燃气热水器电磁阀和流量计产品及主要零件加工工艺改进设计.doc

本科毕业设计说明书（论文） 第 45 页 共 40 页 燃气热水器电磁阀和流量计产品及主要零件加工工艺改进设计目 录1 引言12生产纲领32.1计算生产纲领决定生产类型32.2 计算生产节拍33零件分析53.1零件的作用53.2零件的工艺分析54 工艺规程设计74.1确定毛坯的制造形式74.2基准面的选择74.3制定工艺路线94.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定124.5确定切削用量及基本用时计145 卡具检具设计345.1 问题的提出345.2 夹具的设计34结束语38致谢39参考文献40附录a42 本科毕业设计说明书（论文） 第 32 页 共 35页1 引言四年的大学生活接近尾声时，我们进行了为期近四个月的毕业设计。毕业设计是对大学四年来我们所学到的基础知识和专业知识的一次系统性的总结与综合运用，同时也是培养我们分析问题和解决问题能力的良好的机会，而且毕业设计也是大学教学的最后一个重要环节。因此，认真踏实地做好这次毕业设计不仅意味着我们能否顺利毕业，而且对今后我们走上工作岗位后能否很出色的做好自己的工作也有十分重要意义。另外，毕业设计还可以培养我们独立思考，开发思维和协调工作的能力，这对今后踏入社会以后能否尽快地适应社会也有很大的帮助。机械工业的生产水平是一个国家现代化建设水平的主要标志之一。这是因为工业、农业、国防和科学技术的现代化程度，都会通过机械工业的发展程度反映出来。人们之所以要广泛使用机器，是由于机器既能承担人力所不能或不便进行的工作，又能较人工生产改进产品的质量，特别是能够大大提高劳动生产率和改善劳动条件。机械工业肩负着为国民经济各个部门提供技术装备和促进技术改造的重要任务，在现代化建设的进程中起着主导和决定性的作用。所以通过大量设计制造和广泛使用各种各样先进的机器，就能大大加强和促进国民经济发展的力度，加速我国的社会主义现代化建设。 机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。然而夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求,企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。我们这些即将大学毕业的机械工程及自动化专业的学生，要进行对本专业所学习的知识进行综合的运用和掌握，为此我们要进行毕业设计，要自己动手进行思考问题，为社会主义现代化建设的发展贡献力量，也要从此迈出展现自己价值的第一步。 结合生产实际应用设备的能力有限，故没有能够做到很详细的设计，而且还有许多地方有待改进，请老师给以指导和批评1。2 生产纲领2.1 计算生产纲领决定生产类型生产纲领是企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。（计划期常为一年，所以生产纲领也称年产量。）如附图所示的燃气热水器电磁阀，该产品年产量为36000件,设备品率为17%机械加工废品率为0.5%,现制定该零件的机械加工工艺流程。技术要求；(1) 铸件尺寸公差按gb6414-1999ct要求；(2) 未注铸造圆角r12,拔模斜度130,未注倒角145 ,未注壁厚2；(3) 铸件技术条件jb2702-80-ii-y2要求；(4) 在(3040)104pa压力下作水压试验1min,不得漏水和浸润；(5) 表面喷丸处理；(6) 硬度hb80,试样抗拉强度b270mpa；(7) 压铸件材料为adc12；生产纲领n n=qn(1+a%+b%) =36000(1+17%+0.5%) =42300(件/年)年产量为42300(件/年)，现通过计算, 生产纲领对工厂的生产过程和生产组织有着决定性的作用，包括各工作点的专业化程度，加工方法，加工工艺设备和工装等。同一种产品，生产纲领不同也会有完全不同的生产过程和专业化程度，即有着完全不同的生产组织类型。根据生产专业化程度的不同，生产组织类型可分为单件生产，成批生产，和大量生产三种，其中成批生产可分为大批生产，中批生产和小批生产，下表1是各种生产组织管理类型的划分，从工艺特点上看单件生产与小批生产相近，大批生产和大量生产相近，因此在生产中一般按单件小批，中批，大批大量生产来划分生产类型，这三种类型有着各自的工艺特点。