机械制造技术课程设计-阀体加工工艺及铣端面夹具设计（全套图纸） .pdf

目目 录录 1 零件的分析 . 1 1.1 零件的作用 . 1 1.2 零件的工艺分析 . 1 1.2.1 零件图 1 1.2.2 加工表面及孔 2 2 确定零件的生产类型 . 3 2.1 零件的生产类型 . 3 2.2 毛坯的确定 . 4 2.2.1 确定毛坯的种类及其制造方法 4 2.2 2 确定注件加工余量 4 3 定位基准的选择 6 3.1 选择粗基准 . 7 3.2 选择精基准 . 7 4 制定机械加工工艺路线 8 5 确定切削用量 . 9 6 夹具设计 10 6.1 问题的提出 10 6.2 夹具设计 11 6.2.1 定位基准选择 . 11 6.3 定位误差分析 . 13 6.4 定向键与对刀装置设计 . 14 致 谢 . 18 参考文献 19 1 1 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 阀体是用来控制流体的方向、压力、流量的装置。阀门是使 配管和设备内的介质（液体、气体、粉末）流动或停止、并能控 制其流量的装置。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 1.2.1 零件图零件图 阀体零件图如下图所示 2 1.2.2 加工表面及孔加工表面及孔 1.选用灰铸铁 ht150 硬度 150200hb 负荷低 磨损无关重 要 变形很小 经过正火处理。灰铸铁件的牌号和应用范围如表 1-1 所示。 2.未标注圆角半径为 r3mm。 3.加工表面不应该有毛刺、裂缝、结疤、夹渣等缺陷 并应 清理清洁。 4.所有加工表面应光洁 不可有裂缝、压痕、毛刺、气孔、 凹痕以及非金属夹杂物。 5.上下表面应与中心孔轴线保持一定的垂直度 0.06mm 和平 面度 0.05mm 中心孔内表面表面粗糙度 ra1.6m 左端 3 两个凸出部分外表面 ra6.3m 右端部倾斜 60凸出部 分中间孔内表面 ra1.6m。 6.在加工之前进行人工时效热处理 对毛坯预备性热处理 为降低零件硬度 在精加工阶段的磨削加工前进行淬火处理 淬火后工件硬度提高且易变形。 2 确定零件的生产类型确定零件的生产类型 2.1 零件的生产类型零件的生产类型 零件的生产类型是指企业（或车间，工段，班组，工作地 等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制订具有决定性的 影响。生产类型一般可分为大量生产，成批生产和单件生产三种 类型，不同的生产类型有着完全不同的工艺特性。零件的生产类 型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企 业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包 4 括备品和废品在内的年产量。 零件的年生产纲领n可按下式计算： 式中：n零件的生产类型（件/年） ； q产品的年产量（台、辆） ； m每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、辆） ； a 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。备品率，一般取 2 错误！未找 到引用源。 错误！未找 到引用源。4 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 ； b 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。废品率，一般取 0.3 错误！未 找到引用源。 错误！未 找到引用源。0.7 错误！未找到引用源。错误！未找到引用源。 根据上式计算求得零件的生产纲领， 通过查表可得刀架的生产 类型为中批生产。 2.2 毛坯的确定毛坯的确定 2.2.1 确定毛坯的种类及其制造方法确定毛坯的种类及其制造方法 零件的材料为 ht200，考虑零件在机床运行过程中所承受 的冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为中批生产，毛坯 可选用铸造成型零件形状不复杂，因此毛坯形状可以与零件形状 尽量接近。 2.2 2 确定注件加工余量确定注件加工余量 阀体零件材料为 ht200，硬度选用 200hbs，毛坯重约 1kg。 生产类型为成批生产，金属模机械砂型铸造，铸造精度为 9 级， 加工余量等级 ma-g。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工 余量，对毛坯初步设计如下： 5 1. 工件56 端面的加工余量 工件56 端面，查机械制造工艺设计简明手册2.2-4 铸 件机械加工余量，单边加工余量 z=3.0mm，工件56 端面粗糙度 ra6.3，查机械制造工艺设计简明手册表 1.4-8 平面加工的经 济精度与表面粗糙度，一步车削即可满足精度要求。 2. 工件 m562 螺纹的加工余量 工件 m562 螺纹，查机械制造工艺设计简明手册2.2-4 铸件机械加工余量，单边加工余量 z=2.0mm，工件56 外圆粗糙 度 ra6.3，查机械制造工艺设计简明手册表 1.4-6 外圆表面 加工的经济精度与表面粗糙度，一步车削即可满足精度要求。 3. 工件右端面的加工余量 工件右端面，查机械制造工艺设计简明手册2.2-4 铸件 机械加工余量， 单边加工余量 z=3.0mm， 工件右端面粗糙度 ra6.3， 查机械制造工艺设计简明手册表 1.4-8 平面加工的经济精度 与表面粗糙度，一步铣削即可满足精度要求。 4. 工件36 端面的加工余量 工件36 端面，查机械制造工艺设计简明手册2.2-4 铸件机械加工余量，单边加工余量 z=3.0mm，工件36 端面粗糙 度 ra6.3，查机械制造工艺设计简明手册表 1.4-8 平面加工 的经济精度与表面粗糙度，一步铣削即可满足精度要求。 5. 