阀盖加工工艺规程及工装夹具设计

城南学院 阀盖加工工艺规程及夹具设计毕业设计阀盖加工工艺规程及工装夹具设计摘要 零件的加工工艺编制，在机械加工中占有非常重要的地位零件工艺编制得合不合理，这直接关系到零件最终能否达到质量要求，夹具的设计也是不可缺少的一部分 ，它关系到能否提高其加工效率的问 题。因此这两者在机械加工行业中是至关重要的环节。 阀盖零件的主要加工表面为孔和外圆表面。外圆表面加工根据精度要求可选择车削和磨削。孔加工方 法的选择比较复杂 ，需要考虑零件的结构特点 、孔径大小 、长径比 、精度和粗糙度要求以及生产规模等各种因素 。对于精度要求较高的孔往往还要采用几种不同的方法顺次进行加工。 在机床上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在正确位置上固定不动 ，这一任务就是由机床夹具完成 。对于单件 、小批量生产，应尽量使用通用夹具 ，这样可以降低工件的生产成本 。但是由于通用夹具适用各种工件的装夹，所以夹，时往往比较费时间，并且操作复杂生产效率低，也难以保证加工精度，为此需设计专用夹具。 通过该课程设计，将所学理论与生产实践相结合，锻炼了自己分析问题、解决问题的能力，在这个过程中我独立地分析和解决了零件机械制造的工艺问题，设计了机床专用夹具的典型结构，提高了结构设计能力，为今后的工作进行了一次适应性锻炼，从而为以后打下了坚实的基础。关键词：工艺设计；基准选择；切削用量；定位误差 THE VALVE COVER PROCESSING PROCEDURE AND FIXTURE DESIGN ABSTRACT Is the components craft establishment, holds the very important status in the machine-finishing, the Components craft establishes reasonable, whether do this direct relation components achieve the available quality requirement finally; Jigs design is also an essential part, whether does it relate raises its processing efficiency the question.Therefore this both in the machine-finishing are the important links. Sleeve components main processing surface for hole and outer annulus surface. The outer annulus face work needs to request according to the precision to be possible to choose the turning and the grinding. The hole processing methods choice is quite complex, needs to consider the components the unique feature, the aperture size, the length to diameter ratio, the precision and roughness request as well as the scale of production and soon each kind of factor. Of then must use several different methods regarding the accuracy requirement high hole to carry on the processing in order. This design s cylinder, will pass through half finished boring, the finished boring, the fine articulation and the trundle successively for the guarantee holes precision and the surface quality successively for the guarantee holes When the engine carries on the bed machine-finishing to the componets , is guaranteed that the work piece work in gaccuracy, first needs to guarantee the work piece holds the correct position on the engine bed, then causes the work piece in the correct position through the clamp organization fixed