容积式压缩机阀体的加工工艺及夹具设计说明书.doc

目录 课程设计任务书2 序言3 零件的工艺分析及生产类型的确定3 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛图4 选择加工方法，制定工艺路线6 工序设计 8 确定切削用量及基本时间10 夹具设计12 设计小结13 参考文献14 任务书题目：设计“容积式压缩机阀体”零件的机械加工工艺规程及相关工序的专用夹具内容：1.被加工零件的零件图 1张 2.毛坯图 1张 3.机械加工工艺过程综合卡片 1张 4.机械加工工序卡片 1套 5.夹具设计装配图 1张 6.夹具体零件图 1张 7.课程设计说明书 1份原始资料：该零件图样，产品年产量Q=4000件/年（中批或大批生产）班 级 学号 机自0808班0401080804学 生 朱立芹指 导 老师 纪小刚教研室主任 刘新佳 2011 年 6 月 27 日 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基础和大部分专业课，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。由于能力有限，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。1、 零件的工艺分析及生产类型的确定1. 零件的作用题目所给定的零件是容积式压缩机的阀体，如图1所示。它是将阀内介质压缩，一端连接压缩活塞，一端与输出螺纹连接。通过阀体内的活塞的往复运动，压缩介质，产生压缩作用。 图12. 零件的工艺分析通过对该零件的重新绘制，知原图样的视图正确且较完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该零件属于类回转体零件，主体部分以中心轴为回转中心，但是在外圆上附有两个尺寸不同的凸台，二者轴线之间角度为90，回转中心在同一个径向平面上。该零件两端的沉孔和内腔壁的精度要求较高。沉孔的粗糙度要求为=6.3，精度等级为CT11；内腔壁的精度等级为CT7，粗糙度要求为=3.2。该零件属于类回转体零件，两个端面、内腔和两个凸台面需要加工，各表面的加工精度和表面粗糙度能够通过机械加工获得。首先加工两个端面，其中大端面为设计基准，先以小端面定位粗铣大端面，再以大端面为工序基准铣削小端面。内腔壁各尺寸以轴线和大端面为设计基准，精度要求较高，内腔尺寸较大，切各段尺寸不一致，所以可采用镗削加工。大端的各个孔，位置分布均匀，且大端厚度较小为16mm，便于直接加工，不必担心中心线变形。总的来说，该零件的工艺性较好。3. 零件的生产类型生产类型是指企业生产专业化程度的分类。主要根据产品的大小、结构复杂程度及生产纲领而确定。根据设计题目可知：Q=4000件/年，且零件总体尺寸较小160mm233.5mm，为轻型零件。根据机械制造技术基础课程设计指南（主编崇凯）第7页表2-1知生产类型为成批生产中的中批生产。2、 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图1. 选择毛坯根据零件图样要求，该零件材料为HT300，形状较简单，根据机械制造技术基础课程设计指南（主编崇凯）第9页表2-3和金属机械加工工艺设计手册（赵如福主编）第144页内容知用砂型铸造机器造型方法制造毛坯较适合，效率高且铸件精度较高，便于加工。2. 确定机械加工余量、毛坯尺寸、公差铸件某一部位在铸态下的最大尺寸应不超过成品尺寸与要求的机械加工余量及铸造总公差之和。机械加工中毛坯尺寸与完工零件尺寸之差，称为毛坯的机械加工余量，要求的机械加工余量适用于整个毛坯铸件。当确定机械加工余量的尺寸时，必须考虑到毛坯的公差的大小。对于圆柱形的铸件部分或在双侧机械加工的情况下，要求的机械加工余量RMA应加倍。为使模样容易从铸型中取出或型芯自芯盒脱出，在圆柱形内壁作出平行于起模方向的在芯盒上的拔模斜度。（1） 确定公差等级、尺寸公差根据机械制造技术基础课程设计指南（主编崇凯）第119页表5-1确定毛坯铸件的公差等级CT为8-12级，取CT11；再根据机械制造技术基础课程设计指南（主编崇凯）第121页表5-3确定铸件内腔壁尺寸公差为4mm ，大凸台内螺纹孔的尺寸公差亦为4mm，内径 36的尺寸公差为3.6mm,高度方向的尺寸公差为4.4mm，小凸台内螺纹孔的尺寸公差为3mm，高度方向的尺寸公差为4mm，大小端面的尺寸公差为5.6mm。