閥桿加工工藝及銑兩側(cè)面夾具設(shè)計

第三章加工余量確定及工序尺寸計算 -第一部分：零件的分析 31.1零件的作用 31.2零件的工藝分析 3第二部分：零件的機(jī)械加工工藝設(shè)計 32.1確定毛坯 32.2擬定加工路線 32.3.確定工藝裝備 42.4

確定各主要工序技術(shù)要求和檢驗方法 42.5.確定各工序加工余量，計算工序尺寸和公差 52.6確定切削用量和時間定額 6第三部分：專用夾具的設(shè)計 153.1夾具的設(shè)計思路 153.2夾具的結(jié)構(gòu)原理 153.3夾具的操作過程 173.4該夾具的特點 17參考文獻(xiàn) 18第一部分：零件的分析1.1零件的作用題目所給的零件是閥桿零件，閥桿是機(jī)器的重要零件，其作用是將閥體中的軸、套、齒輪等有關(guān)零件聯(lián)成一個整體，并使之保持正確的相對位置，彼此協(xié)調(diào)工作，以傳遞動力、改變速度、完成機(jī)器或部件的預(yù)定功能。要求閥體零件要有足夠的剛度和強度，良好的密封性和散熱性。因此，加工質(zhì)量直接影響機(jī)器的性能、精度和壽命。1.2零件的工藝分析1、零件形狀：此閥桿的外形較簡單，有許多加工要求高的外圓和平面。而主要加工面是軸，軸之間有相當(dāng)高的位置和形狀的要求?，F(xiàn)分析結(jié)構(gòu)特點如下：（1）外形基本上是多個圓柱面組成的封閉式多面體；（2）結(jié)構(gòu)形狀比較簡單；（3）閥桿的加工面，僅為左右倆側(cè)面，此外還有精度要求較高的配作孔。2、技術(shù)要求如下：（1）尺寸精度外圓的尺寸精度、表面粗糙度要求。（2）為滿足閥桿加工中的定位需要及閥體與機(jī)器總裝要求，閥體的裝配基準(zhǔn)面與加工中的定位基準(zhǔn)面應(yīng)有一定的平面度和表面粗糙度要求。第二部分：零件的機(jī)械加工工藝設(shè)計2.1確定毛坯根據(jù)零件圖可知，零件材料為40Cr，零件形狀為非圓柱體，且屬于中批生產(chǎn)，因此選用鍛造毛坯，這樣，毛坯形狀與成品相似，加工方便，省工省料。2.2擬定加工路線粗基準(zhǔn)的選擇：采用閥桿上底面做粗基準(zhǔn)，考精基準(zhǔn)的選擇：采用閥桿上外圓面作為精基準(zhǔn)，考慮到此平面比較大，并且此平面有定位孔，可以實現(xiàn)閥桿零件外圓用V型塊的典型定位方式;其余各面和孔的加工也可以用它來定位,這樣的工藝路線遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則。工序號工名序稱工序內(nèi)容10鍛造鍛造成型20時效去除鍛造應(yīng)力30車車大端外圓40車車φ14外圓50銑銑8.5mm平面60銑銑11mm四方平面70鉗工清洗、去毛刺、80終檢檢驗2.3.確定工藝裝備由圖樣分析，該圖樣需要車削外圓，在這里我們在車輪廓時選用車刀。而切削加工時我們可以選擇CA6140車床，量具可選用0--150mm為75-100mm的測量游標(biāo)卡尺，外徑千分尺，游標(biāo)深度卡尺等。銑8.5mm平面與銑11mm四方平面用X62Ｗ銑床2.4

確定各主要工序技術(shù)要求和檢驗方法此零件的主要加工表面是平面。一般來說，保證平面的加工精度要比保證平面的加工精度容易。因此，加工過程中的主要問題是保證孔的尺寸精度及位置精度，處理好平面之間的相互關(guān)系。由于生產(chǎn)量中批，怎樣滿足生產(chǎn)率的要求也是零件加工過程中的主要考慮因素。1、平面的加工順序零件的加工應(yīng)遵循先面后孔的原則：即先加工閥桿上的基準(zhǔn)平面，以基準(zhǔn)平面定位加工其他平面，然后再加工四方平面。閥桿零件的加工自然應(yīng)遵循這個原則。這是因為平面的面積大，用平面定位可以確保定位可靠夾緊牢固，因而容易保證外圓的加工精度。其次，先加工外圓平面可以先切去鍛件表面的凹凸不平。為提高外圓的加工精度創(chuàng)造條件，便于對刀及調(diào)整，也有利于保護(hù)刀具。閥桿零件的加工工藝應(yīng)遵循粗精加工基準(zhǔn)面的原則，將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證孔系加工精度。這樣處理還有一個好處就是在粗加工以后零件表面有應(yīng)力集中的現(xiàn)象，粗精分開可以在粗加工以后進(jìn)行熱處理以消除應(yīng)力。2、外圓加工方案選擇閥桿零件外圓加工方案，應(yīng)選擇能夠滿足外圓加工精度要求的加工方法及設(shè)備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)因素。在滿足精度要求及生產(chǎn)率的條件下，應(yīng)選擇最經(jīng)濟(jì)的機(jī)床。根據(jù)閥桿零件圖所示的精度要求和生產(chǎn)率要求，當(dāng)前應(yīng)選用在車床加工較為適宜。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，不僅要求產(chǎn)品的生產(chǎn)率高，而且要求能夠?qū)崿F(xiàn)批量、多品種以及產(chǎn)品更新?lián)Q代所需要的時間短等要求。綜合以上的特點，本零件車外圓的加工采用臥式車床車外圓。2.5.確定各工序加工余量，計算工序尺寸和公差加工余量的確定閥桿零件材料采用灰鍛鐵制造。材料為40Cr，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》查得各種鍛鐵的性能比較，得灰鍛鐵的硬度HB為143～269，灰鍛鐵的物理性能，40Cr密度ρ=7.2～7.3，計算零件毛坯的重量約為1kg。根據(jù)原始資料，該零件為5000件/年的年產(chǎn)量，毛坯重量估算為1kg<100kg。查《金屬機(jī)械加工工藝手冊》工藝表17-5機(jī)械加工車間的生產(chǎn)性質(zhì)為輕型，確定為大批生產(chǎn)。查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)》第3版表6-4，確定毛坯鍛件的制造方法為金屬模機(jī)器造型。根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)，選擇鍛造類型的主要特點要生產(chǎn)率高，適用于中批生產(chǎn)，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-5根據(jù)鍛造的類別、特點、應(yīng)用范圍和鍛造方法的經(jīng)濟(jì)合理性，按表確定機(jī)器造型金屬模的加工余量等級為F級,尺寸公差等級為7-9級，選擇CT8級精度。8.5mm側(cè)面的加工余量根據(jù)工序要求，左、右兩側(cè)面粗糙度要求均為，參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-8，查得采用粗銑、半精銑兩道加工工序完成，經(jīng)濟(jì)精度選為IT11。參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-4，其加工余量規(guī)定為，現(xiàn)取。參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.3-21，粗銑后精銑，加工長度，加工寬度，那么精銑余量為，粗銑余量為。則鍛件毛坯的基本尺寸為，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-1，鍛件尺寸公差等級選用CT8。