毕业设计（论文）-回油阀阀体加工工艺及其铣左端面和扩φ40孔夹具设计

回油阀阀体加工工艺及其铣左端面与扩Φ40孔夹具设计ProcessingtechnologyofValveBodyforOilReturnValveandDesignofClampingFaceandExpandingΦ40Holder学院(系)：专业：学生姓名：学号：指导老师：评阅老师：完成日期：I回油阀阀体加工工艺及其铣左端面与扩Φ40孔夹具设计摘要本次设计的主要内容是回油阀阀体的加工工艺和夹具设计。首先按照机械加工工艺规程的要求，在给定的生产条件下，通过对定位基准、加工方法、加工阶段、加工顺序、工序集中与分散的分析，确定了阀体的加工工艺路线。紧接着遵循夹具设计的理论方法，结合回油阀阀体的尺寸、形状、加工要求等，分别设计了铣左端面和扩Φ40mm孔的专用夹具各一套。在制定夹具结构方案的过程中，对有关定位原件、夹紧方式的结构以及夹具体总体布局方面的几个不同方案经过仔细地分析与比较，最终确定了较为合理且实用的方案。铣左端面夹具采用面定位，用螺旋压板夹紧机构夹紧；扩Φ40mm孔加工夹具采用3、2、1六点定位，用单螺旋夹紧机构夹紧。通过此方案可以在零件安放容易的条件下使各加工表面的定位准确、夹具的操作容易，可以保证零件的加工精度。关键词：阀体，加工工艺，夹具设计，定位误差全套图纸加V信153893706或扣3346389411ProcessingtechnologyofValveBodyforOilReturnValveandDesignofClampingFaceandExpandingΦ40HolderAbstractThemaincontentofthisgraduationdesignisthereturnvalvevalvebodyprocessingtechnologyandfixturedesign.First,accordingtotherequirementsofthemachiningprocess,theprocessingrouteofthevalvebodyisdeterminedbytheanalysisofthepositioningdatum,theprocessingmethod,theprocessingstage,theprocessingsequence,theprocessconcentrationandthedispersionunderthegivenproductionconditions.Followedbyfollowthefixturedesignofthetheoreticalmethod,combinedwiththereturnvalvevalvebodysize,shape,processingrequirements,respectively,designedtheleftendofthemillingandexpansionΦ40mmholesetofspecialfixture.Intheprocessofformulatingthefixturestructure,severaldifferentschemesconcerningthepositioningoftheoriginal,thestructureoftheclampingmethodandtheoveralllayoutoftheclampingbodyarecarefullyanalyzedandcompared,andthemorereasonableandpracticalschemeisfinallydetermined.Millingtheleftsideofthefixturewiththesurfacepositioning,withascrewplateclampingmechanismclamping;expansionΦ40mmholemachiningfixturewith3,2,1six-pointpositioning,withasinglescrewclampingmechanismclamping.Throughthisprogramcanbeeasilyplacedinthepartsundertheconditionsofthepositioningoftheprocessingofthesurfaceaccuracy,easyoperationofthefixture,partscanensuretheaccuracyofprocessing.Keywords:valvebody,processingtechnology,fixturedesign,positioningerror目录摘要 IAbstract II1.