閥腔零件的工藝規(guī)程及夾具設計

1、設計說明書題目：閥腔零件的工藝規(guī)程及夾具設計 學 生： 學 號： 專 業(yè)： 班 級： 指導老師：摘 要本次設計內容涉及了機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差配合與測量等多方面的知識。閥腔加工工藝規(guī)程及其夾具設計是包括零件加工的工藝設計、工序設計以及專用夾具的設計三部分。在工藝設計中要首先對零件進行分析，了解零件的工藝再設計出毛坯的結構，并選擇好零件的加工基準，設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計，選擇設計出夾具的各個組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導元件、夾具體與機床的連接部件以及其它部件；計算

2、出夾具定位時產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結構的合理性與不足之處，并在以后設計中注意改進。關鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear

3、box body components technological process and its the processing 140 hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the componen

4、ts, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is d

5、ecides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as othe

6、r parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error

7、目 錄序言1一. 零件分析 21.1 零件作用 21.2零件的工藝分析 3二. 工藝規(guī)程設計32.1確定毛坯的制造形式 32.2毛坯的設計42.3基面的選擇傳 52.4制定工藝路線 52.5機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 62.6確定切削用量及基本工時16三 車夾具設計163.1問題的提出163.2定位基準的選擇173.3定位元件的設計193.4切削力及夾緊力計算203.4定位誤差分析213.5導向鍵設計223.6夾具設計及操作簡要說明23四：鉆夾具設計3.1問題的提出253.2定位基準的選擇253.3切削力及夾緊力計算273.4操作簡要說明293.5夾具的精度分析28總 結31致 謝

8、32參考文獻 33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水平的重要指標。閥腔的加工工藝規(guī)程及其車100孔的夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設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

9、安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設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)實踐相結合，才能很好的完成本次設計。本次設計水平有限，其中難免有缺點錯誤，敬請老師們批評指正。一、 零件的分析1.1 零件的作用閥腔的作用，待查1.2 零件的工藝分析閥腔有3組加工面他們有位置度要求。這3組加工面的分別為1，以基準面B為基準的加工面，這組加工面包括，基準面B面和基準面B對應的上端面4-18孔锪孔282：一個是以2-18孔為基準的加工面，這個主要是76

10、6585 100 100孔，2-20孔3：以65孔為基準 的加工面，這組加工面主要是9-M12螺紋孔。二. 工藝規(guī)程設計2.1 確定毛坯的制造形式零件材料為HT200。由于零件成批生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，選用砂型鑄造，采用機械翻砂造型，鑄造精度為2級，能保證鑄件的尺寸要求，這從提高生產(chǎn)率和保證加工精度上考慮也是應該的。 2.2 毛坯的設計閥腔零件材料為 HT200，硬度選用200HBS，生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，采用砂型鑄造，機械翻砂造型，2級精度組。根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量，對毛坯初步設計如下： 1. Ø76mm的孔 因為孔為76mm大，76孔的粗糙

11、度為3.2粗車和半精車即可達到加工工序要求，查相關資料知粗加工和精加工的余量之和為3mm1. Ø65mm的孔所在的同軸孔系 因為孔為65mm所在的同軸孔系粗糙度要求為1.6需要粗車，精車2道工序加工，查相關資料知粗加工和精加工的余量之和為3mm2. 閥腔的上下端面該閥體的上端面粗糙度要求是12.5一次粗加工即可滿足要求，下端面粗糙度為1.6需要粗銑，精銑，等加工才能滿足光潔度要求。根據(jù)資料可知，選取加工余量等級為G，選取尺寸公差等級為9級。所以根據(jù)相關資料和經(jīng)驗可知，閥腔的上端面的單邊余量為2.5mm，下端為3mm符合要求。3. 其余孔系不鑄造出孔，因此在此不再累述根據(jù)上述原始資料及

