工藝夾具-鍛鋼固定球閥加工工藝及中體螺孔8-M20的鉆孔夾具設計

工藝夾具-鍛鋼固定球閥加工工藝及中體螺孔8-M20的鉆孔夾具設計,工藝,夾具,固定,球閥,加工,中體螺孔,m20,鉆孔,設計 四 川 理 工 學 院 畢 業(yè) 設 計（論 文）說 明 書 題 目 鍛鋼固定球閥加工工藝及中體 螺孔8-M20的鉆孔夾具設計 學 生 左 研 哲 系 別 機 電 工 程 系 專 業(yè) 班 級 機械設計制造及其自動化031班 學 號 0 3 0 1 6 0 1 1 5 指 導 教 師 張 良 棟 四 川 理 工 學 院 畢業(yè)設計（論文）任務書 設計（論文）題目：鍛鋼固定球閥加工工藝及中體螺孔8-M20的鉆孔夾具設計 系： 機電工程系 專業(yè)： 機械設計制造及自動化 班級： 2003級1班 學號： 030160115 學生： 左 研 哲 指導教師： 張 良 棟 接 受 任 務 時 間 教 研 室 主 任 （簽名） 系 主 任 （簽名） 1．畢業(yè)設計（論文）的主要內容及基本要求 鍛鋼固定球閥、中體零件圖一張，生產批量為大批量生產 （1） 零件圖一張、毛坯圖一張； （2） 機械加工工藝規(guī)程一套； （3） 工序卡一套； （4） 夾具裝配圖一張、夾具零件圖一套 （5） 計算機繪圖、手工繪圖至少一張； （6） 畢業(yè)設計說明書一份。 2．指定查閱的主要參考文獻 （1） 機械制造工藝手冊 （2） 夾具設計手冊 （3） 機械零件設計手冊 （4） 機械制造技術基礎 3．進度安排 設計（論文）各階段名稱 起 止 日 期 1 查閱資料，復習與設計相關的知識 2007.03.05－2007.03.25 2 進行方案設計，確定基本結構形式 2007.03.26－2007.04.10 3 繪圖和主要的設計計算 2007.04.11－2007.05.28 4 完成畢業(yè)設計說明書的編寫 2007.05.29－2007.06.05 5 畢業(yè)答辯準備和畢業(yè)答辯 2007.06.06－2007.06.24 注：本表一式三份，系、指導教師、學生各一份 四川理工學院 機械加工工序卡片 產品型號 Q47F/N 零（部）件圖號 設計者：左研哲 產品名稱 鍛鋼固定球閥 零（部）件名稱 中體 共 1 頁 第 1 頁 車間 工序號 工序名稱 材料牌號 機加 5 鉆8-M20螺紋底孔 毛坯種類 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件數 每臺件數 鑄鋼 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數 組合鉆床 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 組合鉆床專用夾具 工位器具編號 工位器具名稱 工序工時 準終 單件 工步號 工 步 內 容 工藝裝備（含：刀具、量具、專用工具） 主軸轉速 r/min 切削速度 m/min 進給量 mm/r 切削深度 mm 進給次數 工 步 工 時 1 鉆8-M20螺紋底孔 組合刀具，專用夾具 327 18.1 0.1 25 1 機動0.98 輔助1.5 四 川 理 工 學 院 專 業(yè) 機械加工工藝過程卡片 產品型號 Q47F/N 零(部)件圖號 03 共 頁 機械設計制造及自動化 產品名稱 鍛鋼固定球閥 零(部)件名稱 中體 第 1 頁 材料牌號 G25 毛坯 種類 鍛鋼 毛坯外 形尺寸 圓柱直徑410,高259 毛坯件數 鍛件 每臺件數 1 備 注 工 工 序 車 工 工 時 序 工 序 內 容 設 備 工 藝 裝 備 準 單 號 名 稱 間 段 終 件 Ⅰ 車 甲頭裝夾、校正，粗車乙頭端面、內孔、外圓及各節(jié). 金 車床 四爪 Ⅱ 車 乙頭裝夾，粗、精車甲頭端面、內孔、各節(jié). 金 車床 四爪 Ⅲ 車 甲頭裝夾、校正，精車乙頭端面，內孔，外圓各節(jié). 