K108-阀体的工艺规程及镗35孔夹具设计【含CAD图纸、工序卡、说明书】
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含CAD图纸、工序卡、说明书
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大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文摘要 本论文是结合实际生产，常常发现仅用通用夹具不能满足生产的要求，用通用夹具装夹工件生产效率低，劳动力大，加工质量不高，而且往往需要增加划线工序，而机床专用夹具是一种在装夹工件时应用很广泛的工艺设备，它广泛地应用于机械制造的切削加工过程中。能够有效的降低工作时的劳动强度、提高劳动生产率、并获得较高的加工精度，这就需要我为某一工序而设计一套专用夹具。 本次的论文研究的是为阀体上轴向 35 孔设计一套专用夹具。设计内容包括毛坯的选取、工艺分析、定位基准的选择、工艺路线的拟定、工序内容的拟定、切削用量的选择及工序时间计算等。同时，文中还考虑到了阀体的加工工艺规程、工时定额、切削用量的计算以及在制定过程中所遇到问题的分析等。通过对夹具整体方案的设计，定位机构的设计，以及了解了专用夹具的设计要求，详细设计出了阀体上加工35 孔的夹具机构. 在此次工艺设计中，需首先根据所给的零件图部分图样进行复原设计加工零件图，对零件进行全面的分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构。同时根据基准的选取、设计和定位原则，选择好零件的加工基准，经过反复的论证，最终设计出比较合理的零件加工工艺路线以及合适的专用夹具。关键词：关键词：专用夹具；阀体；镗；工艺。大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文ABSTRACTThis paper is combined with the actual life，Often found only universal fixture can not meet the requirements of production.Workpiece clamping universal fixture with low production efficiency，waste of labour and .The processing quality is not high .Moreover, in a relatively stable and large batch mechanical process in order to effectively reduce the labor intensity of work, improve labor productivity and also obtain the high machining accuracy, which needs that we design a set of special fixture for a certain process.Research of this thesis is to design a set of special fixture for boring the 35 hole of the vavle body in the axial direction. moreover, the design content includes the selection of the blank, process analysis, the choice of locating datum, the drawing up of the process route, and also the process content, the selection of cutting data and the calculation of process time. Meanwhile, in the paper we also take in consideration of the processing procedure, the norm of work hour of the vavle body , the calculation of cutting amount in the formulation and process of the analysis of the problem, etc also included. Through the design of the whole scheme of fixtures, positioning system of design, and understanding of the special jig designing requirements we detailed the design of the 35 holes fixture of the vavle body.During the process design, firstly, we need to recover the whole designing process drawing according to the part of pattern of the work-piece, and carry on the comprehensive analysis of it to understand the process to design the parts of blank structure. Simultaneously, according to the selection of the benchmark, design and positioning principle we choose parts processing standards well, after too much debate we finally design out a more reasonable part processing process route and proper special jig.Keywords: Special fixture; boring; vavle body ; process.大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文目 录绪绪 论论.1第一章第一章 机械加工工艺规程机械加工工艺规程.21.1 零件的分析.21.1.1 零件功用的分析.21.1.2 零件技术要求的分析.31.1.3 计算生产纲领，确定生产类型.31.2 工件毛坯形成.31.2.1 计算生产纲领，确定生产类型.31.2.2 确定毛坯尺寸和机加工余量.31.2.3 绘制阀体毛坯简图.41.3 工艺规程设计.41.3.1 定位基准的选择.41.3.2 制定工艺路线.51.3.3 确定加工设备级工艺装备.61.3.