1032阀盖零件的机械加工工艺规程及夹具设计

第1页共24页摘要本次关于阀盖零件的相关毕业设计通过绘制出零件图、毛坯图、夹具装配图，夹具体零件图，后续制作了工艺卡片，与机加工制造过程卡毕业设计，将所学理论与生产实践相结合，锻炼了自己分析问题、解决问题的能力，在这个过程中我独立地分析和解决了零件机械制造的工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及对自己未来将从事的工作进行了一次适应性训练，为我们以后从事相关的机械设计工作打下了良好的设计基础设计完成的阀盖专用有效的实现了阀盖零件钻孔工艺的批量生产，可以极大的提高生产效率。关键词：夹具、工艺、机加工第2页共24页AbstractThecorrelationofgraduationdesignonthevalvecoverpartsbydrawingpartsdrawing,MaoPitu,fixtureassembly,withspecificparts,furthermaketheprocesscard,andmachiningprocesscardThegraduationdesign,thetheoryandpractice,exercisetheirabilitytoanalyzeandsolveproblems,inthisprocessIindependentlyanalyzeandsolvethetechnologyproblemsofpartsinmachinerymanufacturing,designofthemachinetoolfixturewhichisatypicalprocessequipment,andimprovethedesignabilitystructure,asthegraduationdesigninthefutureandfortheirfuturewillbeengagedintheworkofanadaptivetraining,tolayagoodfoundationforthefutureofourdesigninmechanicaldesignrelatedworkCompletedthedesignofthevalvecoverforeffectiveimplementationofthedrillingtechnologyofthevalvecoverpartsproduction,improvetheproductionefficiencycanbegreatly.Keywords:fixture,processing,machineprocessing第3页共24页目录序言.6第一章零件的工艺分析及生产类型的确定.71.1零件的工艺分析.71.2零件的生产类型.8第二章毛坯设计与计算.82.1选择毛坯.82.2确定机械加工余量.82.3确定毛坯尺寸.92.4设计毛坯.9第三章选择加工方法，制定工艺路线.93.1定位基准的选择.93.2零件表面加工方法的选择.103.3制定工艺路线.10第四章工序设计.114.1选择加工设备与工艺装备.124.2确定工序尺寸（工序）.12第五章确定切削用量及基本时间（工序）.145.2切削用量及其基本事件的计算.15第六章夹具设计.166.1定位方案.166.2夹紧机构.176.3导向装置.176.4夹具与机床连接元件.176.5夹具体.186.6夹具solidworks三维设计.18第七章结论.22致谢.23第4页共24页参考文献.24序言机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术机车和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。第5页共24页第一章零件的工艺分析及生产类型的确定1.1零件的工艺分析对本次阀盖零件图的工艺性可以知道原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该零件需要加工的表面均需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。以下是阀盖需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1.内孔20，此孔为加工其他孔的基准。2.左侧50外圆面及其端面，43外圆，35外圆端面3.右侧28.5内孔右端面，32外圆沉割及其端面，4.车M36外螺纹5.四面有四面扁司尺寸为75根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的孔，上述各孔的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。