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毕业设计（论文）中期报告 题目： 阀体气动钻床夹具设计及装配工艺规划 一、毕业设计（论文）内容简介 阀体作为国民生产中必须用品 ,其用量非常大 ,同时阀体由于本身结构复杂 ,因此在装夹过程中十分困难 ,因此非常有必要为其设计转用夹具 ,来提升加工效率 ,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，对精度要去也很高。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。 本设计研究内容及要求： 主要内容： （ 1）对阀体气动钻床夹具的工艺分析；工件的定位分析（自由度）； （ 2）阀体气动钻床零件夹具定位误差计算、夹紧力的分析与计算； （ 3）阀体气动钻床夹具的工作原理；设计中存在的问题； （ 4）阀体气动钻床夹具装配工艺设计与仿真。 二、设计（论文）进展状况 （ 1） 通过前期对工件实体测绘和分析，完成 夹具三维图的设计 图 1 阀体夹具三维示意图 （ 2） 完成了一篇与本设计课题有关的外文及外文翻译； 外文原著是 表的 译之后的题目是论五轴磨床加工工具运动链的设计和分析，字数大约为 7万多字。 （ 3）分析阀体加工工艺； 基准的选择：阀体的端面和底面以及被加工的孔，在整个加工过程中既是装配基准又是设计基准，所以选择为定位基准，能使加工遵循“基准重合”的原则。并且三个面相对直观，定位比较稳定，夹紧方案也就相对简单、可靠，操作方便。 阀体零件的机加加工工序： 基准加工 主要表面半精加工和次要表面加工 热处理 主要表面精加工。 阀体零件的机加工工序安排如表 1： 阀体零件的加工顺序 加工阶段 加工内容 说 明 基准面加工 粗铣上端面 基准先行，先面后孔 先主后次，但次要加工表面的加工并非是安排在最后加工，次要表面的加工要考虑到对主要表面的加工质量的影响 粗铣下端面 精铣下端面 精铣上端面 粗铣前端面 粗铣后端面 精铣后端面 精铣前端面 粗加工 粗车 孔 粗镗 8、8 36 孔 钻孔 8 精加工 精车 孔 （ 4） 设计出了模具的大部分零件三维图。 图 2 顶头 图 3 固定支座 图 4 手柄 图 5 尾座 图 6 推块 图 7 压紧轴 图 8 支撑轴 图 9 钻套 图 10 钻模一 图 11 钻模二 图 12 头架 图 13 钻模板 三、存在问题及解决措施 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，对精度要去也很高。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，因此它的加工步骤的制定对整个设计都至关重要。如下是我最终选择的工艺步骤。 （ 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。 辅助工序 ： 在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、终检工序。 四、 后期工作安排 第 10 周： 运用 D 软件辅助设计完成装配图和零件图； 第 11： 完成夹具零件的选材、工艺规程的编制、装配图及零件图的绘制等工作； 第 15 周： 对所有图纸进行校核； 第 16 周： 整理编写设计说明书，所有资料请指导教师检查； 第 17： 准备毕业答辩 指导老师签字： 年 月 日 毕业设计 (论文 )开题报告 题目 : 阀体气动钻床夹具设计与装配工艺规划 1. 毕业设计（论文）综述（ 题目背景、研究意义及国内外相关研究 情况） 夹具是现代制造系统四大工具之一，与通用化、标准化程度高的刀具量具不同，夹具和模具是需要和工件形状相匹配的专用工具，与工件的加工过程和质量更加息息相关“改革开放以来的 40 多年里，制造业对模具工业普遍予以相当的重视，极大地促进了模具产业及技术的发展与进步 ;但是夹具行业，相对于过去计划经济时期，除了国外夹具企业产品纷纷进入我国制造业市场外， 无论经济效益，还是技术水平等都没有显著的进展，甚至某些方面还有些退步”，从机床工具业总体来看，必须要改变只重主机 1，轻视工具的观念，使机床和工具互相均衡地发展，逐步建立起具有我国自主知识产权的完整的高质量和高水平的现代先进制造系统及其产业 2 。 夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它的主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等 3。并且夹具不同于其他环节，它在工艺系统中有着特殊地位，夹具的整体刚度对工件加工的动态误差产生着非常特殊的影响 的整体刚度远大于其他环节，工件加工的动态误差基本上只取决于夹具的制造精度和安装精度。因此设计夹具时，对夹具的整体刚度应给予足够重视 4。如因工艺系统其他环节的刚度不足而引起较大的系统动态误差时，也可以采取修正夹具定位元件的方法进行补偿 5 。 机床的分类，一般可以按加工性质和所用刀具、应用范围、自动化程度、质量和大小来分类，而 我国将机床分成为 12 大类，它们是：车床、钻床、镗床、磨床、齿 - 1 - 轮加工机床、螺纹加工机床、铣床、刨插床、拉床、特种加工机床、锯床和其它机床。每一类机床，又可按其结构、性能和工艺特点的 不同细分为若干组 6。 钻床按加紧的动力源分为：手动夹具，气动夹具，液压夹具，气液增力夹具，电磁夹具以及真空夹具等 7。 钻床按使用特点可分为：通用夹具、专用夹具、组合夹具、可调节式夹具、自动化生产夹具 8。 结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具。其优点是适应性强、不需要调整或稍加调整 就可以装夹一定 形状和尺寸范围内的各种工件 9。并且这类夹具 可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而减低生产成本。其缺点是夹具的加工精度不高，生产力较低且较难装夹形状复杂的工件，故适用于单件小批量 生产中 10。 2专用夹具 :专用夹具是针对某一工件的某一道工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。特点是针对性强 11。适用与产品相对稳定、批量较大的生产中，可获得较高的生产率和加工精度 12。 3可调夹具 ： 夹具的某些元件可调整或可更换，已适应多中工件的夹具，称为可调夹具。 主要应用于零件品种规格多，但结构、材料、工艺相似，中小批量生产 13。 4组合夹具 ： 组合夹具是由可循环使用的标准夹具零部件（或专用零部件）组装成易于连接和拆卸的夹具。根据被加工零件的工艺要求可以很快地组装成专用夹具，夹具使用 完毕，可以方便地拆开。夹具主要应用在单件，中、小批多品种生产和数控加工中，是一种较经济的夹具 14。 5自动 化生产 夹具 ： 一般分为两种，一种为固定式夹具，它与专用夹具相似；另一种为随行夹具，使用中夹具随工件一起运动，并将工件沿着 流水 线从一个工位移至下一个工位进行加工 15。 研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂，里 约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔 3 至 4 年就要更新 5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 1020左右 16。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、计算机辅助夹具设计系统（ 新加工技术的应用，这对夹具提出了新的要求。 德国 司专门为夹具液压系统设计生产的成套装置和元件，结构小巧，性能优良，使用方便。同时，为了避免数控机床封闭加工时与液压动力源连接的累赘， 耦合脱离块专利，构思新颖，符合实际工作需要 17。瑞士司为了避免夹具更换频繁的情况，他们推出了 统，根据传统的工艺基 - 2 - 准统一和建立机床与工件之间接口标准化的原理，加以超高精度的加工技艺实现了这一系统 18。经过近 50 年的发展， 术已成为 成技术的一个重要分支，随着 术的成熟，已经向解决夹具定位精度、夹具结构图和夹具结构分析等方面发展，而且也取得一些成就。 改革开放 30 多年来，我国与欧洲、美国、日本等国家先进制造企业进行了全面的接触，各方面技术也都有突破，而通用性强的组合夹具已逐步成熟，成为国际贸易中的一个 品牌。