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定.71.3.5 切削用量的计算.81.3.6 时间定额的计算.171.3.7 机床功率的校验.25第二章第二章 夹具的设计夹具的设计.272.1 工序的工艺分析.272.2 夹具定位方案.272.3 定位误差的分析.272.4 夹紧装置的选择及设计.282.5 夹紧力、夹紧误差以及镗削力的分析.282.6 钻 35 的二维装配图.30第三章第三章 圆盖及其夹具的三维实体建模及装配分析圆盖及其夹具的三维实体建模及装配分析.313.1 阀体及其夹具零部件的三维实体建模.313.2 专用夹具体的装配分析.31总总 结结.33谢谢 辞辞.34参考文献参考文献.35大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文0绪 论机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量，节约能源，降低消耗的重要手段。机械制造技术基础是以机械制造中的工艺问题为研究对象，实践性较强的一门学科，通过对此门学科的课程设计，使我在下述各方面得到了锻炼： (1)能熟练运用机械制造工艺学课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确的解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线的安排、工艺尺寸的确定等问题，保证零件的加工质量。 (2)提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、既经济合理又能保证加工质量的夹具的能力。 (3)学会使用手册及图表资料。 (4)培养了一定的创新能力。 本课题是研究阀体的加工工艺和夹具设计。 首先通过对零件图的分析，了解工件的结构形式，明确了具体的技术要求，从而对工件各组成表面选择合适的加工方法。再拟订较为合理的工艺规程，充分体现质量、生产率和经济性的统一。 夹具除了夹紧、固定被加工零件外，还要求保证加工零件的位置精度、提高加工生产率。大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文1第一章 机械加工工艺规程1.1 零件的分析1.1.1 零件功用的分析阀体的应用十分广泛，是非常重要的机械零件之一。阀体的作用是接通或截断管路中的介质。该阀体是通过 4 个带螺纹孔的方形壁与其他物体链接，顶部内螺纹是用来安装控制阀门，阀体左端通过螺柱与螺母与阀盖相连接。该零件的主要加工面是右端面和径向方向和轴向方向上的孔。设计工艺规程时必须重点考虑阀体加工工艺的可行性与合理性直接影响零件的质量、生产成本、使用性能和寿命等。1.1.2 零件技术要求的分析由零件图 1.1 可知该零件的材料为 ZG230-450，该零件具有足够的强度，耐磨性和抗拉性，以适应阀体的工作条件。图 1-1 加工零件图大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文2该零件的主要加工面为左端面和右端面，轴向上的 20 的孔，35 的孔和 50的孔，以及径向上的 18 的孔，22 的孔，26 的孔，左端面上的 4 个螺纹孔。35 的孔和 18 的孔的轴线垂直度为 0.08。35 的孔与左端面的垂直度为0.06。18 的孔和 22 的孔精度要求较高，而其他面则相对较低。1.1.3 计算生产纲领，确定生产类型假设产品的年产量为 10000 件/年，每台的该零件数量为 1 件/台；结合实际的生产情况，废品率 和废品率 分别取 3和 0.5，零件年生产 N=10000 件/年1件/台(1+3)(1+5)=10814 件/年。查相关指导书可知，该阀体属于轻型零件，此零件为大批量生产。1.2 工件毛坯形成1.2.1 计算生产纲领确定生产类型根据零件图可知，该阀体的材料为 ZG230-450，确定毛坯为铸件零件的生产纲领为10814 件/年，质量约为 0.97kg，可知其生产类型为大批量生产。该阀体的轮廓尺寸不大，形状不是很复杂，可以选用机器砂型铸造。此外，为了消除残余应力，铸造后应安排人工时效。1.2.2 确定毛坯尺寸和级加工余量 （1）、铸件的尺寸公差等级 由表 2.8 可以差得公差等级为 810 级，本次选用 CT10 级。 （2）、加工余量由精到粗分别为 A、B、C、D、E、F、G、H、J 和 K 共 10 级，对于成批和大批量生产的铸件加工余量由表 2.8 可以查得为 H 级，由表 2-7 或者工艺人员手册可以的到铸件的主要尺寸公差。表 1-1 圆盖主要加工余量及毛坯尺寸公差(mm)加工尺寸机械加工余量毛坯公差毛坯尺寸43(内圆)41.4391.436(外圆)41.3401.375(长度)51.6801.656(长度)2.51.4558.51.415(长度)2.51.1151.134(长度)2.51.336.51.3大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文31.2.3 绘制阀体毛坯简图毛坯图的绘制如图 1-2图 1-2 毛坯图1.3 工艺规程设计1.3.1 定位基准的选择 （1）粗基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。作为粗基准的表面应平整，没有飞边，毛刺或其他表面欠缺。这里选择阀体的左端面定位加工，可以为后续工序做好精基准。 （2）精基准的选择主要应该考虑基准重合、统一基准、互为基准等原则。采用互为基准反复加工的办法达到位置度要求，然后以精铣后的根据阀体零件的技术要求，选择阀体的左端面和 55 的外圆面定位。1.3.2 制定工艺路线选择工序集中的原则安排端盖的加工工序。该阀体的生产类型为大批量生产。可以采用通用和专用设备配以专用夹具和专用刀、量具来提高生产效率，运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩短辅助时间，而且在一次装夹中加工许多表面，有利于保证各加工表面的相对位置精度要求。大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文4工艺路线的拟定是制定工艺规程的总体布局，包括加工方法、划分加工阶段、加工工序安排以及热处理、检验等辅助工序(去毛刺、倒角等)。它不但影响加工质量和效率，而影响工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等等。制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领中已经确定为大批生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，除此之外，应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。主要加工工序：(1)遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准右端面，(2)遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。