12、加工工藝，確定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，這樣毛坯的尺寸就可以定下來了，毛坯的具體形狀和尺寸見圖“閥體”零件毛坯簡圖。2.3 基面的選擇的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。 粗基準的選擇：對于零件的加工而言，粗基準的選擇對后面的精加工至關重要。從零件圖上可以看出，閥腔零件還算比較規(guī)則，所以粗基準容易選擇。為了保證前后端面的位置精度的要求，選擇閥腔頂面作為粗基準，依照粗基準的選擇原則（即當零件有不加工表面時，應該以這些不加工表面作為粗

13、基準，若零件有若干個不加工表面時，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工表面做為粗基準）來選取。工件被放在夾具體，底面端頂住夾具體限制3個自由度；工件的大外半圓用活動V型塊夾緊，在兩個支承釘?shù)耐鈭A柱面上，限制3個自由度；因為我們限制一個自由度，實現(xiàn)完全定位。 對于精基準而言，主要應該考慮基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。 2.4 制定工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提

14、高生產(chǎn)率。除此以外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來方案一工序：鑄造工序：時效處理工序：銑底端面。工序：銑上端面工序：精銑底面工序：鉆 擴 鉸 4-18孔 锪平28孔工序：車76 65 85 100 110 工序：鉆 擴2-20孔工序：鉆9M12螺紋底孔，攻絲M12工序X：檢驗方案二工序：鑄造工序：時效處理工序：銑底端面。工序：銑上端面工序：鉆 擴 鉸 4-18孔 锪平28孔工序：車76 65 85 100 110 工序：鉆 擴2-20孔工序：鉆9M12螺紋底孔，攻絲M12工序：檢驗工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案一銑完底面后以底面為基準銑削上端面，然后以已經(jīng)加工好的上端面為基準加

15、工下端面，這樣能更好的保證工件的平行度和平面度，更好地保證了工件的加工精度，綜合考慮我們選擇方案一具體的工藝路線如下工序：鑄造工序：時效處理工序：銑底端面。工序：銑上端面工序：精銑底面工序：鉆 擴 鉸 4-18孔 锪平28孔工序：車76 65 85 100 110 工序：鉆 擴2-20孔工序：鉆9M12螺紋底孔，攻絲M12工序X：檢驗2.5 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定閥腔零件材料為HT200，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用砂型機鑄造毛坯。1、 閥腔的上下端面因為泵體的上下和左右端面沒有精度要求，粗糙度要求也不高，其加工余量為2.5mm。3、閥腔的孔毛坯為空心，鑄造出孔?？椎木纫蠼橛?/p>

16、IT7IT8之間，參照參數(shù)文獻，確定工藝尺寸余量為單邊余量為2.52.6 確定切削用量及基本工時1、工序III：粗銑底面 1. 選擇刀具刀具選取不重磨損硬質合金端銑刀，刀片采用YG8,，。2. 決定銑削用量1） 決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成2） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 ，則按機床標準選取750當750r/min時按機床標準選取3） 計算工時切削工時：，則機動工時為.工序IV：銑上面 1. 選擇刀具刀具選取不重磨損硬質合金端銑刀，刀片采用YG8,，。2. 決定銑削用量4） 決定銑削深度 因為加工余量不大，一

17、次加工完成5） 決定每次進給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 ，則按機床標準選取750當750r/min時按機床標準選取6） 計算工時切削工時：，則機動工時為 工序V：精銑底面精銑前后端面的兩個平面(1) 精銑平面1) 切削深度 查機械加工工藝師手冊表10-119,取=1mm2) 進給量 查機械加工工藝師手冊表10-118與表10-119按機床行選取f=0.2mm/齒3) 切削速度根據(jù)機械加工工藝手冊表10-70,及10-66,查得V=190min/s. 即V=11.4m/min4) 確定機床主軸轉速ns= 36.3r/min按機床說明書(見