国内在 术研究方面的参与也越来越深入和具体，国内研究的主要内容大多也都集中在装夹规划和夹具构形设计方面，当然对夹具性能评价也有具体研究。但是现有 统研究存在的主要问题有：夹具设计和装配手段仍未从计算机辅助工程中得到更多的受益，它仍是现代制造系统的瓶颈之一。对于 研究多，应用少，同 相关计算机辅助技术相比，差距很大， 识化，智能化和实用化方向发展 。 究方法或措施 主要内容： （ 1）对 阀体气动钻床夹具 的工艺分析；工件的定位分析（自由度）； （ 2） 阀体气动钻床 零件夹具定位误差计算、夹紧力的分析与计算； （ 3） 阀体气动钻床 夹具的工作原理；设计中存在的问题； （ 4） 阀体气动钻床 夹具装配工艺设计与仿真。 研究方案： 被加工阀体 件二维图如图 1,2 所示： 图 1 阀体零件主视图 - 3 - 图 2 阀体俯视图 零件三维图如图 3： 图 3 阀体零件实体图 阀体零件其主要作用是分配、分离或混合管路中的介质，以此来控制介质的方向、压力、流量。因此，设计以下两种对比方案的进行对比： - 4 - 方 案一：气动夹紧铰链式钻模夹具设计 如图 4，根据阀体的形状，选择轴线方向为定位基准，阀体的底面和左端面为被加紧的面，通过压板、及辅助支承以及定位套对零件的 6 个自由度加以限制。并选择气动斜锲夹紧机构为夹紧机构。 装夹工件时，转动配气阀手柄 7，压缩空气进入薄膜式气缸 1，活塞杆 2 推动与活动接头连接的压板 3 夹紧工件，同时压板 3 推动柱销 4 前进，由斜楔作用锁紧辅助支承 5，将工件端面牢固的压在定位元件上，刀具通过铰链模板的快速钻套对工件进行加工；加工完成后，通过回转配气阀，斜锲机构的自锁作用解除，就可以更换工件。 图 4 气动夹紧铰链式钻模板 - 5 - 方案二：分离式钻模板 图 5 分离式钻模板 1 钻模板； 2 钻套； 3 压板； 4 工件 如图 5，这种钻模板与夹具体是分离的，以工件的底面为定位基准，通过调整压板，转动手柄夹紧工件的上表面和底面，钻模板和加工表面接触，从而达到限定 6 个自由度的加工要求。 转动手柄，推动压板夹紧工件，由钻模板起辅助支承的作用。加工完成后，松动手柄即可卸下工件。 方案对比，如表 1 所示： 表 1 方案对比表 方案 定位 夹紧 效率 装夹 成本 生产 1 一面两销定位，定位精度高 气动快速夹紧 高 方便 低 小批量生产 2 通过钻模板定位，定位精度低 由于结构简单，手动夹紧 低 复杂 高 大批量生产 综合以上对比，本次设计选用第一套方案 期已开展工作 - 6 - 重点及难点： 设计出针对阀体 计出铰链式钻模，并且分析和计算定位误差、夹紧力等，然后 利用三维建图软件建工件的三维模型，利用 制夹具装配体的三视图。 。 前期以开展的工作： （ 1）查阅相关资料，积累基础知识； （ 2）初步了解常规夹具的设计 及加工方法； （ 3）初步了解关于多孔固定式夹具的一些相关知识； （ 4）学会运用 作图软件。 周次填写） 第 1 周第 3 周：查阅资料，完成基础知识的积累和开题报告。 第 4 周第 6 周：工件的分析；定位分析（自由度）。 第 7 周第 10 周：阀体气动钻床夹具的工作原理；设计中存在的问题。 第 11 周第 13 周：阀体气动钻床夹具的工艺设计与仿真。 第 14 周第 15 周：完成毕业论文。 5 指导教 师意见（对课题的深度、广度及工作量的意见） 指导教师： 年 月 日 - 7 - 参考文献 1王辉；融亦鸣；朱耀祥等 在和未来瞻望 夹具技术创新刍议（上） J2011,(12):1 5. 2王辉 现在和未来瞻 望 夹具技术创新刍议 (下 )J2012(01):3 7. 3张亚明 J2008,(2):76 78. 4范萱；王玉晨 J2008,34(1):2 3. 5朱成洲 J2011,(5):1 3. 6张升殿；王昊奎 . 一种可调的通用钻床夹具 J1990,35 38. 7朱耀祥 . 组合夹具技术的现状与发展 J2002.（ 5） :1 3. 8范炳 炎 . 机床夹具设计自动化方法探讨 J8. 9吴磊 ;苏开花 ;程国飞 J2011，（ 11） :89 91. 10鲁野 ;王晶 . 钻床夹具设计 J2011.(3):1 2 11吴重光 J1985,38 42. 12黎自芳 J1987,(11):28 32. 