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安全阀 阀芯工 工艺 规程 设计 夹具

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安全阀阀芯工工艺规程设计及夹具设计,安全阀,阀芯工,工艺,规程,设计,夹具

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中南大学机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称安全阀阀芯零件名称安全阀阀芯共6页第1页 车间工序号工序名称材 料 牌 号10下料45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数棒料设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式带锯床夹具编号夹具名称切削液 工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1下料60长4003米卷尺， 卧式带锯床中南大学机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称安全阀阀芯零件名称安全阀阀芯共6页第2页 车间工序号工序名称材 料 牌 号20车45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数棒料设备名称设备型号设备编号同时加工件数 车床CA6140夹具编号夹具名称切削液 工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件13.0013.00工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1切长180mm，粗车外圆至55.6mm游标卡尺、外圆车刀400326.411010.581.772中南大学机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称安全阀阀芯零件名称安全阀阀芯共6页第3页 车间工序号工序名称材 料 牌 号30车45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数棒料设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA6140夹具编号夹具名称切削液 工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件14.747.37工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻中间孔两端均为35游标卡尺，钻头35900201.04.115.61.772中南大学机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称安全阀阀芯零件名称安全阀阀芯共6页第4页 车间工序号工序名称材 料 牌 号40车45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数棒料设备名称设备型号设备编号同时加工件数车床CA6140夹具编号夹具名称切削液 工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件13.213.2工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1分别车两端内孔44深113，30深40内孔车刀3608.8852.020.51.72车两端面保证长度160外圆车刀3中南大学机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称安全阀阀芯零件名称安全阀阀芯共6页第5页 车间工序号工序名称材 料 牌 号60钻45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数棒料设备名称设备型号设备编号同时加工件数钻床Z3050夹具编号夹具名称切削液 工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件0.30.3工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻外圆面上2-10通孔10钻头300200.51010.20.1中南大学机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称安全阀阀芯零件名称安全阀阀芯共6页第6页 车间工序号工序名称材 料 牌 号60铣45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数棒料设备名称设备型号设备编号同时加工件数铣床X5032夹具编号夹具名称切削液 铣孔夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件10.05.0工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1以铣槽夹具定位，铣外圆面上25x16深槽立铣刀20mm600301.002.023.02.0中南大学机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称安全阀阀芯零件名称安全阀阀芯共6页第6页 