毕业设计（论文）-阀体工艺工装设计及程序编制.doc

全套图纸加扣3012250582毕业设计（论文） 类 型：毕业设计说明书 毕业论文题 目：阀体工艺工装设计及程序编制学生姓名：指导教师：专 业：时 间：目录目录2摘 要3Abstract4第一章零件的工艺分析51.1 零件的图样分析51.2 零件结构工艺分析71.3零件的作用71.4零件加工表面技术要求分析71.5 确定铸件余量及形状8第二章机械加工工艺过程设计82.1 选择定位基准82.2 工艺路线的制定92.3 机床的选择及刀具、量具的选择10第三章三维实体造型11第四章确定工序尺寸和切削用量124.1加工面主要尺寸124.1.1上平面加工尺寸124.1.2两侧平面加工尺寸124.1.3535孔的加工余量134.1.4420斜孔加工余量134.2孔系主要尺寸144.3基本工时的确定14第5章数控编程195.1 CAXA制造工程师的介绍195.2 阀体的数控编程19第六章镗夹具设计256.1定位基准的选择256.2定位元件的设计256.3切削力及夹紧力的计算266.4定位误差分析276.5镗套与衬套、镗套螺钉的设计286.6 夹紧装置的设计和简要的操作说明30总 结32致 谢33参考文献344摘 要这次设计的内容是阀体的加工工艺工装设计，它主要包括设计阀体的专用夹具和其中某一特征进行数控编程。根据阀体的零件图分析其精度、表面粗糙度、技术要求、加工尺寸、结构类型，确定被加工零件的工艺过程，并选择好该阀体的加工基准，设计出该阀体的工艺路线；接着对阀体的各个工步的工序进行相关计算，关键是确定各个工序需要加工的设备及切削用量和基本工时；然后进行一套专用夹具的设计，在选择设计夹具中，本次针对阀体设计镗孔夹具，确定设计镗孔专用夹具。在镗孔夹具设计过程中，需要考虑的是如定位元件、夹紧元件、夹具体、导向件镗套、镗套用衬套以及镗套螺钉等；计算出夹具定位时产生的定位误差，并在后面的设计中进行改善。最后在CAXA软件上，对阀体上端面进行数控加工，并通过处理得出加工程序。关键词： 阀体；镗孔夹具；数控编程；CAXA 3AbstractThe design content is body of the processing technology design, mainly including the special fixture design and its characteristics for a certain characteristic numerical control programming.Its accuracy, surface rough, technical requirements, processing size, type of structure determined by the machining process, and select the valve body machining benchmark design process of the body in accordance with the body parts diagram analysis; then process of the body each labor step of computation, the key is to determine the various processes need processing equipment and cutting parameters and the basic working hours; then a set of fixture design, in the selection and design of fixture, the body design boring jig for determined design bore a special fixture. In the process of boring fixture design need to consider, such as positioning device, clamping device, clip specific orientation, a set of boring, boring apply bushing and boring sleeve screw etc.; calculate fixture positioning error analysis, rationality and deficiency of fixture structure and in the later design pays attention