1、課程設(shè)計說明書課程名稱： 機械制造技術(shù) 題 目：成批生產(chǎn)“閥體”零件機加工工藝規(guī)程及其鉆夾具設(shè)計 學(xué) 院： 機電學(xué)院 教研室： 機制 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及自動化 班 級： 學(xué) 號： 學(xué)生姓名： 起訖日期： 指導(dǎo)教師： 職稱： 分管主任： 審核日期： 目錄1設(shè)計任務(wù)書11.1設(shè)計題目11.2設(shè)計任務(wù)11.3設(shè)計要求11.4設(shè)計零件圖22零件分析及毛坯設(shè)計42.1零件的功用42.2零件的結(jié)構(gòu)及技術(shù)要求分析42.3零件的材料及毛坯設(shè)計53工藝規(guī)程設(shè)計63.1零件結(jié)構(gòu)工藝性分析63.2定位基準(zhǔn)選擇63.3加工工藝方案分析73.4關(guān)鍵工序設(shè)計93.5切削用量、時間定額的計算94夾具設(shè)計144.1指定

2、工序的工藝分析144.2定位方案分析及定位元件選擇154.3定位誤差的分析與夾緊力計算154.4夾緊方案設(shè)計及夾緊機構(gòu)164.5夾緊結(jié)構(gòu)及操作說明165設(shè)計小結(jié)166參考文獻16一、設(shè)計任務(wù)書1.1設(shè)計題目設(shè)計課題： 成批生產(chǎn)“閥體 ”零件機加工工藝規(guī)程及其夾具設(shè)計；設(shè)計零件： （參見圖紙）；生產(chǎn)綱領(lǐng)：年產(chǎn)1萬件成批生產(chǎn)；1.2設(shè)計任務(wù)設(shè)計的內(nèi)容包括如下幾個部分：零件圖1張AutoCAD或CAXA繪圖后打印毛坯圖1張AutoCAD或CAXA繪圖后打印機械加工工藝過程綜合卡片1套WordAutoCAD或CAXA繪圖后打印工藝裝備設(shè)計（專用機床夾具）1套工藝規(guī)程制定后由指導(dǎo)老師指定，AutoCAD

3、或CAXA繪圖后打印課程設(shè)計說明書1份Word排版后打印1.3、設(shè)計要求1.3.1總體要求：1）能熟練地運用機械制造技術(shù)課程中的基本理論，以及在生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，正確的解決一個零件在加工中的定位、夾緊及合理安排工藝路線等問題，以保證零件的加工質(zhì)量。2）能完成基本的結(jié)構(gòu)設(shè)計。學(xué)生通過親手設(shè)計夾具（或量具）的訓(xùn)練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效、省力，既經(jīng)濟合理，又能保證加工質(zhì)量的夾具的結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。3）學(xué)會使用手冊及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱及出處，并能夠做到熟練運用。 4）按時完成規(guī)定的設(shè)計工作量1.3.2零件圖和毛坯圖要求：1）在分析產(chǎn)品零件圖紙的基礎(chǔ)上，完

4、成零件圖的繪制。注意審查圖紙的結(jié)構(gòu)和技術(shù)要求。2）根據(jù)產(chǎn)品零件圖和給定的材料，設(shè)計產(chǎn)品毛坯制造結(jié)構(gòu)及尺寸，完成毛坯圖紙繪制。1.3.3工藝規(guī)程設(shè)計：1）確定所有加工表面的加工方法（鏈）。根據(jù)表面加工要求、零件結(jié)構(gòu)，參照教材和工藝設(shè)計手冊，形成合理的工藝路線。注意生產(chǎn)綱領(lǐng)影響加工節(jié)拍、設(shè)備、加工工藝等諸方面的先進性。工藝方案必須與指導(dǎo)教師審查，接收審查的方案中應(yīng)該用工序簡圖表示加工方案。2）完成給定格式的“機械加工工藝過程綜合卡片”的填寫。1.3.4專用機床夾具設(shè)計：1）在審定工藝方案后經(jīng)指導(dǎo)教師同意并指定某一工序的專用機床夾具（或裝備）的設(shè)計。2）夾具方案的設(shè)計。夾具方案包括原理方案和結(jié)構(gòu)方案