3)遵循“先主后次”原则，先加工端盖右端面，后加工端盖左端环面。(4)遵循“先面后孔”原则，先加工端盖端面或者外援面，然后再加工孔。例如加工 18 的孔时，应先加工上端面在加工18 的孔。热处理工序：铸造成型后，对铸件进行退火处理，可消除铸造后产生的出早应力。提高材料的综合力学性能。辅助加工工序：由于加工零件为阀体，材料为 ZG230-450，主要面进行热处理工序，当加工完主要平面后，可安排一次中检。加工完后，需去除毛刺，在安排清洗和终检工序。 综上所述，该端盖工序的安排顺序为：铸造热处理基准加工粗加工精加工去毛刺清洗终检。根据以上分析拟定出最终的加工工艺路线：表 1-2 最终加工工艺路线工序号加工表面尺寸精度等级表面粗糙度 Ra/um加工方案1铸件毛坯2人工时效处理3右端面IT1225粗铣4左端面IT1225粗铣520 的孔IT1125钻孔扩孔628.5 的孔IT1112.5扩孔735H11 的孔IT1112.5镗孔850H11 的孔IT1112.5镗孔9上端面IT1225粗铣1018H11 的孔IT116.3钻孔扩孔1122H11 的孔IT116.3扩孔1226 的孔IT1225粗铣13上端面IT1112.5粗铣半精铣14上端面IT1112.5粗铣半精铣1524.3 的孔IT1112.5粗车大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文516M241.5-7H 的螺纹IT712.5粗车1736 的外圆面IT1125粗车M362-6g 的螺纹IT625粗车18倒角 C2IT1125粗车19410.8 的孔IT1112.5钻204M12 的螺纹孔IT1112.5攻丝21钳工去毛刺22终检入库1.3.3 确定加工设备及工艺设备机床和工艺装备的选用应在尽量满足加工工艺的需要和可靠地保证零件加工质量的前提下，与生产批量和生产节拍相适应，并应优先考虑标准化的工艺装备和充分利用现有条件，以降低生产准备费用。考虑到本次的端盖零件精度要求不是很高，又属于大批量生产，为了使得加工方便，充分利用车间设备，广泛采用通用和专用设备，按工艺路线成流水线布置或者机群式布置。通用的机床：立式钻床 Z535，卧式车床 CA6140，镗床 T616，立式铣床X5012根据以上机床设备进行加工时，要选用的工艺装备有：专用夹具(按加工要求设计、制造专用夹具)专用刀具(一般尽可能采用标准刀具，必要时采用复合刀具)量具(各种量规、检验仪器、检验夹具)。具体的加工设备和工艺装备件表表 1-3 加工设备和工艺装备件工序号加工表面加工设备工艺装备1铸件毛坯2人工时效处理3右端面立式铣床 XA5032硬质合金铣刀、游标卡尺等4左端面立式铣床 XA5032硬质合金铣刀、游标卡尺等520 的孔立式钻床 Z525直柄麻花钻、游标卡尺、内径千分尺等628.5 的孔立式钻床 Z525扩孔钻、游标卡尺、内径千分尺等735H11 的孔卧式镗床 T68硬质合金镗刀、游标卡尺等850H11 的孔卧式镗床 T68硬质合金镗刀、游标卡尺等9上端面立式铣床 XA5032硬质合金铣刀、游标卡尺等1018H11 的孔立式钻床 Z525直柄麻花钻、游标卡尺、内径千分尺等1122H11 的孔立式钻床 Z525扩孔钻、游标卡尺、内径千分尺等大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文61226 的孔立式铣床 XA5032硬质合金铣刀、游标卡尺等13上端面立式铣床 XA5032硬质合金铣刀、游标卡尺等14上端面立式铣床 XA5032硬质合金铣刀、游标卡尺等1524.3 的孔卧式车床 CA6140内圆车刀、内径千分尺等16M241.5-7H 的螺纹卧式车床 CA6140硬质合金车刀、内径千分尺等1736 的外圆面卧式车床 CA6140外圆车刀、内径千分尺等M362-6g 的螺纹卧式车床 CA6140硬质合金车刀、内径千分尺等18倒角 C2卧式车床 CA6140硬质合金车刀、内径千分尺等19410.8 的孔立式钻床 Z525直柄短麻花钻、游标卡尺、内径千分尺等204M12-7H 的螺纹孔立式钻床 Z525直柄短麻花钻、游标卡尺、内径千分尺等21钳工去毛刺钳工台手锤22终检入库百分尺、卡尺等1.3.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定确定工序尺寸的一般方法是，由加工表面的最后一道工序往前推算，最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸之与工序(或工步)的加工余量有关。有基准转换时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。由上述方法所得到的主要尺寸的加工余量、工序尺寸及公差如表 1-4表 1-4 主要工序加工余量、工序尺寸及公差(mm)加工表面加工方法余量公差等级工序尺寸右端面铣2.5IT125 . 02 . 05 .77左端面铣2.5IT122 . 01 . 07520 的孔钻20IT1124. 011.20o28.5 的孔扩8.5IT1124. 011. 05 .2835 的孔镗15IT1128. 003550 的孔镗7IT1129. 0050上端面铣2.5IT1256+0.460 018 的孔钻18IT11205. 001822 的孔扩4IT1124. 011. 02226 的孔铣4IT1124. 011. 026大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文724.3 的孔车4.3IT1123. 010. 03 .2436 的外圆面车5IT1128. 016. 036410.8 的孔钻10.8IT1120. 009. 08 .101.3.5 切削用量的计算工序一：铸造毛坯其材料为 ZG230-450，在工作过程中不承受冲击载荷，该端盖的轮廓尺寸不大，形状亦不是很复杂，可以选用机器砂型铸造，如毛坯图 1-1。工序二：时效人工时效处理。人工时效是将铸件加热到 550650进行去应力退火，它比自然时效节省时间，残余应力去除较为彻底。工序三：粗铣右端面 (1)切削深度mmap2.5 (2)进给量的确定 XA5032 型立式铣床功率为 7.5KW，查表 3.5 硬质合金铣刀粗铣平面进给量， 按 机床、工件、夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量 fz 取为0.18mm/z。 (3)铣削速度 切削速度c可根据表 3.27 中的公式计算，也可以由表中直接查出。根据表3.13，当=125mm，z=4，0.24mm/z 时，0dmmap5zf=123m/min，=313r/min，=263mm/min。tvtnftv 各修正系数为:0 . 1mnmvKK8 . 0SnBvKK 故 =1231.00.8m/min=98.4m/mincvtvvkn=3131.00.8r/min=250r/mintnnk=2631.00.8mm/min=210.4mm/minfvftvvtk 根据 XA5032 型立铣说明书选择 =300r/min,=235mm/mincnfcv 因此实际切削速度每齿进给量为 min/8 .11710003001251000mdnvwc大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文8 zmmzmmznvfcfczc/20. 