阀体零件加工工艺及车夹具设计

一. 零件的分析阀体零件是连接件,它是连接整台机器的中枢器，所以,阀体零件的加工质量对整台机器的精度,性能和使用寿命都有着直接的影响。全套图纸加 153893706该零件加工内容及要求如下:1 48H8，44，34H8，20，51，五个孔为同一轴线，加工时，为方便加工，故将 48H8，44，34H8，于B 面一起加工。然后在掉头装夹，H 面与 N 面时，加工20，51。故加工要保证他们的同轴度。2 62，52 之间的圆锥面和 56 于 105，45的夹角，于 H 面 N 面一起加工，装夹应保证整个零件同轴度。3 M36x2 螺纹， ，1.4x1 槽及 B 面。 孔与0.2130.21348H8 孔的垂度为 0.03。加工此部分时，用专用车夹具。来保证零件的加工效率及精度。二. 工艺规程设计 确定毛胚的制造形式 根据零件的生产纲领为 1500 件/年，生产类型为中批生产，查机械制造工艺设计简明手册p407,表 2.1-3，得毛胚的铸造方法选用砂型机器造型，又由于阀体零件的内腔及 4-14mm 孔 4-M6螺纹，故应安放型芯。又根据零件的材料为 ZL101A，零件的加工特点，故选精铸。为消除余应力，铸造后安排人工时效处理。 确定毛胚的余量 查机械制造工艺设计简明手册p411,表 2.1-6，得毛胚的制造方法及其工艺特点，IT 精度为 11-12,毛胚尺寸公差为 0.05-0.15。 查机械制造工艺设计简明手册p471,表 2.3-6 得工件加工余量等级，压力铸造尺寸公差等级 CT:5-7 级，加工余量等级MA： E 级。 查机械制造工艺设计简明手册p466,表 2.3-5 得各加工表面总余量。加工表面 基本尺寸 /mm 加工余量 等级 加工余量 数值 说明B 面 57x57 D 1.5 顶面降 1 级，双侧加工H 面 3 E 0.9 底面降 1 级，双侧加工(取下行数)N 面 15 E 1.5 底面降 1 级，双侧加工(取下行数)F 面 15 E 1.5 侧面降 1 级，单侧加工(取上行数)M 面 M36x2 E 1.5 侧面降 1 级，单侧加工(取上行数)48H8 4844 4434H8 34H820 2051 51D 1 孔降 1 级，双侧加工故得出主要毛胚量的尺寸:主要尺寸 零件尺寸 总余量 毛胚尺寸B 面 57X57 上表面 1.5H 面 3 上表面 0.9 78.9N 面 1.5F 面 105 圆上下表面 1.5 18M 面 M36x2 的端面 1.5 7048H8 48 4644 44 4234H8 34H8 3220 20 1851 511+149 基面的选择粗基准的选择根据粗基准的选择原则，及加工零件的实际情况。将 105 外圆面和 N 面做粗基准。用经处理过三爪自定心卡盘定位及夹紧，来加工 B 面和 48H8，44，34H8 三个 孔。精基准的选择根据精基准的选择原则，零件 48H8，44，34H8 三个孔与20，51 是同一抽线，B 面和 N 面是平行面。所以将 B 面做精基准，用四爪来定位和夹紧加工 20，51 两个孔和 N 面，H 面,F 面。 制定工艺线路制定工艺路线的出发点，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中批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降，故制定以下工艺路线方案。工序号 工序内容工序 1 时效处理工序 2 划线工序 3 粗精车 B 面，34H8，44，48H8，三个内孔工序 4 粗精车 H 面，N 面，F 面，及 20，51 两个内孔工序 5 钻 4-14 孔工序 6 钻 铰 4-M6 螺纹底孔工序 7 粗精车 M 面，23 内孔，切 1.4X1 槽，M36x2 螺纹工序 8 攻 4-M6 螺纹工序 9 检测 确定切削用量根据零件的材料为 ZL101A，零件为中批量生产，为提高生产效率，选用 YG6 硬质合金车刀。