制定閥體加工工藝,設(shè)計車Φ36外圓及M20螺紋底孔的車床夾具

1、哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計說明書設(shè)計題目制定閥體加工工藝，設(shè)計車36 外圓及M20 螺紋底孔的車床夾具班 級 ： 設(shè) 計 者： 指導(dǎo)老師： 評定成績：設(shè)計日期2011 年 11 月 28 日至 12 月 16 日目錄設(shè)計任務(wù)書3課程設(shè)計說明書正文4序言4一 零件的分析4二 工藝規(guī)程設(shè)計4（一）確定毛坯的制造形式4（二）基面的選擇5（三）制造工藝路線5（四）機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定5（五）確定切削用量6三 專用夾具設(shè)計13（一）設(shè)計主旨13（二）夾具設(shè)計13四 課程設(shè)計心得體會14參考文獻(xiàn)15機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書設(shè)計題目制定閥體加工工藝，設(shè)計車36 外圓及

2、M20 螺紋底孔的車床夾具設(shè)計要求1中批生產(chǎn)2選用通用設(shè)備3采用手動加緊機(jī)構(gòu)設(shè)計內(nèi)容1繪制加工工件圖2制定零件的加工工藝過程，填寫零件加工工藝過程卡一張和所有工序卡的工序卡3設(shè)計指定的工序夾具，繪制夾具全套圖紙4編寫設(shè)計說明書一份班 級 ： 設(shè) 計 者： 指導(dǎo)老師： 評定成績：2011 年 11 月 14 日序 言機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課滯后進(jìn)行的。這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)個課程的一次深入的總合性的鏈接， 也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。因此，它在我們的大學(xué)學(xué)習(xí)生活中占有十分重要的地位。就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來

3、將來從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中端粒自己分析問題，解決問題的能力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請老師給予指教。一 零件的分析（一）零件的作用閥體是整體裝置的主要零件，他支持中心部分，承受著部分靜載荷，因?yàn)殚y體與整個機(jī)體連接，并且中心部分與該零件工螺紋連接，因而該零件的螺紋承受著一定載荷，以及一定的沖擊力，所以該工件承受這靜動載荷。（二）零件的工藝分析對零件進(jìn)行分析,該零件屬于類回轉(zhuǎn)體零件,主體部分以中心軸為回轉(zhuǎn)中心,但是在外圓上附有一個尺寸不同的凸臺,二者軸線之間角度為 90°,回轉(zhuǎn)中心在同一徑向平面上。該工件兩端的沉孔和

4、內(nèi)腔的壁精度要求高,內(nèi)腔壁的精度為 7 級,且粗糙度要求Ra 為 3.2 和 1.6,要求比較高。該零件屬于類回轉(zhuǎn)體的,兩個端面和內(nèi)腔需要加工，端面表面粗糙度為 12.5，要求精度不是很高。凸臺表面粗糙度為 12.5，粗加工就能達(dá)到要求?？滓缶葹榇怪倍葹?.08.1. F20 mm 孔為中心的加工表面這一組加工表面包括： F20mmF35mmF45mm 的階梯孔，M36 的螺紋， F36mm 的外圓，還有軸向的兩個端面，其中主要加工表面為F20mm 的孔和 M36mm 的螺紋。2. 徑向F36mm 的外圓這一組加工表面包括：M20mm 的螺紋孔和F36mm 的外圓。這兩組加工表面之間有一定

5、的位置要求，主要是兩垂直軸線的垂直度是 0.08由以上分析可知，對于這兩組加工表面而言，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用的夾具加工另一組表面，并且保證他們之間的位置精度要求。二 工藝規(guī)程設(shè)計（一）確定毛坯的制造形式零件材料為鑄鐵，毛坯采用鑄造成型（二）基面的選擇基面的選擇是工藝規(guī)程課程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確合理可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴(yán)重的還會造成零件大批報廢， 使生產(chǎn)無法進(jìn)行。1. 粗基準(zhǔn)的選擇對于一般的軸類零件而言，以外圓做為粗基準(zhǔn)是完全合理的。對本零件來說，以F36 的外圓作為粗基準(zhǔn)，加工 75´ 75 的端面。2.

