【GY181】阀体工艺规程及镗35孔工装夹具设计【机械工艺夹具类毕业设计论文】【优秀】【通过答辩】
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大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文 错误 !未指定书签。 摘要 本论文是结合实际生产，常常发现仅用通用夹具不能满足生产的要求，用通用夹具装夹工件生产效率低，劳动力大，加工质量不高，而且往往需要增加划线工序，而机床专用夹具是一种在装夹工件时应用很广泛的工艺设备，它广泛地应用于机械制造的切削加工过程中。能够有效的 降低工作时的劳动强度、提高劳动生产率、并获得较高的加工精度 ，这就需要我为某一工序而设计一套 专用夹具。 本次的论文研究的是为阀体上轴向 35 孔设计一套专用夹具。设计内容包括毛坯的选取、 工艺分析 、定位基准的选 择、工艺路线的拟定、工序内容的拟定、切削用量的选择及工序时间计算等。同时， 文中还 考虑到了阀体的加工工艺规程、工时定额、切削用量的计算以及在制定过程中所遇到问题的分析等。通过对夹具整体方案的设计，定位机构的设计，以及了解了专用夹具的设计要求，详细设计出了阀体 上加工 35 孔的夹具机构 . 在此次工艺设计中，需首先根据所给的零件图部分图样进行复原设计加工零件图，对零件进行全面的分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构。同时根据基准的选取、设计和定位原则，选择好零件的加工基准，经过反复的论证，最终设计出比 较合理的零件加工工艺路线以及合适的专用夹具 。 关键词： 专用夹具；阀体；镗；工艺。 014 届本科毕业生设计论文 is of of is in a in to of we a of a of is to a of 35 of in of of up of of of in we in of of of of in of of of of of of we of 35 s of we to to of of on of it to to of to of we we a 014 届本科毕业生设计论文 目 录 绪 论 . 错误 !未定义书签。 第一章 机械加工工艺规程 . 2 件的分析 . 2 件功用的分析 . 错误 !未定义书签。 件技术要求的分析 . 3 算生产纲领，确定生产类型 . 3 件毛坯形成 . 错误 !未定义书签。 算生产纲领，确定生产类型 . 错误 !未定义书签。 定毛坯尺寸和机加工余量 . 错误 !未定义书签。 制阀体毛坯简图 . 错误 !未定义书签。 艺规程设计 . 错误 !未定义书签。 位基准的选择 . 错误 !未定义书 签。 定工艺路线 . 错误 !未定义书签。 定加工设备级工艺装备 . 错误 !未定义书签。 工余量、工序尺寸和公差的确定 . 7 削用量的计算 . 错误 !未定义书签。 间定额的计算 . 错误 !未定义书签。 床 功率的校验 . 错误 !未定义书签。 第二章 夹具的设计 . 错误 !未定义书签。 序的工艺分析 . 错误 !未定义书签。 具定位方案 . 27 位误差的分析 . 错误 !未定义书签。 紧装置的选择及设计 . 28 紧力、夹紧误差以及 镗 削力的分析 . 29 35 的二维装配图 . 30 第三章 圆盖及其夹具的三维实体建模及装配分析 . 错误 !未定义书签。 体及其夹具零部件的三维实体建模 . 31 用夹具体的装配分析 . 31 总 结 . 33 谢 辞 . 34 参考文献 . 38 014 届本科毕业生设计论文 1 绪 论 机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段。机械制造技术基础是以机械制造中的工艺问题为研究对象，实践性较强的一门学科，通过对此门学科的课程设计，使我在下述各方面得到了锻炼： (1)能熟练 运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确的解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线的安排、工艺尺寸的确定等问题，保证零件的加工质量。 (2)提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、既经济合理又能保证加工质量的夹具的能力。 (3)学会使用手册及图表资料。 (4)培养了一定的创新能力。 本课题是研究阀体的加工工艺和夹具设计。 首先通过对零件图的分析，了解工件的结构形式，明确了具体的技术要求，从而对工件各组成表 面选择合适的加工方法。再拟订较为合理的工艺规程，充分体现质量、生产率和经济性的统一。 夹具除了夹紧、固定被加工零件外，还要求保证加工零件的位置精度、提高加工生产率。 014 届本科毕业生设计论文 2 第一章 机械加工工艺规程 件的分析 件功用的分析 阀体的应用十分广泛，是非常重要的机械零件之一。阀体的作用是接通或截断管路中的介质。该阀体是通过 4个带螺纹孔的方形壁与其他物体链接，顶部内螺纹是用来安装控制阀门，阀体左端通过螺柱与螺母与阀盖相连接。该零件的主要加工面是右端面和径向方向和轴向方向上 的孔。 设计工艺规程时必须重点考虑阀体加工工艺的可行性与合理性直接影响零件的质量、生产成本、使用性能和寿命等。 件技术要求的分析 由零件图 知该零件的材料为 零件具有足够的强度，耐磨性和抗拉性，以适应阀体的工作条件。 图 1加工零件图 014 届本科毕业生设计论文 3 该零件的主要加工面为左端面和右端面，轴向上的 20 的孔， 35 的孔和 50 的孔，以及径向上的 18 的孔， 22的孔， 26 的孔，左端面上的 4个螺纹孔。 35 的孔和 18 的孔的轴线垂直度为 35 的孔与左端面的垂直度 为 18的孔和 22 的孔精度要求较高，而其他面则相对较低 。 算生产纲领，确定生产类型 假设产品的年产量为 10000 件 /年，每台的该零件数量为 1 件 /台；结合实际的生产情况，废品率 和废品率 分别取 3和 零件年生产 N=10000 件 /年 1 件 /台 (1+3 ) (1+5 )=10814 件 /年。 查相关指导书可知，该阀体属于轻型零件，此零件为大批量生产。 件毛坯形成 算生产纲领确定生产类型 根据零件图可知，该阀体的材料为 定毛坯为铸件 零件的生产纲领为10814 件 /年，质量约为 知其生产类型为大批量生产。该阀体的轮廓尺寸不大，形状不是很复杂，可以选用机器砂型铸造。此外，为了消除残余应力，铸造后应安排人工时效。 定毛坯尺寸和级加工余量 （ 1）、铸件的尺寸公差等级 由表 以差得公差等级为 8 10级，本次选用 。 （ 2）、加工余量由精到粗分别为 A、 B、 C、 D、 E、 F、 G、 H、 J 和 K 共 10 级，对于成批和大批量生产的铸件加工余量由表 以查得为 H 级，由表 2者工艺人员手册可以的到 铸件的主要尺寸公差。 表 1圆盖主要加工余量及毛坯尺寸公差 (加工尺寸 机械加工余量 毛坯公差 毛坯尺寸 43(内圆 ) 4 9 6(外圆 ) 4 0 5(长度 ) 5 0 6(长度 ) 5(长度 ) 5 4(长度 ) 1.3 014 届本科毕业生设计论文 4 制阀体毛坯简图 毛坯图的绘制如图 1 1毛坯图 艺规程设计 位基准的选择 （ 1）粗基准的选择 定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。作为粗基准的表面应平整，没有飞边，毛刺或其他表面欠缺。这里选择阀体的左端面定位加工，可以为后续工序做好精基准。 （ 2）精基准的选择 主要应该考虑基准重合、统一基准、互为基准等原则。采用互为基准反复加工的办法达到位置度要求，然后以精铣后的 根据阀体零件的技术要求，选择阀体的左端面和 55的外圆面定位。 定工艺路线 选择工序集中的原则安排端盖的加工工序。该 阀体的生产类型为大批量生产。可以采用通用和专用设备配以专用夹具和专用刀、量具来提高生产效率，运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且在一次装夹中加工许多表面，有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。 