机械制造技术课程设计-阀体加工工艺及钻4-M8螺纹孔夹具设计

-28-第三章机械加工工艺规程的设计3.1机械加工工艺规程设计概述采用一定机械加工方法，直接改变毛坯的形状、尺寸、各表面间相互位置及表面质量，使之成为合格零件的过程，称为机械加工工艺过程。机械加工工艺过程由一定顺序排列的若干道工序组成，每一道工序又可细分为安装、工位、工步及走刀等。一般设计机械加工工艺规程时应遵循如下原则：必须可靠地保证零件设计资料中所有技术要求的实现。必须达到正确、完整、协调、统一。必须具有良好的操作性和检测性，较好的经济性。尽量减轻工人的劳动强度，保障生产安全。机械加工工艺规程设计的目的旨在通过对所给零件的分析研究，在已给定的生产纲领条件下，查阅资料选择合理的毛坯制造方法与毛坯尺寸，完成毛坯的设计，同时制定出能达到要求的合格零件的加工工艺规程设计，其中包括毛坯设计、待加工表面加工方法的选择、工序的安排、定位与夹紧面的选择、机床、刀具、夹具、量具的选择等。3.2选择毛坯根据零件设计要求，确定毛坯种类、形状、尺寸及制造精度等。毛坯的选择对毛坯制造工艺、机械加工量、生产效率和加工过程等都有直接影响。毛坯的制造形式分为铸件、锻件、型材、焊接件、冲压件和其他，毛坯种类的选择主要依据以下几个因素。设计图样规定的材料及力学性能。零件的结构形状及外形尺寸。零件制造经济性。零件生产纲领。现有的毛坯制造水平。毛坯的选择铸造的方式，零部件使用的材料是HT200。此外零件因为市场需求的关系，生产规模为中批生产规模，生产领域的应用主要是机床加工制造,和机床工作时基本上是不总是加速,但也有特殊要求在交变载荷和冲击载荷,可以承担一部分,所以采用金属铸造精度高的比较选择毛坯铸造时,这样可以大大提高生产劳动力,与此同时,精度和表面质量的加工可以做得很好,所以实用性的目的的机械性能可以保证。3.3加工方法的选择及工艺路线的拟定工艺路线的拟定包括：定位基准的选择，各表面加工方法和加工方案的确定，加工阶段的划分，工序集中程度的确定，工序顺序的安排以及选择各工序所用的机床和工艺装备等。当然在设计过程之中基面的选择也十分重要的步骤之一。在对是基面的选择方面，要求能够做到正确且严谨合理，只有这样去要求才可以在加工质量上得到应有的保证，在生产率方面得到极大的提高。如果不这样做的话，那么可能在加工工艺时，出现各种意想不到的问题，严重的话将会造成零件大批报废，对财产造成极大的损失，使得生产进度受到严重的影响。3.3.1定位基准的选择定位是让工件占有正确位置的过程，夹紧是指在工件定位后将其固定。定位基准分为粗基准和进基准，若以未经机械加工的毛坯表面做定位基准称为粗基准，粗基准往往在第一道工序第一次装夹中使用。如果定位基准是经过机械加工的，称为精基准，精基准和粗基准的选择原则不同。（1）粗基准的选择粗基准的选择，主要考虑如何保证加工表面与不加工表面之间的位置和尺寸要求，保证加工表面的加工余量均匀和足够，以及减少装夹次数等。具体原则有以下几个方面：粗基准应选择平整、面积大的表面；当必须保证加工表面与不加工表面的位置和尺寸时，应选不加工表面作为粗基准；如果零件上所有表面都需机械加工，则应选择加工余量最小的毛坯表面作为粗基准；粗基准一般只能使用一次；要保证工件上某重要表面的余量均匀时，应选择该表面作为定位粗基准。（2）精基准的选择选择精基准时，主要应考虑如何保证加工表面之间的位置精度、尺寸精度和位置方便，其主要原则是：基准重合原则基准统一原则互为基准原则自为基准原则所在选择精基准的时候，考虑的重点是加工精度和安装准确度。3.4工序顺序的安排在安排工序顺序时，不仅要考虑机械加工工序，还应考虑热处理工序和辅助工序。机械加工工序的安排在安排机械加工工序时，应根据加工阶段的划分、基准的选择和被加工表面的主次来决定，一般应遵循以下几个原则：先基准后其他。先主后次。先粗后精。先面后孔。精加工与光整加工。热处理工序及辅助工序的安排本加工工件的热处理工艺有退火、正火、调质。辅助工序有倒角、去毛刺。3.5工艺路线的拟定由于市场需求的影响，在生产前需要对部分批量生产进行加工和发布。确定支架加工标准是非常重要的，主要因为支架在各种分析加工、设计和制造中都非常重要，是不可缺少的部分。它体现在孔洞位置和完成加工的顶部平面，然后将考虑后续程序。