機械制造技術課程設計KCSJ08閥體加工工藝及鉆2M8螺紋孔夾具設計【全套圖紙】

1、學院 changsha university機械制造技術基礎課程設計說明書設 計 題 目： 成批生產“閥體”零件機加工工藝規(guī)程及其鉆夾具設計 系 部： 機 電 工 程 系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 姓 名： 班 級：機械三班 學號 2011011318 指 導 教 師： 職稱 教 授 職稱 副教授 職稱 講 師 長沙學院教務處 二一四年六月制 目錄課程設計任務書.21前言.32對零件的工藝分析.4 2.1零件的作用.4 2.2零件的結構特點.4 2.3結構工藝性.4 2.4關鍵表面技術要求.53工藝設計.6 3.1確定生產類型.6 3.2毛坯選擇與毛坯圖說明.6 3.3工藝路線確定.6

2、 3.4加工余量的確定.11 3.5切削用量的確定.11 3.6工時定額的確定.12 3.7工序尺寸與公差的確定.124夾具設計.13 4.1設計思想與不同方案對比.13 4.2定位分析與定位誤差計算.15 4.3對刀及導引裝置設計.17 4.4夾緊機構設計與夾緊力計算.185設計心得與體會.196參考文獻.20機械制造技術基礎課程設計任務書題目：設計 kcsj-08 閥體 零件的機械加工工藝規(guī)程及 鉆2m8底孔 工序的專用機床夾具。設計要求：熟練使用計算機輔助設計(軟件自選)，獨立完成（1） 零件毛坯合圖一張(3或4號圖cad出圖)（2） 關鍵工序機械加工工藝規(guī)程卡片一張(4號圖)（3） 指

3、定工序夾具裝配圖一張(2或3號圖)（4） 夾具部分零件圖2張(圖幅自定)（5） 設計說明書(一份，按畢業(yè)設計模板，同組可裝訂成一冊，注明各節(jié)完成人)（6） 夾具3d裝配效果圖一張(彩圖)以上均需輸出，以書面交設計資料，保留電子檔備查。原始資料：零件圖樣，生產綱領，每月班次、生產條件等。班級 11級機械3班 學號 2011011318 姓名 同組學生 指導教師 2014 年 7 月 1 日 1、前言 機械制造技術基礎是機械類專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎課，內容覆蓋金屬切削原理和刀具、機械加工方法及設備、互換性與測量技術、機械制造工藝學及工藝裝備等，因而也是一門實踐性和綜合性很強的課程，必須通過實踐性教

4、學環(huán)節(jié)才能使學生對該課程的基礎理論有更深刻的理解，也只有通過實踐才能培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力和獨立工作能力。因此，機械制造技術基礎課程設計應運而生，也成為機械類專業(yè)的一門重要實踐課程。全套圖紙，三維加153893706通過這次課程設計我發(fā)現(xiàn)了自己還有很多知識還沒有掌握牢固。但更多的是通過這次設計使我提高、鞏固、擴大了自己的所學到的知識技能，提高自己設計計算、制圖的能力，學會正確使用技術資料、標準、手冊等工具書，并在這次設計中培養(yǎng)了我對機械設計的獨立工作能力，掌握了一定的機械加工設計方法步驟和思路為以后的學習和設計工作打下良好的基礎。同時，也使我體會到了老師平時對我們的諄諄教導和用心良苦。由于

5、本人水平有限，設計還有許多不足之處，希望老師們給予批評和指正！ 2、對零件的工藝分析2.1零件的作用: 題目所給的零件時閥體，主要作用是通過螺紋與其他零件連接，達到控制流體開關、方向、壓力及流量。2.2零件的結構特點： 圖2.1 閥體由零件圖分析知，該零件為閥體類零件。其主要加要素為面和孔，加工要求較高。2.3結構工藝性：閥體是一個很重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結構形狀較復雜，其加工內孔的精度要求較高，此外還有上下端面，孔端面需要加工，對精度要求也很高。其內孔對孔端面有垂直度要求，因為其尺寸精度，幾何形狀精度和相互位置精度以及表面質量均影響閥是否能夠良好的密封，進而影響其使用性能，因此它

