1、设计说明书题目：阀体零件的工艺规程及车 M20 螺纹底孔和 36 外圆夹具设计学 生：学 号：专 业：机电一体化专业班 级：机电 09-2 班指导老师：摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。阀体加工工艺规程及其车 M20 螺纹底孔和 36 外圆的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出
2、夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。全套图纸，加 153893706ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and
3、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 o
4、n 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 com
5、ponents 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 c
6、oncrete 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
7、cutting specifications, clamp, the localization, the error目 录序言1一. 零件分析 21.1 零件作用 21.2 零件的工艺分析 3二. 工艺规程设计42.1 确定毛坯的制造形式 42.2 基面的选择传 52.3 制定工艺路线 82.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 82.5 确定切削用量及基本工时9三 夹具设计123.1 问题的提出123.2 定位基准的选择133.3 切削力及夹紧力计算133.4 定位误差分析143.5 夹具设计及操作简要说明15总 结16致 谢17参考文献 18第 1 页 共 23 页序 言机械制造业是
8、制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。阀体加工工艺规程及其车 M20 螺纹底孔和 36 外圆的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸
9、确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。第 2 页 共 23 页一、 零件的分析1.1 零件的作用阀体是用来控制流体的方向、压力、流量的装置。阀门是使配管和设备内的介质（液体、气体、粉末）流动或停止、并能控制其流量的装置。待查1.2 零件的工艺分析阀体有 3 组加工面他们有位置度要求。这 3 组加工面的分别为1，以左端面为基准的
10、加工面，这组加工面包括右端面，20 孔，M36x1.5 螺纹。2：一个是以左右端面为基准的加工面，这个主要是车 M20 螺纹底孔和 36 外圆第 3 页 共 23 页二. 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件材料为 HT200，考虑到运行时经常需要挂倒档以倒行或辅助转向，因此零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为 2级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。2.2 毛坯的设计阀体零件材料为 HT200，硬度选用200HBS，毛坯重约1Kg。生产类
11、型为成批生产，采用砂型铸造，机械翻砂造型，2级精度组。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，对毛坯初步设计如下： 1. 20mm的孔 因为孔 20孔的粗糙度为1.6，需要粗镗，精镗加工，查相关资料知粗加工和精加工的余量之和为3mm2. 阀体的左右端面该阀体的上下端面粗糙度都是12.5，精度要求不高所以根据相关资料和经验可知，阀体的上下端面的单边余量为3mm，符合要求。3. 36上端面36上端面的粗糙度为12.5，一次粗铣即可满足要求 所以根据相关资料和经验可知单边余量为2mm根据上述原始资料及加工工艺，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，这样毛坯的尺寸就可以定下来了。第
12、4 页 共 23 页2.3 基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨
13、面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。精基准的选择精基准的选择应满足以下原则：（1） “基准重合”原则 应尽
14、量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的误差。第 5 页 共 23 页（2） “基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。（3） “自为基准”原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。（4） “互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）所选的精基准 应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准
15、不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。制定工艺路线制订工艺路线的出发点，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得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来方案一1 铸造 铸造2 时效处理 时效处理3 铣 铣左端面4 铣 铣右端面5 镗 粗镗 20 孔6 镗 镗 35 和 43 孔7 镗 精镗 20 孔8 车 车 M36x1.5 螺纹第 6 页 共 23 页9 车 车 M20 螺纹底孔和 36 外圆及其端面10 检验
16、检验11 入库 入库方案二1 铸造 铸造2 时效处理 时效处理3 铣 铣左端面4 铣 铣右端面5 镗 镗 20 孔6 镗 镗 35 和 43 孔7 车 车 M36x1.5 螺纹8 车 车 M20 螺纹底孔和 36 外圆及其端面9 检验 检验10 入库 入库工艺方案一和方案二的区别在于方案二没有对 20 孔进行粗镗和精镗加工，而方案一有粗镗 20 孔和精镗 20 孔，20孔的粗糙度是 1.6，根据标准需要进行精和粗加工，这样才能保证加工精度要求，综合考虑我们选择方案一具体的工艺路线如下1 铸造 铸造2 时效处理 时效处理3 铣 铣左端面4 铣 铣右端面5 镗 粗镗 20 孔6 镗 镗 35 和
17、43 孔7 镗 精镗 20 孔第 7 页 共 23 页8 车 车 M36x1.5 螺纹9 车 车 M20 螺纹底孔和 36 外圆及其端面10 检验 检验11 入库 入库2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定阀体零件材料为 HT200，生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。1、阀体的上下和左右端面因为泵体的上下和左右端面没有精度要求，粗糙度要求也不高，其加工余量为 2.5mm。3、阀体的孔毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于 IT7IT8 之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为单边余量为 2.52.5 确定切削用量及基本工时工序 3：左端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣
18、刀，刀片采用 YG8,， ， ， 。map5.1d350min/125v4z2. 决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成ap5.2）决定每次进给量及切削速度根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则齿/2.0mfz第 8 页 共 23 页min/48.6351201rdvns 按机床标准选取 750wnin/3.14071vw当 750r/min 时nrmzfwm /607542.按机床标准选取 fm3）计算工时切削工时： ， ， ，则机动工时为l95l91l32.min85.471.0).7(4)(421XxXfnXtwm工序 4：
