机械制造技术课程设计-阀盖加工艺及专用夹具设计

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1、目录第一章 引 言 .2第二章 零件的工艺分析及生产类型确定.32.1 零件的作用 .32.2 零件的工艺分析.32.2.1 零件分析 .32.1.2 阀盖主要技术要求 .32.1.3 审查阀盖的工艺性 .32.1.4 确定零件的生产类型.4第三章 确定毛坯种类 .53.1 选择毛坯 .53.2 确定铸件加工余量及形状.5第四章 工艺规程设计 .64.1 定位基准的选择.64.2 拟定阀盖工艺路线.74.3 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定.84.4 切削用量、时间定额的计算.9第五章 专用 夹具设计 .165.1 问题提出 .165.2 夹具设计 .165.2.1 定位基准的选择.165.

2、2.2 切削力与夹紧力的计算.165.2.3 定位误差分析 .165.2.4 夹具设计及操作的简要说明.17第六章 总结 .19参考文献 .20全套图纸加扣 3012250582 第一章第一章引引 言言中国的机械生产行业是一个生产具备一定外形位置及尺寸的工件和产品，并且将他们制作成机械行业的设备。机械生产行业的产品不但能直接给大家使用，又能给别的行业供应生产设备，机械制造行业中有着各种各样的机械或其他的设备。制造业是人们的生活中所离不了的，所以制造业是国家对经济发展的至关紧要的一个行业，这也系对国家基础经济发展里面中，非常主要的重大支撑。所以说从其中一种层面的来说，机构生产的技能的高和的重要指

3、标是每个国家经济上面整体能力及科技水准的量衡。生产上面使用的夹具也是放在各种机器上面把零件重力夹紧、精准定位，把切削刀具固定引导方向的一种设备，它的最主要的一个功能是将零件对应与生产设备和加工刀具的一个合理的方位，并在生产折工程中维持一个不改变位置，是当代工业生中的一个非常明显的特色：现代零件发展得比较快，对品质的要求比较高，种类上面的不同规格也不少，产品新陈代谢的时间比较快。体现了在机械制造业上面，多个种类、批量不大生产的类型比例当中，是占了一个非常大的比例。这是为了顺应了这一系列要求，一定要做好这种生产技术上面的前序工作，从而机床使用的装夹工具是加工中非常重要的一部分。第二章第二章零件的工

4、艺分析及生产类型确定零件的工艺分析及生产类型确定2.1 零件的作用零件的作用题目所给的是阀盖零件，阀盖是机器的基础零件，是起 密封的 作用的构 件，而且 承受 非常大 的力 ,也有 着定位 的作用 ,使各个 零件之间能够保 持有合理 的位置 。彼此协调工作，以传递动力、改变速度、完成机器或部件的预定功能。要求阀盖零件要有足够的刚度和强度。因此，阀盖零的加工质量直接影响机器的性能、精度和寿命。2.2 零件的工艺分析零件的工艺分析2.2.1 零零件件分分析析1）从零件图上可以看出零件的主要加工表面为钻20 孔， 钻 4-7 孔，车 36 螺纹外圆 。2）工序安排以阀盖车36 螺纹外圆端面定位，装夹

5、工件，达到了设计基准，工艺基准的统一。2.1.2 阀阀盖盖主主要要技技术术要要求求2.1.3 审审查查阀阀盖盖的的工工艺艺性性1）零件材料 HT200，切削加工性良好。2）阀盖上外圆50、孔 30 中心线有平行度要求，为保证加工精度，工艺安排应粗、精加工分开。3）主要表面虽然加工精度较高，但可以在正常的生产条件下，采用较经济的方法保证质量地加工出来2.1.4 确确定定零零件件的的生生产产类类型型零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制定具有决定性的影响。生产类型一般可分为中批量生产、大批生产和单件生产三种类型。本设计采用了生产类型为中批量生产