零件为精铸。计算项目 计算及说明 结 果工序 3：加工要求：1）确定进给量 f2）确定主轴转速加工要求：1）确定进给量 f粗精车 B 面，表面粗糙度为 3.2um, ap=1.5mm。机床：CA6140刀具：YG6 硬质合金端面车刀。根据教材，P392 当刀杆尺寸为 16mm25mm,ap3mm 以及工件直径为77.5mm 时，f=0.60.8mm/r根据 CA6140 车床的进给量取粗车：f=0.66 mm/r，精车：f=0.61 mm/r根据粗车：ap=1mm，精车：ap=0.5mm查机械加工工艺师手册表 27-25 得粗车： Vc=80m/min， 精车：Vc=92m/min故粗车：n=1000Vc /d。=1000x80/3.14x78.4=324.97r/min精车：n=1000Vc /d。=1000x92/3.14x77.4=378.544r/min根据 CA6140 车床的主轴转速取粗车：n=320r/min 精车：n=400r/min粗精内孔 34H8，表粗糙度为 3.2um，ap=2mm。机床：CA6140 刀具：YG6 硬质合金内孔车刀，根据教材，P393 内孔车刀直径为 25mm，ap=2mm，f=0.250.5 mm/r根据 CA6140 车床的进给量取粗车：f=0.48 mm/r，精车：f=0.41 mm/r根据粗车：ap=1.5mm, 精车：ap=0.5mm查机械加工工艺师手册表 27-25 得粗车：Vc =87m/min 精车： Vc=100m/min1粗车：n=320r/min精车：n=400r/min2）确定主轴转速加工要求：1）确定进给量 f2）确定主轴转速故粗车：n=1000Vc /d。=1000x87/3.14x34=814.91 r/min精车：n=1000Vc /d。=1000x100/3.14x35.5=897.1r/min根据 CA6140 车床的主轴转速取粗车：n=800r/min 精车： n=900r/min粗精内孔 44，表粗糙度为 6.3um，ap=2mm。机床：CA6140 刀具：YG6 硬质合金内孔车刀根据教材，P393 内孔车刀直径为 30mm ap=2mm 时，f=0.40.7mm/r根据 CA6140 车床的进给量取粗车：f=0.66 mm/r，精车：f=0.51 mm/r根据粗车：ap=1.5mm, 精车：ap=0.5mm查机械加工工艺师手册表 27-25 得粗车：Vc =75m/min 精车： Vc=92m/min故粗车：n=1000Vc /d。=1000x75/3.14x44=542.85 r/min精车：n=1000Vc /d。=1000x92/3.14x45.5=643.94r/min根据 CA6140 车床的主轴转速取粗车：n=560r/min 精车： n=680r/min粗精内孔 48H8，表粗糙度为 3.2um，ap=2mm机床：CA6140 刀具：YG6 硬质合金内孔车刀粗车：n=800r/min精车：n=900r/min粗车：n=560r/min精车：n=680r/min加工要求：1）确定进给量 f2）确定主轴转速工序 4：加工要求：1）确定进给量 f根据教材，P393 内孔车刀直径为 30mm ap=2mm 时，f=0.40.7mm/r 根据 CA6140 车床的进给量取粗车：f=0.66 mm/r，精车：f=0.51 mm/r根据粗车：ap=1.5mm, 精车：ap=0.5mm查机械加工工艺师手册表 27-25 得粗车：Vc =75m/min 精车： Vc=92m/min故粗车：n=1000Vc /d。=1000x75/3.14x46=519.25r/min精车：n=1000Vc /d。