机械制造技术课程设计-阀盖加工艺及专用夹具设计.doc

目录 第一章 引 言 2 第二章 零件的工艺分析及生产类型确定 3 2 1 零件的作用 3 2 2 零件的工艺分析 3 2 2 1 零件分析 3 2 1 2 阀盖主要技术要求 3 2 1 3 审查阀盖的工艺性 3 2 1 4 确定零件的生产类型 4 第三章 确定毛坯种类 5 3 1 选择毛坯 5 3 2 确定铸件加工余量及形状 5 第四章 工艺规程设计 6 4 1 定位基准的选择 6 4 2 拟定阀盖工艺路线 7 4 3 机械加工余量 工序尺寸及公差的确定 8 4 4 切削用量 时间定额的计算 9 第五章 专用 夹具设计 16 5 1 问题提出 16 5 2 夹具设计 16 5 2 1 定位基准的选择 16 5 2 2 切削力与夹紧力的计算 16 5 2 3 定位误差分析 16 5 2 4 夹具设计及操作的简要说明 17 第六章 总结 19 参考文献 20 全套图纸加扣 3012250582 第一章第一章 引引 言言 中国的机械生产行业是一个生产具备一定外形位置及尺寸的工件和产 品 并且将他们制作成机械行业的设备 机械生产行业的产品不但能直接 给大家使用 又能给别的行业供应生产设备 机械制造行业中有着各种各 样的机械或其他的设备 制造业是人们的生活中所离不了的 所以制造业 是国家对经济发展的至关紧要的一个行业 这也系对国家基础经济发展里 面中 非常主要的重大支撑 所以说从其中一种层面的来说 机构生产的 技能的高和的重要指标是每个国家经济上面整体能力及科技水准的量衡 生产上面使用的夹具也是放在各种机器上面把零件重力夹紧 精准定 位 把切削刀具固定引导方向的一种设备 它的最主要的一个功能是将零 件对应与生产设备和加工刀具的一个合理的方位 并在生产折工程中维持 一个不改变位置 是当代工业生中的一个非常明显的特色 现代零件发展 得比较快 对品质的要求比较高 种类上面的不同规格也不少 产品新陈 代谢的时间比较快 体现了在机械制造业上面 多个种类 批量不大生产 的类型比例当中 是占了一个非常大的比例 这是为了顺应了这一系列要 求 一定要做好这种生产技术上面的前序工作 从而机床使用的装夹工具 是加工中非常重要的一部分 第二章第二章 零件的工艺分析及生产类型确定零件的工艺分析及生产类型确定 2 1 零件的作用零件的作用 题目所给的是阀盖零件 阀盖是机器的基础零件 是起 密封的 作 用的构 件 而且 承受 非常大 的力 也有 着定位 的作用 使各个 零件之间 能够保 持有合理 的位置 彼此协调工作 以传递动力 改变速度 完成 机器或部件的预定功能 要求阀盖零件要有足够的刚度和强度 因此 阀 盖零的加工质量直接影响机器的性能 精度和寿命 2 2 零件的工艺分析零件的工艺分析 2 2 1 零零件件分分析析 1 从零件图上可以看出零件的主要加工表面为钻 20 孔 钻 4 7 孔 车 36 螺纹外圆 2 工序安排以阀盖车 36 螺纹外圆端面定位 装夹工件 达到了 设计基准 工艺基准的统一 2 1 2 阀阀盖盖主主要要技技术术要要求求 2 1 3 审审查查阀阀盖盖的的工工艺艺性性 1 零件材料 HT200 切削加工性良好 2 阀盖上外圆 50 孔 30 中心线有平行度要求 为保证加工精 度 工艺安排应粗 精加工分开 3 主要表面虽然加工精度较高 但可以在正常的生产条件下 采用 较经济的方法保证质量地加工出来 2 1 4 确确定定零零件件的的生生产产类类型型 零件的生产类型是指企业 或车间 工段 班组 工作地等 生产专 业化程度的分类 它对工艺规程的制定具有决定性的影响 生产类型一般 可分为中批量生产 大批生产和单件生产三种类型 本设计采用了生产类 型为中批量生产 生产批量按年产5000 件 第三章第三章 确定毛坯种类确定毛坯种类 3 1 选择毛坯选择毛坯 阀盖的材质选用HT200 因为阀盖为中批量每年的生产的水平 并且阀盖的轮廓的尺寸并不是太大 铸造件表面的质量要达到的要求比较 高 因此可以选择铸造件质量比较平稳的机器砂模铸造 不仅实用批量生 产 也方便了铸造的加工程序 并而且还能够增加劳动的生产校率 3 2 确定铸件加工余量及形状确定铸件加工余量及形状 根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量 现在确定各表面的 各个加工工序的加工余量下面毛胚图 第四章第四章 工艺规程设计工艺规程设计 4 1 定位基准的选择定位基准的选择 1 选择粗加工基准 非加工表面作为粗基准可以保证要加工的面与不要加工的面之间 的位置关联精度 若零件上有许多不用加工的表面此时选取粗基准需要选 用高的位置精度要求的面 遵循使用的关联表面要达到加工余量要求均衡这一原则 这样就 能确保平均地去除少量的剩余量 使零件表面构造更加精细 在耐磨性方 面得到极大的提高 