机械制造技术基础课程设计-偏心阀体的加工工艺及钻16孔的夹具设计【全套图纸】 .pdf

辽宁工程技术大学 课 程 设 计 题 目：偏心阀体的机械加工工艺规程 及钻孔工艺装备设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 班 级： 渉机 07- 1 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 i 一、设计题目一、设计题目 偏心阀体的机械加工工艺规程及钻孔工艺装备设计偏心阀体的机械加工工艺规程及钻孔工艺装备设计 二、原始资料二、原始资料 （1）被加工零件的零件图（草图） 1 张 （2）生产类型：中批或大批大量生产 三、上交材料三、上交材料 （1）被加工工件的零件图 1 张 （2）毛坯图 1 张 （3）机械加工工艺过程综合卡片 1 张 （4）与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1 张 （5）夹具装配图 1 张 （6）夹具体零件图 1 张 （7）课程设计说明书（约 50008000 字） 1 份 四、进度安排四、进度安排(参考参考) （1）熟悉零件，画零件图 2 天 （2）选择工艺方案，确定工艺路线，填写工艺过程综合卡片 5 天 （3）工艺装备设计（画夹具装配图及夹具体图） 9 天 （4）编写说明书 3 天 （5）准备及答辩 2 天 五、指导教师评语五、指导教师评语 成成 绩：绩： 指导教师指导教师 日日 期期 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 ii 摘摘 要要 本课程设计主要培养学生综合运用所学的知识来分析处 理生产工艺问题的能力，使学生进一步巩固有关理论知识， 掌握机械加工工艺规程设计的方法，提高独立工作的能力， 为将来从事专业技术工作打好基础。 这次设计的是偏心阀体，分别绘制了零件图、毛坯图、 夹具体图、装配图各一张，机械加工工艺过程卡片和与所设 计夹具对应那道工序的工序卡片各一张。在熟悉被加工零件 偏心阀体的基础上。了解偏心阀体的作用，接下来根据零件 的性质和零件图上各端面和内部结构的粗糙度确定毛坯的尺 寸和机械加工余量。 然后我们再根据定位基准先确定精基准， 后确定粗基准，最后拟定偏心阀体的工艺路线图，制定该工 件的夹紧方案，画出夹具装配图。通过查阅各种书籍完成本 次课程设计任务。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 iii abstract this course is primarily designed to train the pupils to apply the learned knowledge to analyze issues dealing with production capacity of technology to enable students to further consolidate the theoretical knowledge, master the machining process planning methods to improve the ability to work independently, perform professional technical work for the future lay a solid foundation this design is the eccentric valve, respectively, draw the parts diagram, blank maps, clip a specific diagram, assembly drawing of a mechanical machining process card and with the design of fixture corresponding to those working procedure of the process card each one.be processed in a familiar body part based on the eccentric. learn eccentric bodys role, the next according to parts of the nature and parts drawing on each face and the internal structure of the roughness determine the rough size and mechanical machining allowance. then we re- based positioning base first determine precise benchmark, it became clear that rough benchmark, the finalization of eccentric valve process road map to develop the workpiece clamping program, draw fixture assembly diagram. through access to a variety of 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 iv books on the completion of this course design task. 