18、工藝手冊表6-39),與36.3r/min相近的機床轉速為37.5r/min?，F(xiàn)選取=37.5r/min。所以實際切削速度=當=37.5r/min時，工作臺的每分鐘進給量應為=fZ=0.21037.5=75(mm/min) 查機床說明書有=80(mm/min)5)切削工時，按工藝手冊表6.2-1。 t=4x（）=4x（）=4.5(min)工序V：鉆2-7孔，锪孔13工步一：鉆7孔的切削用量及基本工時(1)鉆7mm孔機床：Z525立式鉆床 刀具：根據(jù)機械加工工藝手冊表10-61選取高速鋼麻花鉆51)進給量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)確定機

19、床主軸轉速ns= 1364r/min與1364r/min相近的機床轉速為1450r/min。現(xiàn)選取=1450r/min。所以實際切削速度=5) 切削工時，按工藝手冊表6.2-1。 t=i ;其中l(wèi)=10mm; =4mm; =3mm; tt=2x（） =2x（）=0.0234(min)工序VI：工序XI：鉆，擴，絞18銷孔鉆4-17(1)鉆17mm孔機床：Z525立式鉆床 刀具：根據(jù)機械加工工藝手冊表10-61選取高速鋼麻花鉆4.51)進給量 取f=0.13mm/r2)切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3)確定機床主軸轉速ns= 2388r/min與2388r/min相近的機

20、床轉速為2012r/min?，F(xiàn)選取=2012r/min。所以實際切削速度=5) 切削工時，按工藝手冊表6.2-1。 t=i ;其中l(wèi)=25mm; =4mm; =3mm; t= =0.1108(min)(2) 擴17.85mm孔 刀具：根據(jù)機械加工工藝手冊表10-61選取高速鋼麻花鉆6.1) 進給量 查機械加工工藝師手冊表28-13，取f=0.13mm/r2) 切削速度V=2434m/min. 取V=30m/min3) 確定機床主軸轉速ns= 1592r/min與1592r/min相近的機床轉速為1969r/min?，F(xiàn)選取=2012r/min。所以實際切削速度=5) 切削工時，按工藝手冊表6.2

21、-1 t=i ;其中l(wèi)=25mm; =4mm; =3mm; t= =0.110(min)工步三：鉸孔至18： 選擇18的鉸刀 按機床選取 基本工時： 其余鉆，擴孔的切削用量及基本工時計算，如上，在此不再述。工序VII：粗車，精車76的內圓工步一：粗車76的內圓粗車mm內圓柱面1) 切削深度 單邊余量為Z=2mm 2) 進給量 根據(jù)機械加工工藝手冊取f=0.8mm/r3) 計算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系數(shù)見切削手冊表1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=8

22、9m/min 4) 確定機床主軸轉速ns= 753r/min與753r/min相近的機床轉速為750r/min?，F(xiàn)選取=750r/min。所以實際切削速度= 5) 切削工時， t=i ;其中l(wèi)=25mm; =4mm; =0mm; t=i=x2=0.966(min)工步二：精車76內圓1) 切削深度 單邊余量為Z=0.3mm 分兩次切除。 2) 進給量 根據(jù)機械加工工藝手冊取f=0.2mm/r 3) 計算切削速度其中：=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , =0.97。所以 1.440.81.040.810.97=96m

23、/min4) 確定機床主軸轉速ns= 585r/min與585r/min相近的機床轉速為600r/min。現(xiàn)選取=600r/min。所以實際切削速度=5)切削工時，按工藝手冊表6.2-1。 t=i ;其中l(wèi)=25mm; =4mm; =0mm; t=i=0.4833(min)其余車的切削用量及基本工時計算，如上，在此不再述。工序VII：鉆9-M12孔工步一：鉆M12螺紋底孔10.2鉆M12螺紋底孔確定進給量：根據(jù)參考文獻表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數(shù)0.75，則根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取切削速度：根據(jù)參考文獻表2-13及表2-14，查得切削速度所

