閥體機械加工工藝規程及鉆4-M12孔夾具設計

閥體機械加工工藝規程及鉆4-M12孔夾具設計,閥體,機械,加工,工藝,規程,M12,夾具,設計 論文題目：閥體零件加工工藝及夾具設計 班 級： 專 業： 學生姓名： 指導教師： 日 期: 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、公差合 與測量等多方面的知識。 閥體零件加工工藝及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；計算出夾具定位時產生的定位誤差，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。 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 目 錄 序言………………………………………………………………………………… 1 一. 零件分析 ……………………………………………………2 1.1 零件作用 ………………………………………………2 1.2零件的工藝分析 …………………………………………2 二. 工藝規程設計…………………………………………………2 2.1確定毛坯的制造形式 ……………………………………2 2.2基面的選擇傳 ……………………………………………2 2.3制定工藝路線 ……………………………………………2 2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定………… 4 2.5 確定切削用量及基本工時………………………………4 三 夾具設計…………………………………………………… 8 3.1夾具設計概述……………………………………………8 3.2方案設計…………………………………………………9 3.3定位基準的選擇…………………………………………9 3.4切削力及夾緊力計算……………………………………9 3.5定位誤差分析……………………………………………10 3.6導向裝置設計……………………………………………10 3.7夾具設計及操作簡要說明………………………………11 總 結………………………………………………………………13 致 謝………………………………………………………………14 參考文獻 …………………………………………………………15 序 言 機械制造業是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產品，并把它們裝備成機械裝備的行業。機械制造業的產品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業的生產提供裝備，社會上有著各種各樣的機械或機械制造業的產品。我們的生活離不開制造業，因此制造業是國民經濟發展的重要行業，是一個國家或地區發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濟綜合實力和科學技術水平的重要指標。 閥體零件加工工藝及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、機械工程材料等的基礎下，進行的一個全面的考核。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，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。本次設計也要培養自己的自學與創新能力。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，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，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 閥體是整體裝置的重要零件，它支撐中心部分，承受著部分靜載荷，因為閥體與整個機體連接，并且中心部分與該零件是螺紋連接，因而該零件的螺紋承受著一定載荷，以及一定的沖擊力，所以該零件承受著靜、動載荷。 1.2 零件的工藝分析 閥體有3個加工面他們有位置度要求。這三個加工面的分別為： 1，以底面為基準的加工面，這組加工面包括，左右面，和直徑為20的孔。 2：以直徑為18孔的軸線為基準，這組面包括M24X1.5 3：以直徑為50的圓和直徑為43的圓為基準的加工面，這組加工面主要是車孔。 二. 工藝規程設計 2.1 確定毛坯的制造形式 零件的材料為ZG230-570，根據生產綱領以及零件在工作過程中所受的載荷情況，選用砂型機鑄造。 2.2 基面的選擇的選擇 基面的選擇是工藝規程設計中的重要工作之一?；孢x擇的正確合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高。否則，加工工藝過程中會問題百出。 粗基準的選擇：對閥體這樣的零件來說，選擇好粗基準是至關重要。以零件的80×80加工平面作為粗基準。選取已加工的內圓為精基準。 2.3 制定工藝路線 制訂工藝路線的出發點，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。