金 車床 四爪 Ⅳ 鉗 劃十字加工及排污螺塞孔線. 金 鉗 Ⅴ 鏜 工裝定位；鏜上下閥桿孔、端面各節(jié)，鉆排污螺塞孔， 金 鏜 攻絲。 Ⅵ 鉆 鉆模定位(或劃線)，鉆8-M20螺孔，攻絲 金 鉆 描 圖 Ⅶ 鉆 鉆模定位(或劃線)，鉆丙頭孔,配鉆銷孔。 金 鉆 Ⅷ 鉆 鉆模定位(或劃線)，鉆丁頭孔。 金 鉆 描 校 Ⅸ 鉗 丙、丁頭螺孔攻絲。 金 鉗 Ⅹ 鉗 修除毛刺。 金 鉗 底圖號 Ⅺ 鉗 清洗 金 鉗 裝訂號 編制 (日期) 審核 (日期) 會簽 (日期) 班級 姓名 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 標記 處數 更改文件號 簽字 日期 機械設計制造及自動化 左研哲 摘 要 本次畢業(yè)設計，主要設計的是球閥的加工工藝及中體8-M20鉆孔夾具設計，中體機械加工工藝的制訂，確定了中體的毛坯結構、加工余量．還有刀具的選擇，以及夾緊力的計算，主軸工序的基本時間，輔助時間和工作總時間。 關鍵詞 工序，工藝，加工余量，夾緊力，夾具 ABSTRACT The graduation design, the design is the main valve in the processing and China-8-M20 drilling fixture design, Bulk of the machining process design, which identified the body of rough structure allowance. There tool choice and the clamping force, the axis of the basic processes, supporting the total work time and time. Keywords：Processes, technology, allowance, the clamping force, Fixture I 四川理工學院畢業(yè)設計（論文） 目 錄 摘 要 I ABSTRACT II 第一章 緒 言 1 第二章 球閥的裝配工藝過程 2 2.1球閥的作用 2 2.1.1球閥的作用 2 2.1.2球閥的優(yōu)點及特點 2 2.2球閥的裝配工藝過程 3 第三章 球閥中體的加工工藝 6 3.1 球閥中體的工藝分析 6 3.1.1中體的作用 6 3.1.2 中體的工藝要求 6 3.2工藝規(guī)程設計 7 3.2.1 確定毛坯的設計毛坯形狀、尺寸 7 3.2.2 確定定位基準 7 3.2.3制定中體的工藝路線 9 3.2.4 確定各工步的加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸 9 3.2.5加工方案 10 3.3 工藝路線的擬訂 10 3.3.1 工序的安排 10 3.3.2 階段的劃分 11 3.4定切削用量及基本時間 12 第四章 夾具設計 21 4.1 研究原始資料 21 4.2 夾具設計 21 4.2.1 鉆模設計 21 4.2.2鉆模板 22 4.2.3 定位基準的選擇 23 4.2.4切削力及夾緊力的計算 23 4.2.5定位誤差分析 24 4.2.6 夾具設計及操作的簡要說明 25 總 結 26 參 考 文 獻 27 27 第一章 緒 言 機械制造工藝學科課程設計是在我們學完 大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業(yè)課之后進行的。這是我們在進行畢業(yè)設計之前對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯系實際的訓練，因此，它在我么四年的大學生活中占有重要的地位。 就我個人而言，我希望能通過這次課程設計對自己未來將從事的工作進行一次適應性調練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為自己今后的工作打下一個良好的基礎。 