毕业设计（论文）-阀体零件的工艺设计（全套图纸） .doc

目录全套cad图纸，联系153893706前言-3第一章 零件的分析-31.1 零件的作用-41.2 零件的主要技术条件分析-5第二章 零件工艺规程的设计-62.1零件的生产类型-62.2确定零件毛坯的制造形式-72.3确定工艺路线-92.4确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸-102.5确定各序工艺装备及切削用量-102.6确定各序工时定额-16第三章 夹具设计-193.1概述-193.2方案设计- 203.3夹紧力的计算-213.4夹具工作原理及动作说明-22第四章选择加工设备、工具-234.1选用加工工具-234.2加工工艺设计-24第五章 机床夹具零件及部件-255.1定位件-255.2导向件-265.3对刀件-26参考文献-27前言为了提高生产效率，特设计该专用夹具，根据被加工零件的要求，运用夹具结构设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，提高结构设计能力。培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。进一步培养学生识图、制图、运算、和编写技术文件等基本技能。 毕业设计说明书毕业设计题目：“阀体”零件的工艺设计内容要点及要求：该产品年产量5000件，备品率为10%，机械加工废品率为2%，对该产品做工艺设计，完成下列任务：1、 零件工作图及毛坯图各一张；2、 零件机械加工工艺过程卡片一份；3、 设计夹具两套，图纸总量应达到3张以上0号 图纸；4、 设计说明书一份。第一章 零件的分析1.1零件的作用阀体是整体装置的重要零件，它支撑中心部分，承受着部分静载荷，因为阀体与整个机体连接，并且中心部分与该零件是螺纹连接，因而该零件的螺纹承受着一定载荷，以及一定的冲击力，所以该零件承受着静、动载荷。1.2零件的主要技术条件分析1、 为了适合铸件技术要求，因而采用精度等级为ct12。2、 为了保证铸件整个零件的中心高度，首先以底平面为基准，粗镗直径为36h8的孔，再以该孔为基准，粗铣底平面，最后以底平面为精基准，精镗以上的孔，再精铣底平面，以上步骤均需要专用铣夹具等。3、 两螺纹孔的中心距为68，该尺寸的要求较高，为了保证尺寸的配合，这两个螺纹孔应该到最后进行钻孔。4、 内孔承受着较高工作力，因而它的内孔配合度较高，要求有较高的粗糙度，只有这样的粗糙度才能满足零件工作时的需要。5、 有关螺纹的技术要求：阀体在工作时，将受到一定的载荷，这一载荷又将传到螺纹上，因此，对于安装这两个螺纹端面有一定的粗糙度，该粗糙度为3.2，属于铸造件中较高的粗糙度要求。6、 有关结合面的技术要求：阀体在工作中受到冲击性质动载荷以及静载荷，结合面的歪斜将使中心部分不能正常工作，最终导致机体整体不能正常工作，因此，对结合面的平面度要求较高。第二章 零件工艺规程设计2.1确定零件的生产类型生产纲领的确定：n零=q* n（1+） 式中：n零：零件的生产纲领；q：产品的生产纲领，q=5000台/年；n:每一产品中包含该零件的数量 n=1；：零件的备品率，一般情况下为=3%5%取4%：零件的平均废品率，取=1；n零=5000*1（1+4%+1%） =5，025件/年根据任务书可知零件为大量生产。2.2确定零件毛坯的制造形式影响毛坯选择的因素通常包括：1、零件材料的工艺性及对材料组织的要求。2、零件的结构形状和外形尺寸。3、零件对毛坯精度，表面粗糙度和表面层性能的要求。4、零件生产纲领的大小。5、现有生产能力和发展前途。由于阀体要求有较高的强度和刚度，以及良好的耐磨性和疲劳强度，材料选择ht200。因为阀体在工作中承受静载荷以及小量的动载荷，为了使金属纤维尽量不被切断，非加工表面对称均匀，使零件工作可靠，并且铸件的铸造性能较好，。由于该零件的轮廓尺寸不大，生产类型为大量生产，又考虑零件的加工条件要求较高。为了保证加工质量、提高生产率、降低成本、减少工人的劳动强度，确定采用铸造成型。2.3制定工艺路线1、 工艺过程的安排：在阀体加工中，影响加工精度的主要因素有： 阀体本身的刚度比较地，在外力（切削力、夹紧力）的作用下，容易变形。 阀体是铸造件，孔的加工余量大，切削时将产生的残余内应力，并引起应力重新分布。因此，在安排工艺过程中，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开，既把粗加工安排在前，半精加工安排在中间，精加工安排在后面。这是由于粗加工工序的切削余量大，因此，切削力、夹紧力必然大，加工后容易变形。