6、的加工時非常關鍵和重要的作用。2.4關鍵表面技術要求：該閥體零件的主要加工技術要求如下:1面a粗糙度要求ra6.3；2面b粗糙度要求ra6.3；3面c粗糙度要求ra6.3；4面d粗糙度要求ra6.3，相對于底面a垂直度公差要求0.06；5孔e 28的精度等級為h7，粗糙度要求ra3.2，35粗糙度要求為ra12.5；6. 孔f22的精度等級為h8，粗糙度要求ra3.2，32粗糙度要求ra3.2，孔中心線與底面a尺寸公差為0.01，與面d垂直度公差要求為0.06；7. 孔e孔與孔f中心線尺寸偏差0.02；8. 面b加工兩個螺紋孔g，中心距尺寸偏差0.02；9. 面c加工四個螺紋孔h，無尺寸、位置

7、公差要求；各表面的精度要求和表面粗糙度要求可以通過機械加工的方法來獲得。初步確定平面采用銑床加工，孔采用鏜床加工，螺紋空采用鉆床，攻絲的方法加工。閥體的材料為灰鑄鐵，為了改善灰鑄鐵的加工工藝性，可在進行機械加工前，進行退火處理，用以改善灰鑄鐵的切削性能。 3、工藝設計3.1確定生產類型：零件的生產類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地等）生產專業(yè)化程度的分類，它對工藝規(guī)程的制訂具有決定性的影響。生產類型一般可分為大量生產、成批生產和單件生產三種類型，不同的生產類型有著完全不同的工藝特征。零件的生產類型是按零件的年生產綱領和產品特征來確定的。此零件采用小批生產（見附表1）。附表1各種生產類型的

8、規(guī)范生產類型零件的年生產綱領/件/年重型機械中型機械輕型機械單件生產520100小批生產510020200100500中批生產1003002005005005000大批生產30010005005000500050000大量生產10005000500003.2毛坯選擇與毛坯圖說明：零件形狀較復雜，生產規(guī)模為中批生產或大批生產，毛胚材料為ht250,因此，選擇毛胚制造方式為機械造型砂型鑄造，金屬模，由機械加工工藝手冊查得：毛胚公差等級為ct10級，加工余量等級為6級。毛坯形狀應力求接近成品形狀，以減少機械加工余量。（1）鑄件孔的最小尺寸，根據機械制造技術基礎課程設計表2-7 可查得，鑄件孔的最小尺

9、寸為1020mm。（2）鑄件的最小壁厚。根據機械制造工藝設計簡明手冊表2.2-7 查得，鑄件的最小壁厚為4mm。（3）鑄件的拔模斜度。鑄件垂直于分型面上，需要鑄造斜度，且各面的斜度數值應盡可能一致，以便于制造鑄模。根據機械制造技術基礎課程設計表2-8 可得：斜度位置鑄造方法砂型鑄造外表面030內表面1（4）鑄件圓角半徑。鑄件壁部連接處的轉角應有鑄造圓角。主要是為減少應力集中，防止沖砂、裂紋等缺陷。一般為鄰壁厚度的1/31/5，中小鑄件圓角半徑為35mm。（5）鑄件澆鑄位置及分型面選擇。鑄件的重要加工面或主要工作面一般應處于底面或側面，應避免氣孔、砂眼、疏松、縮孔等缺陷出現(xiàn)在工作面上；大平面盡可

10、能朝下或采用傾斜澆鑄，避免夾砂或夾渣缺陷；鑄件的薄壁部分放在下部或側面，以免產生澆鑄不足的情況由零件圖可知零件材料為ht250，生產批量為大批大量，零件結構一般復雜，所以選擇金屬型澆鑄，因為生產率很高，所以可以免去多次造型，工件尺寸較小，單邊余量不大，需要結構細密，能承受較大的壓力，所以選擇鑄件做毛坯。確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量選擇的毛坯鑄造方法是金屬模機器造型，零件的最大尺寸250mm，鑄件的機械加工余量等級則為57 級（查機械制造技術基礎課程設計表2-11），選擇6 級。從機械制造工藝設計簡明手冊表2.2-4 中查得全長94.5mm 的加工余量為2.5mm，即該毛坯尺寸為99.5mm

