阀体零件加工工艺及钻25孔钻床夹具

课程设计论文论文题目：阀体零件加工工艺及钻 25 孔钻床夹具班 级： 专 业： 学生姓名： 指导教师： 日 期: 摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差合与测量等多方面的知识。阀体零件加工工艺及钻 25 孔钻床夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear box body components technological process and its the processing 140 hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error任务书I、设计(论文)题目：阀体零件加工工艺及钻 25 孔钻床夹具设计II、 毕 业设计使用的原始资料及设计技术要求（1）阀体零件工作图，附图见后一页（2）完成该零件的机械加工工艺设计（3）完成指定工序的专用夹具设计（指定钻 25 孔的底孔钻削钻床夹具的设计）（4）生产类型：大批量生产（5）生产车间条件：无专用设备，常规通用加工设备齐全（6）要求所有图纸加起来要有两张 A0 图纸那么大（7） 零件材料：Cr25Ni2Mo2Ti(8) 绘制阀体体零件工作图（9）编制阀体加工工艺过程卡和工序卡(10) 撰写课程设计说明书目 录序言 1一. 零件分析 21.1 零件作用 21.2 零件的工艺分析 2二. 工艺规程设计22.1 确定毛坯的制造形式 22.2 基面的选择传 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4三 夹具设计 83.1 夹具设计概述83.2 方案设计93.3 定位基准的选择93.4 切削力及夹紧力计算93.5 定位误差分析103.6 导向装置设计103.7 夹具设计及操作简要说明11总 结13致 谢14参考文献 15- 1 -序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。阀体零件加工工艺及钻 25 孔钻床夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。- 2 -一、 零件的分析1.1 零件的作用阀体是整体装置的重要零件，它支撑中心部分，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是螺纹连接，因而该零件的螺纹承受着一定载荷，以及一定的冲击力，所以该零件承受着静、动载荷。1.2 零件的工艺分析阀体有 3 个加工面他们有位置度要求。这三个加工面的分别为：1，以底面为基准的加工面，这组加工面包括，左右面，和直径为 25 的孔。2：以直径为 17 孔的轴线为基准，这组面包括 M27X1.53：以直径为 54 的圆和直径为 47 的圆为基准的加工面，这组加工面主要是车孔。二. 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件的材料为 Cr25Ni2Mo2Ti，根据生产纲领以及零件在工作过程中所受的- 3 -载荷情况，选用砂型机铸造。2.2 基面的选择的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。粗基准的选择：对阀体这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要。以零件的 8080 加工平面作为粗基准。选取已加工的内圆为精基准。2.3 制定工艺路线制订工艺路线的出发点，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。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案：方案一工序：铸造工序：时效处理工序：铣 80X80 平面；工序：车 54 和 42、47 孔及其端面工序：车 M48X2 的端面和外圆 42工序：铣上端成 90的端面面工序：车 17，27.3，27 螺纹底孔，车 27X1.5 螺纹孔工序 VIII：钻 4-M12工序 IX：质检工序 X：入库方案二工序：铸造工序：时效处理工序：铣床 80x80 平面；工序：铣上端面工序：车 48 的端面和外圆- 4 -工序：车 54 和 47 的内孔工序：钻 25 的孔工序：钻 17 孔锪孔 24 深 28工序：车退刀槽和螺纹孔。工序 X：钻 4-M12工序 XI：质检工序 XII：入库工艺方案一和方案二的区别在于方案一加工的时间在一个定位的情况下，把可以加工的孔全部加工完，这样可以保证加工的质量和精度，同时也能提高生产效率，适合于大批量生产，因此我们综合考虑选择方案一具体的方案如下工序：铸造工序：时效处理工序：铣 80x80 平面；工序：车 54 和 4247 孔及其端面工序：车 M48X2 的端面和外圆，M48X2 螺纹车 25 和 28.5 的孔工序：铣上端成 90的端面面工序：车 25，22，27.3，27 螺纹底孔，26 孔，车 27 螺纹孔工序 VIII：钻 4-M12工序 IX：质检工序 X：入库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 Cr25Ni2Mo2Ti，重量为 454G，生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。1、不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。2、阀体的底面由于阀体底面要与其他接触面接触，所以要进行铣，其加工余量为 3mm。- 5 -3、阀体的孔直径为 25 孔毛坯为实心，不铸造出孔。孔的精度要求介于 IT7IT8 之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为钻 孔20表面粗糙度均为 1.61、孔端面采用铣一次走刀完表面加工，表面粗糙度为 3.6，根据参考文献，其余量为Z=3mm2.5 确定切削用量及基本工时工序：铣 80X80 的平面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用 YG8,， ， ， 。map5.1d40min/125v4z2. 决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成 map32）决定每次进给量及切削速度根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则齿/2.0mfzin48.631510rdvns按机床标准选取 800wn/min/3.140751vw当 800r/min 时nrzfwm /607542.按机床标准选取 mf- 6 -3）计算工时切削工时： ， ， ，则机动工时为ml20l41ml327.7531xfntwm工序 II：车 48 的外圆和端面选硬质合金车刀工步一：车 48 外圆端面1） 车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择 ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为 7.5kw。查切削手册f=0.140.27mm/z。选较小量 f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为 1.01.5mm。查切削手册表 3.8，寿命 T=254min4） 计算切削速度 按切削手册 ，查得 Vc98mm/s，n=479r/min,V f=490mm/s据 CA6140 卧式车床车床参数，选择 nc=480r/min,Vfc=480mm/s,则实际切削速度 V c=3.1480480/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=480/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为 PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，n c=480r/min,Vfc=480mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tmL/ V f=(12+15)/480=0.052min。