3.5.1工序的合理组合一般经过加工方法比较后，可以根据生产的类型、技术要求，并根据具体的生产条件，如机床需要知道生产过程中的工序编号。那么如何确定步骤的数量，基本上需要遵循以下几个原则要求：（1）工序分散原则单一的工序可以知道其操作内容十分的简单，这样才可实现切削用量的合理性和高效性，也方便通用相关设备的使用。工序分散原则使得对机床工艺装备需求也比较简单，生产工作量方面也比较小，这样在产品的更换上才会显得更加容易。所以因为这样对工人的各方面的技术也就不会要求高。但存在设备需求量大、劳动力需求数量庞大，占用的生产面积也会比较大，另外生产流水线也会标厂，这对于生产管理来说存在复杂难度高。（2）工序集中原则如果在生产商采用工序集中化的原则，可以有效的缩短生产流水线的长度，同时话可以减少占用的生产面积，在工件装夹的次数上也会减少很多，相应地也减少了劳动力的数量，此外还解放了生产管理的难度，更加有利于管理，使用的相关设备也会减少，在生产率方面也得到了很大的提高。但是这种原则多余设备的需求精度和技术要求比较高，这也使的胜场成本上增高了不少，在生产准备方面的工作量也很大。为了考虑生产的要求，需要合搭配，特别是在权衡工序分散原则和工序集中原则这两个方面。3.5.2工序的集中与分散在考虑工艺路线的制定时，首先要注意的是过程的数量，具体应用过程浓度的原则或过程分散的原则需要根据实际情况来确定。工序集中其实是指利用以较少的工序数量实现完成加工零件的操作的选择原则，与之相关的就是工序分散原则。因为这两种工序的选择上各有其自身的特点，所以实际的选择要结合生产类型、生产工艺、结构和精度等多个方面考虑来最终确定该使用哪一种原则比较合理。随着互联网技术的发展，计算机控制技术在机床和加工中心也显得十分重要了，在利用这种技术下载工序集中上能够得到十分有效的解决，在单一工序上的生产也变得精度可控，在机械制造加工方面创造的戒指不容我们小看。3.5.3加工阶段的划分在确定了零件加工的工序选择后，由于考虑到加工质量问题，所以加工过程由以下步骤层次：（1）工序集中原则正在进行粗加工，主要是为了切断大部分多余金属的加工，这可以对这些不必要的不需要加工的东西进行精加工，从而保护设备和创造完美的精加工水平，这也减少了加工所需的时间，可以及时发现缺陷的空白，进行处理。因为粗加工面临的都是一些毛坯料，所以加工上存在一定的难度，这就使得加工使用的折别功率损耗比较大，对加工使用的设备还要求刚性两好，精度当然越高越好，只能说选用尽量好的设备，这样可以是毛坯料加工出来更好。在粗糙度Ra的选择上选取在80到100μm之间，粗加工公差等级在IT11到IT12之间。（2）半精加工阶段粗加工之后还需要对加工料进行半精加工处理，这个阶段主要是完成精加工对于一些表面平整度的要求所进行的操作，这样可以加工余量上得到合理的保证。因此为了保证精加工的需求，在选择的半精加工阶段公差等级的时候选取在IT9到IT10范畴。粗糙度Ra的选择上选取在10到1.25微米之间。（3）精加工阶段完成以上两个操作阶段后，才轮到精加工阶段进行处理，主要是对于一些谢姐进行行之有效的处理，切除加工工件上剩余的余量,确保加工零件的形状、位置、尺寸和表面粗糙度的精度。因此，为了确保完成的需要，在精加工的加工精度选择的时候选择在IT6至IT7范畴，在精加工表面粗糙度Ra上选择的时候应在10至1.25微米的范畴之内。3.5.4加工方案的比较在设计制造时，由于零件对尺寸、形状公差的要求，以及对表面粗糙度等的要求，所以在大批量生产时考虑使用专用机床进行加工和制造，可以大大提高生产率。同时也将带动经济效益的快速发展，有效降低生产成本，在于配方设计中三种工艺设计方案的比较，力求找到最佳的加工方案。工序号工名序称工序内容1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣下端面4铣铣顶端面5铣钻4-Φ10孔6铣铣94mm的两侧面7镗镗Φ25孔8镗镗Φ16，Φ20孔9车车Φ16孔，M36螺纹孔10钻钻4-M8螺纹孔11钻钻2-M8螺纹孔12检验检验13入库入库由以上各个加工余量确定毛坯图尺寸，毛坯图如下：图3-1毛坯图3.6工艺计算3.6.1确定加工余量的方法确定加工加工余量的方法有计算法、查表法和经验法三种，由于计算法较准确，故此转盘零件加工余量的确定采用计算法。