K108-阀体的工艺规程及车床夹具设计【车M24,22孔阶梯孔】参考素材
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设计题目 _工艺装备课程设计 工艺装备设计课程设计评 阅 书 机械制造与自动化 专业_073_班,第_3_小组的课程设计旋转套钻床夹具、液压缸体车床夹具、液压缸体铣或镗床夹具已完成, 组成文件如下:1.说明书 共 32 份2.工艺文件 共_ _份3.图纸 共 9 张其中_ A3_号图纸 6 张 A4 号图纸 3 张 _ _号图纸 张 指导老师签定_工艺装备设计课程设计任务书一、 设计课题名称:二、 指导老师:三、 设计要求小组合作完成零件的工艺分析、夹具结构设计与相关计算;完成夹具总装配图、设计说明书各一份(每个小组完成钻、车、铣或镗夹具各一套,装订成一册)。四、 设计依据1、 零件图2、 设备参数3、 生产钢领五、 参考资料1、 肖继德主编机床夹具设计机械工业出版社2、 浦林祥主编金属切削机床夹具设计手册机械工业出版社3、 孟宪林主编机床夹具图册机械工业出版社六、 设计内容及工作量(一)设计内容1、分析产品零件的工艺性,画出产品零件图、工序图。2、分析产品零件的装夹,确定定位与夹紧等工艺方案3、计算定位误差4、工件在夹具上加工的精度分析5、设计整套夹具的结构方案,绘制夹具装配图及夹具零件图,(装配图应电脑绘图)6、非标零件图的绘制7、撰写课程设计的说明书。(应阐述整个设计内容,有关文字说明的计算,图文并茂,文字通畅)(二)工作量1、夹具装配图一份2、夹具零件图一套3、课程设计说明书一份(三)设计进度1、熟悉图纸查阅资料 0.5天2、确定工艺方案及有关计算 1天3、绘制夹具装配图、零件图 2.5天4、撰写课程设计说明书 1天七、 说明书的格式和装订要求(一) 课程设计封面(全文统一格式)(二) 课程设计评定书(全文统一格式)(三) 课程设计任务书(指导教师下发)(四) 课程设计目录(五) 课程设计正文(六) 课程设计总结(七) 参考资料(八) 设计图纸目 录前言1第1章 机床夹具概述2第2章 工件的定位及定位元件4 2.1 工件在夹具中的定位 42.2 定位误差分析 5第3章工件的夹紧和夹紧装置63.1 夹紧装置的组成 63.2 夹紧力的确定 6第4章 夹具体及分度装置84.1 夹具体 84.2 分度装置 8第5章 阀体零件工艺分析105.1 零件的功用、材料和性能 105.2 形体分析 105.3 技术要求分析 115.4 零件的加工工艺性分析 12 5.5 安排加工工艺路线 12第6章 阀体零件的车床夹具设计146.1 车床夹具的主要类型 146.2车床夹具的设计要点146.3阀体零件的车床专用夹具的加工误差分析166.4阀体零件的车床夹具的加工误差分析17第7章 阀体零件的钻床夹具设计187.1钻床夹具的主要类型187.2钻模的设计要点197.3阀体零件的钻床专用夹具的总体设计19参考文献 22结束语 23前 言这次课程设计是机械制造与自动化的一个十分重要的学习环节,是对入学以来所学的机械方面的知识进行了一次全面的检查、巩固和提高。这次课程设计是应用所学基础理论、专业知识与技能去分析和解决生产实际问题的一次综合训练。把所学的知识能够综合运用到实际零件的加工中。通过本次设计使我巩固了已学的知识,加深了印象,使自己能够运用所学的机械加工知识解决一些具体的问题。此次课程设计涉及的知识面有夹具设计、零件安装、加工工艺、数值计算、刀具的性能、测量技术、CAD制图外还涉及到金属材料、公差配合及加工设备等多方面的知识。通过这次课程设计我发现了自己还有许多知识还没有掌握牢固。但更多的是通过这次设计使我提高、巩固、扩大了自己所学到的理论知识与技能,提高自己设计计算、制图、编写技术文件的能力学会正确使用技术资料、标准、手册等工具书并在这次设计中培养了我对机械设计的独立工作能力、初步树立了正确的实际思想,掌握了一定的机械加工设计方法步骤和思路为以后的学习和设计工作打下了良好的基础。同时,也使我体会到了老师平时对我们的谆谆教导、用心良苦。由于本人水平有限,设计还有许多不足之处,希望陈老师给予批评和指正! 毕业设计第五小组24- -第1章 机床夹具概述在对工件进行机械加工时,为了保证加工的要求,首先要使工件相对道具及机床有正确的位置,并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。因此,在进行机械加工前,先要将工件装夹好。11机床夹具的组成 1、定位装置 其作用是使工件在夹具中占据正确的位置。2、夹紧装置 其作用是将工件压紧夹牢,保证工件在加工过程中受到外力(切削力等)作用时不离开已经占据的正确的正确位置。3、对刀或导向装置 其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。4、连接原件 其作用是确定夹具在机床上的正确位置。5、夹具体 夹具体是机床夹具的基础件,通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。6、其他元件或装置 是指家家具中因特殊需要而设置的元件或装置。根据加工需要,有些夹具上设置分度装置、靠模装置;为能方便、准确定位,常设置预定位装置;对于大型夹具,常设置吊装元件等。以上各组成部分中,定位元件、夹紧装置和夹具体是机床夹具的基础组成部分。12机床的分类机床夹具种类繁多,可以从不同的角度对机床夹具进行分类。1、 按夹具的使用特点可分为:通用夹具,专用夹具,可调夹具,组合夹具,拼装夹具。2、 按使用机床可分为:车床夹具,铣床夹具,钻床夹具,镗床夹具,齿轮机床夹具,数控机床夹具,自动机床夹具,自动线随行夹具以及其他机床夹具。按夹紧的动力源可分为:手动夹具,气动夹具,液压夹具,气液增力夹具,电磁夹具以及真空夹具等。13工件的装夹方法工件装夹的方法有两种:1、 将工件直接装夹在机床的工作台或花盘上2、 将工件装夹在家具上采用第一种方法装夹的效率低,一般要求先按图纸要求在工件的表面上划线,划出加工表面的尺寸和位置,装夹时,用划针或面分表找正后再夹紧。一般用于单件和小批生产。批量较大时,都采用夹具装夹工件。采用夹具装夹工件有如下优点:a、保证加工精度,稳定加工质量b、缩短辅助时间,提高劳动生产率c、扩大机床的使用范围,实现“一机多能”d、改善工人的劳动条件,降低生产成本第2章 工件的定位及定位元件21 工件在夹具中的定位(1)工件的定位的基本原理l 六点定则用合理分布的六个支承点限制工件的六个自由度,使工件在夹具中的位置完全确定,称为“六点定位原则”,简称“六点定则”。六点定则是工件定位的基本法则,用于实际生产时,起支承点作用的是一定形状的几何体,这些用来限制工件自由度的几何体就是定位元件。l 限制工件自由度与加工要求的关系工件定位时,影响加工要求的自由度必须限制;不影响加工要求的自由度,有时要限制,有时可不限制,视具体情况而定。习惯上,工件的六个自由度都限制了的定位称为完全定位,工件限制的自由度少于六个,但能保证加工要求的定位称为不完全定位。在工件定位时,以下情况允许不完全定位:a 加工通孔或通槽时,沿贯通轴的位置自由度可不限制。b 毛坯(本工序加工前)是轴对称时,绕对称轴的角度自由度可不限制。c 加工贯通的平面时,除可不限制沿两个贯通轴的位置自由度外,还可不限制绕垂直加工面的轴的角度自由度。夹具上的定位元件重复限制工件的同一个或几个自由度的定位称为重复定位。重复定位分两种情况:当工件的一个或几个自由度被重复限制,并对加工产生有害影响的重复定位,称为不可用重复定位。