机械制造技术课程设计-阀腔零件的加工工艺及粗铣上端面夹具设计【全套图纸】.doc

机械制造工艺学课程设计说明书 题目：设计“阀腔”零件的机械加工工艺规程及相关工序的专用夹具全套图纸，加153893706系 别： 班 级： 姓 名： 学 号： 指导老师： 学 院年月日机械制造技术基础课程设计任务书题目: 设计阀腔的机械加工工艺规程及相关工序的专用夹具内容：1.零件图 1张 2.毛坯图 1张 3. 机械加工工艺过程综合卡片 1张 4. 夹具装配图 1张 5. 夹具体零件图 1张 6. 课程设计说明书 1张 目 录序 言1一、零件的分析 21.1零件的作用21.2零件的工艺分析21.3确定生产类型21.4 确定毛坯3二、工艺规程设计52.1选择定位基准52.2制定工艺路线52.3机械加工余量、工序尺寸及公差的确定72.4选择加工设备及刀具、夹具、量具122.5确定切削用量及时间定额13三、夹具设计27三、总结28参考文献29 序 言机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制图、互换性与测试技术、机械制造技术基础、机械制造工艺学等课程上，进行生产实习的一个重要教学环节，也是一项较全面培养我们的机械设计与制造能力的重要实践活动。这让我们一方面能够通过设计学会综合运用所学课程，进行结构分析、工艺设计的基本能力，还能为以后做好毕业设计进行一次综合性的训练和准备。课程设计的主要目的：（1） 通过课程设计使我们能熟练运用机械制造工艺学课程中的理论知识以及在生产实践中学到的知识，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的方法，保证零件加工质量。（2）通过课程设计的实践，培养了分析和解决工程实际问题的能力，使我们掌握机械零件的设计、加工及检验的方法，提高我们设计高效、省力、经济合理而又能保证加工质量的夹具的能力。（3）学会使用设计手册和图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称、出处，能够做到熟练运用。通过这次课程设计，我们能够初步具备了设计一个复杂程度为中等的零件（阀腔）、拟定工艺规程的能力和基本设计理念及方法，熟悉和运用有关手册、图表等技术资料。这次课程设计是对自己未来将从事的工作进行的一次适应性的训练，我从中学到了自己分析、解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予批评指正。一、零件的分析1.1零件的作用 设计中所给的阀腔是普通油阀中的阀腔。从零件图分析，大体作用为：通过阀腔作为油的分油岔口，将液压油输送到阀体，其中的内孔与阀体结合，的内孔有的凹槽，用于填密封圈，阀腔底部孔外圆有宽深的凹槽与阀座配合，用于填密封橡胶圈，保证密封性，防止漏油。液压油就是通过、三个孔中的两个腔进行流通，从而实现对液压油的控制。1.2零件工艺的分析 通过零件图的绘制、分析、研究。该零件的结构要求合理，符合工艺要求。从零件图上可以看出，阀腔零件还算比较规则，属于箱体零件，上下端面通过粗铣、精铣即可达到所需表面粗糙度。、孔、和孔、孔通过镗削加工可以达到所需技术要求，孔与孔有平行度要求，与孔内表面有同轴度要求，加工精度要求较高。的螺纹孔相对孔的轴线互成分布于上端面，其径向设计基准为孔的轴线，轴向设计基准是孔外圆的上端面，可通过钻、攻螺纹得到。的螺纹孔分布于孔的四周，对称分布。可通过钻、攻螺纹得到。孔分布于100H8mm孔两侧，加工要求在阀腔的对称中心线上。1.3零件的生产类型设计中采用的生产类型为大批量生产。1.4确定毛坯尺寸，设计毛坯图1.4.1选择毛坯 零件的材料为：QT450-10，力学性能450Mpa，硬度：160210HBS，基本组织为碳素体，能承受冲击、振动。从提高生产效率和保证加工精度方面考虑，由于零件的生产类型是大批量生产，零件轮廓不大，选用砂型铸造，采用机器造型，铸造精度为2级，铸件应符合JB9140-1999容积式压缩机球墨铸铁技术条件的规定。能狗保证铸件的尺寸要求，由于铸件的主要缺点是力学性能差，阀体在控制液压油时，在阀腔内壁会产生压力。故铸件需进行回火处理。