5、。夾具原理方案指根據(jù)六點多為原理審定工藝規(guī)程中確定的定位方案，并確定相應(yīng)的定位元件，對于精加工工序要求計算定位誤差判斷方案的合理性；夾具結(jié)構(gòu)方案根據(jù)加工要求參照相關(guān)的夾具圖冊（圖例）設(shè)計。夾具草圖（非精確圖）要求與指導(dǎo)教師討論并作方案審定。3）夾具總裝圖繪制。按照總裝圖繪制要求完成。1.3.5課程設(shè)計說明書要求：參見給定的模板。1.4設(shè)計零件圖：1）在審定工藝方案后經(jīng)指導(dǎo)教師同意并指定某一工序的專用機床夾具（或裝備）的設(shè)計。圖1 閥體零件圖紙二、零件分析及毛坯設(shè)計2.1零件的功用：題目所給的零件時閥體，主要作用是通過螺紋與其他零件連接，達到控制流體開關(guān)、方向、壓力及流量。2.2零件的結(jié)構(gòu)及技術(shù)

6、要求分析： 2.2.1閥體零件的主要加工技術(shù)要求： 1面A粗糙度要求Ra6.3；2面B粗糙度要求Ra6.3；3面C粗糙度要求Ra6.3；4面D粗糙度要求Ra6.3，相對于底面A垂直度公差要求0.06；5孔E 28的精度等級為H7，粗糙度要求Ra3.2，35粗糙度要求為Ra12.5；6. 孔F22的精度等級為H8，粗糙度要求Ra3.2，32粗糙度要求Ra3.2，孔中心線與底面A尺寸公差為0.01，與面D垂直度公差要求為0.06；7. 孔E孔與孔F中心線尺寸偏差0.02；8. 面B加工兩個螺紋孔G，中心距尺寸偏差0.02；9. 面C加工四個螺紋孔H，無尺寸、位置公差要求；各表面的精度要求和表面粗糙

7、度要求可以通過機械加工的方法來獲得。初步確定平面采用銑床加工，孔采用鏜床加工，螺紋空采用鉆床，攻絲的方法加工。閥體的材料為灰鑄鐵，為了改善灰鑄鐵的加工工藝性，可在進行機械加工前，進行退火處理，用以改善灰鑄鐵的切削性能。2.3零件的材料及毛坯設(shè)計：毛坯形狀的確定：毛坯形狀應(yīng)力求接近成品形狀，以減少機械加工余量。（1）鑄件孔的最小尺寸，根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計表2-7 可查得，鑄件孔的最小尺寸為1020mm。（2）鑄件的最小壁厚。根據(jù)機械制造工藝設(shè)計簡明手冊表2.2-7 查得，鑄件的最小壁厚為4mm。（3）鑄件的拔模斜度。鑄件垂直于分型面上，需要鑄造斜度，且各面的斜度數(shù)值應(yīng)盡可能一致，以便于制

8、造鑄模。根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計表2-8 可得：斜度位置鑄造方法砂型鑄造外表面030內(nèi)表面1（4）鑄件圓角半徑。鑄件壁部連接處的轉(zhuǎn)角應(yīng)有鑄造圓角。主要是為減少應(yīng)力集中，防止沖砂、裂紋等缺陷。一般為鄰壁厚度的1/31/5，中小鑄件圓角半徑為35mm。（5）鑄件澆鑄位置及分型面選擇。鑄件的重要加工面或主要工作面一般應(yīng)處于底面或側(cè)面，應(yīng)避免氣孔、砂眼、疏松、縮孔等缺陷出現(xiàn)在工作面上；大平面盡可能朝下或采用傾斜澆鑄，避免夾砂或夾渣缺陷；鑄件的薄壁部分放在下部或側(cè)面，以免產(chǎn)生澆鑄不足的情況。毛坯種類的選擇主要依據(jù)的幾種因素：（1）設(shè)計圖樣規(guī)定的材料及機械性能；（2）零件的結(jié)構(gòu)形狀及外形尺寸；（3）零

9、件制造經(jīng)濟性；（4）生產(chǎn)綱領(lǐng)；（5）現(xiàn)有的毛坯制造水平。由零件圖可知零件材料為HT250，生產(chǎn)批量為大批大量，零件結(jié)構(gòu)一般復(fù)雜，所以選擇金屬型澆鑄，因為生產(chǎn)率很高，所以可以免去多次造型，工件尺寸較小，單邊余量不大，需要結(jié)構(gòu)細密，能承受較大的壓力，所以選擇鑄件做毛坯。確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量毛坯尺寸的確定：選擇的毛坯鑄造方法是金屬模機器造型，零件的最大尺寸250mm，鑄件的機械加工余量等級則為57 級（查機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計表2-11），選擇6 級。從機械制造工藝設(shè)計簡明手冊表2.2-4 中查得全長94.5mm 的加工余量為2.5mm，即該毛坯尺寸為99.5mm；全長為57mm 的加