遵循使用加工的剩余量达到最小的表面这一原则 不可 如果不 按照这一原则选择则会导致无法对这个面所拥加工量剩余进行保证的危险 情况 最终威胁到设计本身 遵循尽力选用平整 光滑洁净 拥有足够面积的表面这一原则 否则将无法对加工定位的精确性进行测定 夹具对工件的固定是否成功 选择粗基准时必须考虑到表面的冒口 毛刺 浇口等 有时还需要对其加 工 由于粗基准大多有无规则的表面 应当防止反复运用 多次运用 无法确保表面间位置精确 对于本阀盖零件而言 参照互为基准加工选择的原则 选取此阀盖的 20 孔来作为此零件加工的粗加工基准 利用 20 孔平面的定位支 承以及端面来作为主要定位加工基准 来限制z z y y 几个的自 由度 然后以一面来定位来消除x 方向的自由度 从而达到定位的目 的 2 选择精加工基准 让零件拥有相同或者类似的设计基准与定位基准可以大范围的避 免定位基准与设计基准的偏差所引起的基准偏差 否则要花很长的时间去 消除这些偏差 这便是基准重合原则 尽可能采用不要采取不同的定位基准 如此一来便益于我们轻松 快捷的选定每个表面间的位置精度 将本来需要进行的基准转换间的错误 将小至最低 且选用统一夹具的各工序 可缩小工作量 这便是基准统一 原则 精基准的选取时 有些被频繁加工的两个被加工面之间能够以彼 此作自己的加工基准 这便是互为基准的原则 4 一些需要剩余量少且均匀的精加工或光整加工工序能够选用被加 工表面自身作基准 这便是自为基准原则 主要考虑到阀盖零件基准重合的问题以及便于装夹 选择已加工完孔 孔平面来作为精加工基准 4 2 拟定阀盖工艺路线拟定阀盖工艺路线 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 精度等技术要求能用工装夹具 并尽量使工序集中来提高生产效率 以便 使生产成本尽量下降 工艺路线的拟定包括 定位基准的选择 各表面加 工方法的确定 加工阶段的划分 工序集中程度的确定 工序顺序的安排 表 2 1 工艺路线方案一 工序号 工序名 称 工 序 内 容 1 铸铸造成型 2 时效热处理 3 钻钻 4 7 孔 4 钻锪 4 13 孔 5 车车 36 2 螺纹 6 车车 36 螺纹外圆 7 车车右端成型 8 钳钳工 9 终检终检 表 2 2 工艺路线方案二 工序号工序名称工 序 内 容 1 铸铸造成型 2 时效热处理 3 车车 36 螺纹外圆 4 车车右端成型 5 车车 36 2 螺纹 6 钻钻 4 7 孔 7 钻锪 4 13 孔 8 钳钳工 9 终检终检 工艺路线的比较与分析 第二条工艺路线不同于第一条是将工序钻孔与工序车外圆面工序对调 钻孔工序放到后面 其它的先后顺序均没变化 通过分析发现这样的变 动提高了生产效率 而且对于零的尺寸精度和位置精度都有太大程度的帮 助 采用互为基准的原则 先加工平面 然后以平面为精基准再加工平面 上的各孔 这样便保证了 平面的平行度要求同时为加平面上各孔保证了 垂直度要求 符合先加工面再钻孔的原则 若选第一条工艺路线 加工不便于装夹 并且毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决定了钻出来的孔 的轴线与轴的轴线是非平行这个问题 所以发现第一条工艺路线并不可行 如果选取第二条工艺方案 先加各平面 然后以这些已加工的孔为精基准 加工其它各孔便能保证各孔的形位公差要求 从提高效率和保证精度这两个前提下 发现第二个方案比较合理 所 以我决定以第二个方案进行生产 具体的工艺过程见工艺卡片所示 4 3 机械加工余量 工序尺寸及公差的确定机械加工余量 工序尺寸及公差的确定 车外圆面加余量为1mm 公差 0 1 中孔 20 孔加工余量盲孔mm 公差根据文献查阅得0 2mm 四小孔余量3 5mm 4 4 切削用量 时间定额的计算切削用量 时间定额的计算 工序 铸造 工序 热处理 正火 工序 车 36 螺纹外圆 机床 车床 C K6140 刀具 硬质的合金端面车刀 1 粗车 车削深度 p a0 5 p amm 进给量 据相关的 机械加工工艺手册 中的表 2 3 73 取 f a Zmmaf 25 0 车削速度 据相关的 机械加工工艺手册 中的表 2 3 81 取V smV 4 机床主轴转速 取n 0 10001000 4 60 191 min 3 14 151 V nr d min 200rn 实际车削速度 V 0 3 14 151 200 4 19 10001000 60 d n Vm s 进给量 f VsmmZnaV ff 67 1160 2001425 0 工作台每分进给量 m fmin 2 700 67 11mmsmmVf fm 参照书籍 机械加工工艺手册 中的表 2 3 81 amma240 机床刀具切入长度 1 lmmaDDl42 3 1 5 0 