閥體機械加工工藝及鉆2-φ10孔夾具設計【說明書+CAD】

閥體機械加工工藝及鉆2-φ10孔夾具設計【說明書+CAD】,說明書+CAD,閥體,機械,加工,工藝,10,夾具,設計,說明書,仿單,cad 閥體（鉆直徑為十孔）夾具設計說明書 目 錄 1 第1章 引言 3 第2章 零件分析 4 2.1 零件的作用 4 2.2 零件的工藝分析 4 第3章 工藝規(guī)程設計 6 3.1 確定毛坯的制造形式 6 3.2 毛坯的設計 6 3.3 選擇定位基準 7 3.3.1 精基準的選擇 8 3.3.2 粗基準的選擇 8 3.4 制定工藝路線 9 3.4.1 工藝路線 9 第4章 確定切削用量及基本工時 11 第5章 夾具設計 21 5.1 本課題夾具設計 21 問題的提出 21 5.2 定位基準的選擇 21 5.3 定位元件的選擇 21 5.4 切削力及夾緊力計算 22 5.5 夾緊機構設計 23 5.6 定位誤差分析 23 5.7 夾具設計及操作簡要說明 24 設計小結 25 參考文獻 26 第1章 引言 工具是人類文明進步的標志。自20世紀末期以來，現(xiàn)代制造技術與機械制造工藝自動化都有了長足的發(fā)展。但工具（含夾具、刀具、量具與輔具等）在不斷的革新中，其功能仍然十分顯著。機床夾具對零件加工的質量、生產率和產品成本都有著直接的影響。因此，無論在傳統(tǒng)制造還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)中，夾具都是重要的工藝裝備。 機床夾具就是在機床上將工件進行定位、夾緊，將刀具進行導向的一種裝置，其主要作用就是使工件相對與機床和刀具有一個正確的位置，并在加工過程中保持這個位置不變 現(xiàn)代工業(yè)的一個顯著特點是：新產品發(fā)展快，質量要求高，品種規(guī)格多，產品更新?lián)Q代周期短。反映在機械工業(yè)上，多品種、小批量生產在生產類型比例中，占了很大比重。 為了適應這一要求，必須做好生產技術準備工作，而機床夾具是這一工作的重要組成部分。 閥體的加工工藝規(guī)程及鉆2-10孔的夾具設計是在學完了機械制圖、機械制造技術基礎、機械設計、機械工程材料等進行課程設計之后的下一個教學環(huán)節(jié)。正確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設計出專用夾具，保證零件的加工質量。 本次設計也要培養(yǎng)自己的自學與創(chuàng)新能力。因此本次設計綜合性和實踐性強、涉及知識面廣。所以在設計中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產實踐的需要，只有將各種理論與生產實踐相結合，才能很好的完成本次設計。 第2章 零件分析 2.1 零件的作用 圖2.1 零件圖 閥體是一種一種閥上的零件，是閥的主體，起密封、定位的作用，孔系位置精度要求較高，過流孔精度要求及表面粗糙度要求較高。 2.2 零件的工藝分析 閥體零件的材料為HT150，灰鑄鐵屬于脆性材料，故不能鍛造和沖壓。但灰鑄鐵的鑄造性能和切削加工性能優(yōu)良。生產綱領為10000件一年，屬于中小批量生產。 零件有2組加工面，一組是以底面為基準的加工面，一組是以中心孔為基準的加工面，他們有位置度要求。以下是本零件需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： (1) 一組是以底面為基準的加工面，這組面主要是上表面B及A、C、D面，15孔及G3/8螺紋。 (2) 以10孔為基準的加工面，這組加工面主要是M24x2、20、M36x2、32、槽18。 第3章 工藝規(guī)程設計 3.1 確定毛坯的制造形式 零件材料為HT200，由于零件為10000件/年，屬于中小批生產，而且零件的輪廓尺寸不大，選用砂型鑄造，采用機械翻砂造型，鑄造精度為2級，這樣有利于保證鑄件的尺寸要求。 3.2 毛坯的設計 閥體零件材料為 HT200，毛坯重約3Kg。生產類型為成批生產，采用砂型鑄造，機械翻砂造型，2級精度組。 根據上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量，對毛坯初步設計如下： 1. 閥體的D端面及B端面、A端面，C端面 該閥體的下端面粗糙度都是6.3，只要進行銑加工就能滿足光潔度要求。根據資料可知，選取加工余量等級為G，選取尺寸公差等級為9級。 