粗精加工分开后，粗加工产生的变形，可以在半精加工修正，半精加工中产生的变形可以在精加工中修正。这样逐步减少加工余量，切削力及内应力作用。逐步修正加工的变形就能最后达到零件的技术要求。2、 各主要表面的工序安排如下：一端面：粗铣、精铣。中心孔，大螺纹孔：钻孔、粗镗、半精镗、精镗。两螺纹孔：钻、镗。一些次要表面的加工，则视需要和可能安排在工艺过程的中间或后面。3、 阀体工艺路线的方案之一：钻通孔；粗铣底平面；粗铣台阶面；精铣底平面；精铣台阶面；精镗通孔；钻螺纹孔；检查；人工清理；最终检验。4、此方案具有如下特点：加工阶段划分得较合理：a.阀体本身的刚度比较地，在外力（切削力、夹紧力）的作用下，容易变形。b.阀体是铸造件，孔的加工余量大，切削时将产生的残余内应力，并引起应力重新分布。因此，在安排工艺过程时，就需要把各表面的粗、精加工工序分开，即把粗加工安排在前，半精加工安排在中间，精加工安排在后面。这样避免了由于粗加工工序切削余量大，切削力、夹紧力必然大，加工后易产生变形。如：内应力引起的变形；夹紧力较大引起的变形；切削温度过高引起的变形；工艺系统的热变形等的影响。粗、精加工分开后，粗加工产生的变形可以在半精及精加工中得到修正，就能最后达到零件的技术要求。同时，还能合理地使用设备，保证加工质量。在粗加工各表面后及早地发现毛坯缺陷，避免损失更多的工时和费用。定位基准的选择阀体加工作为精基准的表面是大端面，以及两台阶面为定位面，而作为精基准的表面应该提前加工完。在选择粗基准时考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面的尺寸、位置符合图纸要求。因此按照粗基准选择原则，以端面为粗基准来加工底平面精基准。在阀体的加工过程中定位基准满足基准重合原则，简化了工艺过程的制定，使夹具的设计、制造简单，降低成本。按照工序分散的原则来拟定工艺路线：阀体的加工过程中，各加工工序的组合基本上是按照工序分散的原则进行的。由于阀体的形状复杂，要加工表面不便于集中加工，为了适应大批量生产的快节奏，必须在各工序采用高效率的专用机床和夹具，以提高生产率，保证加工质量，使各工序的时间趋于平衡，按一定的节拍组织流水生产。虽然现代生产的发展多趋向于工序集中，但工序分散在大批量生产中仍应用很广泛。2.4确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸阀体材料为ht200。机械加工余量对工艺过程有一定的影响，余量不够，不能保证零件的加工质量。余量过大，不但增加机械加工的劳动量，而且增加了成本。所以，必须合理地安排加工余量。本设计采用查表法确定各表面的加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸及公差等级。（1） 单边、双边的加工余量及工序尺寸的确定由（）表2.24 =6.5 =4.5铸件机械加工余量基本尺寸加工余量数值大于至-1005.56.06.57.58.59.01011123.54.04.55.56.05.56.56.57.51001606.57.08.09.010111213144.04.55.56.07.07.08.08.09.01602507.58.59.51113131515175.06.07.08.59.08.5109.5112504008.59.5111315151718205.56.58.01011101212144006301011131618172020236.57.59.512131214131663010001213151820202323267.5911141514171518基本尺寸加工余量数值大于至100016001315172023232627308.51013161716191821表2.2-4注：1、表中每拦有两个加工余量数值，上面的数值是以一侧为基准，进行单侧加工的加工余量，进行单侧加工的加工余量值。下面为双侧加工时，每侧的加工余量值。2、表中略去基本尺寸大于160010000mm的加工余量数值。（2） 铸件公差等级的确定表（）2.25可知成批和大量生产的铸件机械加工余量等级工艺方法尺寸公差加工余量加工余量等级铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金锌合金轻金属合金镍基合金钴基合金砂型手工造型ct11131113111310121012-911-majhhhh-h-砂型机器造型及壳型ct810810810810810-79-mahgggg-g-金属型ct-797979797968-ma-ffffff-低压铸造ct-797979797968-ma-ffffff-压力铸造ct-684657-ma-eee-熔模铸造ct575757-46-465757maeee-e-eee表2.2-5注：1、 型铸造的铸件，顶面（相对浇注位置）的加工余量等级，比底、侧面的加工余量等级需降低一级选用。