回油阀阀体零件机械加工工艺规程及其钻削左端面φ40孔的工装夹具设计
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回油阀
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端面
40
工装
夹具
设计
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回油阀阀体零件机械加工工艺规程及其钻削左端面φ40孔的工装夹具设计,回油阀,阀体,零件,机械,加工,工艺,规程,及其,钻削左,端面,40,工装,夹具,设计
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目录摘 要IIAbstractIII绪 论IV第1章 概述发展11.1机床夹具简介11.1.1机床夹具的主要功能11.1.2机床夹具的组成11.1.3夹具设计的基本要求1第2章 回油阀体加工工艺规程32.1回油阀体的作用32.2回油阀体的工艺分析32.3 基面的选择42.3.1粗基准的选择原则42.3.2精基准选择的原则42.4 制定工艺路线52.5 确定各工序的加工余量52.6 确定切削用量及基本工时7第3章 专用夹具设计153.1问题的提出153.2定位基准的选择153.3定位误差的分析与计算153.4夹紧力的确定163.5 钻套的设计163.6 夹具设计及操作简要说明17结束语18谢 辞19参考文献20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。 回油阀体加工工艺规程及钻左端面40孔的工装夹具，包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具设计三部分。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：回油阀体、夹具设计、定位误差。AbstractThe design involves the mechanical manufacturing technology and the machine tool fixture design, metal cutting machine tools, tolerance coordination and measurement and other aspects of knowledge.The process regulations for return valve body and the tooling fixture for drilling the left side surface of 40 holes, including three parts, the process design, the process design and the special fixture design. In the process of design should first understand the analysis of parts, parts of the process to design a blank structure, and choose the good components the processing datum, designs the process routes of the parts; then the parts of each labor step process size calculation, is the key to decide the craft equipment and the cutting process of the various design parameters; then a special fixture, the fixture selection for the various components of the design, such as connecting parts positioning elements and clamping elements, guide element, fixture and machine tool and other components; positioning error is calculated when the fixture, analysis the rationality and shortcoming of fixture structure, improve and design in later.Key words: Oil return valve, fixture design and positioning error. 绪 论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。回油阀体加工工艺规程和钻回油阀体左端面40孔的夹具设计，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毕业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。本设计选用回油阀体来进行工艺编制与夹具设计，以说明书、绘图为主，设计手册与国家标准为附来进行详细说明。III第1章 概述发展1.1机床夹具简介1.1.1机床夹具的主要功能 机床夹具已成为机械加工时的重要装备，同时是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术也正朝着高精、高效、模块、组合、通用 、经济方向发展。机床夹具的主要功能是使工件定位夹紧，使工件相对于刀具及机床占有正确的加工位置，保证其被加工表面达到工序所规定的技术要求，工件定位后，经夹紧装置施力于工件，将其固定夹牢，使其在加工过程中不致因切削力、重力、离心力等外力作用而发生位置改变。为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的型号，以及不同档次的精度标准供选择。安装方法有找正法和用专用夹具，找正法用于单件、小批生产中，而专用夹具用于生产批量较大或特殊需要时。1.1.2机床夹具的组成1、定位支承元件 确定工件在夹具中的正确位置并支承工件。2、夹紧装置 将工件夹紧不发生移动。3、对刀或导向元件 保证刀具与工件加工表面的正确位置。4、夹具体 将夹具的所有组成部分组成一体，并保证它们之间的相对位置关系。1.1.3夹具设计的基本要求夹具在机械加工中起着重要的作用，它直接影响机械加工的质量、工人的劳动强度、生产率和加工成本。因此对设计的夹具，提出以下几点基本要求。1、能稳定可靠地保证工件的加工技术要求。若工件达不到加工技术要求，成为废品，则夹具设计是失败的，该夹具不能用与生产。2、操作简单，便于工件安装，减轻工人的劳动强度，节省工件安装时间，降低辅助工时，保证高的生产效率。3、具有良好的工艺性，便于制造，降低夹具制造成本，从而降低分摊在工件上的加工成本。为保证上述基本要求，夹具的生产过程应按下面程序进行：夹具生产任务书夹具的结构设计使用、制造部门会签夹具制造夹具验收生产使用。夹具生产任务书是由工艺人员在编制工艺规程时，根据生产需要而提出的。任务书中包含内容有设计理由、使用车间、使用设备，该夹具所使用工件工序的工序图并在工序图上要标明工序要求、加工表面、尺寸精度要求及定位定位基准、夹紧点。这是设计夹具的依据，也是验收制造夹具的依据。夹具结构设计是设计人根据夹具设计任务书的加工要求，提出几种可行方案、分析比较、进行误差计算，以确定出合理方案，进行设计。夹具结构设计完成后，要会同使用部门、制造部门就夹具的结构合理性、结构工艺性和经济性进行审核、会签、交付制造。制成的夹具要同设计人员。工艺人员、使用部门、制造部门共同进行验证。当确认夹具可保证工件该工序加工要求，能保证生产率、操作方便、安全，就可交付生产车间使用。第2章 回油阀体加工工艺规程 2.1回油阀体的作用“阀”的定义是在流体系统中，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。根据启闭阀门的作用不同，阀门的分类方法很多，这里介绍下列几种。1、截断阀：截断阀又称闭路阀，其作用是接通或截断管路中的介质。截断阀类包括闸阀、截止阀、旋塞阀、球阀、蝶阀和隔膜等。2、止回阀：止回阀又称单向阀或逆止阀，其作用是防止管路中的介质倒流。