機械制造技術(shù)課程設(shè)計閥體零件的加工工藝及銑上端面夾具設(shè)計【全套圖紙】

1、課程設(shè)計說明書題目：閥體零件的銑上端面夾具設(shè)計 學 生： 學 號： 專 業(yè)： 班 級： 指導(dǎo)老師 ：摘 要本次設(shè)計內(nèi)容涉及了機械制造工藝及機床夾具設(shè)計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。閥體加工工藝規(guī)程及其夾具設(shè)計是包括零件加工的工藝設(shè)計、工序設(shè)計以及專用夾具的設(shè)計三部分。在工藝設(shè)計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設(shè)計出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準，設(shè)計出零件的工藝路線；接著對零件各個工步的工序進行尺寸計算，關(guān)鍵是決定出各個工序的工藝裝備及切削用量；然后進行專用夾具的設(shè)計，選擇設(shè)計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；

2、計算出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計中注意改進。關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。全套圖紙，加153893706目 錄序言1第一章 零件的分析21.1零件的作用21.2零件的主要技術(shù)條件分析2第一章 零件工藝規(guī)程設(shè)計32.1確定零件的生產(chǎn)類型32.2確定零件毛坯的制造形式32.3制定工藝路線42.4確定機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸52.5確定各序工藝裝備及切削用量8第三章 夾具設(shè)計143.1概述143.2方案設(shè)計143.3切削力和夾緊力的計算143 .4 定位誤差分析153.5 夾具設(shè)計及操作說明15總 結(jié)17致 謝18參 考 文 獻1

3、9序 言機械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機械裝備的行業(yè)。機械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟發(fā)展的重要行業(yè)，是一個國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機械制造水平的高低是衡量一個國家國民經(jīng)濟綜合實力和科學技術(shù)水平的重要指標。閥體的加工工藝規(guī)程及其，鉆的夾具設(shè)計是在學完了機械制圖、機械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機械設(shè)計、機械工程材料等進行課程設(shè)計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問

4、題，并設(shè)計出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設(shè)計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計。本次設(shè)計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。第一章 零件的分析1.1零件的作用閥體是整體裝置的重要零件，它支撐中心部分，承受著部分靜載荷，因為閥體與整個機體連接，并且中心部分與該零件是螺紋連接，因而該零件的螺紋承受著一定載荷，以及一定的沖擊力，所以該零件承受著靜、動載荷。1.2零件的主要技術(shù)條件分析1、 為了適合鑄件技術(shù)要求，因而采用精度等

5、級為ct12。2、 為了保證鑄件整個零件的中心高度，首先以底平面為基準，粗鏜直徑為30的孔，再以該孔為基準，粗銑底平面，最后以底平面為精基準，精鏜以上的孔，再精銑底平面，以上步驟均需要專用銑夾具等。3、 兩螺紋孔的中心距為46，該尺寸的要求較高，為了保證尺寸的配合，這兩個螺紋孔應(yīng)該到最后進行鉆孔。4、 內(nèi)孔承受著較高工作力，因而它的內(nèi)孔配合度較高，要求有較高的粗糙度，只有這樣的粗糙度才能滿足零件工作時的需要。5、 有關(guān)螺紋的技術(shù)要求：閥體在工作時，將受到一定的載荷，這一載荷又將傳到螺紋上，因此，對于安裝這兩個螺紋端面有一定的粗糙度，該粗糙度為3.2，屬于鑄造件中較高的粗糙度要求。6、 有關(guān)結(jié)合

6、面的技術(shù)要求：閥體在工作中受到?jīng)_擊性質(zhì)動載荷以及靜載荷，結(jié)合面的歪斜將使中心部分不能正常工作，最終導(dǎo)致機體整體不能正常工作，因此，對結(jié)合面的平面度要求較高。第二章 零件工藝規(guī)程設(shè)計2.1確定零件的生產(chǎn)類型生產(chǎn)綱領(lǐng)的確定：n零=q* n（1+） 式中：n零：零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)；q：產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)，q=5000臺/年；n:每一產(chǎn)品中包含該零件的數(shù)量 n=1；：零件的備品率，一般情況下為=3%5%取4%：零件的平均廢品率，取=1；n零=5000*1（1+4%+1%） =5，025件/年根據(jù)任務(wù)書可知零件為大量生產(chǎn)。2.2確定零件毛坯的制造形式影響毛坯選擇的因素通常包括：1、零件材料的工藝性及對材料組織的

