基于UG的阀体零件的机械加工工艺及夹具设计【含CAD图纸优秀毕业课程设计论文】

密级： 学号： 本 科 生 毕 业 论 文 （ 设 计 ） 基于 阀体零件的机械加工工艺及夹具设计 学 院： 专 业： 班 级： 学生姓名： 指导老师： 完成日期： 购买设计文档后加 费领取图纸 购买设计文档后加 费领取图纸 学士学位论文原创性申明 本人郑重申明：所呈交的论文（设计）是本人在指导老师的指导下独立进行研究，所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文（设计）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式表明。本人完全意识到本申明的法律后果由本人承担。 学位论文作者签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 学位论文版权使用授权书 本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权 江西科技学院 可以将本论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文 。 本学位论文属于 保 密 ， 在 年解密后适用本授权书。 不保密 。 （请在以上相应方框内打“” ） 学位论文作者签名（手写）： 指导老师签名（手写）： 签字日期： 年 月 日 签字日期： 年 月 日 I 摘要 本篇设计是基于 阀体零件的机械加工工艺及夹具设计。阀体零件的主要加工表面是内孔和各轮廊面等。一般来说，保证平面的加工精度与保证孔系的加工精度相比，保证平面的加工精度比较容易 。孔径加工都是选用专用镗孔夹具，夹紧方式一般选用手动夹紧，夹紧可靠。因此生产效率较高。能够满足设计要求。 文章的重点在于对阀体的工艺性和力学性能分析，对加工工艺进行合理分析，选择确定合理的毛坯、加工方式、高效设计、省力的夹具，经过实践证明，最终加工出合格的阀体零件。 关键词： 阀体类零件；工艺；夹具； is G of of is of is to of is of Is of is of is on on of to a 1 目录 第一章 绪论 . 1 第二章 零件的分析 . 2 件的作用 . 22 件的技术要求 . 22 第三章 确定毛坯、画毛坯 零件合图 . 6 定毛胚的制造形式及材料 . 7 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 8 择加工设备及刀、夹、量具 . 9 第四章 工艺规程设计 . 10 位基准的选择 . 12 位元件 . 13 削力及夹紧力的计算 . 14 工工序设计 . 22 第五章 镗孔 夹具的设计 . 17 位基准的选择 . 18 削力的计算与夹紧力分析 . 19 紧元件及动力装置确定 . 19 位销及夹具体设计 . 20 具精度分析 . 21 第六章 . 23 结 论 . 24 参考文献 . 25 致 谢 . 26 购买设计文档后加 费领取图纸 2 第一章 绪 论 本文首先对阀体的零件进行分析，通过对阀体进行的研究和分析，描述了它的毛坯制造形式、机械加工余量、基准选择、工序尺寸和毛坯尺寸的确定，以及切削用量和工时的计算等相关内容。为了提高劳动生产率，与指导老协商后，感觉用夹具比较合适。 在这次毕业设计中，根据课题所给的零件图、技术要求，通过查阅相关资料和书籍，了解和掌握了的机械加工工艺和编程的一般方法和步骤，并运用这些方法和步骤进行了夹具设计。整个设计得指导思想“简便、效率高、非常经济”。 机床夹具是生产技术准备工作中一项重要组成部分，为了适应现代机械 工业的上述生产特点，机床夹具发展方向主要表现为： 标准化： 完善的标准化，不仅指现有夹具零部件（包括毛坯及半成品）的标准，而且应有各种类型夹具结构的标准。