机械制造技术课程设计-KCSJ-08阀体加工工艺及钻2-M8螺纹孔夹具设计【全套图纸】 .doc

学院 changsha university机械制造技术基础课程设计说明书设 计 题 目： 成批生产“阀体”零件机加工工艺规程及其钻夹具设计 系 部： 机 电 工 程 系 专 业： 机械设计制造及其自动化 姓 名： 班 级：机械三班 学号 2011011318 指 导 教 师： 职称 教 授 职称 副教授 职称 讲 师 长沙学院教务处 二一四年六月制22 目录课程设计任务书.21前言.32对零件的工艺分析.4 2.1零件的作用.4 2.2零件的结构特点.4 2.3结构工艺性.4 2.4关键表面技术要求.53工艺设计.6 3.1确定生产类型.6 3.2毛坯选择与毛坯图说明.6 3.3工艺路线确定.6 3.4加工余量的确定.11 3.5切削用量的确定.11 3.6工时定额的确定.12 3.7工序尺寸与公差的确定.124夹具设计.13 4.1设计思想与不同方案对比.13 4.2定位分析与定位误差计算.15 4.3对刀及导引装置设计.17 4.4夹紧机构设计与夹紧力计算.185设计心得与体会.196参考文献.20机械制造技术基础课程设计任务书题目：设计 kcsj-08 阀体 零件的机械加工工艺规程及 钻2m8底孔 工序的专用机床夹具。设计要求：熟练使用计算机辅助设计(软件自选)，独立完成（1） 零件毛坯合图一张(3或4号图cad出图)（2） 关键工序机械加工工艺规程卡片一张(4号图)（3） 指定工序夹具装配图一张(2或3号图)（4） 夹具部分零件图2张(图幅自定)（5） 设计说明书(一份，按毕业设计模板，同组可装订成一册，注明各节完成人)（6） 夹具3d装配效果图一张(彩图)以上均需输出，以书面交设计资料，保留电子档备查。原始资料：零件图样，生产纲领，每月班次、生产条件等。班级 11级机械3班 学号 2011011318 姓名 同组学生 指导教师 2014 年 7 月 1 日 1、前言 机械制造技术基础是机械类专业的一门主干专业基础课，内容覆盖金属切削原理和刀具、机械加工方法及设备、互换性与测量技术、机械制造工艺学及工艺装备等，因而也是一门实践性和综合性很强的课程，必须通过实践性教学环节才能使学生对该课程的基础理论有更深刻的理解，也只有通过实践才能培养学生理论联系实际的能力和独立工作能力。因此，机械制造技术基础课程设计应运而生，也成为机械类专业的一门重要实践课程。全套图纸，三维加153893706通过这次课程设计我发现了自己还有很多知识还没有掌握牢固。但更多的是通过这次设计使我提高、巩固、扩大了自己的所学到的知识技能，提高自己设计计算、制图的能力，学会正确使用技术资料、标准、手册等工具书，并在这次设计中培养了我对机械设计的独立工作能力，掌握了一定的机械加工设计方法步骤和思路为以后的学习和设计工作打下良好的基础。同时，也使我体会到了老师平时对我们的谆谆教导和用心良苦。由于本人水平有限，设计还有许多不足之处，希望老师们给予批评和指正！ 2、对零件的工艺分析2.1零件的作用: 题目所给的零件时阀体，主要作用是通过螺纹与其他零件连接，达到控制流体开关、方向、压力及流量。2.2零件的结构特点： 图2.1 阀体由零件图分析知，该零件为阀体类零件。其主要加要素为面和孔，加工要求较高。2.3结构工艺性：阀体是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂，其加工内孔的精度要求较高，此外还有上下端面，孔端面需要加工，对精度要求也很高。其内孔对孔端面有垂直度要求，因为其尺寸精度，几何形状精度和相互位置精度以及表面质量均影响阀是否能够良好的密封，进而影响其使用性能，因此它的加工时非常关键和重要的作用。2.4关键表面技术要求：该阀体零件的主要加工技术要求如下:1面a粗糙度要求ra6.3；2面b粗糙度要求ra6.3；3面c粗糙度要求ra6.3；4面d粗糙度要求ra6.3，相对于底面a垂直度公差要求0.06；5孔e 28的精度等级为h7，粗糙度要求ra3.2，35粗糙度要求为ra12.5；6. 孔f22的精度等级为h8，粗糙度要求ra3.2，32粗糙度要求ra3.2，孔中心线与底面a尺寸公差为0.01，与面d垂直度公差要求为0.06；7. 孔e孔与孔f中心线尺寸偏差0.02；8. 面b加工两个螺纹孔g，中心距尺寸偏差0.02；9. 面c加工四个螺纹孔h，无尺寸、位置公差要求；各表面的精度要求和表面粗糙度要求可以通过机械加工的方法来获得。初步确定平面采用铣床加工，孔采用镗床加工，螺纹空采用钻床，攻丝的方法加工。