設計說明書題目：閥體的機械加工工藝及夾具設計所在學院所在學院班級姓名學號指導老師完成日期 摘要本設計涉及到機械制造工藝及機床夾具設計、金屬切削機床、公差和測量等方面的知識。閥體的專用夾具設計。在設計的過程中應該首先理解的分析部分,工序過程的設計一個毛坯的結構,并選擇好零件的加工基準,設計出零件的工藝路線;然后每個切削用量的部分步驟大小計算,是決定工藝的關鍵設備和切割過程的各種設計參數,然后一個專用夾具,夾具選擇各種組件的設計,如定位和夾緊元件連接部分,導向元件,夾具和機床和其他組件,定位誤差計算夾具,分析夾具結構的合理性和不足之處,改進和設計。關鍵詞:工序、工藝、切削參數、夾緊、定位、誤差。目錄TOC\o"1-2"\h\u序言 零件的結構工藝分析和毛坯確定1.1零件的作用閥體的作用是支撐定位的作用。1.2零件的工藝性分析該零件的材料為ZcuZn38,有一定的伸長率，具有良好的焊接性能和熱加工性，具有較好的韌性和塑性。一般在熱軋狀態下使用，用其軋制的型鋼、鋼筋、鋼板可用于制造各種焊接結構件。零件的結構包括次要結構與主要結構：次要結構有各槽及各孔，凸輪。主要結構有φ25的外圓及其端面，?33的外圓及其端面，內孔?18和側端面，側端面孔。作為主要結構的外圓適宜使用車削加工，該零件毛坯為普通碳素鋼，?18孔粗糙度為3.2粗車和精車。。作為次要結構，各孔通過鉆得到，各孔分布的位置要求應保證除此之外其他的表面為自由公差，粗糙度為Ra12.5，通過鉆、鉸加工即可達到。1.3確定毛坯類型與制造方法毛坯種類的選擇與材料的消耗，生產，加工質量，成本和實際作用密切相關。由零件分析可知該零件是軸類零件。鑄造是軸類零件毛坯的主要制造方法。1.4毛坯形狀及尺寸機械加工余量的確定：由于此零件采用熱軋，根據《機械加工工藝手冊》表3.1-2查出鑄件外表面的極限偏差為：上偏差+1.20、下偏差-1.20。根據《機械加工工藝手冊》查表3.1-14鑄件端面的加工余量，查出雙邊加工余量為4根據《機械加工工藝手冊》查表3.1－2的等級精度為IT11。。2工藝路線的擬定2.1定位基準的選擇制定機械加工工藝規程時，正確選擇定位基準對保證零件表面的位置要求（位置尺寸和位置精度）和安排加工順序兩者有非常大的影響。定位選擇的正確合理，可以保證加工質量，提高生產率。相反，則加工工藝過程中會出現形形色色的問題，嚴重的將導致零件大批量報廢，無法進行正常生產。用沒有加工過的毛坯表面作為定位基準，這種基準稱為粗基準；用已經加工過的毛坯表面作定位基準，這種則稱之為精基準。因為在選擇定位基準時，必須要從保證工件精度的角度考慮，所以分析定位基準選擇的順序就應該從粗基準到精基準。2.1.1粗基準的選擇原則閥體大致可以歸類為軸類零件，根據保證不加工表面與加工表面相互精度原則這條粗基準的選擇原則，即為當此零件有不加工的表面時，要以這些不加工的表面作為粗基準，若零件有若干個不加工表面時應該和這些加工表面中要求的相對精度比較高的不加工表面作為粗基準。（1）為了保證加工表面與非加工表面之間的位置要求，應選非加工表面為粗基準：（2）選作粗基準的表面應平整光潔，要避開鑄造飛邊和鑄造澆冒口、分型面毛刺等缺陷，以保證定位基準、夾緊可靠。（3）合理分配各加工表面的余量；（4）粗基準應避免重復使用，在同一尺寸方向，一般只允許使用一次；軸向定位基準為端面。