0/4300235 工序四：粗铣左端面 （1）切削深度mmap2.5 （2）进给量的确定 XA5032 型立式铣床功率为 7.5KW，查表 3.5 硬质合金铣刀粗铣平面进给量， 按 机床、工件、夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量 fz 取为 0.18mm/z。 (3)铣削速度 切削速度c可根据表 3.27 中的公式计算，也可以由表中直接查出。根据表3.13，当=125mm，z=4，,5mm，0.24mm/z 时，=123m/min，=313r/min，0dpazftvtn=263mm/min。ftv 各修正系数为：0 . 1mnmvKK8 . 0SnBvKK 故 min/4 .98min/8 . 00 . 1123mmkvvvtc n=3131.00.8r/min=250r/mintnnk =2631.00.8mm/min=210.4mm/minfvftvvtk 根据 XA5032 型立铣说明书选择 =300r/min,=235mm/mincnfcv 因此实际切削速度每齿进给量为 min/8 .11710003001251000mdnvwc zmmzmmznvfcfczc/20. 0/4300235 工序五：钻扩 20 的孔 工步一：钻 18 的孔 由工件材料为 ZG230-450、直柄麻花钻，查表 5.20 高速钢钻削铸钢的切削用量得，切削速度=20m/min,进给量 f=0.3mm/r,取=20mm，则cvpa大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文9 min/353.8182010001000rdvnws由本工序采用 Z525 型立式钻床，由表 4.2 得，转速=392r/min，故实际切削速度为wn 24.6m/min1000392201000wwcndv 工步二：扩 20 的孔 根据切削手册表 2.10 规定，查得扩孔钻扩 20 的孔时的进给量，并根据机 床规格选 6 . 0f 扩孔钻扩孔时的切削速度，根据其他相关资料，确定为 钻vv4 . 0式中，为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度。故钻v min/8min/m204 . 04 . 0mvv钻 127min/2014. 381000rns 按机床选取： min/140rnw工序六：扩 28.5 的孔根据切削手册表 2.10 规定，查得扩孔钻扩 28.5 的孔时的进给量，并根据机 床规格选 9 . 0f 扩孔钻扩孔时的切削速度，根据其他相关资料，确定为 钻vv4 . 0式中，为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度。故钻v min/8min/m204 . 04 . 0mvv钻 4 .89min/5 .2814. 381000rns按机床选取： min/140rnw 工序七：镗 35 的孔 工步一：粗镗 33 的孔 粗镗孔至 33mm，单边余量 Z=2mm，一次镗去全部余量，mmap2大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文10进给量 rmmf/5 . 0 根据有关手册，确定镗床 T68 的切削速度为，则min/35mv min/3383314. 335100014. 31000rDvnw 根据机床选取 r/min400wn 工步二：半精镗 35 的孔 半精镗至 35，由于半精镗与粗镗用的是同一镗杆，所以根据相关资料可得r/min，切削深度mm，进给量mm/r，切削速度m/min400wn5 . 0pa3 . 0f30v 工序八：镗 50 的孔 工步一：粗镗 48 的孔 粗镗孔至 48mm，单边余量 Z=2mm，一次镗去全部余量，mmap2进给量 rmmf/5 . 0 根据有关手册，确定镗床 T68 的切削速度为，则min/35mv min/2324814. 335100014. 31000rDvnw根据机床选取 r/min250wn 工步二：半精镗 50 的孔半精镗至 50，由于半精镗与粗镗用的是同一镗杆，所以根据相关资料可得r/min，切削深度mm，进给量mm/r，切削速度m/min250wn5 . 0pa3 . 0f30v工序九：铣上端面 （1）切削深度mmap2 （2）进给量的确定 XA5032 型立式铣床功率为 7.5KW，查表 3.5 硬质合金铣刀粗铣平面进给量， 按 机床、工件、夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量 fz 取为0.18mm/z。 (3)铣削速度 切削速度c可根据表 3.27 中的公式计算，也可以由表中直接查出。根据表3.13，当=125mm，z=4，,5mm，0.24mm/z 时，0dpazf大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文11=123m/min，=313r/min，=263mm/min。tvtnftv 各修正系数为：=1.0MvKMnK =0.8BvKSnK 故 =1231.00.8m/min=98.4m/mincvtvvk n=3131.00.8r/min=250r/mintnnk =2631.00.8mm/min=210.4mm/minfvftvvtk 根据 XA5032 型立铣说明书选择 =300r/min,=235mm/mincnfcv 因此实际切削速度每齿进给量为 min/8 .11710003001251000mdnvwc zmmzmmznvfcfczc/20. 0/4300235工序十：钻扩 18 的孔 工步一：钻 16 的孔 由工件材料为 ZG230-450、直柄麻花钻，查表 5.20 高速钢钻削铸钢的切削用量得，切削速度=20m/min,进给量 f=0.3mm/r,取=16mm，则cvpa min/390162010001000rdvnws由本工序采用 Z525 型立式钻床，由表 4.2 得，转速=392r/min，故实际切削速度为wn 21.3m/min1000392161000wwcndv 工步二：扩 18 的孔 根据切削手册表 2.10 规定，查得扩孔钻扩 18 的孔时的进给量，并根据机床规格选 6 . 0f 扩孔钻扩孔时的切削速度，根据其他相关资料，确定为 钻vv4 . 0式中，为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度。故钻v min/8min/m204 . 04 . 0mvv钻大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文12 127min/2014. 