阀体的工艺规程及夹具设计

浙江纺织服装学院目 录1.零件的分析 .11.1 零件的作用 .11.2 零件的结构 .11.3 零件的工艺分析 .22.工艺规程设计 .22.1 确定毛坯的制造形式 .22.2 基面的选择 .22.3 制定工艺路线 .22.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .42.5 确定切削用量及基本工时 .52.5.1 切削用量的选择原则 .52.5.2 粗加工时切削用量的 选择原则 .52.5.3 精加工时切削用量的选择原则 .63.专用夹具设计 .73.1、定位基准的选择 .73.2 夹紧方案 .73.3 导向 .73.4 夹具体设计 .73.5 切削力及夹紧力的计算 .83.6 定位误差分析 .94.毕业设计心得体会 .9参考文献 .10 1阀体的工艺规程及夹具设计摘要：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之后进行的。这是我 们在进行毕业设计之前对 所学课程的一次深入的综合性链接，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们二年的大学生活中占有十分重要的地位。本文主要说明了阀体的工艺规程设计及夹具设计，其中包括零件的作用、结构、工艺分析与专用夹具设计的过程等内容。关键词：阀体，工艺规程，夹具，设计1.零件的分析1.1 零件的作用“阀”的定义是在流体系统中，用来控制流体的方向、压力、流量的装置。阀门是使配管和设备内的介质（液体、气体、粉末）流动或停止、并能控制其流量的装置。 图 1-1 零件图1.2 零件的结构该零件是由铸铝合金经过多种加工而得到的，如图 1-1。零件加工的部分有:主视图上的上下两端面、25 的孔、螺纹 M366H ；BB 剖视图上两端面以及 216、20 两孔、孔 4X10 以及螺纹孔 4xM6、2XM6。其余铸造成型。 1.3 零件的工艺分析1）用专用铣夹具定位加工上下两端面。2）用专用钻夹具定位加工 25 孔以及螺纹 M366H。3）用专用铣夹具定位加工两端面以及孔 4X10。4）用专用镗夹具定位钻 16、20 两孔。5）钻攻螺纹 4XM6、2XM6。2.工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料是铸铝合金。零件年产量是大批量，而且零件加工的轮廓尺寸不大，在考虑生产率保证加工精度后可采用金属铸造成型。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，20、M35 铸出通孔并放余量，其余孔和螺纹孔都铸成实心。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。2.2 基面的选择基面的选择是工艺规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）粗基准的选择因为阀体为非轴类零件，执照“保证不加工表面与加工表面相互精度原则”“先面后孔”的粗基准选择原则，所以对于本零件可以先以阀体的底平面作为粗基准，加工上平面。2）精基准的选择原则精基准的选择原则主要应该考虑基准重合和基准统一原则的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。以已加工的底平面为精基准加工另一端面和其他的孔。以保证基准重合和统一原则。2.3 制定工艺路线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。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以采用普通机床配以专用工装，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应考虑 3经济效果，以便降低成本。1）工艺路线方案一：工序 1：铸金属型铸造，清砂工序 2：热热处理，时效处理工序 3：铣（1）粗铣下底平面，留加工余量 1mm。（2）以底平面定位铣上平面留加工余量 1mm。工序 4：铣（1）精铣下底平面尺寸至 64 准。（2）以底平面定位铣上平面至尺寸要求。工序 5：铣 粗铣尺寸为 75.2 的两端面、留加工余量 1mm。工序 6：铣 将两端面的尺寸精铣至 75.2 准。工序 7：钻 钻孔 410 准工序 8：钻（1）钻孔 18 和 14（2）再扩孔至 20 和 16。工序 9：钻 1）钻孔 25 至 23。2）扩孔 23 至 25 准3）将 M36-6H 钻孔至 34 准工序 10：攻 机攻 M36-6H 准工序 11：攻 1）攻螺纹 4-M62）攻螺纹 2-M6工序 12：检验 按图纸检验、入库2）工艺路线方案二：工序 1：铸金属型铸造，清砂工序 2：热热处理，时效处理工序 3：刨（1）粗刨下底平面，留加工余量 1mm。