机械制造技术课程设计-阀体零件的工艺规程及铣Φ46孔两端面夹具设计

1、 设计说明书题目：阀体零件的工艺规程及铣46孔两端面夹具设计摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。阀体加工工艺规程及铣床的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析

2、夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear box body compone

3、nts technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the c

4、omponents the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working

5、procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position er

6、ror which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error目录 TOC o 1-3 h z u H

7、YPERLINK l _Toc400698451 HYPERLINK l _Toc400698452 序 言 PAGEREF _Toc400698452 h 1 HYPERLINK l _Toc400698453 一 零件的分析 PAGEREF _Toc400698453 h 2 HYPERLINK l _Toc400698454 1.1零件的作用 PAGEREF _Toc400698454 h 2 HYPERLINK l _Toc400698455 1.2零件的工艺分析 PAGEREF _Toc400698455 h 2 HYPERLINK l _Toc400698456 二. 工艺规程设计

8、 PAGEREF _Toc400698456 h 3 HYPERLINK l _Toc400698457 2.1确定毛坯的制造形式 PAGEREF _Toc400698457 h 3 HYPERLINK l _Toc400698458 2.2基面的选择 PAGEREF _Toc400698458 h 3 HYPERLINK l _Toc400698459 2.3制定工艺路线 PAGEREF _Toc400698459 h 5 HYPERLINK l _Toc400698460 2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 PAGEREF _Toc400698460 h 6 HYPERLINK

9、l _Toc400698461 2.5 确定切削用量及基本工时 PAGEREF _Toc400698461 h 7 HYPERLINK l _Toc400698462 三 夹具设计 PAGEREF _Toc400698462 h 13 HYPERLINK l _Toc400698463 3.1问题的提出 PAGEREF _Toc400698463 h 13 HYPERLINK l _Toc400698464 3.2定位基准的选择 PAGEREF _Toc400698464 h 13 HYPERLINK l _Toc400698465 3.3切削力和夹紧力的计算 PAGEREF _Toc4006

10、98465 h 13 HYPERLINK l _Toc400698466 3.4定位误差分析 PAGEREF _Toc400698466 h 14 HYPERLINK l _Toc400698467 3.5夹具设计及操作的简要说明 PAGEREF _Toc400698467 h 15 HYPERLINK l _Toc400698468 总 结 PAGEREF _Toc400698468 h 16 HYPERLINK l _Toc400698469 致 谢 PAGEREF _Toc400698469 h 18 HYPERLINK l _Toc400698470 参 考 文 献 PAGEREF _

11、Toc400698470 h 19序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。阀体的加工工艺规程及其钻的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及

12、工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。一 零件的分析1.1零件的作用阀体的作用，待查1.2零件的工艺分析阀体有2个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。1：以下端面为基准的加工面，这组加工面主要是钻12孔锪孔24。2：以2-12孔为基准的加工面，这组加工面主要是铣46孔2端面，车M30螺纹孔和钻1G/2螺

13、纹底孔并攻丝。二. 工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，考虑到零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为2级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。2.2基面的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量

14、要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，

15、他对零件的生产是非常重要的。先选取下端面作为定位基准，。精基准的选择应满足以下原则：（1）“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。（2）“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3）“自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准 应能保证定位

16、准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。以已经加工好的12孔和一端面为定位精基准，加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。2.3制定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、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 制定以下两种工艺方案：方案一1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣下端面4钻钻12孔锪孔245铣铣46孔2端面6车车M

17、30螺纹孔7钻钻1G/2螺纹底孔并攻丝8检验检验9入库入库方案二1铸造铸造2时效处理时效处理3钻钻12孔锪孔244车车M30螺纹孔5铣铣下端面6铣铣46孔2端面7钻钻1G/2螺纹底孔并攻丝8检验检验9入库入库工艺方案一和方案二的区别在于方案一先加工下端面，然后利用加工好的下端面作为定位基准加工沉头孔，再利用加工好的工艺孔作为定位基准加工其他端面，车螺纹孔等工序，工序安排紧凑合理，而方案二先加工孔，再车孔，然后加工端面，违背了先面后孔的原则，不能更好的保证加工精度要求和位置度要求。综合考虑我们选择方案一。具体的加工路线如下1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣下端面4钻钻12孔锪孔245铣铣46孔2

