設計kcsj-08閥體的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備

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1、 機械制造基礎 課程設計(論文) 題　目: 設計kcsj-08閥體的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備 學生姓名 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 學 號 班 級 指導教師 成 績 2010年12月 目錄 1前言………………………………………………………………………… 2課程設計目的

2、……………………………………………………………… 3閥體的工藝分析…………………………………………………………… 3.1閥體的結(jié)構及工藝性分析…………………………………………… 3.2閥體的加工技術要求分析…………………………………………… 4閥體毛胚的選擇…………………………………………………………… 5擬定閥體的加工工藝路線………………………………………………… 5.1基準的選擇……………………………………………………………… 5.2加工方案的確定………………………………………………………… 5.3擬定加工工藝路線………………………………………………………… 5.4確定各

3、工序加工余量、毛胚尺寸、公差…………………………………… 5.5選擇機床及刀具………………………………………………………… 5.5切削用量的確定和時間定額……………………………………………… 6夾具設計…………………………………………………………………… 6.1確定設計方案…………………………………………………………… 6.2定位誤差的分析與夾緊力計算………………………………………… 7 課程設計心得體會…………………………………………………………… 參考文獻……………………………………………………………………… 設計閥體的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備 西南大學工程

4、技術學院，重慶 400716 1引言 機械制造技術基礎是機械類專業(yè)的一門主干專業(yè)基礎課，內(nèi)容覆蓋金屬切削原理和刀具、機械加工方法及設備、互換性與測量技術、機械制造工藝學及工藝裝備等，因而也是一門實踐性和綜合性很強的課程，必須通過實踐性教學環(huán)節(jié)才能使學生對該課程的基礎理論有更深刻的理解，也只有通過實踐才能培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力和獨立工作能力。因此，機械制造技術基礎課程設計應運而生，也成為機械類專業(yè)的一門重要實踐課程。 2 課程設計的目的 機械制造技術基礎課程設計旨在繼承材料成形技術基礎課程設計的基礎上，讓學生完成一次機械零件的機械加工工藝規(guī)程和典型夾具設計的鍛煉，其目的如下。

5、 （1） 在結(jié)束了機械制造基礎等前期課程的學習后，通過本次設計使學生所學到的知識得到鞏固和加深。培養(yǎng)學生全面綜合地應用所學知識去分析和解決機械制造中的問題的能力。 （2） 通過設計提高學生的自學能力，使學生熟悉機械制造中的有關手冊、圖表和技術資料，特別是熟悉機械加工工藝規(guī)程設計和夾具設計方面的資料，并學會結(jié)合生產(chǎn)實際正確使用這些資料。 （3） 通過設計使學生樹立正確的設計理念，懂得合理的設計應該是技術上先進的，經(jīng)濟上合理的，并且在生產(chǎn)實踐中是可行的。 （4） 通過編寫設計說明書，提高學生的技術文件整理、寫作及組織編排能力，為學生將來撰寫專業(yè)技術及科

6、研論文打下基礎。 3閥體的工藝分析 3.1閥體的結(jié)構及工藝性分析 閥體零件圖如下： 圖3-1 由零件圖分析知，該零件為閥體類零件。其主要加要素為面和孔，加工要求較高。 3.2閥體的加工技術要求分析 該閥體零件的主要加工技術要求如下 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 φ28的精度等級為H7，粗糙度要求Ra3.2，φ35粗糙度要求為R

7、a12.5； 6. 孔Fφ22的精度等級為H8，粗糙度要求Ra3.2，φ32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。 4毛胚的選擇

