机械制造技术课程设计-阀盖加工工艺及镗φ28.5孔夹具设计

目录1绪论22 阀盖加工工艺规程设计32.1分析阀盖32.1.1阀盖的作用32.1.2阀盖的工艺研究32.2铸件毛坯制造形式的确定42.2.1选择基面42.2.2工艺路线方案的确定52.2.3切削用量的计算72.3小结123阀盖镗28.5夹具设计143.1 车床夹具设计要求说明143.2车床夹具的设计要点143.3 定位机构163.4夹紧机构173.5 切削力及夹紧力的计算183.6零件的车床夹具的加工误差分析203.7 确定夹具体结构尺寸和总体结构213.8 零件的车床专用夹具简单使用说明223.9 本章小结23结束语24参考文献25致谢261绪论全套图纸加扣3012250582机械加工过程当中的机械加工的工艺编制以及专用夹具的设计是在学完了大学期间的所有的课程以后，而进行的一次理论和实际相联系在一起的设计；综合的运用所学知识，提高了我们对所学的机械类专业的知识以及技能，也为以后自己从事的这类技术的工作打下比较强的基础。产品的加工工艺设计是体现产品的设计，以及确保证产品的质量和能源的节约与减少生产成本比较重要的方法，是企业单位进行产品生产的准备，计划的调度、加工的操作、生产的安全以及技术的检测与健全的劳动组织的比较重要的根据，也是生产企业生产新品种、提高质量、提高生产水平，对零件的新老更换与调高经济效益的技术都有了保障。专用夹具也是加工系统中非常主要的构成部分，不管是传统还是现代的制造系统的加工，专用工装都是非常主要的。所以，比较好的专用工装可以提高工人加工的产量的校率，对提高工件加工的精度降低，工件加工的成本等都有了保障，也可以扩大机床的使用范围，就能让零件在满足加工精度的条件下，提高效率以及降低生产的成本。现在的社会市场的竞争非常的激烈以及企业信息化的要求,厂家对专用工装的设计与加工要求都比较的高。夹具的使用从出现到至今，大概能够分成几个阶段：首先主要体现在夹具和人的相结合上面，这时段的夹具主要作为人的辅助的工具来使用，是机械加工过程加速的完善；其次，夹具成为了人以及加工机床之间的桥梁，夹具的机能所发生的变化，其主要用来加工工件的定位以及夹紧。人们越来越能够体会到，夹具和操作人员的改进工作以及及加工机床的性能的增高都有着比较密切的关系，因此对专用夹具引起了足够的重视；现阶段夹具表现在夹具以及机床相结合，夹具当作加工机床的一个部分，成为了机械加工当中不能够减少的工艺的装备。2 阀盖加工工艺规程设计2.1分析阀盖2.1.1阀盖的作用这次我的设计的是阀盖零件的工艺以及夹具的设计，阀盖零件主要的作用是支撑以及固定的各个零件的作用的，阀盖是比较关键的零件。零件是不是具有平稳的性直接关系到零件的加工的质量，假如阀盖的平面的精度有所减少的话，而机器的使用的价值也就有所降低。2.1.2阀盖的工艺研究 阀盖使用25件的材料，25材料制造的工艺不难，而且铸造的产品性能以及减震的性能都非常的好。 阀盖待加工的表面以及表面所要求得精度，分析下面几点：（1）重要的加工面：1）加工50的平面保证满足尺寸，平行度的误差是2）加工左侧平面41mm,面6mm面3）钻扩35孔，并且要达到平行度的误差的要求4）粗精镗20孔5）钻4-14孔（2）主要的加工基准的面：1）以36mm外圆柱面作为加工基准的加工的表面本组加工的加工表面有： 阀盖工件的上表面的各个孔以及阀盖工件的顶平面2）以侧面的平面来作为加工基准的加工的表面本组加工的表面有：主要就是镗削加工20孔以及车削加工外圆柱面2.2铸件毛坯制造形式的确定阀盖的材质选用25。因为阀盖生产量为5000件，为大型生产加工的水平，而且阀盖的形状不大，铸件平面的性能的要求不低，故能够使用铸件性能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。2.2.1选择基面（1）选取阀盖零件粗加工的基准 相对阀盖工件来说，根据互为加工基准的选用的原则，选取阀盖工件的平面来当作阀盖制造的粗基准，能够采用夹紧机构对平面进行压紧，来当作重要的定位基准，来限制，各个的自由度。其次使用一个面来定位去掉向的自由度，来达到定位最终目的。（2）精加工基准的选用 主要要考虑到基准重合的要求，以及考虑方便于装夹的问题，选择已经加工完成的底平面以及侧平面来作为阀盖精加工的基准。