13姜军生 . 钻床夹具对刀误差的分析与计算 J压 ,2002,(30):176 178. 14法琴琴 ;杜继国；梁泉 J2011,(14):245 2521. 6 所在系审查意见： 系主管领导： 年 月 日 - 8 - 15张娇娇 J2012,3 5 16i;12):42 45. 17of (5):267276. 18S. A to 0（ 3） :169 182. 本科毕业设计（论文） 题目：阀体气动钻床夹具设计及其装配工艺规划 I 阀体气动钻床夹具设计及其装配工艺规划 摘 要 在机械制造各行业的工艺过程中广泛应用着各种不同的，用以固定加工对象，使之占有正确位置，以便接受加工的一种工艺装备，统称为夹具。因此，无论是在机械加工，装配，检验，还是在焊接，热处理等冷，热工艺中，以及运输工作中都大量采用夹具。而钻床夹具在机械加工中在保证产品优质，高产，低成本，充分发挥现有设备的潜力，以便工人掌握复杂或精密零件加工技术，以减轻繁重的体力劳动等诸方面起着巨大的作用。因此，钻床夹具的设计和使用是促进生产迅速发展的重要工艺措施之一。 本次设计内容涉及了机械制造工艺及钻床夹具设计、金属切削机床、公差 合与测量等多方面的知识。 阀体零件加工工艺及钻 4 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 ，并在以后设计中加以改进。 关键词 ：钻床；切削用量；夹紧；定位； he n in of a of to a it to of a of as in as is in in to in to of so or in to so on an of is of to of of in of to of of of of is to of of of as at of of to in 要符号表 f 进给量 v 切削速度 背吃刀量 n 主轴转速 k 安全系数 M 切削扭矩 F 夹紧力 T 温度 D 定位误差 Y 位移误差 T 加工误差 F 分度误差 录 1 绪论 . 1 言 . 1 具简介 . 1 具定义 . 1 夹具的通用特性分类 . 2 文研究内容及要求 . 3 2 阀体定位设计 . 4 体的工艺分析 . 4 件的功能、材料和性能 . 4 坯选择 . 4 坯形状的确定 . 4 态分析 . 6 工工艺 . 6 序顺序的安排 . 6 定工艺路线 . 7 削用量的计算 . 8 铣下端面的切削用量计算 . 9 铣下端面的切削用量的计算 . 9 体定位设计 . 10 件以平面定位 . 10 件以外圆柱定位 . 10 件以内圆孔定位 . 11 定位元件的基本要求 . 11 用定位元件所能限制的自由度 . 11 位误差分析 . 12 位误差产生的原因 . 12 用定位方式基准位移误差 . 13 位误差的合成 . 14 点定位原理 . 14 用定位的几种情况 . 14 3 夹具设计 . 15 V 具夹紧方案的设计 . 15 紧力计算 . 17 紧装置的组成 . 17 紧装置的设计原则 . 18 位夹紧力的基本原则 . 18 小夹紧变形的措施 . 19 4 夹具体及分度装置 . 21 具体 . 21 度装置 . 21 5 阀体零件的钻床夹具设计 . 22 床夹具的主要类型 . 22 模的设计 . 22 套的确定 . 22 套内孔的基本尺寸及公差配合的选择 . 23 模板的确定 . 23 体的螺纹孔分度钻模结构设计 . 23 件的加工精度分析 . 24 6 阀体夹具的装配工艺 . 25 总结 . 28 致谢 . 29 参考文献 . 30 1 1 绪论 言 阀体作为国民生产中必须用品 ,其用量非常大 ,同时阀体由于本身结构复杂 ,因此在装夹过程中十分困难 ,因此非常有必要为其设计转用夹具 ,来提升加工效率 ,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，对精度要去也很高。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。 