机械制造技术课程设计阀体加工工艺及铣11槽夹具设计全套图纸

1、毕业设计（论文）题 目阀体加工工艺及夹具设计所属系部机械工程系所属专业机械设计与制造所属班级 学 号学生姓名指导教师起讫日期摘 要本设计是基于阀体零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。阀体零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则。适用于大批量、流水线上加工，能够满足设计要求。机械加工工艺是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保障。然而夹具又是制造系统的重要部分，工艺对夹具的要求也会提高，专用夹具、成组夹具、组合夹具和随行夹具都朝着柔性化、自动化、标准化、通用化和高效化方向发展以满足加工要

2、求。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。关键词：阀体类零件；工艺；夹具；全套图纸，加153893706ABSTRACTThe design of special fixture for body parts processing technology and process design based on. The main processing surface of body parts is the plane and a series of hole. In general, to ensure the processing accuracy of plane than t

3、o guarantee the machining accuracy of the series of hole. Therefore, the design follows the principle of the surface after the first hole. Suitable for mass production line, processing, can meet the design requirements. The machining process is the enterprise on the variety, quality, level, accelera

4、ting the update of products, improve the economic benefits of the technology guarantee. However fixture is an important part of the manufacturing system, process requirements of the fixture will increase, special fixture, fixture, fixture and clamp are toward flexibility, automation, standardization

5、, universal and efficient direction to meet the needs of processing. So it is of great significance to the processing technology and fixture design of machinery.Key words: body parts; technology; fixture;目 录摘 要IIABSTRACTI第1章 绪论21.1.夹具简介21.2本次设计的内容31.3机床夹具的功能3第2章 加工工艺规程设计52.1 零件的分析5 零件的作用52.1.2 零件的工艺

6、分析52.2 阀体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施6 孔和平面的加工顺序62.2.2 孔系加工方案选择62.3 阀体加工定位基准的选择6 粗基准的选择6 精基准的选择72.4 阀体加工主要工序安排72.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定92.6确定切削用量及基本工时（机动时间）3102.7 时间定额计算及生产安排17第3章 铣宽度为11mm槽夹具设计203.1设计要求203.2夹具设计203.2.1 定位基准的选择203.2.2 切削力及夹紧力的计算203.3定位误差的分析213.4 定向键与对刀装置设计213.5 夹具设计及操作的简要说明23总结24参 考 文 献25致

7、 谢26第1章 绪论1.1.夹具简介随着科学技术的发展，各料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向高质量、高生产率和低成本方向发展。电火花、电解、超声波、种新材激光、电子束和离子束加工等工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。数控机床的出现，提高了更新频繁的小批量零件和形状复杂的零件加工的生产率及加工精度。特别是计算方法和计算机技术的迅速发展，大大推进了机械加工工艺的进步，使工艺过程的自动化达到了一个新的阶段。目前，数控机床的工艺功能已由加工循环控制、加工中心，发展到适应控制。加工循环控制虽可以实现每个加工工

8、序的自动化，但不同的工序中刀具的更换及工件的重新装夹，仍须人工来完成。加工中心是一种高度自动化的多工序机床，能自动完成刀具的更换，工件的转位和定位，主轴和进给量的变换等，使工件在机床上只安装一次就能完成全部加工。因此，他可以显著缩短辅助时间，提高生产率，改善劳动条件，适应控制数控机床是一种具有“随机应变”功能的机床，他能在加工中，根据切削条件的变化，自动调整切削条件，是机床保持最佳状态下进行加工，因而有效提高加工效率，扩大品种，更好的保证了加工质量，并达到最大的经济效率。近年发展起来的以计算机为行动中心，完成加工、装卸、运输、管理的柔性制造系统，具有监视、诊断、修复、自动转位加工产品的功能，使

9、多品种、中小批量生产实现了加工自动化，大大促进了自动化的进程，尤其是将计算机辅助设计与制造结合起来而形成的计算机集成制造系统，是加工自动化向智能化方向发展的又一关键性技术，并进一步朝着网络化、集成化和智能化的方向发展。夹具的发展趋势工艺装备的设计、制造、使用和管理，体现着一个企业的工艺技术水平，夹具设计与制造又是制造环境中的生产准备周期时间和加工成本的重要因素，工装设计水平的高低，很大程度上反映出企业制造能力的高低。夹具设计与制造是机电产品设计与制造的一项重要步骤，传统的夹具设计制造时需大量的工时消耗和金属材料的消耗。目前，基于特征参数化技术已在机电产品设计与制造的各个阶段得到广泛的应用，夹具

