1 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院 機械制造工藝學(xué) 課程設(shè)計說明書 設(shè)計題目 制定閥體加工工藝，設(shè)計車 36 外圓及 M20螺 紋底孔的車床夾具 班 級： 機設(shè) 09-1 設(shè) 計 者： 指導(dǎo)老師： 評定成績： 設(shè)計日期 2011 年 11月 28 日至 12月 16 日 2 目錄 設(shè)計任務(wù)書 . 3 課程設(shè)計說明書正文 . 4 序言 . 4 一 零件的分析 . 4 二 工藝規(guī)程設(shè)計 . 4 （一） 確定毛坯的制造形式 . 4 （二） 基面的選擇 . 5 （三） 制造工藝路線 . 5 （四） 機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的確定 . 5 （五） 確定切削用量 . 6 三 專用夾具設(shè)計 . 13 （一） 設(shè)計主旨 . 13 （二） 夾具設(shè)計 . 13 四 課程設(shè)計心得體會 . 14 參考文獻 . 15 3 哈爾濱理工大學(xué)榮成學(xué)院 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目 制定閥體加工工藝，設(shè)計車 36 外圓及 M20螺 紋底孔的車床夾具 設(shè)計要求 1 中批生產(chǎn) 2 選用通用設(shè)備 3 采用手動加緊機構(gòu) 設(shè)計內(nèi)容 1 繪制加工工件圖 2 制定零件的加工工藝過程，填寫零件加工工 藝過程卡一張和所有工序卡的工序卡 3 設(shè)計指定的工序夾具，繪制夾具全套圖紙 4 編寫設(shè)計說明書一份 班 級： 機設(shè) 09-1 設(shè) 計 者： 指導(dǎo)老師： 評定成績： 2011年 11 月 14 日 4 課程設(shè)計說明書正文 序 言 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分與業(yè)課滯后迚行的。這是我們在迚行畢業(yè)設(shè)計之前對所學(xué)個課程的一次深入的總合性的鏈接，也是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練。因此，它在我們的大學(xué)學(xué)習(xí)生活中占有十分重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將來從亊的工作迚行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中端粒自己分析問題，解決問題的能力，為今后參加祖國的現(xiàn)代化建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，設(shè)計尚有許多 丌足之處，懇請老師給予指教。 一 零件的分析 （一）零件的作用 閥體是整體裝置的主要零件，他支持中心部分，承受著部分靜載荷，因為閥體不整個機體連接，并丏中心部分不該零件工螺紋連接，因而該零件的螺紋承受著一定載荷，以及一定的沖擊力，所以該工件承受這靜勱載荷。 （二）零件的工藝分析 對零件進行分析 ,該零件屬于類回轉(zhuǎn)體零件 ,主體部分以中心軸為回轉(zhuǎn)中心 ,但是在外圓上附有 一 個尺寸不同的凸臺 ,二者軸線之間角度為 90, 回轉(zhuǎn)中心在同一徑向平面上。該工件兩端的沉孔和內(nèi)腔的壁精度要求高 ,內(nèi)腔壁的精度為 7級 ,且粗糙度 要求 Ra為 3.2 和 1.6,要求比較高。該零件屬于類回轉(zhuǎn)體的 ,兩個端面和內(nèi)腔需要加工 ，端面表面粗糙度為 12.5，要求精度不是很高。凸臺表面粗糙度為 12.5，粗加工就能達到要求?？滓缶葹榇怪倍葹?.08. 1. 20 mm孔為中心的加工表面 這一組加工表面包括： mmmmmm 453520 的階梯孔， M36 的螺紋， mm36 的外圓，還有軸向的兩個端面，其中主要加工表面為 mm20 的孔和 M36mm的螺紋。 2.徑向 mm36 的外圓 這一組加工表面包括： M20mm的螺紋孔和 mm36 的外圓。這兩組加工表面之間有一定的位置要求，主要是兩垂直軸線的垂直度是 0.08 5 由以上分析可知，對于這兩組加工表面而言 ，可以先加工其中一組表面，然后借助于專用的夾具加工另一組表面，并且保證他們之間的位置精度要求。 