6、，生产批量按年产5000 件。第三章第三章确定毛坯种类确定毛坯种类3.1 选择毛坯选择毛坯阀盖的材质选用HT200。因为阀盖为中批量每年的生产的水平，并且阀盖的轮廓的尺寸并不是太大，铸造件表面的质量要达到的要求比较高，因此可以选择铸造件质量比较平稳的机器砂模铸造，不仅实用批量生产。也方便了铸造的加工程序，并而且还能够增加劳动的生产校率。3.2 确定铸件加工余量及形状确定铸件加工余量及形状根据前面资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的各个加工工序的加工余量下面毛胚图：第四章第四章工艺规程设计工艺规程设计4.1 定位基准的选择定位基准的选择1 选择粗加工基准 非加工表面作为粗基准可以

7、保证要加工的面与不要加工的面之间的位置关联精度。若零件上有许多不用加工的表面此时选取粗基准需要选用高的位置精度要求的面。，遵循使用的关联表面要达到加工余量要求均衡这一原则。这样就能确保平均地去除少量的剩余量，使零件表面构造更加精细，在耐磨性方面得到极大的提高。遵循使用加工的剩余量达到最小的表面这一原则，不可。如果不按照这一原则选择则会导致无法对这个面所拥加工量剩余进行保证的危险情况，最终威胁到设计本身。遵循尽力选用平整、光滑洁净、拥有足够面积的表面这一原则，否则将无法对加工定位的精确性进行测定，夹具对工件的固定是否成功。选择粗基准时必须考虑到表面的冒口、毛刺、浇口等，有时还需要对其加工。由于粗

8、基准大多有无规则的表面，应当防止反复运用。多次运用无法确保表面间位置精确。对于本阀盖零件而言，参照互为基准加工选择的原则，选取此阀盖的20 孔来作为此零件加工的粗加工基准，利用20 孔平面的定位支承以及端面来作为主要定位加工基准，来限制z、z、y、y、几个的自由度。然后以一面来定位来消除x、方向的自由度，从而达到定位的目的。2 选择精加工基准 让零件拥有相同或者类似的设计基准与定位基准可以大范围的避免定位基准与设计基准的偏差所引起的基准偏差，否则要花很长的时间去消除这些偏差。这便是基准重合原则。尽可能采用不要采取不同的定位基准。如此一来便益于我们轻松快捷的选定每个表面间的位置精度，将本来需要进

9、行的基准转换间的错误将小至最低，且选用统一夹具的各工序，可缩小工作量。这便是基准统一原则。精基准的选取时，有些被频繁加工的两个被加工面之间能够以彼此作自己的加工基准。这便是互为基准的原则。(4).一些需要剩余量少且均匀的精加工或光整加工工序能够选用被加工表面自身作基准。这便是自为基准原则。主要考虑到阀盖零件基准重合的问题以及便于装夹，选择已加工完孔孔平面来作为精加工基准。4.2 拟定阀盖工艺路线拟定阀盖工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能用工装夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率，以便使生产成本尽量下降。工艺路线的拟定包括：定位基准的选择；各表面

10、加工方法的确定；加工阶段的划分；工序集中程度的确定；工序顺序的安排。表 2.1 工艺路线方案一工序号工序名称工 序 内 容1铸铸造成型2时效热处理3钻钻 4-7 孔4钻锪 4-13 孔5车车 362 螺纹6车车 36 螺纹外圆7车车右端成型8钳钳工9终检终检表 2.2 工艺路线方案二工序号工序名称工 序 内 容1铸铸造成型2时效热处理3车车 36 螺纹外圆4车车右端成型5车车 362 螺纹6钻钻 4-7 孔7钻锪 4-13 孔8钳钳工9终检终检工艺路线的比较与分析：第二条工艺路线不同于第一条是将工序钻孔与工序车外圆面工序对调， 钻孔工序放到后面。其它的先后顺序均没变化。通过分析发现这样的变动提

