阀杆加工工艺及铣两侧面夹具设计

第三章加工余量确定及工序尺寸计算 -第一部分：零件的分析 31.1零件的作用 31.2零件的工艺分析 3第二部分：零件的机械加工工艺设计 32.1确定毛坯 32.2拟定加工路线 32.3.确定工艺装备 42.4

确定各主要工序技术要求和检验方法 42.5.确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差 52.6确定切削用量和时间定额 6第三部分：专用夹具的设计 153.1夹具的设计思路 153.2夹具的结构原理 153.3夹具的操作过程 173.4该夹具的特点 17参考文献 18第一部分：零件的分析1.1零件的作用题目所给的零件是阀杆零件，阀杆是机器的重要零件，其作用是将阀体中的轴、套、齿轮等有关零件联成一个整体，并使之保持正确的相对位置，彼此协调工作，以传递动力、改变速度、完成机器或部件的预定功能。要求阀体零件要有足够的刚度和强度，良好的密封性和散热性。因此，加工质量直接影响机器的性能、精度和寿命。1.2零件的工艺分析1、零件形状：此阀杆的外形较简单，有许多加工要求高的外圆和平面。而主要加工面是轴，轴之间有相当高的位置和形状的要求。现分析结构特点如下：（1）外形基本上是多个圆柱面组成的封闭式多面体；（2）结构形状比较简单；（3）阀杆的加工面，仅为左右俩侧面，此外还有精度要求较高的配作孔。2、技术要求如下：（1）尺寸精度外圆的尺寸精度、表面粗糙度要求。（2）为满足阀杆加工中的定位需要及阀体与机器总装要求，阀体的装配基准面与加工中的定位基准面应有一定的平面度和表面粗糙度要求。第二部分：零件的机械加工工艺设计2.1确定毛坯根据零件图可知，零件材料为40Cr，零件形状为非圆柱体，且属于中批生产，因此选用锻造毛坯，这样，毛坯形状与成品相似，加工方便，省工省料。2.2拟定加工路线粗基准的选择：采用阀杆上底面做粗基准，考精基准的选择：采用阀杆上外圆面作为精基准，考虑到此平面比较大，并且此平面有定位孔，可以实现阀杆零件外圆用V型块的典型定位方式;其余各面和孔的加工也可以用它来定位,这样的工艺路线遵循了“基准统一”的原则。工序号工名序称工序内容10锻造锻造成型20时效去除锻造应力30车车大端外圆40车车φ14外圆50铣铣8.5mm平面60铣铣11mm四方平面70钳工清洗、去毛刺、80终检检验2.3.确定工艺装备由图样分析，该图样需要车削外圆，在这里我们在车轮廓时选用车刀。而切削加工时我们可以选择CA6140车床，量具可选用0--150mm为75-100mm的测量游标卡尺，外径千分尺，游标深度卡尺等。铣8.5mm平面与铣11mm四方平面用X62Ｗ铣床2.4

确定各主要工序技术要求和检验方法此零件的主要加工表面是平面。一般来说，保证平面的加工精度要比保证平面的加工精度容易。因此，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好平面之间的相互关系。由于生产量中批，怎样满足生产率的要求也是零件加工过程中的主要考虑因素。1、平面的加工顺序零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工阀杆上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面，然后再加工四方平面。阀杆零件的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证外圆的加工精度。其次，先加工外圆平面可以先切去锻件表面的凹凸不平。为提高外圆的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。阀杆零件的加工工艺应遵循粗精加工基准面的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。这样处理还有一个好处就是在粗加工以后零件表面有应力集中的现象，粗精分开可以在粗加工以后进行热处理以消除应力。2、外圆加工方案选择阀杆零件外圆加工方案，应选择能够满足外圆加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择最经济的机床。根据阀杆零件图所示的精度要求和生产率要求，当前应选用在车床加工较为适宜。在现代生产中，不仅要求产品的生产率高，而且要求能够实现批量、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。综合以上的特点，本零件车外圆的加工采用卧式车床车外圆。2.5.确定各工序加工余量，计算工序尺寸和公差加工余量的确定阀杆零件材料采用灰锻铁制造。材料为40Cr，根据《机械制造工艺设计简明手册》查得各种锻铁的性能比较，得灰锻铁的硬度HB为143～269，灰锻铁的物理性能，40Cr密度ρ=7.2～7.3，计算零件毛坯的重量约为1kg。根据原始资料，该零件为5000件/年的年产量，毛坯重量估算为1kg<100kg。查《金属机械加工工艺手册》工艺表17-5机械加工车间的生产性质为轻型，确定为大批生产。查《机械制造技术基础》第3版表6-4，确定毛坯锻件的制造方法为金属模机器造型。根据生产纲领，选择锻造类型的主要特点要生产率高，适用于中批生产，查《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-5根据锻造的类别、特点、应用范围和锻造方法的经济合理性，按表确定机器造型金属模的加工余量等级为F级,尺寸公差等级为7-9级，选择CT8级精度。