閥體工藝工裝設(shè)計(jì)及部分零件制作【摘要】本文首先對(duì)閥體進(jìn)行了分析，畫出了零件毛坯圖和零件圖。其次對(duì)零件進(jìn)行了工藝分析，設(shè)計(jì)出了工藝路線和填寫了工序過程卡，并對(duì)其中一道工序切削用量和工時(shí)額定計(jì)算方法進(jìn)行了具體說(shuō)明了。再次對(duì)粗車內(nèi)孔這道工序進(jìn)行了夾具設(shè)計(jì)可行性分析并最終確定，從而繪制出了夾具裝配圖和全部零件零件圖。最終寫出了所設(shè)計(jì)每個(gè)夾具零件工藝過程，并利用金工車間機(jī)床對(duì)其各個(gè)零件進(jìn)行了加工制作?！娟P(guān)鍵詞】閥體；加工工藝；夾具設(shè)計(jì)制造目錄1序言 31.1設(shè)計(jì)目標(biāo)和意義 31.2設(shè)計(jì)要求及內(nèi)容 32零件工藝分析 42.1零件作用 42.2零件工藝分析 43零件工藝設(shè)計(jì) 43.1確定毛坯 43.2工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 53.2.1定位基準(zhǔn)選擇 53.2.2制訂工藝路線 53.2.3選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具 63.2.4加工工序設(shè)計(jì) 74專用夾具設(shè)計(jì) 144.1定位基準(zhǔn)選擇 144.2定位誤差分析 154.2.1銑側(cè)面 154.3定位精度分析 154.4夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)明說(shuō)明 15結(jié)論 17致謝 181序言1.1設(shè)計(jì)目標(biāo)和意義畢業(yè)設(shè)計(jì)是在完成了機(jī)械設(shè)計(jì)工藝學(xué)、機(jī)床夾具設(shè)計(jì)及大學(xué)其它課程后，并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)基礎(chǔ)上一個(gè)教育步驟，它要求學(xué)生全方面地綜合利用本課程及相關(guān)課程理論和實(shí)踐知識(shí)，進(jìn)行零件加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)和加床夾具設(shè)計(jì)。其目標(biāo)和意義在于：(1)培養(yǎng)學(xué)生利用機(jī)械制造工藝學(xué)及相關(guān)課程（工程材料于熱處理、機(jī)械設(shè)計(jì)、公差和技術(shù)測(cè)量、金屬切削機(jī)床、金屬切削原理和刀具等）知識(shí)，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際中學(xué)到實(shí)踐知識(shí)，獨(dú)立地分析和處理工藝問題，含有設(shè)計(jì)一個(gè)復(fù)雜程度零件工藝規(guī)程能力。(2)能依據(jù)一個(gè)被加工零件技術(shù)要求，利用夾具設(shè)計(jì)原理和方法，學(xué)會(huì)擬訂夾具設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，提升結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。（3）培養(yǎng)學(xué)生熟悉并利用相關(guān)手冊(cè)、規(guī)范、圖表等技術(shù)資料能力。(4)深入培養(yǎng)學(xué)生識(shí)圖、制圖、運(yùn)算和編寫技術(shù)文件等基礎(chǔ)技能。1.2設(shè)計(jì)要求及內(nèi)容此次設(shè)計(jì)要求編制一個(gè)復(fù)雜程度零件機(jī)械加工工藝規(guī)程，按老師指定任務(wù)設(shè)計(jì)其中幾道工序?qū)Ｓ脢A具，并撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。