GY02-256@阀体的加工工艺设计和工艺装备设计
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机械毕业设计全套
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GY02-256@阀体的加工工艺设计和工艺装备设计,机械毕业设计全套
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毕 业 设 计 题 目 阀体的加工工艺设计和工艺装备设计 系 机 电 工 程 系 专 业 机械制造及自动化 完成日期 nts 毕业设计评分标准 班级 姓名 学号 考核项目及总分 具体内容 分值 评分标准 得分 差 及 中 良 优 设计过程 20 查阅资料及手册的能力 5 0 2 3 3.5 4.5 5 工作态度及纪律情况 5 0 2 3 3.5 4.5 5 独立工作能力 5 0 2 3 3.5 4.5 5 基本概念、基本理论及专业知识掌握情况 5 0 2 3 3.5 4.5 5 设计结果 40 规定任务的完成情况 10 0 5 7 8 9 10 说明书质量 10 0 5 7 8 9 10 图纸及技术文档的质量 15 0 8 10 12 13 15 设计有无独到和创新之处 5 0 2 3 3.5 4.5 5 答辩情况 40 对设计的阐述（自述） 15 0 8 10 12 13 15 回答 基本理论和方法 15 0 8 10 12 13 15 回答有关设计问题 10 0 5 7 8 9 10 指导老师签名 总得分 考核小组专家签名 nts 阀体 零件毕业设计 目录 前言 1 第 1章 毕业设计 任务概述 2 第 2章 零件图样分析 3 2.1 零件的功用、材料和性能 3 2.2 形体分析 3 2.3 技术要求分析 4 2.4 零件的工艺性分析 5 第 3章 毛坯设计 7 3.1 生产纲领 7 3.2 毛坯制造方法 7 3.3 毛坯尺寸确定 8 3.4 毛坯简图 8 第 4章 零件加工工艺方案的拟定 9 4.1 加工顺序的安排 9 4.2 各加工表面加工阶段的划分 11 4.3 安排加工工艺路线 12 4 4 工艺方案的比较与优先 13 第 5章 工序设计 14 5.1 定位基准的选择 14 5.2 加 工设备的选择 16 5.3 刀具的选择 20 5.4 切削用量的选择 20 5.5 量具的选择 22 5.6 夹具的选择 22 5.7 时间定额计算 22 第 6章 机床夹具概述 24 第 7章 工件的定位及定位元件 26 7.1 工件在夹具中的定位 26 nts 阀体 零件毕业设计 7.2 定位误差分析 27 第 8章工件的夹紧和夹紧装置 28 8.1 夹紧装置的组成 28 8.2 夹紧力的确定 28 第 9章 夹具体及分度装置 30 9.1 夹具体 30 9.2 分度装置 30 第 10章 阀体零件的车床夹具设计 32 10.1 车床夹具的主要类型 32 10.2车床夹具的设计要点 33 10.3阀体零件的车床专用夹具的加工误差分析 34 10.4阀体零件的车床夹具的加工误差分析 35 参考文献 37 结束语 38 nts 阀体 零件毕业设计 - 1 - 前 言 这次 毕业设计 是机械制造与自动化的一个十分重要的学习环节，是对入学以来所学的机械方面的知识进行了一次全面的检查、巩固和提高。这次 毕业设计 是应用所学基础理论、专业知识与技能去分析和解决生产实际问题的一次综合训练。把所学的知识能够综合运用到实际零件的加工中。通过本次设计使我巩固了已学的知识，加深了印象，使自己能够运用所学的机械加工知识解决一些具体的问题。 此次 毕业设计 涉及的知识面有金属切削原理、加工 工艺、数值计算、刀具的性能、测量技术、金属切削机床、 CAD 制图外还涉及到毛坯、金属材料、公差配合及加工设备等多方面的知识。 通过这次 毕业设计 我发现了自己还有许多知识还没有掌握牢固。但更多的是通过这次设计使我提高、巩固、扩大了自己所学到的理论知识与技能，提高自己设计计算、制图、编写技术文件的能力学会正确使用技术资料、标准、手册等工具书并在这次设计中培养了我对机械设计的独立工作能力、初步树立了正确的实际思想，掌握了一定的机械加工设计方法步骤和思路为以后的学习和设计工作打下了良好的基础。同时，也使我体会到了老 师平时对我们的谆谆教导、用心良苦。 由于本人水平有限，设计还有许多不足之处，希望朱老师给予批评和指正！ nts 阀体 零件毕业设计 - 2 - 第 1 章 毕业设计 任务概述 1. 