具简介 具定义 夹具是现代制造系统四大工具之一，与通用化、标准化程度高的刀具，量具不同，夹具和模具是需要和工件形状相匹配的专用工具，与工件的加工过程和质量更加息息相关，“改革开放以来的 40 多年里，制造业对模具工业普遍予以相当的重视，极大地促进了模具产业及技术的发展与进步 ;但是夹具行业，相对于过去计划经济时期，除了国外夹具企业产品纷纷进入我国制造业市场外，无论经济效益，还是技术水平等都没有显著的进展，甚至某些方面还有些退步”，从机床工具业总体来看，必须要改变只重主机 1，轻视工具的观念，使机床和工具互相均衡地发展，逐步建立起具有我国自主知识产权的完整的高质量和高水平的现代先进制造系统及其产业 2 。 夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它的主要用于保证产品的加 工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等 3。并且夹具不同于其他环节，它在工艺系统中有着特殊地位，夹具的整体刚度对工件加工的动态误差产生着非常特殊的影响。当夹具的整体刚度远大于其他环节，工件加工的动态误差基本上只取决于夹具的制造精度和安装精度。因此设计夹具时，对夹具的整体刚度应给予足够重视 4。如因工艺系统其他环节的刚度不足而 引较大的系统动态误差时，也可以采取修正夹具定位元件的方法进行补偿5 。 2 夹具的通用特性分类 目前中国常用夹具有通用夹具、专用夹具、可调夹具、组合夹具和自动线夹具等五大类。 1） 通用夹具 通用夹具 即 结构、尺寸已规格化，且具有一定通用性的夹具。其优点是适应性强、不需要调整或稍加调整就可以装夹一定形状和尺寸范围内的各种工件 6。这类夹具已商品化。如三爪自定心卡盘、四爪单动卡盘、台虎钳、万能分度头、顶尖、中心架、电磁吸盘等。采用这类夹具可缩短生产准备周期，减少夹具品种，从而减低生产成本。其缺点是夹具的加工精度不高，生产力较低且较难装夹形状复杂的工件， 故适用于单件小批量生产中 7。 2） 专用夹具 专用夹具是针对某一工件的某一道工序的加工要求而专门设计和制造的夹具。特点是针对性强 8。适用与产品相对稳定、批量较大的生产中，可获得较高的生产率和加工精度 9。 3） 可调夹具 夹具的某些元件可调整或可更换，已适应多中工件的夹具，称为可调夹具。主要应用于零件品种规格多，但结构、材料、工艺相似，中小批量生产 10。 4） 组合夹具 组合夹具是由可循环使用的标准夹具零部件（或专用零部件）组装成易于连接和拆卸的夹具。根据被加工零件的工艺要求可以很快地组装成专用夹具，夹具使用完毕，可以方便地拆开。夹具主要应用在单件，中、小批多品种生产和数控加工中， 是一种较经济的夹具 11。 5） 自动线夹具 自动线夹具一般分为两种，一种为固定式夹具，它与专用夹具相似；另一种为随行夹具，使用中夹具随工件一起运动，并将工件沿着自动线从一个工位移至下一个工位进行加工 12。 研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的 85左 右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂，里约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔 3 至 4 年就要更新 5080左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 1020左右 13。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、计算机辅助夹具设计系统（ 新加工技术的应用，这对夹具提出了新的要求。 3 德国 司和美国 司专门为夹具液压系统设计生产的成套装置和元件，结构小巧，性能优良，使用方便。同时，为了避免数控机床封闭加工时与液压动力源连接的累赘， 耦合脱离块专利，构思新颖，符合实际工作需要 14。瑞士 司为了避免夹具更换频繁的情况，他们推出了 统，根据传统的工艺基准统一和建立机床与工件之间接口标准化的原理，加以超高精度的加工技艺实现了这一系统 15。经过近 50 年的发展， 成技术的一个重要分支，随着 术的成熟，已经向解决夹具定位精度、夹具结构图和夹 具结构分析等方面发展，而且也取得一些成就 16。 改革开放 30 多年来，我国与欧洲、美国、日本等国家先进制造企业进行了全面的接触，各方面技术也都有突破，而通用性强的组合夹具已逐步成熟，成为国际贸易中的一个品牌。