（2）以底平面定位刨上平面留加工余量 1mm。工序 4：刨（1）精刨下底平面尺寸至 64 准。（2）以底平面定位刨上平面至尺寸要求。工序 5：刨 粗刨尺寸为 75.2 的两端面、留加工余量 1mm。工序 6：刨 将两端面的尺寸精刨至 75.2 准。 4工序 7：钻 钻孔 410 准工序 8：钻（1）钻孔 18 和 14（2）再扩孔至 20 和 16。工序 9：钻 1）钻孔 25 至 23。2）扩孔 23 至 25 准3）将 M36-6H 钻孔至 34 准工序 10：攻 机攻 M36-6H 准工序 11：攻 1）攻螺纹 4-M62）攻螺纹 2-M6工序 12：检验 按图纸检验、入库3）工艺方案的比较与分析方案一和方案二比较，虽然只是把铣换成了刨，但两者加工的效果是截然不同的，方案一所有平面用铣加工方案二用刨加工。根据这个零件的形状特点用铣加工比刨加工效率高。所以，加工时优先选择方案一。2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定阀体零件材料为 Zl103，生产类型为大批量生产。根据上述原始资料及加工工艺，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）铣端面主视图上：考虑其加工长度为 70mm（取最大长度） ，为保证加工精度，现取加工余量 Z=2mm，工序尺寸为 66mm，毛坯尺寸为 68mm.BB 刨面图：考虑其加工长度为 56mm，为保证加工精度，现取加工余量Z=2mm，工序尺寸为 77.2mm，毛坯尺寸为 79mm.2）钻孔钻孔：直径为 21mm 2Z=2mm钻孔：其他的孔和螺孔都为实心。（1）按照工艺手册表 2.3-13，取加工精度 F2，铸件系数 S2，铸件重1kg，则孔外端面的单边加工余量为 2.0-3.0mm,取 Z=2mm。铸件的公差按工艺手册表 2.2-14，材质系数取 M1，复杂系数 S3。 5由于毛坯及及以后各道工序的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义是的加工余量。实际上，加工余量有最大及最小之分。由于本设计规定的零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此在计算最大、最小加工余量时，应按调整法加工方式予以确定。2.5 确定切削用量及基本工时2.5.1 切削用量的选择原则正确地选择切削用量，对提高切削效率，保证必要的刀具耐用度和经济性，保证加工质量，具有重要的作用。2.5.2 粗加工时切削用量的选择原则粗加工时加工精度与表面粗糙度要求不高,毛坯余量较大。因此，选择粗加工的切削用量时，要尽可能保证较高的单位时间金属切削量（金属切除率）和必要的刀具耐用度，以提高生产效率和降低加工成本。金属切除率可以用下式计算：Zw V.f.a p.1000式中：Z w单位时间内的金属切除量（mm 3/s）V 切削速度（m/s）f 进给量（mm/r）ap切削深度（mm）提高切削速度、增大进给量和切削深度，都能提高金属切除率。但是，在这三个因素中，影响刀具耐用度最大的是切削速度，其次是进给量，影响最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的选择原则是：首先考虑选择一个尽可能大的吃刀深度 ap,其次选择一个较大的进给量度 f，最后确定一个合适的切削速度 V.选用较大的 ap和 f 以后，刀具耐用度 t 显然也会下降，但要比 V 对 t 的影响小得多，只要稍微降低一下 V 便可以使 t 回升到规定的合理数值，因此，能使V、f、a p的乘积较大，从而保证较高的金属切除率。此外，增大 ap可使走刀次数减少，增大 f 又有利于断屑。因此，根据以上原则选择粗加工切削用量对提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本是比较有利的。1）切削深度的选择：粗加工时切削深度应根据工件的加工余量和由机床、夹具、刀具和工件组成 6的工艺系统的刚性来确定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，应当尽量将粗加工余量一次切除。只有当总加工余量太大，一次切不完时，才考虑分几次走刀。2）进给量的选择：粗加工时限制进给量提高的因素主要是切削力。因此，进给量应根据工艺系统的刚性和强度来确定。选择进给量时应考虑到机床进给机构的强度、刀杆尺寸、刀片厚度、工件的直径和长度等。在工艺系统的刚性和强度好的情况下，可选用大一些的进给量；在刚性和强度较差的情况下，应适当减小进给量。3）切削速度的选择：粗加工时，切削速度主要受刀具耐用度和机床功率的限制。切削深度、进给量和切削速度三者决定了切削功率，在确定切削速度时必须考虑到机床的许用功率。如超过了机床的许用功率，则应适当降低切削速度。