11、；全長為57mm 的加工余量為 2.5mm，即該毛坯的尺寸為62mm， 28h7加工余量為2 mm，即該毛坯的尺寸為 26h7 35加工余量為9 mm ，即該毛坯的尺寸為 26mm， 22h8加工余量為2 mm，即該毛坯的尺寸為 20h8 ， 32h8加工余量為12mm，即該毛坯的尺寸為 20mm，36加工余量為16 mm，即該毛坯的尺寸為 22mm。 毛坯圖： 圖3.1 閥體毛坯圖3.3工藝路線確定：（1）粗、精基準的選擇：粗基準的選擇作為粗基準的表面平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面缺陷。選擇閥體上端面和前端面作為粗基準。采用閥體上端面作為精基準加工下端面及以前端面作粗基準加工后端面，可以為后

12、續(xù)工序準備好精基準。精基準的選擇根據該閥體零件的技術要求和裝配要求，選擇閥體下端面和后端面作為精基準，零件上的很多表面都可以采用它們作為基準進行加工，即遵循了“基準統(tǒng)一”原則。閥體的下端面和后端面是設計基準，選用其作精基準定位加工閥體上端面和前端面以及定位孔，實現(xiàn)了設計基準和工藝基準的重合，保證了被加工表面的垂直度要求。（2）各表面加工方法的確定：根據閥體零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法如表：表3-1閥體各表面加工方案加工表面尺寸精度等級表面粗糙度加工方案閥體下端面it106.3粗銑精銑閥體上端面it106.3粗車精銑閥體前端面it106.3粗車精車閥體后端

13、面it106.3粗車精車28h7孔it83.2粗鏜精鏜35孔it1212.5粗鏜36孔it1212.5粗鏜22h8孔it83.2粗鏜精鏜32h8孔it83.2粗鏜精鏜m8螺紋孔it13鉆孔攻螺紋m6螺紋孔it13鉆孔攻螺紋（3）工序集中與分散的考慮：選用工序分散原則安排閥體的加工工序。該閥體的生產類型為大批生產，可以采用普通型機床配以專用工、夾具，以降低其生產成本。（4）工序順序安排的原則：機械加工工序：（1） 遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準，即閥體下端面和后端面。（2） 遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3） 遵循“先主后次”原則，先加工主要表面，即閥體的

14、下端面和后端面。（4） 遵循“先面后孔”原則，先加工閥體四個端面，在加工閥體的內孔以及鉆孔、攻螺紋。熱處理工序：鑄件為了消除殘余應力，需在粗加工前、后各安排一次時效處理，在半精加工前、后各安排一次時效處理。（5）加工設備與工藝裝備的選擇：旋座在精加工之前進行整體淬火，提高其耐磨性和在工作中承受沖擊載荷的能力。綜上所述，該旋座工序的安排順序為：基準加工主要表面粗加工主要表面半精加工熱處理主要表面精加工鉆孔孔精加工。（6）制定工藝路線：工藝路線一：工序號工序內容設備夾具1鑄造2粗銑a面銑床專用夾具3粗銑b面銑床專用夾具4半精銑a面銑床專用夾具5半精銑b面銑床專用夾具6粗銑c面銑床專用夾具7半精銑c

15、面銑床專用夾具8粗銑d面銑床專用夾具9半精銑d面銑床專用夾具10粗鏜32鏜床專用夾具11半精鏜32鏜床專用夾具12粗鏜22鏜床專用夾具13半精鏜22鏜床專用夾具14粗鏜36鏜床專用夾具15粗鏜28鏜床專用夾具16半精鏜28鏜床專用夾具17粗鏜35鏜床專用夾具18鉆孔g鉆床專用夾具19鉆孔h鉆床專用夾具20加工a面螺紋鉗工臺專用夾具21加工c面螺紋鉗工臺專用夾具22去毛刺鉗工臺專用夾具23終檢鉗工臺專用夾具工藝路線二：工序號工序內容設備夾具1鑄造2粗銑a面銑床專用夾具3粗銑b面銑床專用夾具4精銑a面銑床專用夾具5精銑b面銑床專用夾具6粗車c面車床專用夾具7粗車d面車床專用夾具8精車c面車床專用夾