to the improvement.Finally according to the valve body in the CAXA manufacturing engineer, the use of this software on the upper end of the valve body machining, and through the post processing procedures.Key word: Body; boring fixture; NC programming; CAXA 全套图纸加扣3012250582第一章零件的工艺分析1.1 零件的图样分析图1-1 阀体零件图1图1-2阀体零件图2图1-3阀体零件图3由阀体的零件图1-1、1-2、1-3可知，对此零件进行图样分析如下：1）上端面及上端面的535H11子口孔。2）侧边斜孔420H11。3）上端面及左右侧端面的20-35孔。4）表面退火处理。5）材料为ZG45铸钢。1.2 零件结构工艺分析（1）以387.4中心孔为加工面。这一组加工表面包括：两侧端面647.7面的铣削加工； 的孔加工，的斜孔加工。其中两侧面有表面粗糙度要求为，420H11孔的表面粗糙度要求，的表面粗糙度要求为。（2）以中间孔中心的孔为主要加工面。这一组加工表面包括：上端面700铣削加工，535H11子口孔的加工，以及端面上20-35mm加工。1.3零件的作用 题目的零件是阀体在特定条件下,可使液压油泵卸荷阀。阀体通常是一个有两个双向阀（通常为电磁阀）的溢流阀,当函数当卸载状态(由两位两通阀动作转换)直接返回油箱的压力,系统压力为0。实现一些循环控制和增加泵的寿命,减少能耗。属于并入电路。用于调整执行组件减压，串联在电路中,一般不能互换使用。阀体的主要功能是连接不同介的连接作用,实现介质的循环。1.4零件加工表面技术要求分析1) 阀体的上平面，左右侧端面尺寸粗糙度要求为12.5，上端面和左右侧端面表面粗糙度为12.5，上端面上的和左右侧端面上的35孔粗糙度要求为12.5。2) 阀体上端面的535子口孔，两侧面的斜孔420孔表面粗糙度均为6.3。3) 其余未注明表面粗糙度的不加工。1.5 确定铸件余量及形状“阀体”零件材料采用304铸造件制造。阀体材料为ZG 1Cr18Ni9Ti，硬度HB为170241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。由于零件尺寸不大，结构比较复杂，因此我们采用铸造的形式，从而提高劳动生产率，降低成本。第二章机械加工工艺过程设计2.1 选择定位基准1）粗基准的选择：本次阀体的粗基准均选择上端面700mm，为的是能够将以此端面的定位基准，出于后面的精加工，选择阀体的上端面作为粗基准。2）精基准的选择：后续加工的精基准，选择中间孔480中心以及左右侧端面647.7mm。表2-1加工表面定位基准可限制的自由度（个）上端面加工工件底面及外形6左右侧面加工上端面平面6中间孔加工上端面6侧边斜孔加工中间孔中心及两侧面6小孔加工小孔中心、中间孔中心、上端面平面6处理方法的选择应根据一般每个表面的精度要求,选择首先确保最终的加工方法的要求,然后选择加工方法的过程。处理方法选择时主要考虑以下因素:所选择的处理方法可以达到技术要求的加工表面;零件材料及热处理要求的性质,类型的生产和工厂现有的设备和技术条件。根据前面列举的技术要求，粗糙度及各种加工方法所能达到的精度要求，并参考有关资料，确定加工方案如下：表2-2加工表面加工方案上端面铣其余侧面铣中间孔及侧边斜孔粗镗精镗各小孔钻扩2.2 工艺路线的制定流程路线的起点,是使地方制定的几何精度和位置精度的合理安排加工高质量的保证,生产计划已确定的情况下,可以考虑采用专用机床夹具,并试着让这一过程关注提高生产力,此外,还应考虑提高经济效益,降低生产成本。表2-3工艺流程铸造，清理人工时效处理铣700大端面钻铰700大端面上的20-35孔粗镗两侧端面647.7端面上的2-387.4孔粗镗2-420H11斜孔精镗2-64H10斜孔铣左侧端面647.7铣右侧端面647.7，兼顾尺寸838尺寸和厚度57.2钻铰左侧647.7端面上的20-35钻铰右侧647.7端面上的20-35将16240阀体阀座阻焊起来去各部分锐边毛刺终检2.3 机床的选择及刀具、量具的选择由于生产类型为批量生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，专用机床为辅的流水生产线。工件在机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。铣削平面时，由于该加工对象均有加工表面。