机械制造技术课程设计阀体零件的加工工艺及铣上端面夹具设计【全套图纸】

课程设计说明书题目：阀体零件的铣上端面夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师 ：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其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。全套图纸，加153893706目 录序言1第一章 零件的分析21.1零件的作用21.2零件的主要技术条件分析2第一章 零件工艺规程设计32.1确定零件的生产类型32.2确定零件毛坯的制造形式32.3制定工艺路线42.4确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸52.5确定各序工艺装备及切削用量8第三章 夹具设计143.1概述143.2方案设计143.3切削力和夹紧力的计算143 .4 定位误差分析153.5 夹具设计及操作说明15总 结17致 谢18参 考 文 献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。第一章 零件的分析1.1零件的作用阀体是整体装置的重要零件，它支撑中心部分，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是螺纹连接，因而该零件的螺纹承受着一定载荷，以及一定的冲击力，所以该零件承受着静、动载荷。1.2零件的主要技术条件分析1、 为了适合铸件技术要求，因而采用精度等级为CT12。2、 为了保证铸件整个零件的中心高度，首先以底平面为基准，粗镗直径为30的孔，再以该孔为基准，粗铣底平面，最后以底平面为精基准，精镗以上的孔，再精铣底平面，以上步骤均需要专用铣夹具等。3、 两螺纹孔的中心距为46，该尺寸的要求较高，为了保证尺寸的配合，这两个螺纹孔应该到最后进行钻孔。4、 内孔承受着较高工作力，因而它的内孔配合度较高，要求有较高的粗糙度，只有这样的粗糙度才能满足零件工作时的需要。5、 有关螺纹的技术要求：阀体在工作时，将受到一定的载荷，这一载荷又将传到螺纹上，因此，对于安装这两个螺纹端面有一定的粗糙度，该粗糙度为3.2，属于铸造件中较高的粗糙度要求。6、 有关结合面的技术要求：阀体在工作中受到冲击性质动载荷以及静载荷，结合面的歪斜将使中心部分不能正常工作，最终导致机体整体不能正常工作，因此，对结合面的平面度要求较高。第二章 零件工艺规程设计2.1确定零件的生产类型生产纲领的确定：N零=Q* n（1+） 式中：N零：零件的生产纲领；Q：产品的生产纲领，Q=5000台/年；n:每一产品中包含该零件的数量 n=1；：零件的备品率，一般情况下为=3%5%取4%：零件的平均废品率，取=1；N零=5000*1（1+4%+1%） =5，025件/年根据任务书可知零件为大量生产。2.2确定零件毛坯的制造形式影响毛坯选择的因素通常包括：1、零件材料的工艺性及对材料组织的要求。2、零件的结构形状和外形尺寸。3、零件对毛坯精度，表面粗糙度和表面层性能的要求。4、零件生产纲领的大小。5、现有生产能力和发展前途。由于阀体要求有较高的强度和刚度，以及良好的耐磨性和疲劳强度，材料选择HT200。因为阀体在工作中承受静载荷以及小量的动载荷，为了使金属纤维尽量不被切断，非加工表面对称均匀，使零件工作可靠，并且铸件的铸造性能较好，。由于该零件的轮廓尺寸不大，生产类型为大量生产，又考虑零件的加工条件要求较高。为了保证加工质量、提高生产率、降低成本、减少工人的劳动强度，确定采用铸造成型。2.3制定工艺路线1、 工艺过程的安排：在阀体加工中，影响加工精度的主要因素有： 阀体本身的刚度比较地，在外力（切削力、夹紧力）的作用下，容易变形。 阀体是铸造件，孔的加工余量大，切削时将产生的残余内应力，并引起应力重新分布。因此，在安排工艺过程中，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开，既把粗加工安排在前，半精加工安排在中间，精加工安排在后面。这是由于粗加工工序的切削余量大，因此，切削力、夹紧力必然大，加工后容易变形。粗精加工分开后，粗加工产生的变形，可以在半精加工修正，半精加工中产生的变形可以在精加工中修正。这样逐步减少加工余量，切削力及内应力作用。逐步修正加工的变形就能最后达到零件的技术要求。2、 各主要表面的工序安排如下：一端面：铣。钻孔、镗孔。