二 工藝規(guī)程設(shè)計 （一） 確定毛坯的制造形式 零件材料為鑄鐵，毛坯采用鑄造成型 （二） 基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程課程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確合理可以保證加工質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率。否則，就會使加工工藝過程問題百出，嚴重的還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法進行。 1.粗基準的選擇 對于一般的軸類零件而言，以外圓做為粗基準是完全合理的。對本零件來說，以 36 的外圓作為粗基準，加工 75 75的端面。 2.精基準的選擇 精基準的選擇主要應(yīng)該考慮基準重合的問題。當設(shè)計基準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算。用以加工表面 75 75的端面作為精基準。 （三） 制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)該是使零件的幾何形狀，尺寸精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在 生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以采用萬能機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)考慮經(jīng)濟效果，以降低生產(chǎn)成本。 工藝路線： 工序 1：鑄造毛坯 工序 2：失效處理 工序 3：車左端面，鉆 mm16 孔，精細鏜 mmmm 4335 mm20 的階梯孔。 工序 4：調(diào)頭，車 36 的端面，車 mm36 的外圓，車 M36的螺紋 工序 5：車上端面，車 36 的上端面及車孔 mm18 工序 6：攻螺紋 M20 工序 7：終檢 工序 8：包裝入庫 以上工藝過程詳見零件加工工藝過程卡 （四） 機械加工余量 ,工序尺寸及毛坯 尺寸的確定 根據(jù)以上原始材料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1.外圓表面 軸向取 40 mm，徑向與左端對齊取 41mm 2.右端面取余量值為 2mm 6 3.軸向三孔 毛坯為實心，不沖孔。三孔的表面粗糙度分別不同，參照工藝手冊確定工序尺寸及余量為： (1)鉆 20mm孔： 鉆孔： mm18 擴孔： mm7.19 2Z=1.7mm 精鏜： mm9.19 2Z=0.2mm 細鏜： mm20 2Z=0.1mm (2)鏜 mm35 的孔： 鏜孔： mm35 2Z=15mm (3)鏜 mm43 的孔： 鏜孔： mm41 2Z=6mm 鏜孔： 43 mm 2Z=2mm 4.上表面加工余量為 2mm （五） 確定切削用量 工序 1.鑄造毛坯 工序 2.失效處理 工序 3.車左端面，精細鏜 mmmm 4335 mm20 的階梯孔。 1.車左端面 （ 1） 端面加工最大加工余量： a=2mm 可一次切除 （ 2） 確定進給量 f：根據(jù)切削用量簡明手冊，當桿尺寸為 16 25mm，pa 3mm以及工件直徑為 40mm時 f=0.4-0.5mm/r，按車床說明書取 f=0.5mm/r. （ 3） 計算切削速度：見切削手冊CV= vyXpMV kfaT CvV（ 1） CV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.0260 242 35.015.02.0 =110.9m/min （ 4）確定主軸轉(zhuǎn)速：sn=wcdv1000（ 2） sn=wcdv1000=40 9.1101000r/min=883r/min 按機床選取 n=800r/min。所以實際切削速度：cv=1000dn（ 3） cv=1000dn=1000 80040 =100.5m/min 2.精細鏜 mmmm 4335 mm20 的階梯孔 （ 1） 鉆 孔mm16 7 f=0.4mm/r v=12m/min sn=min/16121000 r = 239r/min 按車床選取sn=200r/min 所以實際切削速度 cv=1000dn=10m/min (2)鏜 的孔mm43 最大單邊加工余量為 13.5mm，較厚，一次性不能完全加工分三次加工，第一次pa=8mm，第二次pa=4mm，第三次pa=1.5mm，分別進行計算： 1）第一次pa=8mm CV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.0860 242 35.015.02.0 =89m/min 確定主軸轉(zhuǎn)速： sn=wcdv1000=40891000 r/min=714r/min 按機 床選取 n=700r/min。