所以根據相關資料和經驗可知，閥體的A、B、C、D端面的單邊余量為2mm。 2. 其余各孔 其余各孔均為實心 根據上述原始資料及加工工藝，確定了各加工表面的加工余量、工序尺寸，這樣毛坯的尺寸就可以定下來了，毛坯的具體形狀和尺寸見圖3.1“閥體”零件毛坯簡圖。 圖3.1“閥體”零件毛坯圖 3.3 選擇定位基準 正確地選擇定位基準是設計工藝過程的一項重要內容，也是保證零件加工精度的關鍵。 定位基準分為精基準、粗基準和輔助基準。在最初加工工序中，只能用毛坯上未經加工的表面作為定位基準(粗基準)。在后續(xù)工序中，則使用已加工表面作為定位基準(精基準)。 在制定工藝規(guī)程時，總是先考慮選擇怎樣的精基準以保證達到精度要求并把各個表面加工出來，然后再考慮選擇合適的粗基準把精基準面加工出來。另外，為了使工件便于裝夾和易于獲得所需加工精度，可在工件上某部位作一輔助基準，用以定位。應從零件的整個加工工藝過程的全局出發(fā)，在分析零件的結構特點、設計基準和技術要求的基礎上，根據粗、精基準的選擇原則，合理選擇定位基準。 3.3.1 精基準的選擇 ①“基準重合”原則 應盡量選用被加工表面的設計基準作為精基準，即“基準重合”的原則。這樣可以避免因基準不重合而引起的誤差。 ②“基準統(tǒng)一”原則 應選擇多個表面加工時都能使用的定位基準作為精基準，即“基準統(tǒng)一”的原則。 這樣便于保證各加工表面間的相互位置精度，避免基準變換所產生的誤差，并簡化夾具的設計制造工作。 ③“互為基準”原則 當兩個表面的相互位置精度及其自身的尺寸與形狀精度都要求很高時，可采用這兩個表面互為基準，反復多次進行精加工。 ④“自為基準”原則 在某些要求加工余量盡量小而均勻的精加工工序中，應盡量選擇加工表面本身作為定位基準。 對于精基準而言，主要應該考慮基準重合的問題，當設計基準與工序基準不重合時，進行尺寸換算，這在以后還要專門計算，此處不再重復。 3.3.2 粗基準的選擇 ①若工件必須首先保證某重要表面的加工余量均勻，則應選該表面為粗基準。 ②在沒有要求保證重要表面加工余量均勻的情況下，若零件上每個表面都要加工，則應以加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可使這個表面在加工中不致因加工余量不足，造成加工后仍留有部分毛面，致使工件報廢。 ③在沒有要求保證重要表面加工余量均勻的情況下，若零件有的表面不需要加工時，則應以不加工表面中與加工表面的位置精度要求較高的表面為粗基準。若既需保證某重要表面加工余量均勻，又要求保證不加工表面與加工表面的位置精度，則仍按本原則處理。 ④選作粗基準的表面，應盡可能平整和光潔，不能有飛邊、澆口、冒口及其他缺陷，以便定位準確，裝夾可靠。 ⑤粗基準在同一尺寸方向上通常只允許使用一次，否則定位誤差太大。但是，當毛坯是精密鑄件或精密鍛件，毛坯質量高，而工件加工精度要求又不高時，可以重復使用某一粗基準。 粗基準的選擇：對于零件的加工而言，粗基準的選擇對后面的精加工至關重要。從零件圖上可以看出，D面是設計基準，首先以D面為粗基準，加工出B面，再以B面為基準，加工出D面，再以D為精基準加工其它表面，這樣可以滿足加工要求。 3.4 制定工藝路線 3.4.1 工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為成批生產的條件下，可以考慮采用通用型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量降下來。 方案一 工序1：鑄造 工序2：時效處理 工序3：粗銑D面。 工序4：粗銑B面 工序5：鉆孔23、鉆孔32、倒角C1 工序6：鉆中心孔10，鉆孔20、倒C1，攻絲M24 工序7：銑A面 工序8：銑C面 工序9：鉆A面15，攻絲G3/8 工序10：鉆C面15，攻絲G3/8 工序11：鉆2-10，鉸孔2-10 工序12：粗銑槽18，精銑槽18 工序13：攻絲M36 x2 方案二 工序1：鑄造 工序2：時效處理 工序3：以D為粗基準，銑B面。 工序4：銑D面 工序5：鉆中心孔10 工序6：鉆孔23、鉆孔32、倒角C1 工序7：鉆孔20、倒C1，攻絲M24 工序8：銑A面 工序9：銑C面 工序10：鉆A面15，攻絲G3/8 工序11：鉆C面15，攻絲G3/8 工序12：鉆2-10，鉸孔2-10 工序13：粗銑槽18，精銑槽18 工序14：攻絲M36 x2 工藝方案一和方案二的比較，方案一先粗銑D面，方案二先銑B面，由于D面為設計基準，以B為精基準加工D面更能保證D面的精度，從而保證其它尺寸，因此，本工藝設計選用方案二更為合理。 