考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选用X5032（参考文献1表3.1-73）。选择直径D为400mm的C类端面铣刀（参考文献1表4.4-40）、专用夹具和游标卡尺。 镗各主要孔系时均采用卧式双面组合镗床，选择功率为7.5KW的1TA20镗削头（参考文献1表3.2-44）.选择镗通孔的镗刀、精镗刀、专用夹具、游标卡尺。 卧式镗床选用T68式镗床，及镗刀YG3X。钻削各表面孔系时，选用摇臂钻床Z3050（参考文献1表3.1-30），选用锥柄麻花钻，专用夹具、快换夹头、游标卡尺和塞规。第三章三维实体造型此阀体零件通过三维软件对其进行三维实体造型，本次通过proe软件对中心架下体进行三维实体造型，通过PROE中的实体造型功能对阀体进行三维建模。图3-1 阀体三维实体造型阀体的三维造型相对来说比较容易,第一步就是要再一次的针对零件图，熟悉零件图，确定整体的步骤，然后根据尺寸等尺寸要求进行建模，要注意孔的尺寸进行切除命令。第四章确定工序尺寸和切削用量4.1加工面主要尺寸4.1.1上平面加工尺寸根据工序要求，顶面和左右侧面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：参照实用机械制造工艺设计手册表7-23。其余量值规定单边为2.73.5mm，现取3.5mm。 表7-27粗铣平面时厚度偏差取-0.28mm。精铣：参照实用机械制造工艺设计手册表7-24。其余量值规定为0.81.0mm，现取单边为1mm。铸造毛坯侧边孔中心到上平面的基本尺寸为495+3.5+3.5+1+1=502mm。根据实用机械制造工艺设计手册表2-5，铸件尺寸公差等级选用CT7，可得铸件尺寸公差为1.6mm。 毛坯的名义尺寸为：495+3.5+3.5+1+1=502mm 毛坯最小尺寸为：502-0.8=501.2mm 毛坯最大尺寸为：502+0.8=502.8mm 粗铣后最大尺寸为：495+1+1=497mm 粗铣后最小尺寸为：497-0.28=496.72mm 精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即495mm。4.1.2两侧平面加工尺寸根据工序要求，顶面和左右侧面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：参照实用机械制造工艺设计手册表7-23。其余量值规定单边为2.73.5mm，现取3.5mm。 表7-27粗铣平面时厚度偏差取-0.28mm。精铣：参照实用机械制造工艺设计手册表7-24。其余量值规定为0.81.0mm，现取单边为1mm。铸造毛坯侧边孔中心到上平面的基本尺寸为838.2+3.5+3.5+1+1=847.2mm。根据实用机械制造工艺设计手册表2-5，铸件尺寸公差等级选用CT7，可得铸件尺寸公差为1.6mm。 毛坯的名义尺寸为：838.2+3.5+3.5+1+1=847.2mm 毛坯最小尺寸为：847.2-0.8=846.4mm 毛坯最大尺寸为：847.2+0.8=848mm 粗铣后最大尺寸为：838.2+1+1=841.2mm 粗铣后最小尺寸为：840.2-0.28=839.72mm 精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即495mm。4.1.3、535孔的加工余量根据工序要求，该孔的加工分为粗镗、精镗两个工序完成，各工序余量如下：粗镗：参照实用机械制造工艺设计手册表7-13，其余量值为2.5mm;精镗：参照实用机械制造工艺设计手册表7-13，其余量值为1.0mm。铸件毛坯的基本尺寸分别为：毛坯基本尺寸为535-5-2=528根据实用机械制造工艺设计手册表2-5，铸件尺寸公差等级选用CT7，可得铸件尺寸公差为1.1mm。毛坯名义尺寸为535-7=528；毛坯最大尺寸为528+0.55=528.55；毛坯最小尺寸为528-0.55=527.95；粗镗工序尺寸为528.55；精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即5354.1.4 420斜孔加工余量根据工序要求，侧面孔的加工分为粗镗、半精镗、精镗三个工序完成，各工序余量如下：粗镗：参照实用机械制造工艺设计手册表7-13，其余量值为3.0mm；半精镗：参照实用机械制造工艺设计手册表7-13，其余量值为2.0mm；精镗：参照实用机械制造工艺设计手册表7-13，其余量值为1.0mm。铸件毛坯的基本尺寸分别为：毛坯基本尺寸为420-6-4-2=392mm；根据实用机械制造工艺设计手册表2-5，铸件尺寸公差等级选用CT7，可得铸件尺寸公差为1.1mm。