏差±0.02；9. 面C加工四个螺纹孔H，无尺寸、位置公差要求；各表面的精度要求和表面粗糙度要求可以通过机械加工的方法来获得。初步确定平面采用铣床加工，孔采用镗床加工，螺纹空采用钻床，攻丝的方法加工。阀体的材料为灰铸铁，为了改善灰铸铁的加工工艺性

28、，可在进行机械加工前，进行退火处理，用以改善灰铸铁的切削性能。2.3零件的材料及毛坯设计：2.3.1毛坯形状的确定：毛坯形状应力求接近成品形状，以减少机械加工余量。（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1020mm。（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。（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：斜度位置铸造方法砂型铸造外表面0°30内表面1°（4）铸件圆角半径。铸件壁

29、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。（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。2.3.2毛坯种类的选择主要依据的几种因素：（1）设计图样规定的材料及机械性能；（2）零件的结构形状及外形尺寸；（3）零件制造经济性；（4）生产纲领；（5）现有的毛坯制造水平。由零件图可知零件材料为HT250，生产批量为大批大量，零

30、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。确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量2.3.3毛坯尺寸的确定：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57mm 的加工余量为 2.5mm，即该毛坯的尺寸为62mm， 28H7加工余量为2 mm，即该毛坯的尺寸为

31、 26H7 35加工余量为9 mm ，即该毛坯的尺寸为 26mm， 22H8加工余量为2 mm，即该毛坯的尺寸为 20H8 ， 32H8加工余量为12mm，即该毛坯的尺寸为 20mm，36加工余量为16 mm，即该毛坯的尺寸为 22mm。三、工艺规程设计3.1零件结构工艺性分析：3.2定位基准选择：3.2.1粗基准的选择：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。3.2.2精基准的选择：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

32、上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工，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。3.3加工工艺方案分析：3.3.1加工件各表面的加工方法：根据阀体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：加工面尺寸精度等级表面粗糙度加工方案阀体下端面IT106.3粗铣精铣阀体上端面IT106.3粗铣精铣阀体前端面IT106.3粗车精车阀体后端面IT106.3粗车精车28H7 孔IT83.2粗镗粗铰精铰35 孔IT1212.5粗镗36 孔IT12

33、12.5粗镗22H8 孔IT83.2粗镗粗铰32H8 孔IT83.2粗镗粗铰M8 螺纹孔IT13钻孔攻螺纹M6 螺纹孔IT13钻孔攻螺纹3.3.2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。3.3.3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

34、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主要表面半精加工和次要表面加工热处理主要表面精加工。阀体零件的机加工工序安排如表：工序名称工序内容基准设备夹具工序1铸造工序2退火处理工序3粗铣A面B面铣床专用夹具工序4粗铣B面A面铣床专用夹具工序5半精铣A面B面铣床专用夹具工序6半精铣B面A面铣床专用夹具工序7粗铣C面D面铣床专用夹具工序8粗铣D面C面铣床专用夹具工序9

35、半精铣C面D面铣床专用夹具工序10半精铣D面C面铣床专用夹具工序11粗镗28，35的孔B面和孔F镗床专用夹具工序12粗镗22，36，32的孔B面和孔E镗床专用夹具工序13粗铰28的孔B面和孔F钻床专用夹具工序14粗铰22，32的孔B面和孔E钻床专用夹具工序15精铰28的孔B面和孔E钻床专用夹具工序16钻孔G孔E和孔F钻床专用夹具工序17钻孔HB面和孔F钻床专用夹具工序18加工A面螺纹B面和孔F钳工台专用夹具工序19加工C面螺纹B面和孔F钳工台专用夹具工序20粗铣A面B面铣床专用夹具工序21粗铣B面A面铣床专用夹具3.4关键工序设计：3.4.1选择机床及刀具：机床类别型号刀具及参数铣床X6120

36、镶齿端铣刀镗床T618单刃镗刀钻床Z5125A铰刀·麻花钻3.4.2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；3.5切削用量、时间定额的计算：3.5.1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，则不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

37、理确定加工余量是一项很重要的工作。3.5.2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。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

38、量必须大于上道工序的尺寸公差和几何形状公差；3.5.3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5-375-56 确定孔、表面、螺纹的加工余量如下表：名称加工余量基本尺寸加工经济精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度半精铣B面17210720-0.12Ra6.3粗铣B面1.57312730-0.30Ra12.5毛胚尺寸74.574.5±1.3名称加工余量基本尺寸加工经济精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度半精铣D面15710570-0.12Ra6.3粗铣D面1.55812580-0.30Ra12.5毛胚尺寸59.559.5±1.3名称加工余量基本尺寸加工经济精度（

39、IT）工序尺寸及公差表面粗糙度半精铣D面15710570-0.12Ra6.3粗铣D面1.55812580-0.30Ra12.5毛胚尺寸59.559.5±1.3名称加工余量基本尺寸加工经济精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度半精铣A面17210720-0.12Ra6.3粗铣A面1.57312730-0.30Ra12.5毛胚尺寸74.574.5±1.6工序名称加工余量工序基本尺寸加工经济精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度粗铰220.2228220.033ORa3.2粗镗221.821.81221.80.210Ra12.5毛胚孔2020±1.2工序名称加工余量工序基本

40、尺寸加工经济精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度 粗铰320.25328320.039ORa3.2扩0.0531.751131.750.16ORa6.3粗镗3211.731.71231.70.25ORa12.5工序名称加工余量工序基本尺寸加工经济精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度精铰280.06287280.021ORa3.2粗铰280.1427.948Ra3.2粗镗281.827.81227.80.210Ra12.5工序名称加工余量工序基本尺寸加工经济精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度粗镗36163612360.250Ra3.2毛胚孔362020±1.2Ra6.3工序名称加工余

41、量工序基本尺寸加工经济精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度粗镗3593512350.250Ra12.5毛胚孔 2626±1.23.5.4切削用量的计算：根据加工余量来确定铣削背吃刀量。粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程铣完。半精铣时，背吃刀量一般为0.52mm；精铣时一般为0.11mm 或更小。3.5.5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 16mm× 25mm、a mm p 3 以及工

42、件直径为 60100mm 时；f=0.61.2mm/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= b 166181Mpa 灰铸铁,a mm p 3 ,f 1.0mm/r,切削速度1=80m/min。切削速度的修正系数为 = 1.0×1.21×1.15× 0.85×1.02 = 1.206 v k （参见1.28切削用量简明手册），故3.5.6精铣下端面的切削用量的计算：（1）背吃刀量的确定 取a p = 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

43、简明手册，当表面粗糙度为Ra 6.3m，a p = 1 mm，=96.5m/min时，f=0.30.35mm/r 选择f=0.3mm/r。（3）铣削速度的计算6.1.3钻4×M8螺纹孔（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 0 = 时，f=0.53mm/r。（2）选择高速钢麻花钻头的切削速度3.6.7时间定额的计算辅助时间ta 的计算辅助时间 tm 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×

44、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精铣后端面的辅助时间： ta =0.15× 0.072×60=0.648s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。由于阀体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

45、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%）× （ ta + tm ）计算，它们分别为：粗铣下端面的其他时间： b t + x t =6%× （0.204× 60+1.836）=0.8445s精铣下端面的其他时间： b t + x t =6%× （0.126× 60+1.134）=0.5216s粗铣后端面的辅助时间： b1 t + x t =6%× (0.117× 60+1.053)=0.4822s精铣后端面的其他时间： b t + x t =6%× （0.072