快速阀体夹具课程设计说明书

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。快速阀阀体零件的工艺及其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，乂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 .快速阀阀体在工作过程中因阀体内部介质通道是直通 的，介质成直线流动，流动阻力小，因此该零件所需满 足的强度、刚度和韧性要求不高。该零件的主要结构为两 侧法兰面，上下端面；要加工的孔有左端面中间中28的直 通孔，八个中13的孔，下端面上的M12的螺纹孔;下端面 上的中38H7的孔，4-M10的螺纹孔，上端面。2 .零件的整体粗糙度要求不高，左右端面是6. 3um,上下端 面6. 3um,要求比较高的为下端面上键的孔粗糙度为 3. 2um,中间中45端面要求磨粗糙度为0.8,其它大多为 12. 5um：图中未要求零件有位置度要求和形位公差要求， 所以不要求，细小部位要求加工的是右端面有R1的半圆槽 三个；中间中45的端面要倒角。3 .快速阀阀体有两组加工面他们之间没有任何要求这两组加工面的分别为1,以左右端面为基准的加工面，这组加工面包括上下端面， 28孔和8-中13孔。2： 一个是以上下端面为基准的加工面，这组加工面包括6-M12 螺纹二.工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件的材料为HT150,根据生产纲领以及零件在工作过程中所 受的载荷情况，选用砂型铸造；由于左右端面有粗糙度要求，上 下端面也有粗糙度要求，所以铸造时应留加工余量,根据数铳的加 工工艺可查的取毛坯的尺寸为210X120X120.2. 2基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的 正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则， 加工工艺过程中会问题百出。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。粗基准的选择：对快速阀阀盖这样的不规则零件来说，选择 好粗基准是至关重要。我们选择左右端面作为粗基准。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准确、夹紧可靠、夹具简单、 操作方便。精基准的选择：精基准的选择要考虑基准重合的原则，设计 基准要和工艺基准重合。因此我们采用中28孔及其端面作为 精基准。2. 3表面加工方法的确定表2-1阀体零件各表面加工方案加工表面尺寸及偏差，mm公差及精度等级表面粗糙度 Ra, um加工方案两侧法兰端面距200IT126.3数铳上端面距中细线36kIT126.3数铳下端面距中细线40kIT126.3数铳38H7孔38H7弋IT83.2锥中45端而0450 3oIT70.8数铳其余加工表面IT1212.5数铳2.4. 加工阶段的划分该阀体零件加工质量要求较低，机械加工余量不大，大多粗 加工一次即可达到要求，但由于习惯还是将加工阶段划分成粗加 工和精加工两个阶段。在加工过程中，基本上粗加工完一个面随后便进行精加工。2.5. 加工过程的工序安排1 .机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准一一两侧法兰端面。（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，先加工主要表面一一两侧法兰 端面，后加工次要表面一一上下端面。（4）遵循“先面后孔”原则，先加工两侧法兰端面和上下端 面，再加工左右端面上的孔和上下端面上的螺纹孔。2 .热处理工序铸造成型后清砂，振荡时效。3 .辅助工序精加工后，安排去毛刺、清洗和终检工序。2.6. 6确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。通过仔细考虑零件的 技术要求后，制定以下工艺方案：工艺方案一：工序1：准备铸件毛坯工序2：洗去上面的砂粒及尘土工序3：在表面涮上油漆工序4：铳左右端面，钻中28孔工序5：钻8-中13孔工序6：镇38H7的孔工序7：铳R60的上端面,钻R60端面6-M12螺纹孔工序8：铳100的下端面，钻下端面4-M10螺纹孔工序9：磨中45端面工序10：倒角工序11:检验工艺方案二：工序1:准备铸件毛坯工序2：洗去上面的砂粒及尘土工序3：在表面涮上油漆工序4：铳上下端面至尺寸工序5：车左端面至尺寸工序6：车右端面至尺寸工序7：车中心孔至尺寸工序8：钻左端面4-中13孔至尺寸工序9：钻右端面4-13孔至尺寸工序10：钻6-M12螺纹孔深22至尺寸工序11：钻4-M10螺纹孔至尺寸工序12：磨市45端面工艺方案一和工艺方案二比较：方案一工序安排集中，方案 二工序安排分散，因为在数控机床上加工我们可以安排工序集中, 这样可以提高加工效率。