阀体铣夹具设计说明书

PAGEIV说明书题目：阀体零件工艺规程及专用夹具设计姓名： 学号：系别：专业：年级：指导教师：系主任：

摘要本次设计的课题是阀体零件的加工工艺与夹具设计。首先，对零件进行分析，零件的材质为HT200，选用铸造的形式制作毛坯，了解零件的加工工艺，根据粗基准选用原则，选择零件外形为主要的定位粗基准，根据基准重合、基准统一，选择加工后的表面定位精基准，根据先粗后精、先面后孔、先加工基准面等原则，制定出合理的加工工艺路线。其次，通过相关工艺路线，选择出加工需要的刀具、切削用量，计算出加工工时等有关参数。最后，对各工序进行分析、比较，判断是否有必要设计夹具，选择其中一个工序进行夹具设计，确定它们的定位元件和定位方式，设计夹紧方案、夹具体，完成了一套专用夹具设计并进行图纸的绘制。关键词：加工工艺；基准；工序；夹具；定位；AbstractThesubjectofthisdesignistheprocessingtechnologyofvalvebodypartsandfixturedesign.Firstofall,analyzetheparts,thematerialofpartsforHT200,selectionofcastingblank,intheformofpartsprocessingtechnology,basedontheroughbenchmarkselectionprinciple,selectpartsasthemainshapeofthepositioningbenchmarkcrude,accordingtothedatumcoincidence,thebenchmarkisunified,chooseafterprocessingthesurfaceofthepositioningbenchmark,accordingtothefirstroughthenessence,firstsurfaceholes,afterthefirstprincipleofmachiningdatum,thereasonableprocessingtechnologyisobtained.Secondly,throughtherelevantprocessroute,selecttheprocessingneedsofthetool,cuttingparameters,calculatetheprocessinghoursandotherrelevantparameters.Finally,analyzeandcompareeachprocess,judgewhetheritisnecessarytodesignthefixture,chooseoneoftheprocesstodesignthefixture,determinetheirpositioningcomponentsandpositioningmethods,designtheclampingscheme,specificclamping,completedasetofspecialfixturedesignanddrawing.Keywords:processingtechnology;Benchmark;Process;Fixture;Positioning;

目录TOC\o"1-2"\h\z\u摘要 IIAbstract III第1章前言 5第2章零件的分析 62.1零件的作用 62.2零件的工艺分析 72.3毛坯制造形式及结构的确定 7第3章工艺规程设计 103.1基准的选择 103.2加工工艺路线的确定 113.3切削用量及切削时间的确定 11第4章夹具设计 134.1设计类型及机床选择 134.2定位方案的确定 134.3夹紧方案的确定 144.4定位误差分析 144.5切削力和夹紧力的计算 154.6夹具简要操作说明 15总结 17致谢 18参考文献 19PAGE9第1章前言机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。夹具是能够使产品按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装置，它主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。夹具又是制造系统的重要组成部分，不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本，在当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求下，企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。机械制造业是国民经济的支柱产业，现代制造业正在改变着人们的生产方式、生活方式、经营管理模式乃至社会的组织结构和文化。生产的发展和产品更新换代速度的加快，对生产效率和制造质量提出了越来越高的要求，也就对机械加工工艺等提出了要求。在实际生产中，由于零件的生产类型、形状、尺寸和技术要求等条件不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上用某一种加工方法就能完成的，而是需要经过一定的工艺过程。因此，不仅要根据零件具体要求，选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，一步一步地把零件加工出来。