19、铣右端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用 YG8,， ， ， 。map5.1d350min/125v4z2. 决定铣削用量4）决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成ap5.15）决定每次进给量及切削速度根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则齿/2.0mfz第 9 页 共 23 页min/48.6351201rdvns 按机床标准选取 750wnin/3.14071vw当 750r/min 时nrmzfwm /607542.按机床标准选取 fm6）计算工时切削工时： ， ， ，则机动工时为l85l91l32min647.072
20、1xfntwm工序 9：车 M20 螺纹底孔和 36 外圆及其端面工步一：车 M20 螺纹底孔1) 切削深度 单边余量为 Z=2mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=0.8mm/r3) 计算切削速度 vyxpmckfaTCvv其中： =342, =0.15, =0.35, m=0.2。修正系数 见vCvxv vk切削手册表 1.28,即=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , Mvksvkkvkrv=0.97。Bvk第 10 页 共 23 页所以 1.44 0.8 1.04vcv35.015.02. 8640.81 0.97=89m/min4) 确定机床主轴转速
21、ns= = 753r/minWd10cvx34.589与 753r/min 相近的机床转速为 750r/min。现选取=750r/min。wn所以实际切削速度 = =cv10sdnmin/94750x5) 切削工时， t = i ;其中 l=25mm; =4mm; mfnlw211l=0mm;2lt = i= x2=0.966(min)mfnlw210.8759工步二：车 36 外圆及其端面1) 切削深度 单边余量为 Z=0.3mm 分两次切除。2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=0.2mm/r3) 计算切削速度 vyxpmckfaTCvv其中： =342, =0.15, =0.35,
22、m=0.2。vCvxv=1.44 , =0.8 , =1.04 , =0.81 , Mkskkvkrv=0.97。Bvk第 11 页 共 23 页所以 1.44 0.8 1.04vcv35.015.02.640.81 0.97=96m/min4) 确定机床主轴转速 ns= = 585r/minWd10cv5096与 585r/min 相近的机床转速为 600r/min。现选取=600r/min。wn所以实际切削速度= =cv10sdnmin/946055)切削工时，按工艺手册表 6.2-1。t = i ;其中 l=25mm; =4mm; mfnlw211l=0mm;2lt = i= =0.48
23、33(min)mfnlw210.169第 12 页 共 23 页三、 夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计的工序车 M20 螺纹底孔和36 外圆的车床夹具。3.1 问题的提出 本夹具主要用于 M20 螺纹底孔和 36 外圆，精度要求因为后面还有精加工，因此本道工序加工精度要求不高，为此，只考虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。3.2 定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更
24、加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此道工序后面还有精加工，因此本次铣没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。我们采用加工好的左右端面和 43 孔面为定位基准，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用简单的螺母作为夹紧机构。第 13 页 共 23 页3.3 切削力和夹紧力的计算查表 1-2-3 圆周力： pckfaF75.092径向力： p75.09.3轴向力： pckf4.01其中： xsprompkk查机床夹具手册表 1-
25、2-4 ，nmpB)150(表 1-2-5 8.,.,4.0FnnFfpc表 1-2-6 0.1,150 spsrpkrr KKK由上得：F c=725N，F p=459N，F f=695N夹紧力的计算：由机床夹具设计手册 （表 1-2-25）得：用扳手的六角螺母的夹紧力：M=12mm, P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夹紧力：W0=5380N由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。满足加工要求。3.4:定位误差分析（1） 定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和两定位销，孔与销间隙配合。第 14 页 共 23 页（2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最
26、大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在铣床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一心轴，一挡销定位，工件始终靠近挡销的一面，而定位销的会使工件自重带来一定的平行于夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。3.5 夹具设计及操作简要说明如前所述，在设计夹
27、具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为铣床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为车切削余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。装配图附图：第 15 页 共 23 页夹具体附图：第 16 页 共 23 页总 结这次设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的
28、步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和 AUTOCAD 等制图软件，为我们踏入设计打下了好的基础。这次设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此同学们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了好多，也非常珍惜学院给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。第 17 页 共 23 页致 谢这次设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都
29、很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下她的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从课题的选择到项目的最终完成，她都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，她不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬佩指导老师的专业水平外，她的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。在此谨向指导老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。第 18 页 共 23 页参 考 文 献1. 切削用量简明手册,艾兴、肖诗纲主编,机械工业出版社出版，1994 年2.机械制造工艺设计简明手册，李益民主编，机械工业出版社出版，1994 年3.机床夹具设计，哈尔滨工业大学、上海工业大学主编，上海科学技术出版社出版，1983 年4.机床夹具设计手册，东北重型机械学院、洛阳工学院、一汽制造厂职工大学编，上海科学技术出版社出版，1990 年5.金属机械加工工艺人员手册，上海科学技术出版社，1981 年10 月6.机械制造工艺学，郭宗连、秦宝荣主编，中国建材工业出版社出版，1997 年