10、工余量為 2.5mm，即該毛坯的尺寸為62mm， 28H7加工余量為2 mm，即該毛坯的尺寸為 26H7 35加工余量為9 mm ，即該毛坯的尺寸為 26mm， 22H8加工余量為2 mm，即該毛坯的尺寸為 20H8 ， 32H8加工余量為12mm，即該毛坯的尺寸為 20mm，36加工余量為16 mm，即該毛坯的尺寸為 22mm。三、工藝規(guī)程設(shè)計3.1零件結(jié)構(gòu)工藝性分析：3.2定位基準(zhǔn)選擇：粗基準(zhǔn)的選擇：作為粗基準(zhǔn)的表面平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面缺陷。選擇閥體上端面和前端面作為粗基準(zhǔn)。采用閥體上端面作為精基準(zhǔn)加工下端面及以前端面作粗基準(zhǔn)加工后端面，可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)的選擇：

11、根據(jù)該閥體零件的技術(shù)要求和裝配要求，選擇閥體下端面和后端面作為精基準(zhǔn)，零件上的很多表面都可以采用它們作為基準(zhǔn)進行加工，即遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。閥體的下端面和后端面是設(shè)計基準(zhǔn)，選用其作精基準(zhǔn)定位加工閥體上端面和前端面以及定位孔，實現(xiàn)了設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合，保證了被加工表面的垂直度要求。3.3加工工藝方案分析：加工件各表面的加工方法：根據(jù)閥體零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法如表：加工面尺寸精度等級表面粗糙度加工方案閥體下端面IT106.3粗銑精銑閥體上端面IT106.3粗銑精銑閥體前端面IT106.3粗車精車閥體后端面IT106.3粗車精車28H7 孔IT

12、83.2粗鏜粗鉸精鉸35 孔IT1212.5粗鏜36 孔IT1212.5粗鏜22H8 孔IT83.2粗鏜粗鉸32H8 孔IT83.2粗鏜粗鉸M8 螺紋孔IT13鉆孔攻螺紋M6 螺紋孔IT13鉆孔攻螺紋工序的集中與分散：選用工序分散原則安排閥體的加工工序。該閥體的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用普通型機床配以專用工、夾具，以降低其生產(chǎn)成本。工序順序的安排：機械加工工序：（1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)，即閥體下端面和后端面。（2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先主后次”原則，先加工主要表面，即閥體的下端面和后端面。（4）遵循“先面后孔”原則，先加

13、工閥體四個端面，在加工閥體的內(nèi)孔以及鉆孔、攻螺紋。熱處理工序：鑄件為了消除殘余應(yīng)力，需在粗加工前、后各安排一次時效處理，在半精加工前、后各安排一次時效處理。輔助工序：在半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗工序；精加工后，安排去毛刺、終檢工序。綜上所述，該閥體工序的安排順序為：基準(zhǔn)加工-主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加工熱處理主要表面精加工。閥體零件的機加工工序安排如表：工序名稱工序內(nèi)容基準(zhǔn)設(shè)備夾具工序1鑄造工序2退火處理工序3粗銑A面B面銑床專用夾具工序4粗銑B面A面銑床專用夾具工序5半精銑A面B面銑床專用夾具工序6半精銑B面A面銑床專用夾具工序7粗銑C面D面銑床

14、專用夾具工序8粗銑D面C面銑床專用夾具工序9半精銑C面D面銑床專用夾具工序10半精銑D面C面銑床專用夾具工序11粗鏜28，35的孔B面和孔F鏜床專用夾具工序12粗鏜22，36，32的孔B面和孔E鏜床專用夾具工序13粗鉸28的孔B面和孔F鉆床專用夾具工序14粗鉸22，32的孔B面和孔E鉆床專用夾具工序15精鉸28的孔B面和孔E鉆床專用夾具工序16鉆孔G孔E和孔F鉆床專用夾具工序17鉆孔HB面和孔F鉆床專用夾具工序18加工A面螺紋B面和孔F鉗工臺專用夾具工序19加工C面螺紋B面和孔F鉗工臺專用夾具工序20粗銑A面B面銑床專用夾具工序21粗銑B面A面銑床專用夾具3.4關(guān)鍵工序設(shè)計：3.4.1選擇機床

