制定阀体加工工艺,设计车Φ36外圆及M20螺纹底孔的车床夹具

1、哈尔滨理工大学荣成学院机械制造工艺学课程设计说明书设计题目制定阀体加工工艺，设计车36 外圆及M20 螺纹底孔的车床夹具班 级 ： 设 计 者： 指导老师： 评定成绩：设计日期2011 年 11 月 28 日至 12 月 16 日目录设计任务书3课程设计说明书正文4序言4一 零件的分析4二 工艺规程设计4（一）确定毛坯的制造形式4（二）基面的选择5（三）制造工艺路线5（四）机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定5（五）确定切削用量6三 专用夹具设计13（一）设计主旨13（二）夹具设计13四 课程设计心得体会14参考文献15机械制造工艺学课程设计任务书设计题目制定阀体加工工艺，设计车36 外圆及

2、M20 螺纹底孔的车床夹具设计要求1中批生产2选用通用设备3采用手动加紧机构设计内容1绘制加工工件图2制定零件的加工工艺过程，填写零件加工工艺过程卡一张和所有工序卡的工序卡3设计指定的工序夹具，绘制夹具全套图纸4编写设计说明书一份班 级 ： 设 计 者： 指导老师： 评定成绩：2011 年 11 月 14 日序 言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课，技术基础课以及大部分专业课滞后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学个课程的一次深入的总合性的链接， 也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来

3、将来从事的工作进行一次适应性训练，从中端粒自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。一 零件的分析（一）零件的作用阀体是整体装置的主要零件，他支持中心部分，承受着部分静载荷，因为阀体与整个机体连接，并且中心部分与该零件工螺纹连接，因而该零件的螺纹承受着一定载荷，以及一定的冲击力，所以该工件承受这静动载荷。（二）零件的工艺分析对零件进行分析,该零件属于类回转体零件,主体部分以中心轴为回转中心,但是在外圆上附有一个尺寸不同的凸台,二者轴线之间角度为 90°,回转中心在同一径向平面上。该工件两端的沉孔和

4、内腔的壁精度要求高,内腔壁的精度为 7 级,且粗糙度要求Ra 为 3.2 和 1.6,要求比较高。该零件属于类回转体的,两个端面和内腔需要加工，端面表面粗糙度为 12.5，要求精度不是很高。凸台表面粗糙度为 12.5，粗加工就能达到要求。孔要求精度为垂直度为0.08.1. F20 mm 孔为中心的加工表面这一组加工表面包括： F20mmF35mmF45mm 的阶梯孔，M36 的螺纹， F36mm 的外圆，还有轴向的两个端面，其中主要加工表面为F20mm 的孔和 M36mm 的螺纹。2. 径向F36mm 的外圆这一组加工表面包括：M20mm 的螺纹孔和F36mm 的外圆。这两组加工表面之间有一定

5、的位置要求，主要是两垂直轴线的垂直度是 0.08由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用的夹具加工另一组表面，并且保证他们之间的位置精度要求。二 工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式零件材料为铸铁，毛坯采用铸造成型（二）基面的选择基面的选择是工艺规程课程设计中的重要工作之一。基面选择得正确合理可以保证加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废， 使生产无法进行。1. 粗基准的选择对于一般的轴类零件而言，以外圆做为粗基准是完全合理的。对本零件来说，以F36 的外圆作为粗基准，加工 75´ 75 的端面。2.

6、 精基准的选择精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。用以加工表面 75´ 75 的端面作为精基准。（三）制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应该是使零件的几何形状，尺寸精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应考虑经济效果，以降低生产成本。工艺路线：工序 1：铸造毛坯工序 2：失效处理工序 3：车左端面，钻F16mm 孔，精细镗F35mmF43mm F20mm 的阶梯孔。工序 4：调头，车F36 的端面，车F36mm 的外圆，车 M36

7、 的螺纹工序 5：车上端面，车F36 的上端面及车孔F18mm 工序 6：攻螺纹 M20工序 7：终检工序 8：包装入库以上工艺过程详见零件加工工艺过程卡（四）机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定根据以上原始材料及加工工艺，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.外圆表面轴向取F40 mm，径向与左端对齐取F 41mm 2.右端面取余量值为 2mm3.轴向三孔毛坯为实心，不冲孔。三孔的表面粗糙度分别不同，参照工艺手册确定工序尺寸及余量为：(1) 钻F 20mm 孔：钻孔： F18mm扩孔： F19.7mm2Z=1.7mm精镗： F19.9mm2Z=0.2mm细镗： F2