3.6.2工序尺寸及公差计算确定工序尺寸的一般方法是由加工表面的最后工序往前推算，直至毛坯为止，可将各个工序的工序尺寸及其公差确定出来。最后工序的工序尺寸按零件图样标注但无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序的加工余量有关。有基准转换时，工序尺寸应用工艺尺寸链计算。根据各种加工方法的加工经济精度确定各工序公差，工序尺寸的公差按各工序经济精度确定，并按“入体原则”确定上下偏差。对于中批生产的铸件，其机械加工余量由《机械加工工艺手册》表2.3-5，表2.3-9查得各表面加工余量如下表3.1转盘各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差：表3.2转盘各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差工序工序内容加工余量等级单边余量/mm工序尺寸/mm表面粗糙度Ra/μm123铣下端面铣顶端面钻4-Φ10孔HGH2257050Φ106.36.36.345铣94mm的两侧面镗Φ16孔HG2294Φ146.31.66789镗Φ20孔车Φ16孔车M36螺纹孔钻4-M8螺纹孔GJHH2234Φ18Φ14Φ30Φ81.612.53.2

3.23.7确定切削用量及工时3.7.1工序Ⅰ：铣下端面机床：立式铣床X5132刀具：端铣刀，材料：齿数铣削深度：每齿进给量：根据参考文献《机械加工工艺手册》[7]表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献《机械加工工艺手册》[7]表2.4-81，取机床主轴转速：实际铣削速度：进给量：工作台每分进给量：：根据参考文献《机械加工工艺手册》[7]表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知刀具切入长度：式（2-4）取刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：式（2-5）3.7.2工序Ⅱ：铣顶端面机床：立式铣床X5132刀具：端铣刀，材料：齿数铣削深度：铣削深度：每齿进给量：根据参考文献《机械加工工艺手册》[7]表2.4-73，取铣削速度：参照参考文献《机械加工工艺手册》[7]表2.4-81，取机床主轴转速，由式（2-1）有：实际铣削速度，由式（2-2）有：进给量，由式（2-3）有：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，由式（2-5）有：本工序机动时间3.7.3工序Ⅲ：钻4-Φ10孔机床：Z525立式钻床刀具：根据《机械加工工艺手册》表10-61选取高速钢麻花钻Φ101)进给量取f=0.13mm/r2)切削速度V=24~34m/min.取V=30m/min3)确定机床主轴转速ns==955r/min与955r/min相近的机床转速为1000r/min。现选取=1000r/min。所以实际切削速度==5)切削工时，按《工艺手册》表6.2-1。t=i;其中l=10mm;=4mm;=3mm;t=2x（）=2x（）=0.13(min)3.7.4工序Ⅳ：铣94mm的两侧面1.刀具的确定刀具选取端铣刀，刀片采用YG8，，，。2.铣削用量的计算铣削深度的确定由于机械加工余量不大,一次完成加工进给量的确定及切削速度的计算根据X51立式铣床说明书，其功率为7.5kw，中等系统刚度。根据表得出，则因此根据标准选取＝1200当＝1200r/min时因此根据标准选取切削工时的计算切削工时：，，，则机动工时计算如下：3.7.5工序Ⅴ：镗Φ25孔1.加工条件加工要求：镗孔Φ25mm机床：卧式镗床T616刀具：弯头镗刀2.计算切削用量查《简明手册》表4.2-19和4.2-20,4.2-21得=25mm/min=0.07mm/z=9.6mm根据T616镗床说明书，取=375r/min切削工时：L=2mm3.7.6工序Ⅵ：镗Φ16，Φ20孔1.加工条件加工要求：镗孔Φ16mm机床：卧式镗床T616刀具：弯头镗刀2.