motionless, this duty is completes by the engine bed jig. Regarding the single unit, the small batch production, should use the universal jig as far as possible, like this may reduce the work piece the production cost. But because the universal jig is suitable each kind of work piece the attire to clamp, therefore time clamp often compares spends the time and operates complex ,the production efficiency is low ,also guarantees the work in gaccuracy with difficulty, for this reason must design the unit clamp. Through the curriculum design, the theory and production practice, exercise their ability to analyze and solve problems,in this process,I independently analyze and solve the process problems of parts in machinery manufacturing, design of the typical structure of machine tool fixture, and improve the design ability structure, Conducted an adaptive training for future work, so as to lay a solid foundation.Key word: Craft；datum；cutting；specifications；localization； datum,；positionerror 第 4 页 共 36 页目录1. 绪论61.1机床夹具在机械加工中的作用61.2 机床夹具的分类71.3机床夹具的组成81.4本设计的目的92.阀盖加工工艺规程设计102.1 零件的分析102.1.2 零件的工艺分析102.1.3 零件的生产类型112.2 阀盖加工的主要问题和工艺过程设计112.2.1 确定毛坯的制造形式112.2.2 定位基准的选择122.2.3 确定工艺路线132.2.4 确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸152.2.5 确定切削用量172.3 小结243. 专用夹具设计253.1 对专用夹具的基本要求253.2 夹具的设计263.2.1 零件的加工工艺分析：263.2.2 定位加紧方案的确定及论证：263.3 小结31参考文献33致谢34第 6 页 共 36 页1. 绪论 毕业设计是对我们大学四年所学知识的总结，同时我们也得到了锻炼。 能熟练的运用机械制造工艺学及相关课程的基本理论，以及在生产实习中所学到的实践知识，正确的分析和解决一个零件在加工中的定位，加紧和工艺路线地合理拟定等问题，从而保证零件制造的质量，生产率和经济性。通过夹具的工艺，进一步提高了我们的结构设计能力，你能够根据被加工零件的加工要求设计出高效省力，既经济合理有能保证质量的夹具。进一步提高我们的计算设计制图能力，能比较专业熟练地查阅和使用各种技术资料在设计制造中培养我们严谨的工作作风和独立的工作能力。课程，进行了生产实习之后，所进行的一个重要实践性教学环节。其主要目的是让学生不所学的工艺理论和实践知识在实践的工艺，夹具设计中综合地加以应用，进而得以加深和发展，提高学生分析和解决生产实际问题的能力，为以后从事工作奠定了一定基础。 在设计中，由于理论知识和实践经验不足，设计中的不妥之处，敬请老师批评指正。在这次设计过程中，广泛的收集各种资料及标准，课程设计中另一个重要的设计为专用夹具的设计。专用夹具的设计是为了特殊加工工序的技术要求的加工。夹具是机械制造厂使用的一种工艺装备,分为机床夹具、焊接夹具、装配夹具及检验夹具等。各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺装备，称机床夹具，如车床上使用的三爪自定心卡盘、铣床上使用的平口虎钳等。1.1机床夹具在机械加工中的作用 对工件进行加工时，为了保证加工要求，首先要使工件相对于刀具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。为此，在进行机械加工前，首先要将工件装夹好。 工件的装夹方法有两种：一种是工件直接装夹在机床的工作台或花盘上；另一种是工件装夹在夹具上。采用第一种方法夹工件时，一般要先按图样要求在工件表面划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时用划针或百分表找正后再夹紧。