381000rns按机床选取： min/140rnw工序十一：扩 22 的孔根据切削手册表 2.10 规定，查得扩孔钻扩 22 的孔时的进给量，并根据机 床规格选 8 . 0f扩孔钻扩孔时的切削速度，根据其他相关资料，确定为 钻vv4 . 0式中，为用钻头钻同样尺寸实心孔时的切削速度。故钻v min/8min/m204 . 04 . 0mvv钻 116min/2214. 381000rns按机床选取： min/140rnw 工序十二：铣 26 的孔 （1）切削深度mmap4 （2）进给量的确定 XA5032 型立式铣床功率为 7.5KW，查表 3.5 硬质合金铣刀粗铣平面进给量， 按 机床、工件、夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量 fz 取为0.18mm/z。 (3)铣削速度 切削速度c可根据表 3.27 中的公式计算，也可以由表中直接查出。根据表3.13，当=125mm，z=4，,5mm，0.24mm/z 时，0dpazf=123m/min，=313r/min，=263mm/min。tvtnftv 各修正系数为：=1.0MvKMnK =0.8BvKSnK 故 =1231.00.8m/min=98.4m/mincvtvvk n=3131.00.8r/min=250r/mintnnk =2631.00.8mm/min=210.4mm/minfvftvvtk大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文13 根据 XA5032 型立铣说明书选择 =300r/min,=235mm/mincnfcv 因此实际切削速度每齿进给量为 min/8 .11710003001251000mdnvwc zmmzmmznvfcfczc/20. 0/4300235 工序十三：铣上端面 （1）切削深度mmap3.7 （2）进给量的确定 XA5032 型立式铣床功率为 7.5KW，查表 3.5 硬质合金铣刀粗铣平面进给量， 按 机床、工件、夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量 fz 取为0.18mm/z。 (3)铣削速度 切削速度c可根据表 3.27 中的公式计算，也可以由表中直接查出。根据表3.13，当=125mm，z=4，,5mm，0.24mm/z 时，0dpazf=123m/min，=313r/min，=263mm/min。tvtnftv 各修正系数为：=1.0MvKMnK =0.8BvKSnK 故 =1231.00.8m/min=98.4m/mincvtvvk n=3131.00.8r/min=250r/mintnnk =2631.00.8mm/min=210.4mm/minfvftvvtk 根据 XA5032 型立铣说明书选择 =300r/min,=235mm/mincnfcv 因此实际切削速度每齿进给量为 min/8 .11710003001251000mdnvwc zmmzmmznvfcfczc/20. 0/4300235大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文14 工序十四：铣上端面 （1）切削深度mmap3.7 （2）进给量的确定 XA5032 型立式铣床功率为 7.5KW，查表 3.5 硬质合金铣刀粗铣平面进给量， 按 机床、工件、夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量 fz 取为0.18mm/z。 (3)铣削速度 切削速度c可根据表 3.27 中的公式计算，也可以由表中直接查出。根据表3.13，当=125mm，z=4，,5mm，0.24mm/z 时，0dpazf=123m/min，=313r/min，=263mm/min。tvtnftv 各修正系数为：=1.0MvKMnK =0.8BvKSnK 故 =1231.00.8m/min=98.4m/mincvtvvk n=3131.00.8r/min=250r/mintnnk =2631.00.8mm/min=210.4mm/minfvftvvtk 根据 XA5032 型立铣说明书选择 =300r/min,=235mm/mincnfcv 因此实际切削速度每齿进给量为 min/8 .11710003001251000mdnvwc zmmzmmznvfcfczc/20. 0/4300235工序十五：车 24.3 的孔 取，卧式车床的进给量为 0.7-1mm/r,在这取 1mm/rmmap3 . 2根据机械制造技术基础课程设计查得在粗车时 vc=45m/min，由公式n=1000vc/(d)可以分别求的各种切削速度所对应的转速大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文15min/7 .5893 .2414. 345100014. 31000rDvnc工序十六：车 M24 的螺纹切削速度的计算，参照切削用量手册表 21，刀具寿命 T=60min，采用高速钢螺纹车刀，规定粗车螺纹时，走到次数 5 次6 . 0pamin/mkfaTCvvyxpmvcvv式中，m=0.11，螺距，8 .11vC70. 0vx3 . 0vy5 . 11t11. 1)6 . 0637. 0(75. 1Mk75. 0kk所以，粗车螺纹时 =21.57m/minmin/75. 011. 15 . 108. 0608 .113 . 07 . 011. 0mvc主轴转速 min/2862414. 357.21100014. 31000rDvnc按机床说明书取 n=350r/min实际切削速度为 min/84.18mvc 工序十七： 车 36 的外圆面 取，查切削手册表 1.6 得，5 . 2pa5 . 0f切削速度 min/mkfaTCvvyxpmvcvv式中，m=0.2，242vC15. 0vx35. 0vy44. 1Mk81. 0kk于是 min/159min/81. 044. 151. 016024235. 015. 02 . 0mmvcr/min14063614. 3159100014. 31000Dvnc按机床说明书取 n=1120r/min实际切削速度 min/6 .126 mvc大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文16 工序十八：车 M36 的螺纹 切削速度的计算，参照切削用量手册表 21，刀具寿命 T=60min，采用高速钢螺纹车刀，规定粗车螺纹时，走到次数 5 次3pamin/mkfaTCvvyxpmvcvv式中，m=0.11，螺距，8 .11vC70. 0vx3 . 0vy21t11. 1)6 . 0637. 0(75. 1Mk75. 0kk所以，粗车螺纹时 min/8 .29min/75. 011. 1208. 0608 .113 . 07 . 011. 0mmvc主轴转速 min/6 .2633614. 38 .29100014. 