由于能力所限，設計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。 第二章 球閥的裝配工藝過程 2.1球閥的作用 2.1.1球閥的作用 題目所給定的是鍛鋼固定球閥的加工工藝及中體螺孔8-M20的鉆孔夾具設計，球閥是在石油、天然氣、煤炭和礦石的開采、提煉加工和管道輸送系統(tǒng)中；在化工產品、醫(yī)藥和食品生產種；在水電、火電和核電的電力生產系統(tǒng)中；在城市和工業(yè)企業(yè)的給排水、供熱、和供氣系統(tǒng)中；在農田的排灌系統(tǒng)中；在冶金生產系統(tǒng)中得以廣泛的應用，是一種與生產建設、國防建設和人民生活息息相關的重要機械產品。球閥在各類管路系統(tǒng)中用于截斷或接通介質流，使介質按照預定的程序輸送到各個指定點。 2.1.2球閥的優(yōu)點及特點 1、手動部分可采用鋼板壓制的手柄或不銹鋼鑄造的手柄。手柄設有限位結構，在閥門開啟、關閉的位置設定限位，當閥門使用在關鍵裝置上時，限位塊上設有鎖孔可鎖定開關位置避免誤操作。手柄上有明顯地開和關標識。 2、閥桿采用A182F（1Cr13）整體鍛造并調制處理，硬度達到HB220～250。閥桿通過平鍵或花鍵或方斜與手柄連接，通用性強，拆裝方便。閥桿設有防吹出結構。 3、閥門的填料選用編結、柔性石墨密封圈或四氟烯密封圈，使得閥桿在一定的潤滑情況下實現可靠的密封。 4、根據需要，球閥可設計成防靜電結構，在球體與閥桿、閥桿與閥體之間設置導電彈簧，避免靜電打火點燃易燃物質，確保系統(tǒng)安全。 5、密封副形式多樣。根據不同工況可選用軟密封、硬密封、防火閥座等結構；DN150以下為浮球形式，DN200以下為固定球形式。 6、球閥閥座處可設置輔助密封結構，在閥座和閥桿部位加裝注脂閥，緊急情況下可暫時密封，并可根據需要加長閥桿以適宜埋地鋪設的場所。 2.2球閥的裝配工藝過程 圖2-1固定球閥裝配圖 表2-1 固定球閥各部件名稱 序號 代號 規(guī)格 名稱 材料 數量 重量（Kg） 備注 單件 總件 1 MX-1 中體 碳素鋼 1 2 MX-2 左右體 碳素鋼 2 3 GB/T1235-1976 φ330×φ315×4.5 中法蘭墊片 304SS石墨纏繞墊 2 4 GB/T1235-1976 φ240×5.7 O型密封圈 氟橡膠 2 5 GB/T1235-1976 φ240×1.9 O型密封圈 氟橡膠 2 6 MX-3 閥座支撐圈 A105 2 鍍鋅 7 MX-4 球體 碳素鋼 1 鍍硬鉻 8 R1/4 注脂閥 組件 3 9 φ11×22 螺旋彈簧 60Si2Mn 32 10 MX-5 閥座 RPTFE 2 11 GB/T1235-1976 φ315×5.7 O型密封圈 氟橡膠 2 12 φ75×φ70×20 滑動軸承 SF-1型三層復合材料 1 13 GB/T1235-1976 φ80×5.7 O型密封圈 氟橡膠 1 14 GB/T1235-1976 φ95×φ80×3.5 底蓋墊片 304SS石墨纏繞墊 1 15 GB/T6170-1986 M10 螺母 45 8 發(fā)黑 16 GB/T898-1988 M10×52 雙頭螺柱 35CrMoA 8 發(fā)黑 17 MX-6 底蓋 G25 1 18 1`` 排污螺塞 G25 1 19 φ6 防靜電彈簧 2 20 Sφ6 鋼珠 2 21 GB/T6170-1986 M20 螺母 45 8 發(fā)黑 22 GB/T898-1988 M20×70 雙頭螺柱 35CrMoA 8 發(fā)黑 23 GB/T1235-1976 φ80×5.7 O型密封圈 氟橡膠 1 24 GB/T70.1-2000 M12×86 圓柱頭內六角螺釘 45 8 發(fā)黑 25 φ70×φ60×5 填料 RPTFE 2 26 MX-7 上閥桿 低溫碳素鋼 1 27 GB/T1235-1976 φ70×5.7 O型密封圈 氟橡膠 2 28 MX-8 前蓋 G25 1 29 MX-9 填料壓蓋 G25 1 30 GB/T1235-1976 φ93×φ83×3.2 前蓋墊片 304SS石墨纏繞墊 1 31 φ85×φ80×23 滑動軸承 SF-1型三層復合材料 1 (1). 