它将造成工件定位不稳定,降低加工精度,使工件或定位元件产生变形,甚至无法安装和加工。因此,不可用重复定位是不允许的。 当工件的一个或几个自由度被重复限制,但仍能满足加工要求,即不但不产生有害影响,反而可增强工件装夹刚度的定位,称为可用重复定位。在生产实际中,可用重复定位被大量采用。l 基准、对定位元件的基本要求a. 定位基准的选择定位基准的选择,应尽量使工件的定位基准与工序基准相重合;尽量用精基准作为定位基准;遵守基准统一原则;应使工件安装稳定,加工中所引起的变形最小;应使工件定位方便,夹紧可靠。b. 对定位元件的基本要求足够的精度、足够的强度和刚度、耐磨性好、工艺性好、便于清理切削。(2)工件定位方式及其定位元件a.工件以平面定位。工件以平面作为定位基准时,所用定位元件一般可分为主要支承和辅助支承。主要支承用来限制工件的自由度,具有独立定位的作用。辅助支承用来加强工件的支承刚性,不起限制工件自由度的作用。 b.工件以圆柱孔定位。工件以圆柱孔为定位基准,如套类、齿轮、拨叉等。此种定位方式所用的定位元件有圆柱定位销、定位心轴和圆锥定位销等。 c.工件以外圆柱面定位。工件以外圆柱面定位时,常用的定位元件有:V形块、定位套和半圆套。2.2 定位误差的分析 造成定位误差的原因有两个:一是定位基准与工序基准不重合,由此产生基准不重合误差b;二是定位基准与限制位基准不重合,由此产生基准位移误差y 。 基准不重合误差b是一批工件逐个在夹具上定位时,定位基准与工序基准不重合而造成的加工误差,其大小为定位尺寸的公差在加工尺寸方向上的投影。基准位移误差y是一批工件逐个在夹具上定位时,定位基准相对于限位基准的最大变化范围在加工尺寸方向上的投影。第3章 工件的夹紧和夹紧装置31夹紧装置的组成(1)夹紧装置的种类繁多,综合起来其结构均由两部分组成。a. 动力装置 产生夹紧力。动力装置是产生原始作用力的装置。按夹紧力的来源,夹紧分手动夹紧和机动夹紧。手动夹紧是靠人力;机动夹紧是采用动力装置。常用的动力装置有液压装置、气动装置、电磁装置、电动装置、气-液联动装置和真空装置等。b. 夹紧装置 传递夹紧力。动力装置所产生的力或人力要正确地作用到工件上,需有适当的传动机构。传递机构是把原动力传递给夹紧装置。它由两种构件组成,一是接受原始作用力的构件,二是中间传力机构。(2)、夹紧装置的设计要求夹紧装置的设计和选用是否正确,都保证工件的精度、提高生产率和减轻工人劳动强度有很大的影响。因此,夹紧装置应满足以下要求:a. 夹紧过程中,不能破坏工件在定位时所处的正确位置。b.夹紧力的大小适当。保证工件在整个加工过程中的位置稳定不变,夹紧可靠牢固,振动小,又不超出允许的变形。c.夹紧装置的复杂程度应与工件的生产纲领相适应。工件生产批量越大,越应设计较复杂、效率较高的夹紧装置。d.具有良好的结构工艺性。力求简单,便于制造维修,操作安全方便,并且省力。3.2 夹紧力的确定(1) 夹紧力方向的确定a. 夹紧力应朝向主要的定位基面。b. 夹紧力的方向尽可能与切削力和工件重力同向。(2) 夹紧力作用点的选择 a. 夹紧力的作用点应落在定位元件的支承范围内。 b. 夹紧力的作用点应落在工件刚性较好的部位上,这样可以防止或减少工件变形变形对加工精度的影响。c. 夹紧力的作用点应尽量靠近加工表面。(3)夹紧力大小的估算 理论上确定夹紧力的大小,必须知道加工过程中,工件所受到的切削力、离心力、惯性力及重力等,然后利用夹紧力的作用应与上述各力的作用平衡而计算出。但实际上,夹紧里的大小还与工艺系统的刚性、夹紧机构的传递效率等有关。而且,切削力的大小在加工过程中是变化的,因此,夹紧力的计算是个很复杂的问题,只能进行粗略的估算。估算的方法:一是找出对夹紧最不利的瞬时状态,估算此状态下所需的夹紧力;二是只考虑主要因素在力系中的影响,略去次要因素在力系中的影响。估算的步骤:a.建立理论夹紧力FJ理与主要最大切削力FP的静平衡方程:FJ理= (FP)。b.实际需要的夹紧力FJ需,应考虑安全系数,FJ需=KFJ理。c.校核夹紧机构的夹紧力FJ是否满足条件:FJFJ需。第4章 夹具体及分度装置41夹具体(1)夹具体毛坯的类型a.铸造夹具体b.焊接夹具体c.锻造夹具体d.装配夹具体e.型材夹具体(2)夹具体应满足的几本要求a.应有足够的强度和刚度。b.力求结构简单及装卸工件方便。c.结构工艺性好。d.排除切削方便。e.在机床上安装稳定可靠。f.具有适当的精度和尺寸稳定性。42分度装置(1)分度装置的类型a.回转分度装置。 回转分度装置是指工件在一次装夹中,通过夹具的某些部分带动工件转动一定的角度完成多工位加工的分度装置。b.直线分度装置。 是指工件在一次装夹中,通过夹具的某些部分带动工件直线移动一定距离完成多工位加工的分度装置。(2)回转分度装置的组成1) 回转分度装置由固定部分、转动部分、对定机构、锁紧机构等组成。a. 固定部分 固定部分是整个装置的基础,常与夹具体连接成一体。b. 转动部分 转动部分是分度时随之转动的元件,实现工件的转位。c. 对定机构 对定机构的作用是转位分度后,确保其转动部分相对固定部分的位置,得到正确定位,实现分度要求。e. 锁紧机构 锁紧机构是分度对定后将转动部分和固定部分紧固在一起,减小加工时的振动,确保分度装置的工作精度。 2)分度对定机构a.钢球对定机构 b.枪栓式圆柱销对定机构 c.手拉式菱形销对定机构d.齿轮齿条操纵的圆锥销对定机构f.杠杆操作单斜面对定机构3)锁紧机构 当分度对定好之后,必须将转盘锁紧,以增强分度装置的刚度和稳定性。第5章 阀体工艺性分析51 零件的功用、材料和性能该阀体是一个管道控制阀,通过一处外螺纹,一处带螺纹孔的方形壁与其他物体连接。顶部内螺纹是用来安装控制阀门,利用阀门来控制液体的开关以及流量的大小。阀体的材料是灰铸铁HT350,其抗拉强度大于350MPa。灰铸铁有很多优良性能:第一,铸造性能好,灰铸铁熔点低、流动性好。第二,减振性好,石墨割裂了基体,阻止了振动的传播,并将振动能量转变为热能而消失。第三,切削加工性能好,片状石墨割裂了基体,使切削容易脆断,且石墨有减振的作用,减少了刀具的磨损。第四,缺口敏感性低。52形体分析此零件是阀体,从零件图上看,阀体左端通过螺柱和螺母与阀盖连接,形成球阀容纳阀芯的43空腔,左端的50H11圆柱形槽与阀盖的圆柱形凸缘相配合;阀体空腔右侧35H11圆柱形槽,用来放置球阀关闭时不泄露流体的密封圈;阀体右端有用于连接系统中管道的外螺纹M362,内部阶梯孔28.5 、20与空腔相通;在阀体上部的36圆柱体中,有26、 22、18的阶梯孔与空腔相通,在阶梯孔内容纳阀杆、填料压紧套;阶梯孔顶端90扇形限位凸块,用来控制扳手和阀杆的旋转角度。从尺寸上分析,阀体的结构形状比较复杂,标注尺寸很多,这里仅分析其中主要尺寸,其余尺寸读者自行分析。以阀体水平轴线为径向(高度方向)尺寸基准,注出水平方向的径向直径尺寸50、 35、20和M362等。同时还要注出水平轴线到顶端的高度尺寸56。以阀体垂直孔的轴线为长度方向尺寸基准,注出铅垂方向的径向直径尺寸36、M241.5、 22H11、 18H11等。同时还要注出铅垂孔轴线与左端面的距离21。以阀体前后对称面为宽度方向尺寸基准,注出阀体的圆柱体外形尺寸55、左端面方形凸缘外形尺寸7575,以及四个螺孔的定位尺寸70。同时还要注出扇形限位块的角度定位尺寸4530。5.3 技术要求分析尺寸精度:阀体的尺寸精度中50,35的精度为IT7。尺寸41的公差是0.06,精度为IT9。