图1.1零件图第6页共24页1.2零件的生产类型零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型由着完全不同的工艺特征。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品年产量。零件的生产纲领N可按下式计算：第7页共24页第二章选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图2.1选择毛坯该零件材料为铸钢，零件结构比较简单，生产类型为中批生产，为使零件有较好的力学性能，保证零件工作可靠，故采用模锻成形。这从提高生产效率保证加工精度上考虑也是应该的。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，内孔不铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。2.2确定机械加工余量加工过程中所切去的金属层厚度。余量有总加工余量和工序余量之分。总加工余量（亦称毛坯余量）：由毛坯转变为零件的过程中，在某加工表面上切除金属层的总厚度，称为该表面的总加工余量（亦称毛坯余量）。一般情况下，总加工余量并非一次切除，而是分在各工序中逐渐切除，故每道工序所切除的金属层厚度称为该工序加工余量（简称工序余量）根据铸造件质量、零件表面粗糙度、形状复杂系数，铸造加工余量为4-5，注意周边所放余量需要均匀。第8页共24页图2.1零件毛胚图2.3确定毛坯尺寸毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可。2.4设计毛坯（1）确定圆角半径查表得：外圆角半径r=2.5mm内圆角半径R=8mm（2）确定铸造出模斜度查表得：模锻斜度为：510。第9页共24页第三章选择加工方法，制定工艺路线3.1定位基准的选择粗基准的选择：按有关基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。现以零件的侧面为主要的定位粗基准。精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，选择以圆柱体的12H7孔为精基准。基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会出现很多问题，使生产无法正常进行。粗基准的选择对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。所以选择内孔20为粗基准。精基准的选择精基准的选择有利于保证加工精度，并使工件装夹方便。在选择时，主要应该考虑基准重合、基准统一等问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。精基准选择为内孔20为精基准，保证粗精基准一致原则。3.2零件表面加工方法的选择（1）左右端面为未注公差尺寸，表面粗糙度为Ra25，根据GB1800-79规定起公差等级按IT13，需进行粗车（2）20孔公差等级为IT11，表面粗糙度为Ra12.5，需进行粗车和精车（3）35内孔及其肩面为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定起公差等级按IT13，表面粗糙度为Ra12.5，用粗车和精完成。第10页共24页（4）28.5孔及其内肩面为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定起公差等级按IT13，表面粗糙度为Ra25，需进行粗车和精车（5）32沉割为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定起公差等级按IT13，表面粗糙度为Ra25，粗车即可。（12）铣削四面扁司尺寸75公差等级为IT8，粗糙度为12.5，采用铣削完成（14）倒角粗糙度为25，粗车即可。（15）4-12孔为未注公差尺寸，根据GB1800-79规定起公差等级按IT13，表面粗糙度为Ra12.5，需进行钻，在本次设计中采用专用夹具来进行钻孔完成。3.制定工艺路线工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工序1铸造金属型铸造及其清理工序2热处理人工时效第11页共24页工序3车夹持左侧外圆，校正1.车螺纹M36、右侧端1.面均放余量1-1.5CA6140车刀、游标卡尺、三爪卡盘工序4热处理人工时效工序5车夹持左侧外圆，校正，允差0.021.车螺纹M36至尺寸，车右侧端面及其肩面至尺寸要求均放余量1-1.53.