8、 零件形狀較復雜，生產(chǎn)規(guī)模為中批生產(chǎn)或大批生產(chǎn)，毛胚材料為HT250,因此，選擇毛胚制造方式為機械造型砂型鑄造，金屬模，由機械加工工藝手冊查得：毛胚公差等級為CT10級，加工余量等級為6級。 5擬定閥體的加工工藝路線 5.1基準的選擇 一般情況下，平面的面積較大，作為精基面定位時穩(wěn)定、可靠、定位精度也較高，且孔加工及其位置的確定都較平面的加工難度要大，所以，一般情況下是，現(xiàn)以孔作為粗基準加工平面，再以平面作為精基準加工孔。由零件圖分析，選擇面A作為精基準，選擇孔F作為粗基準。 5.2加工方案的確定 由閥體零件的各加工要素的技術要求分析，初步確定，面A、B、C、D可以通過粗銑、半

9、精銑就可以達到加工技術要求；孔E、F可以通過粗鏜、半粗鏜、精鏜就可以達到加工技術要求；B、C兩面的螺紋可以通過鉆孔、攻絲的方法達到加工技術要求。 5.3擬定加工工藝路線 工序安排一般遵循以下原則： 1. 基準先行。 2. 先主后次。 3. 現(xiàn)粗后精。 4. 先面后孔。 在機械加工前，進行退火處理。綜上，確定閥體的加工工藝路線如下： 工序名稱 工序內(nèi)容 基準 設備 夾具 工序1 鑄造 　 　 　 工序2 粗銑A面 B面 銑床 專用夾具 工序3 粗銑B面 A面 銑床 專用夾具 工序4 半精銑A面 B面 銑床 專用夾具 工序5

10、 半精銑B面 A面 銑床 專用夾具 工序6 粗銑C面 B面 銑床 專用夾具 工序7 半精銑C面 B面 銑床 專用夾具 工序8 粗銑D面 B面 銑床 專用夾具 工序9 半精銑D面 B面 銑床 專用夾具 工序10 粗鏜Φ32 B面 鏜床 專用夾具 工序11 半精鏜Φ32 B面 鏜床 專用夾具 工序12 粗鏜Φ22 B面 鏜床 專用夾具 工序13 半精鏜Φ22 B面 鏜床 專用夾具 工序14 粗鏜Φ36 B面和孔F 鏜床 專用夾具 工序15 粗鏜Φ28 B面和孔F 鏜床 專用夾具 工序16

11、 半精鏜Φ28 B面和孔F 鏜床 專用夾具 工序17 粗鏜Φ35 B面和孔F 鏜床 專用夾具 工序18 鉆孔G 孔E和孔F 鉆床 專用夾具 工序19 鉆孔H B面和孔F 鉆床 專用夾具 工序20 加工A面螺紋 B面和孔F 鉗工臺 專用夾具 工序21 加工C面螺紋 B面和孔F 鉗工臺 專用夾具 工序22 去毛刺 　 鉗工臺 專用夾具 工序23 終檢 　 鉗工臺 專用夾具 5.4確定各工序加工余量、毛坯尺寸、公差 閥體零件的毛胚制造方式為機械造型砂型鑄造，金屬模，由機械加工工藝手冊查得：毛胚公差等級為CT10級

12、，加工余量等級為6級?，F(xiàn)確定各工序加工余量、毛坯尺寸、公差如下： 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 0.5 24 10 240-0.084 Ra12.5 粗銑B面 2 24.5 12 24.50-0.21 Ra6.3 毛胚尺寸 　 26.5 　 26.51.3 　 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C面 0.5 28.5 10 28.50-0.084 Ra12.5 粗銑C面 3 29 12 290-

13、0.21 Ra6.3 毛胚尺寸 　 32 　 321.3 　 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 0.5 28.5 10 28.50-0.084 Ra12.5 粗銑D面 3 29 12 290-0.21 Ra6.3 毛胚尺寸 　 32 　 321.3 　 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 1 72 10 720-0.12 Ra12.5 粗銑A面 3.5 73 12 730-0.3 Ra