尺寸43的公差是0.039,精度是IT8.尺寸21的公差是0.05,精度是IT9. 尺寸22,20的公差是0.033,精度是IT8. 尺寸5的公差是0.18,精度是IT13. 尺寸18的公差是0.027,精度是IT8. 尺寸56的公差是0.12,精度是IT10.位置精度:指零件的各表面之间相互位置精度。20和35的同轴度应达到设计要求。四个螺纹孔对35的轴线的位置度也应达到设计要求。表面粗糙度:零件的各表面的粗糙度应达到设计要求的粗糙度Ra值。热处理性能:作用零件的使用要求,其材料性能是很重要,对加工切削也有很大影响。项目说明0.025A内孔轴线对内孔轴线的同轴度公差为0.0250.05A左端面相对基准A圆柱面其垂直度要求为0.050.02A的内孔相对基准的起垂直度要求是0.020.06A被测轴线必须位于直径为公差值0.06的范围内轴线位于相对于基准A所确定的理想位置上HT350材料为灰铸铁5.4 零件的加工工艺性分析此零件是阀体,主要加工面是外圆、内孔、端面、阶台孔、内螺纹和沟槽等,而且加工的内表面比外表面多,就带来了许多困难:(1) 孔加工是在零件的内部进行,切削情况不易直接用眼睛来观察;(2) 切屑不易排出,冷却液难以注入切削区域;(3) 当加工时,壁厚比较薄,加工时容易产生变形;(4) 内孔的测量要比外圆难,尤其是小孔。就阀体零件来说:(1)该工件是以左端面和轴线为基准,根据基面先行的原则,第一道工序应以右端面外圆定位加工左端面及内孔。(2)因阀体零件的壁厚较薄,在各道工序夹持工件时应注意防止变形。(3)该工件内孔20和35有同轴度要求,所以在加工时20、35应在一次装夹内完成加工。(4)该工件螺纹孔4-M12对35的轴线有位置度要求,所以在加工4-M12螺纹孔时,应设计专用钻模,才能保证位置度的要求。5.5 安排加工工艺路线在拟定工艺路线时,工序集中或分散的程度,主要取决于生产规模、零件的结构特点和技术要求,有时,还要考虑各工序生产节拍的一致性。一般情况下,单件小批生产时,只能工序集中,在一台普通机床上加工出尽量多的表面;大批大量生产时,既可以采用多刀、多轴等高效、自动机床,将工序集中,也可以将工序分散后组织流水生产。批量生产应尽可能采用效率较高的半自动机床,使工序适当集中,从而有效地提高生产率。阀体零件的加工工艺路线安排如下:(1)铸造毛坯(2)时效处理(3)车左端面,粗、半精、精镗孔35、43、50;钻、粗铰、精铰20(4)调头,车右端面,车孔28.5;车右端外圆表面,倒角;车M362螺纹(5)车上端面,镗孔18、22、26,车孔24.3;车M24螺纹(6)钻攻4-M12螺纹(7)铣凸台(8)检查(9)包装入库第6章 阀体零件的车床夹具设计车床夹具主要用于零件的旋转表面以及端面。因而车床夹具的主要特点是工件加工表面的中心线与机床主轴的回转轴线同轴。6.1 车床夹具的主要类型(1) 安装在车床主轴上的夹具。这类夹具很多,有通用的三爪卡盘、四爪卡盘,花盘,顶尖等,还有自行设计的心轴;专用夹具通常可分为心轴式、夹头式、卡盘式、角铁式和花盘式。这类夹具的特点是加工时随机床主轴一起旋转,刀具做进给运动定心式车床夹具 在定心式车床夹具上,工件常以孔或外圆定位,夹具采用定心夹紧机构。角铁式车床夹具 在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时,由于零件形状较复杂,难以装夹在通用卡盘上,因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状,故称其为角铁式车床夹具。花盘式车床夹具 这类夹具的夹具体称花盘,上面开有若干个T形槽,安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件,可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称,要注意平衡。(2) 安装在托板上的夹具。某些重型、畸形工件,常常将夹具安装在托板上。刀具则安装在车床主轴上做旋转运动,夹具做进给运动。由于后一类夹具应用很少,属于机床改装范畴。而生产中需自行设计的较多是安装在车床主轴上的专用夹具,所以阀体零件在车床上加工用专用夹具。6. 2车床夹具的设计要点(1)定位装置的设计特点和夹紧装置的设计要求当加工回转表面时,要求工件加工面的轴线与机床主轴轴线重合,夹具上定位装置的结构和布置必须保证这一点。当加工的表面与工序基准之间有尺寸联系或相互位置精度要求时,则应以夹具的回转轴线为基准来确定定位元件的位置。工件的夹紧应可靠。由于加工时工件和夹具一起随主轴高速回转,故在加工过程中工件除受切削力矩的作用外,整个夹具还要受到重力和离心力的作用,转速越高离心力越大,这些力不仅降低夹紧力,同时会使主轴振动。因此,夹紧机构必须具有足够的夹紧力,自锁性能好,以防止工件在加工过程中移动或发生事故。对于角铁式夹具,夹紧力的施力方式要注意防止引起夹具变形。(2)夹具与机床主轴的连接 车床夹具与机床主轴的连接精度对夹具的加工精度有一定的影响。因此,要求夹具的回转轴线与卧式车床主轴轴线应具有尽可能小的同轴度误差。心轴类车床夹具以莫氏锥柄与机床主轴锥孔配合连接,用螺杆拉紧。有的心轴则以中心孔与车床前、后顶尖安装使用。根据径向尺寸的大小,其它专用夹具在机床主轴上的安装连接一般有两种方式:1)对于径向尺寸D140mm,或D(23)d的小型夹具,一般用锥柄安装在车床主轴的锥孔中,并用螺杆拉紧,如图1-a所示。这种连接方式定心精度较高。2)对于径向尺寸较大的夹具,一般用过渡盘与车床主轴轴颈连接。过渡盘与主轴配合处的形状取决于主轴前端的结构。图1-b所示的过渡盘,其上有一个定位圆孔按H7/h6或H7/js6与主轴轴颈相配合,并用螺纹和主轴连接。为防止停车和倒车时因惯性作用使两者松开,可用压板将过渡盘压在主轴上。专用夹具则以其定位止口按H7/h6或H7/js6装配在过渡盘的凸缘上,用螺钉紧固。这种连接方式的定心精度受配合间隙的影响。为了提高定心精度,可按找正圆校正夹具与机床主轴的同轴度。对于车床主轴前端为圆锥体并有凸缘的结构,如图1-c所示,过渡盘在其长锥面上配合定心,用活套在主轴上的螺母锁紧,由键传递扭矩。这种安装方式的定心精度较高,但端面要求紧贴,制造上较困难。图1-d所示是以主轴前端短锥面与过渡盘连接的方式。过渡盘推入主轴后,其端面与主轴端面只允许有0.050.1mm的间隙,用螺钉均匀拧紧后,即可保证端面与锥面全部接触,以使定心准确、刚度好。图1 车床夹具与机床主轴的连接过渡盘常作为车床附件备用,设计夹具时应按过渡盘凸缘确定专用夹具体的止口尺寸。过渡盘的材料通常为铸铁。各种车床主轴前端的结构尺寸,可查阅有关手册6. 3阀体零件的车床专用夹具的总体设计(1) 夹具的总体结构应力力求紧凑、轻便,悬臂尺寸要短,重心尽可能靠近主轴。(2) 当工件和夹具上个元件相对机床主轴的旋转轴线不平衡时,将产生较大的离心力和振动,影响工件的加工质量、刀具的寿命、机床的精度和安全生产,特别是在转速较高的情况下影响更大。因此,对于重量不对称的夹具,要有平衡要求。平衡的方法有两种:设置平衡块或加工减重孔。在工厂实际生产中,常用适配的方法进行夹具的平衡工作。(3)为了保证安全,夹具上各种元件一般不超过夹具的圆形轮廓之外。因此,还应该注意防止切削和冷却液的飞溅问题,必要时应该加防护罩。6. 4阀体零件的车床夹具的加工误差分析工件在车床夹具上加工时,加工误差的大小受工件在夹具上的定位误差、夹具误差、夹具在主轴上的安装误差和加工方法误差的影响。