钻10孔，锪孔20，再锪孔27，车退刀槽，车螺纹两螺纹孔：钻底孔、攻丝。4一些次要表面的加工，则视需要和可能安排在工艺过程的中间或后面。3、 阀体工艺路线的方案之一：铸造时效处理；铣床96x80平面；车48的端面和外圆钻25的孔车54和47的圆铣上端面钻10孔锪孔20深28再锪孔27深15车退刀槽和螺纹孔钻4-M1211：检验12;入库4、此方案具有如下特点：加工阶段划分得较合理：a.阀体本身的刚度比较地，在外力（切削力、夹紧力）的作用下，容易变形。b.阀体是铸造件，孔的加工余量大，切削时将产生的残余内应力，并引起应力重新分布。因此，在安排工艺过程时，就需要把各表面的粗、精加工工序分开，即把粗加工安排在前，半精加工安排在中间，精加工安排在后面。这样避免了由于粗加工工序切削余量大，切削力、夹紧力必然大，加工后易产生变形。如：内应力引起的变形；夹紧力较大引起的变形；切削温度过高引起的变形；工艺系统的热变形等的影响。粗、精加工分开后，粗加工产生的变形可以在半精及精加工中得到修正，就能最后达到零件的技术要求。同时，还能合理地使用设备，保证加工质量。在粗加工各表面后及早地发现毛坯缺陷，避免损失更多的工时和费用。定位基准的选择阀体加工作为精基准的表面是大端面，以及两台阶面为定位面，而作为精基准的表面应该提前加工完。在选择粗基准时考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面的尺寸、位置符合图纸要求。因此按照粗基准选择原则，以端面为粗基准来加工底平面精基准。在阀体的加工过程中定位基准满足基准重合原则，简化了工艺过程的制定，使夹具的设计、制造简单，降低成本。按照工序分散的原则来拟定工艺路线：阀体的加工过程中，各加工工序的组合基本上是按照工序分散的原则进行的。由于阀体的形状复杂，要加工表面不便于集中加工，为了适应大批量生产的快节奏，必须在各工序采用高效率的专用机床和夹具，以提高生产率，保证加工质量，使各工序的时间趋于平衡，按一定的节拍组织流水生产。虽然现代生产的发展多趋向于工序集中，但工序分散在大批量生产中仍应用很广泛。2.4确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸阀体材料为HT200。机械加工余量对工艺过程有一定的影响，余量不够，不能保证零件的加工质量。余量过大，不但增加机械加工的劳动量，而且增加了成本。所以，必须合理地安排加工余量。本设计采用查表法确定各表面的加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸及公差等级。（1） 单边、双边的加工余量及工序尺寸的确定由（）表2.24 =6.5 =4.5铸件机械加工余量基本尺寸加工余量数值大于至-1005.56.06.57.58.59.01011123.54.04.55.56.05.56.56.57.51001606.57.08.09.010111213144.04.55.56.07.07.08.08.09.01602507.58.59.51113131515175.06.07.08.59.08.5109.5112504008.59.5111315151718205.56.58.01011101212144006301011131618172020236.57.59.512131214131663010001213151820202323267.5911141514171518基本尺寸加工余量数值大于至100016001315172023232627308.51013161716191821表2.2-4注：1、表中每拦有两个加工余量数值，上面的数值是以一侧为基准，进行单侧加工的加工余量，进行单侧加工的加工余量值。下面为双侧加工时，每侧的加工余量值。2、表中略去基本尺寸大于160010000mm的加工余量数值。（2） 铸件公差等级的确定表（）2.25可知成批和大量生产的铸件机械加工余量等级工艺方法尺寸公差加工余量加工余量等级铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金锌合金轻金属合金镍基合金钴基合金砂型手工造型CT11131113111310121012-911-MAJHHHH-H-砂型机器造型及壳型CT810810810810810-79-MAHGGGG-G-金属型CT-797979797968-MA-FFFFFF-低压铸造CT-797979797968-MA-FFFFFF-压力铸造CT-684657-MA-EEE-熔模铸造CT575757-46-465757MAEEE-E-EEE表2.2-5注：1、 型铸造的铸件，顶面（相对浇注位置）的加工余量等级，比底、侧面的加工余量等级需降低一级选用。