014 届本科毕业生设计论文 5 工艺路线的拟定是制定工艺规程的总体布局，包括加工方法、划分加工阶段、加工工序安排以及热处理、检验等辅助工序 (去毛刺、倒角等 )。它不但影响加工质量和效率，而影响工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等等。 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得到 合理的保证。在生产纲领中已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，除此之外，应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 主要加工工序： (1)遵循 “ 先基准后其他 ” 原则，首先加工基准右端面， (2)遵循 “ 先粗后精 ” 原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 3)遵循 “ 先主后次 ” 原则，先加工端盖右端面，后加工端盖左端环面。 (4)遵循 “ 先面后孔 ” 原则，先加工端盖端面或者外援面，然后再加工孔。例如加工 18的孔时，应先加工上端面在加工 18的孔。热处理工序：铸造成型后，对铸件进行退火处理，可消除铸造后 产生的出早应力。提高材料的综合力学性能。辅助加工工序：由于加工零件为阀体，材料为 要面进行热处理工序，当加工完主要平面后，可安排一次中检。加工完后，需去除毛刺，在安排清洗和终检工序。 综上所述，该端盖工序的安排顺序为：铸造 热处理 基准加工 粗加工 精加工 去毛刺 清洗 终检。 根据以上分析拟定出最终的加工工艺路线： 表 1最终加工工艺路线 工序号 加工表面 尺寸精度等级 表面粗糙度 Ra/工方案 1 铸件毛坯 2 人工时效处理 3 右端面 5 粗铣 4 左端面 5 粗铣 5 20 的孔 5 钻孔 扩孔 6 孔 孔 7 35孔 孔 8 50孔 孔 9 上端面 5 粗铣 10 18孔 孔 扩孔 11 22孔 12 26 的孔 5 粗铣 13 上端面 铣 半精铣 14 上端面 铣 半精铣 15 车 014 届本科毕业生设计论文 6 16 螺纹 车 17 36 的 外圆面 5 粗车 18 25 粗车 倒角 5 粗车 19 4 孔 20 4 螺纹孔 丝 21 钳工去毛刺 22 终检入库 定加工设备及工艺设备 机床和工艺装备的选用应在尽量满足加工工艺的需要和 可靠地保证零件加工质量的前提下，与生产批量和生产节拍相适应，并应优先考虑标准化的工艺装备和充分利用现有条件，以降低生产准备费用。 考虑到本次的端盖零件精度要求不是很高，又属于大批量生产，为了使得加工方便，充分利用车间设备，广泛采用通用和专用设备，按工艺路线成流水线布置或者机群式布置。通用的机床：立式钻床 式车床 床 式铣床 据以上机床设备进行加工时，要选用的工艺装备有：专用夹具 (按加工要求设计、制造专用夹具 )专用刀具 (一般尽可能采用标准刀具，必要时采用复合刀具 )量具 (各种量规、检验仪器、检验夹具 )。具体的加工设备和工艺装备件表 表 1加工设备和工艺装备件 工序号 加工表面 加工设备 工艺装备 1 铸件毛坯 2 人工时效处理 3 右端面 立式铣床 质合金铣刀、游标卡尺等 4 左端面 立式铣床 质合金铣刀、游标卡尺等 5 20 的孔 立式钻床 柄麻花钻、游标卡尺、内径千分尺等 6 孔 立式钻床 孔钻、游标卡尺、内径千分尺等 7 35孔 卧式镗床 质合金镗刀、游标 卡尺等 8 50孔 卧式镗床 质合金镗刀、游标卡尺等 9 上端面 立式铣床 质合金铣刀、游标卡尺等 10 18孔 立式钻床 柄麻花钻、游标卡尺、内径千分尺等 11 22立式钻床 孔钻、游标卡尺、内径千分尺等 12 26 的孔 立式铣床 质合金铣刀、游标卡尺等 014 届本科毕业生设计论文 7 13 上端面 立式铣床 质合金铣刀、游标卡尺等 14 上端面 立式铣床 质合金铣刀、游标卡尺等 15 卧式车床 圆车刀、内径千分尺等 16 螺纹 卧式车床 质合金车刀、内径千分尺等 17 36 的外圆面 卧式车床 圆车刀、内径千分尺等 18 2卧式车床 质合金车刀、内径千分尺等 倒角 式车床 质合金车刀、内径千分尺等 19 4 孔 立式钻床 柄短麻花钻、游标卡尺、内径千分尺等 20 4 立式钻床 柄短麻花钻、游标卡尺、内径 千分尺等 21 钳工去毛刺 钳工台 手锤 22 终检入库 百分尺、卡尺等 工余量、工序尺寸和公差的确定 确定工序尺寸的一般方法是，由加工表面的最后一道工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸之与工序 (或工步 )的加工余量有关。