10、设计也必须向标准化、系统化、参数化方向发展。而且，为了适应我国加入WTO后机电产品的创新能力和尽快机电产品设计制造的全程仿真，快速组合夹具的发展正是适应了这种要求。 夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。1.2本次设计的内容本设计主要是针对阀体工艺及钻孔夹具的设计。夹具设计是组合机床设计中的重要部分，夹具设计的合理与否，直接影响到被加工零件的加工精度等参数。在设计中，设计的主要思路是用工件以已加工端面为定位基准，夹具体的凸台和大端面孔为定位面，工件以气动夹紧，这样设计主要是为了解决

11、了手动夹紧时夹紧力不一致、误差大、精度低、工人劳动强度大等缺点；气动夹紧采用空气作为动力源，资源丰富并且干净、清洁，对周围环境没有污染；不足是噪音比较大。具体的设计思路是：首先确定工件的已加工端面定位方式，通过夹具体的凸台、内孔，再用气动装置将其夹紧，这样阀体的六个自由度全部限制，实现了零件的定位夹紧，然后确定零件的夹紧方式。在本次设计中采用的是手动夹紧方式；然后进行误差分析、夹紧力的计算，对夹具的主要零件进行结构设计。1.3机床夹具的功能在机床上用夹具装夹工件时，其主要功能是使工件定位和夹紧。1机床夹具的主要功能机床夹具的主要功能是装工件，使工件在夹具中定位和夹紧。（1）定位 确定工件在夹具

12、中占有正确位置的过程。定位是通过工件定位基准面与夹具定位元件面接触或配合实现的。正确的定位可以保证工件加工的尺寸和位置精度要求。（2）夹紧 工件定位后将其固定，使其在加工过程中保持定位位置不变的操作。由于工件在加工时，受到各种力的作用，若不将工件固定，则工件会松动、脱落。因此，夹紧为工件提供了安全、可靠的加工条件。2机床夹具的特殊功能机床夹具的特殊功能主要是对刀和导向。（1）对刀 调整刀具切削刃相对工件或夹具的正确位置。如铣床夹具中的对刀块，它能迅速地确定铣刀相对于夹具的正确位置。（2）导向 如钻床夹具中的钻模板的钻套，能迅速地确定钻头的位置，并引导其进行钻削。导向元件制成模板形式，故钻床夹具

13、常称为钻模。镗床夹具（镗模）也具有导向功能。第2章 加工工艺规程设计2.1 零件的分析2.1.1 零件的作用题目给出的零件是阀体。阀体的主要作用是支一般安装在水泵水下吸管的底端，限制水泵管内液体返回水源,起着只进不出的功能。阀盖上有很多个进水口和加强筋,起到了不易堵塞，主要应用在抽水的管路上。水道和支承的作用.口径有单瓣、双瓣、多瓣型，有法兰连接和螺纹连接。其他名称：内螺纹升降式底阀-井底阀、吸水阀、滤水阀、莲蓬头；升降式底阀-法兰井底阀；旋启式底阀-法兰旋启式井底阀。图2- 阀体零件图2.1.2 零件的工艺分析由阀体零件图可知。阀体是一个壳体零件，它的外表面上有五个平面需要进行加工。孔系在前

14、后端面上。此外各表面上还需加工一系列螺纹孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：（1）以阀体底面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：阀体底面的铣削加工（2）以20凸台端面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：20凸台端面的铣削加工（3）以上端面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：上端面的铣削加工（3）以40下部端面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：40下部端面铣削加工（4）以26孔支承孔为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：前后端面；螺孔的孔。2.2 阀体加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施由以上分析可知。该阀体零

15、件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于阀体来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。2.2.1 孔和平面的加工顺序阀体类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工阀体上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。阀体的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利

16、于保护刀具。阀体零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。2.2.2 孔系加工方案选择阀体孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的机床。根据阀体零件图所示的阀体的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。2.3 阀体加工定位基准的选择2.3.1 粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）保证各重要支承孔的加工余量均匀；（2）保证装入阀体的零件与箱壁有一定的间隙。为了满足上述要