如夹具图所示,阀体在夹具上加工时,尺寸的加工误差的影响因素如下所述:(1)定位误差由于C面既是工序基准,又是定位基准,基准不重合误差为零。工件在夹具上定位时,定位基准与限位基准是重合的,基准位移误差为零。因此,尺寸的定位误差等于零。(2)夹具误差夹具误差为限位基面与轴线间的距离误差,即夹具总图上尺寸的公差为0.02,以及限位基面相对安装基面C的平行度误差是0.01.(3)安装误差因为夹具和主轴是莫氏锥度配合,夹具的安装误差几乎可以忽略不计。(4)加工方法误差如车床主轴上安装夹具基准与主轴回转轴线间的误差、主轴的径向跳动、车床溜板进给方向与主轴轴线的平行度或垂直度等。它的大小取决于机床的制造精度、夹具的悬伸长度和离心力的大小等因素。一般取=/3=0.05/3=0.017mm阀体零件的车床夹具总加工误差是: 精度储备:故此方案可行。第7章 阀体零件的钻床夹具设计钻床上用来钻孔、扩孔、铰孔、锪孔及攻丝的机床夹具称为钻床夹具,习惯称为钻模。使用钻模加工时,是通过钻套引导刀具进行加工。钻模主要用于加工中等精度、尺寸较小的孔或孔系。使用钻模可以提高孔及孔系间的位置精度,又有利于提高孔的形状和尺寸精度,同时还可节省划线找正的辅助时间,其结构简单、制造方便,因此钻模在批量生产中得到广泛的应用。7.1钻床夹具的主要类型钻床夹具简称钻模,主要用于加工孔及螺纹。它主要由钻套、钻模板、定位及夹紧装置夹具体组成。其主要类型有以下几种。(1)固定式钻模 在使用中,这类钻模在机床上的位置固定不动浮动接头,而且加工精度较高,主要用于立式钻床上加工直径较大的单孔或摇臂钻床加工平行孔系。(2)回转式钻模 这类钻模上有分度装置,因此可以在工件上加工出若干个绕轴线分布的轴向或径向孔系。(3)翻转式钻模 主要用于加工小型工件不同表面上的孔,孔径小于f8-f10mm。它可以减少安装次数,提高被加工孔的位置精度。其结构较简单,加工钻模一般手工进行翻转,所以夹具及工件应小于10kg为宜。(4)盖板式钻模 这种钻模无夹具体, 其定位元件和夹紧装置直接装在钻模板上。钻模板在工件上装夹,适合于体积大而笨重的工件上的小孔加工。夹具、结构简单轻便,易清除切屑;但是每次夹具需从工件上装卸,较费时浮动接头,故此钻模的质量一般不宜超过10kg。 (5)滑柱式钻模 滑柱式钻模是带有升降钻模板的通用可调夹具。这种钻模有结构简单、操作方便、动作迅速、制造周期短的优点浮动接头,生产中应用较广。7.2钻模的设计要点1钻 套钻套安装在钻模板或夹具体上,用来确定工件上加工孔的位置,引导刀具进行加工,提高加工过程中工艺系统的刚性并防振。钻套可分为标准钻套和特殊钻套两大类。(1)固定钻套(2)可换钻套(3)快换钻套(4)特殊钻套2钻模板钻模板用于安装钻套, 确保钻套在钻模上的正确位置,钻模板多装在夹具体或支架上, 常见的钻模板有:(1)固定式钻模板(2)铰链式钻模板(3)可卸(分离)式钻模板 (4)悬挂式钻模板 7.3 阀体零件的钻床专用夹具的总体设计1工艺分析(1)工件的加工要求4-M12孔轴线与中心轴线的夹角是45度; 4-M12孔中心相对中心轴线的位置度是0.06.(2)工序基准根据上面的要求,工序基准是两中心轴线。2. 阀体的螺纹孔分度钻模结构设计(1)定位方案和定位装置的设计工件采用端面、销、四个R12.5圆弧面之一在回转台和活动V型块上定位。逆时针转动手柄,使活动V型块转动水平位置,在弹簧的作用下,卡在R12.5的圆弧面上,限制了工件的轴线的自由度。(2)导向方案由于加工四个螺纹孔,要先钻孔,然后攻丝,又是批量生产,故适宜选用可换式钻套。为了方便的装卸工件,采用铰链是钻模板。(3)夹紧方案为了快速装卸工件,采用螺钉及开口垫圈夹紧机构。(4)分度方案通过分度盘分度。3. 工件的加工精度分析工件在钻床夹具上加工时,加工误差的大小受工件在夹具上的定位误差、对刀误差、夹具误差、夹具在主轴上的安装误差和加工方法误差的影响。(1)定位误差由于两中心轴线既是工序基准,又是定位基准,基准不重合误差为零。工件在夹具上定位时,定位基准与限位基准是重合的,基准位移误差为零。因此,加工孔的定位误差等于零。(2)对刀误差不考虑钻头的偏斜。铰套导向孔尺寸是mm,铰刀的直径是 。对刀误差=0.064mm(3)夹具误差夹具的尺寸的总误差分度误差=+=0.03mm(4)安装误差=0(5)加工方法误差=0.12/3=0.04mm阀体零件的钻床夹具总加工误差是: 精度储备:故此方案可行。参考文献1.李名望主编 机床夹具设计实例教程北京 化学工业出版社20092.郑修本主编机械制造工艺学,北京;机械工业出版社,19993.陆剑中、孙家宁主编金属切削原理与刀具,北京;机械工业出版社,20055.许德珠主编机械工程材料,北京,高等教育出版社,20016.陈榕林主编机械设计应用手册,北京,科学技术文献出版社,19957.陈立德主编机械设计基础,北京,高等教育出版社,20028.李益明主编机械制造工艺设计简明手册,北京,机械工业出版社,1993结束语本设计在陈老师的悉心指导和严格要求下业已完成,从课题选择、方案论证到具体设计和调试,无不凝聚着各位老师的心血和汗水,在学校学习和生活期间,也始终感受着各位老师的精心指导和无私的关怀,我受益匪浅。在此向陈老师表示深深的感谢和崇高的敬意。 不积跬步何以至千里,本设计能够顺利的完成,也归功于各位任课老师的认真负责,使我能够很好的掌握和运用专业知识,并在设计中得以体现。正是有了他们的悉心帮助和支持,才使我的毕业论文工作顺利完成,在此向全体老师表示由衷的谢意。感谢他们三年来的辛勤栽培。课程设计,我想是我大学里、也是我学生时代中的最后的作业了,这次作业,也是我完成最认真、投入心血最大的一次作业。设计的顺利完成,离不开老师的悉心指导和严格要求,谢谢各位老师!三年来,在学校和各位老师孜孜不倦的教诲和无微不至的关怀下,我拥有了更加成熟的思想和更加豁达的心胸,也学到了可以独立于社会的一技之长和永不停息的终身学习理念。在此,向各位老师表示诚挚的感谢和崇高的敬意. 2009年10月20日 毕业设计第五小组湖南铁道职业技术学院课 程 设 计题 目 阀体零件机械加工工艺课程设计 系 机电工程系 专 业 机械制造及自动化 学生姓名 班级 机制073 指导教师 职称(务) 教授 完成日期 2009 年 10 月 9 日湖南铁道职业技术学院 阀体加工工艺课程设计课 程 设 计 评 阅 书 机械制造及自动化 专业 机制073 班学生 的课程设计 阀体零件加工工艺设计 业已完成,组成文件如下:1、说明书一本:共 25 页2、工艺文件: 共 7 份 11 页3、图 纸: 共 2 张 其 中: 3#图纸 张 4#图纸 张4、其 它:指导教师评语: 评定成绩: 指导教师签字: 年 月 日机械加工工艺课程设计任务书机电工程系一、设计课题名称 阀体零件加工工艺设计二、指导教师朱鹏超三、设计要求1、 保证零件加工质量。2、 适合一般现场条件,能显著提高生产效率。3、 降低生产成本,适应性强。4、 工艺合理,工艺资料齐全,说服力强。四、设计依据 详见零件图五、参考资料1、 机械制造工艺学2、 机械制造工艺设计手册3、 切削用量手册4、 公差配合与技术测量六、设计内容及工作量(一)设计内容1、 根据零件图确定加工余量。2、 进行加工方案设计与比较。3、 机械制造工艺设计。4、 编写设计说明书。(二)工作量 1、 零件图1张;2、 工艺卡片一套;3、 设计说明书1份(设计内容与要求说明、设计指导思想、零件图样分析、毛坯设计、加工方案分析比较确定、机械制造工艺设计、设计说明、结束语等)(三)设计进度序 号设 计 内 容设计时间(天)1设计调研、收集资料12绘制零件图13工艺方案设计34工艺设计45整理设计说明书1合 计10七、说明书的格式和装订顺序要求1.