车间工序号工序名称材 料 牌 号70磨45毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数棒料设备名称设备型号设备编号同时加工件数磨床MW1420夹具编号夹具名称切削液 工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件10.05.0工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1磨外圆面至55f7达到尺寸要求磨砂轮600301.002.023.02.0机械加工工艺流程表产品型号零件图号产品名称安全阀阀芯零件名称安全阀阀芯共1页第1页材 料 牌 号45毛 坯 种 类圆棒料毛坯外形尺寸60x180每毛坯件数每 台 件 数备 注 工 序 号工 名序 称 工 序 内 容车 间工 段设 备工 艺 装 备备注1下料切长60x400卧式带锯床3米卷尺2调质调质处理HB250-300热处理炉布氏硬度计3车切长180，粗车外圆至55.6CA6140游标卡尺、外圆车刀4车钻中间孔两端分别均为35CA614035车床钻头5车分别车两端孔39深40，44深113，并连同两端面保证长度尺寸160CA6140内孔车刀6钻钻2-10通孔Z3050游标卡尺、钻头107铣铣外圆面上4个25X16宽通的深槽X5032游标卡尺、20立铣刀8淬火55表面淬火至HRC45热处理炉洛氏硬度计9磨外圆磨至55f7MW1420磨砂轮10钳修毛刺，倒角钳工台11终检终检检验台上 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期11安全阀阀芯加工工艺规程设计及夹具设计安全阀阀芯加工工艺规程设计及夹具设计题目：题目：设计“安全阀阀芯加工工艺规程设计及夹具设计“内容：内容：1. 零件图 2毛坯图 3.3. 工艺过程卡 4. 夹具装配图 5.5. 设计说明书 班班 级级 学学 生生 指导老师指导老师 系主任系主任 20 年 0 月 日2目录目录1 序言 .2 22 安全阀阀芯工艺设计 .42.1.1 零件的作用.42.1.2 零件的工艺分析.42.2 安全阀阀芯加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施.52.2.1 确定毛坯的制造形式.52.2.2 基面的选择.52.2.3 确定工艺路线.52.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.62.2.5 确定切削用量.72.2.6 确定基本工时.152.3 小结.163 安全阀阀芯钻孔夹具设计 .16163.1 定位基准和定位元件的选择.163.2 切削力的计算与夹紧力分析.173.3 夹紧元件及动力装置确定.183.4 夹具设计及操作的简要说明.18总 结 .19参考文献参考文献.203序言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。42 2 安全阀阀芯加工工艺规程设计安全阀阀芯加工工艺规程设计2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用安全阀是一种安全保护用阀，它的启闭件受外力作用下处于常闭状态，当设备或管道内的介质压力升高，超过规定值时自动开启，通过向系统外排放介质来防止管道或设备内介质压力超过规定数值。安全阀属于自动阀类，主要用于锅炉、压力容器和管道上，控制压力不超过规定值，对人身安全和设备运行起重要保护作用。此安全阀阀芯中的外圆面和四个槽为主要加工面。2.1.2 零件的工艺分析 由安全阀阀芯的零件图可知，零件图如下：零件的材料为 45，此材料为优质碳素结构钢。需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下：（1）主要加工面：1）上下两面；52）中间 44 孔和 39 孔；3）外圆面；4）4 个宽 25x16 的深槽（2）主要基准面：1）外圆面基准的加工表面2）中间两端孔具体的工艺过程如表 2.1 所示。表 2.1 最终工艺过程工序 1下料，用卧式带锯床切 270 的圆料长130mm工序 2调质处理 HB250-300工序 3粗车外圆至 55.6工序 4两端钻中间孔至 35工序 5分别车两端孔 39 和 44，并车两端面，保证长度 160工序 6钻外圆面上 2-10 通孔工序 7用铣槽夹具定位，铣外圆面上 4 个25x16 的深通槽工序 8表面淬火处理 HRC55 以上工序 9终检验2.2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件的材料是 45 ，生产类型为中批生产。由于毛坯用棒料, 毛坯尺寸的确定如下：6由于毛坯及以后各道工序或工步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上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本设计规定零件为中批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。 为了中批量生产切长 400mm 的料一次性可以做 2 件，节省工序也节省时间。