7、要求。2、零件的結(jié)構(gòu)形狀和外形尺寸。3、零件對毛坯精度，表面粗糙度和表面層性能的要求。4、零件生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小。5、現(xiàn)有生產(chǎn)能力和發(fā)展前途。由于閥體要求有較高的強度和剛度，以及良好的耐磨性和疲勞強度，材料選擇ht200。因為閥體在工作中承受靜載荷以及小量的動載荷，為了使金屬纖維盡量不被切斷，非加工表面對稱均勻，使零件工作可靠，并且鑄件的鑄造性能較好，。由于該零件的輪廓尺寸不大，生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)，又考慮零件的加工條件要求較高。為了保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本、減少工人的勞動強度，確定采用鑄造成型。2.3制定工藝路線1、 工藝過程的安排：在閥體加工中，影響加工精度的主要因素有： 閥體本身的剛

8、度比較地，在外力（切削力、夾緊力）的作用下，容易變形。 閥體是鑄造件，孔的加工余量大，切削時將產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力，并引起應(yīng)力重新分布。因此，在安排工藝過程中，就需要把各主要表面的粗精加工工序分開，既把粗加工安排在前，半精加工安排在中間，精加工安排在后面。這是由于粗加工工序的切削余量大，因此，切削力、夾緊力必然大，加工后容易變形。粗精加工分開后，粗加工產(chǎn)生的變形，可以在半精加工修正，半精加工中產(chǎn)生的變形可以在精加工中修正。這樣逐步減少加工余量，切削力及內(nèi)應(yīng)力作用。逐步修正加工的變形就能最后達到零件的技術(shù)要求。2、 各主要表面的工序安排如下：一端面：銑。鉆孔、鏜孔。鉆10孔，锪孔20，再锪孔27，車

9、退刀槽，車螺紋兩螺紋孔：鉆底孔、攻絲。4一些次要表面的加工，則視需要和可能安排在工藝過程的中間或后面。3、 閥體工藝路線的方案之一：鑄造時效處理；銑床96x80平面；車48的端面和外圓鉆25的孔車54和47的圓銑上端面鉆10孔锪孔20深28再锪孔27深15車退刀槽和螺紋孔鉆4-m1211：檢驗12;入庫4、此方案具有如下特點：加工階段劃分得較合理：a.閥體本身的剛度比較地，在外力（切削力、夾緊力）的作用下，容易變形。b.閥體是鑄造件，孔的加工余量大，切削時將產(chǎn)生的殘余內(nèi)應(yīng)力，并引起應(yīng)力重新分布。因此，在安排工藝過程時，就需要把各表面的粗、精加工工序分開，即把粗加工安排在前，半精加工安排在中間，

10、精加工安排在后面。這樣避免了由于粗加工工序切削余量大，切削力、夾緊力必然大，加工后易產(chǎn)生變形。如：內(nèi)應(yīng)力引起的變形；夾緊力較大引起的變形；切削溫度過高引起的變形；工藝系統(tǒng)的熱變形等的影響。粗、精加工分開后，粗加工產(chǎn)生的變形可以在半精及精加工中得到修正，就能最后達到零件的技術(shù)要求。同時，還能合理地使用設(shè)備，保證加工質(zhì)量。在粗加工各表面后及早地發(fā)現(xiàn)毛坯缺陷，避免損失更多的工時和費用。定位基準的選擇閥體加工作為精基準的表面是大端面，以及兩臺階面為定位面，而作為精基準的表面應(yīng)該提前加工完。在選擇粗基準時考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面的尺寸、位置符合圖紙要求。因此按照粗基準選擇

