阀座机械加工工艺及车外圆夹具设计.rar

产品型号零件图号 机械加工工序卡片机械加工工序卡片 产品名称阀座零件名称阀座共页 第1页 车间工序号工序名称材 料 牌 号 6车Q235-A 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 车床CA61401 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精车 40 的外圆车刀，游标卡尺 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 产品名称阀座零件名称阀座共1页 第1页 材 料 牌 号Q235-A毛 坯 种 类锻造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锻造锻造 2处理淬火处理 3车车 36 的左端面CA6140通用夹具，车刀，游标卡尺 4车车 M16 的右端面CA6140通用夹具，车刀，游标卡尺 5车粗车 36，40 的外圆CA6140专用夹具，车刀，游标卡尺 6车精车 40 的外圆CA6140专用夹具，车刀，游标卡尺 7车车内孔CA6140专用夹具，车刀，游标卡尺 8铣铣宽 6mm 的槽X51专用夹具，铣刀，游标卡尺 9检验检验 10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：阀座的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。 阀座加工工艺规程及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 .6 2.5 确定切削用量及基本工时 .7 三 车夹具设计 .12 3.1 问题提出 .12 3.2 定位基准的选择 .12 3.3 定位的基本原理 .13 3.4 夹紧方案的设计 .14 3.5 夹紧装置的设计 .14 3.6 切削力和夹紧力的计算 .15 3.7 定位误差分析 .15 3.8 夹具设计及简要操作说明 .16 总 结 .17 致 谢 .19 参 考 文 献 .20 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。 阀座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 阀座的作用：支撑，定位的作用。 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 阀座有 2 个加工面他们相互之间没有任何位置度要求。 1：以右端面和外圆为基准的加工面，这组加工面主要是左端面， 2 2：以左端面和外圆为基准的加工面，这组加工面主要是其他面 及槽的加工。 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 Q235-A 的可锻性好，因此可用锻造的方法因为是成批生 产，采用模锻的方法生产锻件毛坯，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。先选取右端面和外圆作为定位基准， 。 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。 以已经加工好的外圆和左端面为定位精基准，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锻造锻造 2处理淬火处理 3车车 36 的左端面 4车车 M16 的右端面 5车粗车 36，40 的外圆 6车精车 40 的外圆 7车车内孔 8铣铣宽 6mm 的槽 9检验检验 10 入库入库 方案二 1锻造锻造 2处理淬火处理 3车车 36 的左端面 4车车 M16 的右端面 5车粗车 36，40 的外圆 6车车内孔 7铣铣宽 6mm 的槽 8检验检验 6 9入库入库 工艺方案一和方案二的区别在于方案一对外圆采用粗车，半 精车和精车加工，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。而方案二只采用粗车一个工序，不能保证加 工精度要求，综合考虑我们选择方案一。 具体的加工路线如下 1锻造锻造 2处理淬火处理 3车车 36 的左端面 4车车 M16 的右端面 5车粗车 36，40 的外圆 6车精车 40 的外圆 7车车内孔 8铣铣宽 6mm 的槽 9检验检验 10 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，采用锻造毛坯。 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，由锻造可直 接获得。 2、阀座的端面 7 由于阀座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、阀座的孔 毛坯为空心，锻造出孔。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：车右端面 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 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) 确定机床主阀座转速 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 8 =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：车外圆 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 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) 确定机床主阀座转速 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 9 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：车左端面 1) 切削深度 单边余量为 Z=0.3mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=0.2mm/r 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=96m/min 4) 确定机床主阀座转速 ns= 585r/min W d 1000 c v 50 961000 与 585r/min 相近的机床转速为 600r/min。