=1000x92/3.14x47.5=616.83r/min根据 CA6140 车床的主轴转速取粗车：n=500r/min 精车： n=620r/min精车 H 面，表面粗糙度为 6.3um, ap=0.9mm。机床：CA6140刀具：YG6 硬质合金端面车刀。根据教材，P392 当刀杆尺寸为 16mm25mm,ap3mm 以及工件直径为 56mm，f=0.60.8mm/r根据 CA6140 车床的进给量取 f=0.61 mm/r根据 ap=0.9mm查机械加工工艺师手册表 27-25 得Vc =92m/min 故：n=1000Vc /d。=1000x92/3.14x56.9=514r/min根据 CA6140 车床的主轴转速取 n=500r/min粗车：n=500r/min精车：n=620r/min粗车：n=500r/min2）确定主轴转速加工要求：1）确定进给量 f2）确定主轴转速加工要求：粗精车 N 面，表面粗糙度为 6.3um, ap=1.5mm。机床：CA6140刀具：YG6 硬质合金端面车刀。根据教材，P392 当刀杆尺寸为 16mm25mm,ap3mm 以及工件直径为 105mm，f=0.81.2mm/r根据 CA6140 车床的进给量取粗车：f=0.91mm/r，精车：f=0.81 mm/r根据粗车：ap=1mm, 精车：ap=0.5mm查机械加工工艺师手册表 27-25 得粗车：Vc =60m/min 精车： Vc=73m/min故粗车：n=1000Vc /d。=1000x60/3.14x105=181.98 r/min精车：n=1000Vc /d。=1000x73/3.14x105=221.41r/min根据 CA6140 车床的主轴转速取粗车：n=200r/min 精车： n=250r/min粗精车 F 面，表面粗糙度为 6.3um, ap=1.5mm。机床：CA6140刀具：YG6 硬质合金端面车刀。根据教材，P392 当刀杆尺寸为 16mm25mm,ap3mm 以及工件直径为 105mm，f=0.81.2mm/r根据 CA6140 车床的进给量取粗车：f=0.91mm/r，精车：f=0.81 mm/r根据粗车：ap=1mm, 精车：ap=0.5mm查机械加工工艺师手册表 27-25 得粗车：n=200r/min精车：n=250r/min1）确定进给量 f2）确定主轴转速加工要求：1）确定进给量 f粗车：Vc =60m/min 精车： Vc=73m/min故粗车：n=1000Vc /d。=1000x60/3.14x105=181.98 r/min精车：n=1000Vc /d。=1000x73/3.14x105=221.41r/min根据 CA6140 车床的主轴转速取粗车：n=200r/min 精车： n=250r/min粗精内孔 20，表粗糙度为 12.5um，ap=2mm。机床：CA6140 刀具：YG6 硬质合金内孔车刀根据教材，P393 内孔车刀直径为 16mm，ap=2mm，f=0.10.2mm/r根据 CA6140 车床的进给量取粗车：f=0.2 mm/r，精车：f=0.16 mm/r根据粗车：ap=1.5mm, 精车：ap=0.5mm查机械加工工艺师手册表 27-25 得粗车：Vc =108m/min 精车： Vc=123m/min故粗车：n=1000Vc /d。=1000x108/3.14x18=1910.8 r/min精车：n=1000Vc /d。=1000x123/3.14x19.5=2008.8r/min根据 CA6140 车床的主轴转速以及实际生产情况取粗车：n=320r/min 精车： n=400r/min粗车：n=200r/min精车：n=250r/min粗车：n=320r/min精车：n=400r/min2）确定主轴转速加工要求：1）确定进给量 f2）确定主轴转速粗精内孔 51，表粗糙度为 6.3um，ap=2mm。