表1 生产组织管理类型的划分生产类型零件年生产类型（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30010005005000 500030000大量生产1000500050000所以综上所述，根据生产类型和生产纲领的关系，可以确定该产品的生产类型为大批量生产2。2.2 计算生产节拍生产节拍=22.5天12个月8小时60分单双班90%/生产纲领=22.512860190%/36000=3.24分钟3 零件的分析3.1 零件的作用燃气热水器电磁阀是各类机器的基础零件，它将机器和部件中的轴、套、齿轮等有关零件连接成一个整体，并使之保持正确的位置，以传递转矩或改变转速来完成规定的运动。因此，燃气热水器电磁阀的加工质量直接影响机器的性能、精度和寿命3。3.2 零件的工艺分析零件图中规定了一系列技术要求：（查表1.4-28机械制造工艺设计简明手册），即燃气热水器电磁阀共有三组加工面，它们之间有一定的要求。现分析如下：3.2.1 以燃气热水器电磁阀上下表面为中心的加工表面这组加工表面包括：燃气热水器电磁阀上下表面、铣铰凸孔以及两个，其中，主要加工表面为燃气热水器电磁阀上下表面。3.2.2 以孔为中心的加工表面这组加工表面包括：9、20。3.2.3 以其他平面为中心的加工表面这组加工表面包括：21。4 工艺规程设计对于机器中的某一零件，可以采用多种不同的工艺过程完成。在特定条件下，总存在一种相对而言最为合理的工艺规程，将这工艺规程用工艺文件形式加以规定，由此得到的工艺文件统称工艺规程2。工艺规程是生产准备、生产组织、计划调度的主要依据，是指导工人操作的主要技术文件，也是工厂和车间进行设计或技术改造的重要原始资料。工艺规程的制订须严格按照规定的程序和格式进行，并随技术进步和企业发展，定期修改完善3。(1) 根据机械加工工艺规程进行生产准备（包括技术准备）。在产品投入生产以前，需要做大量的生产准备和技术准备工作，例如，技术关键的分析与研究；刀、夹、量具的设计、制造或采购；设备改装与新设备的购置或定做等。这些工作都必须根据机械加工工艺规程来展开。(2) 机械加工工艺规程是生产计划、调度、工人的操作、质量检查等的依据。(3) 新建或扩建车间（或工段），其原始依据也是机械加工工艺规程。根据机械加工工艺规程确定机床的种类和数量，确定机床的布置和动力配置，确定生产面积的大小和工人的数量等3。4.1 确定毛坯的制造形式由于燃气热水器电磁阀年产量为36000件，已达到大批生产的水平，而且零件轮廓尺寸不大，再者，考虑到方法生产工艺简单、生产周期短、适合批量生产，故可以采用铸造成型，这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。为了消除压铸后的残余应力，在压铸完成后的将铸件低温加热过程中使合金产生强化，以消除应力即人工时效1。4.2 基面的选择基准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，生产效率得以提高，否则，加工工艺规程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行1。4.2.1 基准的概念及其分类基准是指确定零件上某些点，线，面位置时所依据的那些点、线、面，或者说是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面3。按其作用的不同，基准可分为设计基准和工艺基准两大类。设计基准是指零件设计图上用来确定其他点，线，面位置关系所采用的基准。工艺基准是指在加工或装配过程中所使用的基准。工艺基准根据其使用场合的不同，又可分为工序基准，定位基准，测量基准和装配基准四种。(1) 工序基准 在工序图上，用来确定本工序所加工表面加工后的尺寸，形状，位置的基准，及工序图上的基准。(2) 定位基准 在加工时用作定位点基准。它是工件上与夹具定位元件直接接触的点，线，面。(3) 测量基准 在测量零件已加工表面的尺寸和位置时所采用的基准(4) 装配基准 装配时用来确定零件或部件在产品中的相对位置所采用的基准。4.2.2 基准问题的分析分析基准时，必须注意以下几点：(1) 基准是制订工艺的依据，必须是客观存在的。当作为基准的是轮廓要素，如平面，圆柱面等时，容易直接接触到，也比较直观。但是有些作为基准的是中心要素，如圆心，球心，对称轴线等时，则无法触及，然而它们却也是客观存在的。(2) 当作为基准的要素无法触及时，通常由某些具体的表面来体现，这些表面称为基面。如轴的定位则可以外圆柱面为定位基面，这类定位基准的选择则转化为恰当地选择定位基面的问题。