8.5mm侧面的加工余量根据工序要求，左、右两侧面粗糙度要求均为，参照《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，查得采用粗铣、半精铣两道加工工序完成，经济精度选为IT11。参照《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4，其加工余量规定为，现取。参照《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-21，粗铣后精铣，加工长度，加工宽度，那么精铣余量为，粗铣余量为。则锻件毛坯的基本尺寸为，根据《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-1，锻件尺寸公差等级选用CT8。可得锻件尺寸公差为。车Φ14外圆的加工余量根据工艺要求，Φ14的端面粗糙度要求，公差要求为自由公差，参照《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-8，查得采用粗车、精车两道加工工序。参照《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-4，其加工余量选为。则锻件毛坯的基本尺寸为，根据《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-1，锻件尺寸公差等级选用CT8。可得锻件尺寸公差为。精车余量：参照《机械制造工艺设计简明手册》表2.3-5，端面精车余量为；粗车余量：。现规定本工序（粗车）的加工精度为IT11级，因此可知本道工序的加工公差为（入体方向）。车Φ14外圆面由于本工序设计基准与定位基准不重合，要进行尺寸链的换算，如图所示：本工序要要间接保证工序尺寸,则为封闭环，为增环，为减环。计算可得，=-=66-10=56ES()=ES()-EI()=0-(-0.022)=0.022EI()=EI()-ES()=-0.19-0=-0.19所以，封闭环的基本尺寸和上、下偏差按“入体原则”标注为。2.6确定切削用量和时间定额车大端外圆加工条件工件材料：40Cr，硬度190HBS，金属型锻造。加工要求：车大端外圆，粗糙度要求。机床：CA6140车床选择刀具：根据《切削用量简明手册》表1.2，选择YG6的硬质合金端车刀。根据《切削用量简明手册》表3.1，，铣刀直径选取。根据《切削用量简明手册》表3.16，选择，。根据《切削用量简明手册》表3.2，由于灰锻铁硬度，故车刀的几何形状取、、、、、、。计算切削用量1）决定车削深度由于加工余量不大，故可在一次走刀内完成，则。2）决定每齿进给量根据《切削用量简明手册》表3.5，当使用YG6时，车床功率为（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-38），，但因采用不对称车削，故可以取。3）选择车刀磨钝标准及刀具寿命根据《切削用量简明手册》表3.7，车刀刀齿后刀面最大磨损限度为，由于铣刀直径，根据《切削用量简明手册》表3.8查得刀具寿命。4）决定切削速度和每分钟进给量切削速度可以根据《切削用量简明手册》表3.27中的公式计算，也可以根据《切削用量简明手册》表3.16查得：、、各修正系数为所以：根据机床说明书，《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-39与4.2-40，选择、。因此，实际切削速度与进给量为：5）校验机床功率根据《切削用量简明手册》表3.24，当，，，，，，近似为。根据《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-38，机床主轴允许功率为故,因此所选择的切削用量可以采用。即，，，，。3.1.3计算切削工时计算基本工时式中，根据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-7，，车φ14外圆加工条件工件材料：40Cr，硬度190HBS，金属型锻造。加工要求：车φ14外圆粗糙度要求。机床：CA6140车床选择刀具：根据《切削用量简明手册》表1.2，选择YG6的硬质合金端车刀。根据《切削用量简明手册》表3.1，，车刀直径选取。根据《切削用量简明手册》表3.16，选择，。根据《切削用量简明手册》表3.2，由于灰锻铁硬度，故铣刀的几何形状取、、、、、、。计算切削用量1）决定车削深度由于加工余量不大，故可在一次走刀内完成，则。2）决定每齿进给量根据《切削用量简明手册》表3.5，当使用YG6时，车床功率为（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-38），，但因采用不对称铣削，故可以取。3）选择车刀磨钝标准及刀具寿命根据《切削用量简明手册》表3.7，车刀刀刀面最大磨损限度为，由于车刀直径，根据《切削用量简明手册》表3.8查得刀具寿命。4）决定切削速度和每分钟进给量切削速度可以根据《切削用量简明手册》表3.27中的公式计算，也可以根据《切削用量简明手册》表3.16，，查得：、、各修正系数为所以：根据车床说明书，《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-39与4.2-40，选择、。因此，实际切削速度与每齿进给量为：5）校验机床功率根据《切削用量简明手册》表3.24，当，，，，，，近似为。根据《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-38，机床主轴允许功率为故,因此所选择的切削用量可以采用。即，，，，。