机床：CA6140 刀具：YG6 硬质合金内孔车刀根据教材，P393 内孔车刀直径为 30mm，ap=2mm，f=0.40.7mm/r，根据 CA6140 车床的进给量取粗车：f=0.66 mm/r，精车：f=0.51 mm/r根据粗车：ap=1.5mm, 精车：ap=0.5mm查机械加工工艺师手册表 27-25 得粗车：Vc =75m/min 精车： Vc=92m/min故粗车：n=1000Vc /d。=1000x75/3.14x49=487.46 r/min精车：n=1000Vc /d。=1000x92/3.14x50.5=580r/min根据 CA6140 车床的主轴转速取粗车：n=450r/min 精车： n=560r/min粗精车 M 面，表面粗糙度为 3.2um, ap=1.5mm。机床：CA6140刀具：YG6 硬质合金端面车刀。根据教材，P392 当刀杆尺寸为 16mm25mm,ap3mm 以及工件直径为38mm 时，f=0.40.5mm/r根据 CA6140 车床的进给量取粗车：f=0.48 mm/r，精车：f=0.41 mm/r根据粗车：ap=1mm，精车：ap=0.5mm查机械加工工艺师手册表 27-25 得粗车： Vc=92m/min， 精车：Vc=100m/min粗车：n=450r/min精车：n=560r/min工序 7：加工要求：1）确定进给量 f2）确定主轴转速加工要求：1）确定进给量 f故粗车：n=1000Vc /d。=1000x92/3.14x38=771r/min精车：n=1000Vc /d。=1000x100/3.14x38=838r/min根据 CA6140 车床的主轴转速取粗车：n=710r/min 精车：n=900r/min粗精内孔 23，表粗糙度为 3.6um，ap=2mm。机床：CA6140 刀具：YG6 硬质合金内孔车刀根据教材，P393 内孔车刀直径为 16mm，ap=2mm，f=0.10.2mm/r 根据 CA6140 车床的进给量取粗车：f=0.2mm/r，精车：f=0.16 mm/r根据粗车：ap=1.5mm, 精车：ap=0.5mm查机械加工工艺师手册表 27-25 得粗车：Vc =118m/min 精车： Vc=123m/min故粗车：n=1000Vc /d。=1000x118/3.14x21=1789.8 r/min精车：n=1000Vc /d。=1000x123/3.14x22.5=1756.5r/min根据 CA6140 车床的主轴转速以及实际生产情况取粗车：n=320r/min 精车： n=400r/min粗精 M36x2 螺纹大径， ap=2mm。机床：CA6140 刀具：YG6 硬质合金外圆车刀根据教材，P392 当刀杆尺寸为 16mm25mm,ap3mm 以及工件直径为 粗车：n=710r/min精车：n=900r/min粗车：n=320r/min精车：n=400r/min2）确定主轴转速加工要求：1）确定进给量 f2）确定主轴转速38mm，f=0.40.5mm/r根据 CA6140 车床的进给量取粗车：f=0.48mm/r，精车：f=0.41 mm/r根据粗车：ap=1.5mm, 精车：ap=0.5mm查机械加工工艺师手册表 27-25 得粗车：Vc =87m/min 精车： Vc=100m/min故粗车：n=1000Vc /d。=1000x87/3.14x38=729.13 r/min精车：n=1000Vc /d。=1000x100/3.14x36.5=872.52r/min根据 CA6140 车床的主轴转速取粗车：n=710r/min 精车： n=900r/min切 1.4x1 退刀槽，ap=1.4mm机床：CA6140 刀具：W18Cr 4V 高速钢切槽刀根据教材，P394 附表4，工件直径 36mm 时，f=0.160.19mm/r根据 CA6140 车床的进给量取f=0.18mm/r，根据 ap=1.4mm, 查机械加工工艺师手册表 27-20 得Vc =67m/min 故粗车：n=1000Vc /d。