2.2.2工艺路线方案的确定编制机械制造的路线，重要的就是合理使用制造过程中的方法与划分加工的阶段。(1)工件制造方法的选择，应该从待加工工件的表面，技术要求来考虑，重要的就是要加工面尺寸位置度与表面的光洁度，还要研究整个零件各方面有影响的因数。正常是依据重要的表面精度的要求首先制定最终加工的方法，其次再决定很多准备工序的加工的方法，再制定别的次要的表面的加工的方法。(2)确定各个表面加工的方法以后，就要分析研究制定的加工的方法在机械加工工艺路线当中的大概的顺序，加工的主线为定位的基准面，仔细安排热处理的工序与其它辅助的工序。(3)加工路线方案的制定。当零件生产的批量不一样时，工件的加工工艺的路线也会有比较大的区别，现在制定出阀盖中批生产时的机械制造路线的思路。看下面表.表 2.1 思路一工序号 工 名序 称 工 序 内 容10锻造锻造成型20热处理时效30钻钻414孔40钻钻20mm孔50钻扩35孔60钻钻20孔70钻扩28.5mm孔80车车左端外圆90车车右端外圆100钳工去毛刺110检 终检表2.2 思路二工序号 工 名序 称 工 序 内 容10铸造铸造成型20热处理时效30钻钻20孔40车钻20mm孔扩35孔40车钻20孔扩28.5mm孔50钻钻414孔60钳工去毛刺70检 终检工艺方案的的比较与讨论：方案二和方案一毛坯加工方法不一样，阀盖的材质选用25宜选用铸造加工，方案一采用锻造加工，对产品质量不能达到要求，所以不合理。方案二和方案一不一样的是把加工孔以及加工平面的工序 放到了后面。且方案一把内孔加工工序与外圆加工分开时行，不能够满足加工产品质量精度要求，因此选用方案二把内孔加工外圆加工方案同时加工，符合工序集中原则，保证了产品加工质量要求。钻削完平面的各的螺纹孔以及别的孔等，经过研究知道方案变动了以后阀盖生产的效率有了提高。并且相对于工件的尺寸的精度，以及位置的精度，都具有很大程度的好,满足了先加工面后加工孔的制造工艺的原理。 第一加工20孔，然后在用20孔的平面来作为加工的精基准，来对侧平面进行加工，这样底，侧两平面的精度的要求就得到了保证，也为20孔的平面上几种孔径位置度的要求得到了保障。达到了先加工面再来加工孔原理。要是使用思路一的方案，先制造孔后制造面,装夹起来不是特别的方便，并且阀盖毛坯的端平面与轴的轴线，是垂直还是不垂直，就知道加工出的孔的轴线与轴的轴线是平行，还是不平行的。因此知道方案一并不适合。加入选用方案二加工，先来铣面，再来加工孔，就能满足孔的所要求的位置度的要求从提高制造零件的效率和保证精度的两个因数下来讲，得出方案二非常的合理。所以我使用按思路二的方案来加工阀盖。最终的详细方案见卡片2.2.3切削用量的计算工序：钻20孔阀盖使用的是25铸铁的材料，待钻削孔的为10mm。使用Z525机床来对M12孔进行加工，现加工孔到10，然后使用M12的丝攻。在来攻M12的螺纹，选取M12机用丝锥来加工螺纹。首先加工至10孔阀盖的材质是25铸铁，孔的直径钻到10mm，表面的粗糙度为。加工的机床选取Z525钻床，加工的刀具是：10mm的钻头， 1）切削加工用量的确定机床进给量 的确定 按照参考书籍献7附表21.17能够得出，知道孔的深度的比为，故。依据Z525式钻床使用说明，取。依据教科书7的表21.7，钻头的强度可以承受的加工进给距离。知道Z525机床的进给机构能承受的轴向力；依据机床的使用说明能够知道，按照参考书籍7附表24.8，可以接受的钻床进给距离。知道所使用的进给距离较小和以及相比，因此所使用的能够满足要求。制造的速度， ， 与制造的功率， 依据附表23.16，由插入法得出：，由于切削的实际条件与上面的表里所能得出的条件不同，因此应该对得出的结论来进行改正。根据参考书籍7的资料表23-2，故依据Z525机床的使用说书，取。切削实际的速度为依据教科书7的表22.5，故校验机床的使用功率 制造的功率得 机床可以使用的功率因此使用制造的用量能够满足。计算，得出， 扩20孔至18使用Z525式的钻床刀具使用细柄机用钻头加工进给的距离：因为它的螺距,加工进给的距离速度加工：按照参考书籍5资料表2.3.106，取依据式子2.