序言 -1-2.回油阀阀体的分析 -2-2.1回油阀阀体的作用 -2-2.2回油阀阀体的加工工艺分析 -2-2.3回油阀阀体的生产类型 -3-2.4毛坯的选择 -3-3.工艺规程设计 -4-3.1确定各表面的加工方案 -4-3.2确定定位基准 -4-3.2.1粗基准的选择 -4-3.2.2精基准的选择 -5-3.3工艺路线的拟定 -5-3.3.1加工阶段的划分 -5-3.3.2工序的集中与分散 -5-3.3.3工艺路线的确定 -6-3.4阀体的加工余量的确定 -7-3.5确定切削用量及基本工时 -8-4.铣左侧法兰端面的专用夹具设计 -22-4.1铣床夹具的描述 -22-4.2铣面夹具的设计过程 -22-4.3定位基准、定位元件、加紧元件的选择 -22-4.4切削力及夹紧力的分析计算 -23-4.5误差分析与计算 -25-4.6夹具设计及操作的简要说明 -25-5.扩Φ40mm孔专用夹具设计 -26-5.1钻床夹具的描述 -26-5.2定位基准、定位元件、夹紧元件的选择 -26-5.3切削力和夹紧力的分析计算 -26-5.4误差分析与计算 -27-5.5夹具设计及操作的简要说明 -28-设计总结 -29-参考文献 -30-附录 -32-致谢 -33-1.序言本次设计是对所学内容的综合运用，我进行的是对回油阀阀体加工工艺和铣左端面、扩孔夹具设计，首先要分析零件的几何构造、尺寸及其技术要求，编制加工工艺规程。查找各种工艺手册和文献，为各加工工序选择合适的机床、刀具及切削用量，并计算其加工工时。用来指导毛坯的加工。然后对各工序进行夹具设计，要根据零件构造和尺寸选择合理的定位基准、定位元件和夹紧元件，再对夹具定位进行分析计算，对切削力和夹紧力分析计算，对夹具的合理与否进行改进。最终完成对加工工艺文件的编制和夹具装配图的绘制。这次设计，是一次挑战，也是一次进步，我们可能会遇到许多的问题，但我们不会逃避，而是勇于战胜、克服困难，然后解决问题，锻炼自己的分析问题、解决问题的能力，为以后参加工作打下良好的基础。2.回油阀阀体的分析2.1回油阀阀体的作用回油阀是一种比较常见的阀门，其启闭件是扳手，扳手的运动方向与流体方向相垂直，回油阀不仅能作全开和全关，还能作调节和节流。回油阀阀体是阀结构中的重要组成部分，介质从阀体内通道流过，阀体内装有阀座密封圈，扳手合适扳动时阀关闭，介质不能流通，扳手转动合适角度时，阀门开启，介质流通。2.2回油阀阀体的加工工艺分析通过分析零件图，两侧法兰端面具有连接密封的作用，两侧法兰端面件的距离为180mm，表面粗糙度要求为Ra12.5；上下法兰两端面与阀盖相配合，Φ40mm图2.1回油阀阀体的零件图阀座孔要与阀座相配合，上下法兰两端面和阀座孔的粗糙度要求为Ra12.5；两侧法兰4×Φ16mm孔的粗糙度要求为Ra12.5,；加工上下法兰4×Φ12螺纹孔；以Φ56H7作为主要加工面，拉内花键Φ70，槽数为4个，其底边粗糙度要求为Ra3.2；该阀体的两侧、上下法兰端面都是平面；有利于Φ16mm孔和Φ12mm螺纹孔的加工，各加工表面的精度要求也不是很高，通过铣、钻的粗加工就可以达到要求。2.3回油阀阀体的生产类型由设计任务可知该阀体的生产类型为中等批量。2.4毛坯的选择回油阀阀体阀体用作调节介质流通的阀门，零件内部较为复杂，因而毛坯选用铸件，材料是铸钢，采用熔模铸造方法制造毛坯。3.工艺规程设计3.1确定各表面的加工方案一个好的结构不但应该达到设计要求，而且要有好的机械加工工艺性。对于阀体的加工工艺来说，要保证阀体连接的可靠性，满足阀体技术要求，同时考虑加工的效率和经济性。在选择加工方法时，考虑加工表面的粗糙度要求，是否分为粗加工和精加工两步加工；考虑生产类型，满足要求情况下，尽可能选普通机床；还要考虑材料的性质，分析加工的难易性。以下为个表面的加工方案：加工表面表面粗糙度为Ra（µm）加工方案两侧法兰端面12.5粗铣上下法兰端面12.5粗铣阀座孔12.5扩孔钻上下法兰螺纹12.5钻-攻丝两侧法兰孔12.5钻拉Φ70花键3.2拉削3.2确定定位基准基准的选择对于机械加工十分重要，对于加工质量有很大的影响，合适的基准还可以提高加工效率，所以需要按照选择原则来选取加工基准。