机械制造技术课程设计阀体加工工艺及钻2φ10孔夹具设计【全套图纸】

阀体加工工艺（钻直径为十孔）夹具设计说明书目 录1第1章 引言3第2章 零件分析42.1 零件的作用42.2 零件的工艺分析4第3章 工艺规程设计63.1 确定毛坯的制造形式63.2 毛坯的设计63.3 选择定位基准73.3.1 精基准的选择83.3.2 粗基准的选择83.4 制定工艺路线93.4.1 工艺路线9第4章 确定切削用量及基本工时11第5章 夹具设计215.1 本课题夹具设计21问题的提出215.2 定位基准的选择215.3 定位元件的选择215.4 切削力及夹紧力计算225.5 夹紧机构设计235.6 定位误差分析235.7 夹具设计及操作简要说明24设计小结25参考文献26第1章 引言工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。全套图纸，加153893706机床夹具就是在机床上将工件进行定位、夹紧，将刀具进行导向的一种装置，其主要作用就是使工件相对与机床和刀具有一个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变现代工业的一个显著特点是：新产品发展快，质量要求高，品种规格多，产品更新换代周期短。反映在机械工业上，多品种、小批量生产在生产类型比例中，占了很大比重。为了适应这一要求，必须做好生产技术准备工作，而机床夹具是这一工作的重要组成部分。阀体的加工工艺规程及钻2-10孔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。第2章 零件分析2.1 零件的作用图2.1 零件图阀体是一种一种阀上的零件，是阀的主体，起密封、定位的作用，孔系位置精度要求较高，过流孔精度要求及表面粗糙度要求较高。2.2 零件的工艺分析阀体零件的材料为HT150，灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压。但灰铸铁的铸造性能和切削加工性能优良。生产纲领为10000件一年，属于中小批量生产。零件有2组加工面，一组是以底面为基准的加工面，一组是以中心孔为基准的加工面，他们有位置度要求。以下是本零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：(1) 一组是以底面为基准的加工面，这组面主要是上表面B及A、C、D面，15孔及G3/8螺纹。(2) 以10孔为基准的加工面，这组加工面主要是M24x2、20、M36x2、32、槽18。第3章 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形式零件材料为HT200，由于零件为10000件/年，属于中小批生产，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，这样有利于保证铸件的尺寸要求。3.2 毛坯的设计阀体零件材料为 HT200，毛坯重约3Kg。生产类型为成批生产，采用砂型铸造，机械翻砂造型，2级精度组。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下： 1. 阀体的D端面及B端面、A端面，C端面该阀体的下端面粗糙度都是6.3，只要进行铣加工就能满足光洁度要求。根据资料可知，选取加工余量等级为G，选取尺寸公差等级为9级。所以根据相关资料和经验可知，阀体的A、B、C、D端面的单边余量为2mm。2. 其余各孔其余各孔均为实心根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了，毛坯的具体形状和尺寸见图3.1“阀体”零件毛坯简图。图3.1“阀体”零件毛坯图3.3 选择定位基准正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容，也是保证零件加工精度的关键。定位基准分为精基准、粗基准和辅助基准。在最初加工工序中，只能用毛坯上未经加工的表面作为定位基准(粗基准)。在后续工序中，则使用已加工表面作为定位基准(精基准)。 在制定工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准以保证达到精度要求并把各个表面加工出来，然后再考虑选择合适的粗基准把精基准面加工出来。另外，为了使工件便于装夹和易于获得所需加工精度，可在工件上某部位作一辅助基准，用以定位。应从零件的整个加工工艺过程的全局出发，在分析零件的结构特点、设计基准和技术要求的基础上，根据粗、精基准的选择原则，合理选择定位基准。3.3.1 精基准的选择“基准重合”原则应尽量选用被加工表面的设计基准作为精基准，即“基准重合”的原则。这样可以避免因基准不重合而引起的误差。 “基准统一”原则应选择多个表面加工时都能使用的定位基准作为精基准，即“基准统一”的原则。这样便于保证各加工表面间的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差，并简化夹具的设计制造工作。“互为基准”原则 当两个表面的相互位置精度及其自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可采用这两个表面互为基准，反复多次进行精加工。“自为基准”原则 在某些要求加工余量尽量小而均匀的精加工工序中，应尽量选择加工表面本身作为定位基准。对于精基准而言，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，进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。 3.3.2 粗基准的选择若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选该表面为粗基准。在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件上每个表面都要加工，则应以加工余量最小的表面作为粗基准。这样可使这个表面在加工中不致因加工余量不足，造成加工后仍留有部分毛面，致使工件报废。在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件有的表面不需要加工时，则应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基准。若既需保证某重要表面加工余量均匀，又要求保证不加工表面与加工表面的位置精度，则仍按本原则处理。选作粗基准的表面，应尽可能平整和光洁，不能有飞边、浇口、冒口及其他缺陷，以便定位准确，装夹可靠。粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次，否则定位误差太大。但是，当毛坯是精密铸件或精密锻件，毛坯质量高，而工件加工精度要求又不高时，可以重复使用某一粗基准。粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面的精加工至关重要。