毛坯名义尺寸为420-6-4-2=392mm；毛坯最大尺寸为392mm+1.55=393.55mm；毛坯最小尺寸为392mm-1.55=390.45mm；粗镗工序尺寸为394mm；半精镗工序尺寸为398mm；精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即420mm。4.2孔系主要尺寸本次的主要的上端面和两侧端面上面的孔均为实心体，至于这些孔的加工，根据要求。35孔选择30钻头钻底孔，35钻头来进行扩孔。4.3基本工时的确定工序3：铣上平面机床：铣床X5032刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数（1）粗铣铣削深度：每齿进给量：根据文献7表2.4-73，取铣削速度：参照文献7表2.4-81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据文献7表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：（2）精铣铣削深度：每齿进给量：根据文献7表2.4-73，取铣削速度：参照文献7表2.4-81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间工序4: 钻顶面20个孔机床：Z3050组合钻床刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀（1）钻定位孔切削深度：进给量：根据文献7表2.4-39，取切削速度：参照文献7表2.4-41，取机床主轴转速：，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：走刀次数为1机动时间：（2）扩定位孔切削深度：进给量：根据文献7表2.4-52，扩盲孔取切削速度：参照文献7表2.4-53，取机床主轴转速：，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：走刀次数为1机动时间：工序5：粗镗2-387.4、420H11机床：T68卧式镗床刀具：硬质合金钢刀具YG3X1) 镗孔镗孔切削深度：进给量：根据文献7表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量切削速度：参照文献7表2.4-66，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 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：机动时间：2）粗镗孔切削深度：进给量：根据切削深度，再参照文献7表2.4-66。因此确定进给量切削速度：参照文献7表2.4-66，取机床主轴转速：，取实际切削速度：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：机动时间：（2）精镗 孔切削深度：进给量：根据文献7表2.4-66，刀杆伸出长度取400mm，切削深度为。因此确定进给量切削速度：参照文献7表2.4-66，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 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：机动时间：第5章数控编程针对本次的阀体，本次选择阀体的上端面特征，选取该上端面特征为数控编程的案例，数控编程采取的软件为CAXA制造工程师。经过CAXA制造工程师绘制出阀体的上端面三维造型，如下图：图5-1 阀体上端面的CAXA造型5.2 阀体的数控编程根据阀体上端面的轮廓进行数控自动编程，根据CAXA制造工程师本次选择其软件中的平面粗加工功能进行阀体上端面轮廓的铣削。20-35孔选择孔加工的形式加工。铣中间形状的轮廓，选择平面粗加工菜单，按照设置刀具参数和加工参数后得出其加工的刀具路径，具体的加工刀具路径和加工参数的设置如下图所示：开始铣外轮廓大端面700mm，选择平面轮廓精加工，具体操作步骤如下：图5-2 大端面轮廓外形铣削刀具路径图5-3 加工的参数图5-4 外轮廓的加工刀具参数对本次的阀体上端面轮廓加工完后，就开始进行中间子口孔的铣削，选择平面区域粗加工的形式，具体的操作步骤如下： 图5-5 中间凹圆面的铣削刀具路径中间凹面铣削的刀具与前一步的外形铣削的刀具相同，完成凹面铣削后再对20-35孔加工。