1.4.2确定毛坯尺寸根据课程设计所提供的原始数据及加工工艺，分别确定个加工表面的加工余量，毛坯的初步设计如下：（1）阀腔的上端面H和下端面V通过查表，该阀体的上端面H粗糙度要求是。通过一次粗铣加工即可达到所需要表面粗超度，下端面V的粗糙度要求为,需要经过粗铣、精铣等加工才能满足光洁度要求，取经济精度为级，通过查表和经验得：阀腔的上端面H单边加工余量为，下端面V单边余量为。 （2）76孔的加工76孔的表面粗糙度为（默认），通过查阅相关资料，粗镗、精镗达到工序要求。粗镗、精镗的加工余量为。（3）、孔的加工该孔的粗糙度为1.6，通过粗镗、精镗达到工序要求，总加工余量之和为5（4）mm、mm孔的加工该孔的粗糙度为，通过粗镗、精镗即可达到加工工序要求，总加工余量为4mm。（5）其它孔因直径较小，不铸造出孔。表1 阀腔毛坯（铸造）尺寸零件尺寸单面加工余量铸件尺寸及、1.4.3设计毛坯图通过对原始资料的分析，毛坯尺寸已基本确定，由此可据毛坯的形状和尺寸会出毛坯图。二、工艺规程的设计2.1基准的选择2.1.1粗基准选择应当满足以下要求:(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精度。如果工件表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加上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。 根据阀腔的毛坯图及形状，选上端面H作为粗基准。2.1.2精基准的选择精基准的选择主要考虑基准重合问题，根据阀腔的技术要求，选择底面作为精基准。2.2制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度以及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定大批量生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中，提高生产率。除此之外，还应适当考虑经济效益，以便尽量降低生产成本。根据零件图制定工艺路线方案如下：工艺方案一工序01 铸造毛坯工序02 清砂工序03 回火处理工序04 细清砂工序05 非加工表面涂上防锈漆工序06 粗铣上端面H工序07 粗铣低端面V、倒圆角工序08 粗镗孔工序09 钻、扩、锪平工序10 粗镗、孔工序11 粗镗、工序12 精铣底面V工序13 精镗孔工序14 精镗、孔工序15 精镗、孔、镗宽深凹槽工序16 划线工序17 钻、扩、铰孔工序18 钻、攻螺纹、工序19 去毛刺工序20 终检工序21 入库工艺方案二工序01 铸造毛坯工序02 清砂工序03 回火处理工序04 细清砂工序05 非加工表面涂上防锈漆工序06 粗铣低端面V、倒圆角工序07 粗铣上端面H工序08 镗孔工序09 精铣底面V工序10 镗、孔、镗宽深凹槽工序11 镗、孔工序12 划线工序13 钻、扩、锪平工序14 钻、扩、铰孔工序15 钻、攻螺纹、工序16 去毛刺工序17 终检工序18 入库 工艺方案一和工艺方案二的区别在于方案一中的粗镗孔放在精铣下端面前，这样可以保证加工精度及、孔的同轴度，以及与孔内圆的平行度。由于与孔的加工精度要求较高，相对B有同轴度要求，相对于A有平行度要求。方案二中将钻、扩4x18孔、锪平放在镗之后，与后面的孔系加工放在一起，有利于工序集中。最后通过比较，最终方案选工艺方案二。2.3机械加工余量、工序尺寸及公差的确定2.3.1公差的确定本零件的加工表面有面、内孔、槽、以及螺纹等，材料为T450-1。参考相关资料，其公差等级和表面粗糙度分析如下：（1）阀腔的上端面H 公差等级为IT10级，表面粗糙度为。（2）阀腔的下端面V 公差等级为IT8级，表面粗糙度为。（3）内孔 公差等级为IT9级，表面粗糙度为Ra1.6um。（4）、内孔 公差等级为IT8级和IT6级，表面粗糙度为。（5）、内孔 公差等级为IT8级，表面粗糙度为。（6）孔 公差等级为IT13级，表面粗糙度为。（7）、螺纹孔 公差为6IT。