这种方法无需专用装备但效率低，一般用于小批生产。批量较大时，大都用夹具装夹工件。 用夹具装夹工件有下列优点： 1、能稳定地保证工件的加工精度 用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。 2、能提高劳动生产率 使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时，提高劳动生产率；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，因此可加大切削用量，提高劳动生产率；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高生产率。 3、能扩大机床的使用范围 4、能降低成本 在批量生产中使用夹具后，由于劳动生产率的提高、使用技术等级较低的工人以及废品率下降等原因，明显地降低了生产成本。夹具制造成本分摊在一批工件上，每个工件增加的成本是极少的，远远小于由于提高劳动生产率而降低的成本。工件批量愈大，使用夹具所取得的经济效益就愈显著。1.2 机床夹具的分类 机床夹具的种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。常用的分类方法有以下几种。1.按夹具的使用特点分类 通用夹具 已经标准化的，可加工一定范围内不同工件的夹具，称为通用夹具，如三爪定心卡盘、机床用平口虎钳、万能分度头、磁力工作台等。这些夹具已作为机床附件的专门工厂制造供应，只需选购即可。 专用夹具 专门为某一工件的某道工序设计制造的夹具，称为专用夹具。专用夹具一般在批量生产中使用。 可调夹具 夹具的某些元件可调整或可更换，以适应多种工件加工的夹具，称为可调夹具。它还分为通用可调夹具和成组夹具两类。 组合夹具 采用标准的组合夹具元件、部件，专为某一工件的某道工序组装的夹具，称为组合夹具。 拼装夹具 用专门的标准化、系列化的拼装夹具而成的夹具，称为拼装夹具。它具有组合夹具的优点，但比组合夹具精度高、效能高、结构紧凑。它的基础板和夹紧部件中常带有小型液压缸。 此类夹具更适合在数控机床上。 2、按使用机床分类 夹具按使用机床可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其它机床夹具等。 3、按夹紧的动力源分类 夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。1.3机床夹具的组成 机床夹具的种类和结构虽然繁多，但它们的组成均可概括为下面几个部分： 1、定位装置 定位装置的作用是使工件在夹具中占据正确的位置。 2、夹紧装置 夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力作用是不离开已经占据的正确位置。 3、对刀或导向装置 对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。 4、连接元件 连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。 5、夹具体 夹具体是机床夹具的基础件。 6、其它装置或元件 它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。如需加工按一定规律分布的多个表面时，常设置分度装置；为能方便、准确地定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。1.4本设计的目的 本设计的目的是：设计零件的工艺规程以及对典型夹具进行结构分析与精度分析；通过本课程的设计使学生具有一定的设计专用夹具的能力和分析生产中与夹具有关的技术问题的能力。 加工工艺及夹具毕业设计是对所学专业知识的一次巩固，是在进行社会实践之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是理论联系实际的训练。机床夹具已成为机械加工中的重要装备。机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。随着我国机械工业生产的不断发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。2.阀盖加工工艺规程设计2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 本次毕业设计的零件是阀盖，阀盖的种类很多，用途也很广。阀盖的一端可以是封闭的，用于变速箱用于变速箱主轴侧面，阻止外界灰尘进入箱体内，也可用于固定轴承，起到轴向定位的作用，本设计中的阀盖，其内部有 M 36 1.5 的螺纹可以起到定位轴的零件作用，外圆 41 和一端面均有 Ra=12.5 的配合要求，4- 14 起到固定法兰的作用。2.1.2 零件的工艺分析 由零件图可以看出，该阀盖的结构不是很复杂，加工表面也不多，加工精度要求也不大，但主要注意其位置精度要求。下面将主要表面分为四部分，见图 2.1 图2.1 零件图 1 以内孔为中心的一组加工面： 这组加工面包括：28.5 孔、M362的螺纹孔及其倒角。 