24、以根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為切削工時：，則機動工時為工序IX、：攻絲M12攻螺紋M12mm。 按機床選取，則機動時，攻M12孔三、 夾具設計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。由指導老師的分配，決定設計第4道工序銑四周槽面的銑床夾具。3.1 問題的提出 本夾具主要用于車100孔，精度要求較高，其中100孔相對于76孔的平行度為0.05相對于76的同軸度為0.05，因為76孔不能作為定位基準，因此加工精度難以保證，為了保證加工精度，我們只有采用一面2銷定位，在立式車床上一次加工出來76 100所在的軸線的所有的相關的孔。3.2 定位基準的選擇擬定加工路線的

25、第一步是選擇定位基準。定位基準的選擇必須合理，否則將直接影響所制定的零件加工工藝規(guī)程和最終加工出的零件質量?；鶞蔬x擇不當往往會增加工序或使工藝路線不合理，或是使夾具設計更加困難甚至達不到零件的加工精度（特別是位置精度）要求。因此我們應該根據(jù)零件圖的技術要求，從保證零件的加工精度要求出發(fā)，合理選擇定位基準。100孔相對于76孔的平行度為0.05相對于76的同軸度為0.05，為了保證這些精度，我們這一系列的孔我們在立車上加工，一次裝夾，完成所有工序的加工，因為我們基準，為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用簡單的鉸鏈壓板夾緊機構。3.3定位元件的設計本工序選用的定位基準為一面兩孔定位，所以相應的夾

26、具上的定位元件應是一面兩銷。因此進行定位元件的設計主要是對短圓柱銷和短削邊銷進行設計。根據(jù)加工要求和基準重合原則，則以底面和2個8孔定位，定位元件采用1面2銷，定位孔和定位銷的主要尺寸如圖2定位孔中心距L及2定位銷中心距l(xiāng) 所以L=158.36mmmm取L=158.36mmmm取圓柱銷直徑8g6菱形銷的直徑公差取IT6為0.09mm，得菱形銷的直徑為83.4車床切削力的計算查表1-2-3 圓周力： 徑向力： 軸向力：其中：查機床夾具手冊表1-2-4，表1-2-5表1-2-6由上得：Fc=725N，F(xiàn)p=459N，F(xiàn)f=695N夾緊力的計算：夾緊力的確定 由機床夾具手冊表1-2-1 由夾緊機構的

27、特點得：由斜楔夾緊機構，查機床夾具手冊1-2-18當 取 ，有斜楔如右圖所示 ： 由表1-2-17有汽缸參數(shù)的確定a、機床夾具手冊1-5-39采用雙向作用汽缸P=Q=867N 工作壓力 P=0.3paD=63mm，d=16mm ，P=870MPb、汽缸筒壁厚由機床夾具手冊表1-5-45選t=7mmc、汽缸進排氣口螺孔直徑的確定，由表1-5-45缸徑D=63mm時沉孔直徑44mm沉孔深1，進氣排氣口螺孔規(guī)格M10×1。d、連接螺栓直徑的確定由表1-4-46選M10材料為45，則軸向靜載荷3.0e、活塞行程由表1-5-11取25mm。f、氣壓傳動基本回路圖 3.5定位誤差分析2 一面兩銷

28、定位誤差(1)移動時基準位移誤差 （式5-5）式中： 圓柱銷孔的最大偏差 圓柱銷孔的最小偏差 圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙代入（式5-5）得： = = (2) 轉角誤差 （式5-6）式中： 圓柱銷孔的最大偏差 圓柱銷孔的最小偏差 圓柱銷定位孔與定位銷最小配合間隙 削邊銷孔的最大偏差 削邊銷孔的最小偏差 削邊銷定位孔與定位銷最小配合間隙其中： 則代入（式5-6）得：則： 3.6定向鍵裝置設計定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。根據(jù)GB220780定向鍵結構如圖所