22 1 机床刀具切出长度 取 2 lmml2 2 走刀次数为 1 机动时间 1j tmin55 0 2 700 242341 21 1 m j f lll t 2 精车 车削深度 p a0 5 p amm 精车进给量 参照书籍 机械加工工艺手册 表 2 3 73 取 f a Zmmaf 15 0 精车车削的速度 参照书籍 机械加工工艺手册 表 2 3 81 V 取smV 6 机床传动主轴的转速 取n 0 10001000 6 60 288 min 3 14 150 V nr d min 300rn 精车实际车削速度 V 0 3 14 150 300 6 28 10001000 60 d n Vm s 精车进给量 f VsmmZnaV ff 5 1060 3001415 0 精车机床工作台每分进给量 m fmin 630 5 10mmsmmVf fm 精车刀具切入长度 精车时 1 lmmDl400 1 精车刀具切出长度 取 2 lmml2 2 精车走刀次数为1 精车机床机动时间 2j tmin18 1 630 2400341 21 2 m j f lll t 所以 本工序机床机动时间min73 1 18 155 0 21 jjj ttt 工序 车右端成型 钻 20 孔 同时应校验机床功率及进给机构强度 切削深度 单边余量 进行次走刀 2 p amm 2 进给量 根据 机械加工工艺手册 15 10 可得 选用 0 6 fmm r 计算切削速度 0 20 150 35 242 6030 6 115 4 minm 确定主轴转速 10001000 115 4 367 5 min 19 c s w v nr d 按机床选取 所以实际切削速度 430 minnr 19 430 135 min 10001000 w d n vm 切削工时 其中 12 lll t nf 12 110 2 4lll 故 11024 31 35min 430 0 6 t 精镗 20 孔 切削深度 单边余量 进行次走刀 0 5 p amm 2 进给量 0 6 fmm r 计算切削速度 0 20 150 35 242 6020 6 122 5 minm 确定主轴转速 10001000 122 5 390 min 20 c s w v nr d 按机床选取 所以实际切削速度 430 minnr 20 430 135 min 10001000 w d n vm 切削工时 其中 12 lll t nf 12 228 2 4lll 故 22824 21 82min 430 0 6 t 镗 30 孔刀具 YG8 硬质合金车刀 14mm 进给量为 刀具耐用度为 0 20 4 6090min 90dmm 82 e amm s 参考文献 1 表 17 69 刀具耐3 p mm 1 z fmm 82 e mm 用度为 根据文献 1 表 19 67 6090tmin 得 v 0 7 0 250 50 60 30 3 28 3 pze d tafaz 37 51 m min 3 14 30 37 51 636 min 10001000 dv nr 由机床转速数列 取600 nr min m m f lll t 21 3 1 5 0 22 1 BDDl mml3 1 2 mmBDDl322 609090 5 02 5 0 2222 1 mml3 2 m m f lll t 21 min53 0 6003 0 33260 车 40 外圆 选用车 50 外圆 来对零件进行加工 刀具选择材质为硬质合金的车刀5YT 进给的量 按照参考资料 5 附表 2 5 39 选择frmmf 25 0 切削加工的速度 根据参考书 5 附表 2 4 46 选择VsmV 43 0 根据公式 2 6 车床主轴的转动速度 n 选择 0 10001000 0 43 60 821 min 3 14 40 V nr d 900 minnr 实际切削加工的速度 V 0 3 14 40 900 0 47 10001000 60 d n Vm s 被切削加工层的长度 l22lmm 车刀切入的长度 1 l 1 7 1 2 12024 1 22 r D lctgkctgmm 车刀切出的长度 2 l0 2 l 走刀的次数是1 按照参考书 5 附表 2 3 46 可以知道车 52 外圆辅助所耗掉的时间 1 1 77 f t 车 50 外圆 选用 CAK6140 车床 来对零件进行加工 刀具选择材质为硬质合金的车刀5YT 深度加工 p a1 p amm 机床的加工进给距离 依据教科书籍 3 资料表 2 3 67 刀具刀f 杆伸出的长度选择 切削加工的深度是 所以进给量mm200 F a0 5mm 确定为0 15 fmm r 切削加工的速度 依据教科书籍 3 资料表 2 4 5 得出V 3 18 190 8 minVm sm 