11、高了生产效率。而且对于零的尺寸精度和位置精度都有太大程度的帮助。采用互为基准的原则，先加工平面，然后以平面为精基准再加工平面上的各孔，这样便保证了，平面的平行度要求同时为加平面上各孔保证了垂直度要求。符合先加工面再钻孔的原则。若选第一条工艺路线， 加工不便于装夹，并且毛坯的端面与轴的轴线是否垂直决定了钻出来的孔的轴线与轴的轴线是非平行这个问题。所以发现第一条工艺路线并不可行。如果选取第二条工艺方案，先加各平面，然后以这些已加工的孔为精基准，加工其它各孔便能保证各孔的形位公差要求从提高效率和保证精度这两个前提下，发现第二个方案比较合理。所以我决定以第二个方案进行生产。具体的工艺过程见工艺卡片所示

12、。4.3 机械加工余量、工序尺寸及公差的确定机械加工余量、工序尺寸及公差的确定车外圆面加余量为1mm 公差 0.1，中孔 20 孔加工余量盲孔mm公差根据文献查阅得0.2mm，四小孔余量3.5mm4.4 切削用量、时间定额的计算切削用量、时间定额的计算工序：铸造工序：热处理 (正火 )工序： 车 36 螺纹外圆机床：车床 CK6140刀具：硬质的合金端面车刀（1）粗车车削深度：pa0.5pamm进给量：据相关的 机械加工工艺手册 中的表 2.3.73，取faZmmaf/25. 0车削速度：据相关的 机械加工工艺手册 中的表 2.3.81，取VsmV/4机床主轴转速：，取n010001000 4

13、 60191 / min3.14 151Vnrd min/200rn 实际车削速度：V03.14 151 2004.19/10001000 60d nVm s 进给量：fVsmmZnaVff/67.1160/2001425. 0工作台每分进给量：mfmin/2 .700/67.11mmsmmVffm：参照书籍 机械加工工艺手册 中的表 2.3.81,amma240机床刀具切入长度：1lmmaDDl42) 31 ()(5 . 0221机床刀具切出长度：取2lmml22走刀次数为 1机动时间：1jtmin55. 02 .700242341211mjflllt（2）精车车削深度：pa0.5pamm精

14、车进给量：参照书籍 机械加工工艺手册 表 2.3.73，取faZmmaf/15. 0精车车削的速度：参照书籍 机械加工工艺手册 表 2.3.81，V取smV/6机床传动主轴的转速：，取n010001000 6 60288 / min3.14 150Vnrd min/300rn 精车实际车削速度：V03.14 150 3006.28/10001000 60d nVm s 精车进给量：fVsmmZnaVff/5 .1060/3001415. 0精车机床工作台每分进给量： mfmin/630/5 .10mmsmmVffm精车刀具切入长度：精车时1lmmDl4001精车刀具切出长度：取2lmml22精

15、车走刀次数为1精车机床机动时间：2jtmin18. 16302400341212mjflllt所以 本工序机床机动时间min73. 118. 155. 021jjjttt工序： 车右端成型钻 20 孔：同时应校验机床功率及进给机构强度切削深度：单边余量，进行次走刀；2pamm2进给量：根据 机械加工工艺手册 15-10 可得：选用；0.6/fmm r计算切削速度： 0.20.150.352426030.6115.4/minm确定主轴转速：10001000 115.4367.5 / min19cswvnrd按机床选取，所以实际切削速度：430 /minnr19 430135/ min100010

16、00wd nvm切削工时 : 其中12llltnf12110,2,4lll故1102431.35min430 0.6t 精镗 20 孔切削深度：单边余量，进行次走刀；0.5pamm2进给量：；0.6/fmm r计算切削速度： 0.20.150.352426020.6122.5/minm确定主轴转速：10001000 122.5390 / min20cswvnrd按机床选取，所以实际切削速度：430 /minnr20 430135/ min10001000wd nvm切削工时 : 其中12llltnf12228,2,4lll故2282421.82min430 0.6t镗 30 孔刀具： YG8

17、硬质合金车刀14mm，进给量为，刀具耐用度为， , 0.20.46090min90dmm。82eamm,/s,（参考文献 【1】表 17-69）,刀具耐3pmm1zfmm82emm用度为，根据文献 【1】 ，表 19-67，6090tmin得： v=0.70.250.50.60.30.328.3pzedtafaz 37.51/m min3.14 30 37.51636 / min10001000dvnr由机床转速数列，取600 /nr min mmflllt21)31 ()(5 . 0221BDDl mml312 mmBDDl322)609090(5 . 02)(5 . 022221mml32