3.2.1粗基准的选择选择粗基准时，考虑的重点是如何保证各加工表面有足够的余量，使不加工表面与加工表面间的尺寸、位置符合图纸要求。粗基准选择：应以首先保证余量均匀的重要表面作为粗基准；应以与加工表面位置要求较高的不加工表面作为粗基准；应以加工余量最小的表面作为粗基准，保证该表面有足够的加工余量；粗基准应避免重复使用等。阀体的加工以上表面作为粗基准加工下表面，进而加工其他表面。3.2.2精基准的选择选择精基准的原则时，考虑的重点是有利于保证工件的加工精度并使装夹准确。精基准选择原则：基准重合原则；基准统一原则；自为基准的原则；互为基准原则；应使定位准确，工件装夹稳定可靠，夹具简单等。阀体的上下表面和两侧表面都需要加工，可以选用互为基准原则来加工，阀体零件没有特别的位置要求，加工其余表面时，应选择加工后的上下表面、两侧表面作为精基准。3.3工艺路线的拟定为达到阀体零件的精度要求和位置要求，各表面的加工顺序不能随便安排，要遵循以下原则：基准先行；先主后次；先粗后精；先面后孔。3.3.1加工阶段的划分阀体零件的加工质量要求不高，机械加工余量也不大，大部分需要加工的表面秩序粗加工一次就能达到零件的要求，不需要将一段工序划分为粗加工和精加工两个阶段。3.3.2工序的集中与分散阀体零件的工序内容比较简单，生产类型为中批生产，所用夹具为专用夹具，应采用普通机床配合专用夹具来加工零件，这样可以提高劳动生产率。且各工序的工步内容较少，宜选用工序分散原则。3.3.3工艺路线的确定好的工艺路线应尽可能采取工艺集中，减少工时，可以提高企业生产效率，指导工人加工零件，减少生产成本，提高生产质量。所以，需要制定正确的工艺路线来确保生产。工艺路线方案一：10铸造毛坯20时效处理30铣下底面40铣上顶面50铣右端面60铣左端面70扩Φ40mm孔80倒角90拉Φ70mm花键孔100钻右边4×Φ16孔110钻左边4×Φ16孔120钻顶部4×M12底孔及攻螺纹130钻底部4×M12底孔及攻螺纹140去毛刺150检查入库工艺路线方案二：10铸造毛坯20时效处理30铣下底面40铣上顶面50扩Φ40mm孔60倒角70铣右端面80铣左端面90拉Φ70mm花键孔100钻右边4×Φ16孔110钻左边4×Φ16孔120钻顶部4×M12底孔及攻螺纹130钻底部4×M12底孔及攻螺纹140去毛刺150检查入库加工工艺路线方案的比较分析：该阀体零件的工序内容比较简单，除倒角、花键孔表面质量要求较高外，其余表面粗糙度要求为Ra12.5，粗加工就可以达到要求。方案一相对于方案二将扩孔工序放置铣左、右侧端面之前，不符合线面后孔原则，所以选方案二。3.4阀体的加工余量的确定回油阀阀体的零件毛坯选用熔模铸造，此铸造方法能达到的尺寸公差等级为CT4~CT9，取公差等级为CT9，再根据零件的基本尺寸180mm、Φ40mm查表得相对应的铸件尺寸公差CT为2.8mm、1.8mm。毛坯材料是铸钢，铸造方法是熔模铸造，通过查机械加工余量表得机械加工余量等级为E级，再由尺寸180mm、40mm查得对应的机械加工余量RMA为1.4mm、0.4mm。F为零件基本尺寸。（1）两侧法兰端面、上下法兰端面加工余量：由公式R=F+RMA+CT2（求得R=182.8mm所以加工余量为2.8mm，取加工余量为3mm。（2）阀座孔加工余量：由公式R=F-2RMA-CT求得R=38.3mm所以加工余量为（40-38.3）/2=0.85mm，去加工余量为1mm。（3）Φ70mm花键孔加工余量拉削余量为7mm（4）Φ16mm孔加工余量钻孔：Φ16mm（5）M12螺纹孔加工余量钻孔：Φ10.8mm攻丝：攻M12螺纹孔3.5确定切削用量及基本工时工序一：铣下底面即铣Φ110mm法兰端面机床：X62卧式万能铣床刀具：根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》（以下简称为《指导教程》）表3-31，选用硬质合金镶齿套式面铣刀，刀具材料为YT15，刀具的规格为：D=160mm,D1=150mm,d=50mm,L=45mm,L1=37mm背吃刀量的确定因为被加工表面的切削余量较小，可以一次走刀就能切除所有加工余量，所以背吃刀量ap=3mm进给量的确定由《指导教程》表5-7可以查得每齿进给量fz=0.09-0.18mm/z，取fz铣削速度的确定由《指导教程》查得Vc根据公式n=1000