2 以外圆为中心的一组加工面： 这组加工面包括：41外圆、50 外圆、53及其倒角。 3 以35 H 7 定位的四个孔 这组加工面包括：4-14孔。 4 左右端面：这组加工面包括：左端面、41的端面。以上各表面的主要技术要求如下： 1、32外圆的表面粗糙度为 Ra=12.5,M361.5螺纹的表面粗糙度为Ra=12.5。 2、53mm外圆的 Ra=12.5，倒角为 1 45，50mm 表面粗糙度为 Ra=12.5。 3、35 mm的孔有精度要求，上偏差是0.16，下偏差是0.08。零件要求退火处理。由分析可知，四组加工表面可以选择其中一组表面为粗基准进行加工，然后再以加工过的表面为精基准加工其他各组表面，并保证他们之间的相互位置精度。2.1.3 零件的生产类型零件的生产纲领为：N=Qn（1+a%）（1+b%）(件/年)其中，产品年产量 Q 为台/年, 每台产品中该零件的数量为 n 件/台，零件备品率为 a%，零件废品率为 b%。从初始资料和计算结果可知，该零件为中批生产。2.2 阀盖加工的主要问题和工艺过程设计 2.2.1 确定毛坯的制造形式零件为 ZG25 钢，在工作时阀盖在某些场面要经常正反转，与接触表面受摩擦作用，所以零件在工作过程中受到交变载荷和冲击载荷，要求有较高的强度，因此应该选择铸件毛坯。由于零件的轮廓尺寸不大，生产纲领达到中批生产水平，可以采用模锻成型，这对于提高生产率，减少切削加工的劳动量，保证加工精度，都是有利的。2.2.2 定位基准的选择定位基准的选择是拟定零件的机械加工路线，确定加工方案中首先要做的重要工作。基面选择正确、合理与否，将直接影响工件的技工质量和生产率。在选择定位基准时，需要同时考虑一下三个问题： （1）以哪一个表面作为加工时的精基面或统一基准，才能保证加工时精度，使整个机械加工工艺过程顺利地进行； （2）为加工上述精基面或统一基准，应采用哪一个表面作为精基面。 （3）是否有个别工序为了特殊的加工要求，需要采用统一基准以外的精基面。另外，我们还应从粗精基准选择的基本原则为出发点：a“基准重合”原则。应尽量选择被加工表面的设计基准为精基准。b.“基准统一”原则。应选择多个表面加工都能使用的表面作为基准。c.“互为基准”原则。当两个表面相互位置精度和其自身尺寸及形状精度都要求很高时，可互为基准，反复进行加工。d.“自为基准”原则。在光整加工或某些精加工工序中，要求余量小且均匀，应尽量选择加工表面本身作为基准。1、粗基准选择：a.如果必须保证工件某重要表面的余量均匀，应选择该表面作为粗基准。b.应选择加工余量最小的表面作为粗基准。c.应尽量选择与加工表面的位置精度要求较高的非加工面为粗基准。d.选作粗基准的表面，应尽可能平整光洁，不能有飞边。浇冒口及其他缺陷，以保证定位准确可靠。.e.粗基准一般只使用一次，不再重复使用。精基面选择：根据精基面的选择原则。选择精基面时，首先应考虑基准重合问题，即在可能的情况下，应尽量选择螺纹孔和端面作为精基准。根据该工件的特点和加工要求，选择20 孔和端面作为精基面。加工53 mm ，50mm ，35mm ，7mm ，6mm 等主要尺寸以孔和左，右端面作为基准面。这样才能实现同轴度和位置的要求。对于 4 14mm 有相互位置要求，加工四个孔时应以20 孔和大端面为精基准。其余三个阶梯外圆应以20 孔和已加工出的面作为精基准，实现周向定位。 粗基准选择：为了加工出上述精基面，很显然，应以外圆和一个端面作为粗基面，锪内孔。零件各表面加工方法和方案的选择，首先要保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，外还需考虑生产率和经济方面的要求，在选择时，应根据各种加工方法的特点及其经济加工精度和表面粗糙度，结合零件的特点和技术要求，慎重决定。 该工件毛坏经铸造成型，根据表 2-9 得知孔已锻出。金属加工工艺及工装设计黄如林主编。其各表面加工方法选择如下： 20mm 孔， 锪孔； 各外圆表面 ， 粗车； 4*14mm 孔 钻； M361.5mm螺纹孔 车螺纹。2.2.3 确定工艺路线 制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段。 (1) 机械加工顺序的安排：根据机械加工顺序安排时应遵循的原则，考虑到该工件的具体特点，先安排外圆，端面，内孔的加工。由于螺纹内孔是主要精基准，又由于车螺纹后作为定位基准，会破坏螺纹，须以精加工后的未车螺纹之前的内孔作为主要精基准，精车外圆，端面，然后加工出一个孔，最后加工出四个孔。 (2) 热处理工序的安排：由于毛坯为模锻件，在机械加工之前，首先安排正火处理，以消除锻造应力，改善切削性能。在粗加工后，安排第二次热处理时效处理，以获得均匀细致的回火索氏体，提高零件的综合力学性能。 (3) 辅助工序安排：检验工序：在热处理工序后安排中间检验工序，最后安排终结检验工序。在终检前应安排清洗工序，最后将零件油封，入库。在初步加工方法选定以后，就需进一步考虑这些加工方法在工艺路线中的大致顺序，以定位基准面的加工为主线，妥善安排热处理工序及其他辅助工序。 (4)制定工艺路线 在确定加工顺序后，根据该工件的生产规模以及工件的结构特点与技术条件，为了尽可能地减少工件的安装次数，在一次安装中加工多个表面，以便于保证高的表面相互位置精度，考虑使用通用机床配以专用夹具，并采用工序集中的原则来组合工序。 