29、示：圖 3.3 夾具體槽形與螺釘圖根據(jù)T形槽的寬度 a=25mm 定向鍵的結構尺寸如下：表 3.1 定向鍵數(shù)據(jù)表 BLHhD夾具體槽形尺寸公稱尺寸允差d允差公稱尺寸允差D25-0.014-0.0454014615624+0.0237對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。3.7 夾具設計及操作簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產(chǎn)率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。提高夾具性價比。本道工序為銑床夾具選擇了壓緊螺釘夾緊方式。本工序為銑切削余量小，切削力小，所以一般的手動夾緊就能達到本工序的要求。本夾具的最大優(yōu)點就是結構簡單緊湊。夾具的夾緊力不大，故

30、使用手動夾緊。為了提高生產(chǎn)力，使用快速螺旋夾緊機構。銑夾具裝配圖如下夾具體附圖如下四：鉆418孔夾具 設計在成批生產(chǎn)條件下,在專用立式鉆床上鉆18孔的鉆床夾具.4.1問題的提出、18為下面工序的定位基準，因為加工本孔期間，其他各孔還沒有加工，所以只能用頂面為定位基準，為了保證加工精度，可一次擴削保證.該孔在軸線方向的設計基準是以鉆套的中心線的，設計基準是以外圓與另一底平面.4.2、定位基準的選擇工序結合面是已加工過的平面，且又是本工序要加工的孔的設計基準，按照基準重合原則,選擇它作為定位基準是比較恰當?shù)?。因此，選擇結合面與外圓作為定位比較合理。4.3、切削力及夾緊力的計算刀具：麻花鉆，dw=1

31、8mm,則F=9.81×54.5 ap0.9af0.74ae1.0Zd0-1.0Fz (切削手冊)查表得：d0=18mm,ae=195, af =0.2, ap =9.5mm, Fz =1.06所以：F=(9.81×54.5×2.50.9×0.20.74×192×18×1.06) ÷20=79401N查表可得，鉆削水平分力，垂直分力，軸向力與圓周分力的比值：FL/ FE=0.8, FV / FE =0.6, FX / Fe =0.53故FL=0.8 FE =0.8×79401=63521N FV=0.6

32、FE=0.6×79401=47640N FX =0.53 FE=0.53×79401=42082N在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù) K=K1K2K3K4 式中：K1 基本安全系數(shù)，2.5 K2加工性質系數(shù)，1.1 K3刀具鈍化系數(shù)，1.1 K2斷續(xù)切削系數(shù)，1.1則F/=K FH=2.5×1.1×1.1×1.1×63521 =211366N選用螺旋板夾緊機構，故夾緊力 fN=1/2 F/ f為夾具定位面及夾緊面上的摩擦系數(shù)，f=0.25則 N=0.5×211366÷0.25=52841N4.4：操作的簡要

33、說明在設計夾具時，為降低成本，可選用手動螺釘夾緊，本道工序的鉆床夾具就是選擇了手動螺旋板夾緊機構。由于本工序是粗加工，切削力比較大，為夾緊工件，勢必要求工人在夾緊工件時更加吃力，增加了勞動強度，因此應設法降低切削力。可以采取的措施是提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力4.5、工序精度分析 在夾具設計中，當結構方案確定后，應對所設計的夾具進行精度分析和誤差計算。影響設計尺寸的各項誤差分析1、重合,故產(chǎn)生定位誤差。定位尺寸公差=02mm，在加工尺寸方向上的投影，的方向與加工方向是一致的，所以=0.2mm,因為平面定位。所以故2、垂直度所引起的夾具安裝誤差，對工序尺寸的影響均小，既可以忽略不計。面到鉆套座孔之間的距離公差，按工件相應尺寸公差的五分之一，。通常不超過0.005mm.。偏移用概率法相加總誤差為：098137mm<0