8、0mm2Z=0.1mm (2)镗F35mm 的孔：镗孔： F35mm2Z=15mm (3)镗F43mm 的孔：镗孔： F41mm2Z=6mm镗孔： F43 mm2Z=2mm 4.上表面加工余量为 2mm（五）确定切削用量工序 1.铸造毛坯工序 2.失效处理工序 3.车左端面，精细镗F35mmF43mm F20mm 的阶梯孔。1. 车左端面（1） 端面加工最大加工余量：a=2mm 可一次切除（2） 确定进给量 f：根据切削用量简明手册，当杆尺寸为 16´ 25mm，aá 3mm 以及工件直p径为 40mm 时 f=0.4-0.5mm/r，按车床说明书取 f=0.5mm/r.C

9、（3）计算切削速度：见切削手册V=CT M apVkXV f yvv（1）CV=Vk =242´1.44 ´ 0.8´ 0.81´ 0.97 =110.9m/minCT M a XVpf yvv600.2 ´ 20.15 ´ 0.50.351000v（4）确定主轴转速： n =spdc（2）w1000vsn =pdcw= 1000´110.9 r/min=883r/minp 40按机床选取 n=800r/min。所以实际切削速度： vc= pdn1000（3）pdncv = 1000= p ´ 40 ´

10、8001000=100.5m/min2. 精细镗F35mmF43mm F20mm 的阶梯孔（1）钻F16mm孔f=0.4mm/rv=12m/minns= 1000 ´12 r / min = 239r/minp ´16按车床选取ns=200r/min所以实际切削速度vc(2) 镗F43mm的孔= pdn1000=10m/min最大单边加工余量为 13.5mm，较厚，一次性不能完全加工分三次加工，第一次ap=8mm，第二次ap=4mm，第三次ap=1.5mm，分别进行计算：1）第一次apC=8mm242vV=VCT M a XVpf yvk = 600.2 ´ 80

11、.15 ´ 0.50.35´1.44 ´ 0.8´ 0.81´ 0.97 =89m/min确定主轴转速：1000vsn =pdcw= 1000 ´ 89 r/min=714r/minp 40按机床选取 n=700r/min。所以实际切削速度： vc= pdn1000pdncv = 1000= p ´ 40 ´ 700 =88m/min10002) 第二次a=4mmpC242vV=VCT M a XVpf yvk = 600.2 ´ 40.15 ´ 0.50.35´1.44 ´

12、 0.8´ 0.81´ 0.97 =98m/min确定主轴转速：1000vsn =pdcw= 1000 ´ 98 r/min=780r/minp 40pdn按机床选取 n=800r/min。所以实际切削速度： vc=1000pdncv = 1000= p ´ 40 ´ 8001000=100m/min3) 第三次a=1.5mmpC242vV=VCT M a XVpf yvk = 600.2 ´1.50.15 ´ 0.50.35´1.44 ´ 0.8´ 0.81´ 0.97 =113m/

13、min确定主轴转速：1000vsn =pdcw= 1000 ´113 r/min=899r/minp 40按机床选取 n=900r/min。所以实际切削速度： vc= pdn1000pdncv = 1000= p ´ 40 ´ 900 =113m/min1000(3) 镗F35mm 的孔最大单边加工余量为 7.5mm，较厚，表面粗糙度 Ra=12.5，要求不大，可一次性切除，即可达到表面粗糙度要求， apC=7.5mm242vV=VCT M a XVpf yvk = 600.2 ´ 7.50.15 ´ 0.50.35´1.44

14、80; 0.8´ 0.81´ 0.97 =90m/min确定主轴转速：1000vsn =pdcw= 1000 ´ 90 r/min=722r/minp 40按机床选取 n=700r/min。所以实际切削速度： vc= pdn1000pdncv = 1000= p ´ 40 ´ 700 =88m/min1000(4) 镗F20mm 的孔最大单边加工余量为 4mm，表面粗糙度Ra=1.6，要求较高，精加工，可分两步操作，第一次ap=3mm，第二次ap=1mm。分别进行计算：1） 第一次ap=4mmCV=Vk =242´1.44 ´

15、; 0.8´ 0.81´ 0.97 =99m/minCT M a XVpf yvv600.2 ´ 40.15 ´ 0.50.35确定主轴转速：1000vsn =pdcw= 1000 ´ 99 r/min=788r/minp 40pdn按机床选取 n=800r/min。所以实际切削速度： vc=1000pdncv = 1000= p ´ 40 ´ 8001000=100m/min2） 第二次ap=1mmCV=Vk =242´1.44 ´ 0.8´ 0.81´ 0.97 =121m/min