2.5.3 精加工时切削用量的选择原则精加工时加工精度和表面质量要求较高，加工余量要小且均匀。因此，选择精加工的切削用量时应先考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产效率。1）切削深度的选择：精加工时的切削深度应根据粗加工留下的余量确定。通常希望精加工余量不要留得太大，否则，当吃刀深度较大时，切削力增加较显著，影响加工质量。2）进给量的选择：精加工时限制进给量提高的主要因素是表面粗糙度。进给量增大时，虽有利于断屑，但残留面积高度增大，切削力上升，表面质量下降。3）切削速度的选择：切削速度提高时，切削变形减小，切削力有所下降，而且不会产生积屑瘤和鳞刺。一般选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，尽可能提高切削速度。只有当切削速度受到工艺条件限制而不能提高时，才选用低速，以避开积屑瘤产生的范围。由此可见，精加工时选用较小的吃刀深度 ap和进给量 f，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度 V，以保证加工精度和表面质量，同 7时满足生产率的要求。粗铣床阀体下端面选用 XK5032 立式铣床根据机械制造工艺设计手册表 2.481 选取数据80/10 的高速钢套式面铣刀 切削速度 Vf =0.8m/s切削深度 ap = 1 mm则主轴转速 n = 1000v/D = 475 r/min根据表 3.131 按机床选取 n = 500 /min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 2.67 m/s 铣阀体上端面：选用 XK5032 立式铣床 根据机械制造工艺设计手册表 2.4170 选取数据铣刀直径 D =60mm 铣削速度 V = 0.70 m/s切削深度 ap =1mm 则主轴转速 n = 800r/min根据表 3.148 按机床选取 n =1500 r/min则实际铣削速度 V = Dn/（100060） = 0.20 m/s 铣削工时为：按表 2.511基本时间 tj = zbk/nfr0z = (0.31)/(1000.0338) = 0.01 min3.专用夹具设计3.1、定位基准的选择此夹具是用于加工 BB 刨面 16 和 20 两孔。此夹具是采用一面两孔定位（面：主视图中的底平面；两孔：俯视图中成对角的两孔） 。限制工件六个自由度。这样就能较好地保证零件不会移动以及旋转，使刀具平稳地钻削。3.2 夹紧方案由于零件小，所以采用开口垫圈和螺母夹紧，属于螺旋夹紧机构。 83.3 导向用钻套进行导向，来加工 16 和 20 两孔。3.4 夹具体设计夹具体的作用是将定位、夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加工时，能承受一部分切削力。如图 1-2夹具体为铸造件，安装稳定，刚度好，但制造周期较长。图 3-1 夹具的装配图 93.5 切削力及夹紧力的计算切削力的计算：由机床夹具设计手册（表 1-2-22）得：F = 2795* 1 * 0.15 * 12.7 = 5324.475N 夹紧力的计算：由机床夹具设计手册 （表 1-2-25）得：用扳手的六角螺母的夹紧力：M=8mm, P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=90N，夹紧力：W0=6235N由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。定位误差的计算: 其设计计算如下：1）确定定位芯轴中心与直径为 10mm 孔的中心的距离及其公差。此公差取工件相应尺寸的平均值，公差取相应公差的三分之一（通常取 1/51/3） 。2）确定定位尺寸及公差本夹具的主要定位元件为一定位芯轴，结构简单，但不便于更换。该定位芯轴的基本尺寸取工件孔下限尺寸 10。3.6 定位误差分析造成的基准位置误差即为定位误差，其值为：Dw=D+d+min=0.1+0.1+0=0.2 mmDw端面的定位误差D工件孔的直径公差d芯轴的直径公差min孔和销的最小保证间隙此项中心距加工允差为 0.3mm,因此工件在加工过程中能够保证加工精度要求。4.毕业设计心得体会二年的大学学习，让我对数控技术与应用方面的知识有了一个系统而又全新的的认识，也对计算机方面的知识有了深入的了解。毕业设计是我们学习中最后一个重要的实践性环节，是一个综合性较强的设计任务，它为我们以后从事技术工作打下了一个良好的基础，对我们掌握所学知识情况进行了全面而又直观的检 10测。为了能够较好的完成这次毕业设计，我投入了万分的精力做了充分的准备工作。首先，我先针对毕业课题来考虑，在指导老师缪飞军的指点和帮助下，对所需的资料进行搜集和整理，根据设计的要求，再对资料做一个简单的归类。其次，依据指导老师