17、求，应选择的主要支承孔作为主要基准。即以阀体的输入轴和输出轴的支承孔作为粗基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。由于孔的位置与箱壁的位置是同一型芯铸出的。因此，孔的余量均匀也就间接保证了孔与箱壁的相对位置。2.3.2 精基准的选择从保证阀体孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证阀体在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从阀体零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，

18、适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是阀体的装配基准，但因为它与阀体的主要支承孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。2.4 阀体加工主要工序安排对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。阀体加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到阀体加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，顶面上的

19、螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。根据以上分析过程，现将阀体加工工艺路线确定如下：工艺路线一：铸造铸造时效时效处理铣铣阀体底面(宽度为70mm)铣铣削20凸台端面铣铣削上端面铣铣削40下部端面7钻扩铰钻扩铰26孔8钻孔攻丝钻M16-6H螺纹底孔，并攻丝钻孔攻丝钻M12-6H螺纹底孔，并攻丝10钻孔钻孔2-8孔11钻孔攻丝钻M4-6H螺纹底孔，并攻丝12铣铣宽度为11mm的开口槽13钳去毛刺14终检终检15入库清洗入库工艺路线二：铸造铸造时效时效处理3钻扩铰钻扩铰26孔4铣铣阀体底面(宽度为70mm)5铣铣削20凸台端面6铣铣削上端面7铣铣削40下部端面8钻孔攻丝钻M16-6H螺纹底孔

20、，并攻丝钻孔攻丝钻M12-6H螺纹底孔，并攻丝10钻孔钻孔2-8孔11钻孔攻丝钻M4-6H螺纹底孔，并攻丝12铣铣宽度为11mm的开口槽13钳去毛刺14终检终检15入库清洗入库以上加工方案大致看来合理，但通过仔细考虑，零件的技术要求及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题，方案二把的钻孔工序调整到前面了，这样无法保证孔与面的垂直关系工序。以上工艺过程详见机械加工工艺过程综合卡片。综合选择方案一：工艺路线一：铸造铸造时效时效处理铣铣阀体底面(宽度为70mm)铣铣削20凸台端面铣铣削上端面铣铣削40下部端面7钻扩铰钻扩铰26孔8钻孔攻丝钻M16-6H螺纹底孔，并攻丝钻孔攻丝钻M12-6H螺纹底孔

21、，并攻丝10钻孔钻孔2-8孔11钻孔攻丝钻M4-6H螺纹底孔，并攻丝12铣铣宽度为11mm的开口槽13钳去毛刺14终检终检15入库清洗入库2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“阀体”零件材料采用灰铸铁制造。材料为HT200，硬度HB为170241，生产类型为大批量生产，采用铸造毛坯。（1）面的加工余量。根据工序要求，顶面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：参照机械加工工艺手册第1卷表3.2.23。其余量值规定为，现取。表3.2.27粗铣平面时厚度偏差取。精铣：参照机械加工工艺手册表2.3.59，其余量值规定为。（3）螺孔毛坯为实心，不冲孔。参照机械加工工艺手册表2.3.71，现

22、确定其工序尺寸及加工余量为：钻孔： 攻丝： （4）前后端面加工余量。根据工艺要求，前后端面分为粗铣、半精铣、半精铣、精铣加工。各工序余量如下：粗铣：参照机械加工工艺手册第1卷表3.2.23，其加工余量规定为，现取。半精铣：参照机械加工工艺手册第1卷，其加工余量值取为。精铣：参照机械加工工艺手册，其加工余量取为。铸件毛坯的基本尺寸为，根据机械加工工艺手册表2.3.11，铸件尺寸公差等级选用CT7。再查表2.3.9可得铸件尺寸公差为。（5）前后端面上16螺孔，毛坯为实心，不冲孔。参照机械加工工艺手册表2.3.71，现确定螺孔加工余量为： 螺孔钻孔： 攻丝： 根据工序要求，前后端面支承孔的加工分为粗

23、镗、精镗两个工序完成，各工序余量如下：（8）侧面螺孔加工余量毛坯为实心，不冲孔。参照机械加工工艺手册表2.3.71,现确定螺孔加工余量为：钻孔： 攻丝： 2.6确定切削用量及基本工时（机动时间）3工序3：铣阀体底面(宽度为70mm)机床：立式铣床X52K刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数10（1）粗铣铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：（2）精铣铣削

24、深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.73，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表2.4.81，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间工序3：粗铣前后端面机床：组合铣床刀具：硬质合金端铣刀（面铣刀） 齿数铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工序4