31000rDvnc按机床说明书取 n=250r/min实际切削速度为 min/26.28mvc 工序十九：加工 M12 的螺纹孔 工步一：钻 10.8 的孔 由工件材料为 ZG230-450、直柄麻花钻，查表 5.20 高速钢钻削铸钢的切削用量得，切削速度=10m/min,进给量 f=0.3mm/r,取=10.8mm，则cvpa min/7 .89510.82010001000rdvnws由本工序采用 Z525 型立式钻床，由表 4.2 得，转速=545r/min，故实际切削速度为wn m/min2 . 431000455201000wwcndv 工步二：攻 M12 的螺纹孔采用细牙普通螺纹用丝锥，切削速度=10m/min 和进给量 f=0.3mm/r，cv=12mm，则pa min/4 .265121010001000rdvnws由本工序采用 Z525 型立式钻床，由表 4.2 得，转速=272r/min，故实际切削速wn大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文17度为 m/min2 .101000272211000wwcndv工序二十：钳工去毛刺工序十三终检入库1.3.6 时间额定的计算 基本时间jt 辅助时间jftt%)20%15( 布置时间)%(7%2fjbttt 休息时间)%(7%2jbxttt 准备与终结时间)%(7%2jbzttt 单件时间定额 xzbfjdjtttttt 工序三 铣右端面，查工艺手册铣削机动时间的计算公式 Mz21fllltj 当主偏角=时，。rk90mmCdl3)(1)C-(d-5 . 0o01，可以确定，所以可以算mm53l 0.05)d,(0.03C20mml36mml42mml51出 sfllltj8 .161604536Mz21 sttjf36. 3%)20%15( stttfjb1 . 0)%(7%2 stttjbx9 . 0)%(7%2 stttjbz02. 1)%(7%2 sttttttzxbfjdj8 .22 大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文18工序四铣左端面，同上可得，mml75mml42mml51 sfllltj5 .311604575Mz21 sttjf3 . 6%)20%15( stttfjb89. 1)%(7%2 stttjbx68. 1)%(7%2 stttjbz8 . 1)%(7%2 sttttttzxbfjdj2 .43工序五工步一 钻 18 的孔，对于钻孔其中, l2=14mm，l2=0 (盲孔)，mmKDlr)21 (cot21D 为孔径。，min/392,/3 . 0rnrmmf sfnlllfnLtj4323923 . 028004121 sttjf4 .86%)20%15( stttfjb92.25)%(7%2 stttjbx9)%(7%2 stttjbz8 .22)%(7%2sttttttzxbfjdj576工步二 扩 20 的孔其他数据同上，min/140,/6 . 0rnrmmfsfnlllfnLtj7081406 . 028884121 sttjf2 .133%)20%15( stttfjb9 .39)%(7%2 stttjbx8 .13)%(7%2 stttjbz4 .35)%(7%2sttttttzxbfjdj4 .887大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文19工序六扩孔 28.5，min/140,/9 . 0rnrmmfsfnlllfnLtj8 .6221409 . 0212654121 sttjf126%)20%15( stttfjb44.37)%(7%2 stttjbx2 .13)%(7%2 stttjbz33)%(7%2sttttttzxbfjdj2 .832工序七工步一 镗 33 的孔，fnlllfnLtj21mmkalrp)32(tan1，min/400,/5 . 0mnrmmfsfnlllfnLtj15.154005 . 025 . 74121 sttjf03. 3%)20%15( stttfjb909. 0)%(7%2 stttjbx32. 0)%(7%2 stttjbz8 . 0)%(7%2sttttttzxbfjdj2 .20工步二 镗 35 的孔，其他数据同上min/400,/3 . 0rnrmmfsfnlllfnLtj8 .224003 . 0234121 sttjf56. 4%)20%15( stttfjb368. 1)%(7%2 stttjbx48. 0)%(7%2 stttjbz2 . 1)%(7%2sttttttzxbfjdj408.30工序八大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文20工步一 粗镗 48 的孔，min/250,/5 . 0rnrmmf sfnlllfnLtj5 .522505 . 025 . 94121 sttjf84. 0%)20%15( stttfjb34.53)%(7%2 stttjbx1 . 2)%(7%2 stttjbz3 . 5)%(7%2sttttttzxbfjdj114工步二 镗粗镗 50 的孔，min/250,/3 . 0rnrmmfsfnlllfnLtj6 .362503 . 0234121 sttjf32. 7%)20%15( stttfjb2 . 2)%(7%2 stttjbx776. 0)%(7%2 stttjbz94. 1)%(7%2sttttttzxbfjdj17.79工序九 铣上端面， sfllltj8 .161604536Mz21 sttjf36. 3%)20%15( stttfjb1 . 0)%(7%2 stttjbx9 . 0)%(7%2 stttjbz02. 1)%(7%2 sttttttzxbfjdj8 .22工序十工步一 钻 16 的孔min/392,/3 . 0rnrmmf大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文21 sfnlllfnLtj3843923 . 027104121 sttjf8 .76%)20%15( stttfjb04.23)%(7%2 stttjbx35.20)%(7%2 stttjbz14. 8)%(7%2sttttttzxbfjdj33.512工步二 扩 18 的孔，min/140,/6 . 0rnrmmfsfnlllfnLtj24.601406 . 028004121 sttjf048.12%)20%15( stttfjb6 . 3)%(7%2 stttjbx28. 1)%(7%2 stttjbz2 . 3)%(7%2sttttttzxbfjdj368.80工序十一 扩 22 的孔，min/140,/8 . 0rnrmmfsfnlllfnLtj7271406 . 028004121 sttjf4 .145%)20%15( stttfjb62.43)%(7%2 stttjbx53.38)%(7%2 stttjbz4 .15)%(7%2sttttttzxbfjdj95.969工序十二大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文22铣 26 的孔，查手册得出其，iFllltMzj21mmdl)21 (5 . 