水泵吸水关的底阀也属于止回阀类。3、 安全阀：安全阀类的作用是防止管路或装置中的介质压力超过规定数值，从而达到安全保护的目的。4、 调节阀：调节阀类包括调节阀、节流阀和减压阀，其作用是调节介质的压力、流量等叁数。5、分流阀：分流阀类包括各种分配阀和疏水阀等，其作用是分配、分离或混合管路中的介质。6、回油阀，也叫做溢流阀，主要由阀体、阀门、弹簧、端盖等组成，在油路中主要起限压作用2.2回油阀体的工艺分析回油阀体的表面、孔进行加工，具体要求如下：1、回油阀体底面 粗糙度Ra6.32、回油阀体顶面 粗糙度Ra6.33、回油阀体左端面 粗糙度Ra6.34、回油阀体右端面 粗糙度Ra6.35、 回油阀体底面40孔 粗糙度Ra6.36、 回油阀体中间40孔 粗糙度Ra6.37、 回油阀体左端面40孔 粗糙度Ra6.37、回油阀体右端面40孔 粗糙度Ra6.38、回油阀体右端面4-16孔 粗糙度Ra6.39、回油阀体左端面4-16孔 粗糙度Ra6.310、回油阀体底面4-M12螺纹 11、回油阀体顶面4-M12螺纹 12、回油阀体65H7孔 、宽25槽 粗糙度均为Ra3.22.3 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、合理，可以保证质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。2.3.1粗基准的选择原则1、如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面 之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。2、如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。3、如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。4、选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。5、粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。由以上及零件知，选用底面作为定位粗基准。2.3.2精基准选择的原则选择精基准时要考虑的主要问题是如何保证设计技术要求的实现以及装夹准确、可靠、方便。精基准选择应当满足以下要求：1、用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。2、当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。3、当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。4、为获得均匀的加工余量或较高 的位置精度，可遵循“互为基准”、反复加工的原则。5、有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。由上及零件图知，回油阀体右端面及2-16孔作为定位精基准。2.4 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，可采用通用机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率。除此以外，还应考虑经济效果，以便降低生产成本。工序01：金属型浇注工序02：时效处理工序03：以回油阀体顶面为基准，铣底面工序04：以回油阀体底面为基准，铣顶面工序05：以回油阀体右端面为基准，铣左端面工序06：以回油阀体左端面为基准，铣右端面工序07：以回油阀体顶面为基准，钻底面40孔工序08：以回油阀体底面为基准，钻中间40孔、倒角345工序09：以回油阀体右端面为基准，钻左端面40孔工序10：以回油阀体左端面为基准，钻右端面40孔工序11：以回油阀体左端面为基准，钻右端面4-16孔工序12：以回油阀体右端面为基准，钻左端面4-16孔工序13：以回油阀体顶面为基准，钻、攻底面4-M12螺纹工序14：以回油阀体底面为基准，钻、攻顶面4-M12螺纹工序15：以回油阀体底面为基准，插宽25花键槽工序16：去毛刺工序17：检验至图纸要求 工序18：入库2.5 确定各工序的加工余量1. 回油阀体底面的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=2.5mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra6.3。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，一步铣削（即粗铣）方可满足其精度要求。 2.回油阀体顶面的加工余量机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=2.5mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra6.3。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，一步铣削（即粗铣）方可满足其精度要求。 3. 回油阀体右端面的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=2.5mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra6.3。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，一步铣削（即粗铣）方可满足其精度要求。 4. 回油阀体左端面的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=2.5mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra6.3。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，一步铣削（即粗铣）方可满足其精度要求。 5、回油阀体底面40孔的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=1.5mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为12.5。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，一步钻削方可满足其精度要求。 6、回油阀体中间40孔的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=1.5mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为6.3。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，一步钻削方可满足其精度要求。 7、回油阀体左端面40孔的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=1.5mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为6.3。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，一步钻削方可满足其精度要求。 8、回油阀体右端面40孔的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=1.5mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra为6.3。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，一步钻削方可满足其精度要求。 9、回油阀体宽25花键槽的加工余量查机械制造工艺设计简明手册表2.2-4，得铸件的单边加工余量Z=1.5mm,铸件尺寸公差为CT8级，表面粗糙度Ra3.2。根据机械制造工艺设计简明手册表1.4-8，插削方可满足其精度要求。10、其余其他不加工表面的加工余量其余其他各不加工表面，精度要求不高，故金属型浇注即可满足其精度要求。 