18、mmflllt21min53. 06003 . 033260车 40 外圆选用车 50 外圆，来对零件进行加工刀具选择材质为硬质合金的车刀5YT进给的量：按照参考资料 5附表 2.5-39，选择frmmf/25. 0切削加工的速度：根据参考书 5附表 2.4-46，选择VsmV/43. 0根据公式（ 2.6）车床主轴的转动速度：n，选择010001000 0.43 60821 / min3.14 40Vnrd900 /minnr实际切削加工的速度：V03.14 40 9000.47/10001000 60d nVm s 被切削加工层的长度：l22lmm车刀切入的长度：1l17(1 2)1202

19、4.122rDlctgkctgmm车刀切出的长度：2l02l走刀的次数是1按照参考书 5附表 2.3-46 可以知道车 52 外圆辅助所耗掉的时间11.77ft 车 50 外圆选用 CAK6140 车床，来对零件进行加工刀具选择材质为硬质合金的车刀5YT深度加工：pa1pamm机床的加工进给距离：依据教科书籍 3资料表 2.3-67，刀具刀f杆伸出的长度选择，切削加工的深度是=。所以进给量mm200Fa0.5mm确定为0.15/fmm r切削加工的速度：依据教科书籍 3资料表 2.4-5，得出V3.18/190.8/minVm sm主轴制造时的转动速度：n，取010001000 190.810

20、29 / min3.14 50Vnrd1000 /minnr实际的车削的速度，： v3.14 60 10003.09/10001000 50dnvm s车床工作台每分钟的进给量：mf0.15 1000150/minmffnmm车削层的长取：l35lmm车刀切入的长度得：1l10.5(2 3)22.8730pralmmtgktg刀具切出的距离为： 取2lmml532mml42行程的次数：i1i机器加工的时间：1jt121352.8740.279min150jmllltf根据参考书 1附表 2.1-38 加工工的步辅助时间是： min1.86工序： 钻 4-7 孔根据零件的形状选择Z525 式的机

21、床，按照参考书籍7的表4.3-14 至 4.5-16 能够知道其技术的参数加工孔的刀具选用为高速钢钻头， ；7dmm扩孔的刀具选用材质选合金锥柄的扩钻；7dmm（1）加工孔；7深度的加工：pa3.5pamm加工进给的量f：查参考书籍 2的表 9-74 取，0.250.30/fmm r由机床的使用说明书，选取技术的参数： 0.25/fmm r加工时速度 V：查参考书籍 2的表 6-77 取： 1.0/60/Vm sm min钻床主轴的转速n：10001000601910 / min3.147vnrd由钻床使用说明书选用： 1600 /nr min加工的实际的速度：1600 3.14 70.84/

22、10001000 60n dVm s加工的用时：查参考书籍 7的表 6.3-6 可知： 12lllTfn（1-8）得 123510.530.12min80.25 1600lllTsfn工序：锪 4-13 孔深度的加工： ； pa1.75pmam加工进给的量f：查参考书籍 2的表 6-68 取，0.50.60/fmm r由钻床使用说明书得： 0.5/fmm r加工时的实际速度V：查参考书籍 2的表 3-83 得出： 1V=0.5/30/min2Vm sm钻钻床主轴转速n：10001000 30707 / min3.14 13vnrd查钻床使用的说明书选用： 630 /nr min加工实际的速度：

23、630 3.14 130.45/10001000 60n dVm s加工的用时：查参考书籍 2的表 5.2-6 知道： 12lllTfn公式当中：，35lmm13.5121202522rDlctgkctgmm23lmm写入公式 1-8 知道： 1235530.14min90.5630lllTsfn工序 去毛刺工序 检验第五章第五章专用专用夹具设计夹具设计5.1 问题提出问题提出本夹具主要用来钻47 孔夹具设计精度要求，因为位置精度要求不高，也无需表面粗糙度要求，故再本道工序加工时主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。5.2 夹具设计夹具设计5.2.1 定定位位基基准准的的选选择择此零件放