例：尺寸公差为ct12级，加工余量底、侧面为mah级。2、 型铸造铸件的底、侧面所采用加工余量等级为选定的尺寸公差等级所对应的全部加工与量等级中最粗级时。例：底、侧面加工与量为ct12级，mah级。3、 砂型铸造孔的加工余量等级可与底面、侧面相同的等级。（3） 铸造孔的最小尺寸 在铸造工艺上为制造方面，一般当铸造孔径小于规定尺寸时可不铸出，零件上的孔如难以机械加工，最小孔径也可放宽到特殊情况数值。（4） 铸造壁的最小厚度各种铸造方法铸件的最小壁厚可见表。（5） 铸造斜度对于砂型及硬型铸件常选用3，压铸件常选用1302。待加工表面的斜度数值可以大一些，非加工表面斜度数值可适当减小。一般参照表选取。为便于模具制造及造型，各面斜度数值应尽量一致。5、 底面加工余量及工序尺寸的确定查表2.2-4可得总余量a=6.5mm由表可得精铣=0.5 粗铣=a-0.5=6mm 6、 螺纹孔加工余量及工序尺寸的确定由表可得钻孔直径为8.5，加工余量=2.57、 台阶孔加工余量的确定由表查得总余量为a=6.5精铣=0.5（单面）粗铣=a-2=6.5-1=5.52.5确定各序工艺装备及切削用量工序1、粗铣底平面（1） 机床：立铣x52k立式铣床（2） 夹具：专用夹具（3） 量具：卡板（4） 刀具：硬质合金套式面铣刀yt15，d=160mm,z=8（5） 切削用量：切削深度：p =1.8mm 每齿进给量：f =0.13mm/z表3-28 切削速度：v=1.4m/s表330 计算转速：n=1000*60v/d=1000*60*1.4/(3.14*160)=167r/min按机床取实际转速：nw=150r/min实际速度： vw=*d*nw/(60*1000)=3.14*160*150/(60*1000)进给速度：fm=f*z* nw=0.13*8*150=156mm/min 工序2、粗铣台阶面（1）机床：双面四轴铣床（2）夹具：专用夹具（3）量具：卡板（4）刀具：硬质合金套式面铣刀yt15，d=160mm,z=8（5）/d=1000*60*1.4/(3.14*160)=167r/min按机床取实际转速：nw=150r/min实际速度： vw=*d*nw/(60*1000)=3.14*160*150/(60*1000)进给速度：fm=f*z* nw=0.13*8*150=156mm/min 工序3、钻镗孔（1） 机床：钻镗组合机床（2） 夹具：专用夹具工步1、镗孔至20mm、30mma) 刀具：yt15镗刀b) 量具：塞规c) 切削用量：p =20/2=10mmp =30/2=15mmf=0.6mm/rv=0.25m/sns =60*1000*0.25/(3.14*20)=238.85r/minns =60*1000*0.25/(3.14*30)=159.23r/min按专用机床选取nw=159 r/minvw=3.14*20*159/60*1000=0.166m/svw=3.14*30*159/60*1000=0.0.24m/s工序4、精铣底平面（1） 机床：卧铣x62w（2） 夹具：专用夹具（3） 量具：卡板（4） 刀具：硬质合金三面刃铣刀yt15，d=100，z=8（5） 切削用量：p =0.5mm f =0.13mm/z表3-28 v=1.8m/s n=1000*60*1.8/(3.14*100)=343r/min按机床选取nw=375r/min vw=3.14*1000*375/(60*1000)=1.96m/s工作台进给速度：fm=f*z* nw=0.13*8*375=390mm/min工序5、精铣台阶面（1） 机床：卧铣x62w（2） 夹具：专用夹具（3） 量具：卡板（4） 刀具：硬质合金三面刃铣刀yt15，d=100，z=8（5） 切削用量：p =0.5mm f =0.13mm/z表3-28 v=1.8m/s n=1000*60*1.8/(3.14*100)=343r/min按机床选取nw=375r/min vw=3.14*1000*375/(60*1000)=1.96m/s工作台进给速度：fm=f*z* nw=0.13*8*375=390mm/min工序6、精镗孔（1） 机床：卧式精刚镗床（2） 夹具：专用夹具（3） 量具：塞规（4） 刀具：硬质合金镗刀yt15（5） 切削用量：p =0.1mm f =0.06mm/z表3-28 