準備工作 1) 熟悉圖紙，技術要求，了解各零部件的相互關系，作用及調試要求。 2) 安排落實，檢查各項技術準備工作是否到位。 3) 清理裝配場地，保持清潔。 4) 準備好所需工具，夾，量，刀具，輔助材料。 5) 領齊各零件，檢查配合部位尺寸。 6) 清理各件是否有銹蝕，磕碰，劃傷。 7) 修毛刺，倒角，清洗，吹干，上油。 (2) 裝配 1) 將中法蘭螺栓，底，壓蓋螺栓裝入中體，聯接左右體一件后豎放，裝入閥座組合件(閥座支撐圈)，彈簧，O型圈。 2) 將球體裝入閥體聯接件，順次將上閥桿，滑動軸承，壓蓋及O型圈裝入。 3) 將閥座組件，彈簧，O型圈裝入另一左右體，與中體組合。 4) 順次裝入下閥桿，止推軸承，調整墊片，底蓋，調整球體中心高度。 5) 扳動閥桿，轉動球體(至少三次)，檢查有無卡阻現象。 6) 裝驅動裝置，調整開，關位置。 7) 裝排污塞，注脂閥。 (3) 按KTZ/J0301-2001<通用閥門 壓力試驗> (4) 內腔清理 1) 試壓合格后，半開，通道豎立(5分鐘以上)，再平放，吹干凈內腔。 2) 平放，全開，用棉擦凈流量孔后，涂油。 (5) 打鋼印，訂銘牌 按圖紙要求打鋼印，訂銘牌。 (6) 表面處理 1) 表面除銹，去油污，雜質，清潔干凈 2) 非加工面分別噴涂底漆，面漆 3) 加工面漆上防銹漆。 (7) 包裝入庫 球閥全開，密封兩法蘭，按要求包裝，附上使用說明書及相關資料，總檢入庫。 第三章 球閥中體的加工工藝 3.1 球閥中體的工藝分析 3.1.1中體的作用 中體是鍛鋼固定球閥的核心部件，它是連接螺栓、底蓋、壓蓋、左右體、閥座組合件、彈簧和O型圈等的中間部件 3.1.2 中體的工藝要求 一個好的結構不但要應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能夠保證加工質量，同時使加工的勞動量最小。而設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。設計者要考慮加工工藝問題。工藝師要考慮如何從工藝上保證設計的要求。 3.2工藝規(guī)程設計 3.2.1 確定毛坯的設計毛坯形狀、尺寸 還應考慮到： ①、各加工面的幾何形狀應盡量簡單。 ②、工藝基準以設計基準相一致。 ③、便于裝夾、加工和檢查。 ④、結構要素統(tǒng)一，盡量使用普通設備和標準刀具進行加工。 零件材料為ZJ。選用砂型鑄件。在確定毛坯時，要考慮經濟性。雖然毛坯的形狀尺寸與零件接近，可以減少加工余量，提高材料的利用率，降低加工成本，但這樣可能導致毛坯制造困難，需要采用昂貴的毛坯制造設備，增加毛坯的制造成本。因此，毛坯的種類形狀及尺寸的確定一定要考慮零件成本的問題但要保證零件的使用性能。在毛坯的種類 形狀及尺寸確定后，必要時可據此繪出毛坯圖。 3.2.2 確定定位基準 Ⅰ粗基準的選擇 選擇粗基準時，考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，使不加工表面與加工表面間的尺寸、位置符合圖紙要求。 粗基準選擇應當滿足以下要求： ⑴．粗基準的選擇應以不加工表面為粗基準。目的是為了保證加工面與不加工面的相互位置關系精度。如果工件上表面上有好幾個不需加工的表面，則應選擇其中與加工表面的相互位置精度要求較高的表面作為粗基準。以求壁厚均勻、外形對稱、少裝夾等。 ⑵．選擇加工余量要求均勻的重要表面作為粗基準。例如：機床床身導軌面是其余量要求均勻的重要表面。因而在加工時選擇導軌面作為粗基準，加工床身的底面，再以底面作為精基準加工導軌面。這樣就能保證均勻地去掉較少的余量，使表層保留而細致的組織，以增加耐磨性。 ⑶．應選擇加工余量最小的表面作為粗基準。