机械制造技术课程设计阀体零件工艺及钻4-φ7孔夹具设计[全套图纸】.doc

四川理工学院专科课程设计（说明书）阀体加工工艺及夹具设计学生姓名: 学生学号: 06012080111 院（系）: 机械工程学院 年级专业: 机械制造与自动化061 指导教师: _ 二九年一月攀枝花学院本科毕业设计（论文） 目 录 序 言全套图纸，加153893706机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段。机械制造技术基础是以机械制造中的工艺问题为研究对象，实践性较强的一门学科，通过对此门学科的课程设计，使我在下述各方面得到了锻炼：能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确的解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线的安排、工艺尺寸的确定等问题，保证零件的加工质量。提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、既经济合理又能保证加工质量的夹具的能力。学会使用手册及图表资料。培养了一定的创新能力。本课题是研究阀体的加工工艺和夹具设计。 首先通过对零件图的分析，了解工件的结构形式，明确了具体的技术要求，从而对工件各组成表面选择合适的加工方法。再拟订较为合理的工艺规程，充分体现质量、生产率和经济性的统一。夹具除了夹紧、固定被加工零件外，还要求保证加工零件的位置精度、提高加工生产率。由于个人能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教，本人将表示真诚的感谢目 录序 言 任务书第一章 阀体的加工工艺设计1.1 零件图的工艺分析.1.11零件结构功用分析：1.21零件图纸分析22.1 毛坯的结构确定.2.1.1毛坯的结构工艺要求2.2.1毛坯类型.2.3.1毛坯余量确定.2.4.1毛坯零件合图草图33.1.1 基准的选择4.1.1 加工方法选择的原则4.1.2 加工阶段的划分4.1.3 工序的合理组合5. 1 制定工艺路线5.1.1 工艺路线方案5.1.2 制定工艺路线如下:.5.2.1机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.5.3.1 设备及其工艺装备确定.5.3.2确定切削用量及基本工时.小结第二章 专用夹具设计1.1钻4-7孔夹具1.1.1定位基准的选择1.1.2定位元件的设计1.1.3定位误差的分析1.1.4夹具体槽形与对刀装置设计3.2.6夹紧装置及夹具体设计3.2.7夹具设计及操作的简要说明结 论参考文献机械制造工艺及夹具课程设计任务书设计题目:制定阀体的加工工艺并设计夹具设计内容: 1、零件图2、绘制零件图3、绘制毛坯图4、编写工艺过程卡片和工序卡片5、绘制夹具体图6、绘制夹具装配图7、说明书一份设计时间: 2008.12.27-2009.1.9第一章 阀体的加工工艺设计机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度，加工操作，安全生产，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。在实际生产中，由于零件的生产类型、材料、结构、形状、尺寸和技术要求等不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上，用某一种加工方法就能完成的，而是要经过一定的工艺过程才能完成其加工。因此，不仅要根据零件的具体要求，结合现场的具体条件，对零件的各组成表面选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，逐步地把零件加工出来。对于某个具体零件，可采用几种不同的工艺方案进行加工。虽然这些方案都可以加工出来合格的零件，但从生产效率和经济效益来看，可能其中有种方案比较合理且切实可行。因此，必须根据零件的具体要求和可能的加工条件等，拟订较为合理的工艺过程。1. 1零件图工艺性分析1.11零件结构功用分析：题目所给的零件是常见零件的一种阀体零件，它的应用范围很广。由于它们功用的不同，该类零件的结构和尺寸有着很大的差异，但结构上仍有共同特点：零件的主要表面为精度要求较高的孔及其平面，零件由内孔、外圆、端面等表面构成。