基于UG的阀体零件的机械加工工艺及夹具设计

密级： 学号：本科生毕业论文（设计） 基于UG的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： 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 日摘要本篇设计是基于UG的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；1Abstract This design is based on UG body parts of the mechanical processing technology and fixture design. The main processing surface of body parts is the inner hole and the outline. Generally speaking, the machining accuracy of the plane is guaranteed to ensure the machining accuracy of the plane is relatively easy compared with the machining precision of the hole. Is the aperture processing of special boring fixture, the clamping way generally manual clamping, clamping reliable. Therefore, the production efficiency is high. Can meet the design requirements. 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。 The focus of the article is on the valve body, the processing and mechanical properties analysis on the process of rational analysis, to determine the reasonable blank, processing, efficient design, labor saving fixture. Through practice proved that ultimately produce a qualified body parts. 关键词：阀体类零件；工艺；夹具；Key words: valve parts; process; fixture; 1目录第一章 绪论1第二章 零件的分析2 2.1 零件的作用3 2.2 零件的技术要求5第三章 确定毛坯、画毛坯零件合图6 3.1 确定毛胚的制造形式及材料7 3.2 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定8 3.3 选择加工设备及刀、夹、量具9第四章 工艺规程设计10 4.1 定位基准的选择12 4.2 定位元件13 4.3 切削力及夹紧力的计算14 4.4 加工工序设计15第五章 钻孔夹具的设计23 5.1定位基准的选择23 5.2切削力的计算与夹紧力分析23 5.3夹紧元件及动力装置确定23 5.4夹紧装置的设计23 5.5夹具操作的简要说明23第六章 UG软件在机械设计中的应用23结 论24参考文献25致 谢26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。第二章 零件的分析2.1 零件的作用 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”。2.2 零件的工艺分析（1）以50.8中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，64H10的斜孔加工，两侧端面上的11.97.9凹槽加工。其中两侧面有表面粗糙度要求为，64H10孔的表面粗糙度要求。（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，25.4孔的加工。以及端面上11.97.9凹槽加工。以下是该阀门阀体的零件图。 阀体主剖视图 阀体左视图 阀体局部剖视图第三章 确定毛坯、画毛坯零件合图3.1 确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ZG 1Cr18Ni9Ti，硬度HB为170241，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。3.2 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定3.2.1、顶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7-23。其余量值规定为2.73.5mm，现取3mm。 表7-27粗铣平面时厚度偏差取-0.28mm。精铣：参照实用机械制造工艺设计手册表7-24。其余量值规定为0.81.0mm，现取1mm。铸造毛坯的基本尺寸为371.3+3+3+1=378.3mm。根据实用机械制造工艺设计手册表2-5，铸件尺寸公差等级选用CT7，可得铸件尺寸公差为1.6mm。 毛坯的名义尺寸为：371.3+3+3+1=378.3mm 毛坯最小尺寸为：378.3-0.8=367.5mm 毛坯最大尺寸为：378.3+0.8=379.1mm 粗铣后最大尺寸为：371.3+1+1=373.3mm 粗铣后最小尺寸为：373.3-0.28=372.1mm 精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即371.3mm。3.2.2、50.8孔的加工余量，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7-13，其余量值为2.0mm;精镗：参照实用机械制造工艺设计手册表7-13，其余量值为0.3mm。铸件毛坯的基本尺寸分别为：毛坯基本尺寸为50.8-2-1-0.3=47.5根据实用机械制造工艺设计手册表2-5，铸件尺寸公差等级选用CT7，可得铸件尺寸公差为1.1mm。毛坯名义尺寸为50.8-2-1-0.3=47.5；毛坯最大尺寸为47.5+0.55=48.05；毛坯最小尺寸为47.5-0.55=46.95；粗镗工序尺寸为46.95；精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即50.8 3.2.3、64孔的公差0+0.12根据工序要求，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7-13，其余量值为2.0mm；半精镗：参照实用机械制造工艺设计手册表7-13，其余量值为1.3mm；精镗：参照实用机械制造工艺设计手册表7-13，其余量值为0.3mm。铸件毛坯的基本尺寸分别为：毛坯基本尺寸为64-2-1.3-0.3=60.4mm；根据实用机械制造工艺设计手册表2-5，铸件尺寸公差等级选用CT7，可得铸件尺寸公差为1.1mm。毛坯名义尺寸为64-2-1.3-0.3=60.4mm；毛坯最大尺寸为60.4mm+0.55=60.95mm；毛坯最小尺寸为60.4mm-0.55=59.95mm；粗镗工序尺寸为61.3mm；半精镗工序尺寸为62mm；精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即64 0+0.12mm。第四章 工艺规程设计4.1 定位基准的选择4.1.1、粗基准的选择： 粗基准选择毛坯的下底面。4.1.2、精基准的选择： 精基准选择毛坯经过铣削的下底面。