机床主轴制造速度：，取丝锥攻丝的转速：使用加工实际的速度： 被切削加工层的距离：丝攻切入时的距离：丝攻切出时的距离：1次加工机动所用的时间：按照参考书籍5附表2.3.41能够知道攻丝M8的螺纹的辅助的时间工序：钻20mm孔扩35孔成型镗20孔至19 选择材质为YT5硬质合金，直径是的圆形的镗刀 1）切削加工的深度的确定 按照参考书12附表3.123，得 2）进给量的确定 按照参考书12附表1.129，得出 按T618镗床说明书参考书11表4.1.2选定 3）确定切削速度 根据参考书12表5.113，得出 得 所以 根据T618机床的说明书选择 4）工序切削加工工时： 加工到扩35孔 选择YT5硬质合金材料的刀具， ，宽度为的圆形状的镗刀，使用的寿命为 1深度加工的确定 按照参考书籍12附表3.127，得 2）进给量的确定 按照参考书籍12附表4.125，得 根据T618机床的说明书，参考书籍11附表4.1.27选择 3）切削加工速度的确定 按照参考书籍12附表4.123，得 所以 故 根据T618机床的说明书，选择 4）零件切削加工的工时： 工序：钻20孔扩28.5mm孔成型阀盖选择25铸铁为所使用的材料，制造直径为8mm的孔。使用Z525式的钻床，首先钻到19，刀具使用19的麻花钻头。再来扩孔28.5，选择28.5的钻头。机床进给的量：根据参考文献5表2.1-35，取切削速度：根据参考书籍6资料表2.1.42，使用依据式2.4机床主轴的制造速度：，取制造时的实际速度：被切削层的距离：钻头切入时的距离：钻头切出时的距离： 1次加工就可以扩28.5mm孔使用Z525式钻床来对孔加工使用28.5钻头进给量：进给量切削速度：查参考书5附表2.2.106，使用依据式2.4机床主轴制造时的速度：，取回转时的速度：得到制造实际的加工速度： 扩20孔所需要的时间被切削层的距离：钻头切入的距离：钻头切出的距离： 1次加工就可以所需要的时间：工序：钻414孔所知道的条件使用Z525钻床。依据教科书7的表3435刀具使用材料做的钻头。余量： 深度加工： 加工工序的余量选择 被加工的零件切削加工的速度为 钻床主轴是 机床工作台的进给量： 基本工时：工序：去毛刺，全尺寸检验2.3小结零件加工工艺的文件，是工件生产加工的时候，以及工人正确操作的方法指导的文件。对于加工零件加工工艺的的编制工作，能够知道零件的加工工艺对生产以及工艺的水平有着非常重要的影响力。生产量的规模的大或者小。以及工艺水平的高和低。和解决不同制造的问题的办法与手段，都要在工件的加工工艺来看出来。253阀盖镗28.5夹具设计3.1 车床夹具设计要求说明车床夹具主要用于加工阀盖镗28.5夹具。采用的是普通卧式车床CA6140上进行加工，因而车床夹具的主要特点是工件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴。（1） 安装在车床主轴上的夹具。这类夹具很多，有通用的三爪卡盘、四爪卡盘，花盘，顶尖等，还有自行设计的心轴；专用夹具通常可分为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式。这类夹具的特点是加工时随机床主轴一起旋转，刀具做进给运动定心式车床夹具 在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。角铁式车床夹具 在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。花盘式车床夹具 这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。（2） 安装在托板上的夹具。某些重型、畸形工件，常常将夹具安装在托板上。刀具则安装在车床主轴上做旋转运动，夹具做进给运动。由于后一类夹具应用很少，属于机床改装范畴。而生产中需自行设计的较多是安装在车床主轴上的专用夹具，所以零件在车床上加工用专用夹具。3.2车床夹具的设计要点（1）定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求当加工回转表面时，要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合，夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点。