=1000x67/3.14x36=592r/min粗车：n=710r/min精车：n=900r/minn=560r/min加工要求：1）确定进给量 f2）确定主轴转速加工要求：1）确定进给量 f根据 CA6140 车床的主轴转速取n=560r/min粗精车 M36x2 螺纹，ap=2mm机床：CA6140 刀具：硬质合金 60螺纹刀根据 CA6140 车床的车削螺纹时的进给量取f=1mm/r，根据粗车：ap=0.2mm,走刀次数 i=9精车：ap=0.2mm,走刀次数 i=2车螺纹是切削速度就是进给量，所以 Vc=2m/min故粗车：n=1000Vc /d。=1000x2/3.14x36=17.69r/min精车：n=1000Vc /d。=1000x2/3.14x34.2=18.62r/min根据 CA6140 车床的主轴转速取粗车：n=16r/min 精车： n=20r/min钻 铰 4-M6 螺纹底孔 钻 4-14 孔时，均为手动进给。钻床转速取 460r/min粗车：n=16r/min精车：n=20r/min2）确定主轴转速加工要求：三. 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,通常需要用专用夹具.经过老师的考虑提高难度,决定设计第七道工序中的粗精车 M 面，23 内孔，切1.4X1 槽，M36x2 螺纹，还要保证 23 内孔的轴线线与 48H8 内孔的轴心线的垂直度 0.03。23 内孔的轴线线与 B 面的尺寸公差为 ,M 面与 48H8 内0.139孔的轴心线的距离为 0.394(一) 设计主旨本夹具主要用来粗精车 M 面，23 内孔，切 1.4X1 槽，M36x2 螺纹,主要考虑提高生产率,降低劳动强度,还要保证其精度误差。(二) 夹具设计1. 定位基面的选择由零件图可知，23 内孔的轴线线与 48H8 内孔的轴心线的垂直度0.03。23 内孔的轴线线与 B 面的尺寸公差为 , M 面与 48H8 内孔的轴0.139心线的距离为 ,所以,将 B 面做为基准面。0.394 定位方法的选择由零件图，及加工部的要求可知，零件是在车床上加工，故选用角铁式机床夹具。定位方法选用一面两销定位，将 B 面做基准面，B 面处限制 3 个自由度，48H8 内孔处用一个长轴定位，限制 2 个自由度，选 4-M6 螺纹底孔的一个孔做为工艺孔，用棱形销在此处定位，限制一个自由度。零件的夹紧，选用螺旋夹紧，将 48H8 处的定位长轴做成螺杆。用来夹紧零件，并用连接角铁和工件，夹紧处，用开口垫片，方便工件的拆卸。(三) 夹紧力和切削力计算 夹紧力与切削力计算机床在车 M36x2 螺纹的时候力最大。所以查机械加工工艺师手册表 17-12 表 17-13 表 17-10 得=1.802FFcfiK1.80.29=580.36N所以 FK=FCK 0213456KFK=FCK=580.361.21.21.21.01.31.01.0=1303.7N查机械加工工艺师手册表 17-30 得 M10 的螺纹用 120mm 的扳手在45N 的作用下，夹紧力为 3500N 所以夹紧力大于切削力。(四) 平衡块的计算对角铁式结构不对称的车床夹具，设计时应采取平衡措施，以减少由离心力产生的振动和主轴轴承的磨损。离心力 Fj 的计算公式为Fj=0.01mjR(n*n)式中 mj-工件和夹具不平衡部分的合成质量（kg） ；R-工件和夹具不平衡部分的合成质量中心至回转中心的距离（m） ；n-主轴转速（r/min） 。