16、具9精車d面車床專用夾具10粗鏜28h7、35孔鏜床專用夾具11粗鏜22h8、32h8、36孔鏜床專用夾具12鉆螺紋孔4m6、2m8鉆床專用夾具13精鏜28h7、35孔鏜床專用夾具14精鏜22h8、32h8、36孔鏜床專用夾具15攻螺紋4m6、2m8鉗工臺專用夾具16去毛刺鉗工臺專用夾具17終檢鉗工臺專用夾具（7）上面兩種工藝路線的分析比較：機械加工工序先后順序的安排，一般應遵循以下幾個原則：先加工定位基面，再加工其他表面；先加工主要表面，后加工次要表面；先安排粗加工工序，后安排精加工工序；先加工平面，后加工孔。通過以上原則來比較這2個加工方案可知，方案二更加符合要求，相對方案一而言其相對步驟

17、較少，加工時間短，制造成本低，而且加工后得到的零件滿足精度要求。采取攻螺紋的形式-這種加工方法常用于加工精度要求不高的內、外螺紋。相對方案一更加便捷，節(jié)省加工時間因此選擇方案二。3.4加工余量的確定：（1）工序余量的選用原則為縮短加工時間，降低制造成本，應采用最小的加工余量；加工余量應保證得到圖樣上規(guī)定的精度和表面粗糙度；要考慮零件熱處理時引起的變形；要考慮所采用的加工方法、設備以及加工過程中零件的可能變形；要考慮被加工零件的尺寸，尺寸越大，加工余量越大。因為零件的尺寸增大后，由切削力、內應力等引起零件變形的可能性也增大；選擇加工余量時，還要考慮工序尺寸公差的選擇。因為公差決定加工余量的最大尺

18、寸和最小尺寸。其工序公差不應超過經濟加工精度的范圍；本道工序余量應大于上道工序留下的表面缺陷層厚度；本道工序的余量必須大于上道工序的尺寸公差和幾何形狀公差。（2）閥體零件的加工余量加工余量如下表：加工工序粗加工余量精加工余量下端面1.51.0上端面1.51.0后端面1.51.0前端面1.51.0351.528h71.20.822h81.20.832h81.51.0361.54m61.02m81.23.5切削用量的確定：根據加工余量來確定銑削背吃刀量。粗銑時，為提高切削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量，一個工作行程銑完。半精銑時，背吃刀量一般為0.52mm；精銑時一般為0.11mm 或更小

19、。粗銑下端面切削用量：切削速度vc=96.5m/min精銑下端面切削用量：切削速度vc=156m/min3.6工時定額的確定：經查閱資料和計算得：1、 基本工時tm：粗銑上端面：tm=0.204min精銑上端面：tm=0.126min粗銑后端面：tm=0.117min精銑后端面：tm=0.072min2、輔助時間ta：粗銑上端面：ta=1.836s精銑上端面：ta=1.134s粗銑后端面：ta=1.053s精銑后端面：ta=0.648s3.7工序尺寸與公差的確定： 閥體零件的毛胚制造方式為機械造型砂型鑄造，金屬模，由機械加工工藝手冊查得：毛胚公差等級為ct10級，加工余量等級為6級?，F(xiàn)確定各工

20、序加工余量、毛坯尺寸、公差如下：工序名稱加工余量工序基本尺寸加工經濟精度（it）工序尺寸及公差表面粗糙度粗鏜36193612360.250ra3.2毛胚孔3617171.2ra6.3工序名稱加工余量工序基本尺寸加工經濟精度（it）工序尺寸及公差表面粗糙度粗鏜3511.53512350.250ra12.5毛胚孔23.5231.2 4、夾具設計 該閥體零件加工需要設計專用夾具，專用夾具設計的基本要求是： 1、保證被加工要素的加工精度。采用合理的定位、夾緊方案，選擇適當的定位元件、夾緊元件，確定合適的尺寸，形位公差，是從夾具設計角度來保證加工要素加工精度的基礎。 2、提高勞動生產率。通過設計合理的夾