徑向定位基準為中心線。綜上所述：加工左端面，以右端面為粗基準。加工外圓、內孔時以中心軸線作為定位基準，鉆孔、銑削時以內孔面作為定位基準。2.1.2精基準的選擇原則（1）基準重合原則（2）基準統一原則（3）自為基準原則（4）互為基準原則（5）保證工件定位準確、夾緊可靠、操作方便的原則綜上所述：該零件在加工外圓和內孔時，選用通用夾具裝夾。在鉆孔和銑削圓弧時采用專用夾具。2.3加工順序的安排（1）先面后孔一般是既有平面，又有孔或孔系，這時應先將平面加工出來，再以平面為基準加工孔或孔系。（2）先粗后精是指先安排各表粗加工，后安排精加工。（3）基面先行應首先安排被排被選作精其準的表面的加工，再以加工出的精基準為定位基準，安排其他表面的加工。（4）.先主后次主要表面一般指零件上的設計基準面和重要工作面。這些表面是決定零件質量的主要因素，對其進行加工是工藝過程的主要內容，因而在確定加工順序時，要首先考慮加工主要表面的工序安排，以保證主要表面的加工精度。在車床上加工時，先加工?45，φ20的端面和外圓，符合基面先行、先面后孔、次要表面可穿插在各階間進行的安排原則，在鉆床加工時先鉆后鉸孔或者攻絲符合先粗后精的原則。2.4熱處理工序、輔助工序的安排常用的熱處理工序有：退火、正火、調質、時效、淬火、回火、滲碳、碳氮、共滲等。按熱處理的目的，可分為預備熱處理、消除殘余應力熱處理、最終熱處理。預備熱處理是為了改善材料的切削性能，消除毛坯制造時的殘余應力，改善組織；最終熱處理是提高零件的強度、表面硬度和耐磨性，常安排在精加工工序之前。熱處理是用于提高材料的力學性能、改善金屬的加工性能及消除殘余內應力，而熱處理工序的安排，常根據零件的技術要求和材料的性質，合理的安排，熱處理工序安排得是否恰當，對保證零件的精度、保證零件加工的順利進行、保證零件機械性能有著重要影響。調質處理是為了提高工作的綜合力學性能。表面氧化處理是為了保證和提高涂層的防護性能，增強涂層對物體的附著力，創造合適的表面粗糙度，增強涂層對底襯的配套性和相容性。根據零件要求，最終熱處理是進行調質處理，即將工件淬火后加高溫回火熱至500度以上。淬火鋼經高溫回火后，鋼的淬火應力完全消除，強度較高，塑性和韌性提高，具有良好的綜合性能。輔助工序一般包括去毛刺、倒菱角、清洗、涂漆、除銹、退磁、檢驗等。根據本工件的實際情況，輔助工序為去毛刺和檢驗。2.5擬定工藝路線根據以上各個零部件的分析以及加工工藝確定的基本原則，可以初步確定加工工藝路線，具體方案如下：表2加工工藝路線一1鑄造鑄造2時效處理時效處理3車車Φ25的端面4車車M24的端面5車車M24的外螺紋6銑銑Φ23的右端面7銑銑Φ23的左端面8車粗精車Φ18的內孔9車車右端面M14的內螺紋及退刀槽10車車左端面M14的內螺紋及退刀槽11鉆鉆Φ5的孔12鉆鉆6-Φ1.5的孔13檢驗檢驗14入庫入庫表3加工工藝路線二1鑄造鑄造2時效處理時效處理3車粗精車Φ18的內孔4車車Φ25的端面5車車M24的端面6車車M24的外螺紋7銑銑Φ23的右端面8銑銑Φ23的左端面9車車右端面M14的內螺紋及退刀槽10車車左端面M14的內螺紋及退刀槽11鉆鉆Φ5的孔12鉆鉆6-Φ1.5的孔13檢驗檢驗14入庫入庫工藝路線方案的分析與比較方案二：主要是按工序分散原則組織工序，可使每個工序使用的設備和夾具比較簡單，但花費時間較長和對操作人員的技術水平要求較高，且不利于保證工件的加工精度，姑不適用于大批量生產。