阀体工艺工装设计及部分零件的制作.docx

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1、阀体工艺工装设计及部分零件的制作【摘 要】本文首先对阀体进行了分析，画出了零件的毛坯图和零件图。其次对零件进行了工艺分析，设计出了工艺路线和填写了工序过程卡，并对其中一道工序的切削用量和工时额定的计算方法进行了详细的说明了。再次对粗车内孔这道工序进行了夹具设计的可行性分析并最终确定，从而绘制出了夹具的装配图和所有零件的零件图。最后写出了所设计的每个夹具零件的工艺过程，并利用金工车间的机床对其各个零件进行了加工制作。【关键词】阀体；加工工艺；夹具的设计制造目 录1 前言31.1 设计的目的和意义31.2 设计要求及内容32 零件的工艺分析42.1 零件的作用42.2 零件的工艺分析43 零件的工

2、艺设计43.1 确定毛坯43.2 工艺规程设计53.2.1 定位基准的选择53.2.2 制订工艺路线53.2.3 选择加工设备及刀、夹、量具63.2.4 加工工序设计74 专用夹具设计144.1 定位基准的选择144.2 定位误差的分析154.2.1 铣侧面154.3 定位精度分析154.4 夹具设计及操作的简要说明15结论17致谢181 前言1.1 设计的目的和意义毕业设计是在完成了机械设计工艺学、机床夹具设计及大学其它课程后，并进行了生产实习的基础上的一个教育环节，它要求学生全面地综合运用本课程及有关课程的理论和实践知识，进行零件加工工艺规程的设计和加床夹具的设计。其目的和意义在于：(1)

3、培养学生运用机械制造工艺学及有关课程（工程材料于热处理、机械设计、公差与技术测量、金属切削机床、金属切削原理与刀具等）的知识，结合生产实际中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，具备设计一个复杂程度零件的工艺规程的能力。(2)能根据一个被加工零件的技术要求，运用夹具设计的原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，提高结构设计能力。（3）培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。(4)进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。1.2 设计要求及内容本次设计要求编制一个复杂程度零件的机械加工工艺规程，按教师指定的任务设计其中的几道工序的专用夹具，并撰写设计

4、说明书。学生在教师指导下，按任务书的规定，认真的、有计划的按时完成设计任务。必须以负责的态度对待自己所作的技术决定、数据和计算结果。注意理论于实践的结合，以使整个设计在技术上是最先进的，在经济上是合理的，在生产上是可行的。具体内容如下：（1）确定生产类型（一般为中批或大批生产），对零件进行工艺分析。（2）选择毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图（零件毛坯合图）。（3）拟订零件的机械加工工艺过程，选择各工序加工设备及工艺装备（刀具、夹具、量具、辅具），确定各工序切削用量及工序尺寸，计算某一代表工序的工时定额。（4）填写工艺文件：工艺过程卡片（或工艺卡片）、工序卡片（也可视工作量大小只填部分主要工序的工

5、序卡片）。（5）设计指定工序的专用夹具，绘制装配总图和主要零件图。（6）撰写设计说明书。2 零件的工艺分析2.1 零件的作用该阀体零件是通过三个35的孔与其它物体连接，在侧面孔上安装一个阀门，可以利用阀门的大小来控制液体流量，或与其它物体连接进行工作。2.2 零件的工艺分析阀体共有上、下、侧三个面，其中每一个面都要与其它物体连接。最先进行机械加工的表面是精基准I、L面，这时的定位夹紧方案为:用一定位销插入35孔内限制二个自由度，在用活动压板压住底板来限制其余的四个自由度。由参考文献【2】中有关面和孔加工的经济精度及机床能达到的精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。3

6、零件的工艺设计3.1 确定毛坯根据零件材料确定毛坯为铸件。毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。由参考文献【1】，该种铸件的尺寸公差等级CT为810级，加工余量等级MA为G级。故取CT为10级，MA为G级。由参考文献【1】表2-4，用查表法确定各表面的总余量如图3-1所示。表3-1 各加工表面总余量加工表面基本尺寸（）加工余量等级加工余量数值（）说明H面120H4顶面I面114H4顶面J面90H3顶面K面90G3底面L面114G4底面M面120G4底面N面154G4侧面I、L面2-35孔35H3侧面I、L面2-25孔25H3N面35孔35H3由参考文献【1】表2-5，可得铸件主要尺寸的公差，如表3-

7、2所示。表3-2 主要毛坯尺寸级公差 （）主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CTH面12041240.3235内圆面1352.537.50.24I面11441180.28J面903.593.50.2825内圆面1252.527.50.16825内圆面2252.527.50.168K面903.593.50.2835内圆面2352.537.50.24L面11441180.28M面12041240.32N面15441580.3235侧面内圆面1352.537.50.243.2 工艺规程设计3.2.1 定位基准的选择精基准的选择:精基准的选择主要考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该