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 v 目目 录录 1、零件的分析1 1.1 零件的作用及特点1 1.2 零件的形状1 2、零件的工艺分析2 3、毛坯设计.2 3.1 毛坯的选择2 3.2 确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差2 3.3 确定毛坯尺寸.2 3.4 确定毛坯尺寸公差3 4、选择加工方法，拟定工艺路线 .4 4.1 粗基面的选择4 4.2 精基面的选择.4 4.3 制定机械加工工艺路线 4 5、加工设备及刀具、量具的选择 .6 5.1 选择机床， 根据不同的工序选择机床6 5.2 选择刀具.7 6、切削用量的选择.7 7、基本时间的确定8 8、夹具设计9 8.1 设计思想10 8.2 定位分析10 8.2.1 定位基准的选择11 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 vi 8.2.2 定位误差的分析11 8.3 夹具操作说明11 9、导向原件设计11 10、设计的感想与体会.12 11、参考文献设计资料及主要参考书14 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 1 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用及特点零件的作用及特点 1、采用三维偏心结构，阀体密封面采用混合聚四氟乙烯密封圈或多 层次不锈钢密封圈，使蝶板 同阀体密封面均匀可靠接触，可达到气 密封无泄漏。 2、结构独特、操作灵活、省力、方便、使用寿命长。 3、耐高温、耐腐蚀、耐磨损的三维偏心。 4，上法兰采用国际标准，适配电动气动等各种控制装置 1.2 零件的形状零件的形状 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 2 2、零件的工艺分析、零件的工艺分析 由零件图可知，其材料为 45 钢，45 号钢为优质碳素结构用钢 , 硬度不高易切削加工,模具中常用来做模板,梢子,导柱等,但须热处理。 故偏心阀体应用模锻加工零件毛坯，该零件为受较大应力和要求耐磨 零件。 零件的整体呈现一个长方体形状，材质为 45 号钢，应采用锻造 的方法来加工毛坯，由于形状规则，故可以再采用模锻。 零件的基本构造是在长方体中的几个孔起到零件的偏心作用，故 确定孔的加工位置和尺寸，用钻孔、扩孔、铰孔的方法高精度的加工 出各孔，以达到高精度度要求。 零件的整体加工过程只包含两个大的方面，即铣平面和加工孔。 3、毛坯设计、毛坯设计 3.1 毛坯的选择毛坯的选择 毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质 以及在生产中获得可能性，毛坯的制造方法主要有以下几种：1、型 材 2、锻造 3、铸造 4、焊接 5、其他毛坯。根据零件的材料，推荐用 型材或铸件，但从经济方面着想，如用型材中的棒料，加工余量太大， 这样不仅浪费材料，而且还增加机床，刀具及能源等消耗。 偏心阀体的毛坯材料为 45 号钢，毛坯种类应选择锻件，应采用模 锻的方法进行锻造 。 3.2 确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差 （1）求最大轮廓尺寸 根 据零件图计 算轮廓 的 尺寸，毛坯 外形尺寸为 112mm62mm 62mm。 （2）选择锻件公差等级 查手册锻造方法按机器造型，锻件材料为 45 号钢，得锻件的公差 等级为 712 级取为 8 级。 （3）求锻件尺寸公差 公差带相对于基本尺寸对称分布。 （4）求机械加工余量等级 查手册锻造方法按机器造型、锻件材料为 45 钢得机械加工余量等 级 e- f 级选择 e 级。3、确定机械加工余量根据锻件质量、零件表面 粗糙度、形状复杂程度，取锻件加工表面的单边余量为 2mm。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 3 3.3 确定毛坯尺寸确定毛坯尺寸 经过查表得加工余量适用于机械加工表面粗糙度 ra=1.6 和 ra=0.8 的 表面，加工余量都有相应的数据，分析零件的各个方面查表的毛坯的 尺寸为 112mm62mm62mm。生产类型为大批量，可采用模锻，锻 造实心长方体，孔可以通过钻孔来完成。 3.4 确定毛坯尺寸公差确定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差根据锻件质量、材质系数、形状复杂系数查手册得， 本零件毛坯尺寸允许偏差见下表 毛坯尺寸允许公差/mm 锻件尺寸偏差参考资料 1121.40 机械制造工艺设计手册 620.74 机械制造工艺设计手册 620.74 机械制造工艺设计手册 设计出零件的毛坯图 下图为该零件的毛坯图 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 4 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 5 4、选择加工方法，拟定工艺路线、选择加工方法，拟定工艺路线 1、粗基面的选择、粗基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与 合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺 过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进 行。 2、精基面的选择、精基面的选择 基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准 为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免由定 位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和 位置精度能可靠的得以保证。 