14、6.3 毛胚尺寸 　 76.5 　 76.51.1.6 　 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 半精鏜φ22 1.1 22 8 220.033O Ra3.2 粗鏜φ22 3.4 20.9 12 20.90.210 Ra12.5 毛胚孔 　 17.5 　 17.51.2 　 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 半精鏜φ32 1.3 32 8 320.039O Ra3.2 粗鏜φ32 13.2 30.7

15、12 30.70.25O Ra12.5 毛胚孔 　 17 　 171.2 　 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 半精鏜φ28 1.1 28 7 280.021O Ra3.2 粗鏜φ28 3.4 26.9 12 26.90.210 Ra12.5 毛胚孔φ28 　 23.5 　 23.51.2 　 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 粗鏜φ36 19 36 12 360.250　 Ra3.2 毛胚孔φ36

16、 　 17 　 171.2 Ra6.3 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 粗鏜φ35 11.5 　35 12 350.250 Ra12.5 毛胚孔 　 23.5 　 231.2 　 5.5選擇機床及刀具 根據(jù)閥體零件的技術要求，及工藝路線的設計，在保證滿足技術要求的前提下，選擇機床及刀具型號如下： 機床類別 型號 刀具及參數(shù) 銑床 X5020A 　高速鋼鑲齒圓柱銑刀 鏜床 T618 　 鉆床 Z5125A 　麻花鉆 5.5切削用量的確定和時間定額 粗銑

17、B面的切削用量的確定：已選用銑刀類型為高速鋼鑲齒圓柱銑刀，毛胚加工余量為h=2mm，由資料查得當切削寬度ae<5mm，aP<70mm時，銑刀直徑取d0為80mm，由于選用標準鑲齒圓柱銑刀，故齒數(shù)選擇z=8, 銑刀幾何形狀：。 由于加工余量不大，可在一次走刀內(nèi)切完，取ae=h=2mm。 根據(jù)銑床X6120功率3kW，中等系統(tǒng)剛度，根據(jù)資料查得，fz=0.18。 根據(jù)刀具磨鈍標準及刀具壽命，取銑刀刀齒后刀面最大磨損量為0.65mm，刀具壽命T為180min。 由資料確定：當d0=80mm，z=8，aP=41 130mm，ae=3mm，fz<0.24mm/z時，vt=22m/min， n=

18、70r/min，vft=86mm/min。各修正系數(shù)為kmv=kmn=0.85，ksv=ksn=0.8。 可求得： vc=vtkv=220.850.8=14.96m/min n=ntkn=700.850.8=48.96r/min vf=vftkv=860.850.8=58.48mm/min 根據(jù)銑床6120使用說明書，得 nc=50 r/min vfc=60 mm/min。 因此，實際切削速度和沒齒進給量為 vc=12.56 m/min fzc=mm/z. 檢驗機床功率，當fz=0.140.22時mm/z時，aP<70mm，ae=2mm，，vf<60mm/min時

19、，Pct=1.1kW,切削功率的修正系數(shù)，kMPe=1，故實際的切削功率為 Pcc= Pct=1.1kW 根據(jù)XA6120型銑床說明書，機床主軸允許的功率為Pcm3 kW, 因Pcc<,Pcm ,故所決定的切削用量可以采用,即： ae=2mm，vfc=60mm/min，n=50r/min，vc=12.56m/min，fz=0.15mm/min。 計算基本工時 tm=Lvf 式中，L=l+y+，l=83.5mm，查資料得，y+=15mm，骨可求得， tm=83.5+1560=1.64min。 鉆A面和H面孔，閥體零件為HT250，，分析零件的工藝要求可知，需加工的空的尺寸與數(shù)量為