第4章 確定切削用量及基本工時 工序3：以D為粗基準，銑B面 1. 選擇刀具及機床 刀具選取高速鋼端銑刀，機床采用X61W萬能銑床 =2mm，=35mm，=42.5m/min，=3。 2. 決定銑削用量。 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 =2mm 2）決定每次進給量及切削速度 根據X61W型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 =0.2mm/齒，則 r/min 按機床標準選?。?80r/min m/min 當＝380r/min時 = =0.2×3×380=228mm/min 3）計算工時 切削工時：，，則機動工時為 . 工序4：銑D面 1. 選擇刀具及機床 刀具選取高速鋼端銑刀，機床采用X61W萬能銑床 =2mm，=35mm，=42.5m/min，=3。 2. 決定銑削用量。 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 =2mm 2）決定每次進給量及切削速度 根據X61W型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 =0.2mm/齒，則 r/min 按機床標準選?。?80r/min m/min 當＝380r/min時 = =0.2×3×380=228mm/min 3）計算工時 切削工時：，，則機動工時為 . 工序5：鉆中心孔10 1、選擇刀具和機床 機床：Z550立式鉆床 刀具：根據《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ10 2、確定鉆削用量 1)進給量 取=0.13mm/r 2)切削速度　　V=24~34m/min. 取V=30m/min 3)確定機床主軸轉速　　 ==955r/min 與955r/min相近的機床轉速為996r/min?，F(xiàn)選取=996r/min。 所以實際切削速度==m/min 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 　 ;其中; =4mm; =3mm; = ==0.285(min) 工序6：鉆孔23、鉆孔32 一、鉆孔23 1、選擇刀具和機床 機床：Z550立式鉆床 刀具：根據《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ10 2、確定鉆削用量 1)進給量 取=0.13mm/r 2)切削速度　　V=24~34m/min. 取V=30m/min 3)確定機床主軸轉速　　 ==415.4r/min 與415.4r/min相近的機床轉速為351r/min?，F(xiàn)選取=351r/min。 所以實際切削速度==m/min 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 　 ;其中; =6mm; =0mm; = ==0.4(min) 一、鉆孔32 1、選擇刀具和機床 機床：Z550立式鉆床 刀具：根據《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ10 2、確定鉆削用量 1)進給量 取=0.13mm/r 2)切削速度　　V=24~34m/min. 取V=30m/min 3)確定機床主軸轉速　　 ==298r/min 與298r/min相近的機床轉速為250r/min。現(xiàn)選取=250r/min。 所以實際切削速度==m/min 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 　 ;其中; =6mm; =0mm; = ==2.01(min) 工序7：鉆孔20 1、選擇刀具和機床 機床：Z550立式鉆床 刀具：根據《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ10 2、確定鉆削用量 1)進給量 取=0.13mm/r 2)切削速度　　V=24~34m/min. 取V=30m/min 3)確定機床主軸轉速　　 ==477r/min 與477r/min相近的機床轉速為500r/min?，F(xiàn)選取=500r/min。 