毕业设计 的目的 1、培养学生理论联系实际的设计思想，综合运用本课程及先修课程的理论知识，结合生产实际知识，训练分析和解决一般工程实际问题的能力，巩固、加深和扩展有关机械设计的知识； 2、通过对油泵盖加工方案，合理选择加工机床，正确分析零件尺寸的能力、确定尺寸、选择材料，叫全面的考虑加工工艺、使用和维护等要求等，学习机械设计的一般方法，掌握通用零件、简单机械设计的设计原理 和过程，培养学生初步设计的能力； 3、进一步训练学生计算、绘图、熟悉和运用设计资料以及使用经验数据、进行经验估算和处理数据的能力。 2. 毕业设计 的任务 设计通常选择一般用途的较简单机械为题目，设计的内容包括“零件图样分析、毛坯设计及毛坯图、工艺设备的选择、工艺路线设计与比较、工序设计、工序加工程序编制、编写设计说明书等。 3 毕业设计 的要求 在加工时，保证零件加工质量；适合一般现场条件，能显著提高生产效率；降低生产成本，适应强；工艺合理，工艺资料齐全，说服力强。 4 毕业设计 的效果 通过这次设计，使我们利 用所学知识，解决基本问题，熟悉以前旧知识，应运现在新知识，解决实际问题，在原来的基础上，在上一步新台阶。 5 毕业设计 的原则 我认为设计的原则是从准备资料到说明书的结束，应尽量提高生产效率的前提下，降低成本，保证加工质量，稳定可靠，提高经济效益。 nts 阀体 零件毕业设计 - 3 - 第 2 章 零件图样分析 2.1 零件的功用、材料和性能 该阀体是一个管道控制阀，通过一处外螺纹，一处带螺纹孔的方形壁与其他物体连接。顶部内螺纹是用来安装控制阀门，利用阀门来控制液体的开关以及流量的大小。 阀体的材料是灰铸铁 HT350，其抗拉强度大于 350MPa。 灰铸铁有很多优良性能： 第一 ，铸造性能好，灰铸铁熔点低、流动性好。 第二 ，减振性好，石墨割裂了基体，阻止了振动的传播，并将振动能量转变为热能而消失。 第三 ，切削加工性能好，片状石墨割裂了基体，使切削容易脆断，且石墨有减振的作用，减少了刀具的磨损。 第四 ，缺口敏感性低。 2.2 形体分析 此零件是阀体，从零件图上看， 阀体左端通过螺柱和螺母与阀盖连接，形成球阀容纳阀芯的 43 空腔，左端的 50H11 圆柱形槽与阀盖的圆柱形凸缘相配合；阀体空腔右侧 35H11 圆柱形槽，用来放置球阀关闭时不泄露流体的密封圈；阀体右 端有用于连接系统中管道的外螺纹 M362，内部阶梯孔 28.5 、 20 与空腔相通；在阀体上部的 36 圆柱体中，有 26、 22、 18 的阶梯孔与空腔相通，在阶梯孔内容纳阀杆、填料压紧套；阶梯孔顶端 90扇形限位凸块，用来控制扳手和阀杆的旋转角度。 从尺寸上分析， 阀体的结构形状比较复杂，标注尺寸很多，这里仅分析其中主要尺寸，其余尺寸读者自行分析。 以阀体水平轴线为径向（高度方向）尺寸基准，注出水平方向的径向直径尺寸 50、 35、 20 和 M362 等。同时还要注出水平轴线到顶端的高度尺寸56。 nts 阀体 零件毕业设计 - 4 - 以阀体 垂直孔的轴线为长度方向尺寸基准，注出铅垂方向的径向直径尺寸 36、 M241.5、 22H11、 18H11 等。同时还要注出铅垂孔轴线与左端面的距离 21。 以阀体前后对称面为宽度方向尺寸基准，注出阀体的圆柱体外形尺寸 55、左端面方形凸缘外形尺寸 7575，以及四个螺孔的定位尺寸 70。同时还要注出扇形限位块的角度定位尺寸 4530。 2.3 技术要求分析 尺寸精度：阀体的尺寸精度中 50， 35 的精度为 IT7。尺寸 41 的公差是0.06，精度为 IT9。尺寸 43 的公差是 0.039，精度是 IT8.尺寸 21 的公差是 0.05，精度是 IT9. 尺寸 22， 20 的公差是 0.033，精度是 IT8. 尺寸 5 的公差是 0.18，精度是 IT13. 尺寸 18 的公差是 0.027，精度是 IT8. 尺寸 56 的公差是 0.12，精度是 IT10. 位置精度 :指零件的各表面之间相互位置精度。 20 和 35 的同轴度应达到设计要求。四个螺纹孔对 35 的轴线的位置度也应达到设计要求。 表面粗糙度：零件的各表面的粗糙度应达到设计要求的粗糙度 Ra 值。 热处理性能：作用零件的使用要求，其材料性能是很重要，对加工切削也有很大影响。 项目 说明 0.025 A 033.0020内孔轴线对025.0035内孔轴线的同轴度公差为0.025 0.05 A 左端面相对基准 A 025.0035 圆柱面其垂直度要求为 0.05 0.02 A 027.0018 的内孔相对基准 025.0035 的起垂直度要求是 0.02 0.06 A 被测轴线必须位于直径为公差值 0.06的范围内轴线 位于相对于基准 A025.0035所确定的理想位置上 HT350 材料为灰铸铁 nts 阀体 零件毕业设计 - 5 - 2.4 零件的工艺性分析 2.4.1 工艺性分析 零件工艺性是指所设计的零件能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。