11、原則，以端面為粗基準來加工底平面精基準。在閥體的加工過程中定位基準滿足基準重合原則，簡化了工藝過程的制定，使夾具的設(shè)計、制造簡單，降低成本。按照工序分散的原則來擬定工藝路線：閥體的加工過程中，各加工工序的組合基本上是按照工序分散的原則進行的。由于閥體的形狀復(fù)雜，要加工表面不便于集中加工，為了適應(yīng)大批量生產(chǎn)的快節(jié)奏，必須在各工序采用高效率的專用機床和夾具，以提高生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，使各工序的時間趨于平衡，按一定的節(jié)拍組織流水生產(chǎn)。雖然現(xiàn)代生產(chǎn)的發(fā)展多趨向于工序集中，但工序分散在大批量生產(chǎn)中仍應(yīng)用很廣泛。2.4確定機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸閥體材料為ht200。機械加工余量對工藝過程有一定

12、的影響，余量不夠，不能保證零件的加工質(zhì)量。余量過大，不但增加機械加工的勞動量，而且增加了成本。所以，必須合理地安排加工余量。本設(shè)計采用查表法確定各表面的加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸及公差等級。（1） 單邊、雙邊的加工余量及工序尺寸的確定由（）表2.24 =6.5 =4.5鑄件機械加工余量基本尺寸加工余量數(shù)值大于至-1005.56.06.57.58.59.01011123.54.04.55.56.05.56.56.57.51001606.57.08.09.010111213144.04.55.56.07.07.08.08.09.01602507.58.59.51113131515175.06.0

13、7.08.59.08.5109.5112504008.59.5111315151718205.56.58.01011101212144006301011131618172020236.57.59.512131214131663010001213151820202323267.5911141514171518基本尺寸加工余量數(shù)值大于至100016001315172023232627308.51013161716191821表2.2-4注：1、表中每攔有兩個加工余量數(shù)值，上面的數(shù)值是以一側(cè)為基準，進行單側(cè)加工的加工余量，進行單側(cè)加工的加工余量值。下面為雙側(cè)加工時，每側(cè)的加工余量值。2、表中略去基本

14、尺寸大于160010000mm的加工余量數(shù)值。（2） 鑄件公差等級的確定表（）2.25可知成批和大量生產(chǎn)的鑄件機械加工余量等級工藝方法尺寸公差加工余量加工余量等級鑄鋼灰鑄鐵球墨鑄鐵可鍛鑄鐵銅合金鋅合金輕金屬合金鎳基合金鈷基合金砂型手工造型ct11131113111310121012-911-majhhhh-h-砂型機器造型及殼型ct810810810810810-79-mahgggg-g-金屬型ct-797979797968-ma-ffffff-低壓鑄造ct-797979797968-ma-ffffff-壓力鑄造ct-684657-ma-eee-熔模鑄造ct575757-46-465757ma

15、eee-e-eee表2.2-5注：1、 型鑄造的鑄件，頂面（相對澆注位置）的加工余量等級，比底、側(cè)面的加工余量等級需降低一級選用。例：尺寸公差為ct12級，加工余量底、側(cè)面為mah級。2、 型鑄造鑄件的底、側(cè)面所采用加工余量等級為選定的尺寸公差等級所對應(yīng)的全部加工與量等級中最粗級時。例：底、側(cè)面加工與量為ct12級，mah級。3、 砂型鑄造孔的加工余量等級可與底面、側(cè)面相同的等級。（3） 鑄造孔的最小尺寸 在鑄造工藝上為制造方面，一般當鑄造孔徑小于規(guī)定尺寸時可不鑄出，零件上的孔如難以機械加工，最小孔徑也可放寬到特殊情況數(shù)值。（4） 鑄造壁的最小厚度各種鑄造方法鑄件的最小壁厚可見表。（5） 鑄造