3.制定机械加工工艺路线制定机械加工工艺路线 锻造 模锻 粗铣 以长方体毛坯的左端面为基准， 在 右端面进行粗车； 再以长方体毛坯 的右端面为基准， 在左端面进行粗 车； 同样的方法加工上下端面和前 后端面。 半精铣 半精铣粗加工后的长方体钢料的各端面 钻孔 以 下 端 面 为 基 准 钻 孔 径 分 别 为 直 径 为 20mm,34mm,44mm; 以 左 端 面 基 准 钻 直 径为 14mm 的孔。 扩孔 扩直径为 20mm 的孔到 22mm，直径为 34mm 的 到36mm， 直 径 为36mm 到 46mm，直径为 14mm 的到 16mm。 车孔 把 左 端 面 直 径 为36mm的 孔 向 外 扩 1mm;把右端面直径为 36mm 的孔向外扩 1mm。 热处理 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 6 精铣 精铣零件的各个外端面 绞孔 绞孔以达到要求的精度 车导角 车零件图中的三处导角 磨削处理 磨削处理各个表面 去毛刺 清洗 终检 5、加工设备及刀具、量具的选择、加工设备及刀具、量具的选择 由于生产类型为大批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专 用机床，其生产方式以通用机床专用夹具为主，辅以少量专用机床的 流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完 成。 5.1 选择机床，选择机床，根据不同根据不同的工的工序序选择机床选择机床 1）铣）铣床选用床选用立式铣立式铣床，床，型号为型号为 x51 根据零件加工精度及其各个方面的要求，我们对零件外表面的加工 应选择立式铣床，型号为 x51，附带工艺装备高速钢套式面铣刀，游 标卡尺，以及专用夹具。 2）钻床选用钻床选用立式立式钻床，钻床，型号为型号为 z550 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 7 5.2 选择刀具选择刀具 选用硬质合金铣刀，硬质合金钻头，硬质合金扩孔钻、硬质合金 铰刀, 具体见工序卡。 6、切削切削用量的选择及计用量的选择及计算算及及主主要加工工要加工工序序 选用 z525 立式钻床钻头：选用直 柄麻花 钻 ,钻头直d=7.0mm, l=74mm, l 1=34mm, 1 d 14.3mm 1） 背吃刀量的确定 查机械制造技术基础课程设计指南 由表 5-52 取螺距为 1.0mm 的普通细牙螺纹，攻螺纹前钻孔用 麻花钻直径为 7.0mm 所以背吃刀量取 pa=7.0mm 2） 进给量的确定 查机械制造技术基础课程设计指南由表 技术参数 型号 z550 最大钻孔直径/mm 50 主轴端面至工作台面距离 h/mm 0800 从 工 作 台t 形 槽 中 心 到 导 轨 距 离 b/mm 350 主轴轴线至导轨面距离 a/mm 350 主轴行程/mm 300 主轴莫氏圆锥 5 主轴转速范围（见表 4- 9）/（r/mm） 321400 进给量范围（见表 4- 10）/（mm/r） 0.122.64 主轴最大扭矩/（nm） 784.8 主轴最大进给力/n 24525 工作台行程/mm 325 工作台尺寸/mmmm 500600 从 工 作 台t 形 槽 中 心 到 凸 肩 距 离 c/mm 320 主电机功率/kw 7.5 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 8 5-133，选取该工步的每转进给量f=0.16mm/r 3） 切削速度的计算 查机械制造技术基础课程设计指南 由表 5-133，按工件材料为铸铁的条件选取，切削速度可取 20m/min 。 由 公 式1000 /nvdp=可 求 的 该 工 序 的 钻 头 转 速 为 n=909.9r/min，参照机械制造技术基础课程设计指南由表 5-65 所列 z525 型立式钻床的主轴转速，取转速 n=960r/min。 再将此转速带入公式1000 /nvdp=， 可求出该工序的实际钻削速 度/1000vn dp=960r/minp7mm=21.1m/min 6.1 粗铣粗铣 根 据 刀 具 ， 选 择 适 当 的 进 给 量 ， 粗 铣 毛 坯 各 端 面 至 长 保 持 在 111.26113.40mm 范围内，宽和高均在 61.2863.20mm 范围内，作为 毛坯整体表面得粗铣过程 6.2 半精铣半精铣 粗加工的基础上，进行半精加工。半精铣长方体毛坯，至尺寸长 在 110.52110.84mm 范围内, 宽和高均在 60.3260.79mm 范围内，作 为半精加工后零件尺寸。 6.3 钻孔钻孔 在夹紧和定位装置的固定下进行钻孔工作，选择立式钻床，硬质 合金麻花钻，游标卡尺，专用夹具，并选用合适的钻套，以下端面为 基 准钻孔径分别为直径为 20mm,34mm,44mm;以左端面基准钻直径为 14mm 的孔。 6.4 扩孔扩孔 扩直径为 20mm 的孔到 22mm，直径为 34mm 的到 36mm，直径 为 36mm 到 46mm，直径为 14mm 的到 16mm。 6.5 精铣精铣 精加工是为了更大程度的提高零件的加工精度，使各个表面的尺 寸偏差在要求的公差范围内。具体尺寸如零件图上标注的所示。 6.6 铰孔铰孔 铰孔是为了使孔的大小和精度在要求的公差范围内，以达到更高 的精度，使零件更加标准。 6.7 其他处理其他处理 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 9 其他处理包括热处理，磨削处理，去毛刺以及清洗在内的其他工 序，具体在工艺过程卡片中会详细体现。 