国内在 术研究方面的参与也越来越深入和具体，国内研究的主要内容大多也都集中在装夹规划和夹具构形设计方面，当然对夹具性能评价也有具体研究。但是现有 统研究存在的主要问题有：夹具设计和装配手段仍未从计算机辅助工程中得到更多的受益，它仍是现代制造系统的瓶颈之一。对于 研究多，应用少， 同 相关计算机辅助技术相比，差距很大， 向着集成化，知识化，智能化和实用化方向发展 。 文研究内容及要求 主要内容： （ 1） 对阀体气动钻床夹具的工艺分析；工件的定位分析（自由度）； （ 2） 阀体气动钻床零件夹具定位误差计算、夹紧力的分析与计算； （ 3） 阀体气动钻床夹具的工作原理；设计中存在的问题； （ 4） 阀体气动钻床夹具装配工艺设计与仿真。 2 阀体定位设计 4 2 阀体定位设计 体的工艺分析 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，对精度要去也很高。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。 件的功能、材料和性能 该阀体主要是用来控制液体流速和流量的大小。所以材料一般是灰铸铁抗拉强度大于 3507。 主要是灰铸铁有很多优良性能： （ 1） 铸造性能好，灰铸铁熔点低、流动性好。 （ 2） 减振性好，石墨割裂了基体，阻止了振动的传播，并将振动能量转变为热能而消失。 （ 3） 切削性能好。 （ 4） 缺口敏感性低。 坯选择 毛坯种类的选择主要依据的是以下几种因素： （ 1） 设计图样规定的材料及机械性能； （ 2） 零件的结构形状及外形尺寸； （ 3） 零件制造经济性； （ 4） 生产纲领； （ 5） 现有的毛坯制造水平。 由零件图可知零件材料为 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。 坯形状的确定 毛坯形状应力求接近成品形状，以减少机械加工余量。 5 （ 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查得，铸件孔的最小尺寸为 10208。 （ 2） 铸件的最小壁厚。根据机械制造工艺设计简明手册表 得，铸件的最小壁厚为 49。 （ 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。 表 拔模斜度 斜度位置 铸造方法 金属性铸造 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 35 （ 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。 图 体零件主视 6 态分析 从尺寸上分析，阀体的结构形状比较复杂，这里仅分析其中主要需要的尺寸。以阀体水平轴线为径向尺寸基准，底面的直径为 76时还要注出水平轴线到顶端的高度尺寸 84。因此，阀体同轴线上的三个孔的定位基准可以选择同一基准，即以上下两个面为基准面。 工工艺 序顺序的安排 (1) 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。 (2) 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。 (3) 辅助工序 在半精加工后，安排去毛刺和中间检验工序；精加工后，安排去毛刺、终检工序 19。 综上所述，该阀体工序的安排顺序为：基准加工 主要表面半精加工和次要表面加工 热处理 主要表面精加工。 7 表 体零件的机加工工序安排 加工阶段 加工内容 说 明 基准面加工 粗铣上端面 基准先行，先面后孔 先主后次，但次要加工表面的加工并非是安排在最后加工，次要表面的加工要考虑到对主要表面的加工质量的影响 粗铣下端面 精铣下端面 精铣上端面 粗铣前端面 粗铣后端面 精铣后端面 精铣前端面 粗加工 粗车 孔 粗镗 8、8 36 孔 钻孔 8 精加工 精车 孔 定工艺路线 方案一 粗车最外端上下两端面。 工序 钻、粗铰 孔。 工序 扩 ，深度为 工序 扩 ，深度为 工序 粗钻 ，深度为 3。 工序 锪钻鍃平 表面。 粗车、半精车 76 的底面外圆。 工序 钻、粗铰 孔。 工序 钻、粗铰 孔 工序 粗车、半精车阀体左、右端面。 