工序集中和分散各有特点，应根据零件的生产纲领，技术要求，现场的生产条件和产品的发展情况来综合考虑。一般情况下，单件小批生产适于采用工序集中的原则。而大批量生产则可以集中，也可以分散。由于数控机床，加工中心，柔性制造系统等的发展，今后发展趋向于采用工序集中且柔性较高的原则来组织生产。 零件阀盖由于是中批生产，又考虑到该零件结构特点，选用通用机床配以夹具，这样得到零件的工艺路线如下表： 表2-1 工艺路线方案一 工序 1铸造工序 2粗车小端外圆，端面，镗孔及倒角工序 3粗车大端外圆，端面，镗孔及倒角工序 4调质处理工序 5检验工序 6精车各档外圆，端面，倒角，车螺纹工序 7钻 14mm 孔工序 8清洗工序 9终检工序 10防锈入库 表2-2 工艺路线方案二工序 1铸造工序 2车右端面，车41的外圆工序 3车左端面，车36的外圆工序 4钻孔20，锪孔35工序 5锪孔28.5 工序 6车外圆50、53及端面工序 7车 M36x2-6g 螺纹,R5的圆弧工序 8钻 4*14 孔工序 9清洗，终检 工序 10防锈入库 工艺路线的比较与分析： 第二条工艺路线不同于第一条的是先以左端定位加工右端面，后以右端面定位加工20 孔和28.5 孔。比较可见表 2 方案更为合理，表 1 方案违背了先加工平面，后加工孔的原则，方案 2 虽然比方案 1 多了一道工序，但是这样便保证了左、右两平面的平行度要求，同时为加工各孔保证了垂直度要求。符合先加工面再钻孔的原则，这样我就确定了第二种工艺路线。鉴于上述比较，从提高效率和保证精度这两个前提下，所以用第二个方案进行生产。具体的工艺过程见工艺卡片所示。2.2.4 确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸 合理选择加工余量对零件的加工质量和整个工艺过程的经济性都有很大影响。余量过大，则浪费材料及工时，增加机床和刀具的消耗；余量过小，则不能去掉加工前存在的误差和缺陷层，影响加工质量，造成废品。所以合理确定加工余量是一项很重要的工作。故应在保证在保证加工质量的前提下尽量减少加工余量。确定工序加工余量的方法有以下三种： 1）分析计算法； 2）查表修正法； 3）经验估算法。 工艺路线确定后，就要计算各个工序加工时所应能达到的工序尺寸及其公差的确定与工序余量的大小，工序尺寸的标注方法，基准选择中间工序安排等密切相关，是一项繁琐的工作，但就其性质和特点而言，一般可以归纳为以下两大类： a.在工艺基准不变的情况下，某表面本身各次加工工序尺寸的计算。对于这类简单的工序尺寸，当决定了各工序间余量和工序所能达到的加工精度后，就可计算各工序的尺寸和公差。计算顺序是从最后一道工序开绐，由后向前推。 b.基准不重合时工序尺寸的计算。在零件的加工过程中，为了加工和检验方便可靠或由于零件表面的多次加工等原因，往往不能直接采用设计。 图2.2 毛坯图 基准作定位基准，出现基准不重合的情况。形状较复杂的零件在加工过程中需要多次转换定位基准，这时工艺尺寸的计算就比较复杂，应利用尺寸链原理进行分析和计算，并对工序间余量进行必要的验算，以确定工序尺寸及其公差。 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，增加机械加工劳动量，而且增加了材料。刀具能源的消耗，从而增加了成本，所以必须合理安排加工余量。 根据零件毛坯条件：材料为 ZG25 钢，硬度为 HRC30-45，生产类型为中批生产，采用在铸造毛坯。 本设计采用查表修正法和分析计算法相结合确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸。 外圆表面加工余量 （双侧面）计算公式 2Zb=a+2(Ha+Ta)+2(Pa+b) （1）右端面 表面粗糙度为Ra12.5 ， 经查表加工表面公差等级为 IT12-IT14，查机械加工工艺手册 取a=0.2，Ha=0.2, Ta=0.05, Pa+b=1, 故加工余量Zb=2.7，取整为3，同理，左端面的加工余量Zb=3.查表也可得Zb=3. （2）轴向长度方向加工余量，中间台阶面的加工余量查表得 Zb= 3，故毛坯总长为 486mm，大端台阶长为 62mm。经过分析计算后，和查表结果十分接近，故结果可靠。 （3）内孔表面加工余量 工件内孔为光孔。由于 53 mm和 50 mm相差较小， 故锻造时取统一内径，加工余量按 20 内孔查表得：车螺纹 M362，2Z=3；钻孔20，由入体原则，P2=P1+Z2,Z2=0.14mm,故P1=19.8mm；扩孔 P1=P0+Z1,查表得Z1=1.8mm,所以P0=18mm；28.5mm的孔，锪孔 P2=P1+Z2,Z2=0.16mm,故P1=28.34mm, P1=P0+Z1, Z1=2.3,故P0=26mm; 35mm的孔，锪孔 P2=P1+Z2, Z2=1.8mm ,故P1=33.2mm, 扩孔 P1=P0+Z1 ，Z1=2.3mm, 故P0=31mm。毛坯图见图2.2，其余各表面加工余量及工序尺寸详见工序卡片。2.2.5 确定切削用量 切削用量应在机床、刀具、加工余量等确定以后，综合考虑工序的具体内容、加工精度、生产率、刀具寿命等因素正确选择。 