课程设计封面(统一格式)2.课程设计评阅书(统一格式)3.课程设计任务书(指导教师下发)4.目录5.课程设计说明书正文6.参考文献7.结束语8.附录:顺序号附页名称附页张数1机械加工工艺过程卡片22机械加工工序卡片93毛坯图14零件图1注:说明书用A4纸打印,课程设计正文字数不少于10000字(含空格)。八、课程设计课题审批表审批具体意见审查部门负责人意见专业负责人 时 间 年 月 日学术负责人 时 间 年 月 日目录前言 1第1章 课程设计任务概述 2第2章 零件图样分析 3 2.1 零件的功用、材料和性能 32.2 形体分析 32.3 技术要求分析 42.4 零件的工艺性分析 5第3章 毛坯设计 73.1 生产纲领 73.2 毛坯制造方法 73.3 毛坯尺寸确定 83.4 毛坯简图 8第4章 零件加工工艺方案的拟定94.1 加工顺序的安排94.2 各加工表面加工阶段的划分114.3 安排加工工艺路线1244 工艺方案的比较与优先 13第5章 工序设计 145.1 定位基准的选择145.2 加工设备的选择165.3 刀具的选择205.4 切削用量的选择205.5 量具的选择225.6 夹具的选择225.7 时间定额计算22参考文献 24结束语 25前 言这次课程设计是机械制造与自动化的一个十分重要的学习环节,是对入学以来所学的机械方面的知识进行了一次全面的检查、巩固和提高。这次课程设计是应用所学基础理论、专业知识与技能去分析和解决生产实际问题的一次综合训练。把所学的知识能够综合运用到实际零件的加工中。通过本次设计使我巩固了已学的知识,加深了印象,使自己能够运用所学的机械加工知识解决一些具体的问题。此次课程设计涉及的知识面有金属切削原理、加工工艺、数值计算、刀具的性能、测量技术、金属切削机床、CAD制图外还涉及到毛坯、金属材料、公差配合及加工设备等多方面的知识。通过这次课程设计我发现了自己还有许多知识还没有掌握牢固。但更多的是通过这次设计使我提高、巩固、扩大了自己所学到的理论知识与技能,提高自己设计计算、制图、编写技术文件的能力学会正确使用技术资料、标准、手册等工具书并在这次设计中培养了我对机械设计的独立工作能力、初步树立了正确的实际思想,掌握了一定的机械加工设计方法步骤和思路为以后的学习和设计工作打下了良好的基础。同时,也使我体会到了老师平时对我们的谆谆教导、用心良苦。由于本人水平有限,设计还有许多不足之处,希望朱老师给予批评和指正!- 28 -湖南铁道职业技术学院 阀体加工工艺课程设计第1章 课程设计任务概述1. 课程设计的目的1、培养学生理论联系实际的设计思想,综合运用本课程及先修课程的理论知识,结合生产实际知识,训练分析和解决一般工程实际问题的能力,巩固、加深和扩展有关机械设计的知识;2、通过对油泵盖加工方案,合理选择加工机床,正确分析零件尺寸的能力、确定尺寸、选择材料,叫全面的考虑加工工艺、使用和维护等要求等,学习机械设计的一般方法,掌握通用零件、简单机械设计的设计原理和过程,培养学生初步设计的能力;3、进一步训练学生计算、绘图、熟悉和运用设计资料以及使用经验数据、进行经验估算和处理数据的能力。2. 课程设计的任务设计通常选择一般用途的较简单机械为题目,设计的内容包括“零件图样分析、毛坯设计及毛坯图、工艺设备的选择、工艺路线设计与比较、工序设计、工序加工程序编制、编写设计说明书等。3 课程设计的要求在加工时,保证零件加工质量;适合一般现场条件,能显著提高生产效率;降低生产成本,适应强;工艺合理,工艺资料齐全,说服力强。4 课程设计的效果通过这次设计,使我们利用所学知识,解决基本问题,熟悉以前旧知识,应运现在新知识,解决实际问题,在原来的基础上,在上一步新台阶。5 课程设计的原则我认为设计的原则是从准备资料到说明书的结束,应尽量提高生产效率的前提下,降低成本,保证加工质量,稳定可靠,提高经济效益。第2章 零件图样分析2.1 零件的功用、材料和性能该阀体是一个管道控制阀,通过一处外螺纹,一处带螺纹孔的方形壁与其他物体连接。顶部内螺纹是用来安装控制阀门,利用阀门来控制液体的开关以及流量的大小。阀体的材料是灰铸铁HT350,其抗拉强度大于350MPa。灰铸铁有很多优良性能:第一,铸造性能好,灰铸铁熔点低、流动性好。第二,减振性好,石墨割裂了基体,阻止了振动的传播,并将振动能量转变为热能而消失。第三,切削加工性能好,片状石墨割裂了基体,使切削容易脆断,且石墨有减振的作用,减少了刀具的磨损。第四,缺口敏感性低。2.2 形体分析此零件是阀体,从零件图上看,阀体左端通过螺柱和螺母与阀盖连接,形成球阀容纳阀芯的43空腔,左端的50H11圆柱形槽与阀盖的圆柱形凸缘相配合;阀体空腔右侧35H11圆柱形槽,用来放置球阀关闭时不泄露流体的密封圈;阀体右端有用于连接系统中管道的外螺纹M362,内部阶梯孔28.5 、20与空腔相通;在阀体上部的36圆柱体中,有26、 22、18的阶梯孔与空腔相通,在阶梯孔内容纳阀杆、填料压紧套;阶梯孔顶端90扇形限位凸块,用来控制扳手和阀杆的旋转角度。从尺寸上分析,阀体的结构形状比较复杂,标注尺寸很多,这里仅分析其中主要尺寸,其余尺寸读者自行分析。以阀体水平轴线为径向(高度方向)尺寸基准,注出水平方向的径向直径尺寸50、 35、20和M362等。同时还要注出水平轴线到顶端的高度尺寸56。以阀体垂直孔的轴线为长度方向尺寸基准,注出铅垂方向的径向直径尺寸36、M241.5、 22H11、 18H11等。同时还要注出铅垂孔轴线与左端面的距离21。以阀体前后对称面为宽度方向尺寸基准,注出阀体的圆柱体外形尺寸55、左端面方形凸缘外形尺寸7575,以及四个螺孔的定位尺寸70。同时还要注出扇形限位块的角度定位尺寸4530。2.3 技术要求分析尺寸精度:阀体的尺寸精度中50,35的精度为IT7。尺寸41的公差是0.06,精度为IT9。尺寸43的公差是0.039,精度是IT8.尺寸21的公差是0.05,精度是IT9. 尺寸22,20的公差是0.033,精度是IT8. 尺寸5的公差是0.18,精度是IT13. 尺寸18的公差是0.027,精度是IT8. 尺寸56的公差是0.12,精度是IT10.位置精度:指零件的各表面之间相互位置精度。20和35的同轴度应达到设计要求。四个螺纹孔对35的轴线的位置度也应达到设计要求。表面粗糙度:零件的各表面的粗糙度应达到设计要求的粗糙度Ra值。热处理性能:作用零件的使用要求,其材料性能是很重要,对加工切削也有很大影响。项目说明0.025A内孔轴线对内孔轴线的同轴度公差为0.0250.05A左端面相对基准A圆柱面其垂直度要求为0.050.02A的内孔相对基准的起垂直度要求是0.020.06A被测轴线必须位于直径为公差值0.06的范围内轴线位于相对于基准A所确定的理想位置上HT350材料为灰铸铁2.4 零件的工艺性分析2.4.1 工艺性分析零件工艺性是指所设计的零件能满足使用要求的前提下制造的可行性和经济性。它包括零件的各个制造工程中的工艺性,有零件结构的铸造、锻造、冲压、焊接、热处理、切削加工等工艺性由此可见,零件结构工艺性涉及面很广,具有综合性,必须全面综合地分析。在制定机械加工工艺规程时,主要进行零件切削加工工艺性分析。零件结构工艺性分析,可从零件尺寸和公差的标注、零件的组成要素和零件的整体结构等方面来阐述。2.4.2 零件的工艺性零件要素是指组成零件的各加工面。