7、基本时间的确定、基本时间的确定 工时定额的计算 工时定额是指完成零件加工的就一个工序的时间定额 其中：是指但见时间定额 是指基本时间（机动时间） ，通过计算求得 是指辅助时间，一般取（1520）%；与和称为作业时间 是指布置工作时间，一般按作业时间的（27）%估算 是指休息及生理需要时间，一般按作业时间（24）%估算 是准备与终结时间，大量生产时，准备与终结时间忽略不计 n 是指一批零件的个数 具体计算略，详见工序卡。 7.1 基基本时间本时间的计的计算算 1）钻孔工步 根据机械制造技术基础课程设计指南由表 2-26， 钻孔的基本时间可由公式 12 j llll t fnfn + + =求得。 式中l=60mm，2l =14， 取 2 l=2mm ， 1 cot(1 2) 2 r d lk=+= 7 cot541 2 o mm mm+ 5.20 ； n=960r/min ；f=0.16mm/r 。将上述结果带入公式，则该工序的基 本时间 9.55.22 0.16/960 /min j lmmmmmm t fnmm rr + = 0.21min=12.6s 7.2 辅助时间辅助时间的确定的确定 辅助时间 f t 与基本时间 j t 之间的关系为 f t =（0.150.2） j t ，取 f t =0.2 j t ， 则 各 工 序 的 辅 助 时 间 分 别 为 ： 钻 孔 工 步 的 辅 助 时 间 f t=0.2 12.6.6s=2.52s 8、夹夹具设计具设计 夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 10 的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程 中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降 低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的 使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要 技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。 针对该零件的特点设计专用的夹具，下图为其中一个加工直径为 16mm 的孔时的专用夹具的三视图。 8.1、设计、设计思想思想 设计必须保证零件的加工精度， 保证夹具的操作方便， 夹紧可靠， 使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设 计的夹具完全符合要求。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 11 本夹具主要用来对16mm 孔进行加工，这个孔尺寸精度要求为 it7，表面粗糙度 ra1.6，钻、粗铰、精铰以可满足其精度。所以设计 时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。 8.2、定位分析、定位分析 （1）定定位位基基准准的选择的选择 据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工 件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。在这道工序中 以下表面为定位基准和工序基准，两者重合，可以更大程度减小加工 过程中产生的误差。 （2）定位误差的分析）定位误差的分析 定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个面与两 个孔定位，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合 b=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位 移误差。 8.3、夹具操作说明、夹具操作说明 在使用该夹具时，要使工件水平放置，用螺栓加紧固定，在上端 距左端 40mm 处为即将加工的直径为 16mm 的孔的中心。 夹具装配图如下图所示: 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 12 9、导、导向向原件设计原件设计 加工直径为 d=6mm 的通孔选用立式钻床，钻床夹具的刀具导向元 件为钻套。钻套的作用是确定刀具相对夹具定位元件的位置，并在加 工中对钻头等孔加工刀具进行引导，防止刀具在加工中发生偏移。由 于加工工序为先钻16mm 孔，之后用铰刀精加工。所以选用快换钻套 和钻套用衬套。相关计算如下： 1）钻套高度 h 钻套高度与所钻孔的孔距精度、工件材料、孔加工深度、刀具刚 度、工件表面形状等因素有关。钻套高度 h 越大，刀具的导向性越好， 但 刀 具 与 钻 套 的 摩 擦 越 大 ， 一 般 取h=(1 2.5)d， 所 以h=1.5 16mm=24mm。 2）排屑间隙 h 钻套底部与工件间的距离 h 称为排屑间隙。h 值太小，切屑难以 自由排出，使加工表面损坏；h 值太大时，会降低钻套对钻头的导向 作用。加工铸铁时，h=(0.30.7)d，所以 h=0.516mm=8mm。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 13 精铰工步 tdj精 铰=36s+5.4s+2.48s=43.88s; 因 此 ， 此 工 序 的 单 件 时 间tdj=tdj 钻+tdj粗铰+tdj精铰 =34.13s+51.20s+43.88s=129.21s。 将上述零件工艺规程设计的结果，填入工艺文件。 10、设计的感想与体会、设计的感想与体会 通过了