vπd所以主轴转速n=1000v再通过查阅X62卧式万能铣床主轴转速表选取主轴转速n=300r/min根据公式Vc=πdn所以实际铣削速度Vc=计算切削工时tj本工序是不对称铣削l=110mm,Co=(0.03～0.05)d=0.04×l1=0.5dl2=3～5mm,取lfmz=fz×n×所以tj工序二：铣上底面即铣Φ120mm法兰端面机床：X62卧式万能铣床刀具：根据《指导教程》表3-31，选用硬质合金镶齿套式面铣刀，刀具材料为YT15，刀具的规格为：D=160mm,D1=150mm,d=50mm,L=45mm,L1=37mm背吃刀量的确定因为被加工表面的切削余量较小，可以一次走刀就能切除所有加工余量，所以背吃刀量ap=3mm进给量的确定由《指导教程》表5-7可以查得每齿进给量fz=0.09-0.18mm/z，取fz铣削速度的确定由《指导教程》查得Vc所以由公式（3）主轴转速n=1000v再通过查阅X623卧式万能铣床主轴转速表选取主轴转速n=300r/min所以由公式（4）实际铣削速度Vc=计算切削工时本工序是不对称铣削l=120mm,Co=(0.03～0.05)d=0.04l1=0l2=3～5mm,取lfmz=fz×n×由公式（5）tj工序三：铣右端面机床：X62卧式万能铣床刀具：根据《指导教程》表3-31，选用硬质合金镶齿套式面铣刀，刀具材料为YT15，刀具的规格为：D=160mm,D1=150mm,d=50mm,L=45mm,L1=37mm背吃刀量的确定因为被加工表面的切削余量较小，可以一次走刀就能切除所有加工余量，所以背吃刀量ap=3mm进给量的确定由《指导教程》表5-7可以查得每齿进给量fz=0.09-0.18mm/z，取fz铣削速度的确定由《指导教程》查得Vc所以由公式（3）主轴转速n=1000vπ再通过查阅X623卧式万能铣床主轴转速表选取主轴转速n=300r/min，所以由公式（4）实际铣削速度Vc=计算切削工时本工序为对称铣削l=140mm;l1l2=1～3mm,取lfmz=fz×n×由公式（5）tj=l+l1+l2fmz工序四：铣左端面机床：X62卧式万能铣床刀具：根据《指导教程》表3-31，选用硬质合金镶齿套式面铣刀，刀具材料为YT15，刀具的规格为：D=160mm,D1=150mm,d=50mm,L=45mm,L1=37mm背吃刀量的确定因为被加工表面的切削余量较小，可以一次走刀就能切除所有加工余量，所以背吃刀量ap=3mm进给量的确定由《指导教程》表5-7可以查得每齿进给量fz=0.09-0.18mm/z，取fz铣削速度的确定由《指导教程》查得Vc=135m/min所以由公式（3）主轴转速n=1000vπ再通过查阅X623卧式万能铣床主轴转速表选取主轴转速n=300r/min，所以由公式（4）实际铣削速度Vc=计算切削工时本工序为对称铣削l=140mm；l1=0.5l2=1～3mm,取l2=1mm；fmz=fz×n×z=由公式（5）tj=l+l1+l2fmz工序五：扩Φ40mm的孔机床：Z535立式钻床刀具：根据《指导教程》表3-7，选用锥柄扩孔钻，刀具的规格为：d=40mm，l1=200mm，l=349mm，莫氏锥柄号为4背吃刀量的确定通过毛坯机械加工余量的计算，可知本工序未加工前孔的直径为Φ38mm，加工后孔的直径为Φ40mm，所以本工序的背吃刀量为ap=1mm，粗糙度Ra=12.5,进给量的确定刀具选用高速钢麻花钻头，其直径为Φ40mm，根据《切削用量简明手册》高速钢钻头钻孔的进给量为0.60～0.70mm/r,钻头强度所允许的进给量为1.9mm/r，高速钢、硬质合金扩孔时的进给量为0.9～1.2mm/r，Z535立式钻床的进给量范围为0.11～1.6mm/r，综合上述根据Z535立式钻床进给量表选取扩孔进给量f=0.96mm/r。