可得鍛件尺寸公差為。車Φ14外圓的加工余量根據(jù)工藝要求，Φ14的端面粗糙度要求，公差要求為自由公差，參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表1.4-8，查得采用粗車、精車兩道加工工序。參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-4，其加工余量選為。則鍛件毛坯的基本尺寸為，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-1，鍛件尺寸公差等級選用CT8?？傻缅懠叽绻顬?。精車余量：參照《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.3-5，端面精車余量為；粗車余量：?，F(xiàn)規(guī)定本工序（粗車）的加工精度為IT11級，因此可知本道工序的加工公差為（入體方向）。車Φ14外圓面由于本工序設(shè)計基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)不重合，要進(jìn)行尺寸鏈的換算，如圖所示：本工序要要間接保證工序尺寸,則為封閉環(huán)，為增環(huán)，為減環(huán)。計算可得，=-=66-10=56ES()=ES()-EI()=0-(-0.022)=0.022EI()=EI()-ES()=-0.19-0=-0.19所以，封閉環(huán)的基本尺寸和上、下偏差按“入體原則”標(biāo)注為。2.6確定切削用量和時間定額車大端外圓加工條件工件材料：40Cr，硬度190HBS，金屬型鍛造。加工要求：車大端外圓，粗糙度要求。機(jī)床：CA6140車床選擇刀具：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.2，選擇YG6的硬質(zhì)合金端車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.1，，銑刀直徑選取。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.16，選擇，。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.2，由于灰鍛鐵硬度，故車刀的幾何形狀取、、、、、、。計算切削用量1）決定車削深度由于加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)完成，則。2）決定每齒進(jìn)給量根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.5，當(dāng)使用YG6時，車床功率為（《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-38），，但因采用不對稱車削，故可以取。3）選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.7，車刀刀齒后刀面最大磨損限度為，由于銑刀直徑，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.8查得刀具壽命。4）決定切削速度和每分鐘進(jìn)給量切削速度可以根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.27中的公式計算，也可以根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.16查得：、、各修正系數(shù)為所以：根據(jù)機(jī)床說明書，《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-39與4.2-40，選擇、。因此，實際切削速度與進(jìn)給量為：5）校驗機(jī)床功率根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.24，當(dāng)，，，，，，近似為。根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-38，機(jī)床主軸允許功率為故,因此所選擇的切削用量可以采用。即，，，，。3.1.3計算切削工時計算基本工時式中，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表6.2-7，，車φ14外圓加工條件工件材料：40Cr，硬度190HBS，金屬型鍛造。加工要求：車φ14外圓粗糙度要求。機(jī)床：CA6140車床選擇刀具：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.2，選擇YG6的硬質(zhì)合金端車刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.1，，車刀直徑選取。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.16，選擇，。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.2，由于灰鍛鐵硬度，故銑刀的幾何形狀取、、、、、、。計算切削用量1）決定車削深度由于加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)完成，則。2）決定每齒進(jìn)給量根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.5，當(dāng)使用YG6時，車床功率為（《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-38），，但因采用不對稱銑削，故可以取。3）選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.7，車刀刀刀面最大磨損限度為，由于車刀直徑，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.8查得刀具壽命。4）決定切削速度和每分鐘進(jìn)給量切削速度可以根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.27中的公式計算，也可以根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.16，，查得：、、各修正系數(shù)為所以：根據(jù)車床說明書，《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-39與4.2-40，選擇、。因此，實際切削速度與每齒進(jìn)給量為：5）校驗機(jī)床功率根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.24，當(dāng)，，，，，，近似為。根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-38，機(jī)床主軸允許功率為故,因此所選擇的切削用量可以采用。即，，，，。計算切削工時計算基本工時式中，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表6.2-7，，銑8.5mm平面加工條件工件材料：40Cr，硬度190HBS，金屬型鍛造。