显然零件要素的工艺性会直接影响零件的工艺性。零件要素的切削加工工艺性归纳起来有以下三点要求:1)各要素的形状应尽量简单,面积应尽量少,规格应尽量标准和统一。2) 能采用普通设备和标准刀具进行加工,且刀具易进入、退出和顺利通过加工表面。3) 加工面与非加工面应明显分开,加工面之间也应明显分开。2.4.3 零件的加工工艺性分析此零件是阀体,主要加工面是外圆、内孔、端面、阶台孔、内螺纹和沟槽等,而且加工的内表面比外表面多,就带来了许多困难:(1) 孔加工是在零件的内部进行,切削情况不易直接用眼睛来观察;(2) 切屑不易排出,冷却液难以注入切削区域;(3) 当加工时,壁厚比较薄,加工时容易产生变形;(4) 内孔的测量要比外圆难,尤其是小孔。就阀体零件来说:(1)该工件是以左端面和轴线为基准,根据基面先行的原则,第一道工序应以右端面外圆定位加工左端面及内孔。(2)因阀体零件的壁厚较薄,在各道工序夹持工件时应注意防止变形。(3)该工件内孔20和35有同轴度要求,所以在加工时20、35应在一次装夹内完成加工。(4)该工件螺纹孔4-M12对35的轴线有位置度要求,所以在加工4-M12螺纹孔时,应设计专用钻模,才能保证位置度的要求。第3章 毛坯设计3.1 生产纲领该零件的年产量是5000件,属于中批生产,为了提高生产效率,应尽量采用专业夹具、刀具。3.2 毛坯制造方法毛坯的选择1)该零件的毛坯选择HT350钢,采用铸造。零件在进行加工铣削时,由于加工过程,使用余量的大小,如何装夹的问题在设计毛坯时就要仔细考虑好。否则加工将很难进行,选择毛坯时应考虑一下因素:2)零件材料的工艺特性,以及零件对材料组织和性能的要求,例如,铸铁和青铜不能制造,只能选铸件;钢质零件的形状不复杂,且机械性能要求不高时,可用棒料;零件形状复杂,机械性能要求不高时,可用铸钢件;机械性能要求高时,宜用锻造件毛坯。3)零件的结构形状和外形尺寸:例如,尺寸较大的毛坯,通常不采用模锻,压铸和精铸,多数采用砂型铸造、自由锻造及焊接等方法制坯。毛坯应有充分、稳定的加工余量零件毛坯的制造方法的选择与加工企业的生产效率、生产成本密切相关,在选择毛坯制造方法时应根据零件的生产纲领、毛坯材料、工艺特性、零件形状、生产条件来确定。4)根据以上原则该零件的毛坯制造方法可选择:砂型铸造。砂型铸造的铸件,按照造型方法的不同,可分为木模手工造型和金属模造型两种。木模手工造型的精度低,加工余量大,适合于单件和小批量生产;成批及大量生产时,为提高铸造的生产效率,减少铸件的误差和加工余量,常用金属模机器造型的铸件,但其生产费用较高,铸件的重量和尺寸不能过大。5)压力铸造的铸件,是将熔融的金属,在压铸机中,以较高的压力和速度射入金属型中,并在压力下结晶而获得的此方法制造的铸件,精度较高,表面粗糙度较细,加工余量小,且可以铸造较复杂的结构,但压力铸造所使用的设备和铸型昂贵,所以,这种铸造方法主要用于大批大量生产中,生产形状复杂,尺寸较小,重量不大的有色金属铸件。6)经过比较分析,砂型铸造较为合适,具体的课选择叠箱造型,用于零件的批量生产和加工尺寸较小的场合,铸造的尺寸精度可达到IT8-IT13。7)加工余量的确定:加工时,如果余量留得过大,不但浪费材料,而且增加机械加工劳动量和生产工时,使生产成本增高,降低生产率,余量留得过小,一方面使毛坯制造困难,另一方面在机械加工时,也常因余量留得过小而使用划线找正确等方法,不仅增加了生产工时,而且还有可能制造废品,因此,必须合理的选择加工余量。3.3 毛坯尺寸确定加工表面的余量如下所示:基本尺寸加工余量数值(单边)M3622802562434182202主要毛坯尺寸如图所示:基本尺寸总余量毛坯尺寸公差等级ITM36244011-131841411-132041611-134383511-135625811-138028411-133.4 毛坯简图(见附图)第4章 零件加工工艺方案的拟定4.1 加工顺序的安排工件的机械加工工艺路线中,要经过切削加工、热处理和辅助工序。因此,在拟定工艺路线时,必须全面地把切削加工、热处理和辅助工序一起考虑合理安排。4.1.1 机械加工工序的安排原则(1)先加工基准面 选择为精基准的表面,应该安排起始工序先进行加工,以便尽快为后续工序提供精基准。 这有利于保证加工精度。 (2)划分加工阶段 根据加工质量的要求常划分为粗加工、半精加工、精加工。 由于工件的加工质量要求不是很高,所以划分为粗粗加工、半精加工、精加工三个阶段。(3)先面后孔对于箱体、支架和连杆等工件,应先加工面后加工孔。这是因为平面的轮廓平整,安放和定位比较稳定可靠,若先加工好平面,就以平面定位孔,保证平面和孔的位置精度。此外,由于平面先加工好了,给平面上的孔加工也带来方便,使刀具的初始切削条件能得到改善。(4)次要表面穿插在各加工阶段进行4.1.2 热处理工序安排原则退火与正火:属于毛坯预备性热处理,应安排在机械加工之前进行。 时效:为了消除残佘应力,对于尺寸大、结构复杂的铸件需在在粗加工前、 后各安排一次时效处理;对于一般铸件在铸造后或粗加工后安排一次时效处理;对于精度要求高的铸件,在半精加工前、后务必安排一次时效处理;对于精度高、刚度差的零件,在粗车、粗磨半精磨后各需安排一次时效处理。 淬火:淬火后工件硬度提高且易变形,应安排在精加工阶段的磨削加工前进行。 渗碳:渗碳易产生变形,应安排在精加工前进行。为控制渗碳层厚度,渗碳前需要安排精加工。 氮化:一般安排在工艺过程的后部、该表面的最终加工之前,氮化处理前应调质。4.1.3 确定工序集中于分散(1)工序集中 工序集中就是将零件的加工集中在少数几道工序中完成,每道工序加工内容多,工艺路线短。其主要特点是:可以采用高效机床和工艺装备,生产率高;减少了设备数量以及操作工人人数和占地面积,节省人力、物力;减少了工件安装次数,利于保证表面间的位置精度;采用的工装设备结构复杂,调整维修较困难,生产准备工作量大。(2)工序分散 工序分散就是将零件的加工分散到很多道工序内完成,每道工序加工的内容少,工艺路线很长。其主要特点是:设备和工艺装备比较简单,便于调整,容易适应产品的变换;对工人的技术要求较低;可以采用最合理的切削用量,减少机动时间;所需设备和工艺装备的数目多,操作工人多,占地面积大。在拟定工艺路线时,工序集中或分散的程度,主要取决于生产规模、零件的结构特点和技术要求,有时,还要考虑各工序生产节拍的一致性。一般情况下,单件小批生产时,只能工序集中,在一台普通机床上加工出尽量多的表面;大批大量生产时,既可以采用多刀、多轴等高效、自动机床,将工序集中,也可以将工序分散后组织流水生产。批量生产应尽可能采用效率较高的半自动机床,使工序适当集中,从而有效地提高生产率。根据上述工序安排的原则,可将阀体的加工顺序安排如下:第一步,铸造毛坯,时效处理;第二步,平左端面,并加工横向孔;第三步,加工纵向孔;第四步,加工左端面四个螺纹孔;第五步,加工凸台;第六步,检验入库。4.2 各加工表面加工阶段的划分在加工过程中,正确选择加工方法,不但能提高生产效率,而且能降低生产成本。