8、进行尺寸换算。粗基准的选择：考虑到以下几点要求，选择阀体零件的重要孔（即35孔）的毛坯孔与阀体内壁作粗基准：第一，在保证各加工面均用加工与来那个的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀；第二，装入阀体内的零件与阀体内壁由足够的间隙；此外还应保证定位准确、加进可靠。最先进行机械加工的表面是精基准I、L面，这时的定位夹紧方案为:用一定位销插入35孔内限制二个自由度，在用活动压板压住底板来限制其余的四个自由度，这种方案适用于中、大批生产，故方案可行。3.2.2 制订工艺路线根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下:初步拟订加工工艺路线如下：工序1:车上表面及台阶端面工序

9、2:车下表面及台阶端面工序3:铣侧面工序4:钻上表面4-11孔，扩25孔工序5:锪35孔工序6:钻下表面4-11孔，扩25孔工序7:锪35孔工序8:钻侧面2-11孔工序9: 扩侧面35孔由于在设计铣床家具时需要用下表面上11孔插入菱形销来定位，故铣侧面这道工序应安排在钻孔完成后进行，所以修改后的方案如下：工序1:车上表面及台阶端面工序2:车下表面及台阶端面工序3:钻上表面4-11孔，扩25孔工序4:锪35孔工序5:钻下表面4-11孔，扩25孔工序6:锪35孔工序7:铣侧面工序8:钻侧面2-11孔工序9: 扩侧面35孔以上工艺过程详见机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片。3.2.3 选择加工设

10、备及刀、夹、量具由于生产类型为中、大批生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机床。其生产方式为以通用机床加专用机床为主，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。车上表面及台阶端面。选择C620-1车床（参考文献【2】表4-3），选择正方形刀片结构的端面车刀，专用夹具和游标卡尺。车下表面及台阶端面。选择C620-1车床（参考文献【2】表4-3），选择正方形刀片结构的端面车刀，专用夹具和游标卡尺。钻上表面4-11孔，扩25孔。选用钻床Z525（参考文献【2】表4-5），选用直柄麻花钻（参考文献【2】表5-6），直柄扩孔复合钻，选用专用夹具、快换夹头、

11、游标卡尺及塞规。锪35孔。选用C365L转塔车床（参考文献【2】表4-6），选用90度35锪钻、游标卡尺及塞规。钻下表面4-11孔，扩25孔。选用钻床Z525（参考文献【2】表4-5），选用直柄麻花钻（参考文献【2】表5-6），直柄扩孔复合钻，选用专用夹具、快换夹头、游标卡尺及塞规。锪35孔。选用C365L转塔车床（参考文献【2】表4-6），选用90度35锪钻、游标卡尺及塞规。铣侧面。选择X53T铣床（参考文献【2】表4-16），选用高速钢镶齿三面刃铣刀（参考文献【2】表5-33），选用专用夹具、游标卡尺。钻侧面2-11孔。选用钻床Z525（参考文献【2】表4-5），选用直柄麻花钻（参考文献【

12、2】表5-6），选用专用夹具、游标卡尺及塞规。扩侧面35孔。选用钻床Z525（参考文献【2】表4-5），直柄扩孔复合钻，选用专用夹具、游标卡尺及塞规。3.2.4 加工工序设计工序1:车上表面及台阶端面（1）车50上表面1）确定切削深度：由于粗加工余量仅为4，可在二次走刀内完成，故=22）确定进给量f：根据参考文献【3】，当刀杆尺寸为，3以及工件直径为50时，f=0.40.5按照C620-1车床说明书取f=0.43）计算切削速度：按参考文献【3】表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min） 4）确定机床主轴转速：根据参考文献【2】表4-3，取机床转速为400r/min则实际切削速度

13、5）计算切削工时： （2）车100上表面1）确定切削深度：=22）确定进给量f：根据参考文献【3】，当刀杆尺寸为，3以及工件直径为100时，f=0.60.9按照C620-1车床说明书取f=0.73）计算切削速度：按参考文献【3】表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）4）确定机床主轴转速：根据参考文献【2】表4-3，取机床转速为185r/min则实际切削速度 5）校验机床功率：主切削力按参考文献【3】表1.29所示计算公式计算 切削时消耗功率为 由参考文献【3】表1.30中C620-1机床说明书可知，C620-1机床主电动机功率为7.8KW，当主轴转速为185r/min，主轴传

14、递的最大功率为5.9KW,数以机床功率足够，可以正常加工。6）校验机床进给系统强度：已知主切削力=456.4N，径向切削力按参考文献【3】表1.29所示公式计算 轴向切削力 取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为 而机床纵向进给机构了承受的最大纵向力为3530N，故机床进给系统可正常工作。7）计算切削工时： 工序2:车下表面及台阶端面（1）车50上表面1）确定切削深度：由于粗加工余量仅为4，可在二次走刀内完成，故=22）确定进给量f：根据参考文献【3】，当刀杆尺寸为，3以及工件直径为50时，f=0.40.5按照C620-1车床说明书取f=0.43）计算切削速