方案一：主要是按工序集中原則組織工序，有利于保證各加工面間的相互位置精度要求，節省裝夾時間，并對工人技術水平要求高，有利于降低生產成本，故用于大批量生產。綜合上述兩種方案采用方案一更為合理。2.7切削用量的選擇與確定工序：粗精車Φ18的內孔1)切削深度單邊余量為Z=2mm2)進給量根據《機械加工工藝手冊》取f=0.8mm/r3)計算切削速度其中：=342,=0.15,=0.35,m=0.2。修正系數見《切削手冊》表1.28,即=1.44,=0.8,=1.04,=0.81,=0.97。所以1.440.81.040.810.97=89m/min4)確定機床主軸轉速ns==753r/min與753r/min相近的機床轉速為750r/min。現選取=750r/min。所以實際切削速度==5)切削工時，t=i;其中l=25mm;=4mm;=0mm;t=i=x2=0.966(min)3機床夾具設計概述3.1什么是夾具隨著科學技術的發展和市場需求的變化及競爭的加劇，傳統的制造技術發展到一個嶄新的階段。機械制造以滿足市場的需求作為戰略決策的核心，以取得理想的技術經濟效果。機床夾具在機械制造中發揮著重要作用，大量專用機床夾具的采用為大批量生產提供了必要條件。至此，在對工件進行加工時，為了保證加工的要求，首先要使工件相對夾具及機床有正確位置，并使位置在加工過程中不因外力的影響而變動。因此，在進行機械加工之前，先要將工件裝夾好。各種金屬切削機床上用于裝夾工件的工藝裝備稱為機床夾具。3.2夾具的作用保證加工精度，穩定加工質量。用夾具裝夾工件時，工件相對刀具及機床的安裝位置均已確定，所以工件在加工過程中的位置精度不會受到各種主觀因素和操作者技術水平的影響，能使一批工件的加工精度一致，加工質量穩定。縮短輔助時間，提高勞動生產率。使夾具裝夾工件方便、快速，因此工件不需要劃線找正，可大大減少輔助工時，工件在夾具裝夾后提高了工件的剛性，所以可加大切削用量，提高勞動生產率；可使用多件、多工位裝夾的夾具，并可采用高效加緊機構，有效提高勞動生產率。擴大機床的使用范圍，實現“一機多能”。在批量不大、工件種類和規格較多、機床類型有限的條件下，可通過設計機床夾具，改變機床的工藝范圍，實現“一機多能”。例如，在普通銑床上安裝專用夾具銑削成形表面。改善工人勞動條件，降低生產成本。在批量生產中使用夾具后，工件的裝卸比較方便、省力、安全，采用擴力機構、氣動夾緊，都能改善工人的勞動條件。由于勞動力的提高、使用技術等級較低的工人以及廢品率下降的原因，明顯的降低了生產成本。保證工藝紀律。夾具設計往往是工藝人員解決高難度零件的主要工藝手段之一，是提高企業整體技術水平是主要措施。生產中使用夾具，可保證生產周期、生產調度等工藝紀律。3.3夾具的組成（1）定位元件。定位元件的作用是使工件在夾具中占據正確的位置。（2）加緊裝置。加緊裝置的作用是將工件壓緊夾牢，保證工件在加工過程中受到外力作用時不離開已經占據的正確位置。（3）對刀或導向裝置。對刀或導向裝置用于確定刀具相對定位元件的正確位置。（4）連接元件。連接元件是確定夾具在機床上正確位置的元件。