根据阀体零件的表面粗糙度值和尺寸公差等级,各加工表面加工阶段划分如下:加工位置加工阶段划分左端面粗车半精车精车右端面粗车半精车精车上断面粗车半精车精车35孔粗镗半精镗精镗20孔钻粗铰精铰50孔粗镗半精镗精镗43孔粗镗半精镗精镗M36X2螺纹粗车螺纹精车螺纹28.5孔粗镗18孔粗镗半精镗精镗22孔粗镗半精镗精镗24.3槽粗车26孔粗镗半精镗M24螺纹粗车螺纹精车螺纹4-M12螺纹孔钻攻螺纹28.5孔粗车精车4.3 安排加工工艺路线根据加工顺序的安排和表面加工阶段的划分,可将零件的加工工艺路线安排如下:方案一:(1)铸造毛坯(2)时效处理(3)车左端面,粗镗孔35、43、50,钻20(4)调头,车右端面,粗车、半精车右端外圆表面(5)调头,粗、精铰孔20,半精、精镗孔35、43、50(6)调头,精车右端外圆表面,车M36螺纹(7)平上端面,镗孔18、22、26,车孔24.3,车M24螺纹(8)钻攻4-M12螺纹(9)铣凸台(10)检查(11)包装入库 方案二:(1)铸造毛坯(2)时效处理(3)车左端面,粗、半精、精镗孔35、43、50;钻、粗铰、精铰20(4)调头,车右端面,车孔28.5;车右端外圆表面,倒角;车M362螺纹(5)车上端面,镗孔18、22、26,车孔24.3;车M24螺纹(6)钻攻4-M12螺纹(7)铣凸台(8)检查(9)包装入库4.4 工艺方案的比较与优先方案一:这套方案的定位基准高,粗,精加工穿插进行。但由于在加工横向阶梯孔时,装夹次数很多,这样务必会增加加工的安装误差,安装次数多了,耗费了很多时间,降低了生产效率,且要求工人的技术等级比较高,经济性不好。因此,这套方案有待改进。方案二:采用这一方案,一次装夹中能加工面多,且粗、精加工在一次装夹中完成,减少了安装误差。这样便于保证工件的加工质量,提高生产效率。同时,也提高了加工的稳定性和经济性。这套方案是一套可行的方案。第5章 工序设计5.1 定位基准的选择制定工艺规程时,合理地选择定位基准,对保证零件加工精度和安排加工顺序有很大的影响。用夹具装夹时,定位基准的选择还会影响到夹具的结构,因此定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。选择定位基准时,应注意减少装夹次数,尽量做到在一次安装中能把零件上所有要加工表面都加工出来多选择共建上不需要铣削的平面和孔作定位基准。对薄板件,选择的定位基准应有利于提高工件的刚性,以减少切削变形。定位基准应尽量与设计基准重合,以减少定位误差对尺寸精度的影响。基准是零件上用以确定其他点、先、面得为之多一句的点、线、面。基准根据其功能不同可分为设计基准和工艺基准。基准选择的正确与合理,可以使加工质量得到保证,生产效率得以提高,否则,不但使加工工艺过程中的问题百出,更有甚至会造成零件的大批量报废,使生产无法进行。(1)设计基准 是设计图样上采用的基准。有零件图分析,该零件的设计基准为35.(2)定位基准 加工时,使工件在机床或夹具占据正确位置所用的基准。就该零件可选择两条轴线作为定位基准。在拟定工艺路线时,应尽量使工序基准和定位基准重合,减少基准不重合误差。5.1.1 粗基准的选择(1) 选择粗基准时,主要考虑两个问题:一是合理地分配各加工余量;二是保证加工面与不加工面的互相位置关系。具体选择时考虑下列原则:(2)对于具有加工面与非加工面的弓箭,为了保证非加工表面与加工表面之间的位置要求,应选择非加工表面作粗基准。(3)对于具有较多加工表面的工件,选择粗基准时,应考虑合理分配各表面之间的加工余量。若需要保证各主要加工表面都有足够的余量,应选择毛坯余量最小的表面作粗基准。若对于工件上的某些重要表面,为了尽可能使其加工余量均匀,则应选择重要表面作粗基准。(4)粗基准应避免重复表面使用。在同一尺寸方向上,粗基准通常只允许使用一次,一面产生较大的定位误差。对于此零件,加工左端面时,选择右端面作为粗基准。(5)选作粗基准的表面应平整,没有浇口、冒口或飞边等缺陷,以便定位准确、加紧可靠。(6)对于工件上的某些重要表面,为何尽可能的使加工余量均匀,应选择重要表面为粗基准。5.1.2 精基准的选择在选择定位基准时要遵循基准重合,基准统一,自为基准,互为基准保证工件定位精确,加紧可靠,操作方便的原则。(1)基准重合:采用设计基准作为定位基准称为基准重合。为避免基准不重合而引起的基准不重合误差,保证加工精度应遵循基准重合原则。(2)基准统一:在工件的加工过程中尽可能地采用统一的定位基准,称为基准统一原则,遵循基准统一原则时,加工面之间的位置精度虽不如基准重合时那样高,即增加一个由辅助基准到设计基准之间的不重合误差,但是仍比基准多次转换时的精度高,因为多次转换基准会有多个基准不重合误差。(3)自为基准原则当表面精加工要求加工余量小而均匀时,选择加工表面本身为定位基准的原则。为了使加工面间有较高的位置精度,使加工余量小而均匀,可采用反复加工、互为基准原则。该零件在加工内孔时,都以下表面为基准,且众多位置度要求都以它为精基准。这种方法遵从基准统一原则。工件的定位是通过工件上的定位基准面和夹具上定位元件工作表面之间的配合接触实现的,一般应根据工件上定位基准面的形状,选择相应的定位元件,为了保证加工精度。在机床上加工零件时,必须先使工件在机床上占据一个正确的位置,即定位,然后夹紧。在铣床加工工件时,工件的定位遵循六点定位原则。在选择定位基准时,要全面考虑各个工件的加工情况,保证工件定位准确,装卸方便,能迅速完成工件的定位和夹紧,保证各项加工的精度,应尽量选择工件的设计基准作为定位基准。根据以上原则额图纸分析,定位基准选择两轴线,这样可以保证位置精度要求。5.2 加工设备的选择机床设备的选择应根据零件的外形结构、外形尺寸、加工技术要求、生产类型和生产厂家自身的生产条件来确定,在保证加工精度要求和经济效益的前提下选择合理的机床设备。 加工设备的选择:在选择机床时,应考虑以下几点:(1)所选用的机床精度应和工件的精度相适用。(2)所选用的机床技术规格应与工件的外形尺寸相适应,即小零件选用小机床,加工大零件多选用大机床,做到合理选用。(3)多选用的机床生产效率和自动化程度应与零件的生产纲领相适应。通常单件、小批生产选择工艺范围较广的通常机床;而大批量生产时,往往选用生产率和自动化程度较高的专门化或专用机床。(4)机床的选择还应该结合现场的实际情况,充分利用现有设备。加这一阀体,所选用的设备有:CA6140、Z3040台式钻床、X6132。根据该零件的形状结构和技术要求,可选择以下的机械设备进行加工。CA6140型普通车床参数及配置表名称技术参数工件最大直径在床身上400在刀架上210顶尖间最大距离650、900、1400、1900加工螺纹范围米制螺纹1-12英制螺纹2-24模数螺纹0.25-3径节螺纹7-96主轴最大通过直径48孔锥度莫氏6#正转转速级数24正转转速范围10-1400反转转速级数12反转转速范围14-1580进给量纵向级数64纵向范围0.028-6.33横向级数64横向范围0.014-3.16滑板行程横向320纵向650,900,1400,1900刀架最大行程140最大回转角90刀架支承面到中心高距离26刀杆截面2525尾座顶尖套最大移动量150横向最大移动量10顶尖莫氏锥度5电机功率主电机7.5总功率7.84外形尺寸长2148,2668,3168,3668宽1000高1267工作精度圆度0.01圆柱度200:0.02平面度0.02/300表面粗糙度1.6-3.2Z3040型摇臂钻床参数及配置表名称技术参数加工最大直径40主轴中心线距立柱距离350-1600主轴端面至底座工作面距离350-1250主轴最大行程315主轴莫氏锥度4#主轴转速级数16主轴转速范围25-2000主轴进给量级数16主轴进给量范围0.04-3.2主轴最大扭转力矩490最大进给力15680主轴箱最大水平移动距离1060横臂最大升降距离650横臂最大回转角度360度电动机总容量6.19主电动机功率3机床重量3.5机床外形尺寸:长2490 宽1060 高2645X6132型铣床参数及配置表名称技术参数工作台尺寸(长宽)1250320工作台最大行程:纵向800横向300垂直400工作台最大回转角度45度T型槽数3主轴回转级数18主轴回转范围30-1500主轴端孔锥度7:24主轴孔径29主轴中心线到工作台面间距离30-430主轴中心线到悬梁间距离155床身垂直导轨到工作台面中心距离215-515刀杆直径27,22,32进给量范围: 纵向10-1000横向10-1000垂直3.3-333快速进给量: 纵向与横向2300垂直766.6主传动电机: 功率7.5转速1450进给传动电机功率1.5转速1410机床外形尺寸: 长1831宽2064高17185.3 刀具的选择在特定的条件下,选用一把较好的刀具来进行切削加工可以达到优质、高效、低耗的目的的刀具选用的基本原则:(1)切削效率高 能在最短的机动时间内完成零件的加工。