15、及刀具：機床類別型號刀具及參數(shù)銑床X6120鑲齒端銑刀鏜床T618單刃鏜刀鉆床Z5125A鉸刀麻花鉆3.4.2量具的選用：銑平面采用的量具為游標(biāo)卡尺；鏜孔采用的量具為塞規(guī)和游標(biāo)卡尺；3.5切削用量、時間定額的計算：確定加工余量的目的：為保證零件質(zhì)量，一般要從毛坯上切除一層材料。合理的選擇加工余量，對保證零件的加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低成本都有很重要的意義。若余量確定的過小，則不能完全切除上道工序留在加工表面上的缺陷層和各種誤差，也不能補償本道工序加工時工件的裝夾誤差，影響零件的加工質(zhì)量，造成廢品；余量確定的過大，不僅增加了機械加工量，降低了生產(chǎn)率，而且浪費原材料和能源，增加了機床與刀具的消耗，

16、使加工成本升高。所以合理確定加工余量是一項很重要的工作。3.5.2工序余量的選用原則：（1）為縮短加工時間，降低制造成本，應(yīng)采用最小的加工余量；（2）加工余量應(yīng)保證得到圖樣上規(guī)定的精度和表面粗糙度；（3）要考慮零件熱處理時引起的變形；（4）要考慮所采用的加工方法、設(shè)備以及加工過程中零件的可能變形；（5）要考慮被加工零件的尺寸，尺寸越大，加工余量越大。因為零件的尺寸增大后，由切削力、內(nèi)應(yīng)力等引起零件變形的可能性也增大；（6）選擇加工余量時，還要考慮工序尺寸公差的選擇。因為公差決定加工余量的最大尺寸和最小尺寸。其工序公差不應(yīng)超過經(jīng)濟加工精度的范圍；（7）本道工序余量應(yīng)大于上道工序留下的表面缺陷層厚

17、度；（8）本道工序的余量必須大于上道工序的尺寸公差和幾何形狀公差；閥體零件的加工余量：根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計手冊表5-375-56 確定孔、表面、螺紋的加工余量如下表：名稱加工余量基本尺寸加工經(jīng)濟精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度半精銑B面17210720-0.12Ra6.3粗銑B面1.57312730-0.30Ra12.5毛胚尺寸74.574.51.3名稱加工余量基本尺寸加工經(jīng)濟精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度半精銑D面15710570-0.12Ra6.3粗銑D面1.55812580-0.30Ra12.5毛胚尺寸59.559.51.3名稱加工余量基本尺寸加工經(jīng)濟精度（IT）工序尺

18、寸及公差表面粗糙度半精銑D面15710570-0.12Ra6.3粗銑D面1.55812580-0.30Ra12.5毛胚尺寸59.559.51.3名稱加工余量基本尺寸加工經(jīng)濟精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度半精銑A面17210720-0.12Ra6.3粗銑A面1.57312730-0.30Ra12.5毛胚尺寸74.574.51.6工序名稱加工余量工序基本尺寸加工經(jīng)濟精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度粗鉸220.2228220.033ORa3.2粗鏜221.821.81221.80.210Ra12.5毛胚孔20201.2工序名稱加工余量工序基本尺寸加工經(jīng)濟精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度

19、 粗鉸320.25328320.039ORa3.2擴0.0531.751131.750.16ORa6.3粗鏜3211.731.71231.70.25ORa12.5工序名稱加工余量工序基本尺寸加工經(jīng)濟精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度精鉸280.06287280.021ORa3.2粗鉸280.1427.948Ra3.2粗鏜281.827.81227.80.210Ra12.5工序名稱加工余量工序基本尺寸加工經(jīng)濟精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度粗鏜36163612360.250Ra3.2毛胚孔3620201.2Ra6.3工序名稱加工余量工序基本尺寸加工經(jīng)濟精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度粗

20、鏜3593512350.250Ra12.5毛胚孔 26261.2切削用量的計算：根據(jù)加工余量來確定銑削背吃刀量。粗銑時，為提高切削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量，一個工作行程銑完。半精銑時，背吃刀量一般為0.52mm；精銑時一般為0.11mm 或更小。粗銑下端面的切削用量計算（1）背吃刀量的確定根據(jù)下端面的機械加工余量及粗銑時背吃刀量的確定原則，確定背吃刀量為1.5mm；（2）進給量的確定由表1.4切削用量簡明手冊，在粗銑鑄鐵、刀桿尺寸為 16mm 25mm、a mm p 3 以及工件直徑為 60100mm 時；f=0.61.2mm/r所以選擇 f=1.0mm/r（3）銑削速度的計算由

21、表1.11切削用量簡明手冊，當(dāng)用YG6 硬質(zhì)合金銑刀銑削= b 166181Mpa 灰鑄鐵,a mm p 3 ,f 1.0mm/r,切削速度1=80m/min。切削速度的修正系數(shù)為 = 1.01.211.15 0.851.02 = 1.206 v k （參見1.28切削用量簡明手冊），故精銑下端面的切削用量的計算：（1）背吃刀量的確定 取a p = 1mm 。（2）進給量的確定精加工進給量主要受加工表面粗糙度的限制。查表1.6切削用量簡明手冊，當(dāng)表面粗糙度為Ra 6.3m，a p = 1 mm，=96.5m/min時，f=0.30.35mm/r 選擇f=0.3mm/r。（3）銑削速度的計算6.