后者如通用可调夹具标准；组合夹具标准；自动线夹具标准等，并在上述两种标准化的基础上，对专用夹具零部件，通用可调夹具零部件及组合夹具零部件等，实行统一的标准化，以便使有一部分零部件，能在各类夹具上通用。另外把一些夹具部件、组件，做成一个独立单元，使夹具的设计、制造和装配工作简化，这也是夹具标准化的一个发展方向。作为发展趋势，有些国家不仅有上述各种夹具标准，而 且有制造标准零部件和各类标准夹具的专业工厂，使原来单件生产的夹具，转变为专业化批量生产，有利于缩短生产周期和降低成本。 可调化、组合化： 当前机床夹具结构发展的两个主要方面，一是要把专门用于某一特点工序的专用夹具，扩大其应用范围，使能用于同一类型零件的加工，并实现快速调整；二是改变专用夹具在产品稍有修改或改变就报废的现象，使夹具能重复利用，实行组合化的原则，用少数元件能满足多种需要。 精密化： 随着机械产品加工精度日益提高，高精度机床大量涌现，势必要求机床夹具也相应越来越精密。 高效自动化： 为了改善劳动条件，实现文明生产，提高生产效率，降低加工成本，不仅大批量生产有此要求，对多品种、小批量生产同样可考虑采用合适的高效自动化夹具，使获得良好的经济效益。 购买设计文档后加 费领取图纸 3 第二章 零件的分析 件的作用 本文首先对阀体的零件进行分析，通过对阀体进行的研究和分析，描述了它的毛坯制造形式、机械加工余量、基准选择、工序尺寸和毛坯尺寸的确定，以及切削用量和工时的计算等相关内容。为了提高劳动生产率，与指导老协商后，感觉用夹具比较合适。随着科学技术的发展，各种新材料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺 正向着高质量、高生产率和低成本方向发展。各种新工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的问世，提高了更新频率的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，极大地推动了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。 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。题目给出的零件是阀体。阀体的主要作用是连通不同介质的连通作用，实现介质之间的流通。故阀体零件的加工精度和表面光洁度直接影响着的精度和效率，可以说，一个加工精度高的阀体与加工精度的低的阀体相比，其使用效果很明显。 在这次毕业设计中，根据课题所给的零件图、技术要求，通过查阅相关资料和书籍，了解和掌握了的机械加工工艺和编程的一般方法和步骤，并运用这些方法和步骤进行了夹具设计。 整个设计得指导思想“简便、效率高、非常经济”。 件的工艺分析 （ 1）以 心孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：两侧端面 216面的铣削加工； 的孔加工， 的斜孔加工， 64侧端面上的 中两侧面有表面粗糙度要求为 64 （ 2）以中间孔中 心 的孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括： 226端面铣削加工， 及端面上 以下是该阀门阀体的零件图。 购买设计文档后加 费领取图纸 4 阀体主剖视图 阀体左视图 购买设计文档后加 费领取图纸 5 阀体局部剖视图 第三章 确定毛坯、画毛坯 零件合图 定毛坯的制造形式 及材料 “阀体”零件材料采用 304 铸造件制造。阀体材料为 度 170 241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。 由于零件尺寸不大，结构比较复杂，因此我们采用铸造的形式，从而提高劳动生产率，降低成本。 