从零件图上可以看出，D面是设计基准，首先以D面为粗基准，加工出B面，再以B面为基准，加工出D面，再以D为精基准加工其它表面，这样可以满足加工要求。 3.4 制定工艺路线3.4.1 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，可以考虑采用通用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。方案一工序1：铸造工序2：时效处理工序3：粗铣D面。工序4：粗铣B面工序5：钻孔23、钻孔32、倒角C1工序6：钻中心孔10，钻孔20、倒C1，攻丝M24工序7：铣A面工序8：铣C面工序9：钻A面15，攻丝G3/8工序10：钻C面15，攻丝G3/8工序11：钻2-10，铰孔2-10工序12：粗铣槽18，精铣槽18工序13：攻丝M36 x2方案二工序1：铸造工序2：时效处理工序3：以D为粗基准，铣B面。工序4：铣D面工序5：钻中心孔10工序6：钻孔23、钻孔32、倒角C1工序7：钻孔20、倒C1，攻丝M24工序8：铣A面工序9：铣C面工序10：钻A面15，攻丝G3/8工序11：钻C面15，攻丝G3/8工序12：钻2-10，铰孔2-10工序13：粗铣槽18，精铣槽18工序14：攻丝M36 x2工艺方案一和方案二的比较，方案一先粗铣D面，方案二先铣B面，由于D面为设计基准，以B为精基准加工D面更能保证D面的精度，从而保证其它尺寸，因此，本工艺设计选用方案二更为合理。第4章 确定切削用量及基本工时工序3：以D为粗基准，铣B面1.选择刀具及机床刀具选取高速钢端铣刀，机床采用X61W万能铣床=2mm，=35mm，=42.5m/min，=3。2. 决定铣削用量。1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成=2mm2）决定每次进给量及切削速度 根据X61W型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 =0.2mm/齿，则r/min按机床标准选取380r/minm/min当380r/min时= =0.23380=228mm/min3）计算工时切削工时：，则机动工时为.工序4：铣D面1.选择刀具及机床刀具选取高速钢端铣刀，机床采用X61W万能铣床=2mm，=35mm，=42.5m/min，=3。2. 决定铣削用量。1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成=2mm2）决定每次进给量及切削速度 根据X61W型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 =0.2mm/齿，则r/min按机床标准选取380r/minm/min当380r/min时= =0.23380=228mm/min3）计算工时切削工时：，则机动工时为.工序5：钻中心孔101、选择刀具和机床机床：Z550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102、确定钻削用量1)进给量 取=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速=955r/min与955r/min相近的机床转速为996r/min。现选取=996r/min。所以实际切削速度=m/min 5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 ;其中; =4mm; =3mm;= =0.285(min)工序6：钻孔23、钻孔32一、钻孔231、选择刀具和机床机床：Z550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102、确定钻削用量1)进给量 取=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速=415.4r/min与415.4r/min相近的机床转速为351r/min。现选取=351r/min。所以实际切削速度=m/min 5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 ;其中; =6mm; =0mm;= =0.4(min)一、钻孔321、选择刀具和机床机床：Z550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102、确定钻削用量1)进给量 取=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速=298r/min与298r/min相近的机床转速为250r/min。现选取=250r/min。所以实际切削速度=m/min 5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 ;其中; =6mm; =0mm;= =2.01(min)工序7：钻孔201、选择刀具和机床机床：Z550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102、确定钻削用量1)进给量 取=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速=477r/min与477r/min相近的机床转速为500r/min。现选取=500r/min。所以实际切削速度=m/min 5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 ;其中; =6mm; =0mm;= =0.32(min)工序8：铣A面1.选择刀具及机床刀具选取高速钢端铣刀，机床采用X61W万能铣床=2mm，=35mm，=42.5m/min，=3。2. 决定铣削用量。1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成=2mm2）决定每次进给量及切削速度 根据X61W型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 =0.2mm/齿，则r/min按机床标准选取380r/minm/min当380r/min时= =0.23380=228mm/min3）计算工时切削工时：，则机动工时为.工序9：铣C面1.选择刀具及机床刀具选取高速钢端铣刀，机床采用X61W万能铣床=2mm，=35mm，=42.5m/min，=3。2. 决定铣削用量。1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成=2mm2）决定每次进给量及切削速度 根据X61W型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 =0.2mm/齿，则r/min按机床标准选取380r/minm/min当380r/min时= =0.23380=228mm/min3）计算工时切削工时：，则机动工时为.