它包括零件的各个制造工程中的工艺性，有零件结构的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、切削加工等工艺性由此可见，零件结构工艺性涉及面很广，具有综合性，必须全面综合地分析。在制定机械加工工艺规程时，主要进行零件切削加工工艺性分析。 零件结构工艺性分析，可从零件尺寸和公差的标注、零件的 组成要素和零件的整体结构等方面来阐述。 2.4.2 零件的工艺性 零件要素是指组成零件的各加工面。显然零件要素的工艺性会直接影响零件的工艺性。零件要素的切削加工工艺性归纳起来有以下三点要求： 1) 各要素的形状应尽量简单，面积应尽量少，规格应尽量标准和统一。 2) 能采用普通设备和标准刀具进行加工，且刀具易进入、退出和顺利通过加工表面。 3) 加工面与非加工面应明显分开，加工面之间也应明显分开。 2.4.3 零件的加工工艺性分析 此零件是阀体，主要加工面是外圆、内孔、端面、阶台孔、内螺纹和沟槽等，而且加工的 内表面比外表面多，就带来了许多困难： （ 1） 孔加工是在零件的内部进行，切削情况不易直接用眼睛来观察； （ 2） 切屑不易排出，冷却液难以注入切削区域； （ 3） 当加工时，壁厚比较薄，加工时容易产生变形； （ 4） 内孔的测量要比外圆难，尤其是小孔。 就阀体零件来说： nts 阀体 零件毕业设计 - 6 - （ 1） 该工件是以左端面和轴线为基准，根据基面先行的原则，第一道工序应以右端面外圆定位加工左端面及内孔。 （ 2） 因阀体零件的壁厚较薄，在各道工序夹持工件时应注意防止变形。 （ 3） 该工件内孔 20 和 35 有同轴度要求，所以在加工时 20、 35 应在一次装夹内完成加工。 （ 4） 该工件螺纹孔 4-M12 对 35 的轴线有位置度要求，所以在加工 4-M12螺纹孔时，应设计专用钻模，才能保证位置度的要求。 nts 阀体 零件毕业设计 - 7 - 第 3 章 毛坯设计 3.1 生产纲领 该零件的年产量是 5000 件，属于中批生产，为了提高生产效率，应尽量采用专业夹具、刀具。 3.2 毛坯制造方法 毛坯的选择 1） 该零件的毛坯选择 HT350 钢，采用铸造。零件在进行加工铣削时，由于加工过程，使用余量的大小，如何装夹的问题在设计毛坯时就要仔细考虑好。否则加工将很难进行，选择毛坯时应考虑一下因素： 2） 零件材料 的工艺特性，以及零件对材料组织和性能的要求，例如，铸铁和青铜不能制造，只能选铸件；钢质零件的形状不复杂，且机械性能要求不高时，可用棒料；零件形状复杂，机械性能要求不高时，可用铸钢件；机械性能要求高时，宜用锻造件毛坯。 3） 零件的结构形状和外形尺寸：例如，尺寸较大的毛坯，通常不采用模锻，压铸和精铸，多数采用砂型铸造、自由锻造及焊接等方法制坯。毛坯应有充分、稳定的加工余量零件毛坯的制造方法的选择与加工企业的生产效率、生产成本密切相关，在选择毛坯制造方法时应根据零件的生产纲领、毛坯材料、工艺特性、零件形状、生产条 件来确定。 4） 根据以上原则该零件的毛坯制造方法可选择：砂型铸造。砂型铸造的铸件，按照造型方法的不同，可分为木模手工造型和金属模造型两种。木模手工造型的精度低，加工余量大，适合于单件和小批量生产；成批及大量生产时，为提高铸造的生产效率，减少铸件的误差和加工余量，常用金属模机器造型的铸件，但其生产费用较高，铸件的重量和尺寸不能过大。 5） 压力铸造的铸件，是将熔融的金属，在压铸机中，以较高的压力和速度射入金属型中，并在压力下结晶而获得的此方法制造的铸件，精度较高，表面粗糙度较细，加工余量小，且可以铸造较复杂的结 构，但压力铸造所使用的设备和铸型昂贵，所以，这种铸造方法主要用于大批大量生产中，生产形状复杂，尺寸较小，重量不大的有色金属铸件。 nts 阀体 零件毕业设计 - 8 - 6） 经过比较分析，砂型铸造较为合适，具体的课选择叠箱造型，用于零件的批量生产和加工尺寸较小的场合，铸造的尺寸精度可达到 IT8-IT13。 7） 加工余量的确定：加工时，如果余量留得过大，不但浪费材料，而且增加机械加工劳动量和生产工时，使生产成本增高，降低生产率，余量留得过小，一方面使毛坯制造困难，另一方面在机械加工时，也常因余量留得过小而使用划线找正确等方法，不仅增加了生产工时， 而且还有可能制造废品，因此，必须合理的选择加工余量。 