切削速度的确定由《指导教程》查得切削速度V=20m/min，所以由公式（3）主轴转速n=1000v再通过查阅Z535立式钻床主轴转速表选取主轴转速n=195r/min，所以由公式（4）实际铣削速度VC计算加工工时tj=l+l1l=72mm；l1=l2=3mm所以tj=l+工序六：倒角机床：Z535立式钻床刀具：根据《指导教程》表3-10，选用锥柄锥面锪钻，刀具的规格为：α=90°,d1=50mm，d2=16mm，l1=153mm，l2背吃刀量的确定倒角的技术要求为C3，粗糙度Ra1.6，因此倒角的背吃刀量ap=3mm进给量、切削速度的确定通过《指导教程》高速钢及硬质合金锪钻加工的切削用量表查得进给量f=0.08～0.13mm/r,取f=0.10mm/r；切削速度Vc=23～26m/min,取V所以由公式（3）n=1000vπ选机床主轴转速n=195r/min，则由公式（4）实际切削速度Vc=24.5m/min工序七：拉Φ70mm花键孔机床：L6110卧式内拉床刀具：拉刀切削用量的确定选用矩形花键拉刀，工件材料为铸钢，查表知拉刀的齿升量为0.03～0.08mm/z，取每齿齿升量为0.05mm/z，拉削速度由《指导教程》查得表面粗糙度为Ra2.5～10，拉削速度为Ⅲ级的花键拉削速度为Vc=6～4m/min，取拉削速度Vc拉削加工工时的计算t=ZbLη式中Zb为单面余量ZbL为拉削表面长度L=41mm；η为拉削系数取η=1.2；k为机床返回行程系数取k=1.4；V为拉削速度；fzZ为拉刀同时工作齿数Z=LP为拉刀齿距P=（1.25～1.5）41=1.3541=8.6mm；所以拉刀同时工作齿数为Z=LP因此t=7×工序八：钻左侧4×Φ16mm孔机床：Z525立式钻床刀具：根据《指导教程》表3-4，选用莫氏锥柄麻花钻，刀具的规格为：d=16mm，l1=120mm，l=218mm，莫氏锥度号为背吃刀量的确定钻4×Φ16mm法兰通孔，背吃刀量ap=8mm进给量的确定刀具选用高速钢麻花钻头，其直径为Φ16mm，根据《切削用量简明手册》查得高速钢钻头钻孔的进给量为0.31～0.37mm/r,钻头强度所允许的进给量为0.93mm/r，高速钢麻花钻钻削铸钢时的进给量为0.2～0.3mm/r，Z525立式钻床的进给量范围为0.1～0.81mm/r，综合上述根据Z525立式钻床进给量表取扩孔进给量f=0.28mm/r。切削速度的确定由《指导教程》查得切削速度V=18m/min，所以由公式（3）主轴转速n=1000v再通过查阅Z525立式钻床主轴转速表选取主轴转速n=392r/min，所以由公式（4）实际铣削速度VC计算加工工时tj=l+ll=15mm；l1=l2=1～4mm，取l2所以tj=因为表面存在四个孔需要加工，则t=4tj=4×0.22=0.88min工序九：钻右侧4×Φ16mm孔机床：Z525立式钻床刀具：根据《指导教程》表3-4，选用莫氏锥柄麻花钻，刀具的规格为：d=16mm，l1=120mm，l=218mm，莫氏锥度号为背吃刀量的确定钻4×Φ16mm法兰通孔，背吃刀量ap=8mm进给量的确定刀具选用高速钢麻花钻头，其直径为Φ16mm，根据《切削用量简明手册》查得高速钢钻头钻孔的进给量为0.31～0.37mm/r,钻头强度所允许的进给量为0.93mm/r，高速钢麻花钻钻削铸钢时的进给量为0.2～0.3mm/r，Z525立式钻床的进给量范围为0.1～0.81mm/r，综合上述根据Z525立式钻床进给量表取扩孔进给量f=0.28mm/r。切削速度的确定由《指导教程》查得切削速度V=18m/min，所以由公式（3）主轴转速n=1000v再通过查阅Z525立式钻床主轴转速表选取主轴转速n=392r/min，所以由公式（4）实际铣削速度VC计算加工工时l=15mm；l1=l2=1～4mm，取l2由公式（8）tj=因为表面存在四个孔需要加工，则t=4tj=4×0.22=0.88min工序十：钻顶面4×M12底孔和攻螺纹孔1.钻4×M12底孔机床：Z525立式钻床刀具：根据《指导教程》表3-4，选用莫氏锥柄阶梯麻花钻，刀具的规格为：d1=10.5mm，d2=14.0mm，l=189mm，l1=108mm，l背吃刀量的确定钻4×M12螺纹底孔，,直径为Φ10.5mm，背吃刀量ap=5.25mm进给量的确定刀具选用高速钢麻花钻头，其直径为Φ10.5mm，钻头形状为双锥修磨横刃，根据《切削用量简明手册》查得高速钢钻头钻孔的进给量为0.25～0.31mm/r,钻头强度所允许的进给量为0.65mm/r，高速钢麻花钻钻削铸钢时的进给量为0.2～0.3mm/r，Z525立式钻床的进给量范围为0.1～0.81mm/r，综合上述根据Z525立式钻床进给量表取扩孔进给量f=0.28mm/r。切削速度的确定由《指导教程》查得切削速度V=16m/min，所以由公式（3）主轴转速n=1000v再通过查阅Z525立式钻床主轴转速表选取主轴转速n=545r/min，所以由公式（4）实际铣削速度VC计算加工工时l=15mm；l1=l2=1～4mm，取l2由公式（8）tj=因为表面存在四个孔需要加工，则t=4tj=4×0.15=0.6min2.