沉割倒角至要求CA6140车刀、游标卡尺、三角卡盘、M36螺纹环规工序6划线备铣、钻平板大理石平板，划针，蓝油，样冲头工序7铣台虎钳上活，校正铣削周边四面扁司，保证尺寸75X63立式铣刀、游标卡尺、台虎钳工序8钻专用夹具上活钻4-12通至要求麻花钻、内径千分尺、专用夹具工序9钳钳工去毛倒钝第12页共24页工序10质检检验工序11入库第13页共24页第四章工序设计4.1选择加工设备与工艺装备机床及工艺装备的选择是制定工艺规程的一项重要工作，它不但直接影响工件的加工质量，而且还影响工件的加工效率和制造成本。1.机床的选择原则机床的加工尺寸范围应与零件的外廓尺寸相适应；机床的精度应与工序要求的精度相适应；机床的功率应与工序要求的功率相适应；机床的生产率应与工件的生产类型相适应；2.夹具的选择本零件的生产类型为大批量生产，为提高生产效率，所用的夹具应为专用夹具。3.刀具的选择刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度以及表面粗糙度、生产率及经济性等。在选择时应尽可能采用标准刀具，必要时可采用符合刀具和其他专用刀具。4.量具的选择量具主要根据生产类型和所检验的精度来选择。在单件小批量生产中应采用通用量具，在大批量生产中则采用各种量规和一些高生产率的专用量具。查简明机械加工工艺设计手册表14-12、表14-9、表14-28得机床设备，表12-11、表12-19、表12-22选择刀具类型。表1-29选择测量工具。工序号设备工艺装备工序1铸造铸造炉，金属型工序2时效处理人工时效炉工序3CA6140卧式车床车刀、游标卡尺、三角卡盘工序4时效处理人工时效炉工序5CA6140卧式车床车刀、游标卡尺、三角卡盘第14页共24页工序6大理石平板划针，蓝油，样冲头工序7X63铣床立式铣刀、游标卡尺、台虎钳工序8钻床麻花钻、内径千分尺、专用夹具工序9钳工锉刀、毛巾、三角卡盘工序10清洗机工序11塞规、百分表、卡尺等1.机械加工顺序（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准，即在前面加工阶段先加49.4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，先加工主要表面内孔20面及其肩面，后加工50，35，43，50至尺寸要求，最后加工螺纹及其沉割等。（4）遵循“先面后孔”原则，先加工四面扁司面尺寸为75，外圆50肩面已经车出，后加工我们专用夹具负责的4-12孔至要求2热处理工序机械加工前对铸件毛坯进行时效处理,时效处理的主要目的是消除铸件的内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能，这样可以提高毛坯进行加工的切削性能。3辅助工序毛坯铸造成型后，应当对铸件毛坯安排清砂工序，并对清砂后的铸件进行一次尺寸检验，然后再进行机械加工，在对本零件的所有加工工序完成之后，安排去毛刺、清洗、终检工序。第15页共24页第五章确定切削用量及基本时间5.1切削用量及其基本时间的计算钻12内孔由简明机械加工工艺手册表12-11查，此道工序采用锥柄麻花钻。钻削直径范围是32-50mm，故可以选择d=12mm。1)切削深度ap。8d2)进给量f由表11-10查得f=0.7-0.8mm/r,取f=0.75mm/r。3)选择切削速度v由表11-13得V=1.25-1.50m/s.选择v=1.40m/s，计算机床主轴转速，43in.vnrd根据机床说明书取n=730r/min,故实际切削速度36.1.8sc4)基本时间Tj由机械制造工艺设计手册表7-5得12jLlfnf,则11362()cot()cot15(2)9.46rDdlk21l29.460.1min0753jLTfn铰12内孔由表12-11选用刀具为:机用铰刀铰刀直径d=111）进给量f由简明工艺手册表11-16得f=1.6-3.2mm/r，取f=2.0mm/r.2）选择切削速度v由表11-17查得精铰的速度v=0.085m/s第16页共24页第6章夹具设计正确设计和合理使用夹具，对保证加工质量和提高生产率，扩大机床的使用范围和减轻劳动强度都有重要意义。同时，使用夹具还有助于工人掌握复杂或精密零件的加工质量及解决较为复杂的工艺问题等。所以在加工汽车发动机进气歧管体零件时，需要设计专用夹具。专用夹具是针对某一个工件的一定工序而专门设计的，结构胶紧凑，使用和维修方便，但设计制造周期长，当产品改变时，往往无法重复使用，因此，专用夹具使用于产品固定的批量较大的生产。经过分析零件图，决定设计工序专用夹具同时加工4-12mm的小孔，本夹具将用于摇臂钻床，刀具为锥柄麻花钻头。设计夹具的作用1)保证加工加工精度就是保证被加工工件加工面与定位面之间以及被加工表面之间的相互位置精度。2)提高生产效率，降低生产成本。3)扩大机床的工艺范围。4)减轻工人的劳动强度，保证生产安全。夹具设计步骤1)研究原始资料，明确设计要求。设计夹具时要仔细阅读被加工零件的零件图和装配图，比如：零件的作用，结构特点。所用材料和技术要求。零件的工艺规程，本道工序的加工内容和基本要求，还要了解同类零件加工所用过的夹具及其使用情况。