机械制造技术课程设计-阀体加工工艺规程及铣Φ30端面的夹具设计（全套图纸） .pdf

i 目目 录录 摘 要 ii abstrct iii 序 言 1 第一章 零件的分析 2 1.1 零件的作用. 2 1.2 零件的工艺分析. 2 第二章 工艺规程设计 4 2.1 确定毛坯的制造形式. 4 2.2 毛坯的设计. 4 2.3 基面的选择. 6 2.3.1 粗基准选择 6 2.3.2 精基准的选择 7 2.4 制定工艺路线. 7 2.5 确定切削用量及基本工时. 8 第三章 夹具设计 11 3.1 问题的提出. 11 3.2 定位基准的选择. 11 3.3 切削力和夹紧力的计算 11 3.4 定位误差分析. 12 3.5 定向键与对刀装置设计. 13 总 结 16 致 谢 17 参考文献 18 ii 摘 要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切 削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 阀体加工工艺规程及其铣30 端面的夹具设计是包括零件 加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺 设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的 结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着 对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的 工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹 具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体 与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位 误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意 改进。 关键词关键词：工艺、切削用量、定位误差 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 iii abstrct the design content of the mechanical manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance matching and measurement of aspects of knowledge. valve processing technical process and its 30 end face milling fixture design is including parts processing process design, process design and special fixture design three parts. should first analyze the parts in the process design, understand parts of technology to design the structure of blank, and choose the good parts processing benchmark, design process of the parts; then the parts size of each work step of the process, the key is to determine the process equipment for each process and cutting parameter; for the design of special fixture, then select design out of the component parts of the fixture, such as the positioning device, clamping device, led components, specific connection with machine parts and other parts; calculated at the exit of fixture locating position error, analysis the rationality of the fixture structure and deficiency, and pay attention to the improvement in the later design. keywords: process, cutting dosage, positioning error iv 1 序 言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品， 并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接 供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各 种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业， 因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展 的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低 是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 阀体加工工艺规程及其铣30 端面的夹具设计是在学完了 机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行 课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中 的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计 出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自 学与创新能力。 因此本次设计综合性和实践性强、 涉及知识面广。 所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践 的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本 次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评 指正。 2 第一章 零件的分析 1.1 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。 1.2 零件的工艺分析 阀体共有七组加工面，现分述如下： 1.工件90 端面 2.工件30 端面 3 3.工件22 端面 4.工件15 孔 5.工件 30h7 孔、m362 螺纹 6.工件 3- 12、3- 7 孔 7.工件 2- 11 孔、g1/4 螺纹 4 第二章 工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式 零件材料为 ht200，考虑到零件在工作过程中经常受到冲击 性载荷， 采用这种材料零件的强度也能保证。 由于零件成批生产， 而且零件的轮廓尺寸不大，选用金属模机械砂型铸造，铸造精度 为 9 级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精 度上考虑也是应该的。 2.2 毛坯的设计毛坯的设计 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： 1. 工件90 端面的加工余量 工件90 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90 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。 2. 工件30 端面的加工余量 工件30 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30 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 3. 工件22 端面的加工余量 工件22 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22 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15 孔的加工余量 因孔尺寸不大，故采用实心铸造，15 孔表面粗糙度 ra6.3， 查机械制造工艺设计简明手册表 1.4- 7，一步钻削即可满足其 精度要求。 5. 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 m362 螺纹；倒角 c2 6. 工件 3- 12、3- 7 孔的加工余量 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。 7. 工件 2- 11 孔、g1/4 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。 6 8.工件其他不加工表面，铸造即可满足其精度要求。 2.3 基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正 确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则， 不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大 批报废，使生产无法进行。 