學(xué)生在老師指導(dǎo)下，按任務(wù)書要求，認(rèn)真、有計(jì)劃按時(shí)完成設(shè)計(jì)任務(wù)。必需以負(fù)責(zé)態(tài)度對(duì)待自己所作技術(shù)決定、數(shù)據(jù)和計(jì)算結(jié)果。注意理論于實(shí)踐結(jié)合，以使整個(gè)設(shè)計(jì)在技術(shù)上是最優(yōu)異，在經(jīng)濟(jì)上是合理，在生產(chǎn)上是可行。具體內(nèi)容以下：（1）確定生產(chǎn)類型（通常為中批或大批生產(chǎn)），對(duì)零件進(jìn)行工藝分析。（2）選擇毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖（零件—毛坯合圖）。（3）擬訂零件機(jī)械加工工藝過程，選擇各工序加工設(shè)備及工藝裝備（刀具、夾具、量具、輔具），確定各工序切削用量及工序尺寸，計(jì)算某一代表工序工時(shí)定額。（4）填寫工藝文件：工藝過程卡片（或工藝卡片）、工序卡片（也可視工作量大小只填部分關(guān)鍵工序工序卡片）。（5）設(shè)計(jì)指定工序?qū)Ｓ脢A具，繪制裝配總圖和關(guān)鍵零件圖。（6）撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。2零件工藝分析2.1零件作用該閥體零件是經(jīng)過三個(gè)Φ35㎜孔和其它物體連接，在側(cè)面孔上安裝一個(gè)閥門，能夠利用閥門大小來(lái)控制液體流量，或和其它物體連接進(jìn)行工作。2.2零件工藝分析閥體共有上、下、側(cè)三個(gè)面，其中每一個(gè)面全部要和其它物體連接。最優(yōu)異行機(jī)械加工表面是精基準(zhǔn)I、L面，這時(shí)定位夾緊方案為:用一定位銷插入Φ35㎜孔內(nèi)限制二個(gè)自由度，在用活動(dòng)壓板壓住底板來(lái)限制其它四個(gè)自由度。由參考文件【2】中相關(guān)面和孔加工經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床能達(dá)成精度可知，上述技術(shù)要求是能夠達(dá)成，零件結(jié)構(gòu)工藝性也是可行。3零件工藝設(shè)計(jì)3.1確定毛坯依據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件。毛坯鑄造方法選擇砂型機(jī)器造型。由參考文件【1】，該種鑄件尺寸公差等級(jí)CT為8～10級(jí)，加工余量等級(jí)MA為G級(jí)。故取CT為10級(jí)，MA為G級(jí)。由參考文件【1】表2-4，用查表法確定各表面總余量圖3-1所表示。表3-1各加工表面總余量加工表面基礎(chǔ)尺寸（㎜）加工余量等級(jí)加工余量數(shù)值（㎜）說(shuō)明H面120H4頂面I面114H4頂面J面90H3頂面K面90G3底面L面114G4底面M面120G4底面N面154G4側(cè)面I、L面2-Φ35㎜孔35H3側(cè)面I、L面2-Φ25㎜孔25H3N面Φ35㎜孔35H3由參考文件【1】表2-5，可得鑄件關(guān)鍵尺寸公差，如表3-2所表示。表3-2關(guān)鍵毛坯尺寸級(jí)公差（㎜）關(guān)鍵面尺寸零件尺寸總余量毛坯尺寸公差CTH面12041240.3235內(nèi)圓面1352.537.50.24I面11441180.28J面903.593.50.28Φ25內(nèi)圓面1252.527.50.168Φ25內(nèi)圓面2252.527.50.168K面903.593.50.28Φ35內(nèi)圓面2352.537.50.24L面11441180.28M面12041240.32N面15441580.32Φ35側(cè)面內(nèi)圓面1352.537.50.243.2工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3.2.1定位基準(zhǔn)選擇精基準(zhǔn)選擇:精基準(zhǔn)選擇關(guān)鍵考慮基準(zhǔn)重合問題。