(3) 作为基准，可以是没有面积的点，线以及面积极小的面。但是工件上代表这种基准的基面总是有一定接触面。(4) 不仅表示尺寸关系的基准问题如上所述，表示位精度的关系也是如此1。4.2.3 定位基准的选择选择定位基准时应符合两点要求：(1) 各加工表面应有足够的加工余量，非加工表面的尺寸，位置符合设计要求；(2) 定位基准应有足够大的接触面积和分布面积，以保证能承受打打切削力，保证定位稳定可靠。定位基准可分为粗基准和精基准。若选择未经加工的表面作为定位基准，这种基准被称为粗基准。若选择已加工的表面作为定位基准，则这种定位基准称为精基准。粗基准考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，而精基准考虑的重点是如何减少误差。在选择定位基准时，通常是保证加工精度要求出发的，因而分析定位基准选择的顺序应从精基准到粗基准1。(1) 精基准的选择。选择精基准的目的是使装夹方便正确可靠，以保证加工精度。主要应该考虑基准重合和统一基准的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算，此处不再重复。按照有关的精基准选择原则（基准重合原则；基准统一原则；可靠方便原则），为了加工精基准面才选择了粗基准面。对于本燃气热水器电磁阀，我是以毛坯孔为粗基准来加工燃气热水器电磁阀上下表面的。先保证精基准的表面粗糙度，可以以上下表面作为统一的基准。在以后的加工过程中精度就会得到提高。利用以及三搭子定位并夹紧，可达到完全定位及夹紧的目的。(2) 粗基准的选择。对于刚性差、批量较大、要求精度较高的燃气热水器电磁阀，一般要粗、精加工分开进行，即在主要平面和各支承孔的粗加工之后再进行主要平面和各支承孔的精加工。这样，可以消除由粗加工所造成的内应力、切削力、切削热、夹紧力对加工精度的影响，并且有利于合理地选用设备等。而燃气热水器电磁阀零件一般都选择重要孔（如孔）为粗基准，但随着生产类型不同，实现以主轴孔为粗基准的共建装夹方式是不同的。大批生产时，毛坯精度较高，可直接以主轴孔在夹具上定位，采用专用夹具装夹，但对本燃气热水器电磁阀来说，如果以孔作为基准，则无法合理地加工出所要加工的燃气热水器电磁阀上下表面，按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以不加工表面作为粗基准；若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准），现取以毛坯孔定位，三搭子定位并夹紧作为粗基准，使毛坯孔定位；三搭子定位并夹紧；利用螺栓顶住缸体上下表面的侧翼，以消除六个自由度，从而达到完全定位5。4.3 制订工艺路线拟订零件的机械加工工艺路线是制订工艺规程的一项重要工作，拟订工艺路线时主要解决的问题有：选定各加工表面的加工方法；划分加工阶段；合理安排各工序的先后顺序；确定工序的集中和分散程度6。制订工艺路线时需要考虑的主题要问题有：怎样选择定位基准，怎样选择加工方法，怎样安排加工顺序以及热处理、检验等工序。而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。在生产纲领以确定为大批生产的条件下，可考虑采用加工中心配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降6。工艺路线一工序i 铸造，去除浇口、毛刺、飞边。工序ii 喷砂。工序iii 铸检。工序iv 加工燃气热水器电磁阀上下表面。工序v 加工孔20。工序vi 加工孔13。工序vii 加工孔9。工序viii 加工孔20。工序ix 加工孔26孔。工序x 去刺、清洗、检入库。工艺路线二工序i 铸造，去除浇口、毛刺、飞边。工序ii 喷砂。工序iii 铸检。工序iv 加工燃气热水器电磁阀上下表面。 工序v 加工成孔。工序vi 加工。工序vii 铣削下端面。工序viii 钻20的孔。工序ix 钻13的孔。工序x 钻27的孔。工序xi 钻10的孔。工序xii 去刺、清洗、检入库。工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案不同之处在于：方案一（工序i）加工燃气热水器电磁阀上下表面后还是以原先加工上下表面的定位基准作为基准来进行孔加工，（工序vi）加工孔后还是以原先加工的定位基准作为基准来透孔；而方案二在加工燃气热水器电磁阀上下表面后没有再以原先的定位基准进行加工，而是重新定位加工；加工后也没有再以原先的定位基准进行加工。