选择切削用量的基本原则是：首先选取尽可能大的背吃刀量（即切削深度）p ，其次要根据机床动力和刚性限制条件或已加工表面粗糙度的规定等，选取尽可能大的进给量 f，最后利用切削用量手册选取或用公式计算确定最佳切削速度v。 工序一：车右端面及41的外圆 （1）车右端面 加工条件： 工件材料： ZG25， b =0.35GPa，铸造 机床：CA6140 卧式车床，采用三抓卡盘装夹 查机械加工工艺手册刀具：端面车刀，刀具材料YT15，刀杆尺寸1625 mm 2 ， K r =90，r0 =15，0 =12，r=0.5mm。车端面时，根据加工余量 Z=3，即p =3mm，走刀量 f=0.3 mm，计算切削速度，耐用度 t=3600S，Cv=189.8，Xv=0.15，Yv=0.20, m=0.20, k=0.8， m/min确定机床主轴转速 r / min 按机床选取 = 320 r /min 所以实际切削速度v = 41.20 m/min 切削工时：lm = 29mm, =3mm, =0min工序二， 粗车36外圆端面以及外圆 加工条件： 工件材料： ZG25， b =0.35GPa，铸造。 机床：C3180 立式车床。 查机械加工工艺手册 刀具：外圆车刀，刀具材料 YT15 车外圆时，根据加工余量 Z=6， p =3.0 mm，取走刀次数 i=1，走刀量 f=0.25mm （表3-13）；计算切削速度，耐用度 t=3600S， 33.02 m/min 确定机床主轴转速 r / min 按机床选取 =300 r /min 所以实际切削速度 v = 34.00 m/min 切削工时： lm = 9.5mm , =7mm, =0 min 车36的左端面 加工条件： 工件材料：ZG25，b =0.35GPa，铸造。 机床：C3180 立式车床，端面车刀采用圆套和压板定位夹紧。 查机械加工工艺手册 刀具：端面车刀，刀具材料 YT15，刀杆尺寸 16 25 mm 2，K r =90，r0=15，0 =12，r= 0.5mm,车端面时，根据加工余量 Z=3，即p =3mm，走刀量 f=0.25 mm ，由切削用量简明手册有,，耐用度 t=3600S， 计算切削速度 33.02 m/min 确定机床主轴转速 r / min 按机床选取 = 300 r/ min 所以实际切削速度 v = 34.00 m/min 切削工时： lm = 12.5mm , =3mm, =0 min 工序三 ： 钻孔20，锪孔35mm 加工条件： 工件材料： ZG25， b =0.35GPa，铸造。 机床：Z5125A 立式钻床，采用圆柱销和压板定位夹紧。 查机械加工工艺手册 刀具：钻刀，刀具材料 YT15 钻内孔时，根据加工余量 Z=6，取p =3mm，走刀次数 i=2，走刀量 f=0.3 mm，耐用度 t=3600S， 计算切削速度 12.56 m/min 确定机床主轴转速 r / min 按机床选取 = 200 r/ min 所以实际切削速度 v= 12.30 m/min 切削工时： lm = 6mm , =5mm , =0 min 锪孔 35mm 加工条件： 工件材料： ZG25， b =0.35GPa，铸造。 机床：Z5125A 立式钻床，采用圆柱销和压板定位夹紧。 刀具选择：取刀杆直径 D= 25mm，刀杆伸出量 125mm，加工余量z=2mm,一次可切除完毕。选用 90硬质合金 YT5 镗刀,f=0.3mm , 计算切削速度 11.93 m/min 确定机床主轴转速 r / min 按机床选取 = 200 r/min 所以实际切削速度: v= 12.56 m/min 切削工时： lm=13.5 , = 2mm min 工序四：锪孔28.5 计算过程同上，v=0.37m/min , n=250 r/min, t=0.50 min 工序五：车外圆50、53及端面 加工条件： 工件材料： ZG25， b =0.35GPa，铸造。 机床：CA6140 卧式车床，采用堵塞定位夹紧。 查机械加工工艺手册 刀具：外圆车刀，刀具材料 YT15，刀杆尺寸 16 25 mm 2 ， K r =90， r0 =15，0 =12，r= 0.5mm，车端面时，根据加工余量 Z=3.0 ，可一次切除，走刀量 f=0.3 mm 机械加工工艺手册耐用度 t=3600S， 计算切削速度 m/min 确定机床主轴转速 r/min 按机床选取 = 200 r/min 所以实际切削速度 v= 31.50 m/min 切削工时： min （2）车53 外圆阶梯 加工条件和41 外圆基本相同，切削速度的计算可以参照上一步，因切削长度不同，故切削工时： 0.10 min （3）车端面，保证尺寸53 加工条件和41 外圆基本相同，切削速度的计算可以参照第一步，因切削长度不同，故切削工时： 0.25 min 工序六：车削M36x2 -69螺纹和圆弧半径5，保证32的尺寸 （1）车削M36X2-69的螺纹 加工条件： 工件材料： ZG25， b =0.35GPa，铸造。 机床：CA6140 卧式车床，采用堵塞定位夹紧。 