通過仔細考慮零件的技術要求后，制定以下兩種工藝方案： 方案一 工序Ⅰ：鑄造 工序Ⅱ：時效處理 工序Ⅲ：銑75x75平面； 工序Ⅳ：車Φ50和Φ43、Φ47孔及其端面 工序Ⅴ：車M48X2的端面和外圓Φ43 工序Ⅵ：銑上端成90°的端面,銑右端面 工序Ⅶ：車Φ20，Φ24.3，Φ24螺紋底孔，車Φ24X1.5螺紋孔 工序VIII：鉆4-M12 工序IX：質檢 工序X：入庫 2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 閥體零件材料為ZG230-570，重量為450G，生產類型為大批量生產，采用砂型機鑄造毛坯。 1、 不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鑄造可直接獲得。 2、 閥體的底面 由于閥體底面要與其他接觸面接觸，所以要進行銑，其加工余量為3mm。 3、閥體的孔直徑為25孔毛坯為實心，不鑄造出孔。孔的精度要求介于IT7—IT8之間，參照參數文獻，確定工藝尺寸余量為 鉆 孔 表面粗糙度均為1.6 1、 孔Ⅰ端面 采用銑一次走刀完表面加工，表面粗糙度為3.6，根據參考文獻，其余量為Z=3mm 2.5 確定切削用量及基本工時 工序Ⅰ：銑75x75的平面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質合金套式面銑刀，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X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選?。?00 當＝800r/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II：銑右端面 1. 選擇刀具 刀具選取不重磨損硬質合金套式面銑刀，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，一次加工完成 5） 決定每次進給量及切削速度 根據X51型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選取＝800 當＝800r/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III：鉆φ20孔 確定進給量：根據參考文獻Ⅳ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0.80，則 根據Z525機床說明書，現取 切削速度：根據參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 其他的車床，銑床的計算如上，在此不在累述 工序III：鉆4-M12的孔 鉆M12螺紋底孔 確定進給量：根據參考文獻Ⅳ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0.80，則 根據Z525機床說明書，現取 切削速度：根據參考文獻Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步II：攻絲M12 攻螺紋M12mm。 按機床選取，則 機動時，， 攻M12孔 第三章：夾具設計 3.1概述 在機床對零件進行機械加工時，為保證工件加工精度，首先要 保證工件在機床上占有正確的位置，然后通過夾緊機構使工件 正確位置固定不動，這一任務就是由夾具來完成。 對于單件、小批生產，應盡量使用通用夾具，這樣可以降低工件 的生產成本。但由于通用夾具適用各種工件的裝夾，所以夾緊時 往比較費時間，并且操作復雜，生產效率低。 本零件屬于大量生產，零件外形也不適于使用通用夾具，為了保證 工件精度， 提高生產效率，設計專用夾具就顯得非常必要。 3.2 定位方案的確定 由工序卡可知，左側面孔無位置要求，在本夾具設計中，限制該零件的六個自由度。其具體定位可采用一面一孔再加一個擋銷（限制旋轉）組合定位方式，一面一孔再加一個擋銷（是座蓋、蓋類零件加工常用的定位方式。一面，就是座蓋的底面。銷子直徑公稱尺寸與定位銷孔公稱直徑相同，公差一般選用n6。一面，限制了3個自由度。必須是一個圓柱銷否則會過定位。2個定位孔的中心距是有公差（誤差）的，與兩銷中心距不可能非常一致的，圓柱銷是限制兩個自由度。 3.3 切削力及夾緊力的計算 刀具：鉆頭 D=12。 則軸向力：見《工藝師手冊》表28.4 F=Cdfk……………………………………3.1 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=( F=420 轉矩 T=Cdfk 式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8 T=0.206 功率 P= 在計算切削力時,必須考慮安全系數,安全系數 K=KKKK 式中 K—基本安全系數，1.5; K—加工性質系數，1.1; K—刀具鈍化系數, 1.1; K—斷續切削系數, 1.1 則 F=KF=1.5 鉆削時 T=17.34 N 切向方向所受力: F= 取 F=4416 F> F 所以,時工件不會轉動,故本夾具可安全工作。 