24、在钻床上加工，刀具为7 直柄麻花钻。由零件分析，选择用定孔心轴定位，就可以限制各个自由度.5.2.2 切切削削力力与与夹夹紧紧力力的的计计算算由于本道工序完成的钻削，因此切削力为钻削力。由参考文献1，表 2.4-69 得：轴向力 F： 1.20.759.81 42FFdfk扭矩 M： 2.20.89.81 0.012MMdfk式中： 10dmm0.43/fmm r1.16MFMMMPmkkk 1.20.759.81 42 20.50.431.169519.27FN 2.20.89.81 0.012 20.50.431.1653.45MN mm夹紧力的方向在轴线上，与M 产生的转矩同轴，所以夹紧

25、力F 不需要太大，只要工件相对与夹具体没有移动就可以了。5.2.3 定定位位误误差差分分析析利用夹具在机床上加工时，机床、夹具、工件、刀具等形成一个封闭的加工系统。它们之间相互联系，最后形成工件和刀具之间的正确位置关系。因此在夹具设计中，当结构方案确定后，应对所设计的夹具进行精度分析和误差计算。由工序可知，本道工序只需钻7 孔，所以孔的精度无需考虑，只保证它垂直与中心孔就可以了。在垂直方向可能存在偏转（参见钻孔装配图） 。其计算同前面的计算相同。转角定位误差为既是（由下的图可知）：1max1min2max2min25.021 24.9860.359.971()()22 1270.083465d

26、wDdDdarctgarctgL 除了上面的误差外，影响孔位置度的因素还有：1） 、钻模板上装衬套孔的尺寸公差：142.03342.0170.016mm 2） 、衬套与钻套配合的最大间隙：230.021 30.0080.013mm 3） 、钻套与钻头配合的最大间隙：320.541 20.50.041mm 4） 、钻套的同轴度公差： 40.005mm 所以 综合误差为：2222222212340.0160.0130.0410.0050.046mm 能满足零件要求。5.2.4 夹夹具具设设计计及及操操作作的的简简要要说说明明本夹具用于在钻床上加工孔，工件以20 端面与其面上20 孔定位 ,采用开口

27、压板压紧工件,加工完一个工件后 ,松了螺母 ,拆下工件 ,加工另一个工件 ,如夹具装配图所示。第六章第六章总结总结 时光飞逝，为期两周的课程设计已经接近尾声。回首这两周的设计过程，感慨万千。使我从中学到了以前在课内根本就学不到的东西。受益匪浅！在这次设计过程中，使我真正的认识到自己的不足之处，以前上课没有学到的知识，在这次设计当中也涉及到了。使我真正感受到了知识的重要性。这次设计将我以前学过的机械制造工艺与装备、公差与配合、机械制图、工程材料与热处理工艺等知识很好的串联了起来，起到了穿针引线的作用，巩固了所学知识的作用。在课程设计中，首先是对工件机械加工工艺规程的制定，这样在加工工件就可以知道

28、用什么机床加工，怎样加工，加工工艺装备及设备等，因此，工件机械加工工艺规程的制定是至关重要的。.参考文献参考文献1陈国香 .机械制造与模具制造工艺学M.北京：清华大学出版社，20062李彩霞 .机械精度设计与检测技术M.上海：上海交通大学出版社， 20063黄健求 .机械制造技术基础 M.北京：机械工业出版社，20054陈宏钧 .实用金属切削手册 M. 北京：机械工业出版社，20055杨峻峰 .机床及夹具 M. 北京：清华大学出版社，20056方子良 .机械制造技术基础 M.上海：上海交通大学出版社，20057王伯平 .互换性与测量技术基础M. 北京：机械工业出版社，20048武良臣 .敏捷夹具设计理论及应用M.北京：煤炭工业出版社，20039孙丽媛 .机械制造工艺及专用夹具设计指导M.冶金工业出版社，2002