阀盖零件机械制造工艺分析及钻孔夹具设计UG数控编程
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毕业设计说明书班级：数控3151 学号：41315148 姓名：吕浩铜 设计题目： 阀 盖 指导老师：杨柳 时 间： 成 绩： 陕西国防工业职业技术学院目录第一部分 工艺设计说明书1一.零件图工艺性分析11.1零件结构功用分析11.2零件技术条件分析11.3零件结构工艺分析11.4零件的生产类型1二毛坯选择22.1毛坯类型22.2毛坯余量确定22.3毛坯图零件合图草图 2三机加工工艺路线确定33.1定位基准选择43.2加工方法分析确定43.3加工顺序的安排43.4加工阶段的划分43.5主要机械加工工序简图5四工序尺寸及其公差确定84.1基准重合时工序尺寸确定9五设备及其工艺装备确定9六切削用量及工时定额确定9七工艺设计总结10第二部分第80道工序夹具设计说明书121.工序尺寸精度分析122.定位方案确定123.定位元件确定124.定位误差分析计算125.夹紧方案及元件确定126.夹具总装草图12第三部分：刀具选择说明书141.工序尺寸精度分析142.刀具类型确定143.工序刀具卡填写14第四部分：第50道工序量具设计说明书151.工序尺寸精度分析152.量具类型确定153极限量具尺寸公差确定154.极限量具尺寸公差带图155.极限量具结构设计15第五部分数控编程设计说明书171.数控加工工艺性分析172.走刀路线的确定173.刀具选择174.程序编写及程序说明18第六部分 毕业设计体会19第七部分 参考文献20数控技术专业毕业设计 班级：数控3151 学号41315148 姓名：吕浩铜 第一部分工艺设计说明书1.零件图工艺性分析1.1零件结构功用分析图1-1 零件图本次设计零件为阀盖零件，阀盖指的是装有阀杆密封件的阀零件，用于连接或是支撑执行机构，阀盖与阀体可以是一个整体，也可以分离。主要是阻止外界灰尘进入箱体内，起到保护的密封的功能。1.2零件技术条件分析本次设计的零件为铸造零件，毛坯需要经过时效处理，以此来消除应力。零件从左到右分析，分别设计了M36螺纹特征，设计螺纹2mm。螺纹后设计32外圆，倒角R6，设计正方体为75x75mm。设计53外圆，50外圆，41外圆。内孔特征由28.5内孔，20内孔，369内孔组成。正方体75x75mm上设计4-14均布通孔。1.3零件结构工艺性分析本次设计的零件结构比较复杂，中批量加工生产，主要的加工表面是外圆，内孔，螺纹的加工。外圆表面如下：41外圆，零件表面粗糙度Ra=25m。50外圆，零件表面粗糙度Ra=12.5m。其余外表面可以直接铸造出。内孔表面如下：36内孔，零件表面粗糙度Ra=12.5m。20内孔，零件表面粗糙度Ra=25m。28.5内孔，零件表面粗糙度Ra=12.5m。零件螺纹M36x1.5mm。2.毛坯选择2.1毛坯类型（1）锻件：锻件适用于强度要求高、形状比较简单的零件毛坯。其锻造方法有自由锻和模锻两种。自由锻毛坯精度低、加工余量大、生产率低，适用于单件小批生产以及大型零件毛坯。模锻毛坯精度高、加工余量小、生产率高，但成本也高，试用于中小型零件毛坯的大量生产。锻造的材料有低碳钢、中碳钢材料最适合锻造。其中自由锻造是利用冲击力和压力使金属在各个方向自由变形，不受任何限制而获得所需形状及尺寸和一定机械性能的锻件的一种加工方法，简称自由锻；模锻件就是有模具的锻造件，利用模具锻出精度要求比较高，比较复杂的锻件。（2）铸件：铸件适用于形状复杂的零件毛坯。其铸造方法有砂型铸造、精密铸造、金属性铸造、压力铸造等。较常用的是砂型铸造，当毛坯精度要求低、生产批量较小时，采用木模手工造型法；当毛坯精度要求高、生产批量很大时，采用金属型机器造型法。