攻M12螺纹孔机床：Z525立式钻床刀具：根据《指导教程》表3-21，选用莫氏锥柄阶梯麻花钻，刀具的规格为：d=12mm,螺距P=1.5，d1=1.5mm，l=29.0mm，L=89mm，a=7.10mm，l切削用量的选择进给量f=0.28mm/z选用M12高速钢机用丝锥，在Z525立式钻床上攻丝，切削速度VC=12m/min，所以由公式（3）主轴转速为n=再通过查阅Z525立式钻床主轴转速表选取主轴转速n=392r/min，所以公式（4）实际铣削速度VC攻螺纹加工工时的计算tj=l+ll=15mm；l1=(1～3)P=3×1.25=3.75mml2=（2～3）P=2×1.25=2.5mm所以tj=因为存在四个螺纹孔需要加工，则t=4tj=4×0.31=1.24min工序十一：钻底面4×M12底孔和攻螺纹孔1.钻4×M12底孔机床：Z525立式钻床刀具：根据《指导教程》表3-4，选用莫氏锥柄阶梯麻花钻，刀具的规格为：d1=10.5mm，d2=14.0mm，l=189mm，l1=108mm，l背吃刀量的确定钻4×M12螺纹底孔，,直径为Φ10.5mm，背吃刀量ap=5.4mm进给量的确定刀具选用高速钢麻花钻头，其直径为Φ10.5mm，钻头形状为双锥修磨横刃，根据《切削用量简明手册》查得高速钢钻头钻孔的进给量为0.25～0.31mm/r,钻头强度所允许的进给量为0.65mm/r，高速钢麻花钻钻削铸钢时的进给量为0.2～0.3mm/r，Z525立式钻床的进给量范围为0.1～0.81mm/r，综合上述根据Z525立式钻床进给量表取扩孔进给量f=0.28mm/r。切削速度的确定由《指导教程》查得切削速度V=16m/min，所以由公式（3）主轴转速n=1000v再通过查阅Z525立式钻床主轴转速表选取主轴转速n=545r/min，所以由公式（4）实际铣削速度VC计算加工工时l=d+0.7d=23.4mm；l1=l2=0mm由公式（8）tj=因为表面存在四个孔需要加工，则t=4tj=4×0.19=0.76min2.攻M12螺纹孔机床：Z525立式钻床刀具：根据《指导教程》表3-21，选用莫氏锥柄阶梯麻花钻，刀具的规格为：d=12mm,螺距P=1.5，d1=1.5mm，l=29.0mm，L=89mm，a=7.10mm，l切削用量的选择进给量f=0.28mm/z选用M12高速钢机用丝锥，在Z525立式钻床上攻丝，切削速度VC=12m/min，所以由公式（3）主轴转速为n=再通过查阅Z525立式钻床主轴转速表选取主轴转速n=392r/min，所以由公式（4）实际铣削速度VC攻螺纹加工工时的计算l=15mm；l1=(1～3)P=3×1.25=3.75mml2=0mm由公式（9）tj=因为存在四个螺纹孔需要加工，则t=4tj=4×0.27=1.08min4.铣左侧法兰端面的专用夹具设计4.1铣床夹具的描述铣床夹具主要用于加工零件上的平面、凹槽、键槽、缺口及各种成形面。本次所设计的铣床夹具用于加工左端面。在设计夹具时合理选用各种定位元件、夹紧元件，合理设计夹具的结构尺寸，避免造成材料浪费，这样设计的夹具即合理又经济。4.2铣面夹具的设计过程按照先定位后夹紧的原则进行设计：（1）分析加工面的工艺要求，确定需要限制几个自由度。（2）选取合适的定位基准，确定定位方案及夹紧方案。（3）选择最优的定位元件及夹紧装置。（4）选择正确的对刀及导引元件，及一些其他的辅助元件。（5）将所有装置组合在设计好的夹具体上。（6）计算铣面的切削力，分析夹具的夹紧力及可靠性。4.3定位基准、定位元件、加紧元件的选择图4.1铣面夹具装配图铣左侧法兰端面，先选好定位基准，待定位准确后再夹紧工件，加工本工序需要限制3个自由度，即两个转动和一个移动，用一个面来定位就能达到要求，以下有三种方案可以实现：（1）用三个不在同一条直线的支撑钉来定位；（2）用两个支撑板来进行面定位；（3）直接用一个面板来进行面定位。本工件是个阀体零件，用支撑钉三点定位，由三个点来受力，工件易产生变形，所以不宜采用；用一个面板来定位，由于工件尺寸比较大，因而面板的尺寸也比较大，零件的定位面是一个圆面，用面板定位比较浪费材料，不符合经济性原则，所以不宜采用；选择用两个支撑板来定位比较合理，既能保证定位又经济合理。