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阀体 机械 加工 工艺 18 夹具 设计 夹具毕业设计
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产品型号零件图号 机械加工工序卡片机械加工工序卡片 产品名称零件名称共页 第1页 车间工序号工序名称材 料 牌 号 9钻HT200 毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数 铸件11 设备名称设备型号设备编号同时加工件数 钻床Z5251 夹具编号夹具名称切削液 专用夹具乳化液 工序工时 (分) 工位器具编号工位器具名称 准终单件 主轴转速切削速度进给量切削深度工步工时工步 号 工 步 内 容工 艺 装 备 r/minm/minmm/rmm 进给次数 机动 辅助 1钻 18 的孔麻花钻,千分尺 设 计(日 期)校 对(日期)审 核(日期)标准化(日期)会 签(日期) 标记 处数 更改文件号 签 字日 期 标记 处数 更改文件号 签 字 日 期 产品型号零件图号 机械加工工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片 产品名称阀体零件名称阀体共1页 第1页 材 料 牌 号HT150毛 坯 种 类铸件毛坯外形尺寸每毛坯件数1每 台 件 数备 注 工 时 工 序 号 工 名 序 称 工 序 内 容 车 间 工 段 设 备工 艺 装 备 准终单件 1铸造铸造 2 时效 处理 时效处理 3铣铣 5050 的底端面X51专用夹具,铣刀,游标卡尺 4铣铣 M30 的顶端面X51专用夹具,铣刀,游标卡尺 5车车 44,35,38 的内孔CA6140专用夹具,车刀,游标卡尺 6车车 M30 的外螺纹CA6140专用夹具,车刀,游标卡尺 7铣铣 C 向端面X51专用夹具,铣刀,游标卡尺 8钻钻 2-7 的孔Z525专用夹具,麻花钻,千分尺 9钻钻 18 的孔Z525专用夹具,麻花钻,千分尺 10钻钻 M12 的螺纹孔,攻丝Z525专用夹具,麻花钻,千分尺 11钻钻 20 的孔Z525专用夹具,麻花钻,千分尺 12钻钻 4-M5 的螺纹孔,攻丝Z525专用夹具,麻花钻,千分尺 13检验检验 14入库入库 设 计(日 期) 校 对(日期)审 核(日期)标准化(日期) 会 签(日期) 标记 处数 更改文件号 签 字日 期 标记 处数 更改文件号 签 字日 期 1 设计说明书设计说明书 题目:阀体工艺规程及夹具设计 2 摘 要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切 削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 阀体加工工艺规程及钻孔的夹具设计是包括零件加工的工艺 设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首 先对零件进行分析,了解零件的工艺再设计出毛坯的结构,并选 择好零件的加工基准,设计出零件的工艺路线;接着对零件各个 工步的工序进行尺寸计算,关键是决定出各个工序的工艺装备及 切削用量;然后进行专用夹具的设计,选择设计出夹具的各个组 成部件,如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连 接部件以及其它部件;计算出夹具定位时产生的定位误差,分析 夹具结构的合理性与不足之处,并在以后设计中注意改进。 关键词:工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 3 ABSTRCT This 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 box body components technological process and its the processing 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 components, 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 decides 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 other 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 4 目录目录 ABSTRCT.3 序 言 .1 一 零件的分析 .2 1.1 零件的作用 .2 1.2 零件的工艺分析 .2 二. 工艺规程设计 .3 2.1 确定毛坯的制造形式 .3 2.2 基面的选择 .3 2.3 制定工艺路线 .4 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 .7 2.5 确定切削用量及基本工时 .7 三 夹具设计 .12 3.1 问题的提出 .12 3.2 定位基准的选择 .12 3.3 切削力和夹紧力的计算 .13 3.4 定位误差分析 .14 3.5 夹具设计及操作的简要说明 .14 总 结 .15 致 谢 .17 参 考 文 献 .18 1 序序 言言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品, 并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接 供人们使用,也可以为其它行业的生产提供装备,社会上有着各 种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业, 因此制造业是国民经济发展的重要行业,是一个国家或地区发展 的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲,机械制造水平的高低 是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 阀体的加工工艺规程及其夹具设计是在学完了机械制图、机 械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后 的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位,夹紧 以及工艺路线安排,工艺尺寸确定等问题,并设计出专用夹具, 保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。 因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中 既要注意基本概念、基本理论,又要注意生产实践的需要,只有 将各种理论与生产实践相结合,才能很好的完成本次设计。 