（2） 确定机械加工余量等级、要求的机械加工余量RMA根据机械制造技术基础课程设计指南（主编崇凯）第121页表5-5确定毛坯铸件的机械加工余量等级MA为E-G级，取MA为F级；再根据机械制造技术基础课程设计指南（主编崇凯）第120页表5-4确定毛坯铸件机械加工余量RMA为2mm（最终机械加工后铸件的最大轮廓尺寸为233.5mm）。（3） 确定毛坯尺寸根据各加工面的加工余量和零件尺寸，确定毛坯尺寸。对于毛坯尺寸直径小于30mm的孔，在毛坯上应为实心。综合以上内容，根据机械制造技术基础课程设计指南（主编崇凯）第118页三个公式 可以确定毛坯尺寸，具体参见表1 (4) 确定毛坯尺寸公差铸件精度选ZJ6，由此可确定毛坯尺寸公差如表1。零件尺寸（mm）单面加工余量（mm）毛坯尺寸（mm）233.54.8243.11.3603541.348H7x23421.254H73481.3M60x2-6H3541.3M48x2-6H3421.2M18x1.5-6H04x1404xM80554591.3684.472.41.3 表1 阀体零件毛坯（铸件）尺寸及公差3. 设计毛坯图根据零件图样要求，确定外圆角半径为6mm，内圆角半径为3mm和1.6mm，外倒角边长为2mm、内腔倒角边长为1mm。所取的数值能保证各表面的加工余量。（1） 确定分模位置零件为类回转体零件，结构简单，应采取轴向分模，可以冲内孔，是材料利用率得到提高。为便于起模，分模位置选在零件的中心轴线上，分型面为过零件轴心和大凸台轴线的面。（2） 确定热处理方式采用时效处理，消除毛坯内部应力，以保证加工精度。综上所述，具体毛坯图为下图图2。 图2 毛坯图 3、 选择加工方法，制定工艺路线零件加工的工艺路线，是零件加工的总体方案设计，是制定工艺规程过程中的关键性工作。拟定工艺路线所涉及的问题主要是选择定位基准、选择各表面的加工方法、安排加工顺序以及选择各工序所用的机床和工艺装备等。1. 定位基准选择用毛坯上未经加工的表面作定位基准，称为粗基准。该零件为类回转体零件，选择外圆为粗基准。由大端面和内腔孔轴线为设计基准（零件图样上的标注设计尺寸所采用的基准），遵循了“基准重合”原则。采用大端面和内孔和大端面的小孔为精基准。2. 零件表面加工方法的选择本零件的加工面有端面、内孔、小孔等，材料为HT300。以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关资料，确定其加工方法如下。（1） 大端面 表面粗糙度要求为=6.3，尺寸较大为160，且为回转体，所以采用车削加工，86外圆和小端面定位，尺寸精度都要求不高，公差等级取IT11,粗车加工。（2） 小端面 表面粗糙度要求为=6.3，同样采用车削加工，公差等级取IT11，外圆定位，可进行粗车加工。（3） 两端面的沉孔 表面粗糙度要求为=6.3，公差等级为11级，尺寸为 70.6。可采用车削加工，且粗车加工。（4） 内腔孔 表面粗糙度要求高为=3.2，内腔孔的公差等级为7级，尺寸适中，采用镗削加工，由于加工余量小，用粗镗-半精镗-精镗加工。未标注的孔径尺寸，用粗镗，表面粗糙度要求高为=6.3，内腔孔的公差等级为11级。（5） 凸台端面与内孔 表面粗糙度要求高为=12.5，公差等级取IT13，采用车削加工，同时进行车螺纹。小凸台的孔直接钻铰加工而成，并攻螺纹。（6） 大端面孔 表面粗糙度要求高为=12.5，公差等级取IT13，进行钻铰加工，锪平面，直接攻螺纹。综上所述，列表为表2加工表面精度要求表面粗糙度/m加工方案大端面IT136.3粗车小端面IT136.3粗车两端沉孔IT116.3粗车内腔孔48、54IT73.2粗镗-半精镗-精镗内腔孔60、M60、M48IT116.3粗镗槽49、57IT116.3粗镗大凸台面IT1112.5粗车小凸台IT1312.5粗车、钻、攻螺纹大端面孔IT1312.5钻、锪钻、攻螺纹 表23. 制定工艺路线零件加工工艺路线为先端面后内腔，按照先加工基准面及先粗后精的原则制定。该零件的工艺路线可按下述工艺路线进行。工序 以 86外圆面及小端面定位，（1） 粗车大端面，粗镗 60、48H7x2的内腔孔，粗镗57的槽、粗车70.6H11的沉孔。工序（1）半精镗48x2的内腔孔。