例：尺寸公差为CT12级，加工余量底、侧面为MAH级。2、 型铸造铸件的底、侧面所采用加工余量等级为选定的尺寸公差等级所对应的全部加工与量等级中最粗级时。例：底、侧面加工与量为CT12级，MAH级。3、 砂型铸造孔的加工余量等级可与底面、侧面相同的等级。（3） 铸造孔的最小尺寸 在铸造工艺上为制造方面，一般当铸造孔径小于规定尺寸时可不铸出，零件上的孔如难以机械加工，最小孔径也可放宽到特殊情况数值。（4） 铸造壁的最小厚度各种铸造方法铸件的最小壁厚可见表。（5） 铸造斜度对于砂型及硬型铸件常选用3，压铸件常选用1302。待加工表面的斜度数值可以大一些，非加工表面斜度数值可适当减小。一般参照表选取。为便于模具制造及造型，各面斜度数值应尽量一致。2、 底面加工余量及工序尺寸的确定查表2.2-4可得总余量A=6.5mm由表可得精铣=0.5 粗铣=A-0.5=6mm 3、 螺纹孔加工余量及工序尺寸的确定由表可得钻孔直径为8.5，加工余量=2.54、 台阶孔加工余量的确定由表查得总余量为A=6.5精铣=0.5（单面）粗铣=A-2=6.5-1=5.52.5确定各序工艺装备及切削用量工序三：铣96x80的平面铣96x80底平面查参考文献14表2.4-73刀具：硬质合金铣刀（面铣刀），材料：，D=68mm ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=3.5mm所以铣削深度：=3.5mm每齿进给量：根据参考文献7表2.4-75，取，铣削速度：参照参考文献7表3034，取V=1.33m/s机床主轴转速： 式（2.1）式中 V铣削速度； d刀具直径。机床主轴转速：按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量：6.7mm/s60=402mm/min ：根据参考文献7表2.4-81, 被切削层长度：由毛坯尺寸可知铣刀切入时取： ，铣刀切出时取：根据机械制造工艺学表可得：=0.22min由表3.3-7得：操作机床时间为：0.83 min由表3.3-8得：测量工件时间为：0.14 minT1=0.97min则T总=T1+T2 =1.19min工序四：车48的外圆和端面工序车、：（T1=T辅助时间 T2=T机床时间）粗车48外圆时：因为单边与量: Z=2mm根据参考文献表3中3-1得：f=0.5 m/r根据参考文献5中5.3-20得：v=82 m/r则机床主轴转速工时定额： 根据参考文献表3中 3.3-3得：操作机床时间为：0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64 min根据参考文献由表3中 3.3-4得：测量工件时间为：0.08+0.08=0.16 min所以T1=0.64+0.16=0.8 min根据参考文献表5.4-1得机动时间为：T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r根据文献13 表2-24得T基公式-则T总=T1+T2+T基=0.347 min工序五：钻25孔钻孔切削深度：进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-52，取切削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-53，取机床主轴转速，由式（1.1）有：，取实际切削速度，由式（1.2）有：被切削层长度：刀具切入长度： 式（1.8）刀具切出长度： 取走刀次数为1基本工时： 式（1.9）工序六镗54和47内孔时；镗54时：切削用量：ap=3 毛坯孔径d=50由表8.2-1得：f=0.5 m/r v=80 m/r则n=318V/D=1817.1m/r取D=1800r/min实际切削速度工作台每分钟进给量被切削层长度刀具切入长度刀具切出长度 取行程次数：基本工时，由式（1.5）有：镗47孔时切削用量：ap=3 毛坯孔径d=43由表8.2-1得：f=0.5 m/r v=80 m/r则n=318V/D=1817.1m/r取D=1800r/min实际切削速度工作台每分钟进给量被切削层长度刀具切入长度刀具切出长度 取行程次数：基本工时，由式（1.5）有：，工序七和工序三的计算相同，在此不在累述工序十:钻4-M12螺纹孔钻M12螺纹孔底孔10.2；根据机械加工工艺手册表查得：进给量,切削速度，切削深度机床主轴转速取 