第2章零件的分析2.1零件的作用阀体是阀门中的一个主要零部件；根据压力等级有不同的机械制造方法。例如：铸造、锻造等。题目给的零件其结构图如下图所示：图2.1零件图2.2零件的工艺分析关于零件的工艺性分析，需要从多方面进行，包括：零件形状和尺寸，定位的基准，零件的毛坯形式等。本次设计的零件形状结构比较简单，并且是相对对称的，粗糙度已经给出加工要求，也给出了相关的公差尺寸。零件是批量生产的，分析其加工工艺需要注意以下两点：（1）加工过程中，工件要保证便于夹紧和安装定位。（2）加工过程尽量使用标准化的工具和刀具，保证工具便于加工，减少难以加工的面和孔等特征。机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺流程。比如一个普通零件的加工工艺流程是粗加工-精加工-装配-检验-包装，就是个加工的笼统流程。零件的主要加工面如下：零件的端面加工，这一部分包括零件上下面端面加工，以及φ22台阶端面的加工；零件内孔的加工，这包括有φ15的孔、φ30、φ38、φ11的孔，M36的螺纹孔，G1/4的螺纹孔，3-φ7孔锪孔φ12；粗糙度按图纸要求加工；2.3毛坯制造形式及结构的确定考虑和设计毛坯成型方式，必须要考虑零件材料的适应性。要根据零件应用的环境和调节，然后再进行材料分析。为了把设计好的产品变成实物，首先要把原材料制成类似零件形状的坯料。根据机械零件不同尺寸、形状和材料的特点，毛坯的生产方式有很多种：包括铸造、锻造、焊接、粉末冶金、注塑等方法。（1）零件的特性可以对零件材料的选择产生影响的，材料需满足结构需求。毛坯的类型在很大程度上取决于设计图中指定零件的材料。例如，铸铁零件必须铸造才能产生毛坯。如果是钢制零件，那就要考虑一下相关材料的力学性能。例如，应该尽可能选择锻件或焊接件，以确保制造高压阀门的材料具有良好的机械性能。（2）决定毛坯形式的主要因素就是零件的形状。零件的外形和尺寸会是毛坯成型的一种主要的要素。举个例子，有些很复杂的零件最好是铸造成型。大尺寸阀体可在砂模中浇注，小尺寸阀体可在投资模中浇注。（3）选择毛坯要考虑企业的生产规模。根据零件的生产计划不同，使用高效高产能的方案将会是最好的方式，经济性良好。（4）加工生产毛坯的方式。要根据实际的生产情况进行分析，依据现有的工艺和设备，结合后进行最优化的生产方式，最先进的制造形式。毛坯的形状和尺寸主要由零件组成表面的形状、结构、尺寸及加工余量等因素确定的，并尽量与零件相接近，以达到减少机械加工的劳动量，力求达到少或无切削加工。但是，由于现有毛坯制造技术及成本的限制，以及产品零件的加工精度和表面质量要求愈来愈来高，所以，毛坯的某些表面仍需留有一定的加工余量，以便通过机械加工达到零件的技术要求。毛坯尺寸与零件图样上的尺寸之差称为毛坯余量。铸件公称尺寸所允许的最大尺寸和最小尺寸之差称为铸件尺寸公差。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯进行初步设计如下：图2.2毛坯图PAGE13第3章工艺规程设计3.1基准的选择在制定工艺规程时，总是先考虑选择怎样的精基准以保证达到精度要求并把各个表面加工出来，然后再考虑选择合适的粗基准把精基准面加工出来。另外，为了使工件便于装夹和易于获得所需加工精度，可在工件上某部位作一辅助基准，用以定位。应从零件的整个加工工艺过程的全局出发，在分析零件的结构特点、设计基准和技术要求的基础上，根据粗、精基准的选择原则，合理选择定位基准。粗基准的选择①若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应选该表面为粗基准。②在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件上每个表面都要加工，则应以加工余量最小的表面作为粗基准。这样可使这个表面在加工中不致因加工余量不足，造成加工后仍留有部分毛面，致使工件报废。③在没有要求保证重要表面加工余量均匀的情况下，若零件有的表面不需要加工时，则应以不加工表面中与加工表面的位置精度要求较高的表面为粗基准。若既需保证某重要表面加工余量均匀，又要求保证不加工表面与加工表面的位置精度，则仍按本原则处理。④选作粗基准的表面，应尽可能平整和光洁，不能有飞边、浇口、冒口及其他缺陷，以便定位准确，装夹可靠。⑤粗基准在同一尺寸方向上通常只允许使用一次，否则定位误差太大。但是，当毛坯是精密铸件或精密锻件，毛坯质量高，而工件加工精度要求又不高时，可以重复使用某一粗基准。精基准的选择①“基准重合”原则应尽量选用被加工表面的设计基准作为精基准，即“基准重合”的原则。这样可以避免因基准不重合而引起的误差。②“基准统一”原则应选择多个表面加工时都能使用的定位基准作为精基准，即“基准统一”的原则。这样便于保证各加工表面间的相互位置精度，避免基准变换所产生的误差，并简化夹具的设计制造工作。③“互为基准”原则