18、端面6车车M30螺纹孔7钻钻1G/2螺纹底孔并攻丝8检验检验9入库入库2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定阀体零件材料为HT200生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。阀体的端面由于阀体端面要与其他接触面接触，查相关资料知余量留2mm比较合适。3、阀体的孔毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于IT7IT8之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为2mm2.5 确定切削用量及基本工时工序：铣下端面 1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量决定铣削深度 因为加工余量不大，

19、一次加工完成决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取750当750r/min时按机床标准选取计算工时切削工时：，则机动工时为 工序：钻12孔锪孔24工步一：钻12mm孔机床：Z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻121)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns= 1194r/min与1194r/min相近的机床转速为1450r/min。现选取=1450r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2

20、-1。 t=i ;其中l=15mm; =4mm; =3mm;t= =0.0152（min)工步二：铰孔 24mm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时的进给量与切削速度之关系为 式中的、加工实心孔进的切削用量. 现已知 =0.36mm/r (切削手册)表2.7 =42.25m/min (切削手册)表2.131) 给量 取f=1.50.36=0.51mm/r 按机床选取0.5mm/r2) 削速度v=0.442.25=16.9m/min. 3) 定机床主轴转速ns= 384.48r/min与384.4r/min相近的机床转速为375r/min。现选取=375

21、r/min。所以实际切削速度=5) 削工时，按工艺手册表6.2-1。t=i ;其中l=4mm; =6mm; =0mm; t= =0.053(min)工序：铣46孔2端面选择刀具刀具选取锯片铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取1450当1450r/min时按机床标准选取计算工时切削工时： ，则机动工时为工序：车M30螺纹孔1) 切削深度 单边余量为Z=2mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取f=0.8mm/r3)

22、计算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见切削手册表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速ns= 753r/min与753r/min相近的机床转速为750r/min。现选取=750r/min。所以实际切削速度= 5) 切削工时， t=i ;其中l=25mm; =4mm; =0mm; t=i=x2=0.966(min)工序：钻1G/2螺纹底孔并攻丝机床：Z525立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表10-61选取高速钢麻花钻2

23、21)进给量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns= 1194r/min与1194r/min相近的机床转速为1450r/min。现选取=1450r/min。所以实际切削速度=5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 t=i ;其中l=15mm; =4mm; =3mm;t= =0.0152（min)三 阀体铣床夹具设计对于成批生产的零件，大多采用专用机床夹具。在保证加工质量、操作方便、满足高效的前提下，亦可部分采用通用夹具。本加工工艺规程中，所用夹具均为专用夹具，需专门设计、制造，这里对阀体铣46两端面的夹具进行分析。3.1定位

24、基准的选择阀体铣46两端面在加工工艺规程中为工序05，由零件图可知，选用阀体底面、12孔及前端面作为定位基准。3.2切削力和夹紧力的计算3.2.1夹紧机构介绍1.夹紧的目的：使工件在加工过程中保持已获得的定位不被破坏，同时保证加工精度。2 .夹紧力的方向的确定： 1）夹紧力的方向应有利于工件的准确定位，而不能破坏定位，一般要求主夹紧力应垂直于第一定位基准面。 2）夹紧力的方向应与工件刚度高的方向一致，以利于减少工件的变形。 3）夹紧力的方向尽可能与切削力、重力方向一致，有利于减小夹紧力。3 .夹紧力的作用点的选择： 1）夹紧力的作用点应与支承点“点对点”对应，或在支承点确定的区域内，以避免破坏

25、定位或造成较大的夹紧变形。 2）夹紧力的作用点应选择在工件刚度高的部位。 3）夹紧力的作用点和支承点尽可能靠近切削部位，以提高工件切削部位的刚度和抗振性。 4）夹紧力的反作用力不应使夹具产生影响加工精度的变形。4. 选择夹紧机构：设计夹紧机构一般应遵循以下主要原则：1)夹紧必须保证定位准确可靠，而不能破坏定位。2)工件和夹具的变形必须在允许的范围内。3)夹紧机构必须可靠。夹紧机构各元件要有足够的强度和刚度，手动夹紧机构4)必须保证自锁，机动夹紧应有联锁保护装置，夹紧行程必须足够。5)夹紧机构操作必须安全、省力、方便、迅速、符合工人操作习惯。6)夹紧机构的复杂程度、自动化程度必须与生产纲领和工厂