械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 面和底面的加工余量 根据工序要求，顶面和底面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下： 粗铣：参照实用机械制造工艺设计手册表 7余量值规定为 取 3 表 7取 精铣：参照实用机械制造工艺设计手册表 7余量值规定为 取 1 铸造毛坯的基本尺寸为 +3+1= 根据实用机械制造工艺设计手册表 2件尺寸公差等级选用 得铸件尺寸公差为 毛坯的名义尺寸为： +3+1=坯最小尺寸为： 坯最大尺寸为： 铣后最大尺寸为： +1= 购买设计文档后加 费领取图纸 6 粗铣后最小尺寸为： 铣后尺寸与零件图尺寸相同，即 根据工序要求，该孔的加工分为粗镗、精镗两个工序完成，各工序余量如下： 粗镗：参照实用机械制造工艺设计手册表 7余量值为 精镗：参照实用机械制造工艺设计手册表 7余量值为 铸件毛坯的基本尺寸分别为： 毛坯基本尺寸为 据实用机械制造工艺 设计手册表 2件尺寸公差等级选用 得铸件尺寸公差为 毛坯名义尺寸为 毛坯最大尺寸为 毛坯最小尺寸为 粗镗工序尺寸为 精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即 64孔的公差 0+据工序要求，侧面孔的加工分为粗镗、半精镗、精镗三个工序完成，各工序余量如下： 粗镗：参照实用机械制造工艺设计手册表 7余量值为 半 精镗：参照实用机械制造工艺设计手册表 7余量值为 精镗：参照实用机械制造工艺设计手册表 7余量值为 铸件毛坯的基本尺寸分别为： 毛坯基本尺寸为 根据实用机械制造工艺设计手册表 2件尺寸公差等级选用 得铸件尺寸公差为 毛坯名义尺寸为 毛坯最大尺寸为 毛坯最小尺寸为 粗镗工序尺寸为 购买设计文档后加 费领取图纸 7 半精镗工序尺寸为 62 精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即 64 0+ 第四章 工艺规程设计 位基准的选择 基准的选择： 粗基准选择毛坯的下底面。 基准的选择： 精基准选择毛坯经过铣削的下底面。 定工艺路线 本次设计的零件是阀体的加工工艺，根据先面后孔原则，本次先以内孔定位加工阀体零件的各个面，然后再是孔。后续工序安排应当遵 循 粗 精 分 开 和 先 面 后 孔 的 原则。先粗加 工 平 面，再粗加工孔 系 。对于阀体，需要精加 工 的 是 支 承 孔 前 后 端 平面。按上述原则亦应 先 精 加 工 平 面 再 加工孔系，但在实际生产中 样 安 排 不 易 于 保 证 孔 和 端 面 相互垂直。加工工 序 完 成 以 后，将工件清 洗 干 净。清洗后用压 缩 空 气 吹 干 净。保证零件内 部 杂 质 、 铁 屑 、 毛 刺 、 砂 粒 等 的 残 留 量 不 大于 根据以 上 分 析 过 程 ， 现 将 活 塞 加 工 工 艺 路 线 确定如下： 工序 1：毛坯制造。 工序 2： 对毛坯进行时效处理，确定并在毛坯上画出各孔的位置。 工序 3：粗铣和精铣上顶面即 226面，保证尺寸 42到位。 工序 4：钻 226大端面上的 10个 工艺孔。 工序 5：粗镗两侧端面斜孔 2 工序 6：粗镗和精镗斜孔 24证 16宽度尺寸到位。 工序 7：铣两侧端面 216和 104端面，保证尺寸 工序 8：铣两 侧端面上的 2处 工序 9：铣顶面上的 工序 10：钻两侧端面 216上的 16。 工序 11：清洗加工零件。 工序 12：检查零件。 择加工设备及刀、夹、量具 由图样分析，该图样需要铣削外轮廊，镗斜孔，钻、铰孔，在这里我们在铣轮廓时选用面铣刀，扩孔钻，铰刀。而钻削加工时我们可以选用麻花钻头，量具可选用 05径千分尺，游标深度卡尺等。 