查机械加工工艺手册 刀具：螺纹车刀，刀具材料 YT15，刀杆尺寸 16 25 mm 2 ， K r =90， =15，0 =12，r=0.5mm，车端面时，根据加工余量 Z=3.0 ，可一次切除，走刀量 f=0.3 mm 机械加工工艺手册，耐用度 t=3600S，计算切削速度 m/s 确定机床主轴转速 r/min 按机床选取= 250 r/min 所以实际切削速度 v= 0.47 m/s 切削工时： min （2）车削R5的圆弧刀具 刀具：外圆车刀；刀具材料： W18Cr4v 耐用度 t=60min，取p =0.15mm 切削速度的计算：则： 0.47 m/s 确定机床主轴转速 316 r/min 按机床选取 = 350 r/min 所以实际切削速度 v= 0.47 m/s 切削工时： 切入长度 =3mm 0.15 min 倒角 2 45。 采用外圆车刀一次车出，刀具选择同第一步 则切削工时： 5.4s 工序七：钻4 X 14 孔 加工条件： 工件材料： ZG25， b =0.35GPa，铸造。 机床：Z525 立式钻床，专用夹具。 刀具选择：高速钢麻花钻，直径 D=14mm查机械加工工艺手册f = 0.42，切削速度的计算确定机床主轴转速 325 r/min 按机床选取 = 320 r/min 所以实际切削速度 v= 0.69 m / s 切削工时：切入深度=10mm，切出 =2mm, =13.5mm, 2.3 小结机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。对加工工艺规程的设计，可以了解了加工工艺对生产、工艺水平有着极其重要的影响。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。正确地确定工件的工艺规程，对工件是否按要求完成有直接的影响，从而也决定了成品的质量，所以，机械加工工艺规程对于零部件的加工来说是十分重要的。当然，我们也要和其他工艺方案进行比较，突出优点，这样更有说服力。3. 专用夹具设计 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。根据设计任务书，要求设计钻夹具，保证阀盖端面上 4X14 孔的加工。图1.1所示为阀盖零件图，生产规模为中等批量生产，零件的某些尺寸已经在前工序按要求加工完毕，本道工序要求在 Z535 立式钻床上加工 4个 14mm 个孔，需要设计一个专用钻床夹具以便满足零件图上的各项精度要求。3.1 对专用夹具的基本要求1.保证工件的加工精度专用夹具应有合理的定位方案，标注合适的尺寸、公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工精度要求。2.提高生产效率应根据工件生产批量的大小设计不同复杂程度的高效夹具，以缩短辅助时间，提高生产效率，获得最大效益。3.工艺性好专用夹具的结构应简单、合理，便于加工、装配、检验和维修。专用夹具的制造属于单件生产。当最终精度由调整或修配保证时，夹具上应设置调整或修配结构，如设置适当的调整间隙，采用可修磨的垫片等。4.使用性好专用夹具的操作应简便、省力、安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排屑结构，装夹要方便。5.经济性好除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外。还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。这在实际生产中十分重要，工厂也很重视。3.2 夹具的设计3.2.1 零件的加工工艺分析：零件对 14mm 孔的要求如下：a.四个孔需要均布排列；b.两孔的中心距为70；加工面的凸台面积较小，故需要专用夹具，又由于上下端面均已经加工完毕，所以精基准选上下端面，侧面或者中心孔，只要方便装夹即可。3.2.2 定位加紧方案的确定及论证：根据工序加工要求分析，工件定位时只需限制六个自由度，沿法阀盖方向的转动自由度也必须予以限制。现在有三种定位夹紧方案可供选择。三种夹紧定位方案简图如下：方案 1 图示： 图 3.1方案2图示： 图3.2方案3图示 图3.3 A 工件以右端面为第一定位基准，限制 3 个自由度，可知阀盖右端台阶较小，相当于短圆柱销。其中右端面作为基准，限制的自由度为 Z ，X 和Y短圆柱销限制Y 和 Z ，共有 X，Y，Y 和Z四个自由度受到限制，V形块限制X和Z，这样便可以保证孔的正确位置。 根据主要夹紧力由 V 形块和削边销提供，当削边销发生磨损后，主要加紧力由V形块提供，由于是侧面提供夹紧力，故需要对端面施加较大的力。为使工件稳定，防止产生共振现象等不稳定现象，可以进行自定位支承，在钻削过程中，容易产生较大的轴向力，下面设一辅助支承，以减少工件产生变形，图 3-1为该定位夹紧方案的图示。 B 工件以右端面为第一定位基准，分别限制了4个自由度，其小平面和长圆柱销供限制里个自由度即X ，X，Y ，Y 和 Z 。又由于短V形块限制了Z，故6个自由度全部被限制。 根据主要夹紧力由螺旋压柱提供，且螺旋压柱的面积和阀盖的接触面积较小，故需提供较大的预紧力。为确定加工过程中工件的加工稳定性，需设置辅助支承；为防止过定位情况的出现，可以采用自位支承。3-2 为该定位夹紧方案示意图，但此方案需将加工路线中车螺纹放到了后面。 