當(dāng)設(shè)計(jì)基準(zhǔn)和工序基準(zhǔn)不重合時(shí)，應(yīng)該進(jìn)行尺寸換算。粗基準(zhǔn)選擇：考慮到以下幾點(diǎn)要求，選擇閥體零件關(guān)鍵孔（即Φ35㎜孔）毛坯孔和閥體內(nèi)壁作粗基準(zhǔn)：第一，在確保各加工面均用加工和來(lái)那個(gè)前提下，使關(guān)鍵孔加工余量盡可能均勻；第二，裝入閥體內(nèi)零件和閥體內(nèi)壁由足夠間隙；另外還應(yīng)確保定位正確、加進(jìn)可靠。最優(yōu)異行機(jī)械加工表面是精基準(zhǔn)I、L面，這時(shí)定位夾緊方案為:用一定位銷插入Φ35㎜孔內(nèi)限制二個(gè)自由度，在用活動(dòng)壓板壓住底板來(lái)限制其它四個(gè)自由度，這種方案適適用于中、大批生產(chǎn)，故方案可行。3.2.2制訂工藝路線依據(jù)各表面加工要求和多種加工方法能達(dá)成經(jīng)濟(jì)精度，確定各表面加工方法以下:初步擬訂加工工藝路線以下：工序1:車上表面及臺(tái)階端面工序2:車下表面及臺(tái)階端面工序3:銑側(cè)面工序4:鉆上表面4-Φ11㎜孔，擴(kuò)Φ25㎜孔工序5:锪Φ35㎜孔工序6:鉆下表面4-Φ11㎜孔，擴(kuò)Φ25㎜孔工序7:锪Φ35㎜孔工序8:鉆側(cè)面2-Φ11㎜孔工序9:擴(kuò)側(cè)面Φ35㎜孔因?yàn)樵谠O(shè)計(jì)銑床家俱時(shí)需要用下表面上Φ11㎜孔插入菱形銷來(lái)定位，故銑側(cè)面這道工序應(yīng)安排在鉆孔完成后進(jìn)行，所以修改后方案以下：工序1:車上表面及臺(tái)階端面工序2:車下表面及臺(tái)階端面工序3:鉆上表面4-Φ11㎜孔，擴(kuò)Φ25㎜孔工序4:锪Φ35㎜孔工序5:鉆下表面4-Φ11㎜孔，擴(kuò)Φ25㎜孔工序6:锪Φ35㎜孔工序7:銑側(cè)面工序8:鉆側(cè)面2-Φ11㎜孔工序9:擴(kuò)側(cè)面Φ35㎜孔以上工藝過程詳見機(jī)械加工工藝過程卡片和機(jī)械加工工序卡片。3.2.3選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具因?yàn)樯a(chǎn)類型為中、大批生產(chǎn)，故加工設(shè)備宜以通用機(jī)床為主，輔以少許專用機(jī)床。其生產(chǎn)方法為以通用機(jī)床加專用機(jī)床為主，輔以少許專用機(jī)床流水生產(chǎn)線。工件在各機(jī)床上裝卸及各機(jī)床間傳送均由人工完成。車上表面及臺(tái)階端面。選擇C620-1車床（參考文件【2】表4-3），選擇正方形刀片結(jié)構(gòu)端面車刀，專用夾具和游標(biāo)卡尺。車下表面及臺(tái)階端面。選擇C620-1車床（參考文件【2】表4-3），選擇正方形刀片結(jié)構(gòu)端面車刀，專用夾具和游標(biāo)卡尺。鉆上表面4-Φ11㎜孔，擴(kuò)Φ25㎜孔。選擇鉆床Z525（參考文件【2】表4-5），選擇直柄麻花鉆（參考文件【2】表5-6），直柄擴(kuò)孔復(fù)合鉆，選擇專用夾具、快換夾頭、游標(biāo)卡尺及塞規(guī)。锪Φ35㎜孔。選擇C365L轉(zhuǎn)塔車床（參考文件【2】表4-6），選擇90度Φ35㎜锪鉆、游標(biāo)卡尺及塞規(guī)。鉆下表面4-Φ11㎜孔，擴(kuò)Φ25㎜孔。選擇鉆床Z525（參考文件【2】表4-5），選擇直柄麻花鉆（參考文件【2】表5-6），直柄擴(kuò)孔復(fù)合鉆，選擇專用夾具、快換夾頭、游標(biāo)卡尺及塞規(guī)。锪Φ35㎜孔。選擇C365L轉(zhuǎn)塔車床（參考文件【2】表4-6），選擇90度Φ35㎜锪鉆、游標(biāo)卡尺及塞規(guī)。銑側(cè)面。選擇X53T銑床（參考文件【2】表4-16），選擇高速鋼鑲齒三面刃銑刀（參考文件【2】表5-33），選擇專用夾具、游標(biāo)卡尺。鉆側(cè)面2-Φ11㎜孔。