1.21零件图纸分析：由零件图可知，该零件形状较为复杂、外形尺寸不大，可以采用铸造毛坯。由于该零件的两个20孔与14孔要求较高，它的表面质量直接影响工作状态，通常对其尺寸要求较高。一般为IT7-IT9。加工时两20孔的与其平面的垂直度要求较高.应该控制在0.03mm以内。1.3.1主要技术条件： 孔径精度：两20孔的孔径的尺寸误差和形状误差会影响到工作状态，因此对孔的要求较高，其孔的尺寸公差为IT7 主要平面的精度：由于外圆端面影响联接时的密封性能，并且加工过程中常作为定位基面，则会影响孔的加工精度，因此须规定其加工要求。2.1 毛坯的结构确定2.1.1毛坯的结构工艺要求阀体零件为铸造件，对毛坯的结构工艺有一定要求： 铸件的壁厚应和合适，均匀，不得有突然变化。 铸造圆角要适当，不得有尖角。 铸件结构要尽量简化，并要有和合理的起模斜度，以减少分型面、芯子、并便于起模。 加强肋的厚度和分布要合理，以免冷却时铸件变形或产生裂纹。 铸件的选材要合理，应有较好的可铸性。2.1.2毛坯形状、尺寸确定的要求设计毛坯形状、尺寸还应考虑到： 各加工面的几何形状应尽量简单。 工艺基准以设计基准相一致。 便于装夹、加工和检查。 结构要素统一，尽量使用普通设备和标准刀具进行加工。在确定毛坯时，要考虑经济性。虽然毛坯的形状尺寸与零件接近，可以减少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但这样可能导致毛坯制造困难，需要采用昂贵的毛坯制造设备，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的种类形状及尺寸的确定一定要考虑零件成本的问题但要保证零件的使用性能。在毛坯的种类形状及尺寸确定后，必要时可据此绘出毛坯图。2.2.1毛坯类型 考虑到阀体零件工作时的作用，要求材料要有很高的强度，并且该零件结构较为复杂，故选用铸造毛坯材料为HT200。2.3.1毛坯余量确定由书机械加工工艺设计资料表1.2-10查得毛坯端面加工余量为2mm孔加工余量为.mm，毛坯尺寸偏差由表1.2-2查得为1.4.2.4.1毛坯零件合图草图3.1 基面的选择基面的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，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗加工时，加工精度与表面粗糙度要求不高，毛坯余量较大，因此，选择粗加工切削用量时，要尽量保证较高的单位时间金属切除量（金属切除率）和必要的刀具耐用三要素（切削速度V、进给量F和切削深度醦）中，提高任何一项，都能提高金属切削率。但是对刀具耐用度影响最大的是切削速度，其次是进给量，切削深度影响最小。所以，粗加工切削用量的选择原则是：首先考虑选择一个尽可能大的切削深度醦，其次选择一个较大的进给量F，最后确定一个合适的切削速度V。 精加工时加工精度和表面质量要求比较高，加工余量要求小而均匀。因此，选取精加工切削用量时应着重考虑，如何保证加工质量，并在此前提下尽量提高生产率。所以，在精加工时，应选用较小的切削深度醦和进给量F，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度V，以保证加工质量和表面质量。4.1工艺过程设计中应考虑的主要问题.4.1.1 加工方法选择的原则 所选加工方法应考虑每种加工方法的经济、精度要求相适应。 所选加工方法能确保加工面的几何形状精度，表面相互位置精度要求。 所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。 加工方法要与生产类型相适应。 所选加工方法企业现有设备条件和工人技术水平相适应。4.1.2 加工阶段的划分按照加工性质和作用的不同，工艺过程一般可划分为三个加工阶段： 粗加工阶段粗加工的目的是切去绝大部分多雨的金属，为以后的精加工创造较好的条件，并为半精加工，精加工提供定位基准，粗加工时能及早发现毛坯的缺陷，予以报废或修补，以免浪费工时。粗加工可采用功率大，刚性好，精度低的机床，选用大的切前用量，以提高生产率、粗加工时，切削力大，切削热量多，所需夹紧力大，使得工件产生的内应力和变形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等级为，粗糙度为。 半精加工阶段半精加工阶段是完成一些次要面的加工并为主要表面的精加工做好准备，保证合适的加工余量。