C 由于该工件的形状和结构特点，该定位基准仍采用右端面，该端面属于大平面与阀盖的右端面接触，分别限制了 Z 方向上的移动自由度。又圆套限制了X和Y方向上的移动自由度，这样保证零件的定位可靠，螺钉限制X,Y的转动自由度。根据主要夹紧力作用于定为基准面的原则，主要夹紧力由螺旋滑柱和螺钉来提供，其中螺旋滑柱上的受力较大，又由于钻孔处的的零件较薄弱，为防止工件过大变形，零件要有一定的刚度，图 3-3 所示为定位夹紧方案。 比较上述的三种方案，可以看出它们的优缺点。三种方案都可以满足定位基准和设计基准相重合的原则，这是它们的主要优点。方案一和方案二分别在中心轴线处采用了削边销和长圆柱销，均出现了局部过定位现象，但还是可以满足加工要求的，但需要加上自位支承，增加了专用夹具的复杂性。前两种方案中的 V形块都需要提供较大的夹紧力，而方案三的夹紧力由螺旋滑柱与螺钉分担，且有定位圆套存在，没出现过定位现象，也不需要提供自定位支承来解除过定位的自由度，且方案三结构紧凑操作方便，定位误差较小，并且可以满足加工精度的要求。根据孔的位置要求，该夹具采用滑柱式钻模装置，从而提高了生产效率，使一次安装能同时加工出四个孔，且装夹方便，生产效率高。 3.2.3 定位误差分析： 首先，在对夹具进行定位误差分析之前，对已经选定的方案工作原理做以下说明： 该夹具用于立式钻床，钻削阀盖上四个孔。工件以端面，孔和凸台圆弧在夹具体与钻模板定位。扳动手柄，通过齿轮、齿条传动机构使滑柱带动钻模板下降，由两个压柱通过液性塑料对工件实行夹紧，拎紧螺塞和夹紧螺钉，工件装夹完成。取出工件时，方法同上。了解了该专用夹具的工作原理之后，将对此夹具在使用过程中的定位误差做如下分析: 1.四个孔均布排列： 该误差主要存在于钻套与孔的精度问题，刀具是由可换钻套进行引导的，在定位夹紧后，进行钻孔时，通过钻头产生的轴向力会使工件发生倾斜现象，即便有辅助支承的存在，而辅助支承产生的外力很小，本身就会使工件产生倾斜，故需要在设置辅助支承时应注意到这一方面，对均布的 14mm 的四个孔有很重要的意义，尽管钻头轴向力产生的影响较小。 2.两孔心距位置70 为保证两孔中心距，需要可靠的夹紧力，开口垫圈上的夹紧力应足够大，以防止工件产生倾斜或加工过程中的扭转现象。由于加工的公差较大，在夹具制造过程中应稍加注意，将会消除这方面的问题，将产生的误差为，其夹角为，钻孔平面的尺寸为 22mm，具体参照图 3-3。定位误差为： = 22 tan=22 (0.015 + 0.05)70 + 17.5=0.016 由于 =0.0160.05，故可以满足其加工精度。 3.孔表面粗糙度不计：由于钻孔的公差等级能达到 IT12-IT11，其中 Ra 值为 Ra25Ra12.5，故钻孔能达到要求，故不需进一步采用铰孔，简化了加工工序和难易程度，故钻孔 是最后一道加工工序。 3.2.4 夹具设计及操作的简要说明本套夹具用于加工 4-14 孔。定位采用常见的面销定位方案。阀盖上平面（一面）及其内孔来实现完全定位。主要考虑工件便于取出夹紧装置采用滑柱装置夹紧。工件加工完成后，转动手柄带动钻模板上升，工件就可以很方便的取出。工件装夹时，转动手柄通过传动装置带动钻模板下降，压紧工件，将螺栓和螺塞拧紧就可以进行加工了。加工完成以后将移动压板退出一定距离，就可以把工件直接取出。如夹具装配图上图所示。3.3 小结对专用夹具的设计，可以了解机床夹具在切削加工中的作用：可靠地保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的给以性能。本夹具设计可以反应夹具设计时应注意的问题，如定位精度、夹紧方式、夹具结构的刚度和强度、结构工艺性等问题。附：在我的夹具设计中，能够自锁是必须的条件，下面是自锁原理图。 齿轮轴的左侧制成螺旋齿，与中间滑柱后侧的齿条相啮合，其螺旋角为45度，轴的右端制成锥体。钻模板下降接触到工件后继续施力，钻模板通过夹紧元件将工件夹紧，并在齿轮轴上产生轴向分力使锥体楔紧在夹具体的锥孔中。由于锥角小于两倍摩擦角，所以能够自锁。当加工完毕后，钻模板上升到一定高度时，使齿轮轴的另一段锥体楔紧在套环的锥孔中，将钻模板锁紧。 图3.4 4. 设计总结 毕业设计是对大学四年所学知识的一种检验；是对自己综合运用所学知识的考验；同时也是锻炼自己理论与实践相结合能力的过程。这充分体现了我们运用知识和解决问题的能力。经过这次毕业设计，使我对所学的知识有所巩固，理论应用到实践的能力有所提高，同时也锻炼了我独立思考问题和解决问题的能力。我设计的题目是阀盖加工工艺规程及工艺装备的设计。在开始设计前，我做了大量的资料搜查，找到一些有箱体加工的资料，并对其分析、消化和吸收。但将所学的知识和实践紧密联系起来，对我来说是很棘手的，但在老师和同学的帮助下，一个个困难迎刃而解。设计中的种种困难使我感到将知识运用到实践是我的一种欠缺。也使我学会了如何快速收集、查找、应用工具书和电子工具书及网上资料。要掌握零件制造过程中的共同性规律和解决具体工艺问题的知识和能力，其复杂性就不是一门课程所能解决的，通过多门相关知识学科的学习，掌握其内在的基本规律。多门学科的综合组成全面地分析和运用机械制造工艺过程的基本内容，基本完成了这次毕业设计的内容。通过本次毕业设计，让我了解到生