3.3 毛坯尺寸确定 加工表面的余量如下所示： 基本尺寸 加工余量数值（单边） M36 2 2 80 2 56 2 43 4 18 2 20 2 主要毛坯尺寸如图所示： 基本尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差等级 IT M36 2 4 40 11-13 18 4 14 11-13 20 4 16 11-13 43 8 35 11-13 56 2 58 11-13 80 2 84 11-13 3.4 毛坯简图（见附图） nts 阀体 零件毕业设计 - 9 - 第 4 章 零件加工工艺方案的拟定 4.1 加工顺序的安排 工件的机械加工工艺路线中，要经过切削加工、热处理和辅助工序。因此，在拟定工艺路线时，必须全面地把切削加工、热处理和辅助工序一起考虑合理安排。 4.1.1 机械加工工序的安排原则 （ 1） 先加工基准面 选择为精基准的表面，应该安排起始工序先进行加工，以便尽快为后续工序提供精基准。 这有利于保证加工精度。 （ 2） 划分加工阶段 根据加工质量的要求常划分为粗加工、半精加工、精 加工。 由于工件的加工质量要求不是很高，所以划分为粗粗加工、半精加工、精加工三个阶段。 （ 3） 先面后孔 对于箱体、支架和连杆等工件，应先加工面后加工孔。这是因为平面的轮廓平整，安放和定位比较稳定可靠，若先加工好平面，就以平面定位孔，保证平面和孔的位置精度。此外，由于平面先加工好了，给平面上的孔加工也带来方便，使刀具的初始切削条件能得到改善。 （ 4） 次要表面穿插在各加工阶段进行 4.1.2 热处理工序安排原则 退火与正火：属于毛坯预备性热处理，应安排在机械加工之前进行。 时效：为了消除残佘应力，对于 尺寸大、结构复杂的铸件需在在粗加工前、 后各安排一次时效处理；对于一般铸件在铸造后或粗加工后安排一次时效处理；对于精度要求高的铸件，在半精加工前、后务 必 安排一次时效处理；对于精度高、刚度差的零件，在粗车、粗磨半 精 磨后各需安排一次时效处理。 nts 阀体 零件毕业设计 - 10 - 淬火：淬火后工件硬度提高且易变形，应安排在精加工阶段的磨削加工前进行。 渗碳：渗碳易产生变形，应安排在精加工前进行。为控制渗碳层厚度，渗碳前需要安排精加工。 氮化：一般安排在工艺过程的后部、该表面的最终加工之前，氮化处理前应调质。 4.1.3 确定工 序集中于分散 (1)工序集中 工序集中 就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成，每道工序加工内容多，工艺路线短。其主要特点是： 可以采用高效机床和工艺装备，生产率高； 减少了设备数量以及操作工人人数和占地面积，节省人力、物力； 减少了工件安装次数，利于保证表面间的位置精度； 采用的工装设备结构复杂，调整维修较困难，生产准备工作量大。 (2)工序分散 工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内完成，每道工序加工的内容少，工艺路线很长。其主要特点是： 设备和工艺装备比较简单，便 于调整，容易适应产品的变换； 对工人的技术要求较低； 可以采用最合理的切削用量，减少机动时间； 所需设备和工艺装备的数目多，操作工人多，占地面积大。 在拟定工艺路线时，工序集中或分散的程度，主要取决于生产规模、零件的结构特点和技术要求，有时，还要考虑各工序生产节拍的一致性。一般情况下，单件小批生产时，只能工序集中，在一台普通机床上加工出尽量多的表面；大批大量生产时，既可以采用多刀、多轴等高效、自动机床，将工序集中，也可以将工序分散后组织流水生产。批量生产应尽可能采用效率较高的半自动机床，使 工序适当集中，从而有效地提高生产率 。 nts 阀体 零件毕业设计 - 11 - 根据上述工序安排的原则，可将阀体的加工顺序安排如下： 第一步，铸造毛坯，时效处理； 第二步，平左端面，并加工横向孔； 第三步，加工纵向孔； 第四步，加工左端面四个螺纹孔； 第五步，加工凸台； 第六步，检验入库。 4.2 各加工表面加工阶段的划分 在加工过程中，正确选择加工方法，不但能提高生产效率，而且能降低生产成本。 根据阀体零件的表面粗糙度值和尺寸公差等级，各加工表面加工阶段划分如下： 加工位置 加工阶段划分 左端面 粗车 半精车 精车 右端面 粗车 半精车 精 车 上断面 粗车 半精车 精车 35 孔 粗镗 半精镗 精镗 20 孔 钻 粗铰 精铰 50 孔 粗镗 半精镗 精镗 43 孔 粗镗 半精镗 精镗 M36X2 螺纹 粗车螺纹 精车螺纹 28.5 孔 粗镗 nts 阀体 零件毕业设计 - 12 - 18 孔 粗镗 半精镗 精镗 22 孔 粗镗 半精镗 精镗 24.3 槽 粗车 26 孔 粗镗 半精镗 M24 螺纹 粗车螺纹 精车螺纹 4-M12 螺纹孔 钻 攻螺纹 28.5 孔 粗车 精车 4.3 安排加工工艺路线 根据加工顺序的安排和表面加工阶段的划分，可将零件的加工工艺 路线安排如下： 方案一： （ 1） 铸造毛坯 （ 2） 时效处理 （ 