22、1.3鉆4M8螺紋孔（1）選擇高速鋼麻花鉆頭的切削用量A、按加工要求決定進給量：當(dāng)加工精度為 IT12IT13 精度，d 5mm 0 = 時，f=0.53mm/r。（2）選擇高速鋼麻花鉆頭的切削速度時間定額的計算輔助時間ta 的計算輔助時間 tm 與基本時間tm 之間的關(guān)系為ta =（0.150.2 tm ，取ta =0.15tm ，則各工序的輔助時間分別為：粗銑上端面的輔助時間： ta =0.15 0.204 60=1.836s精銑上端面的輔助時間： ta=0.15 0.126 60=1.134s粗銑后端面的輔助時間：ta = 0.15 0.117 60 = 1.053s精銑后端面的輔助時間

23、： ta =0.15 0.07260=0.648s其他時間的計算：除了作業(yè)時間（基本時間與輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作地時間、休息與生理需要時間和準(zhǔn)備與終結(jié)時間。由于閥體的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€工件上的準(zhǔn)備與終結(jié)時間甚微，可忽略不計；布置工作地時間tb 是作業(yè)時間的2%7%，休息與生理需要時間tx 是作業(yè)時間的2%4%，均取為3%，則各工序的其他時間（ tb + tx ）可按關(guān)系式（3%+3%） （ ta + tm ）計算，它們分別為：粗銑下端面的其他時間： b t + x t =6% （0.204 60+1.836）=0.8445s精銑下端面的其他時間： b

24、t + x t =6% （0.126 60+1.134）=0.5216s粗銑后端面的輔助時間： b1 t + x t =6% (0.117 60+1.053)=0.4822s精銑后端面的其他時間： b t + x t =6% （0.072 60+0.648）=0.298s四、夾具設(shè)計4.1指定工序的工藝分析：該閥體零件加工需要設(shè)計專用夾具，專用家具設(shè)計的基本要求是：1保證被加工要素的加工精度。采用合理的定位、夾緊方案，選擇適當(dāng)?shù)亩ㄎ辉A緊元件，確定合適的尺寸，形位公差，是從夾具設(shè)計角度來保證加工要素加工精度的基礎(chǔ)。2提高勞動生產(chǎn)率。通過設(shè)計合理的夾具結(jié)構(gòu)，可以簡化操作過程，有效的減少輔助時

25、間，提高生產(chǎn)率。3具有良好的使用性能。簡單的整體結(jié)構(gòu)、合理的結(jié)構(gòu)工藝性、加工工藝性、使加工、裝配、檢驗、維修和使用更加簡便、安全、可靠。4經(jīng)濟性要更好。在滿足加工精度的前提下，夾具結(jié)構(gòu)越簡單，元件標(biāo)準(zhǔn)化程度越高，制造成本越低周期越短，就可以爭取到更好的經(jīng)濟性。本設(shè)計選擇鉆加工2XM8底孔的夾具設(shè)計。4.2定位方案分析及定位元件選擇：選擇定位元件為：支承板，支撐釘。支撐板限制了X,Y,Z方向的移動自由度，X,Y方向的轉(zhuǎn)動自由度，支撐釘限制了Z方向的轉(zhuǎn)動自由度。可見，定位方案選擇合理。選擇工件的夾緊方案，夾緊方案的選擇原則是夾得穩(wěn)，夾得勞，夾得快。選擇夾緊機構(gòu)時，要合理確定夾緊力的三要素：大小、方向、作用點。夾緊裝置的基本要求如下：1.加緊時不能破壞工件在夾具中占有的正確位置；2.夾緊力要適當(dāng)，既要保證工件在加工過程中不移動、不轉(zhuǎn)動、不震動，又不因夾緊力過大而使工件表面損傷、變形。 4.3定位誤差的分析與夾緊力計算： 使用夾具加工時，影響被加工零件位置精度的誤差因素很多，其中來之夾具方面的有：定位誤差，夾緊誤差，對