两方案相比较可以看出，把方案一中的工序i（加工燃气热水器电磁阀上下表面）分为两道工序较合理，把加工燃气热水器电磁阀上下表面、定位基准内加工不能满足基准选择的相关原则、也不能保证相应的精度要求。所以将方案二中的工序i加工燃气热水器电磁阀上下表面改为两道工序进行加工。4.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定燃气热水器电磁阀的材料为铝合金，硬度hb80，试样抗拉强度b270mpa。生产类型为大批生产，采用高压浇注毛坯7。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：4.4.1 燃气热水器电磁阀上下表面参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-9，燃气热水器电磁阀的最大基本尺寸200300mm，铸造毛坯时一般采取7级尺寸公差等级和d级加工余量等级进行高压浇注7，所以毛坯的加工余量z=0.9mm 1.5mm。而燃气热水器电磁阀结合表面的表面粗糙度要求为ra的最大允许值为1.6um，参照机械制造工艺学表1-12，要求达到精铣加工，燃气热水器电磁阀上下表面的最大加工长度300mm，加工宽度100mm，所以加工余量z=1.5mm。因此，只要进行一次精加工就已能满足加工要求。4.4.2 20mm的孔轴承孔不是盲孔，再加上其精度要求较高，故采用镗削加工。曲轴孔尺寸为20mm，见图样。轴承孔表面粗糙度要求为ra的最大允许值为0.8um，参照机械制造工艺学表1-11，要求达到精镗加工，且加工精度为it6-it7级，参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-8确定曲轴孔的加工余量分配：半精镗： 19mm 2z=1.1mm精镗： 20mm 2z=1mm4.4.3 (1) 10mm，考虑到其表面粗糙度要求为ra的最大允许值为6.3um，参照机械制造工艺学表1-12，只要粗刮加工，分两次加工，根据相关手册，此时直径余量2z=1.5mm已能满足加工要求。(2) 底孔27mm，考虑到其表面粗糙度要求为ra的最大允许值为6.3um，精度要求不是佷高，参照机械制造工艺学表1-12，加工精度为it11-it12级，只要粗加工，一次钻销（此时加工余量2z=1.5 mm）就已能满足加工要求。(3) 21mm，其表面粗糙度要求为ra的最大允许值为1.6um，参照机械制造工艺学表1-11，加工精度为it8-it9级，要求精加工才能达到精度要求，参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-9确定的加工余量分配：钻孔 7.8mm 2z=2.8mm铰孔 10mm 2z=0.2mm4.4.4 9mm 的端面其表面粗糙度要求为ra的最大允许值为1.6um，的表面粗糙度要求为ra的最大允许值为1.6um，主要考虑的精度要求，采用复合刀加工，参照机械制造工艺学表1-12，加工精度为it11级，要求达到半精镗加工，参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-9确定的加工余量分配：（复合刀）镗削： 40mm 2z=1.3mm精镗： 9mm 2z=0.25mm4.4.5 粗精铣缸体上下表面考虑到其表面粗糙度要求为ra的最大允许值为1.6um，参照机械制造工艺学表1-11，其加工精度为it8- it9级，精度要求不是佷高，参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-9，一次铣销即可满足要求。此时加工余量2z=1.5mm。 4.4.6 27mm考虑其表面粗糙度要求为ra的最大允许值为1.6um，参照机械制造工艺学表1-11，加工精度为it8-it9级，参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-9确定加工余量分配：钻孔： 5.8mm 2z=1.3mm铰孔： 27 2z=0.2mm4.5 确定切削用量及基本工时在一定生产条件下，规定生产一件产品或完成一道工序所消耗的时间称为时间定额。合理的时间定额能促进工人的生产技能和技术熟练程度的不断提高，调动工人的积极性，从而不断促进生产向前发展和不断提高劳动生产率。时间定额是安排生产计划、成本核算的主要依据，在设计新厂时，又是计算设备数量、布置车间、计算工人数量的依据2。工序i： 铸造，去除浇口、毛刺、飞边。工序ii： 喷砂。