16、CT M a XVpf yvv600.2 ´10.15 ´ 0.50.35确定主轴转速：1000vsn =pdcw= 1000 ´121 r/min=963r/minp 40按机床选取 n=1000r/min。所以实际切削速度： vc= pdn1000pdncv = 1000= p ´ 40 ´10001000=125.6m/min工序 4：车F36 mm 端面,车F36mm 的外圆，车 M36 的螺纹1. 车F36mm 外圆端面(1) 端面加工最大加工余量：a=2mm 可一次切除(2) 确定进给量 f：根据切削用量简明手册，当杆尺寸为 16&

17、#180; 25mm， a£ 3mm 以及工件直p径为 40mm 时 f=0.4-0.5mm/r，按车床说明书取 f=0.5mm/r.C(3)计算切削速度：见切削手册V=CT M apVkXV f yvvCV=Vk =242´1.44 ´ 0.8´ 0.81´ 0.97 =110.9m/minCT M a XVpf yvv600.2 ´ 20.15 ´ 0.50.351000v（4）确定主轴转速：n =spdc w1000vsn =pdcw= 1000´110.9 r/min=883r/minp 40pdn按机床选

18、取 n=800r/min。所以实际切削速度： vc=1000pdncv = 1000= p ´ 40 ´ 8001000=100.5m/min2. 粗车F36mm 外圆，同时校验机床功率及进给机构强度（1） 背吃刀量：单边余量 Z=2mm，可一次切除。（2） 进给量：根据切削手册选用 f=0.5mm/r。（3） 计算切削速度：CV=Vk =242´1.44 ´ 0.8´ 0.81´ 0.97 =110.9m/minCT M a XVpf yvv600.2 ´ 20.15 ´ 0.50.351000v（4） 确定主轴

19、转速： n =spdc w1000vsn =pdcw= 1000´110.9 r/min=883r/minp 40按机床选取 n=800r/min。所以实际切削速度：p dncv = 1000= p ´ 40 ´ 8001000=100.5m/min（5） 检验机床功率：主切削力 Fc按切削手册公式计算cacF = CxFFpcf yFcnFc k cFvc（4）所以 Fc= 2795´ 2 ´ 0.50.75 ´100-0.15 ´ 0.94 ´ 0.89 =1.4KNF v1400 ´100切削时消耗

20、功率 Pc=c c=KW=2.3KW6´1046 ´104由机床说明书可知，当主轴转速为 883r/min 时，可以正常加工。3. 车 M36 的螺纹（1） 切削速度的计算：参见切削用量手册刀具寿命T=60min，采用高速钢螺纹车刀，规定粗车螺纹时apC=0.17 走到次数 i=4，精车螺纹时ap=0.08，走到次数 i=2v =vkcT ma xv f yvv pm/min11.8所以粗车螺纹时： v =c600.11 ´ 0.170.7 ´10.311.8´1.11´ 0.75m / min =21.75m/min精车螺纹时： v

21、 =c600.11 ´ 0.080.7 ´10.3´1.11´ 0.75m / min =36.8m/min（2） 确定主轴转速：1000v1000 ´ 21.57粗车螺纹时： n =cspdw=190r/minp ´ 36按机床说明书取 n=150r/min实际切削速度： vc=17m/min精车螺纹时： ns1000v=pdcw= 1000 ´ 36.8 =325r/minp ´ 36按机床说明书取 n=300r/min实际切削速度： vc=34m/min工序 5：车上端面，车F36 外圆及车孔F18mm1.

22、车上端面。最大加工余量为 2mm，表面粗糙度 Ra=12.5，要求不是很高，可一次性切除即可达到表面粗糙度要求，(1) 背吃刀量： ap=2mm，(2) 确定进给量 f：根据切削用量简明手册，当杆尺寸为 16´ 25mm，ap径为 40mm 时 f=0.4-0.5mm/r，按车床说明书取 f=0.5mm/r.Cá 3mm 以及工件直(3)计算切削速度：见切削手册V=CT M apVkXV f yvvCV=Vk =242´1.44 ´ 0.8´ 0.81´ 0.97 =110.9m/minCT M a XVpf yvv600.2

23、80; 20.15 ´ 0.50.351000v（4）确定主轴转速：n =spdc w1000vsn =pdcw= 1000 ´110.9 r/min=981r/minp 36按机床选取 n=1000r/min。所以实际切削速度： vc= pdn1000pdncv = 1000= p ´ 40 ´10001000=125m/min2. 车F36 外圆（1） 背吃刀量：单边余量 Z=2mm，可一次切除。（2） 进给量：根据切削手册选用 f=0.5mm/r。（3） 计算切削速度：CV=Vk =242´1.44 ´ 0.8´ 0.