工步二：车 48 外圆选择硬质合金车刀- 7 -1） 车削深度，因为尺圆弧面没有精度要求，故可以选择 ap=1.0mm，一次走刀即可完成所需长度。2）机床功率为 7.5kw。查切削手册f=0.140.27mm/z。选较小量 f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为 1.01.5mm。查切削手册表 3.8，寿命 T=254min4） 计算切削速度 按切削手册 ，查得 Vc98mm/s，n=479r/min,V f=490mm/s据 CA6140 卧式车床车床参数，选择 nc=480r/min,Vfc=480mm/s,则实际切削速度 V c=3.1480480/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=480/(30010)=0.16mm/z。5)校验机床功率 查切削手册Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为 PcmPcc。故校验合格。最终确定 ap=1.0mm，n c=480r/min,Vfc=480mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）计算基本工时tmL/ V f=(12+25)/480=0.054min。工序 III：钻 25 孔钻孔 25确定进给量 ：根据参考文献表 2-7，当钢的 ，f MPab80时， 。由于本零件在加工 孔时md0rm/47.039. m25属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 0.80，则rf /35.029.5.根据 Z525 机床说明书，现取 rf/.切削速度：根据参考文献表 2-13 及表 2-14，查得切削速度- 8 -所以min/18v min/2.3751801rdvws 根据机床说明书，取 ，故实际切削速度为i/rnin/72.41032vw切削工时： ， ， ，则机动工时为ml4l9ml2in86.025.3721fnltwm其他的车床，铣床的计算如上，在此不在累述工序 III：钻 4-M12 的孔钻 M12 螺纹底孔 2.10确定进给量 ：根据参考文献表 2-7，当f钢的 ， 时， 。由于本零件在MPab8md2.10rmf/47.039.加工 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 0.80，则m2.10rf /5.2.75.4.39.根据 Z525 机床说明书，现取 rmf/.0切削速度：根据参考文献表 2-13 及表 2-14，查得切削速度所以min/18v in/6.102.810rdvws 根据机床说明书，取 ，故实际切削速度为min/965rnin/3.160.1vw切削工时： ， ， ，则机动工时为mll91ml2- 9 -min20.5.963201fnltwm工步 II：攻丝 M12攻螺纹 M12mm。v/15min27rns按机床选取 ，则/9w mrv/4.13机动时 ， ，l0l5l32攻 M12 孔 in9.1.05)32()(1nfltm第三章：夹具设计3.1 概述在机床对零件进行机械加工时，为保证工件加工精度，首先要保证工件在机床上占有正确的位置，然后通过夹紧机构使工件正确位置固定不动，这一任务就是由夹具来完成。对于单件、小批生产，应尽量使用通用夹具，这样可以降低工件的生产成本。但由于通用夹具适用各种工件的装夹，所以夹紧时往比较费时间，并且操作复杂，生产效率低。本零件属于大量生产，零件外形也不适于使用通用夹具，为了保证工件精度， 提高生产效率，设计专用夹具就显得非常必要。3.2 方案设计方案设计是夹具设计的第一步，也是夹具设计关键的一步，方案设计的好、坏将直接影响工件的加工精度、加工效率，稍不注意就会造成不能满足工件加工要求，或加工精度不能达到设计要求，因- 10 -此必须慎重考虑。设计方案的拟定必须遵循下列原则：1、定位装置要确保工件定位准确和可靠，符合六位定位原理。2、夹具的定位精度能满足工件精度的要求。3、夹具结构尽量简单，操纵力小而夹紧可靠，力争造价低3.3 定位基准的选择我们采用已经加工好的 25 孔及其端面作为定位基准，25 孔和端面共限制 5 个自由度，这样还有一个旋转的自由度没有限制，为了保证空间工件定位准确，我们需要限制 6 个自由度，因此我们采用一挡销来限制旋转方向的自由度。这样空间 6 个自由度就限制完了。3.4 切削力和夹紧力的计算由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力 式（5-2）6.08.2HBDfF钻削力矩 式（5-3）6.0.91T式中 maxaxmin187491733HB代入公式（5-2）和（5-3）得10.2fr0.8.665741FN1.9.0.39T本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧力计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。3 .5 定位误差分析（1） 定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和两定位销，孔与销间隙配合。（2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。- 11 -本夹具是用来在铣床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近挡销的一面，而定位销的会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。3.6 导向装置设计 因为我们所加工的孔是螺纹孔，因此我们需要先钻螺纹底孔，然后攻丝，且我们是批量生产，因此用固定和可换钻套难以满足要求，为了能很好的提高生产效率，我们采用快换钻套，当我们加工完螺纹底孔后，通过压紧螺钉迅速取出钻套，然后开始攻丝，查机床夹具设计手册知，快换钻套的结构和具体尺寸如下3.7 夹具设计及操作说明如前所述，在设计夹具时，为提高生产率，首先想到是怎么样方便的安装和拆卸，本道工序就是采用了铰链压板压紧的方式。由于本夹具是对工件进行钻削加工面，因此工件的主要受力是钻削力，因为钻削力是向下的，我们采用的- 12 -是铰链压板压紧，压紧力也是向下的，钻削力和压紧力方向相同，因此更容易保证工件的稳定性，我们采用定位销和挡销定位，当我们装上工件好，旋转工件，使其靠上挡销工件即定好位置，然后用铰链压板压紧，再翻转钻模板使其处于水平位置即可开始加工工件，当我们卸下工件时，首先掀开翻转式钻模板，然后松开铰链压板，即可取出工件。- 13 -总 结课程设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和 AUTOCAD 等制图软件，为我们踏入社会打下了好的基础。课程设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此我们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了很多，也非常珍惜大学给我们的这次设计的机会，它将是我们课程设计完成的更出色的关键一步。- 14 -致 谢这次课程设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了课程设计。这次课程设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是