15、度：按参考文献【3】表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min） 4）确定机床主轴转速：根据参考文献【2】表4-3，取机床转速为400r/min则实际切削速度 5）计算切削工时： （2）车100上表面1）确定切削深度：=22）确定进给量f：根据参考文献【3】，当刀杆尺寸为，3以及工件直径为100时，f=0.60.9按照C620-1车床说明书取f=0.73）计算切削速度：按参考文献【3】表1.27，切削速度的计算公式为（寿命选T=60min）4）确定机床主轴转速：根据参考文献【2】表4-3，取机床转速为185r/min则实际切削速度 5）计算切削工时： 工序3:钻上表面4-11孔，扩

16、25孔(1)钻上表面4-11孔1) 确定进给量f：根据参考文献【3】表2.7，当铸铁时，f=0.520.64mm/r 根据机床说明书，取f=0.36mm/r。2）计算切削速度：根据参考文献【3】表2.15，查得切削速度v=14m/min 根据机床说明书，取=392r/min,故实际的切削速度为 3）计算切削工时：l=11 以上为钻一个孔的机动时间，故本工序的机动时间为 （2），扩25孔1）确定进给量f：根据参考文献【3】表2.7，当铸铁时，f=0.0.780.0.96mm/r 根据机床说明书，取f=0.62mm/r。2）计算切削速度：根据参考文献【3】表2.15，查得切削速度v=15m/min

17、 根据机床说明书，取=195r/min,故实际的切削速度为 3）计算切削工时：l=10 工序4:锪35孔(1)确定进给量f：根据有关资料介绍，锪沉头孔时进给量及切削速度约为钻孔的，故，按机床取f=0.28mm/r 2）计算切削速度：按机床选取=44r/min，所以实际的切削速度 3）计算切削工时：l=15 工序7:铣侧面（1）确定进给量f：根据参考文献【3】表3.3，（2）计算切削速度：根据切削时切削速度公式为 （3）确定机床主轴转速： 按机床选取=18r/min，所以实际的切削速度 当=18r/min，工作台每分钟进给量应为 查机床说明书，取=40m/min(4) 计算切削工时：根据参考文献

18、【2】表7-7，切削基本时间为 4 专用夹具设计为了提高劳动效率，保证加工质量，降低劳动强度，通讯行需要设计专用夹具。经过指导老师的指导，决定设计第7道工序铣侧面的铣床夹具。该夹具将用于X53立式铣床，刀具为高速钢镶齿三面刃铣刀，对共建的侧面进行加工；第8道工序钻侧面211的孔，该夹具用于Z525立式钻床。4.1 定位基准的选择（1）由零件图可知，铣侧面可以让侧面朝上，用心轴和一个菱形销定位安装在夹具体上，在工件下方用一辅助支承来避免因铣削力而使工件弯曲的情况。（2）钻侧面211的孔，可以采用铣侧面的定位加紧方案。（3）切削力及夹紧力的计算。刀具：高速钢镶齿三面刃铣刀，225mm，z=20，则

19、式中：=650，=3.1mm，=1.0mm，=0.08mm，=0.72，=40mm（在加工面的近似值）=0.86，=225mm，=0.86，0，z=20，所以计算切削里时，必须考虑安全系数，安全系数式中 基本安全系数，1.5；加工性质系数，1.1；刀具钝化系数，1.1；断续切削系数，1.1。则 N为克服水平切削力，实际夹紧力N应为 由分析可得本夹具可安全工作。4.2 定位误差的分析4.2.1 铣侧面（1）定位元件尺寸及公差的确定。本夹具的主要定位元件为一心轴，该定位轴的尺寸与公差现规定为本零件在工作时与其相配轴的尺寸与公差相同，即为20835mm。（2）孔轴间隙配合时的定位误差。由公式 4.3

20、 定位精度分析由于4-11孔是在一次装夹下完成的，它们之间的位置精度由钻模板保证。根据参考文献【4】表1-10，取衬套与夹具体模板的配合为；钻套与衬套的配合为；钻孔时刀具与导套内孔的配合为。4.4 夹具设计及操作的简要说明夹具设计应根据零件工艺设计中所规定的原则和要求来进行。如工序名称、加工技术要求、机床型号、前后工序关系、定位基准、夹紧部位、同时加工零件数等。夹具设计时，除应满足工艺设计规定的精度和生产率要求外，还应符合可靠、简单、方便的原则。象零件在夹具中装卸方便；夹具在机床上装夹、校正方便；加工中对刀、测量方便；操作方便、省力、安全等。此外，还应宜于排屑，夹具本身结构工艺性要好。结论此次设计终于进了尾声，通过这次的毕业设计，是我收获很多、感触很深：这次的毕业设计是对我们所学四年来的所有专业知识的一次综合应用，是对我们所学知识的巩固和检验，也是一次给我们积累工作经验的宝贵机会。通过这次的毕业设计，我发现了很多以前学习过程中掌握不太好的知识点，在老师的指导下，加强记忆和理解这些知识点，是自己的专业知识更间的牢固和全面。由于本人的知识水平有限，工作经验有限，尽管有很高的期望目标，但自身对理论知识的理解上以及实践经验的缺乏，再设计制造过程中难免出现一些纰漏，敬请各位老师和同学批评指正。