26、的条件相适应。选用螺栓螺母夹紧机构来对被加工工件进行夹紧。螺栓螺母夹紧机构的特点：结构简单，制造方便加紧可靠施力范围大；自锁性能好操；扩力比80以上，行程S不受限制；加紧工作慢，效力低。3.2.2铣削力计算计算切削力如下：查简明机床夹具设计手册表3-3得切削力计算公式：由铣46两端面的工时计算知，=0.2mm，由简明机床夹具设计手册表3-3知即 3.2.3夹紧力计算所需夹紧力，查表5得，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K=1.872，当计算K2.5时，取K=2.5孔轴部分由M6螺母锁紧，查表得夹紧力为18650N=46625N由上计算得，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。3.3误差

27、分析在夹具设计中，定位方案不合理，工件的加工精度就无法保证。工作定位方案的确定是夹具设计中首先要解决的问题。根据工序图给出的定位元件方案，按有关标准正确选择定位元件或定位的组合。在机床夹具的使用过程中，工件的批量越大，定位元件的磨损越快，选用标准定位元件增加了夹具零件的互换性，方便机床夹具的维修和维护。设计夹具是原则上应选该工艺基准为定位基准。无论是工艺基准还是定为基准，均应符合六点定位原理。3.3.1定位误差工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部分因素产生的：1）工件在夹具中的定位、夹紧误差。2）夹具带着工件安装在机床上，夹具相对机床主轴（或刀

28、具）或运动导轨的位置误差，也称对定误差。3）加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。3.3.2产生定位误差的原因1.基准不重合来带的定位误差： 夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准转换误差。2.间隙引起的定位误差 在使用心轴、销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。3.与夹具有关的因素产生的定位误差1）定位基准面与定位元件表面的形状误差。2）导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差

29、，以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。3）夹具在机床上的安装误差，即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。4）夹紧力使工件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。 3.3.3基准位移误差由于定位副的制造误差或定位副配合同间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用表示。工件以12孔在轴上定位铣46两端面，如果工件内孔直径与轴外圆直径做成完全一致，做无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，轴和工件内孔都有制造误差，于是工件套在轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线

30、位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。按下式计算 式中 基准位移误差，mm 孔的最大直径，mm 轴的最小直径，mm =0.027mm3.3.4基准不重合误差 加工尺寸h的基准是键槽母线上，但定位基准是工件22孔中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用表示。基准不重合误差为= 式中 基准不重合误差，mm 工件的键槽公差，mm =。3.4定位键的设计定位键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定位键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作

31、表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据JB/T86016-1999定位键结构如图所示：图 1-1 定位键根据T形槽的宽度 a=14mm 定位键的结构尺寸如下：表 3.4-1 定向键数据表 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D14-0.014-0.0452083105.714+0.0234由于本道工序是铣46两端面，所以选用圆形对刀块。圆形对刀块的结构和尺寸如图所示：图 1-2 圆形对刀块塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 图 1-3 平塞尺图塞尺尺寸为：表 3.2 平塞尺尺寸表公称尺寸H允差dC2-0.0060.253.5确定夹具体夹具体是夹具的基础件，夹具上的各种装

32、置和无件通过夹具体连接成一个整体。故夹具体的形状与尺寸取决于夹具上各种装置的布置及夹具与机床的连接。对夹具体的要求：1、有足够的强度与刚度，在加工过程中，夹具体在切削力、夹紧力的作用下，应不会产生不允许的变形和振动。2、尺寸稳定，为保证夹具加工后尺寸稳定，对铸造夹具体要进行时效处理；对焊接夹具体要进行退火处理，以削除内应力。3、对构工艺性好，在保证强度和刚度的前提下，夹具体应力求结构简单，便于制造、装配和检验；体积小、重量轻以便于操作。对于移动或翻转夹具，其重量一般不宜超过10kg。3.6夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作

33、，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择由螺母、螺柱、铰链压板、活动螺栓和六角法兰面螺母等组成夹紧机构夹紧工件。本工序为铣削余量小，铣削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。总 结这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等