阀体的材料为灰铸铁，为了改善灰铸铁的加工工艺性，可在进行机械加工前，进行退火处理，用以改善灰铸铁的切削性能。 3、工艺设计3.1确定生产类型：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征。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。此零件采用小批生产（见附表1）。附表1各种生产类型的规范生产类型零件的年生产纲领/件/年重型机械中型机械轻型机械单件生产520100小批生产510020200100500中批生产1003002005005005000大批生产30010005005000500050000大量生产10005000500003.2毛坯选择与毛坯图说明：零件形状较复杂，生产规模为中批生产或大批生产，毛胚材料为ht250,因此，选择毛胚制造方式为机械造型砂型铸造，金属模，由机械加工工艺手册查得：毛胚公差等级为ct10级，加工余量等级为6级。毛坯形状应力求接近成品形状，以减少机械加工余量。（1）铸件孔的最小尺寸，根据机械制造技术基础课程设计表2-7 可查得，铸件孔的最小尺寸为1020mm。（2）铸件的最小壁厚。根据机械制造工艺设计简明手册表2.2-7 查得，铸件的最小壁厚为4mm。（3）铸件的拔模斜度。铸件垂直于分型面上，需要铸造斜度，且各面的斜度数值应尽可能一致，以便于制造铸模。根据机械制造技术基础课程设计表2-8 可得：斜度位置铸造方法砂型铸造外表面030内表面1（4）铸件圆角半径。铸件壁部连接处的转角应有铸造圆角。主要是为减少应力集中，防止冲砂、裂纹等缺陷。一般为邻壁厚度的1/31/5，中小铸件圆角半径为35mm。（5）铸件浇铸位置及分型面选择。铸件的重要加工面或主要工作面一般应处于底面或侧面，应避免气孔、砂眼、疏松、缩孔等缺陷出现在工作面上；大平面尽可能朝下或采用倾斜浇铸，避免夹砂或夹渣缺陷；铸件的薄壁部分放在下部或侧面，以免产生浇铸不足的情况由零件图可知零件材料为ht250，生产批量为大批大量，零件结构一般复杂，所以选择金属型浇铸，因为生产率很高，所以可以免去多次造型，工件尺寸较小，单边余量不大，需要结构细密，能承受较大的压力，所以选择铸件做毛坯。确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量选择的毛坯铸造方法是金属模机器造型，零件的最大尺寸250mm，铸件的机械加工余量等级则为57 级（查机械制造技术基础课程设计表2-11），选择6 级。从机械制造工艺设计简明手册表2.2-4 中查得全长94.5mm 的加工余量为2.5mm，即该毛坯尺寸为99.5mm；全长为57mm 的加工余量为 2.5mm，即该毛坯的尺寸为62mm， 28h7加工余量为2 mm，即该毛坯的尺寸为 26h7 35加工余量为9 mm ，即该毛坯的尺寸为 26mm， 22h8加工余量为2 mm，即该毛坯的尺寸为 20h8 ， 32h8加工余量为12mm，即该毛坯的尺寸为 20mm，36加工余量为16 mm，即该毛坯的尺寸为 22mm。 毛坯图： 图3.1 阀体毛坯图3.3工艺路线确定：（1）粗、精基准的选择：粗基准的选择作为粗基准的表面平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺陷。选择阀体上端面和前端面作为粗基准。采用阀体上端面作为精基准加工下端面及以前端面作粗基准加工后端面，可以为后续工序准备好精基准。精基准的选择根据该阀体零件的技术要求和装配要求，选择阀体下端面和后端面作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。阀体的下端面和后端面是设计基准，选用其作精基准定位加工阀体上端面和前端面以及定位孔，实现了设计基准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。（2）各表面加工方法的确定：根据阀体零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法如表：表3-1阀体各表面加工方案加工表面尺寸精度等级表面粗糙度加工方案阀体下端面it106.3粗铣精铣阀体上端面it106.3粗车精铣阀体前端面it106.3粗车精车阀体后端面it106.3粗车精车28h7孔it83.2粗镗精镗35孔it1212.5粗镗36孔it1212.5粗镗22h8孔it83.2粗镗精镗32h8孔it83.2粗镗精镗m8螺纹孔it13钻孔攻螺纹m6螺纹孔it13钻孔攻螺纹（3）工序集中与分散的考虑：选用工序分散原则安排阀体的加工工序。