（5）夾具體。夾具體是機床夾具的基礎件，通過它將夾具的所有元件連接成一個整體。（6）其它元件或裝置。是指夾具中因特殊需要而設置的元件或裝置。3.4夾具的分類（1）通用夾具。是指結構、尺寸已經標準化，具有一定通用性，特點是適用性好，不需要調整或稍加調整即可裝夾一定形狀范圍的各種工件，主要用于單件小批量生產。（2）專用夾具。是針對某一工件的某道工序的加工要求而專門設計制造的夾具，特點是針對性強，可獲得較高的生產率和加工精度，但制造周期長，主要用于批量生產。（3）可調夾具。是針對通用夾具和專用夾具的缺陷而發展起來的一類新型夾具，可以適應多種工件的加工。它還分為通用可調夾具和成組夾具兩類，在多品種、小批量生產中得到廣泛應用。（4）組合夾具。是一種模塊化的夾具，已實現商品化，在單件、中小批多品種的生產和數控加工中，是一種較經濟的夾具。（5）拼裝夾具。是一種用專門的標準化、系列化的拼裝夾具零部件拼裝而成的夾具，它有組合夾具的特點，但比組合夾具精度高、效能高、結構緊湊，適合在數控機床上使用。4車床夾具設計4.1夾具體的設計在加工過程中，夾具體是承受載荷最大的零件，通常是夾具體中體積最大和結構最復雜的的零件。既要保證在其上所安裝的各種裝置和各元件之間的相互位置關系又要實現夾具與機床之間的定位和連接，所以夾具體一般要滿足如下幾個要求。（1）力求結構簡單及裝卸工件方便。保證強度和剛度的前提下，盡可能體積小、重量輕。（2）排屑要方便。夾具設計時，應考慮切屑的排除。（3）應該有足夠的強度和剛度。在加工過程中，夾具體要承受較大的切削力和夾緊力。為保證夾具體不會產生不允許的變形或振動，夾具體應有足夠的強度和剛度。（4）結構工藝性好。夾具體應便于制造、裝配、檢驗和維修。（5）在機床上安裝穩定可靠。夾具在機床上的安裝都是通過夾具體上的安基面與機床相應表面的接觸或配合實現的。（6）具有適當的精度和尺寸穩定性。夾具體上的重要表面，如安裝定位元件的表面、安裝對刀或導向元件的表面及夾具體的安裝基面等，應有適當的尺寸和精度。4.2定位方案和定位裝置的設計工件的定位就是確定工件在機床上或夾具中占有正確位置的過程，它是一種過程。作用是保證加工尺寸和位置精度。定位方案不確定，其他有關問題就無法進行設計。定位方案一經確定，則夾具的總體配置基本形成。因此，無論是設計夾具，還是分析現場夾具，都是從工件的夾具中的定位著手解決問題。4.2.1工件定位的基本原理（1）工件的自由度。運動件相對與固定坐標系所具有的獨立運動稱為自由度。分為位置自由的和角度自由度。（2）工件定位原理。六點定位規則，六點定則是工件定位的基本法則，用于實際生產時，起支撐作用的是一定形狀的幾何體，這些用來限制工件自由度的幾何體就是定位元件。4.2.2工件定位的類型工件定位時，影響加工要求的自由度必須限制；不影響加工的自由度，有時要限制，有時可以不用限制，視具體情況而定。根據工件自由度被約束的情況，工件定位可分為以下幾種類型：（1）完全定位工件的六個自由度不重復地全部被限制了的定位稱為完全定位。不完全定位工件限制的自由度少于六個，但能保證加工要求的定位稱為不完全定位。（2）欠定位按照加工要求，應限制的自由度沒有被限制的定位稱為欠定位。欠定位無法保證加工要求。（3）重復定位夾具上的定位元件重復限制工件的同一個或幾個自由度的定位稱為重復定位（又程過定位）。