购买设计文档后加 费领取图纸 8 定切削用量及基本工时 工序 3：粗、精铣上平面 机床：铣床 具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 00齿数 14Z （ 1）粗铣 铣削深度每齿进给量据文献 7表 削速度 V ：参照文献 7表 4 机床主轴转速 n ： m 041 0 0 01 0 0 0 0 n ，取 00 实际铣削速度 V ： 进给量工作台每分进给量m a：根据文献 7表 40被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 41 刀具切入长度 1l ： 2)31()(21 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为 1 机动时间1m mj （ 2）精铣 铣削深度齿进给量据文献 7表 削速度 V ：参照文献 7表 6 机床主轴转速 n ： m 061 0 0 01 0 0 0 0 n ，取 00 实际铣削速度 V ： 购买设计文档后加 费领取图纸 9 进给量 0 工作台每分进给量 m 3 0/被切削层长度 l ：由毛坯尺寸可知 41 刀具切入长度 1l ：精铣时 001 刀具切出长度 2l ：取 2 走刀次数为 1 机动时间2m i 024 0 03 4 1212 mj 本工序机动时间 m 工序 4: 钻顶面 10个 工艺孔 机床： 刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀 （ 1）钻定位孔 切削深度给量 f ：根据文献 7表 切削速度 V ：参照文献 7表 机床主轴转速 n ： m i n/7 8 0 01 0 0 0 0 n ，取 00 实际切削速度 V ： 被切削层长度 l ： 0 刀具切入长度 1l ： tg 1(21 刀具切出长度 2l ： 02 l 走刀次数为 1 机动时间1m fn j（ 2）扩定位孔 切削深度 购买设计文档后加 费领取图纸 10 进给量 f ：根据文献 7表 盲孔 取 切削速度 V ：参照文献 7表 机床主轴转速 n ： m 8 0 01 0 0 0 0 n ，取 00 实际切削速度 V ： 被切削层长度 l ： 0 刀具切入长度 1l ： t gc t g 1(2 01 刀具切出长度 2l ： 02 l 走刀次数为 1 机动时间2m ：粗镗 镗 64床： 刀具：硬质合金钢刀具 1） 粗、精镗 孔 粗镗 孔 切削深度进给量 f ：根据文献 7表 杆伸出长度取 切削深度为 因此确定进给量 切削速度 V ：参照文献 7表 m 5/25.0 机床主轴转速 n ： m 151 0 0 01 0 0 0 0 n ，取 0 实际切削速度 V ： 工作台每分钟进给量m 6606.0 被切削层长度 l ： 9 刀具切入长度 1l ： 2(1 购买设计文档后加 费领取图纸 11 刀具切出长度 2l ： 32 取 2 行程次数 i ： 1i 机动时间1m i mj 精镗 孔 切削深度进给量 f ：根据切削深度 ，再参照文献 7表 此确定进给量 切削速度 V ：参照文献 7表 m 1/35.0 机床主轴转速 n ： m 211 0 0 01 0 0 0 0 n ，取 4 实际切削速度 V ： 0 0 0 00 工作台每分钟进给量m 被切削层长度 l ： 9 刀具切入长度 1l ： 2(1 刀具切出长度 2l ： 32 取 2 行程次数 i ： 1i 机动时间1m i mj （ 2）粗镗 孔 粗镗 孔 切削深度进给量 f ：根据文献 7表 杆伸出长度取 200削深度为 因此确定进给量 切削速度 V ：参照文献 7表 m 8/3.0 机床主轴转速 n ： m 181 0 0 01 0 0 0 0 n ，取 0 购买设计文档后加 费领取图纸 12 实际切削速度 V ： 0 0 0 00 工作台每分钟进给量m 8407.0 被切削层长度 l ： 9 刀具切入长度 1l ： 2(1 刀具切出长度 2l ： 32 取 2 行程次数 i ： 1i 机动时间2m i mj 第五章 镗侧边斜孔夹具的设计 在 本夹具主要用来粗、精镗 ， 1064H 的孔。