6、 精基準(zhǔn)的選擇精基準(zhǔn)的選擇主要應(yīng)該考慮基準(zhǔn)重合的問題。當(dāng)設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合時，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。用以加工表面 75´ 75 的端面作為精基準(zhǔn)。（三）制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)該是使零件的幾何形狀，尺寸精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以采用萬能機(jī)床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以降低生產(chǎn)成本。工藝路線：工序 1：鑄造毛坯工序 2：失效處理工序 3：車左端面，鉆F16mm 孔，精細(xì)鏜F35mmF43mm F20mm 的階梯孔。工序 4：調(diào)頭，車F36 的端面，車F36mm 的外圓，車 M36

7、 的螺紋工序 5：車上端面，車F36 的上端面及車孔F18mm 工序 6：攻螺紋 M20工序 7：終檢工序 8：包裝入庫以上工藝過程詳見零件加工工藝過程卡（四）機(jī)械加工余量,工序尺寸及毛坯尺寸的確定根據(jù)以上原始材料及加工工藝，分別確定各加工表面的機(jī)械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：1.外圓表面軸向取F40 mm，徑向與左端對齊取F 41mm 2.右端面取余量值為 2mm3.軸向三孔毛坯為實(shí)心，不沖孔。三孔的表面粗糙度分別不同，參照工藝手冊確定工序尺寸及余量為：(1) 鉆F 20mm 孔：鉆孔： F18mm擴(kuò)孔： F19.7mm2Z=1.7mm精鏜： F19.9mm2Z=0.2mm細(xì)鏜： F2

8、0mm2Z=0.1mm (2)鏜F35mm 的孔：鏜孔： F35mm2Z=15mm (3)鏜F43mm 的孔：鏜孔： F41mm2Z=6mm鏜孔： F43 mm2Z=2mm 4.上表面加工余量為 2mm（五）確定切削用量工序 1.鑄造毛坯工序 2.失效處理工序 3.車左端面，精細(xì)鏜F35mmF43mm F20mm 的階梯孔。1. 車左端面（1） 端面加工最大加工余量：a=2mm 可一次切除（2） 確定進(jìn)給量 f：根據(jù)切削用量簡明手冊，當(dāng)桿尺寸為 16´ 25mm，aá 3mm 以及工件直p徑為 40mm 時 f=0.4-0.5mm/r，按車床說明書取 f=0.5mm/r.C

9、（3）計算切削速度：見切削手冊V=CT M apVkXV f yvv（1）CV=Vk =242´1.44 ´ 0.8´ 0.81´ 0.97 =110.9m/minCT M a XVpf yvv600.2 ´ 20.15 ´ 0.50.351000v（4）確定主軸轉(zhuǎn)速： n =spdc（2）w1000vsn =pdcw= 1000´110.9 r/min=883r/minp 40按機(jī)床選取 n=800r/min。所以實(shí)際切削速度： vc= pdn1000（3）pdncv = 1000= p ´ 40 ´

10、8001000=100.5m/min2. 精細(xì)鏜F35mmF43mm F20mm 的階梯孔（1）鉆F16mm孔f=0.4mm/rv=12m/minns= 1000 ´12 r / min = 239r/minp ´16按車床選取ns=200r/min所以實(shí)際切削速度vc(2) 鏜F43mm的孔= pdn1000=10m/min最大單邊加工余量為 13.5mm，較厚，一次性不能完全加工分三次加工，第一次ap=8mm，第二次ap=4mm，第三次ap=1.5mm，分別進(jìn)行計算：1）第一次apC=8mm242vV=VCT M a XVpf yvk = 600.2 ´ 80

11、.15 ´ 0.50.35´1.44 ´ 0.8´ 0.81´ 0.97 =89m/min確定主軸轉(zhuǎn)速：1000vsn =pdcw= 1000 ´ 89 r/min=714r/minp 40按機(jī)床選取 n=700r/min。所以實(shí)際切削速度： vc= pdn1000pdncv = 1000= p ´ 40 ´ 700 =88m/min10002) 第二次a=4mmpC242vV=VCT M a XVpf yvk = 600.2 ´ 40.15 ´ 0.50.35´1.44 ´

12、 0.8´ 0.81´ 0.97 =98m/min確定主軸轉(zhuǎn)速：1000vsn =pdcw= 1000 ´ 98 r/min=780r/minp 40pdn按機(jī)床選取 n=800r/min。所以實(shí)際切削速度： vc=1000pdncv = 1000= p ´ 40 ´ 8001000=100m/min3) 第三次a=1.5mmpC242vV=VCT M a XVpf yvk = 600.2 ´1.50.15 ´ 0.50.35´1.44 ´ 0.8´ 0.81´ 0.97 =113m/