本工序将加工表面置于正上方，采用楔式铰链夹紧机构夹紧，即两边用压板夹紧，两个压板通过活接螺栓和链板连接，一边通过锁紧螺母使压板夹紧工件，另一边通过活节螺栓和链板传递扭矩给压板来夹紧工件，这样可以使两边的夹紧力相同，保证夹紧可靠。4.4切削力及夹紧力的分析计算切削力的验算由于切削力方向不同于夹紧力方向，对夹具装紧有着很大影响，需要计算刀具对工件的切削力，以保证加工的正常进行及工件的质量。根据工序中，所选刀具镶齿套式面铣刀参数：D=160，D1=150，d=50，L=45，L1=37mm,齿数z=16有《切削用量简明手册》表3-28可知，要计算切削力公式为：（10）式中CP——加工系数ap——切削深度——每齿进给量——切削宽度d——铣刀直径n——主轴转速——修正系数Z——齿数在表3-28中，查得CP=7900，xF=1.0，yF=0.75，zF=1.1，wp=0.2，qF=1.3在表1-28中，查得ZG310-570铸钢件硬度为HB235-255，对应的硬度修正系数为0.92。而刀具材料YT15对应修正系数为1.0。所以=0.92×1.0=0.92。n=300r/min=0.13mm/zap=3mm带入公式（10）求得=7551.4N扭矩=604.1N·m夹紧力的计算夹紧采用螺旋压板夹紧机构，切削了水平向右，夹紧力往下，夹紧力公式为：FJ=2FLd式中F为所施加的力F=70NL为力臂长L=140mmd2为螺纹中径dα为螺纹升角α=2.93°φ为螺纹摩擦角φ=10°f为摩擦因数f=0.178η为传动效率η=0.9D为螺纹大径D=12mmD为螺纹小径d=10.376mml1为螺母到支点距离l为螺母到夹紧点距离l所以代入公式得FJ两边加紧，总夹紧力F总=2×夹紧力F总﹥切削力F4.5误差分析与计算图4.2定位误差示意图回油阀阀体零件铣左端面时只需要限制三个自由度，用两个支撑板定位，阀体零件没有尺寸公差和位置公差要求，定位基准面右端面已加工过，自身的形状精度较高，所以其定位误差为δ从以上的分析可知，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.6夹具设计及操作的简要说明本夹具用于在铣床上铣左端面。工件以右端面作为定位基准，再采用铰链螺旋压板机构夹紧工件。该夹紧机构操作简单，加紧可靠。5.扩Φ40mm孔专用夹具设计5.1钻床夹具的描述钻床夹具主要用于加工孔和螺纹，回油阀阀体零件要加工的是Φ40mm孔，此孔较大，在加工之前已先铸有一定大小的孔，然后用扩孔钻扩孔。钻孔加工大都需要钻套，用于导向，提高加工精度。5.2定位基准、定位元件、夹紧元件的选择工件是一个阀体，形状不太规则，扩Φ40mm孔，理论上要限制五个自由度，实际上要限制六个自由度。有两种方案可以实现：（1）底面用两个支撑板进行面定位限制X、Y方向两个转动和Z方向一个移动三个自由度，侧面用两个支撑钉限制Z方向转动和Y方向移动两个自由度，最后用一个支撑钉限制X方向移动自由度。（2）面定位用一个方形、中间有Φ46mm的圆孔的面板定位，其余与上面相同。用方形面板定位时需要额外加工一个圆孔，且通过分析零件，所需面板的厚度较大，浪费材料，不符合经济性原则；所以选择用两个支撑板比较合适，我们可以将夹具体设计成有两个凸台用来放置支撑板，中间留有足够的空隙方便扩孔就行。本工序从侧面夹紧，采用单螺旋夹紧机构，螺杆的头部通过压块和工件表面接触，夹紧时，通过拧动螺杆作轴向运动，带动压块一起运动，夹紧工件。压块增加接触面积，防止压坏工件表面。5.3切削力和夹紧力的分析计算切削力的计算和工序中一样，刀具选用锥柄扩孔钻，材料为高速钢，刀具的规格为：d=40mm，l1=200mm，l=349mm，莫氏锥柄号为4据《切削用量简明手册》表2.32可知：轴向力（12）扭矩（13）式中CF、CM——加工系数d0——刀具直径——刀具进给速度、——修正系数在以上工序中，取=0.96mm/r，d0=40mm，在表2.33中查的=0.88，=CF=600，=1.0，=0.7带入公式求得切削力F=20525NCM=0.305，=2.0，=0.8扭矩M=415.6N·m夹紧力的计算夹紧采用单螺旋夹紧机构夹紧工件，扩孔时切削力往下，夹紧力为水平力，切削力对工件的夹紧没有影响。夹紧力《现代机床设计手册》查表3-24M10螺钉的夹紧力为3450N。