这些孔表面粗糙度要求 Ra m并作为左右端面垂直度的基准，其质量直接影响洗左右端面的精度。因此在本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。 位基准的选择 由零件图可知两侧 和 1064H 分别在同一轴线上，并且此轴线分别于地面成 5度的斜角。由于在镗孔之前上平面已经进行了铣削加工，所以选择上平面即大端面 226为定位基准面， 10 个 也已经加工，选择对角两个孔作为定位销孔，则两对角 位元件的设计 本工序选用的定位基准为一面两孔定位，所以相应的夹具上的定位元件应是一面两销。因此进行定位元件的设计主要是对短圆柱销和短削边销进行设计。 由加工工艺孔工序简图可计算出两工艺 孔中心距 g 22 025 7 22 由于两工艺孔有位置度公差，所以取其尺寸公差为 所以两工艺孔的中心距为 ，而两工艺孔尺寸为 。 根据文献 16削边销与圆柱销的设计计算过程如下： 购买设计文档后加 费领取图纸 13 定位销中心距基准孔中心距图 1 定位元件示意图 （ 1）确定两定位销中心距尺寸xL=151( （ 2）确定圆柱销直径 1d 及其公差1d211 （ 1D 基准孔最小直径） 1d取 以圆柱销尺寸为 （ 3）削边销的宽度 （由机床夹具设计手册） 022 （ 4）削边销与基准孔的最小配合间隙 2 212)2(2 其中： 2D 基准孔最小直径 1 圆柱销与基准孔的配合间隙 22 （ 5）削边销直径 2d 及其公差 8 按定位销一般经济制造精度，其直径公差带为 6h ，则削边销的定位圆柱部分定位直径尺寸为 。 购买设计文档后加 费领取图纸 14 削力及夹紧力的计算 由于三种大小的孔切削力各不相同，因此选择最大孔的切削力为标准。 镗刀材料： 硬质合金镗刀） 刀具的几何参数： 60K 10 0s 12 由参考文献 18查表 33 可得： 圆周切削分力公式： 式（ 式中 式（ 查表 33 得： 150(取 175 4.0n 由表 33 可得参数： 94.00.1.1.1)(同理：径向切削分力公式 ： （ 式中参数： 77.00.1.1.1)(F P 轴向切削分力公式 ： （ 式中参数： 11.10.1.1.1)(根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即： 式（ 安全系数 6543210 式（ 式中：60 简明机床夹具设计手册表 13 ， 23可得： 购买设计文档后加 费领取图纸 15 所以，由式（ ： )( 0 4 )( )( 4 9 套与衬套的设计 根据工艺要求此镗孔夹具为镗斜孔的 64 孔，所以本次采用的镗套为 60 45，镗套用衬套选用 75 45。选用镗套如图所示 : 镗套 其结构参数如下表： 表 1 镗套基本结构参数 d H D 1D 2D h 1C m 1m r 公称尺寸 允差 60 45 75 0 85 18 2 5 40 40 3 衬套选用镗套用衬套其结构如图所示： 购买设计文档后加 费领取图纸 16 图 衬套 其机构参数如下表： 表 2镗套用衬套结构参数 d H D C 1C 公称尺寸 允差 公称尺寸 允差 75 + 45 85 + 1 紧元件及动 力装置确定 根据设计要求保证夹具一定的先进性且夹紧力并不是很大，所以采取螺旋夹紧装置。工件在夹具体上安装后，通过推动移动压板将工件夹紧。 整个压紧装置大致图如下： 购买设计文档后加 费领取图纸 17 阀体镗孔夹具夹紧装置 具设计及操作的简要说明 镗孔的夹具，装卸工件时，通过定位轴将工件的工艺孔放入两个定位销中，保证工件的定位，然后将移动压板转移到工件上方，通过压板，将工件夹紧，然后镗杆引导可以对工件进行加工，加工完成后仍然通过将工件取走。 购买设计文档后加 费领取图纸 18 镗孔夹具装配图 购买设计文档后加 费领取图纸 19 第六章 件在机械设计中的应用 三维设计是着眼于更好表达产品完整的技术和生产管理信息，使得一个工程项目的设计和生产准备各环节可以并行展开。