13、min確定主軸轉(zhuǎn)速：1000vsn =pdcw= 1000 ´113 r/min=899r/minp 40按機(jī)床選取 n=900r/min。所以實(shí)際切削速度： vc= pdn1000pdncv = 1000= p ´ 40 ´ 900 =113m/min1000(3) 鏜F35mm 的孔最大單邊加工余量為 7.5mm，較厚，表面粗糙度 Ra=12.5，要求不大，可一次性切除，即可達(dá)到表面粗糙度要求， apC=7.5mm242vV=VCT M a XVpf yvk = 600.2 ´ 7.50.15 ´ 0.50.35´1.44

14、80; 0.8´ 0.81´ 0.97 =90m/min確定主軸轉(zhuǎn)速：1000vsn =pdcw= 1000 ´ 90 r/min=722r/minp 40按機(jī)床選取 n=700r/min。所以實(shí)際切削速度： vc= pdn1000pdncv = 1000= p ´ 40 ´ 700 =88m/min1000(4) 鏜F20mm 的孔最大單邊加工余量為 4mm，表面粗糙度Ra=1.6，要求較高，精加工，可分兩步操作，第一次ap=3mm，第二次ap=1mm。分別進(jìn)行計算：1） 第一次ap=4mmCV=Vk =242´1.44 ´

15、; 0.8´ 0.81´ 0.97 =99m/minCT M a XVpf yvv600.2 ´ 40.15 ´ 0.50.35確定主軸轉(zhuǎn)速：1000vsn =pdcw= 1000 ´ 99 r/min=788r/minp 40pdn按機(jī)床選取 n=800r/min。所以實(shí)際切削速度： vc=1000pdncv = 1000= p ´ 40 ´ 8001000=100m/min2） 第二次ap=1mmCV=Vk =242´1.44 ´ 0.8´ 0.81´ 0.97 =121m/min

16、CT M a XVpf yvv600.2 ´10.15 ´ 0.50.35確定主軸轉(zhuǎn)速：1000vsn =pdcw= 1000 ´121 r/min=963r/minp 40按機(jī)床選取 n=1000r/min。所以實(shí)際切削速度： vc= pdn1000pdncv = 1000= p ´ 40 ´10001000=125.6m/min工序 4：車F36 mm 端面,車F36mm 的外圓，車 M36 的螺紋1. 車F36mm 外圓端面(1) 端面加工最大加工余量：a=2mm 可一次切除(2) 確定進(jìn)給量 f：根據(jù)切削用量簡明手冊，當(dāng)桿尺寸為 16&

17、#180; 25mm， a£ 3mm 以及工件直p徑為 40mm 時 f=0.4-0.5mm/r，按車床說明書取 f=0.5mm/r.C(3)計算切削速度：見切削手冊V=CT M apVkXV f yvvCV=Vk =242´1.44 ´ 0.8´ 0.81´ 0.97 =110.9m/minCT M a XVpf yvv600.2 ´ 20.15 ´ 0.50.351000v（4）確定主軸轉(zhuǎn)速：n =spdc w1000vsn =pdcw= 1000´110.9 r/min=883r/minp 40pdn按機(jī)床選

18、取 n=800r/min。所以實(shí)際切削速度： vc=1000pdncv = 1000= p ´ 40 ´ 8001000=100.5m/min2. 粗車F36mm 外圓，同時校驗(yàn)機(jī)床功率及進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度（1） 背吃刀量：單邊余量 Z=2mm，可一次切除。（2） 進(jìn)給量：根據(jù)切削手冊選用 f=0.5mm/r。（3） 計算切削速度：CV=Vk =242´1.44 ´ 0.8´ 0.81´ 0.97 =110.9m/minCT M a XVpf yvv600.2 ´ 20.15 ´ 0.50.351000v（4） 確定主軸