2)拟定夹具的结构方案，夹具的结构简图。夹具总图绘制，标注有关尺寸和技术要求。6.1定位方案工件以一端面和20孔为定位基准，采用尺寸75端面及其定位中心轴组合定位方案，在定位端面和定位中心轴的圆柱面上定位，其第17页共24页中中心轴限制五个自由度、侧面75端面限制1个旋转自由度，共限制了六个自由度。至此零件已经被完全定位可以进行加工。6.2夹紧机构根据生产率要求，运用手动夹紧可以满足。采用中心轴外圆及其肩面定位的方式固定工件，通过拧螺母实现对工件的上表面夹紧。同时在侧面采用顶紧螺钉顶紧的方式让尺寸75侧面定位在定位螺钉面处保证工件的定位。由于夹紧力与钻孔时产生的力方向相同，所以可免去夹紧力的计算。6.3导向装置采用可换钻套作为导向装置，选用JB/T8045.3-1999。钻套高度H=20mm，排削间隙h=1mm.图6.1导向套6.4夹具与机床连接元件在夹具体上设计U形底座座耳，用T形螺栓固定。第18页共24页图6.2夹具体俯视图6.5夹具体的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。夹具体的设计应通盘考虑，使上述各部分通过夹具体能够有机的联系起来，形成一个整体。考虑夹具与机床的连接，因为是在摇臂钻床上使用，夹具安装在工作台面上通过四面的U形槽进行定位与连接。图6.3夹具体主视及侧视图6.6夹具三维造型及其设计Solidworks软件功能强大，组件繁多。Solidworks功能强大、第19页共24页易学易用和技术创新是SolidWorks的三大特点，使得SolidWorks成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks不仅提供如此强大的功能，同时对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。对于熟悉微软的Windows系统的用户，基本上就可以用SolidWorks来搞设计了。SolidWorks独有的拖拽功能使用户在比较短的时间内完成大型装配设计。SolidWorks资源管理器是同Windows资源管理器一样的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks，用户能在比较短的时间内完成更多的工作，能够更快地将高质量的产品投放市场。本次设计用到的Solidworks主要功能是：零件、装配、工程图SolidWorks提供了无与伦比的、基于特征的实体建模功能。通过拉伸、旋转、薄壁特征、高级抽壳、特征阵列以及打孔等操作来实现产品的设计。通过对特征和草图的动态修改，用拖拽的方式实现实时的设计修改。三维草图功能为扫描、放样生成三维草图路径，或为管道、电缆、线和管线生成路径。在SolidWorks中，当生成新零件时，你可以直接参考其他零件并保持这种参考关系。在装配的环境里，可以方便地设计和修改零部件。对于超过一万个零部件的大型装配体，SolidWorks的性能得到极大的提高。SolidWorks可以动态地查看装配体的所有运动，并且可以对运动的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测。SolidWorks提供了生成完整的、车间认可的详细工程图的工具。工程图是全相关的，当你修改图纸时，三维模型、各个视图、装配体都会自动更新。零件三维造型图第20页共24页图6.5待钻孔三维造型图夹具总体外形图第21页共24页图6.6夹具总装三维造型图图6.7夹具体三维造型图图6.8铰链钻模板三维造型图第22页共24页第7章结论到此为止，在自己两个月的努力后顺利完成了阀盖零件的机械制造工艺及其夹具设计。从刚开始对制造工艺只有一点感性认识到现在已熟悉制造工艺的国内外现状及趋势，能对工件确定合理的工艺方案，对零件的设计制造，机床设备的选用，机械零件的选用及零件加工工艺过程的说明有了较为深刻的领会，同时对根据加工工艺设计相应的夹具体也较清楚。在本次设计中，要用到许多基础理论，由于有些知识已经遗忘，这使我们要重新温习知识，因此设计之前就对大学里面所涉及到的有关该课题的课程认真的复习了一遍，开始对本课题的设计任务有了大致的了解，并也有了设计的感觉。同时，由于设计的需要，要查阅并收集大量关于机械制造方面的文献，进而对这些文献进行分析和总结，这些都提高了我们对于专业知识的综合运用能力和分析解决实际问题的能力。通过本次设计还使我更深切地感受到了团队的力量，在与同学们的讨论中发现问题并及时解决问题，这些使我们相互之间的沟通协调能力得到了提高，团队合作精神也得到了增强。可以说，毕业设计体现了我们大学所学的大部分知识，也检验了我们的综合素质和实际能力。虽然本次设计我很努力去做，但还是存在一些不足：（1）我对机械工艺规程设计理论方面的知识还没有十分扎实，对并没有投入生产，在实际生产中的产品，还要根据生产部门的设备，要求等，考虑零件的