而且三维设计可方便地设计出所见即所得的三维实体模型，并对其进行装配、过去模拟及干涉检查，即在投入真实的生产之前就可以对其产品进行物性分析及装配测试等活动。从而更好的满足设计目的的要求，并大大缩短了产品的生命周期。 件是一个基于特征的参数化实体建模设 计工具，是当今世界完全基于台的三维机械设计 件系统主流产品。 件与其它基于特征的参数化三维机械设计软件，如 比，具有 图形界面和易于掌握的优点。同时，利用装配建模技术可以将零件模拟装配起来，并可以对装配结果进行后续的装配干涉分析、运动仿真模拟、物性分析及有限无分析，还可以在装配环境中对零件进行设计、编辑及修改。利用 这些功能，能有效地避免产品设计中经常带来的尺寸不匹配、零件干涉等问题。 20 结 论 在最近的一段时间的毕业设计 ，使我们充分把握的设计方法和步骤，不仅复习所学的知识，而且还获得新的经验与启示，在各种软件的使用找到的资料或图纸设计，会遇到不清楚的作业，老师和学生都能给予及时的指导，确保设计进度本文所设计的是基于过初期的定稿，查资料和开始正式做毕设，让我系统地了解到了所学知识的重要性，从而让我更加深刻地体会到做一门学问不易，需要不断钻研，不断进取才可要做的好，总之，本设计完成了老师和同学的帮助下，在大学研究的最后，发自内心地感谢我的老师和同学们的帮助，因为有了大家的帮助和支持，我 才能够顺利地完成这次的毕业论文，最后，向大家表示深深的感谢和祝福。 回忆过去，展望未来，我感概良深，觉得以后还有很长一段路要走，我必须努力工作，用自己的实际行动来回报社会和父母。 21 参考文献 1 刘德荣组合夹具结构简图的初步探讨组合夹具， 1982. (1) 2 孙已德机床夹具图册 M北京：机械工业出版社， 1984： 20 3 贵州工学院机械制造工艺教研室，机床夹具结构图册 M贵阳：贵州任命出版社， 1983： 42 4 刘友才机床夹具设计 北京：机 械工业出版社， 1992 。 5 孟少龙机械加工工艺手册第 1卷 M，北京：机械工业出版社， 1991。 6 金属机械加工工艺人员手册修订组金属机械加工工艺人员手册 M上海：上海科学技术出版社， 1979。 7 李洪机械加工工艺师手册 M北京：机械工业出版社， 1990。 8 马贤智机械加工余量与公差手册 M北京：中国标准出版社， 1994。 9 上海金属切削技术协会金属切削手册 M上海：上海科学技术出版社， 1984。 22 致 谢 在此论文完成之际，我的心里 感到特别高兴和激动，在这里，我打心里向我的导师和同学们表示衷心的感谢！因为有了老师的谆谆教导，才让我学到了很多知识和做人的道理，由衷地感谢我亲爱的老师，您不仅在学术上对我精心指导，在生活上面也给予我无微不至的关怀支持和理解，在我的生命中给予的灵感，所以我才能顺利地完成大学阶段的学业，也学到了很多有用的知识，同时我的生活中的也有了一个明确的目标。知道想要什么，不再是过去的那个爱玩的我了。导师严谨的治学态度，创新的学术风格，认真负责，无私奉献，宽容豁达的教学态度都是我们应该学习和提倡的。通过近半年的设计计算，查 找各类阀体加工的相关资料，论文终于完成了，我感到非常兴奋和高兴。虽然它是不完美的，是不是最好的，但在我心中，它是我最珍惜的，因为我是怎么想的，这是我付出的汗水获得的成果，是我在大学四年的知识和反映。四年的学习和生活，不仅丰富了我的知识，而且锻炼了我的个人能力，更重要的是来自老师和同学的潜移默化让我学到很多有用的知识，在这里，谢谢老师以及所有关心我和帮助我的人，谢谢大家。 另外也感谢我的父母，朋友和同学们的帮助。在做设计感觉受挫，枯燥与迷茫时，是他们在悉心的为我释放压力，鼓励我不要气馁，勇敢面对。每周 一次和父母的通话，与朋友和同学的长谈后都使我精神放松，斗志倍增，以饱满的热情重新投入到工作中去，感谢他们，正是他们的不懈支持和充分理解才能使我顺利完成毕业设计。