所以實際切削速度：cv=1000dncv=1000dn=1000 70040 =88m/min 2)第二次pa=4mm CV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.0460 242 35.015.02.0 =98m/min 確定主軸轉(zhuǎn)速： sn=wcdv1000=40981000 r/min=780r/min 按機床選取 n=800r/min。所以實際切削速度：cv=1000dncv=1000dn=1000 80040 =100m/min 3)第三次pa=1.5mm CV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.05.160 242 35.015.02.0 =113m/min 8 確定主軸轉(zhuǎn)速： sn=wcdv1000=401131000 r/min=899r/min 按機床選取 n=900r/min。所以實際切削速度：cv=1000dncv=1000dn=1000 90040 =113m/min (3)鏜 mm35 的孔 最大單邊加工余量為 7.5mm，較厚，表面粗糙度 Ra=12.5，要求不大，可一次性切除，即可達到表面粗糙度要求，pa=7.5mm CV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.05.760 242 35.015.02.0 =90m/min 確定主軸轉(zhuǎn)速： sn=wcdv1000=40901000 r/min=722r/min 按機床選取 n=700r/min。所以 實際切削速度：cv=1000dncv=1000dn=1000 70040 =88m/min (4)鏜 mm20 的孔 最大單邊加工余量為 4mm，表面粗糙度 Ra=1.6，要求較高，精加工，可分兩步操作，第一次pa=3mm，第二次pa=1mm。分別進行計算： 1）第一次pa=4mm CV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.0460 242 35.015.02.0 =99m/min 確定主軸轉(zhuǎn)速： sn =wcdv1000=40991000 r/min=788r/min 按機床選取 n=800r/min。所以實際切削速度：cv=1000dncv=1000dn=1000 80040 =100m/min 2）第二次pa=1mm 9 CV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.0160 242 35.015.02.0 =121m/min 確定主軸 轉(zhuǎn)速： sn=wcdv1000=401211000 r/min=963r/min 按機床選取 n=1000r/min。所以實際切削速度：cv=1000dncv=1000dn=1000100040 =125.6m/min 工序 4： 車 36 mm端面 ,車 mm36 的外圓，車 M36的螺紋 1.車 mm36 外圓端面 (1)端面加工最大加工余量： a=2mm 可一次切除 (2)確定進給量 f：根據(jù)切削用量簡明手冊，當桿尺寸為 16 25mm， pa3mm 以及工件直徑為 40mm時 f=0.4-0.5mm/r，按車床說明書取 f=0.5mm/r. (3)計算切削速度：見切削手冊CV= vyXpMV kfaT CvVCV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.0260 242 35.015.02.0 =110.9m/min （ 4） 確定主軸轉(zhuǎn)速： sn=wcdv1000sn=wcdv1000=40 9.1101000r/min=883r/min 按機床選取 n=800r/min。所以實際切削速度：cv=1000dncv=1000dn=1000 80040 =100.5m/min 2.粗車 mm36 外圓，同時校驗機床功率及進給機構(gòu)強度 （ 1） 背吃刀量：單邊余量 Z=2mm，可一次切除。 （ 2） 進給量：根據(jù)切削手冊選用 f=0.5mm/r。 （ 3） 計算切削速度： CV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.0260 242 35.015.02.0 =110.9m/min （ 4） 確定主軸轉(zhuǎn)速： sn =wcdv1000 10 sn=wcdv1000=40 9.1101000r/min=883r/min 按機床選取 n=800r/min。所以實際切削速度： cv=1000dn=1000 80040 =100.5m/min （ 5） 檢驗機床功率：主切 削力cF按切削手冊公式計算 cF =ccFcFcFc FncyxpF kvfaC （ 4） 所以cF= 89.094.01005.022795 15.075.0 =1.4KN 切削時消耗功率cP=4106 ccvF =41061001400 KW=2.3KW 由機床說明書可知，當主軸轉(zhuǎn)速為 883r/min 時，可以正常加工。 3.車 M36的螺紋 （ 1） 切削速度的計算：參見切削用量手冊刀具壽命 T=60min，采用高速鋼螺紋車刀 ，規(guī)定粗車螺紋時pa=0.17走到次數(shù) i=4，精車螺紋時pa=0.08，走到次數(shù) i=2 cv=vyxpmv kfaT Cvvm/min 所以粗車螺紋時：cv= m in/75.011.1117.060 8.11 3.07.011.0 m=21.75m/min 精車螺紋時：cv= m in/75.011.1108.060 8.11 3.07.011.0 m=36.8m/min （ 2） 確定主軸轉(zhuǎn)速： 粗車螺紋時：sn=wcdv1000=36 57.211000 =190r/min 按機床說明書取 n=150r/min 實際切削速度 ：cv=17m/min 精車螺紋時： sn =wcdv1000=36 8.361000 =325r/min 按機床說明書取 n=300r/min 實際切削速度 ：cv=34m/min 工序 5：車上端面，車 36 外圓及車孔 mm18 1.車上端面。 11 最大加工余量為 2mm，表面粗糙度 Ra=12.5，要求不是很高 ，可一次性切除即可達到表面粗糙度要求， (1)背吃刀量：pa=2mm， (2)確定進給量 f：根據(jù)切削用量簡明手冊，當桿尺寸為 16 25mm，pa 3mm以及工件直徑為 40mm時 f=0.4-0.5mm/r，按車床說明書取 f=0.5mm/r. (3)計算切削速度：見切削手冊CV= vyXpMV kfaT CvVCV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.0260 242 35.015.02.0 =110.9m/min （ 4）確定主軸轉(zhuǎn)速： sn=wcdv1000sn=wcdv1000=36 9.1101000r/min=981r/min 按機床選取 n=1000r/min。所以實際切削速度：cv=1000dncv=1000dn=1000100040 =125m/min 2.車 36 外圓 （ 1）背吃刀量：單邊余量 Z=2mm，可一次切除。 （ 2）進給量：根據(jù)切削手冊選用 f=0.5mm/r。 （ 3）計算切削速度： CV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.0260 242 35.015.02.0 =110.9m/min （ 4）確定主軸轉(zhuǎn)速：sn=wcdv1000sn=wcdv1000=40 9.1101000r/min=883r/min 按機床選取 n=800r/min。所以實際切削速度： cv=1000dn=1000 80040 =100.5m/min 3.車 mm18 的孔。 單邊加工最大余量為 9mm，不能一次加工，需兩次走刀，第一次pa=6mm，第二次pa=3mm， 12 可分別計算： （ 1） 第一次pa=6mm CV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.0660 242 35.015.02.0 =92m/min 確定主軸轉(zhuǎn)速： sn=wcdv1000=36921000 r/min=824r/min 按機床選取 n=800r/min。所以實際切削速度：cv=1000dncv=1000dn=1000 80036 =90m/min （ 2） 第二次pa=3mm CV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.0360 242 35.015.02.0 =102m/min 確定主 軸轉(zhuǎn)速： sn=wcdv1000=361021000 r/min=913r/min 按機床選取 n=900r/min。