所以實際切削速度==m/min 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 　 ;其中; =6mm; =0mm; = ==0.32(min) 工序8：銑A面 1. 選擇刀具及機床 刀具選取高速鋼端銑刀，機床采用X61W萬能銑床 =2mm，=35mm，=42.5m/min，=3。 2. 決定銑削用量。 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 =2mm 2）決定每次進給量及切削速度 根據X61W型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 =0.2mm/齒，則 r/min 按機床標準選取＝380r/min m/min 當＝380r/min時 = =0.2×3×380=228mm/min 3）計算工時 切削工時：，則機動工時為 . 工序9：銑C面 1. 選擇刀具及機床 刀具選取高速鋼端銑刀，機床采用X61W萬能銑床 =2mm，=35mm，=42.5m/min，=3。 2. 決定銑削用量。 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 =2mm 2）決定每次進給量及切削速度 根據X61W型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 =0.2mm/齒，則 r/min 按機床標準選取＝380r/min m/min 當＝380r/min時 = =0.2×3×380=228mm/min 3）計算工時 切削工時：，則機動工時為 . 工序10：鉆A面15，攻絲G3/8 1、選擇刀具和機床 機床：Z550立式鉆床 刀具：根據《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ10 2、確定鉆削用量 1)進給量 取=0.13mm/r 2)切削速度　　V=24~34m/min. 取V=30m/min 3)確定機床主軸轉速　　 ==636.9r/min 與636.9r/min相近的機床轉速為500r/min?，F(xiàn)選取=500r/min。 所以實際切削速度==m/min 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 　 ;其中; =6mm; =3mm; = ==0.88(min) 工序11：鉆C面15，攻絲G3/8 1、選擇刀具和機床 機床：Z550立式鉆床 刀具：根據《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ10 2、確定鉆削用量 1)進給量 取=0.13mm/r 2)切削速度　　V=24~34m/min. 取V=30m/min 3)確定機床主軸轉速　　 ==636.9r/min 與636.9r/min相近的機床轉速為500r/min。現(xiàn)選取=500r/min。 所以實際切削速度==m/min 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 　 ;其中; =6mm; =3mm; = ==0.88(min) 工序12：鉆2-10 1、選擇刀具和機床 機床：Z550立式鉆床 刀具：根據《機械加工工藝手冊》表10-61選取高速鋼麻花鉆Φ10 2、確定鉆削用量 1)進給量 取=0.13mm/r 2)切削速度　　V=24~34m/min. 取V=30m/min 3)確定機床主軸轉速　　 ==955r/min 與955r/min相近的機床轉速為996r/min。現(xiàn)選取=996r/min。 所以實際切削速度==m/min 5) 切削工時，按《工藝手冊》表6.2-1。 　 ;其中; =3mm; =2mm; = ==0.1(min) 2= ==0.2(min) 工序13：粗銑槽18，精銑槽18 粗銑槽18 1. 選擇刀具及機床 刀具選取不重磨損硬質合金圓周銑刀，刀片采用YG8，機床采用X61W萬能銑床 =1mm，=60mm，=42.5m/min，=8。 2. 決定銑削用量。 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 =1.5mm 2）決定每次進給量及切削速度 根據X61W型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 =0.1mm/齒，則 r/min 按機床標準選?。?00r/min m/min 當＝200r/min時 = =0.1×8×200=160mm/min 3）計算工時 切削工時：，，則機動工時為 .. 