铸件材料有铸铁、铸钢及铜、铝等有色金属。（3）零件的结构形状和尺寸：形状复杂的毛坯，一般采用铸造方法制造，（4）薄壁零件不宜用砂型铸造：现有的生产条件：选择毛坯时，还要考虑本厂的毛坯制造水平、设计条件以及外协的可能性和经济性等。（5）铸造工艺设计的意义在于；有利于采用先进的工艺获得高质量，低成本的铸件。根据工艺进行工序检查，产生铸造缺陷时便于寻找原因，采取纠正措施.根据工艺设计进行技术准备，如准备砂箱、芯骨、必要的工艺装备和工具，有利于保证正常的生产秩序，方便生产计划调度，可以不断的积累和总结经验，提高铸造生产技术水平。本次选择根据图纸要求，选择铸件毛坯。2.2毛坯余量确定选择毛坯形状和尺寸总的要求是：减少多余浪费，实现少屑或无屑加工。因此，毛坯形状要力求接近成品形状，以减少机械加工的劳动量。但也有以下四种情况。（1）采用锻件，铸造毛坯时，因锻模时的欠压量与允许的错模量不等，铸造时也会因砂型误差、收缩量及坯的挠曲与扭曲变形量的不同也会造成加工余量不充分、不稳定，所以，除板金属液体的流动性差不能充满型腔等造成余量的不等，此外，锻造、铸造后，毛坯不论是锻件、铸件还是型材，只要准备采用数控加工，其加工表面均应有较充分的余量。（2）尺寸小或薄的零件，为便于装夹并减少夹头，可将多个工件连在一起，由一个毛坯制出。（3）装配后形成同一工作表面的两个相关零件，为保证加工质量并使加工方便，常把两件合为一个整体毛坯，加工到一定阶段后再切开。（4）对于不便装夹的毛坯，可考虑在毛坯上另行增加装夹余量或者工艺凸台、工艺凸耳等辅助基准。本次设计内孔为17.2mm，设计外圆单边余量1mm。2.3毛坯零件合图草图图2-1毛坯图3机加工工艺路线确定3.1加工方法分析确定本次设计的零件结构比较复杂，中批量加工生产，主要的加工表面是外圆，内孔的加工。零件外圆表面，内孔表面粗度度要求一般，可以使用数控车床加工完成。方体可以使用数控铣床加工完成，零件孔可以选择摇臂钻床加工。加工方法分析确定参考机械制造技术基准课程设计指导教程第2版，表1-9外圆表面加工方案的经济加工精度和表面粗糙度。可以得知表面粗糙度Ra=12.5m，经济加工精度为12级。可以使用粗车加工完成。另外表面粗糙Ra=25m，可以通过任何加工方法达到。3.2加工顺序的安排安排机械加工顺序时，应考虑以下几个原则：（l）先粗后精当零件需要分阶段进行加工时，先安排各表面的粗加工，中间安排半精加工，最后安排主要表面的精加工和光整加工。由于次要表面的精度要求不高，一般经粗、半精加工即可完成；对于那些与主要表面相对位置关系密切的表面，通常置于主要表面精加工之后进行加工。（2）先主后次零件上的装配基面和主要工作表面等先安排加工。而键槽、紧固用的光孔和螺孔等，由于加工面小，又和主要表面有相互位置要求，一般应安排在主要表面达到一定精度之后（如半精加工之后）进行加工，但应在最后精加工之前进行加工。(3)基面先加工每一加工阶段总是应先安排基面加工工序。例如轴类零件的加工中采用中心孔作为统一基准，因此每个加工阶段开始总是打中心孔，以作为精基准，并使之具有足够的精度和表面粗糙度要求（常常高于原来图纸上的要求）。如果精基准面不止一个，则应按照基面转换的次序和逐步提高精度的原则安排加工。例如精密轴套类零件，其外圆和内孔就要互为基准，反复进行加工。(4)先面后孔对于模座、凸凹模固定板、型腔固定板、推板等一般模具零件，因平面所占轮廓尺寸较大，用平面定位比较稳定可靠。因此，其工艺过程总是选择平面作为定位精基面，先加工平面再加工孔。本次设计先在数控车加工外轮廓和内轮廓，铣床铣方，钻床钻孔。