工序iii：铸检。工序iv ：铣端面加工、钻孔毛坯孔燃气热水器电磁阀结面定位；选用加工中心vf-o。本工序采用查表法和计算法确定切削用量。(1) 加工条件工件材料：铝合金，试样抗拉强度b270mpa、高压浇注。加工要求：铣端面加工、钻孔毛坯孔燃气热水器电磁阀结面定位。机床：vf-o加工中心。刀具：复合刀，加长立铣刀，中心钻，直钻，铣铰刀。刀具材料：高速钢（yt15）。(2) 计算切削用量铣曲轴箱上下表面铣端面(a) 已知燃气热水器电磁阀上下表面毛坯厚度方向的加工余量为z=1.5mm，但考虑到燃气热水器电磁阀上下表面毛坯长度方向不是规则形状，因此可以把其考虑为长方形的形状考虑，又由于高压浇注的毛坯精度本身就较高，所以只要加工一次就行，ap =1.5mm计。(b) 进给量 根据切削用量简明手册表3.5，当要求达到表面粗糙度ra=1.6um时，圆柱铣刀每转进给量=0.4mm/r0.6mm/r，而用于盘铣刀时进给量应该减小一半，=0.2mm/r0.3mm/r。 kv （4-1）刮平孔口10mm孔口(a) 已知孔口毛坯厚度方向的加工余量为z=1.0mm，公差为0.3mm，考虑到其表面粗糙度要求为ra的最大允许值为6.3um，参照机械制造工艺学表1-12，只要粗刮加工，此时直径余量2z=1.5mm已能满足加工要求。所以只要加工一次就行，ap =1.5mm计。(b) 进给量 根据机械加工切削数据手册 表2.44, =0.39mm/r(c) 切削速度 （见机械加工切削数据手册表2.44）, =60m/min(d) 确定主轴速度 根据4-2式， （4-2）2123r/min因为选取的机床是加工中心,按机床选取=2123 r/min。所以实际切削速度=60m/min.(e) 切削工时， （4-3）根据4-3式，式中： mm， mm， mm所以， =mm(a) 已知轴承孔毛坯厚度方向的加工余量为z=1.5mm，考虑到轴承孔的形状规则，可以用复合刀加工，尽管高压浇注的毛坯精度本身较高，但在此工序需要经过半精镗-精镗加工才能达到ra的最大允许值为0.8um的精度要求。所以， 半精镗：2z=1.1mm 单边余量z=0.55mm 一次镗去全部余量，ap =0.55mm 精镗：2z=0.2mm单边余量z=0.1mm 一次镗去全部余量，ap =0.1mm (b) 进给量 根据机械加工切削数据手册 表3.24，当要求达到表面粗糙度ra=0.8um时，粗镗每转进给量=0.39mm/r，精镗每转进给量=0.013mm/r(c) 计算切削速度 按机械加工切削数据手册表3.9，粗加工时的切削速度为=46m/min，精加工时的切削速度为=230m/min。(d) 确定机床主轴转速根据4-2式，半精镗加工时的机床主轴转速：516r/min精镗加工时的机床主轴转速：2579r/min因在加工中心上加工，所以无需考虑机床主轴转速没有这一挡。(e) 切削工时， 根据4-3式，式中： mm， mm， mm所以，半精镗切削工时，切削工时： =min精镗切削工时，切削工时： =min所以镗9mm轴承孔的总切削工时t =0.159+0.954=1.113min。(a) 进给量 根据机械加工切削数据手册, =0.18mm/r(b) 切削速度 根据机械加工切削数据手册, =30m/min(c) 确定主轴速度 根据4-2式，955r/min 因为选取的机床是加工中心,根据机床相关要求选取n=955r/min。所以实际切削速度=30m/min。(d) 切削工时，根据4-3式，式中： mm， mm， mm所以，=mm所以，钻27孔的总切削工时t=0.105min(a) 已知需加工的加工余量为z =1.0mm,公差为0.3mm,则ap =1.0mm,加工一次就可以满足要求。(b) 进给量 根据机械加工切削数据手册表2.4, =0.18mm/r(c) 切削速度 根据机械加工切削数据手册表2.4, =30m/min(d) 确定主轴速度 根据4-1式，1426r/min(e) 切削工时，根据4-3式，式中： mm， mm， mm所以，=min所以，钻削孔21孔的总切削工时t =0.0972=0.194 min(1) 加工条件工件材料：铝合金，试样抗拉强度b270mpa、高压浇注。刀具：复合刀，加长立铣刀，中心钻，直钻，铣铰刀。刀具材料：高速钢（yt15）。(2) 计算切削用量镗9（）mm(a) 已知轴承孔毛坯厚度方向的加工余量为z=1.5mm，考虑到轴承孔的形状规则，可以用复合刀加工，尽管高压浇注的毛坯精度本身较高，但在此工序需要经过半精镗-精镗加工才能达到ra的最大允许值为0.8um的精度要求。