工件外六角面的加工余量 工件外六角面，查机械制造工艺设计简明手册2.2-4 铸 件机械加工余量，单边加工余量 z=3.0mm，工件外六角面粗糙度 ra6.3，查机械制造工艺设计简明手册表 1.4-8 平面加工的经 济精度与表面粗糙度，一步铣削即可满足精度要求。 6 6. 工件30h7 孔 工件30h7 孔，查机械制造工艺设计简明手册2.2-4 铸件机械加工余量，单边加工余量 z=1.0mm，工件30h7 孔粗糙 度 ra3.2，查机械制造工艺设计简明手册表 2.3-8 基孔制 7 级精度的加工，首先扩28 孔至29.8；粗铰29.8 孔至 29.93；精铰29.93 孔至30h7；扩38 槽；扩30h7 孔至 32；攻 m361.5 螺纹；倒角 c1.5。 7. 工件10 孔、m241.5 螺纹的加工余量 因孔尺寸不大，故采用实心铸造，查机械制造工艺设计简 明手册表 1.4-7 内圆表面加工的经济精度与表面粗糙度，知一 步钻削即可满足精度要求。 8.工件其他不加工表面，铸造即可满足其精度要求。 3 定位基准的选择定位基准的选择 正确地选择定位基准是设计工艺过程的一项重要内容。也是 保证零件加工精度的关键。定位基准分为粗基准、精基准及辅助 基准。选择定位基准时，既要考虑零件的整个加工工艺过程，又 要考虑零件的特征、设计基准和加工方法，根据粗、精基准的选 择原则，合理选定零件加工过程中的定位基准。 通常在制定工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准以保 证达到精度要求并把各个表面加工出来，即先选择零件表面最终 7 加工所用精基准和中间工序所用的精基准，然后在考虑选择合适 的最初工序的粗基准把精基准面加工出来。 3.1 选择粗基准选择粗基准 按照有关粗基准的选择原则，按照粗基准的选择原则： 选择要求加工余量小而均匀的重要表面的粗基准， 以保证该 表面有足够而均匀的加工余量。故选择工件 45 外圆及工 件右端面为定位粗基准。 3.2 选择精基准选择精基准 精基准的选择应满足以下原则： （1） “基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为 定位基准，避免基准不重合引起的误差。 （2） “基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精 基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误 差，简化夹具设计与制造。 （3） “自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加 工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其 他表面之间的位置精度由先行工序保证。 （4） “互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺 寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加 工。 （5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简 单、操作方便。 主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合 的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在 8 此不再重复。 4 制定机械加工工艺路线制定机械加工工艺路线 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，使工序集中来提高 生产效率。除此之外还应考虑经济效果，以便降低生产成本。 工艺路线方案 铸造 时效处理以消除内应力 工序05: 车工件56 外圆面； 56端面； 车倒角c2； 车m56x2 螺纹 9 工序 10: 铣工件右端面 工序 15: 铣工件36 端面 工序 20：铣工件外六角面 工序 25: 钻10 孔；扩28 孔至29.8；粗铰29.8 孔至 29.93；精铰29.93 孔至30h7；扩38 槽；扩30h7 孔至 33；攻 m361.5 螺纹；倒角 c1.5；90倒角 工序 30: 扩26 槽；扩孔至21；攻 m241.5 螺纹 工序 35: 钻10 孔；扩26 槽；扩孔至21；攻 m241.5 螺纹 去毛刺 检验至图纸要求并入库 5 确定切削用量确定切削用量 工序 15: 铣工件36 端面 1. 选择刀具 刀具选取端面铣刀，刀片采用 yg8, mmap0 . 3=，mmd50 0 =，min/100mv = 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 mmap0 . 3= 2）决定每次进给量及切削速度 10 根据 x52 型铣床说明书， 其功率为为 4.5kw， 中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/637 50 10010001000 r d v ns = 按机床标准选取 w n 600min/r min/ 2 . 94min/ 1000 60050 1000 mm dn v w = 3）计算工时 切削工时：mml36=，mml0 . 3 1= ，mml1 2 = 则机动工时为 min333 . 0 1 2 . 0600 10 . 336 21 + = + =i fn lll t w m 6 夹具设计夹具设计 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。 并设计工序 15: 铣工件36 端面的夹具。 本夹具 将用于 x52k 立式铣床。 6.1 问题的提出问题的提出 夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造 过程地切削加工、 热处理、装配等工艺过程中。 机床夹具按在不同生产类型中的通用性，可以分为通用夹具. 