半精加工的公差等级为。表面粗糙度为。 精加工阶段 精加工阶段切除剩余的少量加工余量,主要目的是保证零件的形状位置几精度,尺寸精度及表面粗糙度,使各主要表面达到图纸要求.另外精加工工序安排在最后,可防止或减少工件精加工表面损伤。精加工应采用高精度的机床小的切前用量，工序变形小，有利于提高加工精度精加工的加工精度一般为，表面粗糙度为。 光整加工阶段对某些要求特别高的需进行光整加工，主要用于改善表面质量，对尺度精度改善很少。一般不能纠正各表面相互位置误差，其精度等级一般为,表面粗糙度为。此外，加工阶段划分后，还便于合理的安排热处理工序。由于热处理性质的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之间。4.1.3 工序的合理组合确定加工方法以后，就按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数。确定工序数的基本原则： 工序分散原则工序内容简单，有利选择最合理的切削用量。便于采用通用设备。简单的机床工艺装备。生产准备工作量少，产品更换容易。对工人的技术要求水平不高。但需要设备和工人数量多，生产面积大，工艺路线长，生产管理复杂。 工序集中原则工序数目少，工件装，夹次数少，缩短了工艺路线，相应减少了操作工人数和生产面积，也简化了生产管理，在一次装夹中同时加工数个表面易于保证这些表面间的相互位置精度。使用设备少，大量生产可采用高效率的专用机床，以提高生产率。但采用复杂的专用设备和工艺装备，使成本增高，调整维修费事，生产准备工作量大。一般情况下，单件小批生产中，为简化生产管理，多将工序适当集中。但由于不采用专用设备，工序集中程序受到限制。结构简单的专用机床和工夹具组织流水线生产。5.1 制定工艺路线5.1.1 工艺路线方案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中批量生产的条件下，可以考虑尽量采用专用夹具，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。5.1.2 制定工艺路线如下:工序1、铸 铸造、清理工序2、热处理 时效工序3、粗,精铣68底平面工序4、粗,精铣螺纹端上顶面工序5、粗,精铣32侧平面工序6、车螺纹端外圆成型工序7、车M2026g螺纹工序8、钻47按装孔工序9、钻按装孔工序10、钻、铰14内孔工序11、粗镗、精镗侧面20内孔工序12、粗镗、精镗底面20内孔工序13、去毛刺：工序14、终检：5.2.1机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定后托架零件材料为HT200。硬度HB190210，中批量生产，采用铸造毛坯。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： 由书机械加工工艺设计资料表1.2-10查得毛坯端面加工余量为2mm. 孔加工余量为.mm，毛坯尺寸偏差由表1.2-2查得为1.4.5.3.1 设备及其工艺装备确定所用的设备有： CA6140、X62W、T618、Z4012、检验台、钳工台。夹具有：镗2-20孔专用夹具、钻4-7孔专用夹具、钻14孔专用夹具、铣68底面专用夹具刀具有：90度车刀、硬质合金铣刀、平板锉、开式自锁夹紧镗刀、20铰刀、20钻头、圆锉刀量具有：游标卡尺、专用塞规。5.3.2确定切削用量及基本工时5.3.2.1.主要工序切削用量及工时计算工序粗车、半精车、精车时：（T1=T辅助时间 T2=T机床时间）挖16环形槽： ap=2由根据参考文献5 查表5.3-1可得进给量f=0.4m/r由表5.3-20得：v=90m/r则n=220x90/40=495 r/mm(2)工序工时定额： 根据参考文献3表3.3-3得：操作机床时间为：0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64 min由表3.3-4得：测量工件时间为：0.08+0.08=0.16 min所以辅助时间T1=0.64+0.16=0.8 min根据参考文献5表 5.4-1得机动时间为：T2=0.05+0.02+0.03=0.1 min根据文献13 表2-24得T基公式-则T总=T1+T2+T基=2.26 min粗车20外圆时：因为单边与量: Z=2mm根据参考文献表3中3-1得：f=0.5 m/r根据参考文献5中5.3-20得：v=82 