3.4 夾緊機構的設計 根據生產要求，用手動夾緊方式可以滿足要求。為了方便夾緊，螺旋夾緊機構進行夾緊。夾緊力的主要作用是防止工件在鉆削力作用下產生傾覆和振動。 3.5 定位誤差分析 本工序選用的工件以圓孔在間隙心軸上定位，心軸為垂直放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準位移誤差。不過這時的徑向定位誤差不再只是單向的了，而是在水平面內任意方向上都有可能發生，其最大值也比心軸水平放置時大一倍。見下圖。 式中 ——定位副間的最小配合間隙（mm）； ——工件圓孔直徑公差（mm）； ——心軸外圓直徑公差（mm）。 圖3.2 心軸垂直放置時定位分析圖 3.6 鉆套、襯套、鉆模板設計與選用 工藝孔的加工只需鉆切削就能滿足加工要求。故選用可換鉆套（其結構如下圖所示）以減少更換鉆套的輔助時間。 圖3.3 可換鉆套 鉸工藝孔鉆套結構參數如下表3.4： 表3.2 鉆套 d H D 公稱尺寸 允差 15 15 23 +0.018 +0.007 22 18 10 4 9 0.5 18 襯套選用固定襯套其結構如圖所示： 圖3.4 固定襯套 其結構參數如下表3.3： 表3.3 固定襯套 d H D C 公稱尺寸 允差 公稱尺寸 允差 23 +0.034 +0.016 15 10 +0.023 +0.012 0.5 2 3.7 夾具體的設計 夾具上的各種裝置和元件通過夾具體連接成一個整體。因此，夾具體的形狀及尺寸取決于夾具上各種裝置的布置及夾具與機床的連接。在設計夾具時對夾具體有以下幾個方面的要求： （1） 有適當的精度和尺寸穩定性。夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀或導向元件的表面以及夾具體的安裝基面等，應有適當的尺寸和形狀精度，它們之間應有適當的位置精度。為使夾具體尺寸穩定，鑄造夾具體要進行時效處理，焊接和鍛造夾具體要進行退火處理。 （2） 有足夠的強度和剛度。加工過程中，夾具體要承受較大的切削力和夾緊力。為保證夾具體不產生不允許的變形和震動，夾具體應有足夠的強度和剛度。因此夾具體需要有一定的壁厚，鑄造和焊接夾具體常設置加強肋，或在不影響工件裝卸的情況下采用框架式夾具體。 （3） 結構工藝性好。夾具體應便于制造、裝配和檢驗。鑄造夾具體上安裝各種元件的表面鑄出凸臺，以減少加工面積。夾具體毛面與工件之間應留有足夠的間隙。夾具體結構形式應便于工件的裝卸，分為開式結構，半開式結構，框架式結構等。 （4） 排屑方便。切屑多時，夾具體上應考慮排屑結構。在機床上安裝穩定可靠。夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安裝基面與機床上相應表面的接觸或配合實現的。當夾具在機床工作臺上安裝時，夾具的重心應盡量低，重心越高則支撐面應越大;夾具底面四邊應凸出，使得夾具的安裝基面與機床的工作臺面接觸良好。由于鑄造夾具體工藝性好，可鑄造出各種復雜形狀，具有較好的抗壓強度、剛度和抗震性的零件，在生產上應用廣泛，故選用鑄造夾具，材料選用HT150。為使夾具體尺寸穩定，需要進行時效處理，以消除內應力，厚度采用30mm，加助板的厚度用0.7~0.9H，共選取20mm。采用添加助板來增加剛度。本身是鑄造件加工，屬于崩削加工，而且加工在高處，所以排削不成問題。 3.8 夾具與機床連接元件的選擇 夾具在機床上的安裝時通過夾具體上的安裝基面與機床上相應表面的接觸和配合實現的。本夾具與機床連接元件采用四個螺栓連接，根據鉆床Z525的工作臺是T型槽，其尺寸為18H9，所以設計夾具的耳座也用寬度為18mm。 3.9 夾具的使用說明 本夾具安裝工件時，先將心軸裝上擰緊一側螺母，在將工件裝上，墊上開口墊圈擰上螺母，然后，安裝定位銷，再將螺母旋緊，夾緊工件。 3.10 夾具的結構特點 本道工序所需的夾具壓緊力不大，使用手動夾緊，所以該夾具結構簡單，操作方便。為了提高生產力，使用了手動螺旋夾緊機構。 （一） 結 論 畢業設計即將結束了，時間雖然短暫但是它對我們來說受益菲淺的，通過這次的設計使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實踐相結合進行實實在在的設計，使我們不但鞏固了理論知識而且掌握了設計的步驟和要領，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設計手冊和CAXA CAD電子圖板等制圖軟件，為我們踏入設計打下了好的基礎。 經歷了三個多月的探索與設計，終于要告一段落了。此次畢業設計讓我深刻的體會到了實際生產與理論知識的區別，同時也讓我把二者融入到了一起。 畢業設計是完成教學計劃達到專業培養目標的一個重要的教學環節；是教學計劃中綜合性最強的實踐性教學環節，它在培養和提高我們綜合運用專業知識分析和解決實際問題的能力，并進行工程技術人員所必須具備的基本素質的訓練等方面具有很重要的意義。畢業設計能使我們在以下幾個方面有較大提高。 1．通過閱讀有關資料對當前先進的機械制造業的發展有進一步的了解。 2．融匯、貫通幾年里所學習的專業基礎知識和專業理論知識。 3．綜合運用所學專業理論知識和技能提高分析問題和解決實際問題的能力。 