v=2.3m/s n=1000*60*2.3/(3.14*55)=799r/min按机床选取nw=800r/min vw=3.14*55*800/(60*1000)=2.3m/s工序7、钻螺纹孔（3） 机床：钻镗组合机床（4） 夹具：专用夹具工步1、镗孔至8.5mma) 刀具：w18cr4v锥柄麻花钻b) 量具：塞规c) 切削用量：p =8.5/2=4.25mmf=0.6mm/rv=0.25m/sns =60*1000*0.25/(3.14*4.25)=1124r/min按专用机床选取nw=1125 r/minvw=3.14*8.5*1125/(60*1000)=0.5m/s2.6确定各序工时定额1、 粗铣底平面由表可知：tj=l/fm=(l+l1+ls)/ fm而fm=fz*z*n=0.13*8*150=156而主偏角=60l1=0.5(d-d2-b2)+ p/tg+(12)=23.732tj=(113+23.732+3)/156=0.896min辅助时间：t辅=0.47min工作地点服务时间占工序时间的4.7%t服=(0.896+0.47)*4.7%=0.08min2、 粗铣台阶面由表可知：ti=l/fm=(l+l1+ls)/ fm而fm=fz*z*n=0.13*8*150=156而主偏角=60l1=0.5(d-d2-b2)+ p/tg+(12)=23.732tj=(113+23.732+3)/156=0.896min辅助时间：t辅=0.47min工作地点服务时间占工序时间的4.7%t服=(0.896+0.47)*4.7%=0.08min3、 钻镗孔由表可得 tj=l/fn=(l+l1+l2)/ fn l1 =(d-d)/2*ctgkr+(12)=(20-0)/2*ctg60+2=7.77tj =(44+7.77+0)/(0.6*90)=0.958min由表可得，辅助时间t辅=0.48kin工作地点服务时间占工序时间的4.7%t服=(0.958+0.48)*4.7%=0.067min镗孔时由表可得： tj =(l+l1+l2)/ fn=（44+15.5+21.88）/（0.4*330）=0.62min上式中可得l1 =15.5l2 =0.4d=0.4*54.7=21.88t辅=0.27t服=(tj+t辅)*4.6%=0.044、 检查由表可得，t辅=0.8min工作地点服务时间占工序时间的5%t服=0.8*5%=0.04min5、 精铣底平面由表可得, tj=(l/fn)i=(l+l1+l2+l3)/fn 上式中，l1 =(p/tankr)(23)=1/tan60+2 =2.577 取l2 =4 l3 =5tj=（60+2.577+4+5）/(0.2*400)=0.895min由表可得，t辅=0.43min工作地点服务时间占工序时间的4.6%t服=(tj+t辅)*4.6%=0.04 =(0.895+0.43)*4.6%=0.061min6、 精铣台阶面由表可得, tj=(l/fn)i=(l+l1+l2+l3)/fn 上式中，l1 =(p/tankr)(23)=1/tan60+2 =2.577 取l2 =4 l3 =5tj=（60+2.577+4+5）/(0.2*400)=0.895min由表可得，t辅=0.43min工作地点服务时间占工序时间的4.6%t服=(tj+t辅)*4.6%=0.04 =(0.895+0.43)*4.6%=0.061min7、 精镗孔由表可得, tj=(l/fn)i=(l+l1+l2+l3)/fn 上式中，l1 =(p/tankr)(23)=1/tan60+2 =2.577 取l2 =4 l3 =5tj=（60+2.577+4+5）/(0.2*400)=0.895min由表可得，t辅=0.43min工作地点服务时间占工序时间的4.6%t服=(tj+t辅)*4.6%=0.04 =(0.895+0.43)*4.6%=0.061min8、 钻螺纹孔由表可得，lp=100 l=67 l1=10 (lp+l1+l)/(1000v)=177/(1000*0.06)=2.95min查表可得，t辅=0.80min工作地点服务时间占工序时间的3%t服=(tj+t辅)*3% =(2.95+0.80)*3% =0.1125min9、 清洗tj=0.30mint辅=0.10mint服=0.012min10、 检查tj=0.52mint辅=0.20mint服=0.032min11、装配工艺螺纹tj=0.2mint辅=0.32mint服=0.016min12、松开螺纹消除内应力tj=0.25mint辅=0.20mint服=0.043min13、去毛刺tj=0.25mint辅=0.20mint服=0.043min（以上均由工厂的实践经验取）14、卸工艺螺纹由工厂的实践经验取：tj=0.25mint辅=0.20mint服=(tj+t辅)*9% =（0.25+0.2）* 9%=0.041min第三章 夹具设计3.1概述在机床对零件进行机械加工时，为保证工件加工精度，首先要保证工件在机床上占有正确的位置，然后通过夹紧机构使工件的正确位置固定不动，这一任务就是由夹具来完成。