实际切削速度被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取根据机械制造工艺学表可得：=0.09攻丝M12选择M12mm高速钢机用丝锥 f等于工件螺纹的螺距p，即 按机床选取 基本工时： 由表3.3-9得：装夹工件时间为0.17min由表3.3-10得：松开卸下工件时间为0.15min由表3.3-12得：测量工件时间为：0.04min所以辅助时间是T1=1.34 min T2=0.094=0.36min则T总=T1+T2=1.80min第三章：夹具设计3.1概述在机床对零件进行机械加工时，为保证工件加工精度，首先要保证工件在机床上占有正确的位置，然后通过夹紧机构使工件的正确位置固定不动，这一任务就是由夹具来完成。对于单件、小批生产，应尽量使用通用夹具，这样可以降低工件的生产成本。但由于通用夹具适用各种工件的装夹，所以夹紧时往往比较费时间，并且操作复杂，生产效率低。 本零件属于大量生产，零件外形也不适于使用通用夹具，为了保证工件精度， 提高生产效率，设计专用夹具就显得非常必要。3.2方案设计方案设计是夹具设计的第一步，也是夹具设计关键的一步，方案设计的好、坏将直接影响工件的加工精度、加工效率，稍不注意就会造成不能满足工件加工要求，或加工精度不能达到设计要求，因此必须慎重考虑。设计方案的拟定必须遵循下列原则：1、 定位装置要确保工件定位准确和可靠，符合六位定位原理。2、 夹具的定位精度能满足工件精度的要求。3、 夹具结构尽量简单，操纵力小而夹紧可靠，力争造价低3.3切削力和夹紧力的计算2 ） 切削力及夹紧力计算粗铣时受力最大，选用高速端面铣刀刀具：高速钢端面铣刀，38mm。铣时的轴向力查文献表15-31， 由于工件所受加紧力与切削力方向相互垂直，为防止工件在切削力作用下沿90mm段较小平面侧边倾斜，使工件离开基面所需的夹紧力 ， 摩擦系数查4表3-19，=0.25。 安全系数 ，式中 K基本安全系数1.5；K加工状态系数1.2；K刀具钝化系数1.5，由文献4表3-20查得；K切削特点系数1.0；K考虑加紧动力稳定性系数1.3。L=20mm, H=42mm, l=34mm查文献4表3-26，知d=10mm的螺栓许用加紧力，因 ，此选用该螺栓加紧足以满足加紧要求。3 .4 定位误差分析 夹具的主要定位元件为心轴和定位块，该定位心轴是根据零件定位方案设计的专用件，定位精度较高，同时铣面时，面自身没有精度要求，因此定位误差可以不予考虑。3.5 夹具设计及操作说明如前所述，在设计夹具时，为提高生产率，首先想到是怎么样方便的安装和拆卸，本道工序就是采用了开口压板压紧的方式。由于本夹具是对工件进行铣上端面，因此在铅直方向受到很大的冲击力，故在其相应的方向上应适当的考虑强度上的要求。并设法减少夹具的的占地面积，使之很方便的操作和快速的切换工件。夹具体上用40孔定，定位钉定位，加一定位块限制2个自由度，靠铣削时的里来限挤进工件，即满足定位要求又能增加定位稳定性。夹紧装置使用移动压板，操作方便。夹具体也是由定位夹紧需要设计而成，工件的拆装也比较方便，总体上这套夹具方案能够满足生产要求。 装配图附图如下总 结课程设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。毕业设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。致 谢这次课程设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次课程设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 参 考 文 献1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994年2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994年3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983年4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990年5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981年10月6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997年