计算切削工时计算基本工时式中，根据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-7，，铣8.5mm平面加工条件工件材料：40Cr，硬度190HBS，金属型锻造。加工要求：铣8.5mm平面，粗糙度要求。机床：X62Ｗ铣床选择刀具：根据《切削用量简明手册》表1.2，选择YG6的硬质合金端铣刀。根据《切削用量简明手册》表3.1，，铣刀直径选取。根据《切削用量简明手册》表3.16，选择，。根据《切削用量简明手册》表3.2，由于灰锻铁硬度，故铣刀的几何形状取、、、、、、。计算切削用量1）决定铣削深度由于加工余量不大，故可在一次走刀内完成，则。2）决定每齿进给量采用不对称铣削以提高进给量。根据《切削用量简明手册》表3.5，当使用YG6时，铣床功率为（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-38），，但因采用不对称铣削，故可以取。3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命根据《切削用量简明手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损限度为，由于铣刀直径，根据《切削用量简明手册》表3.8查得刀具寿命。4）决定切削速度和每分钟进给量切削速度可以根据《切削用量简明手册》表3.27中的公式计算，也可以根据《切削用量简明手册》表3.16查得：、、各修正系数为所以：根据铣床说明书，《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-39与4.2-40，选择、。因此，实际切削速度与每齿进给量为：5）校验机床功率根据《切削用量简明手册》表3.24，当，，，，，，近似为。根据《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-38，机床主轴允许功率为故,因此所选择的切削用量可以采用。即，，，，。计算切削工时计算基本工时式中，根据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-7，，铣11mm四方平面加工条件工件材料：40Cr，硬度190HBS，金属型锻造。加工要求：铣11mm四方平面，粗糙度要求。机床：X62W选择刀具：根据《切削用量简明手册》表1.2，选择YG6的硬质合金端铣刀。根据《切削用量简明手册》表3.1，，铣刀直径选取。根据《切削用量简明手册》表3.16，选择，。根据《切削用量简明手册》表3.2，由于灰锻铁硬度，故铣刀的几何形状取、、、、、、。计算切削用量1）决定铣削深度由于加工余量不大，故可在一次走刀内完成，则。2）决定每齿进给量根据《切削用量简明手册》表3.5，当使用YG6时，铣床功率为（《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-38），，故可以取。3）选择铣刀磨钝标准及刀具寿命根据《切削用量简明手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损限度为，由于铣刀直径，根据《切削用量简明手册》表3.8查得刀具寿命。4）决定切削速度和每分钟进给量切削速度可以根据《切削用量简明手册》表3.27中的公式计算，也可以根据《切削用量简明手册》表3.16查得：、、各修正系数为所以：根据X62W型铣刀说明书，《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-39与4.2-40，选择、。因此，实际切削速度与每齿进给量为：5）校验机床功率根据《切削用量简明手册》表3.24，当，，，，，，近似为。根据《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-38，机床主轴允许功率为故,因此所选择的切削用量可以采用。即，，，，。计算切削工时计算基本工时式中，根据《机械制造工艺设计简明手册》表6.2-7，，第三部分：专用夹具的设计3.1夹具的设计思路为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度。在加工阀杆零件时，需要设计专用夹具。根据任务要求中的设计内容，经过与指导老师协商，决定设计铣8.5mm两侧面工序的专用夹具。在X62W型铣床上加工完成，所用刀具是YG6的硬质合金端铣刀.本夹具主要用于加工8.5mm两侧面，因为8.5mm两侧面有精度要求，定位要求高，因此我们在保证加工精度的前提下还要考虑提高生产效率的。3.2夹具的结构原理根据零件结构分析可得，因为工件底面是工件的设计基准，也是装配基准。所以以外圆平面为主要的定位面，则采用经典的V型块定位，端面将限制工件Z方向的移动、X方向上的旋转、Y方向上的旋转三个自由度。定位柱X方向和Y方向的移动。这样可以限制工件的六个自由度,实现完全定位。考虑到尽可能的减小工件装夹时的转角误差，同时使工件能顺利装卸，定位误差分析1V型块定位误差(1)移动时基准位移误差（式5-5）式中：————V型块的最大偏差————V型块的最小偏差————V型块定位孔与定位销最小配合间隙代入（式5-5）得：==(2)转角误差（式5-6）式中：————圆柱销孔的最大偏差————圆柱销孔的最小偏差————圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙————削边销孔的最大偏差————削边销孔的最小偏差————削边销定位孔与定位销最小配合间隙其中：则代入（式5-6）得：则：切削力的计算查表1-2-3圆