对于单件、小批生产，应尽量使用通用夹具，这样可以降低工件的生产成本。但由于通用夹具适用各种工件的装夹，所以夹紧时往往比较费时间，并且操作复杂，生产效率低。 本零件属于大量生产，零件外形也不适于使用通用夹具，为了保证工件精度， 提高生产效率，设计专用夹具就显得非常必要。3.2方案设计方案设计是夹具设计的第一步，也是夹具设计关键的一步，方案设计的好、坏将直接影响工件的加工精度、加工效率，稍不注意就会造成不能满足工件加工要求，或加工精度不能达到设计要求，因此必须慎重考虑。设计方案的拟定必须遵循下列原则：1、 定位装置要确保工件定位准确和可靠，符合六位定位原理。2、 夹具的定位精度能满足工件精度的要求。3、 夹具结构尽量简单，操纵力小而夹紧可靠，力争造价低3.3夹紧力的计算 钻镗孔工序，是属于粗加工，钻孔所采用的刀具是标准麻花钻，加工完成后的孔可以达到六级以下的精度，其表面光洁度可以达到粗糙度rz80。然后再用镗刀进行镗削，镗孔可以达到6级8级精度，表面粗糙度可达到ra6.30.8。 由于标准麻花钻每个刀齿上，都要产生fx、fy、fz，在理想情况下，fy力基本相互抵消，经过综合简化后，可以认为各个切削刃上的切削力最后构成一个扭矩m和轴向力f，通过实验结果可知：轴向力f是横刃产生的，扭矩m主要是由主切削力f2产生的。由p80可知：高速钢标准麻花钻轴向力f，扭矩m和切削功率pm的实验公式及其相应的修正系数。在钻削是，夹紧力的方向是垂直于阀体端面，与麻花钻轴向力f的方向相同，其作用点是作用在48的圆面上。 轴向力 f=gd0xfyfkf 式中：d0 =53.0mm g=833.85 xf=1yf=0.7（1） 钻孔时所需夹紧力为w对o点取矩，则：mo=0 m=fr+wr w=（m- fr）/r=156.684-12890.7*0.25*(8.5/2)*0.001/(0.25*31.5*0.001)=18157.159(n)钻孔时所需夹紧力为18157.159n。（2） 心轴的强度校核： 心轴螺纹处的强度最弱4f/(d2-d220)其中：f-液压缸负载f=26010.323nd-心轴直径d=15mmd20 =10mm4f/(d2-d220)26010.323*4/3.14(152-100)=265n/mm2许用应力 =b/n=65*9.8/2=318.5n/mm24f/(d2-d220)强度合格（3） 定位误差分析：为了保证阀体螺纹孔的位置精度，采用六点定位，限制六个自由度。 为了减少孔的尺寸、形状及位置误差在镗、钻时采用基准统一原则，因此，注意安装和调整事宜，可保证其定位精度满足加工要求。、3.4夹具工作原理及动作说明夹具的优点：（1） 夹具结构紧凑。（2） 夹紧可靠，工作平稳。（3） 动作迅速，操作省力，适于大量生产。第四章选择加工设备、工具4.1选用加工工具由于生产类型为大批生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为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。1、粗铣底平面、考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择x52k立式铣床，选择直径为200mm的c类可转位面铣刀、专用夹具和游标卡尺。 2、精铣底平面、由于定位基准的转换，宜采用卧铣，选x62w卧式铣床，选择与粗铣相同型号的刀具，采用精铣专用夹具及游标卡尺、刀口形直尺。 3、粗铣台阶面、 采用立式铣床x52k、莫氏锥柄面铣刀、专用铣夹具、专用检具。 4、精铣台阶面、 采用功率为1.5kw的1txb20m型铣削头组成的卧式双面组合铣床。精铣刀具类型与粗铣的相同。采用专用夹具。5、粗镗孔、 镗孔采用卧式双面组合镗床，选择功率为1.5kw的1ta20镗削头，选择镗通孔的镗刀专用夹具、游标卡尺。 6、精镗孔、 采用卧式双面组合镗床，选择功率为1.5kw的1ta20镗削头，选择镗通孔的镗刀专用夹具。 7、钻螺纹孔2-m10螺纹底孔选用摇臂钻床z3025加工。2-m10螺纹孔选用锥柄阶梯麻花钻、选用锥柄复合麻花钻及锥柄机用铰刀加工孔。采用专用夹具。选用