m/r则机床主轴转速工时定额： 根据参考文献表3中 3.3-3得：操作机床时间为：0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64 min根据参考文献由表3中 3.3-4得：测量工件时间为：0.08+0.08=0.16 min所以T1=0.64+0.16=0.8 min根据参考文献表5.4-1得机动时间为：T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r根据文献13 表2-24得T基公式-则T总=T1+T2+T基=0.347 min半精车20外圆时：（车刀刀杆尺寸BXH取16X25）精车该面的单边余量: Z=1mm车削深度: ap=1由表3-1得:f=0.4 m/r由表5.3-20得：v=100 m/r则工时定额： 由表3.3-3得：操作机床时间为：0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64 min由表3.3-4得：测量工件时间为：0.08+0.08=0.16 minT1=0.64+0.16=0.8 min由表5.4-1得机动时间为：T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r则T总=T1+T2+T基=0.52 min精车20外圆时：（车刀刀杆尺寸BXH取16X25）ap=0.5 由表3-1得：f=0.3 m/r由表5.3-20得：v=107 m/r则工时定额： 由表3.3-3得：操作机床时间为：0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64 min由表3.3-4得：测量工件时间为：0.08+0.08=0.16 minT1=0.64+0.16=0.8 min由表5.4-1得机动时间为：T2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r则T总=T1+T2+T基=1.75 min工序 : 铣68底平面查参考文献14表2.4-73刀具：硬质合金铣刀（面铣刀），材料：，D=68mm ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=3.5mm所以铣削深度：=3.5mm每齿进给量：根据参考文献7表2.4-75，取，铣削速度：参照参考文献7表3034，取V=1.33m/s机床主轴转速： 式（2.1）式中 V铣削速度； d刀具直径。机床主轴转速：按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量：6.7mm/s60=402mm/min ：根据参考文献7表2.4-81, 被切削层长度：由毛坯尺寸可知铣刀切入时取： ，铣刀切出时取：根据机械制造工艺学表可得：=0.22min由表3.3-7得：操作机床时间为：0.83 min由表3.3-8得：测量工件时间为：0.14 minT1=0.97min则T总=T1+T2 =1.19minC:钻4-7孔时；根据机械加工工艺手册表查得：进给量,切削速度，切削深度机床主轴转速取 实际切削速度被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取根据机械制造工艺学表可得：=0.09由表3.3-9得：装夹工件时间为0.17min由表3.3-10得：松开卸下工件时间为0.15min由表3.3-12得：测量工件时间为：0.04min所以辅助时间是T1=1.34 min T2=0.094=0.36min则T总=T1+T2=1.80min粗铣、半精铣68底平面时；粗铣：切削用量：ap=2.5 v=1.33m/s机床主轴转速：按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度：进给量： 精铣时：切削用量：ap=1 由表6.3-2得：f=0.12 m/r V=2.5m/s由表6.3-21硬质合金铣刀铣削灰铸铁时v=150 m/r则机床转速工时定额：由表6.4-1得：由表3.3-7得：操作时间为0.83min由表3.3-8得：测量工件时间为：0.14minT1=0.97mi n则T总=T1+T2 =1.41min粗镗20内孔、精镗20内孔时；粗镗时：切削用量：ap=3 毛坯孔径d=14由表8.2-1得：f=0.5 