经分析我们采用方案一。工艺路线如下：工序1：准备铸件毛坯工序2：洗去上面的砂粒及尘土工序3：在表面涮上油漆工序4：铳左右端面，钻中28孔工序5：钻8-中13孔工序6：镇中38H7的孔工序7：铳R60的上端面，钻R60端面6-M12螺纹孔工序8：铳100的下端面，钻下端面4-M10螺纹孔工序9：磨中45端面工序10：倒角工序11：检验工艺方案一和工艺方案二比较：方案一工序安排集中，方案 二工序安排分散，因为在数控机床上加工我们可以安排工序集中, 这样可以提高加工效率。经分析我们采用方案一。.在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表根据加工 前后顺序列出了阀体的下列三条工艺路线表2-3快速阀阀体零件的机械加工工艺过程1工序号工序名 称工序内容设备及工装1铸造砂型铸造2热处理振荡时效3加工左 端面粗铳，半精铳左端而， 镣中28孔，钻13孔数控铳床4加工右 端面粗铳，半精铳右端而， 镣中28孔，钻13孔数控铳床5加工上 端面粗铳，半精铳上端而， 钻中10孔，攻M12螺纹孔数控铳床6加工下 端面粗铳，半精铳下端而， 镣中38孔，钻9孔，攻M10孔数控铳床7磨磨中间两个0452。3端面磨床8倒角倒045端面角钳工9清洗10检验检查终检表2-4快速阀阀体零件的机械加工工艺过程2工序号工序名 称工序内容设备及工装1铸造砂型铸造2热处理振荡时效3加工下 端面粗铳，半精铳下端而， 镇38孔,钻中9孔， 攻M10孔数控铳床4加工上 端面粗铳，半精铳上端而，钻中10孔，攻M12螺纹孔数控铳床5加工左 端面粗铳，半精铳左端而， 镣28孔，钻13孔数控铳床6加工右 端面粗铳，半精铳右端而， 镣28孔，钻13孔数控铳床7磨磨中间两个0452或端面磨床8倒角倒045端面角钳工9清洗10检验检查终检表2-4快速阀阀体零件的机械加工工艺过程3工序号工序名 称工序内容设备及工装1铸造砂型铸造2热处理振荡时效3加工下 端面粗铳，半精铳下端而， 镣中38孔，钻9孔， 攻M10孔数控铳床4加工右 端面粗铳，半精铳右端而， 镣中28孔，钻13孔数控铳床5加工左 端面粗铳，半精铳左端而， 镇28孔,钻13孔数控铳床6加工上 端面粗铳，半精铳上端而， 钻中10孔，攻M12螺纹孔数控铳床7磨磨中间两个045a端面磨床8倒角倒045端面角钳工9清洗10检验检查终检根据要求，我选择第一个快速阀阀体零件的机械加工工艺过程，具体过程如表2-3。并选择其中的工序6中的内容进 行工序中的工步分析，可得其中有以下工步：工步一：粗铳下端面距中心线为工步二：半精铳下端面距中心线40、工步三：粗镇037H7孔表面至037. 8H7s%nm：工步四：精神037. 8H7孔表面至038H7”弋mm；工步五：钻4- 010螺纹孔09,深22mm：工步六：用高速丝锥攻螺纹4-M10螺纹。其具体数控加工工序内容，见数控加工工序卡2. 7.机床设备及工艺设备的选用1.机床设备的选用：由工艺路线分析可知，快速阀阀体的主要加工为，铳钻神，为 了节省人力，提高加工质量，和加工效率，采用加工集中地方 法，综合以上考虑，其主要加工工序选用卧式数控铳床XK6132 来完成。XK6132数控卧式铳床的主要参数为：XK6132数控铳床详细资料：主要技术参数XK6132工作分介面尺寸 320X1320 mm 320X1600 mm工作台最大纵向行程700 mm1000 mm工作分最大横向行程300 mm工作台最大垂向行程300 mmT型槽数3T型槽宽度18 mmT型槽间距离80 mm主轴孔锥度7 ： 24 (50#)主轴变速级数18主轴转速范围301500 r/min主轴电动机功率7. 5 Kw主轴电动机转速960 r/min工作价纵向切削进给速度 51000 mm/min匚作台横向切削进给速度 51000 mm/min匚作台升降切削进给速度5、1000 mm/minL作台纵向快速进给速度4000 mm/minL作台横向快速进给速度3000 mm/min1:作台升降快速进给速度 2000 mm/min精度分辨率0. 004 mm定位精度0. 025/300重复定位精度0.015机床外形2245X1780X1920 mm包装箱外形2400X1700X2400 mm机床重量3300 Kg3500 Kg磨和倒角可选用磨床，车床，这里主要考虑数控加工，所以不再讨论。2 .工艺装备的选用：工艺装备主要包括刀具、夹具、和量具。加工该阀体零件所需 刀具有端面铳刀，麻花钻，镶刀，磨刀，车刀，所需的夹具均 为专用夹具，量具为游标卡尺。2 . 8加工余量、工序尺寸和公差的确定快速阀阀体零件材料为HT150,生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。1,左右端面左右端面，粗糙度为6. 3,查机械制造工艺学，表2-8,得Z=2mm3 .