当两个表面的相互位置精度及其自身的尺寸与形状精度都要求很高时，可采用这两个表面互为基准，反复多次进行精加工。④“自为基准”原则

在某些要求加工余量尽量小而均匀的精加工工序中，应尽量选择加工表面本身作为定位基准。3.2加工工艺路线的确定制定工艺路线的出发点，考虑必须能保证零件的形状和尺寸精度，要能具备在加工设备上加工的调节，最终要能使零件达到使用要求，在这些前提条件下，我们应该注重过程，缩短工作时间，并考虑经济效益，尽可能降低成本，实现处理的最佳方式。查《机械制造工艺设计简明手册》，本次设计拟制定以下工艺方案：01铸造毛坯铸造毛坯02热处理人工时效03铣削铣阀体的底端端面04铣削铣阀体的Φ30的顶端端面05精镗削镗Φ36深19的孔，并倒角C2.镗Φ38深3的孔，镗Φ30H7的孔深6806精镗削镗Φ15深17的孔，并倒角C1.5，攻丝07粗铣削粗铣Φ22的两处凸台面08半精铣削半精铣Φ22凸台面09钻削钻Φ11的孔，攻丝G1/410钻削钻Φ7深12的孔三个，11钻削锪孔Φ12深1的孔三个。12去毛刺去毛刺13检验检验14入库入库3.3切削用量及切削时间的确定工序：铣阀体的Φ30的顶端端面刀具：YG6硬质合金立铣刀,齿数z=6,刀具直径d=40背吃刀量：=2mm每齿进给量：查《机械加工工艺师手册》表30-15，取=0.2mm/z铣削速度：查《机械加工工艺师手册》表30-23，取=30m/min机床主轴速度：取=255r/min实际铣削速度：刀具切入长度：查《机械加工工艺师手册》表30-38公式如下：具切出长度：查《机械加工工艺师手册》取=2mm机动时间：查查《机械加工工艺师手册》公式如下：

第4章夹具设计4.1设计类型及机床选择由指导老师的分配了工序铣Φ30端面的铣床专用夹具。根据课题，选择了最重要的工序之一的铣面进行夹具设计。根据工艺规程可知，铣削加工采用立式铣床。如图立式铣床是一种常见的机械加工装备，立式铣床的主轴是垂直布置的，决定了他的加工方向是工作台水平移动。在夹具设计时，要考虑到机床工作台的进给方向和进给行程。图4.1立式铣床4.2定位方案的确定选择定位面时应该遵循以下原则：选择大而平整的平面或内圆外圆进行定位、选择定位面后要方便后续的装夹、定位面所对应的装夹位置应该结构牢固，在装夹时保证不得有变形现象。利用φ90的外圆作为定位基准，V型块作为定位元件，V型块限制两个移动自由度和一个旋转自由度，夹具体的端面限制两个旋转自由度和一个移动自由度，在空间上就限制了零件的6个自由度，零件完全定位。4.3夹紧方案的确定考虑到本次设计的夹具其零件并不是十分的复杂，并且为本夹具是进行铣面，其切削力是平行于水平面的。因此，采用的是对其水平方向进行夹紧。通过夹具装配图可以看出，我们在零件的圆柱外圆上，使用V型块进行夹紧，活动手柄压紧螺栓带动V型块移动，夹紧零件。夹紧元件有：活动V型块，活动手柄压紧螺钉。图4.2夹紧机构4.4定位误差分析定位基准位移误差是由定位副制造不准确或者配合间隙引起定位基准在工序尺寸方向上的最大变化量。只有定位误差小于工件相应的加工要求的公差的1/5~1/3,

定位方案才被认为是合理的，因此在夹具设计时必须对定位误差进行分析与计算。根据零件图可知，T=0.28mm，Td=0.25mm，α＝96°，∆dw代入得：Δdw=0.04已知孔的形状公差为0.28，根据经验公式，∆根据夹具设计的相关要求分析，此误差在允许的的范围之内，因此可知此结果符合。4.5切削力和夹紧力的计算根据《机械加工工艺师手册》表30-19中公式，查加工钢时端铣刀的切削力计算公式为:公式中各参数含义如下：：各种铣刀加工不同材料的切削参数，对于端面铣刀加工钢取：高速钢铣刀切削力的修正系数，对于40Cr取1.0：铣削时各分力与圆周力的比值，对于对称端铣取:其余参数根据机械加工工艺数值带入计算得:4.6夹具简要操作说明由于该夹具使用时固定在工作台上，且对工件的定位精度高，所以加工一批零件只需一次装夹。装夹时只需松开螺钉，V型块松动的时候，将工件取出即可；再次更换另一个工件，再次使用V型块压紧。图4.3装配图

总结经过这次设计之后使我掌握了机械加工工艺规程的制定内容和顺序：分析被加工零件—选择毛坯设计—工艺过程—工序设计—编制工艺文件。首先重要分析了零件的技术要求，包括被加工面的尺寸精度和几何形状精度，各被加工表面之间的相互位置精度，轴承孔的同轴度和平行度，被加工表面的表面加工质量及热处理要求，对毛坯的要求等等。并对达到各个技术要求的主要影响因素进行了分析，进一步明了了制订工艺规程时应解决的主要问题，为制订合理的工艺