精銑槽18 1. 選擇刀具及機床 刀具選取不重磨損硬質合金圓周銑刀，刀片采用YG8，機床采用X61W萬能銑床 =1mm，=60mm，=42.5m/min，=8。 2. 決定銑削用量。 1）決定銑削深度 因為加工余量不大，一次加工完成 =1.5mm 2）決定每次進給量及切削速度 根據X61W型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 =0.1mm/齒，則 r/min 按機床標準選?。?00r/min m/min 當＝200r/min時 = =0.1×8×200=160mm/min 3）計算工時 切削工時：，，則機動工時為 . 第5章 夾具設計 5.1 本課題夾具設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。由指導老師的分配，決定設計工序12（鉆2-10，鉸孔2-10）的夾具。 問題的提出 本夾具主要用于鉆2-10，鉆孔之前，其它各表面已加工好，本道工序屬于精加工，加工精度要求較高，為此，本夾具主要考慮如何提高加工精度，同時要注意提高生產效率。 5.2 定位基準的選擇 采用已加工的底面D 、和已加工的孔32為定位基準，用底面、定位銷和一擋銷限制工件六個自由度，達到完全定位。為了提高加工效率，縮短輔助時間，決定用螺栓壓塊作為夾緊機構。 5.3 定位元件的選擇 由上可知，由底面，定位銷，擋銷定位。所以選用的元件為定位銷和擋銷。 5.4 切削力及夾緊力計算 刀具：高速鋼鉆頭，直徑d=10mm，f=0.13mm/r 鉆頭轉速 n=16.6r/s 工件材料：灰鑄鐵 HB=20-40 則： 切屑扭矩 M=10 （表3—36） =225.63×10×0.4×1.059×10 =9.1（N·m） 軸向力 F==588.60×10×0.4×1.059 =1148（N） 其中 K=K=()=()=1.059 由零件定位、裝夾方式可知，只有鉆削時產生的轉矩能引起零件的松動。 由夾緊機構產生的實際夾緊力應滿足下式： M=40·F F=227.7(N) 式中，安全系數(shù) 為基本安全系數(shù)1.5； 為加工性質系數(shù)1.1； 為刀具鈍化系數(shù)1.1； 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1。 所以 （N） 5.5 夾緊機構設計 為了實現(xiàn)快速夾緊，同時要使夾緊力比較大，采用如下圖所示的夾緊機構，由壓塊，擰緊螺栓組成，其示意圖如下： 5.6 定位誤差分析 夾具的主要定位元件為一平面，一定位銷，一擋銷： 定柱面是與孔相配合的，通過孔與零件柱面的配合來確定加工孔的中心，用一擋銷限制周轉旋轉的自由度，最后達到完全定位。因此，定位銷與其相配合的孔的公差相同。 所加工孔的定位誤差由32的孔的公差決定，由于32為自由公差，由于孔距低面120mm,距中心為40mm均為自由公差。因此，采用定位銷定位，能使公差滿足要求。 5.7 夾具設計及操作簡要說明 在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率避免干涉。應使夾具結構簡單，便于操作，降低成本。本道工序為鉆床夾具選擇了螺栓壓塊夾緊方式，使用過程中注意對夾具要防銹保護。 設計小結 這次課程設計使我受益匪淺，為我今后的學習和工作打下了一個堅實而良好的基礎。在此衷心感謝老師和同學的幫助和指導。 參考文獻 [1] 郭宗連、秦寶榮.機械制造工藝學.中國建材工業(yè)出版社，1997年. [2] 馮道.機械零件切削加工工藝與技術標準實用手冊.安徽文化音像出版社，2003． [3] 艾興、肖詩綱.切削用量簡明手冊.機械工業(yè)出版社，1994年. [4] 李益民.機械制造工藝設計簡明手冊.機械工業(yè)出版社，1994年. [5] 哈爾濱工業(yè)大學、上海工業(yè)大學.機床夾具設計.上?？茖W技術出版社，1983年. [6] 東北重型機械學院、洛陽工學院、一汽制造廠職工大學.機床夾具設計手冊.上海科學技術出版社，1990年. [7] 馬賢智.機械加工余量與公差手冊.中國標準出版社，1994．12． [8] 王光斗.機床夾具設計手冊.上?？茖W技術出版社，2002．8． 25