01mml312pahi 75. 3320421421iFllltMzj sttjf75. 0%)20%15( stttfjb225. 0)%(7%2 stttjbx0795. 0)%(7%2 stttjbz2 . 0)%(7%2sttttttzxbfjdj5工序十三 铣上端面和铣右端面的尺寸一致，所以他的时间计算为 sfllltj8 .161604536Mz21 sttjf36. 3%)20%15( stttfjb1 . 0)%(7%2 stttjbx9 . 0)%(7%2 stttjbz02. 1)%(7%2 sttttttzxbfjdj8 .22工序十四铣上端面，这次铣的面和上一个工序的面为交叉面，但加工的尺寸一致 sfllltj8 .161604536Mz21 sttjf36. 3%)20%15( stttfjb1 . 0)%(7%2 stttjbx9 . 0)%(7%2大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文23 stttjbz02. 1)%(7%2 sttttttzxbfjdj8 .22工序十五车 24.3 的孔，查手册得，ifnLtj32112lllddLmmkalrp)32(tan1mml532 slllfnddifnLtj6 . 015892243623211 sttjf12. 0%)20%15( stttfjb036. 0)%(7%2 stttjbx013. 0)%(7%2 stttjbz032. 0)%(7%2sttttttzxbfjdj8 . 0工序十六车 M24 的螺纹，查手册可得， iqfnllliqfnLtj21pmml)21 (1mml522 89. 721350431621iqfnllliqfnLtj sttjf578. 1%)20%15( stttfjb47. 0)%(7%2 stttjbx42. 0)%(7%2 stttjbz17. 0)%(7%2 sttttttzxbfjdj528.10 工序十七车 36 的外圆面，查手册得，fnllllifnLtj321mmKalrp)32(tan1大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文24mml532 sfnllllifnLtj07. 35 . 0140641715321 sttjf614. 0%)20%15( stttfjb18. 0)%(7%2 stttjbx16. 0)%(7%2 stttjbz065. 0)%(7%2 sttttttzxbfjdj1 . 4工序十八车 M36 的螺纹，min/250,/1rnrmmf siqfnllliqfnLtj6 .2751250441521 sttjf52. 5%)20%15( stttfjb66. 0)%(7%2 stttjbx41. 1)%(7%2 stttjbz56. 0)%(7%2 sttttttzxbfjdj75.35 工序十九工步一 钻 10.8 的孔，min/545,/3 . 0rnrmmfsfnlllfnLtj1685453 . 024441221 sttjf6 .33%)20%15( stttfjb08.10)%(7%2 stttjbx56. 3)%(7%2 stttjbz9 . 8)%(7%2sttttttzxbfjdj224大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文25工步二 攻 M12 的螺纹min/272,/3 . 0rnrmmf3362723 . 045cot521221fnlllfnLtj sttjf2 .67%)20%15( stttfjb16.20)%(7%2 stttjbx12. 7)%(7%2 stttjbz8 .17)%(7%2sttttttzxbfjdj28.4481.3.7 机床功率的校验由于本次加工过程用到了 4 个机床，即车床，钻床，铣床和镗床，所以我们只需要挑里面功率最大的工序来校验机床的功率是否合理即可。对于车削过程，我们所选择的是卧式车床 CA5032，由机械加工工艺手册可查到它的主电动机功率是7.5kw。 车削功率 (1) 100006vFPcc车削力是 =(N) （2）cFFFxyFpC afnvFck其中=900，=1.0，=2.5mm， ，n=0，=0.91，f=1mm/r。将数据FCFxpa0.75FyFck带入公式(1)和公式(2)可以得到=1.5kw，小于主电动机的功率 5.5kw，所以所选用的cP进给量和和背吃刀量合理。 对于钻床的功率校验，我们所选用的钻床是立式钻床 Z525，由机械加工工艺手册可以查到它的主电动机功率是 2.2kw，并且 钻削功率 (3)030dMVpm钻削扭矩 (4)20.8FpMC D sK大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文26其中=0.87，=0.21，每转的进给量 s=0.2mm/r，D=12mm，V=10m/min。将所有pKFC的参数带入公式(3)和公式(4)，可以的到在钻床上进行加工时最大的功率=0.20kw，mP这明显小于主电动机的功率，所以，所选用的进给量以及切削速度合理。 对于铣床的功率校验，我们所选用的铣床是立式铣床 X5032，由机械加工工艺手册可以查到它的主电动机功率是 1.5kw，并且 铣削功率 (5) 1000vcavFp 铣削扭矩 (6) zcdFM1020其中，切削速度，每齿进给量，。将所有的min/8 .1117 mvcrmmfz/2 . 0mmd4000参数带入公式(3)和公式(4)，可以的到在钻床上进行加工时最大的功率=0.45kw，这mP明显小于主电动机的功率，所以，所选用的进给量以及切削速度合理。第 2 章 夹具的设计2.1 工序的工艺分析本次的主要夹具设计对象是工序 7 的镗 35 的孔，见图 1-1，要求达到表面粗糙度为 12.5um。而且为大批量生产，所以对此工序必须设计一个专用夹具。结合专用夹具的特点针对性强、结构紧凑、操作简便、生产率高。夹具设计最关键是要求对工件定位正确，且满足定位精度要求。为了解决此问题，首先得了解影响定位精度的因素。然后采取措施解决具体的问题。如定位基准与定位元件的配合状况和影响定位精度，那么可以提高夹具的制造精度，减小配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。除此之外，夹具结构与零部件应具有足够的刚度和强度，从而保证夹具操作方便、夹紧可靠、使用安全、并有合理的装卸空间。大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文272.2 夹具定位方案夹具在定位时应充分考虑其基准的选择原则。在选择基准时,主要应考虑保证加工精度和工件安装方便可靠。其选择原则应遵循 A.基准重合原则，用设计基准作为定位基准,以避免定位基准与设计基准不重合而引起的基准不重合误差。B.基准统一原则，应采用同一基准电位加工零件上尽可能多的表面,基准重合和统一原则是选择精基准的两个重要原则,但实际生产中有时回遇到两者想互矛盾的情况。