3） 车左端面，粗镗孔 35、 43、 50，钻 20 （ 4） 调头，车右端面，粗车、半精车右端外圆表面 （ 5） 调头，粗、精铰孔 20，半精、精镗孔 35、 43、 50 （ 6） 调头，精车右端外圆表面，车 M36 螺纹 （ 7） 平上端面，镗孔 18、 22、 26，车孔 24.3，车 M24 螺纹 （ 8） 钻 攻 4-M12 螺纹 （ 9） 铣凸台 （ 10） 检查 （ 11） 包装入库 方案二： nts 阀体 零件毕业设计 - 13 - （ 1） 铸造毛坯 （ 2） 时效处理 （ 3） 车左端面，粗、半精、精镗孔 35、 43、 50；钻、粗铰、精铰20 （ 4） 调头，车右端面，车孔 28.5；车右端外圆表面，倒角；车 M36 2螺纹 （ 5） 车上端面，镗孔 18、 22、 26，车孔 24.3；车 M24 螺纹 （ 6） 钻 攻 4-M12 螺纹 （ 7） 铣凸台 （ 8） 检查 （ 9） 包装入库 4.4 工艺方案的比较与优先 方案一：这套方案的定位基准高，粗，精加工穿插进行。但由于在加工横向阶梯孔时，装夹次数很多，这样务必会增加加工的安装误差，安装次数多了，耗费了很多时间，降低了生产效率，且要求工人的技术等级比较高，经济性不好。因此，这套方案有待改 进。 方案二：采用这一方案，一次装夹中能加工面多，且粗、精加工在一次装夹中完成，减少了安装误差。这样便于保证工件的加工质量，提高生产效率。同时，也提高了加工的稳定性和经济性。这套方案是一套可行的方案。 nts 阀体 零件毕业设计 - 14 - 第 5 章 工序设计 5.1 定位基准的选择 制定工艺规程时，合理地选择定位基准，对保证零件加工精度和安排加工顺序有很大的影响。用夹具装夹时，定位基准的选择还会影响到夹具的结构，因此定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。选择定位基准时，应注意减少装夹次数，尽量做到在一次安装中能把零件上所有要加工表面都加工出来 多选择共建上不需要铣削的平面和孔作定位基准。对薄板件，选择的定位基准应有利于提高工件的刚性，以减少切削变形。定位基准应尽量与设计基准重合，以减少定位误差对尺寸精度的影响。基准是零件上用以确定其他点、先、面得为之多一句的点、线、面。基准根据其功能不同可分为设计基准和工艺基准。基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产效率得以提高，否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚至会造成零件的大批量报废，使生产无法进行。 （ 1）设计基准 是设计图样上采用的基准。有零件图分析，该零件的设计基准为 35. （ 2）定位基准 加工时，使工件在机床或夹具占据正确位置所用的基准。就该零件可选择两条轴线作为定位基准。在拟定工艺路线时，应尽量使工序基准和定位基准重合，减少基准不重合误差。 5.1.1 粗基准的选择 （ 1） 选择粗基准时，主要考虑两个问题：一是合理地分配各加工余量；二是保证加工面与不加工面的互相位置关系。具体选择时考虑下列原则： （ 2） 对于具有加工面与非加工面的弓箭，为了保证非加工表面与加工表面之间的位置要求，应选择非加工表面作粗基准。 （ 3） 对于具有较多加工表面的工件，选择粗基准时，应考虑合理分配各表面之间的 加工余量。若需要保证各主要加工表面都有足够的余量，应选择毛坯余量最小的表面作粗基准。若对于工件上的某些重要表面，为了尽可能使其加工余量均匀，则应选择重要表面作粗基准。 （ 4） 粗基准应避免重复表面使用。在同一尺寸方向上，粗基准通常只允许使用一次，一面产生较大的定位误差。对于此零件，加工左端面时，选择右端面作为粗基准。 nts 阀体 零件毕业设计 - 15 - （ 5） 选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口或飞边等缺陷，以便定位准确、加紧可靠。 （ 6） 对于工件上的某些重要表面，为何尽可能的使加工余量均匀，应选择重要表面为粗基准。 5.1.2 精基准的选 择 在选择定位基准时要遵循基准重合，基准统一，自为基准，互为基准保证工件定位精确，加紧可靠，操作方便的原则。 （ 1） 基准重合：采用设计基准作为定位基准称为基准重合。为避免基准不重合而引起的基准不重合误差，保证加工精度应遵循基准重合原则。 （ 2） 基准统一：在工件的加工过程中尽可能地采用统一的定位基准，称为基准统一原则，遵循基准统一原则时，加工面之间的位置精度虽不如基准重合时那样高，即增加一个由辅助基准到设计基准之间的不重合误差，但是仍比基准多次转换时的精度高，因为多次转换基准会有多个基准不重合误差。 （ 3） 自 为基准原则 当表面精加工要求加工余量小而均匀时，选择加工表面本身为定位基准的原则。 为了使加工面间有较高的位置精度，使加工余量小而均匀，可采用反复加工、互为基准原则。 该零件在加工内孔时，都以下表面为基准，且众多位置度要求都以它为精基准。这种方法遵从基准统一原则。 工件的定位是通过工件上的定位基准面和夹具上定位元件工作表面之间的配合接触实现的，一般应根据工件上定位基准面的形状，选择相应的定位元件，为了保证加工精度。在机床上加工零件时，必须先使工件在机床上占据一个正确的位置，即定位，然后夹紧。 在铣床加工工件 时，工件的定位遵循六点定位原则。在选择定位基准时，要全面考虑各个工件的加工情况，保证工件定位准确，装卸方便，能迅速完成工件的定位和夹紧，保证各项加工的精度，应尽量选择工件的设计基准作为定位基准。 根据以上原则额图纸分析，定位基准选择两轴线，这样可以保证位置精度要求。 nts 阀体 零件毕业设计 - 16 - 5.2 加工设备的选择 机床设备的选择应根据零件的外形结构、外形尺寸、加工技术要求、生产类型和生产厂家自身的生产条件来确定，在保证加工精度要求和经济效益的前提下选择合理的机床设备。 加工设备的选择：在选择机床时，应考虑以下几点： （ 1） 所 选用的机床精度应和工件的精度相适用。 （ 2） 所选用的机床技术规格应与工件的外形尺寸相适应，即小零件选用小机床，加工大零件多选用大机床，做到合理选用。 （ 3） 多选用的机床生产效率和自动化程度应与零件的生产纲领相适应。通常单件、小批生产选择工艺范围较广的通常机床；而大批量生产时，往往选用生产率和自动化程度较高的专门化或专用机床。 （ 4） 机床的选择还应该结合现场的实际情况，充分利用现有设备。 加这一阀体，所选用的设备有： CA6140、 Z3040 台式钻床、 X6132。 根据该零件的形状结构和技术要求，可选择以下的机 械设备进行加工。 CA6140 型普通车床参数及配置表 名称 技术参数 工件最大直径 在床身上 400 在刀架上 210 顶尖间最大距离 650、 900、 1400、 1900 加工螺纹范围 米制螺纹 1-12 英制螺纹 2-24 模数螺纹 0.25-3 径节螺纹 7-96 nts 阀体 零件毕业设计 - 17 - 主轴 最大通过直径 48 孔锥度 莫氏 6# 正转转速级数 24 正转转速范围 10-1400 反转转速级数 12 反转转速范围 14-1580 进给量 纵向级数 64 纵向范围 0.028-6.33 横向级数 64 横向范围 0.014-3.16 滑板行程 横向 320 纵向 650,900,1400,1900 刀架 最大行程 140 最大回转角 90 刀架支承面到中心高距离 26 刀杆截面 25 25 尾座 顶尖套最大移动量 150 横向最大移动量 10 顶尖莫氏锥度 5 电机功率 主电机 7.5 总功率 7.84 外形尺寸 长 2148,2668,3168,3668 宽 1000 高 1267 工作精度 圆度 0.01 圆柱度 200： 0.02 平面度 0.02/ 300 表面粗糙度 1.6-3.2 nts 阀体 零件毕业设计 - 18 - Z3040 型摇臂钻床参数及配置表 名称 技术参数 加工最大直径 40 主轴中心线距立柱距离 350-1600 主轴端面至底座工作面距离 350-1250 主轴最大行程 315 主轴莫氏锥度 4# 主轴转速级数 16 主轴转速范围 25-2000 主轴进给量级数 16 主轴进给量范围 0.04-3.2 主轴最大扭转力矩 490 最大进给力 15680 主轴箱最大水平移动距离 1060 横臂最大升降距离 650 横臂最大回转角度 360度 电动机总容量 6.19 主电动机功率 3 机床重量 3.5 机床外形尺寸：长 2490 宽 1060 高 2645 nts 阀体 零件毕业设计 - 19 - X6132 型铣床参数及配置表 名称 技术参数 工作台尺寸（长宽） 1250 320 工作台最大行程：纵向 800 横向 300 垂直 400 工作台最大回转角度 45度 T型槽数 3 主轴回转级数 18 主轴回转范围 30-1500 主轴端孔锥 度 7： 24 主轴孔径 29 主轴中心线到工作台面间距离 30-430 主轴中心线到悬梁间距离 155 床身垂直导轨到工作台面中心距离 215-515 刀杆直径 27， 22， 32 进给量范围： 纵向 10-1000 横向 10-1000 垂直 3.3-333 快速进给量： 纵向与横向 2300 垂直 766.6 主传动电机： 功率 7.5 转速 1450 进给传动电机 功率 1.5 转速 1410 机床外形尺寸： 长 1831 宽 2064 高 1718 nts 阀体 零件毕业设计 - 20 - 5.3 刀具的选择 在特定的条件下，选用一把较好的刀具来进行切削加工可以达到优质、高效、低耗的目的的刀具选用的基本原则： （ 1） 切削效率高 能在最短的机动时间内完成零件的加工。 （ 2） 加工质量好 能保证或提高零件的精度和光洁度。 （ 3） 辅助时间少 刃磨方便、耐用。 （ 4） 断屑性能好 断屑良好排屑顺利。 （ 5） 经济效益高 刀具制造方便成本低，充分利用刀具切削部分材料。 一般情况下，应优先选用标准刀具（特别是硬质合金可转位刀具）。硬质合金是制造高速切削刀具的主要材料，其硬 度高、耐磨性和耐热性好，具有一定的使用强度，缺点是韧性差，性脆，但这缺点，可通过刃磨合理的几何参数来弥补。所以，目前硬质合金是一种应用广泛的刀具材料。该零件所用的刀具有：内孔车刀（为了减小径向切削力，防止振动主偏角 Kr60-70 度，副偏角 15-30 度之间）、 20 的钻头、 45 度硬质合金车刀、外螺纹车刀、内切槽刀、 10 的钻头、立铣刀、机用丝锥等。 5.4 切削用量的选择 切削用量包括主轴转速（切削速度）、被吃刀量、进给量和侧吃刀量对于不同的加工方法，需要选择不同的切削用量。正确地选择切削用量，对保证加工质量 ，提高生产效率，获得良好的经济效益，都有重大意义。 选择时，优先考虑被吃刀量，然后考虑进给量，最后考虑切削速度。 切削用量主要包括主轴转速、进给速度和切削深度等，切削用量的参数都应在加工程序中反映，、其具体值可根据所有数控机床的工艺特性、参考切削用量手册并结合实践确定。 nts 阀体 零件毕业设计 - 21 - 背吃刀量的确定 在机床夹具刀具和零件等的钢度允许条件下，尽可能选取较大的背吃刀量，以减少走到次数，提高生产效率。切削深度应根据工件的加工余量和工艺系统的刚度来确定，粗加工时，除留下精加工、半精加工的余量外，尽可能一次走刀将粗加工余量切除： 不能一次切除时，也应按先多后少的不等余量发加工。切除有硬皮的工件或切除不锈钢等冷硬严重的材料时，应使切削深度不超过硬皮或冷硬层深度。精加工时，应根据粗加工与表层尽可能大的进给量；最后根据刀具的耐用度确定最佳的切削速度。 1. 粗加工时切削用量的选择量或侧吃刀量，其次确定进给速度，最后确定切削速度。 2.精加工时的切削用量的选择原则。首先根据粗加工后的余量，定吃刀量：其次根据加工的表面的粗糙度要求，选取较小 的进给量，最后在保证刀具耐用度的前提下，尽可能选取较高的切削速度 。 从刀具的耐用素出发，切削用量的选择方 法是：先选取背吃进给速度通常是根据零件的加工精度和表面粗糙及刀具和材料进行选择的。最大进给速度受机床伺服系统性能的限制，并与机床的脉冲当量有关。 1）当工件的质量要求能够得到保证时，为提高生产效率，可选择较高的进给速度。 2）在切断、加工深孔或用高速钢刀加工时，宜选择较低的进给速度。 3）当加工精度要求较高时，进给速度应选小些，常在 20-50mm/min 4）进给速度应与主轴转速和切削深度相适应。 根据以上原则，该阀体的机械加工切削用量选择如下： 端面 粗加工 pa =1 2mm, f=0.08 0.1mm r, n=500r min 半精加工 pa =0.2 0.5mm, f=0.08 mm r, n=600 r min 精加工 pa =0.1mm, f=0.05 mm r, n=900 r min 内孔 粗加工 pa =1 2mm， f=150mm min, n=500 r min 半精加工 pa =0.2 0.5mm, f=100mm min, n=700 r min 精加工 pa =0.1mm, f=75mm min, n=800 r min nts 阀体 零件毕业设计 - 22 - 退刀槽 f=100mm min， n=350 r min 钻孔 f=0.13 0.15mm r， n=1000 r min 攻螺纹 v=0.133m s, n=150r min 车螺纹 f=120mm min, n=300 r min 5.5 量具的选择 单件小批量生产选用通用 刀具，如游标卡尺、千分尺和百分 尺表等： 而在大批量生场中，则应尽量选择效率较高的专用量具。总之，所选量具的量程和精度要与工件的尺寸和精度相适应。测量该零件所选用的量具有： 0-150 的游标卡尺、百分表等。 5.6 夹具的选择 对于中批、大批大量生产，为提高劳动生产率而采用高效夹具，小批生产应用成组技术时，可采用可调夹具和成组夹具。阀体零件生产纲领为 5000 件每年，属于中批生产，而由于结构相对复杂，用通用夹具，难以保证其加工精度，也不利于装夹。因此，选用专用夹具生产加工。 在加工纵向孔时，设计专用车床夹具。 在加工端面螺纹孔时，设计专用钻床夹 具。 