8 工序 精车上下端面。 工序 钻、粗铰、精铰左端面两个 孔。 工序 粗车、精车 内螺纹。 工序 攻螺纹 工序 清洗。 工序 :终检。 方案二 工序 钻、粗铰 孔。 工序 扩 ，深度为 工序 扩 ，深度为 工序 粗钻 ，深度为 3。 工序 锪钻鍃平 表面。 粗车、半精车 76 的底面外圆。 工序 钻、粗铰 孔。 工序 钻、粗铰 孔 粗车最外端上下两端面。 工序 粗车、半精车阀体左、右端面。 工序 精车上下端面。 工序 钻、粗铰、精铰左端面两个 孔。 工序 粗车、精车 内螺纹。 工序 攻螺纹 工序 清洗。 工序 :终检。 方案一 先以 没有精基准定位时就钻、粗铰 孔，使其与孔同轴度存在误差。其他工序安排比较合理不用改变。 方案二 先以 孔确定精基准，避免了用粗基准所以选择方案一。 削用量的计算 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 9 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 铣时一般 为 1更小。 铣下端面的切削用量计算 （ 1）背吃刀量的确定 根据下端面的机械加工余量及粗铣时背吃刀量的确定原则，确定背吃刀量为 2）进给量的确定 由表 削用量简明手册，在粗铣铸铁、刀杆尺寸为 1625以及工件直径为 60 100 f=r 所以选择 f=r （ 3）铣削速度的计算 由表 削用量简明手册，当用 b166 181铸铁 , ,f r,切削速度1=80m/ 切削速度的修正系数为 2 0 见 削用量简明手册），故 m i n/i n/ m i n/ 9m i n/75 0 01 0 0 0 c 选择 10 rn c 这时实际切削速度 m 10751000 铣下端面的切削用量的计算 （ 1） 背吃刀量的确定 取 。 （ 2） 进给量的确定 精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。查表 削用量简明手册， =，f=r。 选择 f=r。 （ 3） 铣削速度的计算 根据表 当 ,181166 ,4.1 p ， 10 1561 m 切削速度的修正系数为 1，故 56 。 m i n/ 2m i n/75 1 5 61 0 0 01 0 0 0 c 体定位设计 工件在夹具中要想获得正确定位，首先应正确选择定位基准，其次是选择合适的定位元件。工件定位时，工件定位基准和夹具的定位元件接触形成定位副，以实现工件的六点定位。用定位元件选用时，应按工件定位基准面和定位元件的结构特点进行选择。 20 件以平面定位 a. 以面积较小的已经加工的基准平面定位时，选用平头支承钉，以基准面粗糙不平或毛坯面定位时，选用圆头支承钉，侧面定位时，可选用网状支承钉。 b. 以面积较大、平面度精度较高的基准平面定位时，选用支承板定位元件，用于面定位时用不带斜槽的支承板，通常尽可 能选用带斜槽的支承板，以利清除切屑。 c. 以毛坯面，阶梯平面和环形平面作基准平面定位时，选用自位支承作定位元件。但须注意，自位支承虽有两个或三个支承点，由于自位和浮动作用只能作为一个支承点。 d. 以毛坯面作为基准平面，调节时可按定位面质量和面积大小分别选用可调支承作定位元件。 e. 当工件定位基准面需要提高定位刚度、稳定性和可靠性时，可选用辅助支承作辅助定位元件，但须注意，辅助支承不起限制工件自由度的作用，且每次加工均需重新调整支承点高度，支承位置应选在有利工件承受夹紧力和切削力的地方。 件以外圆柱定位 a. 当工件的对称度要求较高时，可选用 常取 60、 90、 120三种，其中应用最多的是 90 90用时可根据定位圆柱面的长度和直径进行选择。 的 的 的 种21。 b. 当工件定位圆柱面精度较高时（一般不低于 可选用 定位套或半圆 11 形定位座定位。大型轴类和曲轴等不宜以整个圆孔定位的工件，可选用半圆定位座。 件以内圆孔定位 1) 工件上定位内孔较小时，常选用定位销作定位元件。圆柱定位销的结构和尺寸标准化，不同直径的定位销有其相应的结构形式，可根据工件定位内孔的直径选用。当工件圆柱孔用孔端边缘定位时，需选用圆锥定位销。当工件圆孔端边缘形状精度较差时，选用圆锥定位销；当工件需平面和圆孔端边缘同时定位时，选用浮动锥销 22。 