24、81´ 0.97 =110.9m/minCT M a XVpf yvv600.2 ´ 20.15 ´ 0.50.351000v（4） 确定主轴转速： n =spdc w1000vsn =pdcw= 1000´110.9 r/min=883r/minp 40按机床选取 n=800r/min。所以实际切削速度：pdnp ´ 40 ´ 800v =c10001000=100.5m/min3. 车F18mm 的孔。单边加工最大余量为 9mm，不能一次加工，需两次走刀，第一次ap可分别计算：=6mm，第二次ap=3mm，（1） 第一次ap=6m

25、mCV=Vk =242´1.44 ´ 0.8´ 0.81´ 0.97 =92m/minCT M a XVpf yvv600.2 ´ 60.15 ´ 0.50.35确定主轴转速：1000vsn =pdcw= 1000 ´ 92 r/min=824r/minp 36按机床选取 n=800r/min。所以实际切削速度： vc= pdn1000pdncv = 1000= p ´ 36 ´ 800 =90m/min1000（2） 第二次apC=3mm242vV=VCT M a XVpf yvk = 600.2 &#

26、180; 30.15 ´ 0.50.35´1.44 ´ 0.8´ 0.81´ 0.97 =102m/min确定主轴转速：1000vsn =pdcw= 1000 ´102 r/min=913r/minp 36按机床选取 n=900r/min。所以实际切削速度： vc= pdn1000pdncv = 1000= p ´ 36 ´ 900 =101m/min1000工序 6：攻螺纹 M201. 切削速度的计算：参见切削用量手册刀具寿命 T=60min，采用高速钢螺纹车刀，规定粗车螺纹时apC=0.17 走到次数 i=4，

27、精车螺纹时ap=0.08，走到次数 i=2v =vkcT ma xv f yvv pm/min11.8所以粗车螺纹时： v =c600.11 ´ 0.170.7 ´10.311.8´1.11´ 0.75m / min =21.75m/min精车螺纹时： v =c2. 确定主轴转速：600.11 ´ 0.080.7 ´10.3´1.11´ 0.75m / min =36.8m/min粗车螺纹时： ns1000v=pdcw= 1000 ´ 21.57 =380r/minp ´18按机床说明书取 n=

28、400r/min实际切削速度： vc=22m/min精车螺纹时： n =s1000vcp dw= 1000 ´ 36.8 =650r/minp ´18按机床说明书取 n=600r/min实际切削速度： v c =34m/min 工序 7：终检工序 8：包装入库最后，将以上各工序切削用来那个，工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡中，见附表三专用夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计专用夹具。决定设计车F36 外圆及 M20 螺纹底孔的车床夹具。（一）设计主旨本夹具用来车F36 外圆及 M20 螺纹底孔，

29、要求如下：（1） F36 的端面表面粗糙度 Ra=3.6（2） M20 螺纹轴线与横轴有 0.08mm 的垂直度因此，在本道工序的加工时，不但要保证精度要求还要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。（二）夹具设计1. 定位基准的选择由零件图可知，M20 螺纹轴线与横轴最大有 0.08mm 的垂直度，所以应以左端面和F20F35F43mm 的孔为定位基准。为了提高加工效率，现采用左端面，横轴定位和销轴定位的方法加工。如图所示2. 切削力及加紧力的计算切削力的指数公式为：F = CcFcaxFc fpyFc vnFccF = CpFpaxFp fpyFp vnFpcF = CfFfaxFf fpy

30、Ff vnFfc查表得CFc=2795， xFc=1.0， yFc=0.75， n=-0.15， CFcFp=1940， xFp=0.9， yFp=0.6，n=-0.3， CFFpf=2880， xFf=1.0， yFf=0.5， nFf=-0.4.（1）车F36 外圆由以上得ap=2mm，f=0.5mm/r，v=100m/min 得 Fc= 1667NFp=600NFf=645N总切削力 F=1885N在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数 K = K1K2 K3 K4式中 K1 -基本安全系数， K1 =1.5 K2 -加工性质系数， K2 =1.1 K3 -刀具钝化系数， K3 =1

31、.1 K4 -断续切削系数， K4 =1.1于是 F , = KF =3763N选用汽缸-斜楔加紧机构，楔角a =10 0，其机构形式选用 IV 型，则扩力比 i=3.42.为克服水平切削力，实际加紧力 N 应为 N=KF=7526Nf + f12式中， f1 和 f2 为夹具定位面及加紧面上的摩擦系数， f1 = f2 =0.25.汽缸选用F100mm 。当压缩空气单位压力 p =0.5Mpa 时，汽缸推力为 3900N,由于已知斜楔机构的扩力比 i=3.42，故由汽缸产生的实际夹紧力为 N=3900N´i =3900´ 3.42=13338N此时 N 已大于所需的 7526N 的夹紧力，故本夹具可安全工