专用夹具. 可调夹具. 组合夹具等。本夹具主要用来铣工件36 端面。 11 6.2 夹具设计夹具设计 6.2.1、定位基准选择、定位基准选择 由零件图可知，铣工件36 端面，故选用工件45 外圆、工 件左端面及工件六角面的一侧面作为定位基准，这样定位使得加 工基准与设计基准重合，定位非常合理。 6.2.2、切削力及夹紧力计算 （1）刀具： 采用端面铣刀 机床： x52k 型立式铣床 由3 所列公式 得 f v fzf w q u e y z x pf nd zafac f 0 = 查表 9.48 得其中： 修正系数0 . 1= v k 30= f c 83 . 0 = f q 0 . 1= f x 65 . 0 = f y 83 . 0 = f u 8= p a z=24 0= f w 代入上式，可得 f=749.2n 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 安全系数 k= 4321 kkkk 其中： 1 k 为基本安全系数 1.5 2 k 为加工性质系数 1.1 3 k 为刀具钝化系数 1.1 4 k 为断续切削系数 1.1 12 所以 nkff6 .1268= （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由()fkffn=+ 21 其中f为夹紧面上的摩擦系数， 取25 . 0 21 = ff f= z p +g g 为工件自重 n ff f n 2 . 3126 21 = + = 夹紧螺钉： 公称直径 d=10mm，材料 45 钢 性能级数为 6.8 级 mpa b 1006= mpa b s 480 10 8= 螺钉疲劳极限：mpa b 19260032 . 0 32 . 0 1 = 极限应力幅：mpa k kkm a 4 . 48 1lim = 许用应力幅： mpa sa a a 2 . 15 lim = 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s s = s=3.54 取s=4 得 mpa120= = 8 . 2 2 4 2 c h d f 满足要求 = mpa d n c 15 43 . 1 2 13 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠。 6.3 定位误差分析定位误差分析 定位误差是指采用调整法加工一批工件时，由于定位不准确 而造成某一工序在工序尺寸（通常是指加工表面对工序基准的距 离尺寸）或位置要求方面的加工误差。 当采用夹具加工工件时，由于工件定位基准和定位元件的工 作表面均有制造误差使定位基准位置变化，即定位基准的最大变 动量，故由此引起的误差称为基准位置误差，而对于一批工件来 讲就产生了定位误差。如图 6.1 所示 图 6.1 用 v 型块定位加工时的定位误差 当定位基准与工序基准不重合时，就产生了基准不重合误差。基 准不重合误差即工序基准相对定位基准理想位置的最大变动量。 定位误差指一批工件采用调整法加工，仅仅由于定位不准而引起 工序尺寸或位置要求的最大可能变动范围。定位误差主要由尺寸 14 位置误差和基准不重合误差组成。 jbjwdw= 根据相关公式和公差确定具体变动量。如图 2，两个极端情况： 情况 1：d1=d1max,d2=d2min使工序基准尽可能地“高“得加工尺寸； 情况 2：d1=d1min,d2=d2max使工序基准尽可能地“低“得加工尺寸。 且该工序定位误差 1212)(pphhhdw= 图 6.2 定位误差 2/2)2/221()( minmax ddoohdw+= =o1o2+(d2- （d2- td2)/2 =td1/(2sina/2)+td2/2 =0.043/2sin45 0+0.03/2 0.392 6.4 定向键与对刀装置设计定向键与对刀装置设计 定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离 尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台 t 形槽的配合，使 15 夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位 置。 根据 gb220780 定向键结构如图所示： o 图 6.3 夹具体槽形与螺钉图 根据 t 形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如下： 表 6.1 定向键数据表 b l h h d 1 h 夹具体槽形尺寸 2 b 2 h 公称 尺寸 允差 d 允差 4 d 公称尺 寸 允差 d 18 -0.014 -0.045 25 12 5 11 6.8 17 +0.023 6 对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对 位置。 16 图 6.4 对刀块图 图 6.5 对刀块尺寸 塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 17 标记 四周倒圆 图 6.6 平塞尺图 塞尺尺寸为： 表 6.2 平塞尺尺寸表 公称尺寸 h 允差 d c 3 -0.006 0.5 18 致致 谢谢 这次课程设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了 坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册 时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上 存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝 贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完 成了毕业设计。 这次课程设计成绩的取得，与