重復定位分兩種情況：當工件的一個或幾個自由度被重復限制，但仍然能滿足加工要求，即不但不產生有害影響，反而可增加工件裝夾剛度的定位，稱為可用重復定位。當工件的一個或幾個自由度被重復限制，并對加工產生有害影響的重復定位，稱為不可用重復定位。它將造成工件定位不穩點，降低加工精度，使工件或定位元件產生變形，甚至無法加工和安裝。因此，不可重復定位是不允許的。4.2.3定位基準的選擇（1）如何選擇定位基準。定位基準的選擇，應盡量使工件的定位基準與工序基準重合；盡量用精基準作為定位基準；遵循基準統一原則；應使工件安裝穩點，加工中引起的變形最小；應使工件定位方便，夾緊可靠。（2）定位符號和夾緊符號的標注。在選定定位基準及確定了夾緊力的方向和作用點后，應在工序圖上標注定位符號和夾緊符號。（3）對定位元件的基本要求。足夠的精度、足夠的強度和剛度、耐磨性好、工藝性好、便于清理切削。4.2.4工件定位方式及其定位元件定位方式和定位元件的選擇包括的結構、形狀、尺寸及布置形式等，主要取決于工件的加工要求、工件定位基準和外力的作用狀況等因素。（1）工件以平面定位。工件以平面作為定位基準時，所用定位元件一般分為主要支承和輔助支承兩類。主要支承用來限制工件的自由度，具有獨立定位作用。輔助支承用來加強工件的支承剛性，不起限制工件自由度的作用。（2）工件以外圓定位。工件以外圓為定位基準，這種定位方式所用的定位元件有V型塊。4.3夾緊方案的確定及裝置的設計工件定位后將它的位置固定下來，稱為夾緊。在機械加工過程中，工件會收到各種力的作用，為了保證在這些外力作用下，工件還能咋愛夾具中有定位元件確定加工位置，而不發生移動。4.3.1夾緊裝置的組成（1）動力裝置產生夾緊力。動力裝置是產生原始作用力的裝置。按夾緊力的來源分為手動夾緊和機動夾緊。（2）夾緊機構傳遞夾緊力。傳遞機構是原動力傳遞給夾緊元件。它由接受原始作用力的構件和中間傳力機構組成。4.3.2夾緊裝置的設計要求（1）夾緊過程中，不能破壞工件在定位是所在對定正確位置。（2）夾緊力的大小合適。保證工件加工位置的不變，夾緊牢固可靠，又不能超過允許的變形。（3）夾緊裝置的復雜程度應與工件的生產綱領相適應。工件生產批量大，允許設計較復雜、效率較高的夾緊裝置。（4）具有良好的結構工藝性和使用性。盡量簡單，便于維修制造，操作安全方便，并且省力。綜上所述為了是夾具結構更簡單，操作更方便動力裝置采用手動夾緊，由于工件的結構性和工藝性不復雜要求也不高，所以，為了快速裝卸工件，采用活節螺栓，鉸鏈壓板，雙頭螺柱，螺母相配合的夾緊機構夾緊機構。4.3.3夾緊力的計算在分析夾緊力時，可把螺旋看做是一個纏繞在圓柱體上的斜面，展開后就相當于斜楔了。螺旋夾緊產生的夾緊力計算公式如下：式中單個螺旋夾緊產生的夾緊力（N)；作用力臂（mm）；螺桿端部與工件間的當量摩擦半徑（mm)；其值視螺桿端部的結構形式而定（mm）；螺桿端部與工件間的摩擦角（°）；螺旋副的當量摩擦角（°）；螺紋中徑之半（mm）；螺紋深角（°）；查表得：求得：螺旋壓板夾緊機構是利用杠桿原理來實現夾緊作用。其好處是：增大夾緊力，改變夾緊力作用方向，增大夾緊行程。它可以繞水平軸翻轉，增力顯著，夾緊時既省力又迅速可靠。