本次设计水平有限,其中难免有缺点错误,敬请老师们批评 指正。 2 一一 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 阀体的作用:定位及支撑,密封的作用。 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 阀体有 2 个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。 1:以顶端面和侧面为基准的加工面,这组加工面主要是铣底端 面,车内孔。 2 2:以底端面和内孔 35 为基准的加工面,这组加工面主要是其 他端面及孔的加工。 3 二二. 工艺规程设计工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 HT200 的可铸性好,因此可用铸造的方法因为是成批生产, 采用砂型铸造的方法生产铸件毛坯,既可以提高生产率,又可以 提高精度而且加工余量小等优点。 2.2 基面的选择基面的选择 粗基准选择应当满足以下要求: (1)粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证 加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好 几个不需加工的表面,则应选择其中与加工表面的相互位置精度 要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹 等。 (2) 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如: 机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选 择导轨面作为粗基准,加工床身的底面,再以底面作为精基准加 工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量,使表层保留而 细致的组织,以增加耐磨性。 (3) 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保 证该面有足够的加工余量。 (4) 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗 基准,以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的 表面不宜选作粗基准,必要时需经初加工。 4 (5) 粗基准应避免重复使用,因为粗基准的表面大多数是 粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一,他对零件的 生产是非常重要的。先选取顶端面和侧面作为定位基准, 。 精基准的选择应满足以下原则: (1) “基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为 定位基准,避免基准不重合引起的误差。 (2) “基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精 基准定位,以保证各表面的位置精度,避免因基准变换产生的误 差,简化夹具设计与制造。 (3) “自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加 工余量小而均匀,应选择该加工表面本身为精基准,该表面与其 他表面之间的位置精度由先行工序保证。 (4) “互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺 寸、形状精度都要求较高时,可采用“互为基准”方法,反复加 工。 (5)所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简 单、操作方便。 以已经加工好的 35 孔和一端面为定位精基准,加工其它 表面及孔。主要考虑精基准重合的问题,当设计基准与工序基准 不重合的时候,应该进行尺寸换算,这在以后还要进行专门的计 算,在此不再重复。 2.3 制定工艺路线制定工艺路线 制订工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精 5 度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定 为成批生产的条件下,可以考虑采用万能型机床配以专用夹具, 并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外,还应当考虑经济效 果,以便使生产成本尽量降下来。 制定以下两种工艺方案: 方案一 1铸造铸造 2 时效 处理 时效处理 3铣铣 5050 的底端面 4铣铣 M30 的顶端面 5车车 44,35,38 的内孔 6车车 M30 的外螺纹 7铣铣 C 向端面 8钻钻 2-7 的孔 9钻钻 18 的孔 10钻钻 M12 的螺纹孔,攻丝 11钻钻 20 的孔 12钻钻 4-M5 的螺纹孔,攻丝 13 检验检验 14 入库入库 方案二 1铸造铸造 2 时效 处理 时效处理 3车车 44,35,38 的内孔 6 4铣铣 5050 的底端面 5铣铣 M30 的顶端面 6车车 M30 的外螺纹 7铣铣 C 向端面 8钻钻 2-7 的孔 9钻钻 18 的孔 10钻钻 M12 的螺纹孔,攻丝 11钻钻 20 的孔 12钻钻 4-M5 的螺纹孔,攻丝 13 检验检验 14 入库入库 工艺方案一和方案二的区别在于方案一对先铣端面,再车内 孔,工序安排紧凑合理,可以更好的保证加工精度要求和位置度 要求。综合考虑我们选择方案一。 具体的加工路线如下 1铸造铸造 2 时效 处理 时效处理 3铣铣 5050 的底端面 4铣铣 M30 的顶端面 5车车 44,35,38 的内孔 6车车 M30 的外螺纹 7铣铣 C 向端面 8钻钻 2-7 的孔 9钻钻 18 的孔 10钻钻 M12 的螺纹孔,攻丝 7 11钻钻 20 的孔 12钻钻 4-M5 的螺纹孔,攻丝 13 检验检验 14 入库入库 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 生产类型为大批量生产,采用铸造毛坯。 1、不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差,由铸造可直 接获得。 2、阀体的端面 由于阀体端面要与其他接触面接触,查相关资料知余量留 2mm 比 较合适。 3、阀体的孔 毛坯为空心,铸造出孔。孔的精度要求介于 IT7IT8 之间,参 照参数文献,确定工艺尺寸余量为 2mm 2.