16、斜度對于砂型及硬型鑄件常選用3，壓鑄件常選用1302。待加工表面的斜度數(shù)值可以大一些，非加工表面斜度數(shù)值可適當減小。一般參照表選取。為便于模具制造及造型，各面斜度數(shù)值應(yīng)盡量一致。2、 底面加工余量及工序尺寸的確定查表2.2-4可得總余量a=6.5mm由表可得精銑=0.5 粗銑=a-0.5=6mm 3、 螺紋孔加工余量及工序尺寸的確定由表可得鉆孔直徑為8.5，加工余量=2.54、 臺階孔加工余量的確定由表查得總余量為a=6.5精銑=0.5（單面）粗銑=a-2=6.5-1=5.52.5確定各序工藝裝備及切削用量工序三：銑96x80的平面銑96x80底平面查參考文獻14表2.4-73刀具：硬質(zhì)合金銑

17、刀（面銑刀），材料：，d=68mm ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。因其單邊余量：z=3.5mm所以銑削深度：=3.5mm每齒進給量：根據(jù)參考文獻7表2.4-75，取，銑削速度：參照參考文獻7表3034，取v=1.33m/s機床主軸轉(zhuǎn)速： 式（2.1）式中 v銑削速度； d刀具直徑。機床主軸轉(zhuǎn)速：按照參考文獻3表3.1-74 實際銑削速度：進給量： 工作臺每分進給量：6.7mm/s60=402mm/min ：根據(jù)參考文獻7表2.4-81, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知銑刀切入時?。?，銑刀切出時取：根據(jù)機械制造工藝學表可得：=0.22min由表3.3-7得：操作機床時間為：0.83 min由表3.3-8

18、得：測量工件時間為：0.14 mint1=0.97min則t總=t1+t2 =1.19min工序四：車48的外圓和端面工序車、：（t1=t輔助時間 t2=t機床時間）粗車48外圓時：因為單邊與量: z=2mm根據(jù)參考文獻表3中3-1得：f=0.5 m/r根據(jù)參考文獻5中5.3-20得：v=82 m/r則機床主軸轉(zhuǎn)速工時定額： 根據(jù)參考文獻表3中 3.3-3得：操作機床時間為：0.02+0.04+0.03+0.07+0.06+0.02+0.01+0.02+0.03+0.04=0.64 min根據(jù)參考文獻由表3中 3.3-4得：測量工件時間為：0.08+0.08=0.16 min所以t1=0.64

19、+0.16=0.8 min根據(jù)參考文獻表5.4-1得機動時間為：t2=0.05+0.02+0.03=0.1 m/r根據(jù)文獻13 表2-24得t基公式-則t總=t1+t2+t基=0.347 min工序五：鉆25孔鉆孔切削深度：進給量：根據(jù)參考文獻7機械加工工藝手冊表2.4-52，取切削速度：參照參考文獻7機械加工工藝手冊表2.4-53，取機床主軸轉(zhuǎn)速，由式（1.1）有：，取實際切削速度，由式（1.2）有：被切削層長度：刀具切入長度： 式（1.8）刀具切出長度： 取走刀次數(shù)為1基本工時： 式（1.9）工序六鏜54和47內(nèi)孔時；鏜54時：切削用量：ap=3 毛坯孔徑d=50由表8.2-1得：f=0.

20、5 m/r v=80 m/r則n=318v/d=1817.1m/r取d=1800r/min實際切削速度工作臺每分鐘進給量被切削層長度刀具切入長度刀具切出長度 取行程次數(shù)：基本工時，由式（1.5）有：鏜47孔時切削用量：ap=3 毛坯孔徑d=43由表8.2-1得：f=0.5 m/r v=80 m/r則n=318v/d=1817.1m/r取d=1800r/min實際切削速度工作臺每分鐘進給量被切削層長度刀具切入長度刀具切出長度 取行程次數(shù)：基本工時，由式（1.5）有：，工序七和工序三的計算相同，在此不在累述工序十:鉆4-m12螺紋孔鉆m12螺紋孔底孔10.2；根據(jù)機械加工工藝手冊表查得：進給量,切