2) 在套类、盘类零件的车削、磨削和齿轮加工中，大都选用心轴定位，为了便于夹紧和减小工件因间 隙造成的倾斜，当工件定位内孔与基准端面垂直精度较高时，常以孔和端面联合定位。因此，这类心轴通常是带台阶定位面的心轴，当工件以内花键为定位基准时，可选用外花键轴，当内孔带有花键槽时，可在圆柱心轴上设置键槽配装键块；当工件内孔精度很高，而加工时工件力矩很小时，可选用小锥度心轴定位 23。 综上：正确定位，必须选对定位基准。 定位元件的基本要求 1) 限位基面应有足够的精度。定位元件具有足够的精度，才能保证工件的定位精度。 2) 限位基面应有较好的耐磨性。由于定位元件的工作表面经常与工件接触和磨擦，容易磨损，为此要求定位元件限位表面的耐磨性要好，以保持夹具的使用寿命和定位精度。 3) 支承元件应有足够的强度和刚度。定位元件在加工过程中，受工件重力、夹紧力和切削力的作用，因此要求定位元件应有足够的刚度和强度，避免使用中变形和损坏。 4) 定位元件应有较好的工艺性。定位元件应力求结构简单、合理，便于制造、装配和更换。 5) 定位元件应便于清除切屑。定位元件的结构和工作表面形状应有利于清除切屑，以防切屑嵌入夹具内影响加工和定位精度 24。 用定位元件所能限制的自由度 定位元件可按工件典型定位基准面分为以下几类： 1) 用于平面定位的定位元件：固定支承（钉支承和板支承），自位支承，可调支承和辅助支承。 2) 用于外圆柱面定位的定位元件： V 形架，定位套和半圆定位座等。 12 3) 用于孔定位的定位元件：定位销（圆柱定位销和圆锥定位销），圆柱心轴和小锥度心轴。 位误差分析 六点定位原则解决了消除工件自由度的问题，即解决了工件在夹具中位置“定与不定”的问题。但是，由于一批工件逐个在夹具中定位时，各个工件所占据的位置不完全一致，即出现工件位置定得“准与不准”的问题。如果工件在夹具中所占据的位置不准确，加工后各工件的加工尺寸必然大小不一，形成误差。这种只与工件定位有关的误差称为定位误差，用 在工件的加工过程中，产生误差的因素很多，定位误差仅是加工误差的一部分，为了保证加工精度，一般限定定位误差不超过工件加工公差 T 的 1/5 1/3， 即： D(1/5 1/3)T （ 式中 D 定位误差，单位为 T 工件的加工误差，单位为 位误差产生的原因 工件逐个在夹具中定位时，各个工件的位置不一致的原因主要是基准不重合，而基准不重合又分为两种情况：一是定位基准与限位基准不重合，产生的基准位移误差；二是定位基准与工序基准不重合，产生的基准不重合误差。 25 由于定位副的制造误差或定位副配合间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用 同的定位方式，基准位移误差的计算方式也不同。 如果工件内孔直径与心轴外圆直径做成完全一致，作无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，如图所示，心轴和工件内孔都有制造误差。于是工件套在心轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸 H 中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。可按下式计算： Y=(1/2（ D+d） （ 式中： Y 基准位移误差单位为 孔的最大直径单位为 轴的最小直径单位为 D 工件孔的最大直径公差，单位为 d 圆柱心轴和圆柱定位销的直径公差，单位为 13 基准位移误差的方向是任意的。减小定位配合间隙，即可减小基准位移 误差提高定位精度。 加工尺寸的基准是外圆柱面的母线时，定位基准是工件圆柱孔的中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合所导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用 时除定位基准位移误差外，还有基准不重合误差。 综上：定位误差产生的原因是，定位基准与限位基准不重合及定位基准与工序基准不重合而产生的误差。 用定位方式基准位移误差 a. 用圆柱定位销、圆柱心轴中心定位 计算式： Y
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