阀体加工工艺车Φ36外圆及M20螺夹具设计

哈尔滨理工大学荣成学院机械制造工艺学 课程设计说明书 设计题目 制定阀体加工工艺，设计车36外圆及M20螺 纹底孔的车床夹具 班 级： 机设09-1 设 计 者： 王 骏 指导老师： 陶 福 春 评定成绩： 陶 福 春 设计日期 2011 年11月28日至 12月16 日目录设计任务书3课程设计说明书正文4序言4一 零件的分析4二 工艺规程设计4（一）确定毛坯的制造形式4（二）基面的选择5（三）制造工艺路线5（四）机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定5（五）确定切削用量6三 专用夹具设计13（一）设计主旨13（二）夹具设计13四 课程设计心得体会14参考文献15哈尔滨理工大学荣成学院机械制造工艺学课程设计任务书 设计题目 制定阀体加工工艺，设计车36外圆及M20螺 纹底孔的车床夹具 设计要求 1 中批生产 2 选用通用设备 3 采用手动加紧机构 设计内容 1 绘制加工工件图 2 制定零件的加工工艺过程，填写零件加工工 艺过程卡一张和所有工序卡的工序卡 3 设计指定的工序夹具，绘制夹具全套图纸 4 编写设计说明书一份 班 级： 机设09-1 设 计 者： 王 骏 指导老师： 陶 福 春 评定成绩： 陶 福 春 2011年 11月 14 日课程设计说明书正文序 言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课，技术基础课以及大部分专业课滞后进行的。这是我们在进行毕业设计之前对所学个课程的一次深入的总合性的链接，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将来从事的工作进行一次适应性训练，从中端粒自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。一 零件的分析 （一）零件的作用阀体是整体装置的主要零件，他支持中心部分，承受着部分静载荷，因为阀体与整个机体连接，并且中心部分与该零件工螺纹连接，因而该零件的螺纹承受着一定载荷，以及一定的冲击力，所以该工件承受这静动载荷。 （二）零件的工艺分析对零件进行分析,该零件属于类回转体零件,主体部分以中心轴为回转中心,但是在外圆上附有一个尺寸不同的凸台,二者轴线之间角度为90,回转中心在同一径向平面上。该工件两端的沉孔和内腔的壁精度要求高,内腔壁的精度为7级,且粗糙度要求Ra为3.2 和1.6,要求比较高。该零件属于类回转体的,两个端面和内腔需要加工，端面表面粗糙度为12.5，要求精度不是很高。凸台表面粗糙度为12.5，粗加工就能达到要求。孔要求精度为垂直度为0.08.1. mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：的阶梯孔，M36的螺纹，的外圆，还有轴向的两个端面，其中主要加工表面为的孔和M36mm的螺纹。2. 径向的外圆这一组加工表面包括：M20mm的螺纹孔和的外圆。这两组加工表面之间有一定的位置要求，主要是两垂直轴线的垂直度是0.08由以上分析可知，对于这两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用的夹具加工另一组表面，并且保证他们之间的位置精度要求。二 工艺规程设计（1） 确定毛坯的制造形式 零件材料为铸铁，毛坯采用铸造成型（2） 基面的选择 基面的选择是工艺规程课程设计中的重要工作之一。基面选择得正确合理可以保证加工质量，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。 1.粗基准的选择 对于一般的轴类零件而言，以外圆做为粗基准是完全合理的。对本零件来说，以的外圆作为粗基准，加工7575的端面。2. 精基准的选择 精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。用以加工表面7575的端面作为精基准。（3） 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应该是使零件的几何形状，尺寸精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应考虑经济效果，以降低生产成本。工艺路线：工序1：铸造毛坯工序2：失效处理工序3：车左端面，钻孔，精细镗的阶梯孔。工序4：调头，车的端面，车的外圆，车M36的螺纹工序5：车上端面，车的上端面及车孔工序6：攻螺纹M20工序7：终检工序8：包装入库以上工艺过程详见零件加工工艺过程卡（4） 机械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的确定 根据以上原始材料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：1. 