4.4夾具的精度分析使用夾具的首要目的在于保證工件的加工質量，具體來說，使用夾具加工時必須保證工件的尺寸精度、形狀精度和位置精度。用夾具裝夾工件進行機械加工時，其工藝系統中影響工件加工件精度的因素很多。有定位誤差、對刀誤差、夾具在機床上的安裝誤差、影響加工精度的其他因素綜合稱為加工方法誤差、夾具誤差、加工總誤差∑△。（1）定位誤差。此工件的定位誤差為，工件與V型塊的最大配合間隙。工件定位孔的尺寸為 ?25H7（?mm），定位心軸的尺寸為?25g6（?mm）。=（2）對刀誤差。因為刀具相對于刀或導向元件的位置不精確而造成的加工誤差，稱為對刀誤差。=（3）夾具的安裝誤差。因夾具在機床上安裝不精確而造成的加工誤差，稱為夾具的安裝誤差。因為安裝基面為平面，所以安裝誤差，為0.（4）夾具誤差。因夾具上定位元件、對刀或導向元件、分度裝置及安裝基準之間的位置而造成的加工誤差，稱為夾具誤差。該夾具的夾具誤差為=0.03mm。（5）加工方法誤差。因機床精度、刀具精度、刀具與機床的位置精度、工藝系統的受力變形和熱變形等因素造成的加工誤差，統稱為加工方法誤差。根據經驗=/3。（6）根據在夾具加工時，總加工誤差為上述各項誤差之和∑△==0.0798mm保證工件加工精度的條件是：∑△=，所以加工總誤差應小于工件尺寸公差。為了保證夾具的使用壽命，防止夾具過早報廢，在分析計算工件加工精度時，需要留出一定的精度儲備量。所以將上式改寫為∑△或-∑△0當JC≥0時，夾具能滿足工件的加工要求。JC值的大小還表示了夾具使用壽命的長短和夾具總圖上各項公差值確定得是否合理。因為-∑△=0.02.20所以該夾具能保證加工總結本次課程設計是對本學期所學《機床夾具設計》課程和以前學的專業知識以及實訓知識的檢驗和應用。夾具設計作為工科學院校廣大學生的必修環節，不僅是鞏固大學生大學所學知識的重要環節，而且也是檢驗我們綜合應用知識的能力，是我們參加工作前的實踐性鑄煉。通過這幾周的學習和對有關資料的查詢，我們小組的每位成員都很積極參加進去，一起運用所學的專業知識和從與專業相關的課程為出發點，并復習所學的制圖軟件AUTO/CAD、UG的運用，同時學習了其他一些相關軟件的應用。在此夾具過程也廣泛接觸、應用一些辦公軟件，豐富了自己的知識水平。在設計思想中，盡可能體現了我們所學的知識的掌握和了解的相關知識。通過設計，使我能熟悉地查找和應用有關參考資料、計算圖表、手冊、圖冊和規范，熟悉有關國家標準。本次夾具設計歷時六周，是學習機械專業以來又一次獨立的機械設計。在設計過程中不僅要考慮理論上的可行性，還要考慮生產上的安全性和經濟合理性。在以前機械基礎知識的學習中，我對于機械設計的認識是很有限的，我們所遇到的關于專業的實際應用也僅限于書上的例題和為了考試做的一些資料，它們都是理論上的或者局部的計算，而這次的夾具設計讓我接觸到完完整整的機械產品計算和一些輔助設備的計算。讓我感覺到，光是平時學習的內容對于在機械方面的應用是遠遠不夠的，這需要我們平時自覺的培養自己的自學能力，設計中我學會了離開老師進行自主學習，參看多本指導書，完善自己的設計。通過本次夾具設計的訓練，讓我對自己的專業有了更加感性和理性的認識，這對我們的繼續學習是一個很好的指導方向，我們了解了機械設計的基本內容，掌握了化工設計的主要程序和方法，增強了分析和解決機械實際問題的能力。