该阀体的生产类型为大批生产，可以采用普通型机床配以专用工、夹具，以降低其生产成本。（4）工序顺序安排的原则：机械加工工序：（1） 遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准，即阀体下端面和后端面。（2） 遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3） 遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，即阀体的下端面和后端面。（4） 遵循“先面后孔”原则，先加工阀体四个端面，在加工阀体的内孔以及钻孔、攻螺纹。热处理工序：铸件为了消除残余应力，需在粗加工前、后各安排一次时效处理，在半精加工前、后各安排一次时效处理。（5）加工设备与工艺装备的选择：旋座在精加工之前进行整体淬火，提高其耐磨性和在工作中承受冲击载荷的能力。综上所述，该旋座工序的安排顺序为：基准加工主要表面粗加工主要表面半精加工热处理主要表面精加工钻孔孔精加工。（6）制定工艺路线：工艺路线一：工序号工序内容设备夹具1铸造2粗铣a面铣床专用夹具3粗铣b面铣床专用夹具4半精铣a面铣床专用夹具5半精铣b面铣床专用夹具6粗铣c面铣床专用夹具7半精铣c面铣床专用夹具8粗铣d面铣床专用夹具9半精铣d面铣床专用夹具10粗镗32镗床专用夹具11半精镗32镗床专用夹具12粗镗22镗床专用夹具13半精镗22镗床专用夹具14粗镗36镗床专用夹具15粗镗28镗床专用夹具16半精镗28镗床专用夹具17粗镗35镗床专用夹具18钻孔g钻床专用夹具19钻孔h钻床专用夹具20加工a面螺纹钳工台专用夹具21加工c面螺纹钳工台专用夹具22去毛刺钳工台专用夹具23终检钳工台专用夹具工艺路线二：工序号工序内容设备夹具1铸造2粗铣a面铣床专用夹具3粗铣b面铣床专用夹具4精铣a面铣床专用夹具5精铣b面铣床专用夹具6粗车c面车床专用夹具7粗车d面车床专用夹具8精车c面车床专用夹具9精车d面车床专用夹具10粗镗28h7、35孔镗床专用夹具11粗镗22h8、32h8、36孔镗床专用夹具12钻螺纹孔4m6、2m8钻床专用夹具13精镗28h7、35孔镗床专用夹具14精镗22h8、32h8、36孔镗床专用夹具15攻螺纹4m6、2m8钳工台专用夹具16去毛刺钳工台专用夹具17终检钳工台专用夹具（7）上面两种工艺路线的分析比较：机械加工工序先后顺序的安排，一般应遵循以下几个原则：先加工定位基面，再加工其他表面；先加工主要表面，后加工次要表面；先安排粗加工工序，后安排精加工工序；先加工平面，后加工孔。通过以上原则来比较这2个加工方案可知，方案二更加符合要求，相对方案一而言其相对步骤较少，加工时间短，制造成本低，而且加工后得到的零件满足精度要求。采取攻螺纹的形式-这种加工方法常用于加工精度要求不高的内、外螺纹。相对方案一更加便捷，节省加工时间因此选择方案二。3.4加工余量的确定：（1）工序余量的选用原则为缩短加工时间，降低制造成本，应采用最小的加工余量；加工余量应保证得到图样上规定的精度和表面粗糙度；要考虑零件热处理时引起的变形；要考虑所采用的加工方法、设备以及加工过程中零件的可能变形；要考虑被加工零件的尺寸，尺寸越大，加工余量越大。因为零件的尺寸增大后，由切削力、内应力等引起零件变形的可能性也增大；选择加工余量时，还要考虑工序尺寸公差的选择。因为公差决定加工余量的最大尺寸和最小尺寸。其工序公差不应超过经济加工精度的范围；本道工序余量应大于上道工序留下的表面缺陷层厚度；本道工序的余量必须大于上道工序的尺寸公差和几何形状公差。（2）阀体零件的加工余量加工余量如下表：加工工序粗加工余量精加工余量下端面1.51.0上端面1.51.0后端面1.51.0前端面1.51.0351.528h71.20.822h81.20.832h81.51.0361.54m61.02m81.23.5切削用量的确定：根据加工余量来确定铣削背吃刀量。粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃刀量等于加工余量，一个工作行程铣完。半精铣时，背吃刀量一般为0.52mm；精铣时一般为0.11mm 或更小。