19、轉(zhuǎn)速： n =spdc w1000vsn =pdcw= 1000´110.9 r/min=883r/minp 40按機(jī)床選取 n=800r/min。所以實(shí)際切削速度：p dncv = 1000= p ´ 40 ´ 8001000=100.5m/min（5） 檢驗(yàn)機(jī)床功率：主切削力 Fc按切削手冊公式計算cacF = CxFFpcf yFcnFc k cFvc（4）所以 Fc= 2795´ 2 ´ 0.50.75 ´100-0.15 ´ 0.94 ´ 0.89 =1.4KNF v1400 ´100切削時消耗

20、功率 Pc=c c=KW=2.3KW6´1046 ´104由機(jī)床說明書可知，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為 883r/min 時，可以正常加工。3. 車 M36 的螺紋（1） 切削速度的計算：參見切削用量手冊刀具壽命T=60min，采用高速鋼螺紋車刀，規(guī)定粗車螺紋時apC=0.17 走到次數(shù) i=4，精車螺紋時ap=0.08，走到次數(shù) i=2v =vkcT ma xv f yvv pm/min11.8所以粗車螺紋時： v =c600.11 ´ 0.170.7 ´10.311.8´1.11´ 0.75m / min =21.75m/min精車螺紋時： v

21、 =c600.11 ´ 0.080.7 ´10.3´1.11´ 0.75m / min =36.8m/min（2） 確定主軸轉(zhuǎn)速：1000v1000 ´ 21.57粗車螺紋時： n =cspdw=190r/minp ´ 36按機(jī)床說明書取 n=150r/min實(shí)際切削速度： vc=17m/min精車螺紋時： ns1000v=pdcw= 1000 ´ 36.8 =325r/minp ´ 36按機(jī)床說明書取 n=300r/min實(shí)際切削速度： vc=34m/min工序 5：車上端面，車F36 外圓及車孔F18mm1.

22、車上端面。最大加工余量為 2mm，表面粗糙度 Ra=12.5，要求不是很高，可一次性切除即可達(dá)到表面粗糙度要求，(1) 背吃刀量： ap=2mm，(2) 確定進(jìn)給量 f：根據(jù)切削用量簡明手冊，當(dāng)桿尺寸為 16´ 25mm，ap徑為 40mm 時 f=0.4-0.5mm/r，按車床說明書取 f=0.5mm/r.Cá 3mm 以及工件直(3)計算切削速度：見切削手冊V=CT M apVkXV f yvvCV=Vk =242´1.44 ´ 0.8´ 0.81´ 0.97 =110.9m/minCT M a XVpf yvv600.2

23、80; 20.15 ´ 0.50.351000v（4）確定主軸轉(zhuǎn)速：n =spdc w1000vsn =pdcw= 1000 ´110.9 r/min=981r/minp 36按機(jī)床選取 n=1000r/min。所以實(shí)際切削速度： vc= pdn1000pdncv = 1000= p ´ 40 ´10001000=125m/min2. 車F36 外圓（1） 背吃刀量：單邊余量 Z=2mm，可一次切除。（2） 進(jìn)給量：根據(jù)切削手冊選用 f=0.5mm/r。（3） 計算切削速度：CV=Vk =242´1.44 ´ 0.8´ 0.

24、81´ 0.97 =110.9m/minCT M a XVpf yvv600.2 ´ 20.15 ´ 0.50.351000v（4） 確定主軸轉(zhuǎn)速： n =spdc w1000vsn =pdcw= 1000´110.9 r/min=883r/minp 40按機(jī)床選取 n=800r/min。所以實(shí)際切削速度：pdnp ´ 40 ´ 800v =c10001000=100.5m/min3. 車F18mm 的孔。單邊加工最大余量為 9mm，不能一次加工，需兩次走刀，第一次ap可分別計算：=6mm，第二次ap=3mm，（1） 第一次ap=6m

25、mCV=Vk =242´1.44 ´ 0.8´ 0.81´ 0.97 =92m/minCT M a XVpf yvv600.2 ´ 60.15 ´ 0.50.35確定主軸轉(zhuǎn)速：1000vsn =pdcw= 1000 ´ 92 r/min=824r/minp 36按機(jī)床選取 n=800r/min。所以實(shí)際切削速度： vc= pdn1000pdncv = 1000= p ´ 36 ´ 800 =90m/min1000（2） 第二次apC=3mm242vV=VCT M a XVpf yvk = 600.2 &#