(2)加工质量好 能保证或提高零件的精度和光洁度。(3)辅助时间少 刃磨方便、耐用。(4)断屑性能好 断屑良好排屑顺利。(5)经济效益高刀具制造方便成本低,充分利用刀具切削部分材料。一般情况下,应优先选用标准刀具(特别是硬质合金可转位刀具)。硬质合金是制造高速切削刀具的主要材料,其硬度高、耐磨性和耐热性好,具有一定的使用强度,缺点是韧性差,性脆,但这缺点,可通过刃磨合理的几何参数来弥补。所以,目前硬质合金是一种应用广泛的刀具材料。该零件所用的刀具有:内孔车刀(为了减小径向切削力,防止振动主偏角Kr60-70度,副偏角15-30度之间)、20的钻头、45度硬质合金车刀、外螺纹车刀、内切槽刀、10的钻头、立铣刀、机用丝锥等。5.4 切削用量的选择切削用量包括主轴转速(切削速度)、被吃刀量、进给量和侧吃刀量对于不同的加工方法,需要选择不同的切削用量。正确地选择切削用量,对保证加工质量,提高生产效率,获得良好的经济效益,都有重大意义。选择时,优先考虑被吃刀量,然后考虑进给量,最后考虑切削速度。切削用量主要包括主轴转速、进给速度和切削深度等,切削用量的参数都应在加工程序中反映,、其具体值可根据所有数控机床的工艺特性、参考切削用量手册并结合实践确定。背吃刀量的确定在机床夹具刀具和零件等的钢度允许条件下,尽可能选取较大的背吃刀量,以减少走到次数,提高生产效率。切削深度应根据工件的加工余量和工艺系统的刚度来确定,粗加工时,除留下精加工、半精加工的余量外,尽可能一次走刀将粗加工余量切除:不能一次切除时,也应按先多后少的不等余量发加工。切除有硬皮的工件或切除不锈钢等冷硬严重的材料时,应使切削深度不超过硬皮或冷硬层深度。精加工时,应根据粗加工与表层尽可能大的进给量;最后根据刀具的耐用度确定最佳的切削速度。1. 粗加工时切削用量的选择量或侧吃刀量,其次确定进给速度,最后确定切削速度。2.精加工时的切削用量的选择原则。首先根据粗加工后的余量,定吃刀量:其次根据加工的表面的粗糙度要求,选取较小的进给量,最后在保证刀具耐用度的前提下,尽可能选取较高的切削速度。从刀具的耐用素出发,切削用量的选择方法是:先选取背吃进给速度通常是根据零件的加工精度和表面粗糙及刀具和材料进行选择的。最大进给速度受机床伺服系统性能的限制,并与机床的脉冲当量有关。1)当工件的质量要求能够得到保证时,为提高生产效率,可选择较高的进给速度。2)在切断、加工深孔或用高速钢刀加工时,宜选择较低的进给速度。3)当加工精度要求较高时,进给速度应选小些,常在20-50mm/min4)进给速度应与主轴转速和切削深度相适应。根据以上原则,该阀体的机械加工切削用量选择如下:端面粗加工=12mm, f=0.080.1mmr, n=500rmin半精加工=0.20.5mm, f=0.08 mmr, n=600 rmin精加工=0.1mm, f=0.05 mmr, n=900 rmin内孔粗加工=12mm, f=150mmmin, n=500 rmin半精加工=0.20.5mm, f=100mmmin, n=700 rmin精加工=0.1mm, f=75mmmin, n=800 rmin退刀槽f=100mmmin, n=350 rmin钻孔f=0.130.15mmr, n=1000 rmin攻螺纹v=0.133ms, n=150rmin车螺纹f=120mmmin, n=300 rmin5.5 量具的选择单件小批量生产选用通用刀具,如游标卡尺、千分尺和百分尺表等:而在大批量生场中,则应尽量选择效率较高的专用量具。总之,所选量具的量程和精度要与工件的尺寸和精度相适应。测量该零件所选用的量具有:0-150的游标卡尺、百分表等。5.6 夹具的选择对于中批、大批大量生产,为提高劳动生产率而采用高效夹具,小批生产应用成组技术时,可采用可调夹具和成组夹具。阀体零件生产纲领为5000件每年,属于中批生产,而由于结构相对复杂,用通用夹具,难以保证其加工精度,也不利于装夹。因此,选用专用夹具生产加工。在加工纵向孔时,设计专用车床夹具。在加工端面螺纹孔时,设计专用钻床夹具。5.7 时间定额计算时间定额不仅是劳动生产率的指标,也是安排生产计划、计算生产成本的重要依据,还是新建或扩建工厂(或车间)时计算设备和工人数量的依据。为了正确地确定时间定额,通常把工序消耗的时间分为基本时间、铺、时间、布置工作地时间、休息与生理需要时间、准备和终结时间组成。根据经验一般定额时间是基本时间的五倍。因此根据基本时间计算公式式中Tb-基本时间(min)-工作行程的计算长度,包括加工表面的长度、刀具切入和切出长度(mm)Z-工序余量(mm)n-工作的旋转速度(r/min)f-刀具的进给量(mm/r) -切削深度(mm)参考文献1.郑修本主编机械制造工艺学,北京;机械工业出版社,19992.陆剑中、孙家宁主编金属切削原理与刀具,北京;机械工业出版社,20053.许德珠主编机械工程材料,北京,高等教育出版社,20014.徐圣群主编简明机械加工工艺,上海,上海科学技术出版社,19875.陈榕林主编机械设计应用手册,北京,科学技术文献出版社,19956.陈立德主编机械设计基础,北京,高等教育出版社,20027.李益明主编机械制造工艺设计简明手册,北京,机械工业出版社,19938.上海柴油机厂工艺设备研究所编金属切削机床夹具设计手册,北京,机械工业出版社,19879. 钱祥生主编,开目CAPP软件自学教程,北京,机械工业出版社,200110.邵新宇主编,现代CAPP技术与应用,北京,机械工业出版社,2002结束语本设计在朱老师的悉心指导和严格要求下业已完成,从课题选择、方案论证到具体设计和调试,无不凝聚着各位老师的心血和汗水,在学校学习和生活期间,也始终感受着各位老师的精心指导和无私的关怀,我受益匪浅。在此向朱老师表示深深的感谢和崇高的敬意。 不积跬步何以至千里,本设计能够顺利的完成,也归功于各位任课老师的认真负责,使我能够很好的掌握和运用专业知识,并在设计中得以体现。正是有了他们的悉心帮助和支持,才使我的毕业论文工作顺利完成,在此向全体老师表示由衷的谢意。感谢他们三年来的辛勤栽培。课程设计,我想是我大学里、也是我学生时代中的最后的作业了,这次作业,也是我完成最认真、投入心血最大的一次作业。设计的顺利完成,离不开老师的悉心指导和严格要求,谢谢各位老师!三年来,在学校和各位老师孜孜不倦的教诲和无微不至的关怀下,我拥有了更加成熟的思想和更加豁达的心胸,也学到了可以独立于社会的一技之长和永不停息的终身学习理念。在此,向各位老师表示诚挚的感谢和崇高的敬意. 2009年10月9日- 29 -
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