外圆表面 轴向取mm，径向与左端对齐取41mm2. 右端面取余量值为2mm3. 轴向三孔 毛坯为实心，不冲孔。三孔的表面粗糙度分别不同，参照工艺手册确定工序尺寸及余量为：(1)钻20mm孔：钻孔： 扩孔： 2Z=1.7mm精镗： 2Z=0.2mm细镗： 2Z=0.1mm(2) 镗的孔： 镗孔： 2Z=15mm(3)镗的孔：镗孔： 2Z=6mm镗孔：mm 2Z=2mm4. 上表面加工余量为2mm（5） 确定切削用量工序1.铸造毛坯工序2.失效处理工序3.车左端面，精细镗的阶梯孔。1. 车左端面（1） 端面加工最大加工余量：a=2mm 可一次切除（2） 确定进给量f：根据切削用量简明手册，当杆尺寸为1625mm，3mm以及工件直径为40mm时f=0.4-0.5mm/r，按车床说明书取f=0.5mm/r.（3） 计算切削速度：见切削手册= （1） =110.9m/min（4）确定主轴转速：= （2） =r/min=883r/min按机床选取n=800r/min。所以实际切削速度：= （3）= =100.5m/min2. 精细镗的阶梯孔（1） 钻 f=0.4mm/r v=12m/min =239r/min 按车床选取=200r/min 所以实际切削速度 =10m/min(2) 镗 最大单边加工余量为13.5mm，较厚，一次性不能完全加工分三次加工，第一次=8mm，第二次=4mm，第三次=1.5mm，分别进行计算： 1）第一次=8mm =89m/min 确定主轴转速： =r/min=714r/min 按机床选取n=700r/min。所以实际切削速度：= = =88m/min2)第二次=4mm =98m/min 确定主轴转速： =r/min=780r/min 按机床选取n=800r/min。所以实际切削速度：= = =100m/min3)第三次=1.5mm =113m/min 确定主轴转速： =r/min=899r/min 按机床选取n=900r/min。所以实际切削速度：= = =113m/min(3) 镗的孔 最大单边加工余量为7.5mm，较厚，表面粗糙度Ra=12.5，要求不大，可一次性切除，即可达到表面粗糙度要求，=7.5mm =90m/min 确定主轴转速： =r/min=722r/min 按机床选取n=700r/min。所以实际切削速度：= = =88m/min(4) 镗的孔最大单边加工余量为4mm，表面粗糙度Ra=1.6，要求较高，精加工，可分两步操作，第一次=3mm，第二次=1mm。分别进行计算： 1）第一次=4mm =99m/min 确定主轴转速： =r/min=788r/min 按机床选取n=800r/min。所以实际切削速度：= = =100m/min 2）第二次=1mm =121m/min 确定主轴转速： =r/min=963r/min 按机床选取n=1000r/min。所以实际切削速度：= = =125.6m/min工序4：车mm端面,车的外圆，车M36的螺纹1.车外圆端面(1)端面加工最大加工余量：a=2mm 可一次切除(2)确定进给量f：根据切削用量简明手册，当杆尺寸为1625mm，3mm以及工件直径为40mm时f=0.4-0.5mm/r，按车床说明书取f=0.5mm/r.(3)计算切削速度：见切削手册= =110.9m/min（4） 确定主轴转速： = =r/min=883r/min按机床选取n=800r/min。所以实际切削速度：= = =100.5m/min2.粗车外圆，同时校验机床功率及进给机构强度（1） 背吃刀量：单边余量Z=2mm，可一次切除。（2） 进给量：根据切削手册选用f=0.5mm/r。（3） 计算切削速度： =110.9m/min（4） 确定主轴转速：= =r/min=883r/min 按机床选取n=800r/min。所以实际切削速度： = =100.5m/min（5） 检验机床功率：主切削力按切削手册公式计算 = （4） 所以=1.4KN 切削时消耗功率=KW=2.3KW 由机床说明书可知，当主轴转速为883r/min时，可以正常加工。3. 车M36的螺纹（1） 切削速度的计算：参见切削用量手册刀具寿命T=60min，采用高速钢螺纹车刀，规定粗车螺纹时=0.17走到次数i=4，精车螺纹时=0.08，走到次数i=2= m/min所以粗车螺纹时：=21.75m/min精车螺纹时：=36.8m/min（2） 确定主轴转速： 粗车螺纹时：= =190r/min按机床说明书取n=150r/min实际切削速度 ：=17m/min精车螺纹时：= =325r/min按机床说明书取n=300r/min实际切削速度 ：=34m/min工序5：车上端面，车外圆及车孔 1.车上端面。 