粗铣下端面切削用量：切削速度vc=96.5m/min精铣下端面切削用量：切削速度vc=156m/min3.6工时定额的确定：经查阅资料和计算得：1、 基本工时tm：粗铣上端面：tm=0.204min精铣上端面：tm=0.126min粗铣后端面：tm=0.117min精铣后端面：tm=0.072min2、辅助时间ta：粗铣上端面：ta=1.836s精铣上端面：ta=1.134s粗铣后端面：ta=1.053s精铣后端面：ta=0.648s3.7工序尺寸与公差的确定： 阀体零件的毛胚制造方式为机械造型砂型铸造，金属模，由机械加工工艺手册查得：毛胚公差等级为ct10级，加工余量等级为6级。现确定各工序加工余量、毛坯尺寸、公差如下：工序名称加工余量工序基本尺寸加工经济精度（it）工序尺寸及公差表面粗糙度粗镗36193612360.250ra3.2毛胚孔3617171.2ra6.3工序名称加工余量工序基本尺寸加工经济精度（it）工序尺寸及公差表面粗糙度粗镗3511.53512350.250ra12.5毛胚孔23.5231.2 4、夹具设计 该阀体零件加工需要设计专用夹具，专用夹具设计的基本要求是： 1、保证被加工要素的加工精度。采用合理的定位、夹紧方案，选择适当的定位元件、夹紧元件，确定合适的尺寸，形位公差，是从夹具设计角度来保证加工要素加工精度的基础。 2、提高劳动生产率。通过设计合理的夹具夹具结构，可以简化操作过程，有效的减少辅助时间，提高生产率。 3、具有良好的使用性能。简单的整体结构、合理的结构工艺性、加工工艺性、使加工、装配、检验、维修和使用更加简便、安全、可靠。 4.经济性要更好。在满足加工精度的前提下，夹具结构越简单，元件标准化程度越高，制造成本越低周期越短，就可以争取到更好的经济性。 本设计选择钻攻2m8的底孔的夹具设计。4.1设计思想与不同方案对比：（1） 夹具的总体结构应力求紧凑、轻便，悬臂尺寸要短，重心尽可能靠近主轴。（2） 当工件和夹具上个元件相对机床主轴的旋转轴线不平衡时，将产生较大的离心力和振动，影响工件的加工质量、刀具的寿命、机床的精度和安全生产，特别是在转速较高的情况下影响更大。因此，对于重量不对称的夹具，要有平衡要求。平衡的方法有两种：设置平衡块或加工减重孔。在工厂实际生产中，常用适配的方法进行夹具的平衡工作。（3）为了保证安全，夹具上各种元件一般不超过夹具的圆形轮廓之外。因此，还应该注意防止切削和冷却液的飞溅问题，必要时应该加防护罩。设计方案一：在阀体的两端使用v型块固定。设计方案二：利用螺杆加螺母固定最终选择方案二，因为v型块不易固定，且会影响到刀具的工作。方案二夹得稳，夹得劳，夹得快。装配图如下图所示：4.2定位分析与定位误差计算： 使用夹具加工时，影响被加工零件位置精度的误差因素很多，其中来之夹具方面的有：定位误差，夹紧误差，对刀或导向误差以及夹具的制造与安装误差等；来之加工方面的误差有：工艺系统的几何误差，受力变形，磨损以及各种随机因素所造成的各种加工误差。上述各项因素所造成的误差总和应该不超过工件允许的工序误差，才能使工件加工合格。由基准不重合误差引起的定位误差；有基准位置误差引起的定位误差4.3对刀及导引装置设计：在钻床夹具中，通常用钻套实现刀具的对准，加工时只要钻头对准钻套，所钻孔的位置就能达到工序要求。而且，钻套还有增强刀具刚度的作用。4.4夹紧机构设计与夹紧力计算：在本次夹具设计中，夹紧力是由中心螺杆和一边压板提供的。夹紧力的作用点夹紧力的作用点是指夹紧元件与工件相接触的一小块面积。现在夹紧力的方案已定。考虑夹具的结构尺寸特征可以确定夹紧力的作用点个数为2个。考虑夹紧力作用点的一般要求：夹紧力的作用点应能保持工件定位稳定，而不至引起工件发生位移和偏转；夹紧力的作用点，应使被夹紧的夹紧变形尽可能的小些；夹紧力的作用点应尽可能靠近加工表面，以提高定位稳定性。夹紧力的计算夹紧力的大小重要取决于切削p和重力g，重力是可认为不变的，而切削力在切削的过程中是变化的。影响切削力的大小因素很多，如工件质量的不均匀，加工质量的不均匀，刀具磨损以及切用量的变化等等。同时夹紧力也和其他因素有关，如夹紧件和工件及工件与定位件间接触表面的光洁度，工艺系统的刚性等等，因此夹具夹紧力的设计只能对其作初略的估算。安全系数:k=k1k2k3k4式中:k1-基本安装系数k3-刀具钝化系数工件切削孔的位置如图: k2-加工安装系数k4-切削特点系数 切削力p:p=2.6dshb=2.680.53250=275.6n安全系数k: k= k0k1k2k3k4取:k0=1.5、k1=1.0、k2=1.5、k3=1.2、k4=1.3得:k=1.51.01.51.21.3=3.51夹紧工件所需的夹紧力w =kp =3.51275.6 =967.356(n) 5、设计心得与体会 阀体的加工工艺及夹具设计，主要是对阀体的加工工艺和夹具进行设计。阀体的加工工艺设计