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序:车外圆螺纹 1) 切削深度 单边余量为 Z=2mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=0.8mm/r 3) 计算切削速度 8 v yx p m v c k faT C v vv 其中:=342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数见 v C v x v y v k 切削手册表 1.28,即 =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , Mv k sv k kv k krv k =0.97。 Bv k 所以 1.44 0.8 1.04 0.81 v c v 35 . 0 15 . 0 2 . 0 8 . 02 . 260 342 0.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速 ns= 753r/min W d 1000 c v x34.5 891000 x 与 753r/min 相近的机床转速为 750r/min。现选取 =750r/min。 w n 所以实际切削速度= c v 1000 s dn min/94 1000 75050 m x 5) 切削工时, t =i ;其中 l=25mm; =4mm; =0mm; m fn l w 21 ll 1 l 2 l t =i=x2=0.966(min) m fn l w 21 ll 0.8750 29 工序:车内孔 1) 切削深度 单边余量为 Z=0.5mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=0.2mm/r 9 3) 计算切削速度 v yx p m v c k faT C v vv 其中:=342, =0.15, =0.35, m=0.2。 v C v x v y =1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , Mv k sv k kv k krv k =0.97。 Bv k 所以 1.44 0.8 1.04 0.81 v c v 35 . 0 15 . 0 2 . 0 1 . 03 . 060 342 0.97=92m/min 4) 确定机床主轴转速 ns= 545r/min W d 1000 c v1000 92 50 与 545r/min 相近的机床转速为 575r/min。现选取 =600r/min。 w n 所以实际切削速度 = c v 1000 s dn 50 575 92.6/ min 1000 m 5)切削工时,按工艺手册表 6.2-1。 t =i ;其中 l=25mm; =4mm; m fn l w 21 ll 1 l =0mm; 2 l t =i=0.4833(min) m fn l w 21 ll 0.1600 29 工序:铣底端面 10 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀,刀片采用 YG8, ,。mmap5 . 1mmd35 0 min/125mv 4z 2. 决定铣削用量 1)决定铣削深度 因为加工余量不大,一次加工完成 mmap5 . 1 2)决定每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书,其功率为为 7.5kw,中等系统刚度。 根据表查出 ,则齿/2 . 0 mmfz min/48.663 35 12510001000 r d v ns 按机床标准选取750 w nmin/r min/ 3 . 141 1000 75050 1000 m dn v w 当750r/min 时 w n rmmznff wzm /60075042 . 0 按机床标准选取rmmfm/600 3)计算工时 切削工时:,则机动工时为mml85mml9 1 mml3 2 min6467 . 0 2 . 0750 3985 21 xfn lll t w m 工序:钻 18 孔 11 机床:Z525 立式钻床 刀具:根据机械加工工艺手册表 10-61 选取高速钢麻花 钻 18 1)进给量 取 f=0.13mm/r 2)切削速度V=2434m/min. 取 V=30m/min 3)确定机床主轴转速 ns= 636r/min W d 1000 c v1000 30 15 与 636r/min 相近的机床转速为 600r/min。现选取 =600r/min。 w n 所以实际切削速度= c v 1000 s dn 18 600 33.9/ min 1000 m 5) 切削工时,按工艺手册表 6.2-1。 t =i ;其中 l=60mm; =4mm; =3mm; m fn l w 21 ll 1 l 2 l t = =0.85min m fn l w 21 ll 6043 600 0.13 12 三三 夹具设计夹具设计 为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,需要 设计专用夹具。 由指导老师的分配工序的钻 18 孔的钻床夹具。 3.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用于钻 18 孔,精度要求不高,和其他面没有 任何为主度要求,为此,只考虑如何提高生产效率上,精度则不 予考虑。 3.2 定位基准的选择定位基准的选择 基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的 那些点、线、面。根据基准的不同功能,基准分为设计基准和工 艺基准两大类。 1. 设计基准 在零件图样上所采用的基准,称为设计基准。 2. 工艺基准 零件在工艺过程中所采用的基准,称为工艺基准。工艺基准 按用途不同,又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。 (1)装配基准 装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准,称为装 13 配基准。 (2)测量基准 测量时用以检验已加工表面尺寸几 位置的基准,称为测量 基准。 (3)工序基准 在加工工序中,用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、 形状及位置的基准,称为工序基准。 (4)定位基准 工件定位时所采用的基准,称为定位基准。 本道工序加工 18 孔,精度不高,因此我们采用已加工好 的 35 孔定位,因为孔径自身较小,切削力较小,因此不在采 用其他的辅助定位,压板的压紧力即可以满足要求。 