有基准转换时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。由上述方法所得到的主要尺寸的加工余量、工序尺寸及公差如表 1 1主要工序加工余量、工序尺寸及公差 (加工表面 加工方法 余量 公差等级 工序尺寸 右端面 铣 左端面 铣 75 20 的孔 钻 20 孔 扩 35 的孔 镗 15 50 的孔 镗 7 端面 铣 6+ 18 的孔 钻 18 22 的孔 扩 4 26 的孔 铣 4 车 36 的外圆面 车 5 4 钻 014 届本科毕业生设计论文 8 削用量的计算 工序一：铸造毛坯 其 材料为 在工作过程中不承受冲击载荷，该端盖的轮廓尺寸不大，形状亦不是很复杂，可以选用机器砂型铸造 ， 如毛坯图 1 工序二：时效 人工时效处理。人工时效是将铸件加热到 550 650进行去应力退火，它比自然时效节省时间，残余应力去除较为彻底。 工序三：粗铣右端面 (1)切削深度 2)进给量的确定 表 ， 按 机床、工件、夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量 为 z。 (3)铣削速度 切削速度c可根据表 可以由表中直接查出。根据表 0d=125z=4， ， z 时，23m/13r/63mm/ 各修正系数为 : K K 故 cv=tv 23 n=tn 13 50r/fv=63 据 00r/35mm/此实际切削速度每齿进给量为 m 001251000 c 300 235 工序四：粗铣左端面 014 届本科毕业生设计论文 9 （ 1）切削深度 2）进给量 的确定 表 质合金铣刀粗铣平面进给量， 按 机床、工件、夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量 z。 (3)铣削速度 切削速度c可根据表 可以由表中直接查出。根据表 0d=125z=4， z 时，23m/13r/63mm/ 各修正系数为： K K 故 m 123 n=tn 13 50r/fv=63 据 立铣说明书选择 00r/35mm/此实际切削速度每齿进给量为 m 001251000 c 300 235 工序五：钻扩 20 的孔 工步一：钻 18 的孔 由工件 材料为 柄麻花钻，查表 速钢钻削铸钢的切削用量得，切削速度 20m/给量 f=r,取 20 m 5 3 010001000 rd vn 由本工序采用 立式钻床，由表 ，转速 392r/实际切削速度为 2 4 . 6 m / m 92201000 20 的孔 014 届本科毕业生设计论文 10 根据切削手册表 得扩孔钻扩 20 的孔时的进给量，并根据机 床规格选 6.0f 扩孔钻扩孔时的切削速度，根据其他相关资料，确定为 钻中，钻 m m in/ 钻1 2 7m 1 0 0 0 rn 40 工序六：扩 孔 根据切削手册表 定，查得扩孔钻扩 根据机 床规格选 9.0f 扩孔钻扩孔时的切削速度，根据其他相关资料，确定为 钻中，钻 m m in/ 81 0 0 0 rn ： 40 工序七：镗 35的孔 工步一：粗镗 33 的孔 粗镗孔至 33边余量 Z=2次镗去全部余量， 进给量 根据有关手册，确定镗床 5 ，则 m 51 0 0 00 w 根据机床选取 400014 届本科毕业生设计论文 11 工步二：半精镗 35的孔 半精镗至 35，由于半精镗与粗镗用的是同一镗杆，所以根据相关资料可得 400wn r/削 深度 5.0pa 给量 3.0f mm/r，切削速度 30v m/序八：镗 50的孔 工步一：粗镗 48 的孔 粗镗孔至 48边余量 Z=2次镗去全部余量， 进给量 根据有关手册，确定镗床 5 ，则 m 51 0 0 00 w 根据机床选取 250步二：半精镗 50的孔 半精镗至 50，由于半精镗与粗镗用的是同一镗杆，所以根据相关资料可得 250wn r/削深度 5.0pa 给量 3.0f mm/r，切削速度 30v m/序九：铣上端面 （ 1）切削深度 （ 2）进给量的确定 表 按 机床、工件、夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量 为 z。 (3)铣削速度 切削速度c可根据表 的公式计算，也可以由表中直接查出。根据表 0d=125z=4， z 时，23m/13r/63mm/ 各修正系数为： cv=tv 23n=tn 1350r/014 届本科毕业生设计论文 12 fv=63据 立铣说明书选择 00r/35mm/此实际切削速度每齿进给量为 m 001251000 c 300 235 工序十：钻扩 18 的孔 工步一：钻 16的孔 由工件材料为 柄麻花钻，查表 速钢钻削铸钢的切削用量得，切削速度 20m/给量 f=r,取 16 9016 2010001000 rd 由本工序采用 立式钻床，由表 ，转速 392r/实际切削速度为 2 1 .3 m / m 92161000 18 的孔 根据切削手册表 得扩孔钻扩 18的孔时的进给量，并根据机床规格选 6.0f 扩孔钻扩孔时的切削速度，根据其他相关资料，确定为 钻中，钻 m m in/ 钻1 2 7m 1 0 0 0 rn 40 工序 十一：扩 22 的孔 根据切削手册表 定，查得扩孔钻扩 22的孔时的进给量，并根据机 014 届本科毕业生设计论文 13 规格选 8.0f 扩孔钻扩孔时的切削速度，根据其他相关资料，确定为 钻中，钻钻同样尺寸实心孔时的切削速度。故 m m in/ 钻1 1 6m 1 0 0 0 rn 40 工序十二：铣 26 的孔 （ 1）切削深度 （ 2）进给量的确定 表 按 机床、工件、夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量 为 z。 (3)铣削速度 切削速度c可根据表 的公式计算，也可以由表中直接查出。根据表 0d=125z=4， z 时，23m/13r/63mm/ 各修正系数为： cv=tv 23n=tn 1350r/fv=63据 立铣说明书选择 00r/35mm/此实际切削速度每齿进 给量为 m 001251000 c 300 235 014 届本科毕业生设计论文 14 工序十三：铣上端面 （ 1）切削深度 2）进给量的确定 表 质合金铣刀粗铣平面进给量， 按 机床、工件、夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量 为 z。 (3)铣削速度 切削速度c可根据表 的公式计算，也可以由表中直接查出。根据表 0d=125z=4， z 时，23m/13r/63mm/ 各修正系数为： cv=tv 23n=tn 1350r/fv=63据 立铣说明书选择 00r/35mm/此实际切削速度每齿进给量为 m 001251000 c 300 235 工序十四：铣上端面 （ 1）切削深度 2）进给量的确定 表 按 机床、工件、夹具系 统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量 为 z。 (3)铣削速度 切削速度c可根据表 的公式计算，也可以由表中直接查出。根据表 0d=125z=4， z 时，23m/13r/014 届本科毕业生设计论文 15 63mm/ 各修正系数为： cv=tv 23n=tn 1350r/fv=63据 立铣说明书选择 00r/35mm/此实际切削速度每齿进给量为 m 001251000 c 300 235 工序十五：车 孔 取 卧式车床的进给量为 r,在这取 1mm/r 根据机械制造技术基础课程设计查得在粗车时 5m/由公式 n=1000 d) 可以分别求的各种切削速度所对应的转速 m c 工序十
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