加工要求：銑8.5mm平面，粗糙度要求。機(jī)床：X62Ｗ銑床選擇刀具：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.2，選擇YG6的硬質(zhì)合金端銑刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.1，，銑刀直徑選取。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.16，選擇，。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.2，由于灰鍛鐵硬度，故銑刀的幾何形狀取、、、、、、。計算切削用量1）決定銑削深度由于加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)完成，則。2）決定每齒進(jìn)給量采用不對稱銑削以提高進(jìn)給量。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.5，當(dāng)使用YG6時，銑床功率為（《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-38），，但因采用不對稱銑削，故可以取。3）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損限度為，由于銑刀直徑，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.8查得刀具壽命。4）決定切削速度和每分鐘進(jìn)給量切削速度可以根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.27中的公式計算，也可以根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.16查得：、、各修正系數(shù)為所以：根據(jù)銑床說明書，《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-39與4.2-40，選擇、。因此，實際切削速度與每齒進(jìn)給量為：5）校驗機(jī)床功率根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.24，當(dāng)，，，，，，近似為。根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-38，機(jī)床主軸允許功率為故,因此所選擇的切削用量可以采用。即，，，，。計算切削工時計算基本工時式中，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表6.2-7，，銑11mm四方平面加工條件工件材料：40Cr，硬度190HBS，金屬型鍛造。加工要求：銑11mm四方平面，粗糙度要求。機(jī)床：X62W選擇刀具：根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.2，選擇YG6的硬質(zhì)合金端銑刀。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.1，，銑刀直徑選取。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.16，選擇，。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.2，由于灰鍛鐵硬度，故銑刀的幾何形狀取、、、、、、。計算切削用量1）決定銑削深度由于加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)完成，則。2）決定每齒進(jìn)給量根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.5，當(dāng)使用YG6時，銑床功率為（《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-38），，故可以取。3）選擇銑刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及刀具壽命根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損限度為，由于銑刀直徑，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.8查得刀具壽命。4）決定切削速度和每分鐘進(jìn)給量切削速度可以根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.27中的公式計算，也可以根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.16查得：、、各修正系數(shù)為所以：根據(jù)X62W型銑刀說明書，《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-39與4.2-40，選擇、。因此，實際切削速度與每齒進(jìn)給量為：5）校驗機(jī)床功率根據(jù)《切削用量簡明手冊》表3.24，當(dāng)，，，，，，近似為。根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表4.2-38，機(jī)床主軸允許功率為故,因此所選擇的切削用量可以采用。即，，，，。計算切削工時計算基本工時式中，根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表6.2-7，，第三部分：專用夾具的設(shè)計3.1夾具的設(shè)計思路為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度。在加工閥桿零件時，需要設(shè)計專用夾具。根據(jù)任務(wù)要求中的設(shè)計內(nèi)容，經(jīng)過與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計銑8.5mm兩側(cè)面工序的專用夾具。在X62W型銑床上加工完成，所用刀具是YG6的硬質(zhì)合金端銑刀.本夾具主要用于加工8.5mm兩側(cè)面，因為8.5mm兩側(cè)面有精度要求，定位要求高，因此我們在保證加工精度的前提下還要考慮提高生產(chǎn)效率的。3.2夾具的結(jié)構(gòu)原理根據(jù)零件結(jié)構(gòu)分析可得，因為工件底面是工件的設(shè)計基準(zhǔn)，也是裝配基準(zhǔn)。所以以外圓平面為主要的定位面，則采用經(jīng)典的V型塊定位，端面將限制工件Z方向的移動、X方向上的旋轉(zhuǎn)、Y方向上的旋轉(zhuǎn)三個自由度。定位柱X方向和Y方向的移動。這樣可以限制工件的六個自由度,實現(xiàn)完全定位?？紤]到盡可能的減小工件裝夾時的轉(zhuǎn)角誤差，同時使工件能順利裝卸，定位誤差分析1V型塊定位誤差(1)移動時基準(zhǔn)位移誤差（式5-5）式中：————V型塊的最大偏差————V型塊的最小偏差————V型塊定位孔與定位銷最小配合間隙代入（式5-5）得：==(2)轉(zhuǎn)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：切削力的計算查表1-2-3圓