所以， 半精镗：2z=1.1mm 单边余量z=0.55mm 一次镗去全部余量，ap =0.55mm 精镗：2z=0.2mm单边余量z=0.1mm 一次镗去全部余量，ap =0.1mm (b) 进给量 根据机械加工切削数据手册 表3.24，当要求达到表面粗糙度ra=0.8um时，粗镗每转进给量=0.39mm/r，精镗每转进给量=0.013mm/r(c) 计算切削速度 按机械加工切削数据手册表3.9，粗加工时的切削速度为=46m/min，精加工时的切削速度为=230m/min。(d) 确定机床主轴转速根据4-2式，半精镗加工时的机床主轴转速：236r/min精镗加工时的机床主轴转速：1181r/min因在加工中心上加工，所以无需考虑机床主轴转速没有这一挡。(e) 切削工时， 根据4-3式，式中： mm， mm， mm所以，半精镗切削工时，切削工时：=min精镗切削工时，切削工时：=min所以镗9mm轴承孔的总切削工时t =0.35+2.08=2.43min。如上所求：切削工时t=13*0.02=0.26 min(a) 进给量根据机械加工切削数据手册, mm/r(b) 切削速度 根据机械加工切削数据手册, m/min机床转速r/min切削工时=min(a) 已知需加工的加工余量为z =1.0mm,公差为0.3mm,则ap =1.0mm,加工一次就可以满足要求。(b) 进给量 根据机械加工切削数据手册表2.4, =0.18mm/r(c) 切削速度 根据机械加工切削数据手册表2.4, =30m/min(d) 确定主轴速度 根据4-1式，1911r/min(e) 切削工时，根据4-3式，式中： mm， mm， mm所以，=min加工13工时为0.064。(a) 切削速度的计算 参照有关手册可知刀具寿面t =60m/min,采用高速钢螺纹刀,由于高压浇注毛坯精度已较高,又因粗牙螺纹,所以,r =0.2m/s=12m/min所以 r/min由于仍在加工中心上加工,所以按相关要求选取r/min 则切削速度 m/min (b) 计算切削工时切削工时，根据4-3式，式中： mm， mm， mm所以，=minmin加工孔的总切削工时0.064+0.055+0.042=0.24+0.25+0.08=0.57min考虑到其表面粗糙度要求为ra的最大允许值为6.3um，参照机械制造工艺学表1-11，其加工精度为it11- it12级，精度要求不是佷高，参照机械制造工艺设计简明手册表2.3-9，一次钻销即可满足要求。此时加工余量2z=1.5mm。(a) 进给量 根据机械加工切削数据手册, =0.2mm/r(b) 切削速度 根据机械加工切削数据手册, =30m/min(c) 确定主轴速度 1365r/min 因为选取的机床是加工中心,按机床选取=3821r/min。所以实际切削速度=84m/min.(d) 切削工时，根据4-2式，式中： mm， mm， mm所以，=min所以钻27mm的孔总切削工时t =0.0952=0.19min。钻27的孔加工孔27，以一和燃气热水器电磁阀上下表面定位；(a) 进给量 根据机械加工切削数据手册, =0.2mm/r(b) 切削速度 根据机械加工切削数据手册, =30m/min(c) 确定主轴速度 1365r/min(d) 切削工时=min所以，钻上下表面的孔切削工时t =0.06+0.18+0.033=0.273min铣上下表面(a) 已知燃气热水器电磁阀上下表面毛坯厚度方向的加工余量为z=1.5mm，但考虑到燃气热水器电磁阀上下表面毛坯长度方向不是规则形状，因此可以把其考虑为长方形的形状考虑，又由于高压浇注的毛坯精度本身就较高，所以只要加工一次就行，ap =1.5mm计。(b) 进给量 根据切削用量简明手册表3.5，当要求达到表面粗糙度ra=1.6um时，圆柱铣刀每转进给量=0.4mm/r0.6mm/r，而用于盘铣刀时进给量应该减小一半，=0.2mm/r0.3mm/r。=0.3mm/r(c) 计算切削速度 按切削用量简明手册表3.27，切削速度的计算公式 （寿命t=60min） kv 其中：cv = 31, qv = 0.25, xv = 0.1, yv =0.4, uv =0.3,pv =0.1, m = 0.2。修正系数kv见切削用量简明手册表1.28，即kmv=1.0, ksv=1.0, kkv=1.0, krv=0.8, kbv=0.8。所以m/min(d) 确定机床主轴转速 r/min 按机床说明书（见切削用量简明手册表3.30），与456.47r/min相近的立式铣床转速为355r/min及510r/min。