工序（1）精镗48x2的内腔孔，车倒角。工序 以粗车后大端面及粗镗后60内腔孔定位，（1） 粗车小端面，粗镗 M60、54H7的内腔孔、粗车70.6H11的沉孔。工序（1）半精镗54H7的内腔孔，车M60x2-6H的螺纹、车倒角。工序（1）精镗54H7的内腔孔。工序 以粗车后大端面及粗镗后60内腔孔和大凸台端面定位，（1） 粗车小凸台平面。 （2） 钻18的小凸台孔。（3） 攻M18x1.5-6H的小凸台内螺纹。工序 以粗车后大端面、粗镗后60内腔孔及小凸台端面定位，（1） 粗车大凸台平面，粗镗48凸台孔，粗镗内沟槽3x49，车倒角。（2） 车M48x2-6H的螺纹。工序 以粗车后大端面及粗镗后60内腔孔定位，（1）钻4x14的孔。（2）攻螺纹孔4xM8-6H。（3）光孔4x14背面锪平26。4、 工序设计1. 选择加工设备和工艺装备（1） 选择机床 根据不同的工序选择机床粗车和半精车加工，各工序的工步数不多，成批生产不要求很高的生产率，所以选用卧式车床就可以了。本零件外廓尺寸不大，精度要求不是很高，选用最常用的CA6140型卧式车床即可。精镗孔加工，由于加工的零件外廓尺寸不大，又是回转体，故宜在车床上镗孔。由于精度要求较高，表面粗糙度值较小，需选用较精密的车床才能满足生产要求，因此选用C616A型卧式车床。车小凸台端面、钻M18的小孔、攻螺纹M18加工，可采用专用的分度夹具在卧式镗床上加工，故选TX611A型卧式镗床。加工大端孔4x14、M8，可在立式钻床上进行。采用专用的分度夹具在立式钻床上加工。（2） 选择夹具在车床上加工大小端面工序时用通用夹具三爪自定心卡盘，其他工序时，由于定位夹紧位置的选择和加工的生产率等情况的综合考虑，均使用专用夹具。（3） 选择刀具 根据不同的工序选择刀具在车床上加工的工序，一般都选择硬质合金车刀和镗刀加工铸铁类零件采用YG类硬质合金，粗车用YG8，半精加工用YG6X，精加工用YG3。为提高生产率及经济性，应选用可转位刀具。铣削小凸台端面用硬质合金面铣刀。钻孔用18、14的高速钢直柄麻花钻、锪平用26带导柱直柄平底锪钻。（4） 选择量具 本零件属成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，选择如下表2加工面尺寸量具深度、长度300x0.05深度游标卡尺孔径三牙紧缩式圆柱塞规 表 32. 确定工序尺寸（1）内径工序尺寸加工表面工序双边余量工尺寸及公差表面粗糙度粗半精精粗半精精粗半精精70.6H1110.66.3M6066.354H73216.33.23.248H73216.33.23.25796.36066.3M4866.3M181812.5141412.5M8812.5（2） 面工序尺寸加工表面工序单边余量工序尺寸及公差表面粗糙度粗粗粗233.54.8233.50.156.33.53.56.3684.4680.2312.5554550.2312.55、 确定切削用量及基本时间1、 工序切削用量及基本时间的确定（1） 切削用量本工序为粗车（车端面、镗孔、车沉孔）。已知加工材料为HT300，铸件；机床为CA6140型卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘中。确定粗镗60的内腔孔的切削用量 所选刀具为YG8硬质合金直径为12的圆形镗杆镗刀。确定背吃刀量 双边余量为6mm，显然为单边余量，=3mm。确定进给量 根据表5-115，当粗镗铸铁、镗刀杆伸出长度为60mm时，f=0.51-0.68mm/r，根据表5-57按CA6140车床取f=0.6mm/r。Cv=158,m=0.2,=0.15,=0.4,T=60min,=1.01.00.80.830.8=0.53,则，按CA6140车床取n=320r/min。最后确定的切削用量为=3mm，f=0.6mm/r，v=65.2m/min，n=320r/min。确定粗镗48H7x2的内腔孔的切削用量所选刀具为YG8硬质合金直径为30的圆形镗杆镗刀。背吃刀量=1.5mm，f=0.71mm/r，n=320r/min，v=42.2m/min。 确定粗镗57的槽的切削用量 所选刀具为YG8硬质合金直径为30的圆形镗杆镗刀。