3.3 切削力和夹紧力的计算切削力和夹紧力的计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工,钻削力。由切 削手册得: 钻削力 式(5-2) 6 . 08 . 0 26HBDfF 钻削力矩 式(5-3) 6 . 0 8 . 09 . 1 10HBfDT 式中: 18Dmm maxmaxmin 11 187187 149174 33 HBHBHBHB 代入公式(5-2)和(5-3)得 1 0.20fmm r 0.80.6 F26x12x0.20 x1741254N 190.80.6 T10 x12 x0.20 x17448569N.m 14 本道工序加工工艺孔时,夹紧力方向与钻削力方向相同。因 此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、 刚度适当即能满足加工要求。 3.4 定位误差分析定位误差分析 本工序选用的工件以圆孔在心轴上定位,心轴为水平放置, 由于定位副间存在径向间隙,因此必将引起径向基准位移误差。 在重力作用下定位副只存在单边间隙,即工件始终以孔壁与心轴 上母线接触,故此时的径向基准位移误差仅存在 Z 轴方向,且向 下,见下图。 0.0120.0230.0320.067 2 D Yz TTd 式中 定位副间的最小配合间隙(mm) ; 工件圆孔直径公差(mm) ; D T 定位销外圆直径公差(mm) 。Td 3.5 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 使用定位圆柱销定位,压板的压紧力即可指定可靠的卡紧力。 同时我们采用快换钻套,当导向的钻套磨损后,我们松开螺钉可 以快速地换下钻套。保证导向的精度,这样就大大的提高了生产 效率,适合于大批量生产。 15 总总 结结 这次设计是大学学习中最重要的一门科目,它要求我们把大 学里学到的所有知识系统的组织起来,进行理论联系实际的总体 考虑,需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械 加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结 合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综 合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概 念、基本理论,又注意了生产实践的需要,将各种理论与生产实 践相结合,来完成本次设计。 这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解 决实际问题,铸炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所 有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次 毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和 深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工 方式的选取、刀具选择、量具选择等; 也培养了自己综合运用 设计与工艺等方面的知识; 以及自己独立思考能力和创新能力 得到更进一步的铸炼与提高;再次体会到理论与实践相结合时, 理论与实践也存在差异。 回顾起此次设计,至今我仍感慨颇多,的确,从选题到完成 定稿,从理论到实践,在整整一学期的日子里,可以说学到了很 多很多的的东西,同时巩固了以前所学过的知识,而且学到了很 多在书本上所没有学到过的知识。通过这次毕业设计使我懂得了 理论与实际相结合是很重要的,只有理论知识是远远不够的,只 有把所学的理论知识与实践相结合起来,从理论中得出结论,才 16 能真正的实用,在生产过程中得到应用。在设计的过程中遇到了 许多问题,当然也发现了自己的不足之处,对以前所学过的知识 理解得不够深刻,掌握得不够牢固,通过这次毕业设计,让自己 把以前所学过的知识重新复习了一遍。 这次设计虽然顺利完成了,也解决了许多问题,也碰到了许 多问题,老师的辛勤指导下,都迎刃而解。同时,在老师的身上 我也学得到很多额外的知识,在此我表示深深的感谢!同时,对 给过我帮助的所有同学和各位教研室指导老师再次表示忠心的感 谢! 17 致致 谢谢 这次设计使我收益不小,为我今后的学习和工作打下了坚实 和良好的基础。但是,查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时, 数据存在大量的重复和重叠,由于经验不足,在选取数据上存在 一些问题,不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的 意见,在我遇到难题时给我指明了方向,最终我很顺利的完成了 毕业设计。 这次设计成绩的取得,与指导老师的细心指导是分不开的。 在此,我衷心感谢我的指导老师,特别是每次都放下她的休息时 间,耐心地帮助我解决技术上的一些难题,她严肃的科学态度, 严谨的治学精神,精益求精的工作作风,深深地感染和激励着我。 从课题的选择到项目的最终完成,她都始终给予我细心的指导和 不懈的支持。多少个日日夜夜,她不仅在学业上给我以精心指导, 同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀,除了敬佩指导老 师的专业水平外,她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学 习的榜样,并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老 师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 18 参参 考考 文文 献献 1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版, 1994 年 2.机械制造工艺设计简明手册,李益民主编,机械工业出版社出 版,1994 年 3.机床夹具设计,哈尔滨工业大学、上海工业大学主编,上海科 学技术出版社出版,1983 年 4.机床夹具设计手册,东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制 造厂职工大学编,上海科学技术出版社出版,1990 年 5.金属机械加工工艺人员手册,上海科学技术出版社,1981 年 10 月 6.机械制造工艺学,郭宗连、秦宝荣主编,中国建材工业出版社 出版,1997 年
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