25、：铣削20凸台端面机床：X52K刀具：硬质合金端铣刀YG8，硬质合金立铣刀YT15（1）粗铣两侧面铣刀直径，齿数铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工序5：铣削上端面机床：X52K刀具：硬质合金端铣刀YG8，硬质合金立铣刀YT15（1）粗铣两侧面铣刀直径，齿数铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进

26、给量：工作台每分进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工序6：铣削40下部端面机床：X52K刀具：硬质合金端铣刀YG8，硬质合金立铣刀YT15（1）粗铣两侧面铣刀直径，齿数铣削深度：每齿进给量：根据机械加工工艺手册表，取铣削速度：参照机械加工工艺手册表，取机床主轴转速：，取实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：根据机械加工工艺手册表2.4.81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：工序7 钻扩铰26孔钻定位孔切削深度：进给量：根据机械加工工艺手册表，取切削速度：参

27、照机械加工工艺手册表，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：工序8：钻M16-6H螺纹底孔，并攻丝机床：钻床Z525刀具：麻花钻切削深度：进给量：根据机械加工工艺手册表，取切削速度：参照机械加工工艺手册表，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：工序10：钻M12-6H螺纹底孔，并攻丝机床：组合攻丝机刀具：钒钢机动丝锥进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照机械加工工艺手册表，取机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：

28、 （盲孔）机动时间：工序10：钻孔2-8孔机床：台式钻床Z525刀具：根据参照参考文献3表4.39，选硬质合金锥柄麻花钻头切削深度：根据参考文献3表查得：进给量,切削速度。机床主轴转速：，按照参考文献3表3.131，取。实际切削速度：切削工时被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取。加工基本时间： 工序11：钻M4-6H螺纹底孔，并攻丝机床：组合攻丝机刀具：钒钢机动丝锥 进给量：由于其螺距,因此进给量切削速度：参照机械加工工艺手册表，取机床主轴转速：，取丝锥回转转速：取实际切削速度： 由工序4可知： 走刀次数为1机动时间：工序12：铣宽度为11mm的开口槽机床：双立轴圆工作台铣床刀具：错

29、齿三面刃铣刀 粗铣11槽切削深度：根据参考文献3表查得：进给量,根据参考文献1表查得切削速度。机床主轴转速：，按照参考文献3表3.174，取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 走刀次数为1机动时间： 2.7 时间定额计算及生产安排根据设计任务要求，该的年产量为大批量。一年以240个工作日计算，每天的产量应不低于417件。设每天的产量为420件。再以每天8小时工作时间计算，则每个工件的生产时间应不大于1.14min。参照机械加工工艺手册表2.5.2，机械加工单件（生产类型：中批以上）时间定额的计算公式为： （大量生产时）因此在大批量生产时单件时间定额计算公式为： 其中： 单件时间定额 基本

30、时间（机动时间） 辅助时间。用于某工序加工每个工件时都要进行的各种辅助动作所消耗的时间，包括装卸工件时间和有关工步辅助时间 布置工作地、休息和生理需要时间占操作时间的百分比值工序1：粗、精铣端面机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5.43，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5.48，单间时间定额： 因此应布置两台机床同时完成本工序的加工。当布置两台机床时， 即能满足生产要求工序2：钻孔、铰定位孔机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5.41，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间

31、为。则：根据机械加工工艺手册表2.5.43，单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序3：粗铣侧面机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5.45，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5.48，单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。工序4：钻侧面孔机动时间：辅助时间：参照机械加工工艺手册表2.5.41，取工步辅助时间为。由于在生产线上装卸工件时间很短，所以取装卸工件时间为。则：根据机械加工工艺手册表2.5.43，单间时间定额： 因此布置一台机床即能满足生产要求。第3章 铣宽度为11mm槽夹具设计3.

32、1设计要求为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。下面即为宽度为11mm槽的专用夹具，本夹具将用于X52K铣床。本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，精度不是主要考虑的问题。3.2夹具设计 定位基准的选择为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备采用手动夹紧。 切削力及夹紧力的计算铣刀 D=10 立铣刀3.3定位误差的分析3.4 定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据GB220780定向键结构如图所示： 图5.1 夹具体槽形与螺钉根据T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如表5.4：表5.4 定向键 BLHhD夹具体槽形尺寸公称尺寸允差d允差公称尺寸允差D180.