21、具夾具結構，可以簡化操作過程，有效的減少輔助時間，提高生產率。 3、具有良好的使用性能。簡單的整體結構、合理的結構工藝性、加工工藝性、使加工、裝配、檢驗、維修和使用更加簡便、安全、可靠。 4.經濟性要更好。在滿足加工精度的前提下，夾具結構越簡單，元件標準化程度越高，制造成本越低周期越短，就可以爭取到更好的經濟性。 本設計選擇鉆攻2m8的底孔的夾具設計。4.1設計思想與不同方案對比：（1） 夾具的總體結構應力求緊湊、輕便，懸臂尺寸要短，重心盡可能靠近主軸。（2） 當工件和夾具上個元件相對機床主軸的旋轉軸線不平衡時，將產生較大的離心力和振動，影響工件的加工質量、刀具的壽命、機床的精度和安全生產，特

22、別是在轉速較高的情況下影響更大。因此，對于重量不對稱的夾具，要有平衡要求。平衡的方法有兩種：設置平衡塊或加工減重孔。在工廠實際生產中，常用適配的方法進行夾具的平衡工作。（3）為了保證安全，夾具上各種元件一般不超過夾具的圓形輪廓之外。因此，還應該注意防止切削和冷卻液的飛濺問題，必要時應該加防護罩。設計方案一：在閥體的兩端使用v型塊固定。設計方案二：利用螺桿加螺母固定最終選擇方案二，因為v型塊不易固定，且會影響到刀具的工作。方案二夾得穩(wěn)，夾得勞，夾得快。裝配圖如下圖所示：4.2定位分析與定位誤差計算： 使用夾具加工時，影響被加工零件位置精度的誤差因素很多，其中來之夾具方面的有：定位誤差，夾緊誤差，

23、對刀或導向誤差以及夾具的制造與安裝誤差等；來之加工方面的誤差有：工藝系統(tǒng)的幾何誤差，受力變形，磨損以及各種隨機因素所造成的各種加工誤差。上述各項因素所造成的誤差總和應該不超過工件允許的工序誤差，才能使工件加工合格。由基準不重合誤差引起的定位誤差；有基準位置誤差引起的定位誤差4.3對刀及導引裝置設計：在鉆床夾具中，通常用鉆套實現(xiàn)刀具的對準，加工時只要鉆頭對準鉆套，所鉆孔的位置就能達到工序要求。而且，鉆套還有增強刀具剛度的作用。4.4夾緊機構設計與夾緊力計算：在本次夾具設計中，夾緊力是由中心螺桿和一邊壓板提供的。夾緊力的作用點夾緊力的作用點是指夾緊元件與工件相接觸的一小塊面積?，F(xiàn)在夾緊力的方案已定

24、?？紤]夾具的結構尺寸特征可以確定夾緊力的作用點個數為2個?？紤]夾緊力作用點的一般要求：夾緊力的作用點應能保持工件定位穩(wěn)定，而不至引起工件發(fā)生位移和偏轉；夾緊力的作用點，應使被夾緊的夾緊變形盡可能的小些；夾緊力的作用點應盡可能靠近加工表面，以提高定位穩(wěn)定性。夾緊力的計算夾緊力的大小重要取決于切削p和重力g，重力是可認為不變的，而切削力在切削的過程中是變化的。影響切削力的大小因素很多，如工件質量的不均勻，加工質量的不均勻，刀具磨損以及切用量的變化等等。同時夾緊力也和其他因素有關，如夾緊件和工件及工件與定位件間接觸表面的光潔度，工藝系統(tǒng)的剛性等等，因此夾具夾緊力的設計只能對其作初略的估算。安全系數:k=k1k2k3k4式中:k1-基本安裝系數k3-刀具鈍化系數工件切削孔的位置如圖: k2-加工安裝系數k4-切削特點系數 切削力p:p=2.6dshb=2.680.53250=275.6n安全系數k: k= k0k1k2k3k4取:k0=1.5、k1=1.0、k2=1.5、k3=1.2、k4=1.3得:k=1.51.01.51.21.3=3.51夾緊工件所需的夾緊力w =kp =3.51275.6 =967.356(n) 5、設計心得與體會 閥體的加工工藝及夾具設計，主要是對閥體的加工工藝和夾具進行設計。閥體的加工工藝設計