现取n=510r/min。如果取n=480r/min，则速度损失太大。所以实际切削速度 96m/min(e) 检验机床功率根据切削用量简明手册表3.23，当硬度hb160，试样抗拉强度560mpa，ae 52mm,ap1.7mm,do =60mm,z=4, =96mm,近似为pcc=2.3kw。故pccpcm，因此选用的切削用量可以采用。即=0.3 mm/r, ap =1.5mm, =510r/min，=96m/min。(f) 切削工时，按机械制造工艺设计简明手册表6.2-7， 式中： mm， mm， mm所以， =min铣铰21（）mm深35(a) 根据燃气热水器电磁阀工序过程卡有关资料介绍，在铰孔时，进给量取0.18mm/r，即=0.18mm/r，=30m/min(b) 确定主轴速度根据4-2式，1194r/min根据有关资料介绍，由于选取的机床是加工中心,根据加工中心的相关要求选取n =1194r/min。所以实际切削速度=30m/min。(c) 切削工时计算：根据4-3式，=所以，铣铰21mm的总切削工时t =0.1952=0.39min(a) 已知孔口毛坯厚度方向的加工余量为z=1.0mm，公差为0.3mm，考虑到其表面粗糙度要求为ra的最大允许值为6.3um，参照机械制造工艺学表1-12，只要粗刮加工，此时直径余量2z=1.5mm已能满足加工要求。所以只要加工一次就行，ap =1.5mm计。(b) 进给量 根据机械加工切削数据手册 表2.44, =0.39mm/r(c) 切削速度 （见机械加工切削数据手册表2.44）, =30m/min(d) 确定主轴速度 根据4-2式，1062r/min因为选取的机床是加工中心,按机床选取=1062r/min。所以实际切削速度=30m/min.(e) 切削工时，根据4-3式，式中： mm， mm， mm所以， =mmr/min 计算切削工时 =min所以20，,13用时0.037 min5 夹具的设计由机械制造工艺系统的组成机床、工件、刀具和夹具可看出夹具在机械加工占有很重要的地位。尤其在成批生产时更是大量的采用机床夹具。它们是机床工件之间的联结装置，使工件相对于机床或刀具获得正确位置。机床夹具的好坏将直接影响工件加工表面的位置精度，所以机床夹具设计是装配设计中一项重要的工作，是加工过程中最活跃的因素之一，是一种在金属切削机床上实现装夹任务的工艺装备，是机械加工工艺系统的一个重要组成部分8。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。经过与指导老师协商，决定设计第一道机加工夹具设计铣削燃气热水器电磁阀上下表面的铣床专用夹具。本夹具将用于x52k型铣床。刀具为一把高速钢四齿盘铣刀8。5.1 问题的提出在金属切削机床上进行加工时，为了保证工件加工表面的尺寸，几何形状和相互位置的精度等要求，在加工方法确定之后，需要解决的问题之一是使工件相对于刀具和机床占有正确的加工位置（即工件的定位）并把工件压紧夹牢，以保证这个确定了的位置在加工过程中稳定不变（即工件的夹紧）就是工件在上的正确安装8。本夹具主要用来铣削燃气热水器电磁阀上下表面的，由于对表面粗糙度的要求和对尺寸的要求并不是很高，所以毛坯孔定位，三搭子定位并夹紧来作为基准，就足以保证尺寸和位置精度。但由于工件形状比较复杂，燃气热水器电磁阀上下表面并非水平面，所以设计夹具时必须考虑到使燃气热水器电磁阀上下表面与铣刀垂直，并以方便高效的方式进行夹具，因此，本道工序加工时，主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而精度则不是主要问题。5.2 夹具设计5.2.1 定位基准的选择由于燃气热水器电磁阀件结构复杂、壁薄且不均匀，夹紧力过大或夹紧力着力点不适当，都会使工件产生夹紧变形。在这种状态下加工，虽然工件“合格”，但加工后撤去夹紧力，工件便恢复原状，破坏了已加工好的精度，在燃气热水器电磁阀加工中，必须注意夹紧对工件加工精度的影响，采取有效措施保证加工精度。夹紧力作用点的选择应选择工件刚度较大的部位，并保证夹紧力作用于主要定位面上。例如，夹紧力施于燃气热水器电磁阀的边缘实体或有筋的地方；提高接触刚度孔系加工时，应尽量提高燃气热水器电磁阀基准面与夹具定位元件的接触刚度。如夹具示图中，夹紧点定在与定位点同一垂线上，此种夹紧，刚性好，夹紧变形小。目前，最常见的夹紧方式有机械夹紧、液压夹紧、气压夹紧，其三种方法比较如下表。