当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时，则应以夹具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转，故在加工过程中工件除受切削力矩的作用外，整个夹具还要受到重力和离心力的作用，转速越高离心力越大，这些力不仅降低夹紧力，同时会使主轴振动。因此，夹紧机构必须具有足够的夹紧力，自锁性能好，以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具，夹紧力的施力方式要注意防止引起夹具变形。（2）夹具与机床主轴的连接车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的加工精度有一定的影响。因此，要求夹具的回转轴线与卧式车床主轴轴线应具有尽可能小的同轴度误差。心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接，用螺杆拉紧。有的心轴则以中心孔与车床前、后顶尖安装使用。根据径向尺寸的大小，其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般有两种方式：1)对于径向尺寸D140mm，或D(23)d的小型夹具，一般用锥柄安装在车床主轴的锥孔中，并用螺杆拉紧，如图1-a所示。这种连接方式定心精度较高。2)对于径向尺寸较大的夹具，一般用过渡盘与车床主轴轴颈连接。过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前端的结构。图1-b所示的过渡盘，其上有一个定位圆孔按H7/h6或H7/js6与主轴轴颈相配合，并用螺纹和主轴连接。为防止停车和倒车时因惯性作用使两者松开，可用压板将过渡盘压在主轴上。专用夹具则以其定位止口按H7/h6或H7/js6装配在过渡盘的凸缘上，用螺钉紧固。这种连接方式的定心精度受配合间隙的影响。为了提高定心精度，可按找正圆校正夹具与机床主轴的同轴度。对于车床主轴前端为圆锥体并有凸缘的结构，如图1-c所示，过渡盘在其长锥面上配合定心，用活套在主轴上的螺母锁紧，由键传递扭矩。这种安装方式的定心精度较高，但端面要求紧贴，制造上较困难。图1-d所示是以主轴前端短锥面与过渡盘连接的方式。过渡盘推入主轴后，其端面与主轴端面只允许有0.050.1mm的间隙，用螺钉均匀拧紧后，即可保证端面与锥面全部接触，以使定心准确、刚度好。图1 车床夹具与机床主轴的连接过渡盘常作为车床附件备用，设计夹具时应按过渡盘凸缘确定专用夹具体的止口尺寸。过渡盘的材料通常为铸铁。各种车床主轴前端的结构尺寸，可查阅有关手册3.3 定位机构由零件图分析加工阀盖镗28.5夹具的加工要求，必须保证孔轴向和径向的加工尺寸，得出，夹具必须限制工件的六个自由度，才可以达到加工要求。先设计夹具模型如下：选择定位元件为：定位心轴。定位心轴端面限制了X,Y,Z方向的移动自由度，定位心轴直径35外圆处限制X,Y方向的转动自由度。可见，定位方案选择合理。3.4夹紧机构选择工件的夹紧方案，夹紧方案的选择原则是夹得稳，夹得劳，夹得快。选择夹紧机构时，要合理确定夹紧力的三要素：大小、方向、作用点。夹紧装置的基本要求如下：1. 夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置；2. 夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不震动，又不因夹紧力过大而使工件表面损伤、变形。3. 夹紧机构的操作应安全、方便、迅速、省力。4. 机构应尽量简单，制造、维修要方便。分析零件加工要素的性质，确定夹紧动力源类型为手动夹紧，夹紧装置为压板，压紧力来源为螺旋力。夹具的具体结构与参数见夹具装配图和零件图。