图5-6 20-35孔的加工刀具路径图5-7 20-35孔加工参数图5-8 孔加工的刀具参数对此程序进行后置处理，通过后置处理的设置进行程序的导出，具体的操作步骤如下：图5-9 机床的后置菜单至此将程序导出生产.cut程序文件，即为上体的轮廓加工的数控编程程序。第六章镗夹具设计在本夹具主要用来镗的孔。这些孔表面粗糙度要求Ra。镗此孔选择底面为基准，其质量直接影响洗左右端面的精度。因此在本道工序加工时主要应考虑如何保证其尺寸精度要求和表面粗糙度要求，以及如何提高劳动生产率，降低劳动强度。6.1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。此零件图没有较高的技术要求，也没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。由零件图可知两侧分别在同一轴线上，并且此轴线分别于地面成5度的斜角。由于在镗孔之前上平面已经进行了铣削加工，所以选择上平面即大端面700为定位基准面，20个35孔也已经加工，选择对角两个孔作为定位销孔，则两对角35孔为定位孔，即选择的是“一面两孔”定位方式。6.2定位元件的设计根据一面两孔的定位原则，对角的35孔定位的元件选择固定式定位销，一边选择固定式定位销，另一边选择菱形式固定式定位销，一面即选相应的夹具体与之配合。固定式定位销均为机床夹具的标准件，其国标号为JB/T8014.2-1999，其基本图形如下：图6-1 固定式定位销6.3切削力及夹紧力的计算本次选择的镗孔夹具的。镗刀材料：（硬质合金镗刀）刀具的几何参数： 由参考文献18查表可得：圆周切削分力公式： 式（6.1）式中 式（6.2）查表得： 取 由表可得参数： 即：同理：径向切削分力公式 ： 式（6.3）式中参数： 即：轴向切削分力公式 ： 式（6.4）式中参数： 即：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即： 式（6.5）安全系数K可按下式计算： 式（6.6）式中：为各种因素的安全系数，见简明机床夹具设计手册表，可得： 所以，由式（3.5）有： 6.4定位误差分析本工序选用的定位基准为两孔定位两孔中心距。由于两孔有位置度公差，所以取其尺寸公差为。所以两孔的中心距为 ，而定位孔尺寸为。根据文献16固定销的设计计算过程如下：图6-2定位元件示意图（1）确定两芯轴中心距尺寸及其偏差 = （2）确定直径35mm直径及其公差 （基准孔最小直径） 取f7 所以固定销尺寸为 （3）菱形式固定销削边的宽度b和B （由机床夹具设计手册） （4）菱形销与基准孔的最小配合间隙 其中： 基准孔最小直径 菱形销与基准孔的配合间隙（5）菱形销直径及其公差 6.5镗套与衬套、镗套螺钉的设计根据工艺要求此镗孔夹具为镗斜孔的387.4和420孔，所以本次采用的镗套为160200，镗套用衬套选用185200。选用镗套如图所示:图6-3镗套其结构参数如下表：表6-1 镗套基本结构参数dHD公称尺寸允差160200185-0.015-0.0442202101831051054衬套选用镗套用衬套其结构如图所示：图 6-4镗套用衬套其机构参数如下表：表6-2镗套用衬套参数dHDC 公称尺寸允差公称尺寸允差185+0.0460200210+0.06+0.03142.5镗套固定在镗套安装座上时需要用螺钉固定，一般选用镗套螺钉来固定，根据本次的镗套尺寸，配用的螺钉为M12的镗套螺钉。图6-5镗套螺钉标准图6-6 镗套螺钉M12的主要尺寸6.6 夹紧装置的设计和简要的操作说明根据设计要求保证夹具一定的先进性且夹紧力并不是很大，所以采取螺旋夹紧装置。工件在夹具体上安装后，通过推动移动压板将工件夹紧。整个压紧装置大致图如下：图6-7 夹紧装置镗孔的夹具，装卸工件时，通过定位轴将工件的工艺孔放入两个定位销中，保证工件的定位，然后将移动压板转移到工件上方，通过压板，将工件夹紧，然后镗杆引导可以对工件进行加工，加工完成后仍然通过将工件取走。37全套图纸加扣3012250582总 结本次通过对阀体零件进行工艺规程的和夹具设计和编程，总结如下： 1、首先分析阀体零件的工艺性，并制定阀体工艺规程，制定阀体的工艺过程卡，包括数控工艺过程卡和数控刀具卡。2、制定好阀体零件的工艺流程后，对其中的主要工序进行分析，选择其中的主要工序作为夹具设计的任务。本次选择的是阀体镗侧边孔夹具设计。3、镗孔夹具使我熟悉掌握了此类阀体类零件形式的定位原则方式、夹紧方式，定位元件、夹紧元件的选择与设计，并熟悉掌握了镗夹具中使用的导向件等机床的标准元件。4、对阀体上端面的轮廓进行数控编程，本次的数控编程运用的是CAXA制造工程师软件，并通过PROE软件对阀体还进行了三维模型绘制，通过pr