2.3.2加工余量及工序尺寸根据前面定出的毛坯尺寸，查机械加工工艺手册得相关工序公差并按“入体原则”标注尺寸公差，对各工序加工过程公差及加工余量分析如下：（1）铣阀腔的上端面H和下端面V（表2）（2）孔的加工（表3）（3）、孔的加工（表4）（4）mm、mm孔的加工（表5）（5）加工孔（表6）（6）加工、螺纹孔（表7）表2 铣阀腔的上端面H和下端面V的公差及加工余量分析工序名称工步工序间余量/mm工序工序基本尺寸/mm标注尺寸工序公差/mm经济精度/mm表面粗糙度/粗铣H面粗铣H面Ra6.385铣V面精铣V面Ra1.6粗铣V面Ra6.3毛坯（铸造）.5表3 孔的公差及加工余量分析工序名称工序间余量（单边）/mm工序工序基本尺寸/mm标注尺寸工序公差/mm经济精度/mm表面粗糙度/精镗粗镗毛坯（铸造）表4 、的公差及加工余量分析工序名称工序间余量（单边）/mm工序工序基本尺寸/mm标注尺寸工序公差/mm经济精度/mm表面粗糙度/精镗)粗镗毛坯（铸造）表5 mm、mm孔的公差及加工余量分析工序名称工序间余量（单边）/mm工序工序基本尺寸/mm标注尺寸工序公差/mm经济精度/mm表面粗糙度/精镗粗镗毛坯（铸造）表6 孔加工过程公差及加工余量分析工序名称工序间余量（单边）/mm工序工序基本尺寸/mm标注尺寸工序公差/mm经济精度/mm表面粗糙度/铰20扩钻毛坯0表7 、螺纹孔加工过程分析钻孔攻螺纹2.4选择加工设备及刀具、夹具、量具2.4.1选择加工设备与工艺设备（1）选择机床根据不同的工序选择机床工序06、07、09是粗铣、精铣。各工序的工步数不多，大批量生产要求生产率高，故选用立式铣床即可满足，精度要求一般，选用X52K型立式铣床即可。工序14、15为钻、扩、铰、锪孔，本工序从加工要求和尺寸考虑，可选用Z525型钻床进行加工。工序08、10、11分别为镗、孔内表面，由于加工的零件外轮廓尺寸不大，要求的精度较高，表面粗糙度值小，用卧式镗床加工。工序15为钻和攻螺纹，还是选择Z525型立式钻床进行钻孔。（2）选择刀具 在阀腔工序设计中，主要加工孔和面，机床的选用比较集中，刀具的选择比较单一，选择如下:铣刀依据资料选择硬质合金端铣刀直径d=，齿数z=20。钻孔时选用直柄麻花钻，高速钢钻头，钻盲孔时钻头为莫式锥柄麻花钻，高速钢钻头。扩孔时选用锥柄扩孔钻，高速钢钻头。铰孔时选用硬质合金锥柄铰刀。钻、攻螺纹、用直柄麻花钻，d=10.5,机用丝锥。2.5确定切削用量及基本时间2.5.1工序06切削用量及基本时间的确定（1）本工序为粗铣底面V，采用硬质合金端铣刀，铣刀直径d=200，宽度L=45，齿数。根据机械设计手册选择铣刀的基本形状，由于加工球墨铸铁，不小于450Mpa，硬度在160210HBS故选前角，后角=(周齿)，=(端齿)。己知铣削宽度=120，铣削深度，机床选用X52K型立式铣床，共铣2次。确定每齿进给量。根据机械设计手册，X52K型立式铣床的功率为7.5KW，工艺系统刚性为中等，镶齿端铣刀加工铸件，查得每齿进给量/z，现取/z。选择铣刀磨钝标准及耐用度。根据机械设计手册,用硬质合金端铣刀加工铸件，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为,铣刀直径为，耐用度。确定切削速度和工作台每分钟进给量。根据机械设计手册中公式计算:式中，/z，则根据X52K型立式铣床主轴转速（机械设计手册）选择，则实际切削速度v=，工作台每分钟进给量为根据X52K型立式铣床工作台进给量（机械设计手册）选择，则实际每齿进给量为。基本时间，根据机械设计手册查的时间计算公式:式中： 基本时间：2.5.2工序07切削用量及基本时间的确定（1）切削用量 本工序为粗铣上端面H，所选刀具为硬质合金铣刀，L=,齿数。机床选用X52K型立式铣床，共铣2次。确定每齿进给量。根据机械设计手册,X52K型立式铣床的功率为7.5KW，工艺系统刚性为中等，镶齿端铣刀加工铸件，查得每齿进给量/z，现取/z。选择铣刀磨钝标准及耐用度。根据机械设计手册，用硬质合金端铣刀加工铸件，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为，铣刀直径，耐用度。确定切削速度和工作台每分钟进给量。根据机械设计手册查得计算公式计算得:根据X52K型立式铣床主轴转速（机械设计手册），选择n=，则实际切削速度，工作台每分钟进给量为根据X52K型立式铣床工作台进给量（机械设计手册）选择，则实际的每齿进给量为。 （2）基本时间。根据机械设计手册，基本时间：2.5.3工序08、10、11切削用量及基本时间的确定本工序为镗、孔、镗宽深凹槽，机床选用T611卧式镗床，工件夹具为心轴定位夹紧。（1）确定镗孔的切削用量:所选用刀具为YT15硬质合金、主偏角，直径为的圆形镗刀，其耐用度.其中:，。则：选择镗床转速，则实际切削速度。 镗宽深凹槽，选用高速钢切槽刀，采用手动进给，主轴转速，切削速度。（2）基本时间确定粗镗孔的基本时间：确定粗镗孔的基本时间：确定粗镗孔的基本时间：确定粗镗孔的基本时间：确定粗镗孔的基本时间：2.5.4工序09切削用量及基本时间的确定（1）切削用量 本工序为精铣底面，所选刀具为硬质合金细齿铣刀，齿数20。机床选用X52K型立式铣床，铣2次。确定每齿进给量。本工序保证的表面粗糙度为，根据机械设计手册每转进给量，现取，则选择铣刀磨钝标准及耐用度。根据机械设计手册，铣刀后刀面最大磨损量为，耐用度T=(表5-149)。确定切削速度和工作台每分钟进给量。按机械设计手册中相关公式计算，求得:根据X52K型立式铣床主轴转速（机械设计手册）选择n=，实际切削速度.工作台每分钟进给量为。基本时间：2.5.5工序08、10、11切削用量及基本时间的确定本工序为精镗、孔，机床夹具选用与粗镗相同。（1）确定精镗孔的切削用量:所选用刀具为YT30硬质合金、主偏角，直径为的圆形镗刀，其耐用度，其中:，。则：根据镗床转速表，选择，则实际切削速度。（2）基本时间确定精镗孔的基本时间：确定精镗孔的基本时间：确定精镗孔的基本时间：确定精镗孔的基本时间：确定精镗孔的基本时间：2.5.6工序13切削用量及基本时间的确定本工序为钻、扩孔，锪平，需三个工步进行:工步一:钻孔的切削用量及基本工时。（1）切削用量 本工序为钻通孔，所选钻头为直柄麻花钻，高速钢钻头，钻头直径，加工铸件的不小于450Mpa,钻床选用2525型立式钻床。确定钻头钻孔时的进给量。根据机械设计手册，加工材料为铸铁，硬度为，查得钻头钻孔时进给量，现取。选择钻头磨钝标准及耐用度。根据机械设计手册用高速钢钻头在铸铁上钻孔，钻头后刀面最大磨损量为，钻头直径，耐用度T=35，确定切削速度和工作进给量。并根据公式计算式中，。则：根据Z525型钻床主轴转速（机械设计手册）选择，则实际钻削速度，工作台每分钟进给量为.根据2525型钻床进给量机械设计手册选择，则实际的进给量为。（2）基本时间。根据机械设计手册，高速钢钻头钻削时间为：式中，。基本时间：工步二:扩孔的切削用量及基本工时。（1）切削用量 本工序为扩通孔，所选钻头为直柄麻花钻，高速钢钻头钻头直径，.，加工铸件的不小于450MPa,钻床选用Z525型立式钻床。确定钻头钻孔时的进给量。根据机械设计手册，加工材料为铸铁，硬度为，查得钻头钻孔时进给量，现取。选择钻头磨钝标准及耐用度。根据机械设计手册用高速钢钻头在铸铁上钻孔，钻头后刀面最大磨损量，钻头直径，耐用度T=（机械设计手册）。确定切削速度和工作进给量.根据公式计算根据Z525型钻床主轴转速表机械制造课程设计指南表5一65，选择，则实际钻削速度。根据Z525型钻床进给量（机械设计手册）选择。（2）基本时间。根据机械设计手册，高速钢钻头钻削时间为：，。基本时间：工步三：锪平刀具为麻花钻改制锪钻，直径，。则基本时间：5.6.7工序14切削用量及基本时间的确定本上序为钻、扩、铰孔，需分三个工步进行加工:工步一:钻孔的切削用量及基本工时。（1）切削用量 本工序为钻盲孔，所选钻头为莫式锥柄麻花钻，高速钢钻头，钻头直径，加工铸件的不小于450MPa.钻头选用Z525型立式钻床。确定钻头钻孔时的进给量。根据机械设计手册，加工材料为铸铁，硬度为,查得钻头钻孔时进给量，现取。选择钻头磨钝标准及耐用度。根据机械设计手册，用高速钢钻头在铸铁上钻孔，钻头后刀面最大磨损量，钻头直径，耐用度（机械设计手册）。确定切削速度和工作进给量。根据公式计算根据Z525型钻床主轴转速表（机械设计手册），选择。则实际钻削速度。根据Z525型钻床进给量（机械设计手册）选择。（2）基本时间。根据机械设计手册，高速钢钻头钻削时间为，基本时间：工步二:扩孔的切削用量及基本工时。