m/r v=80 m/r则n=318V/D=1817.1m/r取D=1800r/min实际切削速度工作台每分钟进给量被切削层长度刀具切入长度刀具切出长度 取行程次数：基本工时，由式（1.5）有：半精镗时: 毛坯孔径d=17由表8.2-1得：f=0.3 m/r v=80 m/r机床主轴转速取n=1500r/min实际切削速度工作台每分钟进给量被切削层长度：刀具切入长度刀具切出长度： 取行程次数：基本工时：精镗时：切削用量：ap=1 毛坯孔径D=15由表6.3-2得：f=0.2m/r v=100m/r 机床主轴转速取n=2100r/min实际切削速度工作台每分钟进给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：基本工时：钻14孔时；钻孔钻孔时先采取的是钻到在铰到，所以，切削深度：进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-52，取切削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-53，取机床主轴转速，由式（1.1）有：，取实际切削速度，由式（1.2）有：被切削层长度：刀具切入长度： 式（1.8）刀具切出长度： 取走刀次数为1基本工时： 式（1.9）扩孔加工扩孔：根据机械加工工艺手册表查表： ,； ，取 ，扩圆柱孔时，由机械加工工艺手册表得：根据机械制造工艺学表可得：由表3.3-9得：装夹工件时间为0.04min由表3.3-10得：松开卸下工件时间为0.05min由表3.3-11得：操作机床时间为：0.32 minT1=0.04+0.05+0.32=0.41min T总= 1.09min 小结机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。对加工工艺规程的设计，可以了解了加工工艺对生产、工艺水平有着极其重要的影响。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现、 结 论课程设计是对我们所学课程知识的应用和提高。通过课程设计可以体现出我们在校期间的学习程度,同时也是理论联系实际的训练。从而对我们所学专业知识做出有力判断。从我们拿到零件图纸的第一天开始，我们的老师就详细给我们讲了设计的步骤，还安排了辅导时间,为我们圆满的完成任务奠定了良好的基础。我们以前所接触的只是课本上的知识，对机械加工工艺只有侧面的了解。但是同过这次设计，我们不但学到许多机械设计的有关知识，还让我们更加明白专业知识的重要性。刚开始设计的时候，总觉的难度很大，不知道从什么地方下手，对一些设计的步骤根本不知道怎么安排，怎么设计。老师给我们详细讲解了机械设计应注意的条件，让我们先从分析零件图开始，然后在得出零件技术要求，在根据零件的技术要求画出毛坯和零件合图。在设计期间，我们第一次接触了机械加工工艺的设计，对我有了很大提高。遇到不懂的问题时，指导老师们都能细心的帮助我。同学之间虽然每个人的设计课题不一样，但我们之间还是会经常讨论，互相帮助，不紧学会了知识，而且还锻炼了我们的团队精神。在这次设计中，非常感谢老师的指导，他们在设计期间为我们的解决了很多难题。相信我们通过这次设计，一定会在以后的工作岗位中更好的发挥。第二部分夹具设计说明书. 47的孔夹具:工序尺寸精度分析:由工序图可知此工序的加工精度要求不高，具体加工要求如下：钻47孔，无其它技术要求，该工序在摇臂钻床上加工，零件属成批量生产。定位方案确定：根据该工件的加工要求可知该工序必须限制工件五个自由度，即x移动、x转动、y转动、y移动、z转动，但为了方便的控制刀具的走刀位置，还应限制z移动，因而工件的六个自由度都被限制，由分析可知要使定位基准与设计基准重合。选34平面作为定位基准，采取一面两孔定位限制移动。具体结构如下: 1、选择定位元件：由于本工序的定位面是34平面及平面上2个8的孔作为定位基准,所以夹具上相应的定位元件选为一个定位平面和两个孔。定位误差分析计算：分析计算孔的尺寸8的定位误差：用34表面定位，工件定位面是外圆表面，定位元件的定位工作面是8外圆面，定位基准是外圆母线，当发生变化时其中心线在定位孔内左右移动。定位误差计算如下：jb=1/2T(d)= 1/2x0.021=0.0105db=1/2(D+d+min)=(0.021+0.015+0.023)/2=0.0295dw=jb+db-=0.04T