5.7 时间定额计算 时间定额不仅是劳动生产率的指标，也是安排生产计划、计算生产成本的重要依据，还是新建或扩建工厂（或车间）时计算设备和工人数量的依据。 为了正确地确定时间定额，通常把工序消耗的时间分为基本时间、铺、时间、布置工作地时间、休息与生理需要时间、准备和终结时间组成。根据经验一般定额时间是基本时间的五倍。因此根据基本时间计算公式 pfnfazlT bnts 阀体 零件毕业设计 - 23 - 式中 Tb-基本时间（ min） fl -工作行程的计算长度，包括加工表面的长度、刀具切入和切出长度（ mm） Z-工序余量（ mm） n-工作的旋转速度（ r/min） f-刀具的进给量（ mm/r） pa -切削深度（ mm） nts 阀体 零件毕业设计 - 24 - 第 6 章 机床夹具概述 在对工件进行机械加工时，为了保证加工的要求，首先要使工件相对道具及机床 有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。因此，在进行机械加工前，先要将工件装夹好。 6.1 机床夹具的组成 1、定位装置 其作用是使工件在夹具中占据正确的位置。 2、夹紧装置 其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确的正确位置。 3、对刀或导向装置 其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。 4、连接原件 其作用是确定夹具在机床上的正确位置。 5、夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体 。 6、其他元件或装置 是指家家具中因特殊需要而设置的元件或装置。根据加工需要，有些夹具上设置分度装置、靠模装置；为能方便、准确定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。 以上各组成部分中，定位元件、夹紧装置和夹具体是机床夹具的基础组成部分。 6.2 机床的分类 机床夹具种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。 1、 按夹具的使用特点可分为：通用夹具，专用夹具，可调夹具，组合夹具，nts 阀体 零件毕业设计 - 25 - 拼装夹具。 2、 按使用机床可分为：车床夹具，铣床夹具，钻床夹具，镗床夹具，齿轮机床夹具，数控机床夹具，自动机床夹具 ，自动线随行夹具以及其他机床夹具。 按夹紧的动力源可分为：手动夹具，气动夹具，液压夹具，气液增力夹具，电磁夹具以及真空夹具等。 6.3 工件的装夹方法 工件装夹的方法有两种： 1、 将工件直接装夹在机床的工作台或花盘上 2、 将工件装夹在家具上 采用第一种方法装夹的效率低，一般要求先按图纸要求在工件的表面上划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时，用划针或面分表找正后再夹紧。一般用于单件和小批生产。批量较大时，都采用夹具装夹工件。 采用夹具装夹工件有如下优点： a、保证加工精度，稳定加工质量 b、缩短辅助时间，提高劳动生产 率 c、扩大机床的使用范围，实现 “一机多能 ” d、改善工人的劳动条件，降低生产成本 nts 阀体 零件毕业设计 - 26 - 第 7 章 工件的定位及定位元件 7.1 工件在夹具中的定位 （ 1）工件的定位的基本原理 六点定则 用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度，使工件在夹具中的位置完全确定，称为 “六点定位原则 ”，简称 “六点定则 ”。 六点定则是工件定位的基本法则，用于实际生产时，起支承点作用的是一定形状的几何体，这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件。 限制工件自由度与加工要求的关系 工件定位时，影响加工要求的自由度必须限制；不影响加工 要求的自由度，有时要限制，有时可不限制，视具体情况而定。习惯上，工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位，工件限制的自由度少于六个，但能保证加工要求的定位称为不完全定位。 在工件定位时，以下情况允许不完全定位： a 加工通孔或通槽时，沿贯通轴的位置自由度可不限制。 b 毛坯（本工序加工前）是轴对称时，绕对称轴的角度自由度可不限制。 c 加工贯通的平面时，除可不限制沿两个贯通轴的位置自由度外，还可不限制绕垂直加工面的轴的角度自由度。 夹具上的定位元件重复限
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