C.自为基准原则,某些要求加工余量小而均匀的精加工工序,选择加工表面本身作为定位基准。D.互为基准原则,对工件上两个相互位置精度要求很高的表面进行加工时,需要两个表面互相作为基准,反复进行加工,以保证位置精度要求。经过对零件的充分分析后，我们采用以下加工方案：假定水平方向为 X 轴(与 20 的轴线同向)，垂直向里的方向为 Y 轴，竖直方向为 Z 轴，即用一个短 V 形块来限制两个移动自由度（Y 轴和 Z 轴方向的移动） ，再用一个支撑板支撑在 36 的圆面上来限制 3 个自由度（Y 轴和 Z 轴的转动，以及 X 方向的移动),因为镗 35 的孔，所以 X 轴方向上的转动不用限制。2.3 定位误差的分析所谓定位误差，是指由于工件定位造成的加工面相对工序基准的位置误差。因为对一批工件来说， 刀具经调整后位置是不动的，即被加工表面的位置相对于定位基准是不变的，所以定位误差就是工序 基准在加工尺寸方向上的最大变动量。在此次定位方案中，为了使加工孔变得更为方便快捷，定位时很难使定位基准和设计基准重合，所以在此对X、Y、Z方向的定位误差进行一一分析。DW =BC+JW对于 X 方向的定位误差，由零件图与装配图对比可知，设计基准与定位基0160. 041准不重合，所以产生定位误差DW =0.120mm。而本道工序的允许加工误差为12. 00340.16mm。所以 0.120mm 小于允许加工误差的,故合理。对于Y方向的定位误差，由于V形块自身的对中性较好，所以在此产生的定位误差DW =0。对于Z方向的定位误差，本道工序的允许加工误差为，由于V形块自身定位28. 0035时产生的误差(与V形块接触定位的圆直径为550.11mm)和支撑板轴线到35的轴线之间也存在着偏差，所以由他们共同构成的定位误差为 110.245mm2sin2dDWA大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文2822/tan()2cot2WQLdf其中=0.22mm，=90。而 0.245mm 小于允许加工误差的 1/3,故合理。 dA2.4 夹紧装置的选择及设计 夹紧机构的三要素是夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力大小的确定。夹紧力作用点的选择应遵循的规则： (1)、为了使定位稳定，夹紧力作用点应该落在主要的定位支承面上，活络在主要的定位支承面上的支承点所围成的面积内。 (2)、夹紧力应作用在工件刚性较好的部位上，不应该使工件产生夹紧变形或使工件产生翻转力矩； (3)、为了防止工件在加工过程中产生振动，夹紧力的作用点应尽量靠近被加工表面； (4)、夹紧力作用点的数目，应尽量在工件的整个接触面上分布均匀，以减小夹紧变形。该夹具是用快速夹紧结构中的带手柄压紧螺钉手动夹紧结构，在装夹过程中方便简单，节约了大量的装夹时间，并采用圆压块作为夹紧力的实施件，具体的夹具零件见装配图。操作方便，使用安全、可靠，且改善工人的劳动条件，减轻劳动强度。在夹紧过程中也不会使工件产生变形，且具有自锁功能，能保证加工过程中加工件位置的确定。2.5 夹紧力、夹紧误差以及镗削力的分析(1)、夹紧力的分析此夹紧机构为压块与铰链压板的组合夹紧机构，查阅机床夹具设计手册可知其夹紧力的计算公式为 (2.1) 夹紧力矩M=QL (2.2) =18.376，=6.34，= 120，= 0.1，=0.043，L=160mm，假定2dftanQ=60N，将数据带入公式(2.5)可以得到 W=6667N；将数据带入公式(2.6)，可以得到M=QL=60160=9.6N.m。大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文29(2)、夹紧误差的分析 夹紧误差是指工件在夹紧力的作用下,工序基准相对于理想位置的最大偏移值在加工尺寸方向上的投影和工件变形所造成的加工表面的形状误差。工件在 V 形块上定位，查阅机床夹具设计手册可知其夹紧误差的计算公式为 (2.3) 为工件定位基准面的粗糙度;HB 为工件材料的布氏硬度;为作用在支撑原件上的ZRZN法向力;l 为接触长度. 当 V 形块的夹角为 90时，=0.005，=15，=0.179，n=0.7.将以上数据带RZKHBK1C入公式(2.7)可以得到=0.0558um。由于夹紧的误差在夹紧中非常小，所以可以忽略不iy计。(3)钻削力的分析 在选用高速钢麻花钻钻灰铸铁时，查阅机床夹具设计手册可知其钻削力的计算公式 钻削力 (2.4)0.8419pFDsK钻削力矩 (2.5)20.80.21FpMD sK 其中 D=10mm，每转的进给量 s=0.2mm/r，=0.87pK将以上数据带入公式 2.8 和公式 2.9 可以得到 F=1005.6N，=5.04N.m。FM所以由以上的数据可以看出夹紧力 W=6867N 钻削力 F=1005.6N夹紧力矩 M=9.6N.m 钻削扭矩=5.04N.m。故满足条件。FM2.6 镗 35 的二维装配图 AutoCAD 用于二维绘图、详细绘制、设计文档和基本三维设计。现已经成为国际上1.()19.62nHBZiRZZKNyKRCHBl大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文30广为流行的绘图工具。AutoCAD 具有良好的用户界面，通过交互菜单或命令行方式便可以进行各种操作。它的多文档设计环境，让非计算机专业人员也能很快地学会使用。在不断实践的过程中更好地掌握它的各种应用和开发技巧，从而不断提高工作效率。AutoCAD 具有广泛的适应性，它可以在各种操作系统支持的微型计算机和工作站上运行。能以多种方式创建直线、圆、椭圆、多边形、样条曲线等基本图形对象。AutoCAD 提供了正交、对象捕捉、极轴追踪、捕捉追踪等绘图辅助工具。正交功能使用户可以很方便地绘制水平、竖直直线，对象捕捉可 帮助拾取几何对象上的特殊点，而追踪功能使画斜线及沿不同方向定位点变得更加容易。大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文31图 3-镗阀体35 孔的夹具装配图大连交通大学 2014 届本科毕业生设计论文32第三章 圆盖及其夹具的三维实体建模及装配分析3.1 阀体及其夹具零部件的三维实体建模Pro/Engineer 操作软件是美国参数技术公司(PTC)旗下的 CAD/CAM/CAE 一体化的三维软件。Pro/Engineer 软件以参数化著称，是参数化技术的最早应用者，在目前的三维造型软件领域中占有着重要地位，Pro/Engineer 作为当今世界机械 CAD/CAE/CAM领域的新标准而得到业界的认可和推广。相对于产品而言，我们可以把它看成几何模型，而无论多么复杂的几何模型，都可以分解成有限数量的构成特征，而每一种构成特征，都可以用有限的参数完全约束，Pro/E 是基于特征的实体模型化系统，工程设计人员采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、壳、倒角及圆角，您可以
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