最大加工余量为2mm，表面粗糙度Ra=12.5，要求不是很高，可一次性切除即可达到表面粗糙度要求， (1)背吃刀量：=2mm， (2)确定进给量f：根据切削用量简明手册，当杆尺寸为1625mm，3mm以及工件直径为40mm时f=0.4-0.5mm/r，按车床说明书取f=0.5mm/r. (3)计算切削速度：见切削手册= =110.9m/min （4）确定主轴转速： = =r/min=981r/min 按机床选取n=1000r/min。所以实际切削速度：= = =125m/min 2.车外圆（1）背吃刀量：单边余量Z=2mm，可一次切除。（2）进给量：根据切削手册选用f=0.5mm/r。（3）计算切削速度： =110.9m/min（4）确定主轴转速：= =r/min=883r/min 按机床选取n=800r/min。所以实际切削速度： = =100.5m/min 3.车的孔。 单边加工最大余量为9mm，不能一次加工，需两次走刀，第一次=6mm，第二次=3mm，可分别计算：（1） 第一次=6mm =92m/min 确定主轴转速： =r/min=824r/min 按机床选取n=800r/min。所以实际切削速度：= = =90m/min（2） 第二次=3mm =102m/min 确定主轴转速： =r/min=913r/min 按机床选取n=900r/min。所以实际切削速度：= = =101m/min工序6：攻螺纹M201.切削速度的计算：参见切削用量手册刀具寿命T=60min，采用高速钢螺纹车刀，规定粗车螺纹时=0.17走到次数i=4，精车螺纹时=0.08，走到次数i=2= m/min所以粗车螺纹时：=21.75m/min精车螺纹时：=36.8m/min2.确定主轴转速： 粗车螺纹时：= =380r/min按机床说明书取n=400r/min实际切削速度 ：=22m/min精车螺纹时：= =650r/min按机床说明书取n=600r/min实际切削速度 ：=34m/min 工序7：终检 工序8：包装入库最后，将以上各工序切削用来那个，工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡中，见附表三 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，通常需要设计专用夹具。决定设计车外圆及M20螺纹底孔的车床夹具。（一）设计主旨本夹具用来车外圆及M20螺纹底孔，要求如下：（1） 的端面表面粗糙度Ra=3.6（2） M20螺纹轴线与横轴有0.08mm的垂直度因此，在本道工序的加工时，不但要保证精度要求还要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。（2） 夹具设计1. 定位基准的选择由零件图可知，M20螺纹轴线与横轴最大有0.08mm的垂直度，所以应以左端面和的孔为定位基准。为了提高加工效率，现采用左端面，横轴定位和销轴定位的方法加工。如图所示2. 切削力及加紧力的计算切削力的指数公式为：=查表得=2795，=1.0，=0.75，=-0.15，=1940，=0.9，=0.6，=-0.3，=2880，=1.0，=0.5，=-0.4.（1） 车外圆由以上得=2mm，f=0.5mm/r，v=100m/min得= 1667N =600N =645N总切削力F=1885N在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数=式中-基本安全系数，=1.5 -加工性质系数，=1.1 -刀具钝化系数，=1.1 -断续切削系数，=1.1于是=3763N选用汽缸-斜楔加紧机构，楔角=，其机构形式选用型，则扩力比i=3.42.为克服水平切削力，实际加紧力N应为N=7526N式中，和为夹具定位面及加紧面上的摩擦系数，=0.25.汽缸选用。当压缩空气单位压力=0.5Mpa时，汽缸推力为3900N,由于已知斜楔机构的扩力比i=3.42，故由汽缸产生的实际夹紧力为N=3900N=39003.42=13338N此时N已大于所需的7526N的夹紧力，故本夹具可安全工作。3. 定位误差分析 定位原件尺寸及公差的确定：定位原件尺寸如图，公差要求与M20mm垂直度最大为0.08.与同轴度相同。四 课程设计心得体会通过这段时间的机械设计课程设计进一步巩固、加深和拓宽所学的知识；通过设计实践，树立了正确的设计思想，增强创新意思和竞争意识，熟悉掌握了机械设计的一般规律，也培养了分析和解决问题的能力；通过设计计算、绘图以及对运用技术标准、规范、设计手册等相关设计资料的查阅，对自己进行了一个全面的机械设计基本技能的训练。 在具体做的过程中，从设计到计算，从分析到绘图，让我更进一步的明白了作为一个设计人员要有清晰的头脑和整体的布局，要有严谨的态度和不厌其烦的细心，要有精益求精、追求完美的一种精神。从开始的传动方案的拟定的总体设计中，让我清楚的了解了自己接下来要完成的任务，也很好的锻炼了自己自主学习的能力