3.3定位基准选择按照有关零件的粗基准的选择原则：当零件有不加工的表面时，应选择这些不加工的表面作为粗基准,当零件有很多个不加工表面的时候，则应当选择与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准。本次设计选择毛坯为粗基准。精基准的选择主要考虑基准重合的问题。选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。采用基准重合原则可以避免有定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。本次设计的精基准50外圆。3.4加工阶段的划分说明粗加工阶段：切除个加工表面大部分的加工余量，并做出精基准。此时零件加工精度和表面质量都较低，加工余量大，因此应采取措施尽可能提高生产效率。半精加工阶段：通过切削加工消除主要表面粗加工留下来的较大误差，为精加工做好准备，达到一定的加工精度，并保持一定的精加工余量），同时完成一些次要表面的加工（如钻孔、攻丝、铣键槽等）。精加工阶段：保证各主要表面达到图纸规定的质量要求。光整加工阶段：进一步提高尺寸精度和降低表面粗糙度，提高表面层的物理机械性能，一般不能用来提高位置精度。有时若毛坯余量特别大，表面极其粗糙（如自由锻），在粗加工前应有去皮加工，称为荒加工阶段，常在毛坯准备车间进行。（2）划分加工阶段的原因：保证加工质量。工件划分加工阶段后，粗加工阶段因切削用量大，产生较大的切削力和切削热以及加工时夹紧力共同作用引起工件的变形，可在后续加工阶段逐步得到纠正。粗、精加工分开后，一方面各加工阶段之间的时间间隙相当于自然时效，有利于内应力消除；另一方面不会破坏已加工表面的质量。合理使用机床设备。粗加工时可采用功率大、刚性好、精度不高的高效率机床；精加可采用小功率的高精度机床。这样充分发挥机床设备各自的性能特点，并且能延长精度机床的使用寿命。及时发现毛坯缺陷。毛坯的各种缺陷如气孔、砂眼、裂纹和加工余量不足等，在粗加工后即可发现，便于及时修补或决定报废，一免后期加工才发现而造成工时浪费。3.5主要机加工工序简图25车端面30车外圆35车内孔45车端面55车外圆60车螺纹65车内孔70铣轮廓80钻孔4.工序尺寸及其公差确定当工序基准、定位基准、测量基准与设计基准都重合的情况下，某一表面需要经过多次加工才能达到设计要求，因而必须确定各工序的工序尺寸及其公差。各工序的加工尺寸取决于各工序的加工余量，其公差则由该工序所采用加工方法的经济精度决定。工序尺寸的计算顺序是由后往前逐个工序推算，即由零件图的设计尺寸开始，一直推算到毛坯图的尺寸。其步骤为：先确定毛坯总余量和各加工工序的工序余量。确定各工序的尺寸公差和表面粗糙度值，根据各工序加工方法，查表求所能达到的经济精度和表面粗糙度值，并查表转换成尺寸公差。计算各工序的基本尺寸。根据查表得到的各工序的加工余量，由该表面的设计尺寸开始，即由最后一道工序喀什逐一向前推算各工序的基本尺寸，直到毛坯的基本尺寸。标注各工序的尺寸的尺寸公差和表面粗糙度值。各工序尺寸公差按“人体原则”确定上下偏差：毛坯尺寸公差按“对称原则”确定上下偏差。4.1基准重合时工序尺寸确定当工序基准、定位基准、测量基准与设计基准都重合的情况下，某一表面需要经过多次加工才能达到设计要求，因而必须确定各工序的工序尺寸及其公差。各工序的加工尺寸取决于各工序的加工余量，其公差则由该工序所采用加工方法的经济精度决定。工序尺寸的计算顺序是由后往前逐个工序推算，即由零件图的设计尺寸开始，一直推算到毛坯图的尺寸。其步骤为：先确定毛坯总余量和各加工工序的工序余量。确定各工序的尺寸公差和表面粗糙度值，根据各工序加工方法，查表求所能达到的经济精度和表面粗糙度值，并查表转换成尺寸公差。计算各工序的基本尺寸。