4.2 制定工艺路线 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则。先粗加面，再粗加工孔。对于阀体，需要精加面。按上述原则亦应工孔系，但在实际生产中互垂直。加工工后，将工件清净。清洗后用压净。保证零件于。 根据以定如下：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25.4的工艺孔。工序5：粗镗两侧端面斜孔2-50.8。工序6：粗镗和精镗斜孔2-64H10，保证16宽度尺寸到位。工序7：铣两侧端面216和104端面，保证尺寸371.3和7.9到位。工序8：铣两侧端面上的2处11.97.9凹槽。工序9：铣顶面上的11.97.9凹槽。工序10：钻两侧端面216上的16-25.4孔。工序11：清洗加工零件。工序12：检查零件。4.3 选择加工设备及刀、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0-150mm为75-100mm的测量游标卡尺，外径千分尺，游标深度卡尺等。4.4 确定切削用量及基本工时工序3：粗、精铣上平面机床：铣床X5032刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数（1）粗铣铣削深度：每齿进给量：根据文献7表2.4-73，取铣削速度：参照文献7表2.4-81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据文献7表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：（2）精铣铣削深度：每齿进给量：根据文献7表2.4-73，取铣削速度：参照文献7表2.4-81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间工序4: 钻顶面10个工艺孔机床：Z3050组合钻床刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀（1）钻定位孔切削深度：进给量：根据文献7表2.4-39，取切削速度：参照文献7表2.4-41，取机床主轴转速：，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：走刀次数为1机动时间：（2）扩定位孔切削深度：进给量：根据文献7表2.4-52，扩盲孔取切削速度：参照文献7表2.4-53，取机床主轴转速：，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：走刀次数为1机动时间：工序5：粗镗50.8、精镗64H10机床：T613卧式镗床刀具：硬质合金钢刀具YG3X（1） 粗、精镗孔粗镗孔切削深度：进给量：根据文献7表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量切削速度：参照文献7表2.4-66，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 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：机动时间：精镗孔切削深度：进给量：根据切削深度，再参照文献7表2.4-66。因此确定进给量切削速度：参照文献7表2.4-66，取机床主轴转速：，取实际切削速度：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：机动时间：（2）粗镗 孔粗镗 孔切削深度：进给量：根据文献7表2.4-66，刀杆伸出长度取200mm，切削深度为。因此确定进给量切削速度：参照文献7表2.4-66，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 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：机动时间：第五章 钻孔夹具设计本夹具主要用来钻两侧面216端面上的共16-25.4孔，所考虑的要确定定位基准面和定位基准中心，钻孔要考虑使用钻套，夹紧装置要考虑用手动还是自动夹紧方式。5.1 定位基准的选择根据镗孔夹具的定位方式相同，也采用一面两孔定位，一面即为加工好的大底面226端面，两孔选择10-25.4中的两个对角25.4孔为对角定位基准孔的中心。5.2 定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。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：图1 定位元件示意图（1）确定两定位销中心距尺寸及其偏差 = （2）确定圆柱销直径及其公差 （基准孔最小直径） 取f7 所以圆柱销尺寸为 （3）削边销的宽度b和B （由机床夹具设计手册） （4）削边销与基准孔的最小配合间隙 其中： 基准孔最小直径 圆柱销与基准孔的配合间隙（5）削边销直径及其公差 按定位销一般经济制造精度，其直径公差带为，则削边销的定位圆柱部分定位直径尺寸为 。5.3 切削力及夹紧力的计算 由资料机床夹具设计手册查表可得：切削力公式： 式（2.17）式中 查表得： 即：实际所需夹紧力：由参考文献16机床夹具设计手册表得： 安全系数K可按下式计算，由式（2.5）有：式中：为各种因素的安全系数，见参考文献16机床夹具设计手册表 可得： 所以 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。取，螺旋夹紧时产生的夹紧力，由式（2.9）有：式中参数由16机床夹具设计手册可查得： 其中： 由16机床夹具设计手册表得：原动力计算公式：由上述计算易得： 因此采用该夹紧机构工作是可靠的。5.4 钻套的设计本次钻孔需钻的是两侧端面上的共16个25.4孔，由于分别两边都是均布分布的孔，要采用快换式钻套来对各孔进行钻孔加工。以下式快换式钻套的选择。钻套结构参数如下表：表3钻套基本结构参数dHD公称尺寸允差255635+0.025+0.0095246125.52132.55.5 夹紧装置的设计 本次夹紧装置采用手动夹紧装置，用压板直接夹紧两侧216端面上的即可，一边采用一个压板，用圆柱头调节支撑作为支撑，中间采用螺柱拉杆作为拉紧件并用螺母拧紧即可。第六章 UG软件在机械设计中的应用 UG软件在机械设计中的应用二维CAD着眼于完善产品的几何描述能力，而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。UG 软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NT/Windows平台的三维机械设计CAD软件系统主流产品。UG 软件与其它基于特征的参数化三维机械设计软件，如Pro/Engineer、UG相比，具有Windows 的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。16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UG的阀体零件的机械加工工艺及夹具设计，通过初期的定稿，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。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，1984：20-23。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，1983：42-50。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。1 43 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。19