20、：孔徑（4個），（2個）。 選擇高速鋼麻花鉆頭，其直徑為，鉆頭幾何形狀為，取為。，取，取，，取，，刀具為標準刀具。 2．選擇切削用量 (1)決定進給量f 由于內(nèi)孔無粗糙度要求，起粗加工為12~13級精度，鑄鐵強度為195HBS, 由于故不乘孔深修正系數(shù)。 (2)按鉆頭強度決定進給量，查資料的，當，鉆頭強度允許的進給量f=0.72mm/r (3)按機床進給機構強度決定進給量，查資料得：進給量為1.6mm/r，機床允許的軸向力為8830，故可選f=0.36~0.44mm/r，取f=0.36mm/r 查表2.19，可查出鉆孔時的軸向力，當f=0.36mm/r，軸向力為2500N，軸向

21、力修正系數(shù)，故，根據(jù)Z525鉆床說明書，機床進給機構強度允許的最大軸向力為，由于，故f=0.4mm/r可用。 (4)決定鉆頭磨頓標準及壽命，由表2.12，當，鉆頭后力面最大磨損量為取為0.8mm,壽命T=35min (5)切削速度，查表2.5,得，削速度的修正系數(shù)為故V= 查Z525鉆床說明書 取n=545r/min,因所選轉(zhuǎn)數(shù)較計算轉(zhuǎn)數(shù)為高，會使刀具壽命下降，故可將進給量降低一級，取f=0.28mm/r,也可選擇較低一級轉(zhuǎn)數(shù)，仍用f=0.36mm/r，比較這兩種方案 第一方案：f=0.28 ， 第二方案：f=0.36 第一方案值大，基本工時較少，故

22、第一方案好，這 (6)檢驗機床扭矩及功率 查表2.20 當，修正系數(shù)，查Z525鉆床說明書，當時，。 查表資料得 根據(jù)Z525鉆床說明書，由于故所選的切削用量可用 計算基本工時 ，L= 查表2.29查出=5 6夾具設計 該閥體零件加工需要設計專用夾具，專用家具設計的基本要求是： 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?shù)亩ㄎ辉A緊元件，確定合適的尺寸，形位公差，是從夾具設計角度來保證加工要素加工精度的基礎。 2提高勞動生產(chǎn)率。通過設計合理的夾具夾具結(jié)構，可以簡化操作過程，有效的減少輔助時間，提

23、高生產(chǎn)率。 3具有良好的使用性能。簡單的整體結(jié)構、合理的結(jié)構工藝性、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)構越簡單，元件標準化程度越高，制造成本越低周期越短，就可以爭取到更好的經(jīng)濟性。 本設計選擇鏜加工孔F的夾具設計。 6.1確定設計方案 由零件圖分析孔F的加工要求，必須保證孔軸向和徑向的加工尺寸，得出，夾具必須限制工件的六個自由度，才可以達到加工要求。先設計夾具模型如下： 圖6-1

24、 圖6-2 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?？梢?，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，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。 3. 夾緊機構的操作應安全、方便、迅速、省力。 4. 機構應盡量簡單

25、，制造、維修要方便。 分析零件加工要素的性質(zhì)，確定夾緊動力源類型為手動夾緊，夾緊裝置為壓板，壓緊力來源為螺旋力。夾具的具體結(jié)構與參數(shù)見夾具裝配圖和零件圖。 6.2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，對刀或?qū)蛘`差以及夾具的制造與安裝誤差等；來之加工方面的誤差有：工藝系統(tǒng)的幾何誤差，，受力變形，磨損以及各種隨機因素所造成的各種加工誤差。上述各項因素所造成的誤差總和應該不超過工件允許的工序誤差，才能使工件加工合格。 定位誤差及其產(chǎn)生的原因： 1. 由基準不重合誤差引起的定位誤差。 2. 有基準位置誤差引起的定位誤差。 7 課程設計心得體會 參考文獻 [1]熊良山，嚴曉光，張福潤.機械制造技術基礎[M].第1版. 武漢：華中科技大學出版社2007. [2]柯建宏.機械制造技術基礎課程設計[M].第1版. 武漢：華中科技大學出版社2008. [3] 孟少農(nóng).機械加工工藝手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，19991.