2.6 确定切削用量及基本工时工序01：金属型浇注工序02：时效处理工序03：以回油阀体顶面为基准，铣底面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工精度相对不高，故分一次（即粗铣 ）完成，则2）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4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取475 3）计算工时切削工时：，则机动工时为工序04：以回油阀体底面为基准，铣顶面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工精度相对不高，故分一次（即粗铣 ）完成，则2）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4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取475 3）计算工时切削工时：，则机动工时为工序05：以回油阀体右端面为基准，铣左端面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工精度相对不高，故分一次（即粗铣 ）完成，则2）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4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取475 3）计算工时切削工时：，则机动工时为工序06：以回油阀体左端面为基准，铣右端面1. 选择刀具刀具选取端面铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1）决定铣削深度 因为加工精度相对不高，故分一次（即粗铣 ）完成，则2）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4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取475 3）计算工时切削工时：，则机动工时为工序07：以回油阀体顶面为基准，钻底面40孔确定进给量：根据参考文献表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献表4.2-12，取 故实际切削速度为切削工时：，走刀次数i=1 则机动工时为 工序08：以回油阀体底面为基准，钻中间40孔、倒角345工步一：钻中间40孔确定进给量：根据参考文献表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献表4.2-12，取 故实际切削速度为切削工时：，走刀次数i=1 则机动工时为 工步二：倒角345工序09：以回油阀体右端面为基准，钻左端面40孔确定进给量：根据参考文献表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献表4.2-12，取 故实际切削速度为切削工时：，走刀次数i=1 则机动工时为 工序10：以回油阀体左端面为基准，钻右端面40孔确定进给量：根据参考文献表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献表4.2-12，取 故实际切削速度为切削工时：，走刀次数i=1 则机动工时为 工序11：以回油阀体左端面为基准，钻右端面4-16孔选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 598r/min 与598r/min相近的转速有545r/min和680r/min，在此选取n=545r/min 切削工时： ，则机动工时为 工序12：以回油阀体右端面为基准，钻左端面4-16孔选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 598r/min 与598r/min相近的转速有545r/min和680r/min，在此选取n=545r/min 切削工时： ，则机动工时为 工序13：以回油阀体顶面为基准，钻、攻底面4-M12螺纹工步一：钻M12螺纹底孔10.2选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 624r/min 按机床选取n=600r/min 切削工时： ，则机动工时为工步二：攻底面4-M12螺纹选择M12mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即f=0.9mm/r398r/min 按机床选取n=400r/min切削工时： ，则机动工时为工序14：以回油阀体底面为基准，钻、攻顶面4-M12螺纹工步一：钻M12螺纹底孔10.2选用高速钢锥柄麻花钻（工艺表3.16） 由切削表2.7和工艺表4.216查得 （切削表2.15） 624r/min 按机床选取n=600r/min 切削工时： ，则机动工时为工步二：攻顶面4-M12螺纹选择M12mm高速钢机用丝锥 等于工件螺纹的螺距，即f=0.9mm/r398r/min 按机床选取n=400r/min切削工时： ，则机动工时为 工序15：以回油阀体底面为基准，插宽25花键槽机床B5020插床1)选择硬质合金插刀。见机械加工工艺手册第三章中切削用量的选择。查机械加工工艺手册表33-42有滑枕工作行程速度 工作台移动速度 0.2m/min切削深度 H5.0mm进给量 =0.2mm/r 3)工作台行程长度及切削速度 由机械制造工艺设计表6.2-4查得 4)切削工时 式中H-被加工槽的深度（mm) -每双程刀具进给量（mm/双行程） -每分钟的双程次数 -考虑插削回程快于工作行程的系数，其值由表6.2-9，表6.2-10，知=0.8 工序16：去毛刺工序17：检验至图纸要求 工序18：入库 第3章 专用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，决定设计工序09：以回油阀体右端面为基准，钻左端面40孔。3.1问题的提出本夹具主要用于钻左端面40孔，粗糙度为Ra6.3，精度要求不高，故设计夹具时主要考虑生产效率。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，因此本次铣有一定的技术要求，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。选择阀体右端面及顶面和140外圆作为定位基准，对应的定位元件为支承板和挡块。3.3定位误差的分析与计算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，。已知孔的形状公差为0.28，根据经验公式，易知此结果符合。3.4夹紧力的确定查表4得切削力计算公式：式中，f=1mm/r,查表得=736MPa, 即=1547N所需夹紧力，查表5得，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K=1.872，当计算K2.5时，取K=2.5孔轴部分由M10螺母锁紧，查表得夹紧力为12360N=30900N由上计算得，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。3.5 钻套的设计钻左端面40孔，粗糙度Ra6.3,只需钻孔一道工序，所以选用可换钻套。可换钻套（其结构如下图所示），查机床夹具标准件可知40相配的可换钻套的具体结构如下： 因为快换钻套和夹具体是间隙配合，加工的时间可换钻套靠压紧螺钉把它压紧在钻模板上，以防止加工的时间工件的旋转，有上图可知和16可换钻套相配的螺钉的尺寸为M8，查机床夹具标准件可知，M10可换钻套压紧螺钉的具体结构如下3.6 夹具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为钻床夹具选择由螺母、和铰链压板组成夹紧机构夹紧工件。本工序为钻削余量小，钻削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。结束语本设计中是对回油阀体加工工艺的编制和专用夹具的设计
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