根据查表得到的各工序的加工余量，由该表面的设计尺寸开始，即由最后一道工序喀什逐一向前推算各工序的基本尺寸，直到毛坯的基本尺寸。表4.1 加工余量、工序尺寸序号加工表面加工内容加工余量（mm）表面粗糙度（mm）加工精度等级IT尺寸136内孔车加工9.412.51236241外圆车加工12541350外圆车加工112.51250453外圆车加工112.51253520内孔车加工1.52520628.5内孔车加工612.51228.5714内孔钻1425145.设备及其工艺装备确定零件外圆加工时选择：90端面车刀，75外圆车刀，35外圆车刀，3mm车槽刀。选择量具为外径千分尺，游标卡尺。零件内孔加工时选择：75内孔车刀，35内孔车刀，选择量具为内径千分尺，游标卡尺。零件加工螺纹孔时选择：60螺纹车刀。选择量具为螺纹环规，游标卡尺。零件铣槽加工时选择：D14立铣刀。选择量具为游标卡尺。零件钻孔时选择：A3中心钻，14麻花钻。选择量具为游标卡尺。选择刀具材料为硬质合金刀具。选择数控车床型号为CK6140，选择数控铣床型号为XK5025A，选择钻床型号为Z350。6切削用量及工时定额确定切削用量的选择就是合理确定刀具的切削速度Vc进给量f和背吃刀量ap。粗加工的选择原则：尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度采用最大的背吃刀量ap采用最大的工序进给量f根据刀具设定合理的切削速度。工序50的切削用量及基时间的确定：36内孔，20内孔,选择36内孔计算。选择CK6140数控车床，刀具选择75内孔车刀1.切削用量1）确定切削深度ap ，选择ap=0.5mm。2）确定每分钟进给量f由于本工序为粗加工，根据机械制造基础表5-2，fz=0.7mm/r3）确定切削速度vc和每分钟进给量vf由机械制造技术基础表5-2选择切削速度115m/min定机床主轴转速： 式中：切削速度；d工件直径。 选择加工转速选择=1000r/min,因此，实际切削速度和每分钟进给量为： 式中：主轴转速； 工件直径。 2. 加工工时 .7 工艺设计总结这次工艺设计内容涵盖了机械加工工艺和切削速度计、金属切削机床、公差尺寸等位置的设计。机械加工工艺设计是在机械制造技术等专业课程所学的理论知识上，发挥专业知识解决实际生产问题的一次实践训练。机械制造技术定义：机械的生产过程中，改变生产对象的形状，尺寸，相对位置和性质等使其称为半成品或者成品的工艺过程。以工艺文件的形式确定下来的工艺过程叫做工艺规程。第二部分第100号工序夹具设计说明书1.工序尺寸精度分析夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少的重要手段。本次设计钻4-14mm夹具。2.定位方案确定零件端面与夹具体接触，零件28.5内孔与28.5销轴配合。这样可以直接将零件放在夹具上，起到快速定位的作用。然后为了防止零件在夹具体上选择。设计一根圆柱销，限制零件旋转。3.定位元件确定设计定位元件为定位销，设计国标号为GB117-86。4. 定位误差分析计算定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为圆柱销，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合B=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。Y=0.707d=0.7070.025mm=0.0177mm5.夹紧方案及元件确定加紧方案设计如下：采用双头螺栓链接夹具体，穿过零件的钻模板。然后使用垫片和螺母夹紧。双头螺杆为M16，设计国标号为GB900-88，设计螺母为普通螺母，设计国标号为GB172-86。