26、180; 30.15 ´ 0.50.35´1.44 ´ 0.8´ 0.81´ 0.97 =102m/min確定主軸轉(zhuǎn)速：1000vsn =pdcw= 1000 ´102 r/min=913r/minp 36按機(jī)床選取 n=900r/min。所以實(shí)際切削速度： vc= pdn1000pdncv = 1000= p ´ 36 ´ 900 =101m/min1000工序 6：攻螺紋 M201. 切削速度的計算：參見切削用量手冊刀具壽命 T=60min，采用高速鋼螺紋車刀，規(guī)定粗車螺紋時apC=0.17 走到次數(shù) i=4，

27、精車螺紋時ap=0.08，走到次數(shù) i=2v =vkcT ma xv f yvv pm/min11.8所以粗車螺紋時： v =c600.11 ´ 0.170.7 ´10.311.8´1.11´ 0.75m / min =21.75m/min精車螺紋時： v =c2. 確定主軸轉(zhuǎn)速：600.11 ´ 0.080.7 ´10.3´1.11´ 0.75m / min =36.8m/min粗車螺紋時： ns1000v=pdcw= 1000 ´ 21.57 =380r/minp ´18按機(jī)床說明書取 n=

28、400r/min實(shí)際切削速度： vc=22m/min精車螺紋時： n =s1000vcp dw= 1000 ´ 36.8 =650r/minp ´18按機(jī)床說明書取 n=600r/min實(shí)際切削速度： v c =34m/min 工序 7：終檢工序 8：包裝入庫最后，將以上各工序切削用來那個，工時定額的計算結(jié)果，連同其他加工數(shù)據(jù)，一并填入機(jī)械加工工藝過程卡和機(jī)械加工工序卡中，見附表三專用夾具設(shè)計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強(qiáng)度，通常需要設(shè)計專用夾具。決定設(shè)計車F36 外圓及 M20 螺紋底孔的車床夾具。（一）設(shè)計主旨本夾具用來車F36 外圓及 M20 螺紋底孔，

29、要求如下：（1） F36 的端面表面粗糙度 Ra=3.6（2） M20 螺紋軸線與橫軸有 0.08mm 的垂直度因此，在本道工序的加工時，不但要保證精度要求還要考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強(qiáng)度。（二）夾具設(shè)計1. 定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，M20 螺紋軸線與橫軸最大有 0.08mm 的垂直度，所以應(yīng)以左端面和F20F35F43mm 的孔為定位基準(zhǔn)。為了提高加工效率，現(xiàn)采用左端面，橫軸定位和銷軸定位的方法加工。如圖所示2. 切削力及加緊力的計算切削力的指數(shù)公式為：F = CcFcaxFc fpyFc vnFccF = CpFpaxFp fpyFp vnFpcF = CfFfaxFf fpy

30、Ff vnFfc查表得CFc=2795， xFc=1.0， yFc=0.75， n=-0.15， CFcFp=1940， xFp=0.9， yFp=0.6，n=-0.3， CFFpf=2880， xFf=1.0， yFf=0.5， nFf=-0.4.（1）車F36 外圓由以上得ap=2mm，f=0.5mm/r，v=100m/min 得 Fc= 1667NFp=600NFf=645N總切削力 F=1885N在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù) K = K1K2 K3 K4式中 K1 -基本安全系數(shù)， K1 =1.5 K2 -加工性質(zhì)系數(shù)， K2 =1.1 K3 -刀具鈍化系數(shù)， K3 =1

31、.1 K4 -斷續(xù)切削系數(shù)， K4 =1.1于是 F , = KF =3763N選用汽缸-斜楔加緊機(jī)構(gòu)，楔角a =10 0，其機(jī)構(gòu)形式選用 IV 型，則擴(kuò)力比 i=3.42.為克服水平切削力，實(shí)際加緊力 N 應(yīng)為 N=KF=7526Nf + f12式中， f1 和 f2 為夾具定位面及加緊面上的摩擦系數(shù)， f1 = f2 =0.25.汽缸選用F100mm 。當(dāng)壓縮空氣單位壓力 p =0.5Mpa 時，汽缸推力為 3900N,由于已知斜楔機(jī)構(gòu)的擴(kuò)力比 i=3.42，故由汽缸產(chǎn)生的實(shí)際夾緊力為 N=3900N´i =3900´ 3.42=13338N此時 N 已大于所需的 7526N 的夾緊力，故本夾具可安全工