（1）切削用量 本工序为扩孔，所选钻头为锥柄扩孔钻，高速钢钻头，钻头直径，加工铸件的不小于450MPa，钻头选用Z525型立式钻床。确定钻头扩孔时的进给量。根据机械设计手册，加工材料为铸铁，硬度为，查得钻头钻孔时进给量，现取。选择钻头磨钝标准及耐用度。根据机械设计手册用高速钢钻头在铸铁上扩孔，钻头后刀面最大磨损量，钻头直径，耐用度，（机械设计手册）.确定切削速度和工作进给量,根据有关公式计算得：根据Z525型钻床主轴转速表（机械设计手册），选择，则实际钻削速度。根据Z525型钻床进给量（机械设计手册），选择。（2）基本时间。根据机械设计手册，高速钢钻头钻削时间为：，基本时间：工步三:铰孔至的切削用量及基本工时。（1）切削用量 本工序为铰孔，所选铰刀为硬质合金锥柄铰刀，铰刀直径，加工铸件的不小于450MPa，钻头选用Z525型立式钻床。确定钻头铰孔时的进给量。根据机械设计手册，加工材料为铸铁，硬度为，查得钻头钻孔时进给量，取。选择钻头磨钝标准及耐用度。根据机械设计手册用硬质合金锥柄铰刀铰孔，钻头后刀面最大磨损量，钻头直径，耐用度T=（机械设计手册）。确定切削速度和工作进给量，根据有关公式计算得：根据Z525型钻床主轴转速表（机械设计手册），选择，则实际钻削速度。根据Z525型钻床进给量（机械设计手册），选择。（2）基本时间。根据机械制造课程设计指南表2一26，高速钢钻头钻削时间为：，基本时间：2.5.8工序15切削用量及基本时间的确定本工序为钻、攻螺纹、，需分两个工步进行加工:工步一:钻螺纹孔10.5（1）切削用量 本工序为钻螺纹底孔，所选钻头为直柄麻花钻，高速钢钻头，钻头直径，加工铸件的不小于450MPa，钻床选用Z225型立式钻床。确定钻头钻孔时的进给量。根据机械设计手册，加工材料为铸铁，硬度为，查得钻头钻孔时进给量0.64，现取。选择钻头磨钝标准及耐用度。根据机械设计手册用高速钢钻头在铸铁上钻螺纹底孔，钻头后刀面最大磨损量为，钻头直径，耐用度T=60min(机械设计手册).确定切削速度和工作进给量.根据机械设计手册中公式计算式中:，。求得：根据Z525型钻床主轴转速(机械设计手册)，选择。则实际钻削速度，工作台每分钟进给量为。根据Z525型钻床进给量机械设计手册，选择，则实际的进给量为。（2）基本时间。根据机械制造课程设计指南表2一26，高速钢钻头钻削时间为式中：，。则基本时间为：工步二:攻螺纹攻螺纹，计算得：根据Z525型钻床主轴转速（机械设计手册），选择，则，基本时间，根据机械设计手册，机动时间：，基本时间：三、 夹具设计本夹具是工序二用端铣刀纵向进给粗铣上端面的专用夹具，在X54K的立式铣床上加工，下面就以铣上端面为例说明设计的有关说明。 （1）定位方案 工件以一面三销定位可以限制工件的六个自由度，实现完全定位。其中面定位限制三个自由度，两个圆柱销GB/966-88限制两个自由度，另一个圆柱销GB2204-80限制一个自由度。 （2）夹紧机构 根据生产力的要求，运用手动夹紧可以满足,采用移动压板的夹紧机构,通过拧紧螺母使压板压紧工件,压板夹紧力主要是防止工件在铣削力作用下产生的振动,手动螺旋夹紧是可靠的。 （3）夹具与机床连接元件 采用四个螺栓、两个定向键与机床相连，两个定向键用于保证正确方向，并配合恰当，四个螺栓用来使夹具体固定在工作台上。 （4）夹具体 工件与夹具体由连接件相连，连接件的要求比较高,夹具的定位元件有支承板,圆柱销.夹紧机构是有压板和螺母组成。 （5）结构特点 结构简单，操作方便。但也存在加工时的困难，这有带改进。（一） 问题的提出在本道工序中，上端面与底面的距离为85mm。具体要求可以参见加工零件图纸。（二） 卡具设计1 定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选择阀腔下表面为定位基准，即以一个面和三个定位销定位，限制六个自由度。2 切削力和卡紧力计算（1）刀具： 采用端铣刀 50mm z=24,机床： X54K立式铣床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=16mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 使用快速螺