中心中28孔由28孔的粗糙度为12. 5,只需车加工即能满足精度要求，查查机械制造工艺学，表3-11,得单边余量Z=1.0mm4 . 8-013孔和6-M12螺纹孔很难直接铸造成型，所以采用实心铸造5 .铳削下端面：粗铳：选用中160的刀具，由材料HT150,和数控机床参数可查工艺 手册知，主轴转数为180i7min,进给速度为300mm/min,背吃刀量为1.5,粗铳走刀一次就可完成粗铳，铳削宽度为100,工时为：100/30060=20s粗铳后的二序尺寸为下端面距中心线的距离为40.粗铳能达到粗糙度为12. 5,等级为12等级。半精铳：选用中160的刀具，由材料HT150,和数控机床参数可查工艺手册知，主轴转数为180i7min,进给速度为150mm/min,背吃刀量为。5,半精铳走刀一次就可完成半精铳，铳削宽度为100,工时为：100/15060=40s半精铳后的工序尺寸为下端面距中心线的距离为4O7.o6;mm,粗 铳能达到粗糙度为6. 3,等级为9等级。所以铳削时间为60s；6 .镇38H7的孔1 .加工条件工件材料：HT200,时效处理，砂型铸造加工要求：僮孔中38mm刀 具：由25x25链刀2 .计算切削用量粗健： 查简明手册表4. 2-19和4. 2-20, 4. 2-21得1 二60mm/min=0. 07mm/zn=1000v/(3. 14*d) =1000*60/ (3. 14*0. 07)=273查参考文献，取心=400 r/min切削工时:L=15. 5mmTn二L/Vk 15. 5/ (273*0. 07) =0. 81s粗铳可达到精度等级为IH2,工序尺寸为37. 8/弋 精度等 级为12级；精神： 查简明手册表4. 2-19和4. 2-20, 4. 2-21得V=30mm/min=0. 07mm/z二9. 6mmn=1000v/(3. 14*d) =1000*30/ (3. 14*0. 07)=136查参考文献，取”500 r/min切削工时：L=20mmT=，/Vf=20/ (136*0. 07) =2. Is精铳可达到精度等级为IT9,工序尺寸为由38但，粗糙度为3. 2umo6 .钻4-M10的螺纹底孔中9选用9高速钢锥柄麻花钻(工艺表3.1 6)由切削表2.7和工艺表4. 2-16查得人=0.28/匕什=16min （切削表2. 15）1000匕嗔ttD1000 x16zrxlO= 509(/7 min)按机床选取4 =500 minvv1000.4x8.5x545fooo=1455(/72/min)基本工时:=O.lO(min)/ + /1+/,10 + 3 + 3机/机545x0.287 .攻螺纹4-M10mm选择M1 Omm iSj速钢机用丝锥f等于工件螺纹的螺距p，即f = .25mm/r匕机=7.5m/minV=1000Vc/(3. 14*D) =1000*7. 5/(3. 14*10)=238 (r/min)按机床选n=300r/min=3. 14*10*300/1000=9. 42 (m/min)基本工时：T二；n Mf二(10+3+3) /300/1. 25=0. 042min三.夹具设计3.1.设计夹具的要求为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要 设计专用夹具。由指导老师的分配工序6：铳下端面，膛38的孔，和钻4-M10 的螺纹孔。3. 2定位基准的选择1.初步装夹方案：表3-1.装夹的初步方案表工序定位元素预选夹具备注加工左端面底面,中38孔，M10孔专用夹具1加工右端面底面,38孔,M10孔专用夹具1加工上端面左边法兰中 115端面圆周 面专用夹具2加工下端面左边法兰中70 凸台端面专用夹具3由指导老师分配任务，我负责加工下端面，选用专用夹具3,其定 位基准为左边法兰中70凸台端面，由于中70凸台端面在前面的工 序中已经进行了半精加工，故可作为精基准。3. 3定位分析：左端面可作为一个定位面，限制了 z轴方向的移动，由于左端面 法兰周边面上有孔，而且还有一个中心通孔，故可选用一面两孔 定位原理，一面为中70凸台端面，两空为左端面上任意一个中13 的孔，和中28中心通孔，其原理图为：图3-1快速阀阀体一面两空定位原理图3. 3.定位元件的选择：根据中13的孔可查机床夹具设计手册定位销，选择固定式定 位销，其同轴度误差为中0.01; 一面可选择精度较高的夹具体底 板表面，中心孔定位可选择夹具体上凸出来的中28的圆柱凸台。3. 4.加紧机构的分析：由于中心孔是通的，所以可以在通孔内加一个螺栓，在夹具体上 钻一与螺栓配合的螺纹孔，上端加一个盖板，与螺栓配合，由于 螺栓直径比通孔小，故可在盖板上加一个外径为中28的套筒。当 上紧螺栓时，就会使盖板压紧工件，起到夹紧作用。3. 5加紧元件的选择：加紧机构需要二个标准件，即一个普通的六角螺栓，一个垫圈， 根据需要可选择M20的螺栓，和M20的垫圈。其加紧后工件受力图为：图3-2快速阀阀体加紧后工件受力示意图