计算切削用量查《简明手册》表4.2-19和4.2-20,4.2-21得=25mm/min=0.07mm/z=9.6mm根据T616镗床说明书，取=500r/min切削工时：L=2mm3.7.7工序Ⅶ：车Φ16孔，M36螺纹孔1)切削深度的确定单边余量为Z=2mm2)进给量的确定根据《机械工艺设计手册》取f=0.8mm/r3)切削速度计算公式如下其中：=342,=0.15,=0.35,m=0.2。修正系数见《切削手册》表1.28,即=1.44,=0.8,=1.04,=0.81,=0.97。所以1.440.81.040.810.97=89m/min4)机床主轴转速的计算ns==566r/min与566r/min接近的标准转速为600r/min。选转速=600r/min。因此实际切削速度的如下==5)切削的工时计算t=i;其中l=50mm;=4mm;=3mm;t=i=x1=0.11875(min)3.7.8工序Ⅷ：钻4-M8螺纹孔选用高速钢锥柄麻花钻（《工艺》表3.1－6）由《切削》表2.7和《工艺》表4.2－16查得（《切削》表2.15）按机床选取基本工时：min攻螺纹M8mm：选择M8mm高速钢机用丝锥等于工件螺纹的螺距，即按机床选取基本工时：第四章夹具设计4.1工件定位的基本原理对工件的六个自由度进行限制，并且让其所在的地点唯一、确定，这个就是完全定位。假如按照这个工序来进行加工，只要对它的一部分自由度进行限制，别的自由度是没有限制的时候，工件尽管对唯一位置是没有占据的，对这个工序的加工要求是没有任何影响的，这个就是不完全定位。究竟在进行定位的时候，是用完全定位，还是不完全定位，确定的时候按照工序的加工需求来进行的。4.2夹具设计对定位元件的基本要求1、足够的精度进行定位的时候，零部件的精度一定要高，这样一来进行加工的时候，精度才能非常的准，这样偏差就不会那么多了。2、足够的强度和刚度用来定位的零件，在作用的时候，对工件还要有支撑力，他自身还会受到夹紧力，切削力等等。所以要拥有足够的刚强度3、耐磨性好加工零件在加工过程中需要安装和夹紧，这样很容易造成夹具的磨损，导致尺寸不精确等等其他相关因素的发生，所以，材料的抗摩擦损失的性能一定要好。4、工艺性好定位元件对结构的要求有结构简单明了，方便零件的安装、拆卸、替换，还需要方便零件的加工。4.3定位方案及定位元件的确定与选择4.3.1确定定位方案与定位元件的原则工件在夹具中定位的任务是：使需要加工的工件的所有相同的工序，在夹具中都能拥有相同的正确位子，不能满足加工的技术要求的全部是不正确的，虽然不能保证100%一致，但是所有工件的误差必须保证要在所要求的误差之内。4.3.2定位方案的确定1、阀体定位方案的确定利用工件尺Φ16孔和4-M8螺纹孔侧面进行定位，可限制4个自由度。2、定位块定位方案的确定采用的定位方案是芯轴螺母定位。4.3.3定位元件的选择阀体定位元件：采用的是夹具体、定位销、芯轴。4.4夹紧方案及装置的确定与选择4.4.1夹紧装置设计的基本要求及遵循原则1、夹紧工件的这个流程，工件定位的时候，它所处的地点是不能有变化的。2、夹紧力的大小适当。4.4.2夹紧方案的确定阀体夹紧方案的确定：利用快速移动夹紧机构对工件进行夹紧。4.4.3夹紧元件的选择阀体夹紧元件的确定夹紧元件：螺栓、螺母对工件进行夹紧。4.5夹具体的设计通过资料的查阅，能够知道夹具体毛坯有如下类型：1、铸造夹具体铸造夹具体的优点是工艺性好，可铸出各种复杂形状，具有较好的抗压强度、刚度和抗振性，但生产周期长，需进行时效处理，以消除内应力。常用材料为灰铸铁（如HT200），要求强度高时用铸钢，要求重量轻时铸铝。目前铸造夹具体应用较多。2、焊接夹具体它是用钢板，还有型材来进行焊接加工的。这种夹具体制造方便、生产周期短、成本低、重量轻。但焊接夹具体的热应力较大，易变形，需经退火处理，以保证夹具体尺寸的稳定性。3、锻造夹具体锻造夹具体，它适用于形状简单、尺寸不大、要求强度和刚度大的场合。锻造后也需经退火处理。此类夹具体应用较少。4、型材夹具体小型夹具体可以直接用板料、棒料、管料等型材加工装配而成。这类夹具体取材方便、生产周期短、成本低，如各种心轴类夹具的夹具体及钢套钻模夹具体。结合之前的分析，用HT200的灰铸铁来作为夹具的材料