现选取 10 =600r/min。 w n 所以实际切削速度 = c v 1000 s dn min/94 1000 60050 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：铣宽 6mm 的槽 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 11 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 12 三三 车夹具设计车夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要 设计专用的夹具。有老师分配的任务，我被要求设计车外圆，选 用机床：CA6140 3.1 问题提出问题提出 机械制造里，用以夹住工件的装置，叫做夹具。它能固定加 工对象，让它处于正确位置，接受检测的装置。 机械制造过程中，由于保证零件加工精度，第一步要让工件 在机床上处于正确位置，这就叫做工件的定位。夹紧是将工件加 工过程中始保持定位位置不变的操作。工件在机床或夹具上定位、 夹紧的过程称为工件的装夹 本夹具主要用来车右端面，因为车右端面自身精度要求比较 高，因此我们要考虑保证加工质量上，采用精基准定位，同时由 于批量生产我们还要考虑如何提高生产效率上因此，在本道工序 加工时，主要应考虑如何提高生产率、降低劳动强度、保证加工 质量。 3.2 定位基准的选择定位基准的选择 在加工零件时往往要选择零件的基准，基准分为工艺基准和 设计基准。然而在加工不同零件，它们用途也会不同，因此工艺 基准又包括了定位、装配、测量还有工序基准。 定位基准的选择制定工艺的第一步。 定位基准的要合理，否则将直接影响所最后零件的加工质量，加 13 工工艺。基准选择不当会增加工序，使工艺路线不合理，或是使 夹具设计更加困难，甚至达不到零件的加工精度要求。 3.3 定位的基本原理定位的基本原理 1. 六点定位原理 定位也就是把工件空间的 6 个自由度限制好。根据我们机械 制造工艺学学习的，一个支承点限制工件的一个自由度，六个自 由度需要合理的六个支承点来限制，才能使工件在夹具中固定好， 这就是工件定位的“六点定位 2. 工件定位中可能出现的一下几种情况 （1）完全定位 六个自由度通过合理的六个支撑点完全限制，这叫完全定位。 （2）不完全定位 工件空间的 6 个自由度没有被限制完，这称不完全定位 （3）欠定位 六个自由度定位，应该限制的自由度没有被限制，称为欠定 位。在机床夹具中不能存在欠定位，这样容易造成加工的时候工 件的移动，转动和振动，从而影响工件的加工质量，造成废品率 变高。 （4）过定位 在同一个方向上有多个面限制重复限制工件的同一个或几个 自由度的现象，称为过定位。过定位通常会造成夹具定位的时候 干涉现象。 。 消除或减小过定位有两种方法： 14 1：提高定位基准与定位元件工作表面之间的位置精度。 2：改变定位元件的结构，使定位元件在重复限制自由度的 部分不起定位作用。 3.4 夹紧方案的设计夹紧方案的设计 在机械加工中，工件的定位和夹紧是相互联系非常密切的两 个工作过程。工件定位以后需要通过一定的装置把工件压紧夹牢 在定位元件上，使工件在加工过程中，不会由于切削力、工件重 力、离心力或惯性力等的作用而发生位置变化或产生振动，以保 证加工精度和安全生产。这样把工件压紧夹牢的装置，即称为夹 紧装置。 3.5 夹紧装置的设计夹紧装置的设计 1. 夹紧装置的组成 （1）力源装置 （2）中间传动机构 作用如下： 1）改变夹紧作用力的方向 2）改变夹紧作用力的大小 3）具有一定的自锁性能 （3）夹紧元件 2. 对夹紧装置的基本要求 （1）夹紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置 （2）夹紧力的大小要适当 （3）夹紧装置要操作方便 15 （4）结构要进凑简单，有良好的结构工艺性，尽量使用标 准件 3.6 切削力和夹紧力的计算切削力和夹紧力的计算 查表 1-2-3 圆周力： ppc kfaF 75 . 0 902 径向力： ppp kfaF 75 . 0 9 . 0 530 阀座向力： ppc kfaF 4 . 0 451 其中： xspropprmp kkkkkp 查机床夹具手册表 1-2-4， n mp B k) 150 1 ( 表 1-2-58 . 0, 0 . 1, 4 . 0nFnFnF fpc 表 1-2-60 . 1,0, 0 . 1,01, 0 . 145 0 spsrpkrpr KKrKk 由上得：Fc=725N，Fp=459N，Ff=695N 夹紧力的计算：由机床夹具设计手册 （表 1-2-25）得： 用扳手的六角螺母的夹紧力：M=12mm, P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夹紧力：W0=5380N 由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。 3.7 定位误差分析定位误差分析 一批工件在卡具中定位时，各个工件所占据的位置不完 全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成 16 误差，即工件定位时造成的加工表面相对工序基准的误差。 形成原因有两个，一是由于定位基准 与设计基准不 重合而造成。二是定位基准与限位基准不重合而造成。 根据零件图可知， T=0.28mm， Td=0.25mm， ，。 96a04 . 0 1 2 sin 1 2 T DW d ）（ 已知孔的形状公差为0.28，根据经验公式， 易知此结果符合 。T 5 1 T 3 1 DW 3.8 夹具设计及简要操作说明夹具设计及简要操作说明 本工件采用 V 型块定位，用铰链压板压紧，这样操作更加 简单，迅速，特别适合批量生产，总体来说这套夹具是非常不错 的，能满足批量生产要求。 17 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,锻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 得到更进一步的锻炼与提高；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 18 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！ 19 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。 20 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