所以實際切削速度：cv=1000dncv=1000dn=1000 90036 =101m/min 工序 6：攻螺紋 M20 1.切削速度的計算：參見切削用量手冊刀具壽命 T=60min，采用高速鋼螺紋車刀，規(guī)定粗車螺紋時pa=0.17 走到次數(shù) i=4，精車螺紋時pa=0.08，走到次數(shù) i=2 cv=vyxpmv kfaT Cvvm/min 所以粗車螺紋時：cv= m in/75.011.1117.060 8.11 3.07.011.0 m=21.75m/min 精車螺紋時：cv= m in/75.011.1108.060 8.11 3.07.011.0 m=36.8m/min 2.確定主軸轉(zhuǎn)速： 粗車螺紋時： sn =wcdv1000=18 57.211000 =380r/min 13 按機床說明書取 n=400r/min 實際切削速度 ：cv=22m/min 精車螺紋時：sn=wcdv1000=18 8.361000 =650r/min 按機床說明書取 n=600r/min 實際切削速度 ：cv=34m/min 工序 7：終檢 工序 8：包裝入庫 最后，將以上各工序切削用來那個，工時定額的計算結(jié)果，連同其他加工數(shù)據(jù)，一并填入機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡中，見附表 三 專用夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，通常需要設(shè)計 專用夾具。 決定設(shè)計車 36 外圓及 M20螺紋底孔的車床夾具。 （一）設(shè)計主旨 本夾具用來車 36 外圓及 M20螺紋底孔，要求如下： （ 1） 36 的端面表面粗糙度 Ra=3.6 （ 2） M20螺紋軸線與橫軸有 0.08mm的垂直度 因此，在本道工序的加工時，不但要保證精度要求還要考慮如何提高勞動生產(chǎn) 率，降低勞動強度。 （二） 夾具設(shè)計 1.定位基準的選擇 由零件圖可知， M20 螺紋軸線與橫軸最大有 0.08mm的垂直度，所以應(yīng)以左端面和mm433520 的孔為定位基準。 為了提高加工效率，現(xiàn)采用左端面，橫軸定位和銷軸定位的方法加工。如圖所示 2.切削力及加緊力的計算 切削力的指數(shù)公式為： cF = cFcFcFc ncyxpF vfaC pF=pFpFFpp ncyxpF vfaCfF=fFfFfFf ncyxpF vfaC查表得cFC=2795，cFx=1.0，cFy=0.75，cFn=-0.15，pFC=1940，pFx=0.9，pFy=0.6，pFn=-0.3，fFC=2880，fFx=1.0，fFy=0.5，fFn=-0.4. 14 （ 1） 車 36 外圓 由以上得pa=2mm， f=0.5mm/r， v=100m/min 得cF= 1667N pF=600N fF=645N 總切削力 F=1885N 在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù)，安全系數(shù) K =4321 KKKK式中 1K -基本安全系數(shù)， 1K =1.5 2K -加工性質(zhì)系數(shù)， 2K =1.1 3K-刀具鈍化系數(shù)，3K=1.1 4K -斷續(xù)切削系數(shù)， 4K =1.1 于是 ,F =KF =3763N 選用汽缸 -斜楔加緊機構(gòu)，楔角 = 010 ，其機構(gòu)形式選用 IV 型，則擴力比 i=3.42.為克服水平切削力，實際加緊力 N應(yīng)為 N=21 ffKF =7526N 式中， 1f 和 2f 為夾具定位面及加緊面上的摩擦系數(shù)， 1f = 2f =0.25. 汽缸選用 mm100 。當壓縮空氣單位壓力 p =0.5Mpa時，汽缸推力為 3900N,由于已知斜楔機構(gòu)的擴力比 i=3.42，故由汽缸產(chǎn)生的實際夾緊力為 N=3900N i =3900 3.42=13338N 此時 N已大于所需的 7526N的夾緊力，故本夾具可安全工作。 3.定位誤差分析 定位原件尺寸及公差的確定：定位原件尺寸如圖，公差要求與 M20mm垂直度最大為 0.08.與 mm43 同軸度相同。 15 四 課程設(shè)計心得體會 通過這段時間的機械設(shè)計課程設(shè)計迚一步鞏固、加深和拓寬所學(xué)的知識；通過設(shè)計實踐，