表2 机械夹紧、液压夹紧、气压夹紧三种方法的比较比较项目机械夹紧液压夹紧气压夹紧夹紧力较大最大中等动作快慢慢较慢较快环境要求一般较高适应性好构造一般复杂简单载荷变化影响没有有一些稍有远距离操纵短距离短距离中距离工作寿命一般一般长维护简单要求高一般价格一般稍贵便宜综上所述，气动夹紧载荷变化影响不大，夹紧力适中，是铝合金燃气热水器电磁阀加工件的理想夹紧方式11。由零件图可知，此燃气热水器电磁阀上下表面对轴承孔有平面度及倾斜度要求，其设计基准为毛坯孔及三搭子。为了使定位误差为零，应选择以三搭子定位并夹紧的夹具。提高加工效率及方便加工，现决定采用四齿盘铣刀对上下表面进行加工。同时，为了缩短辅助时间，易于操作和更换，准备采用气动杠杆夹紧装置。 气动杠杆夹紧机构是一种利用杠杆作用原理（当动力与动力臂的乘积等于阻力与阻力臂的乘积时，杠杆平衡。杠杆平衡时杠杆处于静止状态或者匀速转动状态。这就是杠杆的工作原理）12，使原始力转变为夹紧力的夹紧机构。杠杆夹紧机构夹紧动作迅速，可起到增力作用，但自锁能力较差，受振动时易松开，所以常用气压或液压作夹紧力源或与其它夹紧元件组成复合夹紧机构13。5.2.2 切削力及夹紧力计算刀具：高速钢（yt15）四齿盘铣刀，270mm，z=4（见切削用量简明手册表3.28） (5-1)其中：cf =650, ap =1.5mm, xf =1.o, fz =0.4 yf =0.72, ae =50mm (在加工面上测的近似值) uf =0.086, do =60mm, qf =0.86, wf =0, z=4所以 n水平分力：fh=1.1 f实=1540n垂直分力：fv=0.3 f实=420n在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数k=k1k2k3k4。其中：k1为基本安全系数1.5； k2为加工性质系数1.1；k3为刀具钝化系数1.1； k4为断续切削系数1.1；所以， f=kfh=1.11540=3074.6n选用气缸杠杆夹紧机构。其结构形式选用iv型，则扩力比i=0.6。为克服水平切削力，实际夹紧力n应为n()=kfh(5-2)所以， 其中及为夹具定位面及夹具面上的摩擦系数，=0.5。则n气缸选用50mm。当压缩空气单位压力p =0.5mpa时，气缸推力为r2p =3.140.031520.5106=1157n14。由于已知斜楔机构的扩力比i =1，故由气缸生产的实际夹紧力为n气=11573i=115730.6=2082n此时n气已大于所需要的3074.6n的夹紧力，故本夹具可安全工作。5.2.3 定位误差的分析由于本夹具没有涉及到定位误差，所以不作分析。5.2.4 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率。为此应先着眼于机动夹紧而不采用手动加紧。因为这是提高劳动生产率的重要途径。本道工序的铣床夹具就选择了气动夹紧方式。本工序因为是精加工，毛坯材料又是铝合金，切削力不是很大，为了夹紧工件，势必要增大气缸直径，而这样将使整个夹具过于庞大。因此，因首先降低切削力。目前采取的措施有三：一是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是选择一种比较理想的杠杆夹紧机构；三是在可能情况下，适当提高压缩空气的工作压力（由0.4mpa增至0.5mpa），以增加气缸推力。我这个是气动夹具首先气缸的活塞下降压板抬起，使得工件可以放进去。压板下面的三个支撑杆一个可以活动两个固定的，将燃气热水器电磁阀放在支撑杆上，通过调节可以活动的螺母使得所要加工的燃气热水器电磁阀表面处于一个水平位置，此时有一个三角形结构限制了x,y的转动和移动，又使用了一个支撑销限制了z轴的移动，最后使用一个螺母限制了z轴的转动。最后气缸活塞上升使得压板下降从而压紧工件 15。气动夹紧的气动原理图如下图5.1所示：图5.1气动原理图结束语1 该毕业设计是培养我综合运用所学知识、发现、提出、分析和解决实际问题的能力。2 回顾这次毕业设计，从选题到最后的完成可以说是苦多于甜，但是这次设计巩固了我以前所学的知识，可以说是受益匪浅。3 这次设计使我收获了独立分析和解决问题的方法与能力，并懂得了一个道理理论联系实际很重要4 设计过程中我暴露了诸多的不足，这有待我以后加以改进和完善。5 这次设计能够顺利完成，除了问老师查阅资料，自己的毅力也占了很大的程度。没有我的不懈的坚持，恐怕是不能完成这次设计的。6 在物质上给了我很大的帮助，我们不仅去林海看零件，还使用了的一些内部资料，这对我完成