主轴制造时的转动速度 n 取 0 10001000 190 8 1029 min 3 14 50 V nr d 1000 minnr 实际的车削的速度 v 3 14 60 1000 3 09 10001000 50 dn vm s 车床工作台每分钟的进给量 m f0 15 1000150 min m ffnmm 车削层的长取 l35lmm 车刀切入的长度得 1 l 1 0 5 2 3 22 87 30 p r a lmm tgktg 刀具切出的距离为 取 2 lmml5 3 2 mml4 2 行程的次数 i1 i 机器加工的时间 1j t 12 1 352 874 0 279min 150 j m lll t f 根据参考书 1 附表 2 1 38 加工工的步辅助时间是 min1 86 工序 钻 4 7 孔 根据零件的形状选择Z525 式的机床 按照参考书籍 7 的表 4 3 14 至 4 5 16 能够知道其技术的参数 加工孔的刀具选用为高速钢钻头 7dmm 扩孔的刀具选用材质选合金锥柄的扩钻 7dmm 1 加工孔 7 深度的加工 p a3 5 p amm 加工进给的量f 查参考书籍 2 的表 9 74 取 0 250 30 fmm r 由机床的使用说明书 选取技术的参数 0 25 fmm r 加工时速度 V 查参考书籍 2 的表 6 77 取 1 0 60 Vm sm min 钻床主轴的转速n 1000100060 1910 min 3 147 v nr d 由钻床使用说明书选用 1600 nr min 加工的实际的速度 1600 3 14 7 0 84 10001000 60 n d Vm s 加工的用时 查参考书籍 7 的表 6 3 6 可知 12 lll T fn 1 8 得 12 3510 53 0 12min8 0 25 1600 lll Ts fn 工序 锪 4 13 孔 深度的加工 p a1 75 p mam 加工进给的量f 查参考书籍 2 的表 6 68 取 0 50 60 fmm r 由钻床使用说明书得 0 5 fmm r 加工时的实际速度V 查参考书籍 2 的表 3 83 得出 1 V 0 5 30 min 2 Vm sm 钻 钻床主轴转速n 10001000 30 707 min 3 14 13 v nr d 查钻床使用的说明书选用 630 nr min 加工实际的速度 630 3 14 13 0 45 10001000 60 n d Vm s 加工的用时 查参考书籍 2 的表 5 2 6 知道 12 lll T fn 公式当中 35lmm 1 3 5 1212025 22 r D lctgkctgmm 2 3lmm 写入公式 1 8 知道 12 3553 0 14min9 0 5630 lll Ts fn 工序 去毛刺 工序 检验 第五章第五章 专用专用夹具设计夹具设计 5 1 问题提出问题提出 本夹具主要用来钻4 7 孔夹具设计精度要求 因为位置精度要求 不高 也无需表面粗糙度要求 故再本道工序加工时主要应考虑如何提高 劳动生产率 降低劳动强度 5 2 夹具设计夹具设计 5 2 1 定定位位基基准准的的选选择择 此零件放在钻床上加工 刀具为7 直柄麻花钻 由零件分析 选 择用定孔心轴定位 就可以限制各个自由度 5 2 2 切切削削力力与与夹夹紧紧力力的的计计算算 由于本道工序完成的钻削 因此切削力为钻削力 由参考文献 1 表 2 4 69 得 轴向力 F 1 20 75 9 81 42 F Fdfk 扭矩 M 2 20 8 9 81 0 012 M Mdfk 式中 10dmm 0 43 fmm r 1 16 MFMMMPm kkk 1 20 75 9 81 42 20 50 431 169519 27FN 2 20 8 9 81 0 012 20 50 431 1653 45MN mm 夹紧力的方向在轴线上 与M 产生的转矩同轴 所以夹紧力F 不 需要太大 只要工件相对与夹具体没有移动就可以了 5 2 3 定定位位误误差差分分析析 利用夹具在机床上加工时 机床 夹具 工件 刀具等形成一个封闭 的加工系统 它们之间相互联系 最后形成工件和刀具之间的正确位置关 系 因此在夹具设计中 当结构方案确定后 应对所设计的夹具进行精度 分析和误差计算 由工序可知 本道工序只需钻7 孔 所以孔的精度无需考虑 只 保证它垂直与中心孔就可以了 在垂直方向可能存在偏转 参见钻孔装配 图 其计算同前面的计算相同 转角定位误差为既是 由下的图可知 1max1min2max2min 25 021 24 9860 359 971 22 127 0 083465 dw DdDd arctgarctg L 除了上面的误差外 影响孔位置度的因素还有 1 钻模板上装衬套孔的尺寸公差 1 42 03342 0170 016mm 2 衬套