選擇鉆床Z525（參考文件【2】表4-5），選擇直柄麻花鉆（參考文件【2】表5-6），選擇專用夾具、游標(biāo)卡尺及塞規(guī)。擴(kuò)側(cè)面Φ35㎜孔。選擇鉆床Z525（參考文件【2】表4-5），直柄擴(kuò)孔復(fù)合鉆，選擇專用夾具、游標(biāo)卡尺及塞規(guī)。3.2.4加工工序設(shè)計(jì)工序1:車上表面及臺(tái)階端面（1）車Φ50㎜上表面1）確定切削深度：因?yàn)榇旨庸び嗔績(jī)H為4㎜，可在二次走刀內(nèi)完成，故=2㎜2）確定進(jìn)給量f：依據(jù)參考文件【3】，當(dāng)?shù)稐U尺寸為㎜，≦3㎜和工件直徑為50㎜時(shí)，f=0.4～0.5根據(jù)C620-1車床說(shuō)明書取f=0.43）計(jì)算切削速度：按參考文件【3】表1.27，切削速度計(jì)算公式為（壽命選T=60min）4）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：依據(jù)參考文件【2】表4-3，取機(jī)床轉(zhuǎn)速為400r/min則實(shí)際切削速度5）計(jì)算切削工時(shí)：（2）車Φ100㎜上表面1）確定切削深度：=2㎜2）確定進(jìn)給量f：依據(jù)參考文件【3】，當(dāng)?shù)稐U尺寸為㎜，≦3㎜和工件直徑為100㎜時(shí)，f=0.6～0.9根據(jù)C620-1車床說(shuō)明書取f=0.73）計(jì)算切削速度：按參考文件【3】表1.27，切削速度計(jì)算公式為（壽命選T=60min）4）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：依據(jù)參考文件【2】表4-3，取機(jī)床轉(zhuǎn)速為185r/min則實(shí)際切削速度5）校驗(yàn)機(jī)床功率：主切削力按參考文件【3】表1.29所表示計(jì)算公式計(jì)算切削時(shí)消耗功率為由參考文件【3】表1.30中C620-1機(jī)床說(shuō)明書可知，C620-1機(jī)床主電動(dòng)機(jī)功率為7.8KW，當(dāng)主軸轉(zhuǎn)速為185r/min，主軸傳輸最大功率為5.9KW,數(shù)以機(jī)床功率足夠，能夠正常加工。6）校驗(yàn)機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)強(qiáng)度：已知主切削力=456.4N，徑向切削力按參考文件【3】表1.29所表示公式計(jì)算軸向切削力取機(jī)床導(dǎo)軌和床鞍之間摩擦系數(shù)，則切削力在縱向進(jìn)給方向?qū)M(jìn)給機(jī)構(gòu)作用力為而機(jī)床縱向進(jìn)給機(jī)構(gòu)了承受最大縱向力為3530N，故機(jī)床進(jìn)給系統(tǒng)可正常工作。7）計(jì)算切削工時(shí)：工序2:車下表面及臺(tái)階端面（1）車Φ50㎜上表面1）確定切削深度：因?yàn)榇旨庸び嗔績(jī)H為4㎜，可在二次走刀內(nèi)完成，故=2㎜2）確定進(jìn)給量f：依據(jù)參考文件【3】，當(dāng)?shù)稐U尺寸為㎜，≦3㎜和工件直徑為50㎜時(shí)，f=0.4～0.5根據(jù)C620-1車床說(shuō)明書取f=0.43）計(jì)算切削速度：按參考文件【3】表1.27，切削速度計(jì)算公式為（壽命選T=60min）4）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：依據(jù)參考文件【2】表4-3，取機(jī)床轉(zhuǎn)速為400r/min則實(shí)際切削速度5）計(jì)算切削工時(shí)：（2）車Φ100㎜上表面1）確定切削深度：=2㎜2）確定進(jìn)給量f：依據(jù)參考文件【3】，當(dāng)?shù)稐U尺寸為㎜，≦3㎜和工件直徑為100㎜時(shí)，f=0.6～0.9根據(jù)C620-1車床說(shuō)明書取f=0.73）計(jì)算切削速度：按參考文件【3】表1.27，切削速度計(jì)算公式為