3.5 切削力及夹紧力的计算刀具：硬质合金镗刀直径12mm镗刀,伸出杆60mm 切削力：查现代机床夹具设计P104表，得车削切削力计算公式： 圆周分力Fc = 902 Kp径向分力Fp = 2383Kp轴向分力Ff =3326Kp其中背吃刀量 2.3mmf每转进给量 0.16mmVc切削速度m/min 60Kp修正系数1.08 所以切削时的各切削力Fc1= 566.8N Fp2=801.5N Ff3= 416.4N精车切削力：背吃刀量0.5mmf每转进给量 0.13mmVc切削速度m/min 38Kp修正系数 1.08所以切削时的各切削力Fc1= 105.45N Fp2= 57.23N Ff3= 97.96N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：安全系数K可按下式计算有：式中：为各种因素的安全系数，查参考文献5表可得： 所以有： 螺旋夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算有：式中参数由参考文献5可查得： 其中： 螺旋夹紧力：该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件，受力简图如下：图4.1 移动压板受力简图由表得：原动力计算公式 即： 由上述计算易得： 由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。3.6零件的车床夹具的加工误差分析工件在车床夹具上加工时，加工误差的大小受工件在夹具上的定位误差、夹具误差、夹具在主轴上的安装误差和加工方法误差的影响。如夹具图所示，在夹具上加工时，尺寸的加工误差的影响因素如下所述：（1）定位误差由于端面既是工序基准，又是定位基准，基准不重合误差为零。工件在夹具上定位时，定位基准与限位基准是重合的，基准位移误差为零。因此，尺寸的定位误差等于零。（2）夹具误差夹具误差为限位基面与轴线间的距离误差，以及限位基面相对安装基面的平行度误差是0.01.1 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：（3）安装误差因为夹具和主轴是莫氏锥度配合，夹具的安装误差几乎可以忽略不计。（4）加工方法误差如车床主轴上安装夹具基准与主轴回转轴线间的误差、主轴的径向跳动、车床溜板进给方向与主轴轴线的平行度或垂直度等。它的大小取决于机床的制造精度、夹具的悬伸长度和离心力的大小等因素。一般取=/3=0.05/3=0.017mm零件的车床夹具总加工误差是： 精度储备：故此方案可行。3.7 确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体设计的基本要求（1）应有适当的精度和尺寸稳定性夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。（2）应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。（3）应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。（4）应便于排除切屑在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，如不及时排除，切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度，甚至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的情况，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的情况，一般应在夹具体上设置排屑槽。（5）在机床上的安装应稳定可靠夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，支承面积应足够大，安装基面应有较高的配合精度，保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空，大型夹具还应设置吊环或起重孔。确定夹具体的结构尺寸，然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。3.8 零件的车床专用夹具简单使用说明（1）夹具的总体结构应力力求紧凑、轻便，悬臂尺寸要短，重心尽可能靠近主轴。（2）当工件和夹具上个元件相对机床主轴的旋转轴线不平衡时，将产生较大的离心力和振动，影响工件的加工质量、刀具的寿命、机床的精度和安全生产，特别是在转速较高的情况下影响更大。因此，对于重量不对称的夹具