2.3.1 粗基准选择粗基准选择 （1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保 证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有 好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精 度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装 夹等。 （2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。 例如： 机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选 择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加 工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而 细致的组织，以增加耐磨性。 （3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保 证该面有足够的加工余量。 （4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗 基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的 表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 （5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是 粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。 7 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的 生产是非常重要的。 2.3.2 精基准的选择精基准的选择 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 此不再重复。 2.4 制定工艺路线 制订工艺路线的出发点，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。在生产纲领已确定 为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具， 8 并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效 果，以便使生产成本尽量降下来。 铸造 时效处理以消除内应力 工序 05：铣工件90 端面 工序 10：铣工件30 端面 工序 15：铣工件22 端面 工序 20：钻15 孔，倒角 c1.5 工序 25：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 m362 螺纹；倒角 c2 工序 30：锪平 3-12；钻 3-7 孔 工序 35：钻 2-11 孔；攻 g1/4 螺纹 去毛刺 检验至图纸要求并入库 2.5 确定切削用量及基本工时 工序 10：铣工件30 端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用 yg8, mmap0 . 3=，mmd35 0 =，min/70mv = 2. 决定铣削用量 决定铣削深度， 因为加工余量不大，一次加工完成 mmap0 . 3= 9 3.决定每次进给量及切削速度 根据 x52k 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw， 中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/637 35 7010001000 r d v ns = 按机床标准选取 w n 600min/r min/ 9 . 65 1000 60035 1000 m dn v w = 当 w n 600r/min 时 rmmznff wzm /48060042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/475= 4.计算工时 切削工时：mml30=，mml0 . 3 1= ，mml1 2 = 则机动工时为 min283 . 0 min 2 . 0600 1330 21 + = + = fn lll t w m . 10 11 第三章 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。 由指导老师的分配，决定设计的工序 10：铣工件30 端面 的铣床夹具。 3.1 问题的提出 本夹具主要用于铣工件30 端面， 精度要求因为后面还有精 加工，因此本道工序加工精度要求不高，为此，只考虑如何提高 生产效率上，精度则不予考虑。 3.2 定位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必 须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工 出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合 理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别 是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保 证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此道工序后面 还有精加工，因此本次铣没有较高的技术要求，也没有较高的平 行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳 动强度，提高加工精度。我们采用加工好的90 端面、22 端 面为定位基准，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单 的螺母作为夹紧机构。 3.3 切削力和夹紧力的计算 查表 4 得切削力计算公式： 12 ppf kfa 7 . 0 3 . 1 371f = 式中3= p a，f=1mm/r,查表得 75 . 0 )736/(k= p =736mpa, 1k= p 即 ppf kfa 7 . 0 3 . 1 371f =113371 7 . 03 . 1 =1547n 所 需 夹 紧 力 ， 查 表5得 ，wk= k w， 安 全 系 数 k= 6543210 kkkkkkk 式中 60 kk为各种因素的安全系数，查表得： k=0 . 10 . 13 . 10 . 12 . 10 . 12 . 1=1.872，当计算 k2.5 时， 取 k=2.5 孔轴部分由 m16 螺母锁紧，查表得夹紧力为 12360n wk= k w=5 . 212360=30900n 由上计算得 k w f f ，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。 3.4 定位误差分析 一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一 致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成误差，即 工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。 形成原因有两个，一是由于定位基准 与设计基准不重合而 造成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。 根据零件图可知，t=0.28mm， td=0.25mm， ， = 96a。 13 04 . 0 1 2 sin 1 2 t dw d =）（ 已知孔的形状公差为 0.28，根据经验公式，t 5 1 t 3 1 dw= 易知此结果符合。 3.5 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 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 3.1 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： 14 表 3.1 定向键数据表 b l h h d d 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 -0.011 -0.027 25 12 5 12 4.5 18 +0.023 6 塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： 标记 四周倒圆 图 3.2 平塞尺图 塞尺尺寸为： 表 3.2 平塞尺尺寸表 公称尺寸 h 允差 d c 3 -0.015 0.5 圆形对刀块具体形状如下： 15 图 3.3 圆形对刀块 图 3.4 圆形对刀块尺寸 16 总 结 这次课程设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说 受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理 论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的 设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要 领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们 手中的各种设计手册和 autocad 等制图软件， 为我们踏入毕业 设计打下了好的基础。 这次课程设计使我们认识