由离心力引起的力矩 Mj 为Mj=FjL平衡块引起的离心力 Fp(N)为Fp=0.01mpr(n*n)式中 mp-平衡块的质量r-平衡块中心至回转中心的距离（m）由 Fp 引起的力矩 Mp 为Mp= Fpl在综合考虑径向位置和轴向位置平衡的情况下，满足平衡关系式Mp=Mj即0.01mjR(n*n)L=0.01mpr(n*n)l化简后得 Mp=mjRL/rl=4.47KG为了弥补估算法的误差，平衡块上应开有环形槽或径向槽，以便夹具装配时调整其位置。(五) 车夹具的加工误差定位误差D由于 B 面是工序基准,又是定位基准,所以B 为零.工件在夹具上定位时.定位基准与限位基准是重合的,基准位移误差 y 也为零，因此，尺寸 的定位0.139误差D 等于零。夹具误差J夹具误差为限位基面与 23 内孔的轴线线的距离误差，即夹具总图上尺寸的公差-0.013，以及限位基面相对安装基面 A ，B 的平行度，垂直度误0.139差 0.01mm。夹具的安装误差AA=X1max+X2max过渡盘与车床主轴的配合为莫氏锥度配合，所以 X1max=0夹具体与过渡盘的配合尺寸为 150H6/js5,查表：150H6 为 ， 0.215150js6 为 ,所以：150.7X2max=0.022+0.007=0.029mm故 A= =0.0292(.9)加工方法误差G车床夹具的加工方法误差，如车床主轴上安装夹具基准与主轴回转轴线间的误差、主轴的径向跳动、车床溜板进给方向与主轴轴线的平行度或垂直度等。它的大小取决于机床的制造精度、夹具的悬伸长度和离心力大小等因素。一般取 G=k/3=0.1/3=0.033mm所以夹具的总加工误差为= = =0.0922()DJAG222(0.1.90.3)O精度储备 Jc=(0.1-0.09)=0.01mm所以符合零件精度。四.毕业设计心得体会四周的毕业设计结束了，当我快要完成老师给我下达任务的时候，我仿佛进过了一次锐变，因为设计给我带来了很多很多的东西，心情也很舒畅，眼前豁然开朗。毕业设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会，从事职业工作前一个必不可少的过程。 “千里之下始于足下”通过这次毕业设计，我深深体会到这句千古名言的真正含义。今天认真地进行毕业设计，学会脚踏实地地迈开这一步，就是为明天能稳稳的在社会大潮中奔跑打下坚实的基础。现在又是经济不稳定的时候，我们更要努力学习。说实话，毕业设计有点累，然而，当我一着手清理自己的设计成果，仔细回味这四周的心路历程，一种少有的成功喜悦即刻使我倦意顿消。虽然这是我刚学会走完的第一步， 我人生中的一点小小的胜利，然而它令我感觉到我自己成熟许多，令我有了一种“春眠方觉晓”的感悟。通过毕业设计，使我深深体会到，干任何事都必须耐心，细心，毕业设计过程中，也许计算有时不免令我感到有些心烦意乱，有很次因为不小心我计算出错，只能毫不情愿的重新来。但一想起老师平时对我们耐心的教导，想到今后自己应当承担的社会责任，想到世界上因为某些细小失误而出现的令世人无比震撼的事故，我不禁时刻提醒自己，一定要养成一种高度负责，一丝不苟的良好习惯，这次毕业设计使我在工作作风上得到了一次难得的磨练。短短的四周的毕业设计，使我发现了自己所掌握的知识是真正如此的贫乏，自己综合应用所学专业知识的能力是如此的不足，几年来学习了那么多的课程，今天才知道自己并不会用。想到这里，我真的有点心急了，老师却对我说，这说明毕业设计确定使你有收获了。老师的亲切勉励像春雨注入我的心田，使我更加自信了。最后，我要由衷的谢谢老师。是您的严厉批评唤醒了我，是您的敬业精神感动了我，是您的淳朴教诲启发了我，是您的殷切期望鼓舞了我。我感谢老师您今天又为我增添了一副坚硬的翅膀。目 录一.设计任务书毕业设计说明书正文序言一.零件的分析二.工艺规程设计(一) 确定毛坯的制造形式(二) 确定毛坯的余量(三) 基面的选择(四) 制定工艺路线(五) 确定切削用量及基本工时三.专用夹具设计(一) 设计主旨(二) 夹具设计(三) 夹紧力和切削力计算(四) 平衡块的计算(五) 车夹具的加工误差四.毕业设计心得体会参考文献