背吃刀量=6mm，f=0.41mm/r，n=320r/min，v=45.2m/min确定粗车大端面的切削用量 所用刀具为YG8硬质合金可转位车刀，由于车床的中心高度为202mm，故选刀杆尺寸为,刀片厚度为4.5mm，选择刀具几何形状为平面带倒棱型前刀面， 前角=12，后角为=6，主偏角=90，副偏角=10，刃倾角=0刀尖圆弧半径=0.8mm。确定背吃刀量 粗车双边余量为9.6mm，显然，为单边余量4.8mm。确定进给量f 根据 在粗车铸铁、刀杆尺寸为、=4.8mm，工件长度为100-400mm时，f=0.7-1.2mm/r，按CA6140车床的进给量（表5-57），选择0.79mm/r。选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表5-119车刀后刀面最大磨损量取为1mm可转位车刀耐用度T=30min。确定切削速度 根据表选择v=70m/min。修正系数为=1.151.001.00.80.831.180.731.00.940.97=0.6，计算出转速为70x0.6x1000/160=83.6r/min，查表5-56，选n=80r/min，则实际的切削速度为38.88m/min。校验机床功率 查表5-126，当=4.8mm、f=0.79mm/r、v=38.88m/min时 ，=2KW,修正系数=1.151.01.00.80.831.181.00.870.97=0.76，故实际切削时功率=2x0.76=1.52KW。机床主轴允许功率为7.5KW。故所选切削用量可在本机床上加工。最后确定的切削用量为=4.8mm、f=0.79mm/r、n=80r/min、v=38.88m/min。确定粗车70.6H11的沉孔的切削用量采用上述车大端面的平面带倒棱型前刀面刀具加工沉孔。加工余量可一次走刀切除，背吃刀量为=5.3mm，f=0.79mm/r，主轴转速同上n=80r/min，v=15.07m/min。（2） 基本时间确定粗镗60的基本时间根据表2-24，基本时间计算公式为确定粗镗48H7x2的内腔孔的基本时间确定粗镗57的槽的基本时间确定粗车大端面的基本时间确定粗车70.6H11的沉孔基本时间确定工序基本时间2、工序 切削用量及基本时间的确定（1） 切削用量确定钻4x14的孔的切削用量 所用刀具为高速钢14直柄麻花钻，钻四个通孔，使用切削液。查表5-127得钻孔时进给量为f=0.61-0.75mm/r,查表5-66取f=0.72mm/r。查表5-130取钻头后刀面最大磨损限度0.8mm，耐用度T=60min。查表5-133得切削速度v=0.3m/min,则n=67r/min。根据Z525立式钻床说明书选择主轴实际转速为97r/min,则实际转速为4.26m/min。确定锪平的切削用量 所用刀具为26x100带导柱的平底锪钻，高速钢制。背吃刀量为（26-14）/2=6mm。（2） 基本时间确定钻4x14的孔的基本时间 钻4个14mm，深16mm的通孔，基本时间约110s。确定锪平4x14的背面的基本时间 锪4个26的背面，根据表2-26，基本时间为4s。6、 夹具设计本夹具是工序以粗车后大端面及粗镗后60内腔孔和大凸台端面定位，粗车小凸台平面，钻18的小凸台孔，攻M18x1.5-6H的小凸台内螺纹。和工序以粗车后大端面、粗镗后60内腔孔及小凸台端面定位，粗车大凸台平面，粗镗48凸台孔，粗镗内沟槽3x49，车倒角，车M48x2-6H的螺纹的专用夹具。在卧式镗床TX611A上加工小凸台上的平面、钻孔并攻出螺纹，工件随夹具转90，再进行大凸台的加工。所设计的夹具装配图及工序简图如图3所示，夹具体零件图如图4，有关说明如下（以工序加工小凸台为说明）。（1） 定位方案确定工件在夹具中占有正确的位置的过程称为定位。以粗车后大端面为设计基准，用大端面及60内孔定位，用短销大端面组合定位限制5个自由度，侧面以75凸台内孔48定位，以菱形销限制一个自由度。共限制了6个自由度。（2） 夹紧机构夹紧的目的就是使工件在夹具中的定位，不致因加工中受切削力、重力、离心力和惯性力等作用而产生位移或振动，从而保证加工精度的实现和安全生产。考虑到生产率的要求和加工精度要求，本零件的加工用手动夹紧即可。先将压板拧紧到连接座上，将螺栓拧入连接座，压好零件后，拧紧螺母，即实现夹紧。手动夹紧既方便可靠还可免去夹紧力的计算。（3） 夹具与机床连接元件用螺栓将夹具体固定在工作台上。（4） 夹具体工件的定位与夹紧元件由连接座连接起来，连接座定位固定