21、削速度，切削深度機床主軸轉(zhuǎn)速取 實際切削速度被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度： 取根據(jù)機械制造工藝學表可得：=0.09攻絲m12選擇m12mm高速鋼機用絲錐 f等于工件螺紋的螺距p，即 按機床選取 基本工時： 由表3.3-9得：裝夾工件時間為0.17min由表3.3-10得：松開卸下工件時間為0.15min由表3.3-12得：測量工件時間為：0.04min所以輔助時間是t1=1.34 min t2=0.094=0.36min則t總=t1+t2=1.80min第三章：夾具設(shè)計3.1概述在機床對零件進行機械加工時，為保證工件加工精度，首先要保證工件在機床上占有正確的位置，然后通過夾緊機構(gòu)使

22、工件的正確位置固定不動，這一任務(wù)就是由夾具來完成。對于單件、小批生產(chǎn)，應(yīng)盡量使用通用夾具，這樣可以降低工件的生產(chǎn)成本。但由于通用夾具適用各種工件的裝夾，所以夾緊時往往比較費時間，并且操作復(fù)雜，生產(chǎn)效率低。 本零件屬于大量生產(chǎn)，零件外形也不適于使用通用夾具，為了保證工件精度， 提高生產(chǎn)效率，設(shè)計專用夾具就顯得非常必要。3.2方案設(shè)計方案設(shè)計是夾具設(shè)計的第一步，也是夾具設(shè)計關(guān)鍵的一步，方案設(shè)計的好、壞將直接影響工件的加工精度、加工效率，稍不注意就會造成不能滿足工件加工要求，或加工精度不能達到設(shè)計要求，因此必須慎重考慮。設(shè)計方案的擬定必須遵循下列原則：1、 定位裝置要確保工件定位準確和可靠，符合六位

23、定位原理。2、 夾具的定位精度能滿足工件精度的要求。3、 夾具結(jié)構(gòu)盡量簡單，操縱力小而夾緊可靠，力爭造價低3.3切削力和夾緊力的計算2 ） 切削力及夾緊力計算粗銑時受力最大，選用高速端面銑刀刀具：高速鋼端面銑刀，38mm。銑時的軸向力查文獻表15-31， 由于工件所受加緊力與切削力方向相互垂直，為防止工件在切削力作用下沿90mm段較小平面?zhèn)冗厓A斜，使工件離開基面所需的夾緊力 ， 摩擦系數(shù)查4表3-19，=0.25。 安全系數(shù) ，式中 k基本安全系數(shù)1.5；k加工狀態(tài)系數(shù)1.2；k刀具鈍化系數(shù)1.5，由文獻4表3-20查得；k切削特點系數(shù)1.0；k考慮加緊動力穩(wěn)定性系數(shù)1.3。l=20mm, h

24、=42mm, l=34mm查文獻4表3-26，知d=10mm的螺栓許用加緊力，因 ，此選用該螺栓加緊足以滿足加緊要求。3 .4 定位誤差分析 夾具的主要定位元件為心軸和定位塊，該定位心軸是根據(jù)零件定位方案設(shè)計的專用件，定位精度較高，同時銑面時，面自身沒有精度要求，因此定位誤差可以不予考慮。3.5 夾具設(shè)計及操作說明如前所述，在設(shè)計夾具時，為提高生產(chǎn)率，首先想到是怎么樣方便的安裝和拆卸，本道工序就是采用了開口壓板壓緊的方式。由于本夾具是對工件進行銑上端面，因此在鉛直方向受到很大的沖擊力，故在其相應(yīng)的方向上應(yīng)適當?shù)目紤]強度上的要求。并設(shè)法減少夾具的的占地面積，使之很方便的操作和快速的切換工件。夾具體上用40孔定，定位釘定位，加一定位塊限制2個自由度，靠銑削時的里來限擠進工件，即滿足定位要求又能增加定位穩(wěn)定性。夾緊裝置使用移動壓板，操作方便。夾具體也是由定位夾緊需要設(shè)計而成，工件的拆裝也比較方便，總體上這套夾具方案能夠滿足生產(chǎn)要求。 裝配圖附圖如下總 結(jié)課程設(shè)計即將結(jié)束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結(jié)合進行實實在在的設(shè)計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設(shè)計的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料