此時回想過去做畢設的日子，體會很多，感慨也不少。我基本上按照我初定的三階段計劃認真做我的畢業設計的。設計過程也如我所料，遇到不少的問題。 在查閱資料學習階段，我重新溫習了我們以前所學過的知識，查閱了許多有關夾具設計、機床的圖書資料和工藝設計方面的書籍。經過這一階段的學習，我對夾具有了大體的認識，這為接下來最主要的具體設計階段打下堅實的基礎。 具體設計階段是最主要，最重要，最艱難的階段。萬事開頭難，這一階段的第一個難點就是總體方案的確定。認真研究夾具實例的設計方案，再比較現在有類似夾具設計后，最終確定自己的設計方案的。我本以為總體方案確定后，接下來的設計應該就不難了，但真正的設計過程中的困難超出我的所料。不管是具體零部件分析選擇和還是裝配圖的繪制，我都遇到不少問題，充分暴露以往學習的知識缺漏，自己獨立解決實際問題能力的不足。幸好在此過程中常得到指導老師的指導、同學們的幫助，讓我基本上解決了問題，完成了這一階段的設計。 最后的修改階段，我自己先認真檢查修改一遍自己的設計，包括零件圖以及說明書。然后交給丁老師，請老師幫我檢查。經過詳細的檢查后對我的設計給予詳細的、指正和修改建議。 （二） 致 謝 在本次畢業設計中，丁紅軍老師淵博的學識和嚴謹的治學態度，以及給予我支持和指導讓我終生難忘，非常感謝在這段時間里給予我的幫助，對于您作為我指導老師，我感到十分榮幸。在我做畢業設計的每個階段，從選題到查閱資料，畢業題目的確定，中期說明書、圖紙的修改，后期檢查說明書格式調整等各個環節中都給予了我悉心的指導。 我在設計過程中,遇到了許多的困難,但是你一直在旁邊細心教導,鼓勵我克服了這些困難,從而掌握了對論文寫作的基本思路，感謝你在忙碌之中抽取時間給我指導論文，糾正錯誤。這些日子和您相處的很快樂,同時我也會好好記住你教誨,在將來的工作中,不負所望,永遠做你的好學生。在此畢業設計完成之際，特別向丁老師致以衷心的感謝和崇高的敬意！ 同時，本次畢業設計的完成也得到了多位同學的熱情幫助。感謝在整個畢業設計期間和我密切合作的同學，和曾經在各個方面給予過我幫助的伙伴們，在此，我再一次真誠地向幫助過我的老師和同學表示感謝﹗畢業設計過程中參考和引用了許多國內外專家學者的專利及著作，亦在此表示感謝。感謝同學的幫助，在相互探討學習的過程中增進了我們彼此的了解。 最后本人謹向抽出寶貴時間評閱本文的老師、向參加答辯的諸位老師表達我誠摯的謝意。 （三） 參考文獻 [1] 馬曉春. 我國現代機械制造技術的發展趨勢[J]. 森林工程.2002,(3)：10-13. [2] 趙志修. 機械制造工藝學[M]. 北京：機械工業出版社,11005：4-5. [3] 李益民. 機械制造工藝設計簡明手冊[M]. 北京：機械工業出版社,1994. [4] 王世敬，溫筠. 現代機械制造技術及其發展趨勢[J]. 石油機械.2002,(11)：8-10. [5] 曾愛新. 談機械加工工藝的發展趨勢[J]. 職園培地，2002,(8)：26-27. [6] 秦嵩，周偉. 淺談提高機械加工工藝的方法[J]. 科學時代.2011,(11)：22-23. [7] 王穎. 機械加工工藝規程及工藝文件[J]. ?科技資訊,2008,(30)：44. [8] 朱耀祥，浦林祥. 機床夾具設計手冊[M]. 北京：機械工業出版社,2010：2-3 [9] 隋聚艷. 夾具的發展及其趨勢分析[J]. 現代商貿工業.2009,(4)：20-22. [10] 張亞明. 機床夾具分類與構成[J]. 科技資訊.2008,46(5)：2-5. [11] 黃如林，劉新佳，汪群. 切削加工簡明實用手冊[M]. 化學工業出版社,2004. [12] 王先奎，艾興. 機械加工工藝手冊(第1卷)[M]. 北京：機械工業出版社,2000：5-71. [13] 王力. 機械制造工藝學[M]. 北京：中國人民大學出版社,2001：27-28. [14] 趙志勇，王麗杰. 機械加工工藝規程的發展[J]. 科技資訊.2009,(6)：25-29. [15] 孫本緒，熊萬武. 機械加工余量手冊[M]. 北京： 國防工業技術出版社，1999. [16] 艾興，肖詩綱. 切削用量簡明手冊[M]. 北京：機械工業出版社,1994. [17] 王先奎，艾興. 機械加工工藝手冊(第2卷)[M]. 北京：機械工業出版社，2000. [18] 孟少農. 機械加工工藝手冊[M]. 北京：機械工業出版社，2003. [19] 郭宗連，秦寶榮. 機械制造工藝學[M].中國建材工業出版社出版，1997 [20]JeffreyL.Whitten,LonnieD.Bentley.SYSTEMANALYSISANDDESIGNMETHODS.Beijing:Higher Education Press. [21] Orlov P. Fundamentals of Machine Design.Moscow:Mir Pub. 1987. [22] Katsuhiko Ogata.Modern Contrl Engineering 2nd .Prentice-Hall,1990. [23] Richard C.Dorf,Robert H.Bishop.Modern Control Srstems.Addison-Wesley,1995. -- 1 --