工序10：钻A面15，攻丝G3/81、选择刀具和机床机床：Z550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102、确定钻削用量1)进给量 取=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速=636.9r/min与636.9r/min相近的机床转速为500r/min。现选取=500r/min。所以实际切削速度=m/min 5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 ;其中; =6mm; =3mm;= =0.88(min)工序11：钻C面15，攻丝G3/81、选择刀具和机床机床：Z550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102、确定钻削用量1)进给量 取=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速=636.9r/min与636.9r/min相近的机床转速为500r/min。现选取=500r/min。所以实际切削速度=m/min 5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 ;其中; =6mm; =3mm;= =0.88(min)工序12：钻2-101、选择刀具和机床机床：Z550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102、确定钻削用量1)进给量 取=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)确定机床主轴转速=955r/min与955r/min相近的机床转速为996r/min。现选取=996r/min。所以实际切削速度=m/min 5) 切削工时，按工艺手册表6.2-1。 ;其中; =3mm; =2mm;= =0.1(min)2= =0.2(min)工序13：粗铣槽18，精铣槽18粗铣槽181.选择刀具及机床刀具选取不重磨损硬质合金圆周铣刀，刀片采用YG8，机床采用X61W万能铣床=1mm，=60mm，=42.5m/min，=8。2. 决定铣削用量。1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成=1.5mm2）决定每次进给量及切削速度 根据X61W型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 =0.1mm/齿，则r/min按机床标准选取200r/minm/min当200r/min时= =0.18200=160mm/min3）计算工时切削工时：，则机动工时为.精铣槽181.选择刀具及机床刀具选取不重磨损硬质合金圆周铣刀，刀片采用YG8，机床采用X61W万能铣床=1mm，=60mm，=42.5m/min，=8。2. 决定铣削用量。1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成=1.5mm2）决定每次进给量及切削速度 根据X61W型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 =0.1mm/齿，则r/min按机床标准选取200r/minm/min当200r/min时= =0.18200=160mm/min3）计算工时切削工时：，则机动工时为.第5章 夹具设计5.1 本课题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，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计工序12（钻2-10，铰孔2-10）的夹具。问题的提出 本夹具主要用于钻2-10，钻孔之前，其它各表面已加工好，本道工序属于精加工，加工精度要求较高，为此，本夹具主要考虑如何提高加工精度，同时要注意提高生产效率。5.2 定位基准的选择采用已加工的底面D 、和已加工的孔32为定位基准，用底面、定位销和一挡销限制工件六个自由度，达到完全定位。为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用螺栓压块作为夹紧机构。5.3 定位元件的选择由上可知，由底面，定位销，挡销定位。所以选用的元件为定位销和挡销。5.4 切削力及夹紧力计算 刀具：高速钢钻头，直径d=10mm，f=0.13mm/r 钻头转速 n=16.6r/s工件材料：灰铸铁 HB=20-40则： 切屑扭矩 M=10 （表336） =225.63100.41.05910 =9.1（Nm）轴向力 F=588.60100.41.059 =1148（N） 其中 K=K=()=()=1.059由零件定位、装夹方式可知，只有钻削时产生的转矩能引起零件的松动。由夹紧机构产生的实际夹紧力应满足下式： M=40F F=227.7(N)式中，安全系数为基本安全系数1.5；为加工性质系数1.1；为刀具钝化系数1.1；为断续切削系数1.1。所以 （N）5.5 夹紧机构设计为了实现快速夹紧，同时要使夹紧力比较大，采用如下图所示的夹紧机构，由压块，拧紧螺栓组成，其示意图如下：5.6 定位误差分析夹具的主要定位元件为一平面，一定位销，一挡销：定柱面是与孔相配合的，通过孔与零件柱面的配合来确定加工孔的中心，用一挡销限制周转旋转的自由度，最后达到完全定位。因此，定位销与其相配合的孔的公差相同。所加工孔的定位误差由32的孔的公差决定，由于32为自由公差，由于孔距低面120mm,距中心为40mm均为自由公差。因此，采用定位销定位，能使公差满足要求。5.7 夹具设计及操作简要说明在设计夹具时，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，降低成本。本道工序为钻床夹具选择了螺栓压块夹紧方式，使用过程中注意对夹具要防锈保护。设计小结这次课程设计使我受益匪浅，为我今后的学习和工作打下了一个坚实而良好的基础。在此衷心感谢老师和同学的帮助和指导。参考文献1 郭宗连、秦宝荣.机械制造工艺学.中国建材工业出版社，1997年.2 冯道.机械零件切削加工工艺与技术标准实用手册.安徽文化音像出版社，20033 艾兴、肖诗纲.切削用量简明手册.机械工业出版社，1994年.4 李益民.机械制造工艺设计简明手册.机械工业出版社，1994年.5 哈尔滨工业大学、上海工业大学.机床夹具设计.上海科学技术出版社，1983年.6 东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学.机床夹具设计手册.上海科学技术出版社，1990年. 7 马贤智.机械加工余量与公差手册.中国标准出版社，1994128 王光斗.机床夹具设计手册.上海科学技术出版社，2002826