（壽命選T=60min）4）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：依據(jù)參考文件【2】表4-3，取機(jī)床轉(zhuǎn)速為185r/min則實(shí)際切削速度5）計(jì)算切削工時(shí)：工序3:鉆上表面4-Φ11㎜孔，擴(kuò)Φ25㎜孔(1)鉆上表面4-Φ11㎜孔1)確定進(jìn)給量f：依據(jù)參考文件【3】表2.7，當(dāng)鑄鐵時(shí)，f=0.52～0.64mm/r依據(jù)機(jī)床說(shuō)明書，取f=0.36mm/r。2）計(jì)算切削速度：依據(jù)參考文件【3】表2.15，查得切削速度v=14m/min∴依據(jù)機(jī)床說(shuō)明書，取=392r/min,故實(shí)際切削速度為3）計(jì)算切削工時(shí)：l=11㎜以上為鉆一個(gè)孔機(jī)動(dòng)時(shí)間，故本工序機(jī)動(dòng)時(shí)間為（2），擴(kuò)Φ25㎜孔1）確定進(jìn)給量f：依據(jù)參考文件【3】表2.7，當(dāng)鑄鐵時(shí)，f=0.0.78～0.0.96mm/r依據(jù)機(jī)床說(shuō)明書，取f=0.62mm/r。2）計(jì)算切削速度：依據(jù)參考文件【3】表2.15，查得切削速度v=15m/min∴依據(jù)機(jī)床說(shuō)明書，取=195r/min,故實(shí)際切削速度為3）計(jì)算切削工時(shí)：l=10㎜工序4:锪Φ35㎜孔(1)確定進(jìn)給量f：依據(jù)相關(guān)資料介紹，锪沉頭孔時(shí)進(jìn)給量及切削速度約為鉆孔，故，按機(jī)床取f=0.28mm/r2）計(jì)算切削速度：按機(jī)床選擇=44r/min，所以實(shí)際切削速度3）計(jì)算切削工時(shí)：l=15㎜工序7:銑側(cè)面（1）確定進(jìn)給量f：依據(jù)參考文件【3】表3.3，（2）計(jì)算切削速度：依據(jù)切削時(shí)切削速度公式為（3）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：按機(jī)床選擇=18r/min，所以實(shí)際切削速度當(dāng)=18r/min，工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為查機(jī)床說(shuō)明書，取=40m/min(4)計(jì)算切削工時(shí)：依據(jù)參考文件【2】表7-7，切削基礎(chǔ)時(shí)間為4專用夾具設(shè)計(jì)為了提升勞動(dòng)效率，確保加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，通訊行需要設(shè)計(jì)專用夾具。經(jīng)過指導(dǎo)老師指導(dǎo)，決定設(shè)計(jì)第7道工序—銑側(cè)面銑床夾具。該夾具將用于X53立式銑床，刀具為高速鋼鑲齒三面刃銑刀，對(duì)共建側(cè)面進(jìn)行加工；第8道工序—鉆側(cè)面2—Φ11孔，該夾具用于Z525立式鉆床。4.1定位基準(zhǔn)選擇（1）由零件圖可知，銑側(cè)面能夠讓側(cè)面朝上，用心軸和一個(gè)菱形銷定位安裝在夾具體上，在工件下方用一輔助支承來(lái)避免因銑削力而使工件彎曲情況。（2）鉆側(cè)面2—Φ11孔，能夠采取銑側(cè)面定位加緊方案。（3）切削力及夾緊力計(jì)算。刀具：高速鋼鑲齒三面刃銑刀，Φ225mm，z=20，則式中：=650，=3.1mm，=1.0mm，=0.08mm，=0.72，=40mm（在加工面近似值）=0.86，=225mm，=0.86，0，z=20，所以計(jì)算切削里時(shí)，必需考慮安全系數(shù)，安全系數(shù)式中——基礎(chǔ)安全系數(shù)，1.5；——加工性質(zhì)系數(shù)，1.1；——刀具鈍化系數(shù)，1.1；——斷續(xù)切削系數(shù)，1.1。則N為克服水平切削力，實(shí)際夾緊力N應(yīng)為由