6. 夹具总装图图2-1夹具图第三部分第40道工序刀具选择说明书1.工序尺寸精度分析本次设计零件精车41，50,53外圆，到尺寸要求2.刀具类型确定本次设计车刀为夹持式车刀。3.刀具设计参数选择零件外圆加工时选择：75外圆车刀4. 各工序刀具卡填写图3-1 刀具图第四部分第50道工序量具设计说明书1.工序尺寸精度分析精车20内孔，到尺寸要求2.量具类型确定内孔量具选择塞规3.极限量具尺寸公差确定1.确定被测孔的极限偏差。查极限配合标注，20的上偏差ES=0.025mm，下偏差EI=0。2.确定工作量规制造公差和位置要求：20mm的量规公差为T=0.01mm，位置要素.Z=0.006MM3.20的孔用塞规，最大极限尺寸为20.025，最小极限尺寸为20.006。4.极限量具尺寸公差带图5. 极限量具结构设计图4-1 量具图第五部分数控编程设计说明书1.数控加工工艺性分析本次设计采用数控车床和数控铣床加工，所以在UG里面进行数控编程2.走刀路线的确定编程使用UG自动编程，UG NX加工基础模块提供联接UG所有加工模块的基础框架，它为UG NX所有加工模块提供一个相同的、界面友好的图形化窗口环境，用户可以在图形方式下观测刀具沿轨迹运动的情况并可对其进行图形化修改：如对刀具轨迹进行延伸、缩短或修改等。该模块同时提供通用的点位加工编程功能，可用于钻孔、攻丝和镗孔等加工编程。该模块交互界面可按用户需求进行灵活的用户化修改和剪裁，并可定义标准化刀具库、加工工艺参数样板库使初加工、半精加工、精加工等操作常用参数标准化，以减少使用培训时间并优化加工工艺。UG软件所有模块都可在实体模型上直接生成加工程序，并保持与实体模型全相关。走到路线采用跟随周边加工。3.刀具及切削用量的选择刀具选择75外圆车刀。切削用量每次加工0.5mm。4.编程原点的确定及数值计算在加工对刀的时候，选择轴心为X原点，零件端面为Z轴原点。利用UG自动编程，不进行数值计算。图5-1 对刀图5.程序编写及程序说明N0010 G40 G17 G90 G71N0020 G91 G28 Z0.0N0030 T00 M06N0040 G00 G90 Y0.0 Z87.3208 S1000 M03N0050 G43 X65.475 H00N0060 Z77.5977N0070 Z4.N0080 X53.2N0090 G01 X53. F250. M08N0100 X8.1857N0110 X7.9857N0120 G00 Z7.N0130 X53.2N0140 Z3.N0150 G01 X53.N0160 X8.1857N0170 X7.9857N0180 G00 Z6.N0190 X53.2N0200 Z2.N0210 G01 X53.N0220 X8.1857N0230 X7.9857N0240 G00 Z5.N0250 X53.2N0260 Z1.N0270 G01 X53.N0280 X8.1857N0290 X7.9857N0300 G00 Z4.N0310 X53.2N0320 Z0.0N0330 G01 X53.N0340 X8.1857N0350 X7.9857N0360 G00 Z2.5604N0370 X2.8649N0380 Z50.005N0390 X62.5844N0400 M02%第六部分毕业设计体会与感谢 毕业设计是我们作为学生在学习阶段的最后一个环节，是对所学基础知识和专业知识的一种综合应用，是一种综合的再学习、再提高的过程，这一过程对学生的学习能力和独立思考及工作能力也是一个培养，同时毕业设计的水平也反映了大学教育的综
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