1）加工外轮廓面，由于是带锯床下料较为粗糙，上车床车外圆面，只需粗加工即可，外形状大致即可，表面要求不高。2）外圆面粗加工。由于外圆面粗加工粗糙度要求 12.5。只需一次粗加工即可，上下面留余量 2-3mm。3）车两端内孔先钻孔后车内孔，两边分别分两次装夹。4）铣外圆面槽后外圆面的磨削加工以此达到外圆面表面的粗糙度 0.8 的要求。2.2.5 确定切削用量工序 1：带锯床下料加工条件：卧式带锯床工件材料：45，60 的棒料。一次切长 400mm，保证长度1mm 左右。工序 2：车外圆表面55.6刀具：外圆车刀，材料：，因其单边余量：Z=1.9mm15YT所以车削深度：pa1.9pamm根据参考文献3表 2.4-75，取车削速度：参照参考文献7表 300.12/famm ZV34，取。1.33/Vm s机床主轴转速： 式（2.1）n1000Vnd式中 V车削速度； d刀具直径。由式 2.1 机床主轴转速：n710001000 1.33 60854 /min3.14 20Vnrd按照参考文献3表 3.1-74 850 /minnr实际铣削速度 ：v3.14 20 8503.7/10001000 60dnvm s进给量： fV0.12 8 20/604.8/ ffVa Znmm s工作台每分进给量： mf4.8/288/minmffVmm smm：根据参考文献7表 2.4-81,a40amm（2）车内孔面加工条件：工件材料：45机床： CA6140。参考文献7表 3031刀具：内孔车刀：。15YT车削深度：pa1pamm每齿进给量：根据参考文献7表 3031，取fa0.08/famm Z车削速度：参照参考文献7表 3031，取V0.32/Vm s机床主轴转速，由式（2.1）有：n10001000 0.32 6061 /min3.14 100Vnrd按照参考文献7表 3.1-31 75 /minnr实际车削速度 ：v3.14 100 750.4/10001000 60dnvm s进给量，由式（1.3）有：fV0.15 12 75/602.25/ffVa Znmm s工作台每分进给量： mf2.25/135/minmffVmm smm工序 3：加工孔 44 和 39 到要求尺寸工件材料为 45。加工机床为 Z3050 立式钻床，选择切削用量。在车床上已经钻出35 孔（1）确定钻削用量1）确定进给量 根据参考文献7表 28-10 可查出，由于f0.47 0.57/fmm r表孔深度比，故。查0/30/221.36l d 0.9lfk (0.47 0.57) 0.90.42 0.51/fmm r表Z3050 立式钻床说明书，取。0.43/fmm r根据参考文献7表 28-8，钻头强度所允许的进给量。由于机床进给机构1.75/fmm r允许的轴向力（由机床说明书查出），根据表 28-9，允许的进给量max15690FN。1.8/fmm r8由于所选进给量远小于及，故所选可用。ffff2）确定切削速度 、轴向力 F、转矩 T 及切削功率 根据表 28-15，由插入法vmP得：，17/minvm表4732FN表，51.69TN M表1.25mPkW表由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表 28-3，故0.88Mvk0.75lvk 17/min 0.88 0.7511.22(/min)vmm表010001000 11.22/min162 /min22vmmnrdmm表查 Z3050 机床说明书，取。实际切削速度为：195 /minnr022195 /min14/min10001000d nmmrvm由表 28-5，故1.06MFMTkk47321.065016()FNN51.691.0654.8TN mN m3）校验机床功率 切削功率为mP/)mMMmPPn n k表（1.25(195/246) 1.061.05kWkW机床有效功率4.50.813.65EEmPPkWkWP故选择的钻削用量可用。即，050dmm0.43/fmm r195 /minnr14/minvm相应地，5016FN54.8TN m1.05mPkW（2）确定扩孔切削用量1）确定进给量 根据参考文献7表 28-31，f。根据 Z3050 机床说明书，取=0.57mm/r。表（0. 7 0. 8）m m / r0. 7=0. 49 0. 56m m / rff2）确定切削速度 及 根据参考文献7表 28-33，取。修正系数：vn25/minvm表，0.88mvk24.7221.02(/1.50.9)2ppRa vpaka根据故 25/min 0.88 1.0211.22/minvmm表01000/)nvd表（ 1000 11.22/min/(24.7)286 /minmmmmr9查机床说明书，取。实际切削速度为275 /minnr3010vd n 324.7275 /min 1021.3/minmmrm（3）确定钻削切削用量1）确定进给量 根据参考文献7表 28-36，按该表注 4，进f1.3 2.6fmm表给量取小值。查 Z3050 说明书，取。1.6/fmm r2）确定切削速度 及 由参考文献7表 28-39，取。