5.4误差分析与计算回油阀阀体零件扩Φ40mm孔时限制六个自由度，底面用两个支撑板定位，右侧用两个支撑钉定位，后面用一个支撑钉定位，阀体零件没有尺寸公差和位置公差要求，自身的形状精度较高，装配图钻模板垂直度误差为0.02mm，钻模板到侧面基准误差为0.05mm，所以其定位误差为δ定位（从以上的分析可知，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。5.5夹具设计及操作的简要说明所设计的夹具为钻床夹具，用于在Z535钻床上扩Φ40mm孔。工件以底面、右侧面作为定位基准，再采用单螺旋夹紧机构夹紧工件。该夹紧机构操作简单，加紧可靠。设计总结本次设计分为两个阶段：第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我们先是对零件进行分析，了解零件的构造、基本尺寸和技术要求，清楚那些面要加工，那些面不需要加工，接着我们进行基准的选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等。还加强了对着方面知识的了解；夹具设计的阶段我们先根据之前的分析，找准基准面，进行工件定位，选择定位元件和夹紧机构对工件进行裝夹，设计零件结构。通过此次设计，使我们基本掌握了对零件构造及加工过程的分析、编制工艺文件、如何设计专用夹具等方面的知识。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。总的来说，这次设计，我们加强了对机械专业基本理论的掌握，锻炼了我们面对问题不屈不挠的精神，提高了我们的思考、解决问题及创新设计的能力，为以后的生活和工作战胜困难和挑战奠定了基础。参考文献[1]邹青，呼咏.机械制造技术基础课程设计指导教程[M].2版.北京：机械工业出版社.2011[2]黄如林，刘新佳，汪群.切削加工简明实用手册[M].北京：化学工业出版社.2004[3]陈宏钧.简明机械加工工艺手册[M].北京：机械工业出版社.2008[4]机床，铸锻机械及工具产品选用手册[M].[5]艾兴，肖诗纲.切削用量简明手册[M].北京：机械工业出版社.2016[6]王启龙，王振龙，狄世春.机械制造工艺学[M].5版.哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社.2005[7]陆凤仪，钟守炎主.机械设计[M].版.北京：机械工业出版社.2011[8]王伯平，李萍.互换性与测量基础[M].4版.北京：机械工业出版社.2013[9]李名望.机床夹具选用简明手册[M].北京：化学工业出版社.2012[10]MechanicalDrive(ReferenceIssue)．MachineDesign[M]．52(14)，1980：97-105．[11]RajputRK．ElementsofMachanicalEngineering[M]．KatsonPubl．House，1985：55-63．[12]HindhhedeI，UffeMachineDesignFundermentalsAPracticalApproach[M]．NewYork：Wiley，1983：77-89．[13]KuehnleMR．ToroidalDriveConcepts．ProductEngineering．Aug．1979：21-36．[14]RobertJFunfanmentalsofRobotics—AnalysisandControl[M].．NewJersey：PrenticeHall，1996：94-109．[15]Hsieh,K.-L.,Thestudyofcost-tolerancemodelbyincorporatingprocesscapabilityindexintoproductlifecyclecost.Int.J.Adv.Manuf.Tech.,2006,28,638–642.[16]Jeang,A.,Combinedparameterandtolerancedesignoptimisationwithqualityandcost.Int.J.Prod.Res.,2001,39(5),923–952.[17]Jeang,A.,Chung,C.-P.andHsieh,C.-K.,Simultaneousprocessmeanandprocesstolerancedeterminationwithasymmetricallossfunction.Int.J.Adv.Manuf.Tech.,2007,31,694–