由vn8.2/minvm表参考文献7表 28-3，得修正系数，0.88Mvk0.99pa vk2524.7(/0.1251.2)2pRpaa根据故 8.2/min 0.88 0.997.14/minvmm表01000/()nvd表1000 7.14(/min)/(25)91.5 /minmmmr查 Z3050 说明书，取，实际铰孔速度100 /minnr3010vd n 325100 /min 107.8/minmmrm（4）各工序实际切削用量 根据以上计算，各工序切削用量如下：钻孔：，038dmm0.43/fmm r195 /minnr14/minvm扩孔：，050dmm0.57/fmm r275 /minnr21.3/minvm按照参考文献3表 3.1-31 75 /minnr/)mMMmPPn n k表（1.25(195/246) 1.061.05kWkW 324.7275 /min 1021.3/minmmrm工序 4：铣外圆面上 4-宽 25x16 的深槽机床 X5032刀具 20 立铣刀查1表 8 1. 计算切削用量（1） 由1表 9.41 和3查得 走刀量 f=0.67 mm/r（2） 车刀磨钝标准和耐用度由1表 9.46 查得 磨钝标准为 0.20.3 表 9.47 查得 耐用度为 T=150min （3） 切削速度10 由1 式 3.2 vPuwYfXpmqVkzaaaTdCVVVVv0v 查表 9.48 得其中： 修正系数0 . 1vk 40VC2 . 0vq1 . 0vX m=0.54 . 0vY5 . 0vu1 . 0vp mmzfaf028. 02467. 06wa8pa 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s （4） 确定机床主轴速度 min/5 .390/5 . 61000rsrdwvns由3 按机床选取主轴转速为 6.33 r/s所以 实际切削速度为 min/2 .196/27. 31000msmdnvww2. 计算切削工时 sznaylvLTffm77.32工序 5：钻 2-10 孔选择钻床及钻头 选择 Z3050 钻床，选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时 do=10mm，钻头采用双头刃磨法，1）确定切削用量确定进给量 根据参考文献7表 28-10 可查出，由于孔深f0.25 0.31/fmm r表度比，故。查0/3/120.25l d 1.0lfk (0.25 0.31) 1.00.25 0.31/fmm r表Z3050 立式钻床说明书，取。0.23/fmm r根据参考文献7表 28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构1.75/fmm r允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献7表 28-9，允许的max15690FN进给量。1.8/fmm r由于所选进给量远小于及，故所选可用。ffff确定切削速度 、轴向力 F、转矩 T 及切削功率 根据表 28-15，由插入法得：vmP11，17/minvm表4732FN表，51.69TN M表1.25mPkW表由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表 28-3，故0.88Mvk0.75lvk 17/min 0.88 0.7511.22(/min)vmm表010001000 11.22/min298 /min12vmmnrdmm表查 Z3050 机床说明书，取。实际切削速度为195 /minnr012195 /min7.35/min10001000d nmmrvm由参考文献7表 28-5，故1.0MFMTkk47321.04732()FNN51.691.051.69TN mN m校验机床功率 切削功率为mP /)mMMmPPn n k表（ 1.25(195/298) 1.00.82kWkW机床有效功率4.50.813.65EEmPPkWkWP故选择的钻削用量可用。即，012dmm0.23/fmm r195 /minnr7.35/minvm相应地， 4732FN51.69TN m0.82mPkW2.2.6 确定基本工时（1）粗车外圆面加工条件：工件材料：45机床： CA6140 车床刀具：外圆车刀粗铣的切削工时被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 l=180 毫米， l刀具切入长度：1l 2210.5()(1 3)lDDa220.5(10010040 )(1 3)7mm刀具切出长度：取2lmml2212走刀次数为 1机动时间：1jt12190720.34min288jmllltf根据参考文献5表 2.5-45 可查得铣削的辅助时间10.41ft车的切削工时被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知 l90lmm刀具切入长度：车时1l1100lDmm刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1机动时间：2jt12290 10021.42min135jmllltf（2）钻孔 35 孔加工条件：工件材料：45机床：CA6140 刀具：钻孔标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔标准高速钢扩孔钻；铰孔标准高速铰刀钻孔工时：切入 3mm、切出 1mm，进给量，机床主轴转速， 0.43/fmm r195 /minnr铰孔：，025dmm1.6/fmm r100 /minnr7.8/minvm=（30+3+1）/0.43195=0.41min1t根据参考文献5表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间11.77ft扩孔工时：切入 3mm、切出 1mm，进给量，机床主轴转速0.57/fmm r275 /minnr=（30+3+1）/0.57275=0.22min2t根据参考文献5表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间21.77ft铰孔工时：切入 3mm、切出 1mm，进给量，机床主轴转速1.6/fmm r100 /minnr=（30+3+1）/1.6100=0.21min3t根据参考文献5表 2.5-41 可查得钻削的辅助时间31.77ft总工时：t= +=0.41+0.22 +0.21+1.77+1.77+1.77=6.15min1t2t3t1ft2ft3ft（3）铣 25x16 深通槽同样的铣削深度mmap10每齿进给量：根据表 2.1-85，【1】取fa0.20/famm Z铣削速度：参照表 2.1-85，【1】取V15/ minVm机床主轴转速：，n010001000 1547.8 / min3.14 100Vnrd13取100 / minnr实际铣削速度：V03.14 100 1000.52/10001000 60d nVm s 进给量：fV0.15 14 100/603.5/ffVa Znmm s工作台每分进给量：mf3.5/210/ minmffVmm smm：根据表 2.1-85,amma60被切削层长度 ：由毛坯尺寸可知l32lmm刀具切入长度：1lmmaDDl12) 31 (5 . 0221刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1机动时间：1jt12132 1220.164min280.2jmllltf工步辅助时间为：1.52min【1】2.3 小结机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。对加工工艺规程的设计，可以了解了加工工艺对生产、工艺水平有着极其重要的影响。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现。143 3 钻孔夹具设计钻孔夹具设计3.1 定位基准的选择由零件图可知，根据基准重合、基准统一原则。在选择工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣两侧表面工序的定位基准，以及设计基准作为其定位基准。左右两端面及内孔面都可以作为定位基准，因此定位基准应选择选用两端内孔和一端面为定位基准，其中利用中间加工后的 44 和 39 为定位孔。3.2 切削力及夹紧力的计算刀具： 高速立铣刀 20mm机床： X5032 立式铣床 由3 所列公式 得 FVFzFwqueyzXpFndzafaCF0查表 9.48 得其中： 修正系数0 . 1vk 30FC83. 0Fq0 . 1FX z=24 65. 0Fy83. 0Fu8Pa0Fw 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=4321KKKK其中：为基本安全系数 1.51K 为加工性质系数 1.12K 为刀具钝化系数 1.13K 为断续切削系数 1.14K15 所以 NKFF7 .1775选用夹紧螺钉夹紧机 由FKffN21 其中 f 为夹紧面上的摩擦系数，取25. 021 ff F=+G G 为工件自重zP NffFN4 .355121夹紧螺钉： 公称直径 d=20mm，材料 45 钢 性能级数为 6.8 级 MPaB1006MPaBs480108螺钉疲劳极限： MPaB19260032. 032. 01极限应力幅：MPakkkma76.511lim许用应力幅： MPaSaaa3 .17lim螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 ss s=3.54 取s=4 得 MPa120 满足要求 8 . 2242cHdF MPadNc1543 . 12经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。163.3 定位误差分析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。本夹具是用来在卧式镗床上加工，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 本工序采用一定位轴，一固定轴定位，工件始终靠近定位轴的一面，而定位轴的偏角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，工件不在在定位轴正上方，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。取（中等级）即 ：尺寸偏差为m3 . 080由16机床夹具设计手册可得：1、定位误差（两个垂直平面定位）：当时；侧面定位支承钉离底平面距离90为，侧面高度为；且满足；则：hH2Hh mmtghHgWD0068. 0)(22、夹紧误差 ，由式（2.11）有： cos)(minmaxyyjj其中接触变形位移值： 式（2.16）mmSNcHBKRkmnZHBaZRaZy014. 081. 9)(1mmyjj0128. 0cos、磨损造成的加工误差：通常不超过Mjmm005. 0