這樣可以保證該面有足夠的加工余量。 ⑷．應盡可能選擇平整、光潔、面積足夠大的表面作為粗基準，以保證定位準確夾緊可靠。有澆口、冒口、飛邊、毛刺的表面不宜選作粗基準，必要時需經初加工。 ⑸．粗基準應避免重復使用，因為粗基準的表面大多數是粗糙不規(guī)則的。多次使用難以保證表面間的位置精度。 Ⅱ 精基準選擇的原則 ⑴．基準重合原則。即盡可能選擇設計基準作為定位基準。這樣可以避免定位基準與設計基準不重合而引起的基準不重合誤差。 ⑵．基準統(tǒng)一原則，應盡可能選用統(tǒng)一的定位基準。基準的統(tǒng)一有利于保證各表面間的位置精度，避免基準轉換所帶來的誤差，并且各工序所采用的夾具比較統(tǒng)一，從而可減少夾具設計和制造工作。例如：軸類零件常用頂針孔作為定位基準。車削、磨削都以頂針孔定位，這樣不但在一次裝夾中能加工大多書表面，而且保證了各外圓表面的同軸度及端面與軸心線的垂直度。 ⑶．互為基準的原則。選擇精基準時，有時兩個被加工面，可以互為基準反復加工。例如：對淬火后的齒輪磨齒，是以齒面為基準磨內孔，再以孔為基準磨齒面，這樣能保證齒面余量均勻。 ⑷．自為基準原則。有些精加工或光整加工工序要求余量小而均勻，可以選擇加工表面本身為基準。例如：磨削機床導軌面時，是以導軌面找正定位的。此外，像拉孔在無心磨床上磨外圓等，都是自為基準的例子。 此外，還應選擇工件上精度高。尺寸較大的表面為精基準，以保證定位穩(wěn)固可靠。并考慮工件裝夾和加工方便、夾具設計簡單等。 Ⅲ 在選擇各表面及孔的加工方法時，要綜合考慮以下因素 ⑴．要考慮加工表面的精度和表面質量要求，根據各加工表面的技術要求，選擇加工方法及分幾次加工。 ⑵．根據生產類型選擇，在大批量生產中可專用的高效率的設備。在單件小批量生產中則常用通用設備和一般的加工方法。如、柴油機連桿小頭孔的加工，在 小批量生產時，采用鉆、擴、鉸加工方法；而在大批量生產時采用拉削加工。 ⑶．要考慮被加工材料的性質，例如，淬火鋼必須采用磨削或電加工；而有色金屬由于磨削時容易堵塞砂輪，一般都采用精細車削，高速精銑等。 ⑷．要考慮工廠或車間的實際情況，同時也應考慮不斷改進現有加工方法和設備，推廣新技術，提高工藝水平。 ⑸．此外，還要考慮一些其它因素，如加工表面物理機械性能的特殊要求，工件形狀和重量等。 選擇加工方法一般先按這個零件主要表面的技術要求選定最終加工方法。再選擇前面各工序的加工方法，如加工某一軸的主要外圓面，要求公差為IT6，表面粗糙度為Ra0.63μm，并要求淬硬時，其最終工序選用精度，前面準備工序可為粗車——半精車——淬火——粗磨。 3.2.3制定中體的工藝路線 1. 甲頭裝夾，校正，粗車乙頭端面，內孔，外圓各節(jié)。 2. 乙頭裝夾，粗、精車甲頭端面、內孔、各節(jié)。 3. 甲頭裝夾，校正，精車乙頭端面，內孔，外圓各節(jié)。 4. 劃十字加工及排污螺塞孔線。 5. 工裝定位;鏜上下閥桿孔，端面各節(jié)，鉆排污螺孔，攻絲。 6. 鉆模定位(或劃線)，鉆法蘭孔攻絲。 7. 鉆模定位(或劃線)，鉆丙頭孔，配鉆銷孔。 8. 鉆模定位(或劃線)，鉆丁頭孔。 9. 丙，丁頭螺孔攻絲。 10. 修除毛刺。 11. 清洗。 3.2.4 確定各工步的加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸 1. 確定各工步的加工余量、工序尺寸 ① 外圓表面 總余量2Z=12mm 粗車余量 Z=5.6mm 精車余量 Z=0.6mm ② 車端面乙 總余量 Z=8mm 粗車余量 Z=7mm 精車余量 Z=1.0mm ③ 車端面甲，總余量 Z=6mm 粗車余量 Z=5mm ④ 車內孔節(jié)圓φ330，總余量 2Z=6mm 粗車余量 2Z=5mm 精車余量2Z=1mm 鏜內孔φ323，余量2Z=11mm 2. 毛坯確定 根據上面確定的參數，繪制毛坯圖，毛坯圖如圖3-1所示。 圖3-1 毛坯圖 3.2.5加工方案 一個好的結構不但應該達到設計要求，而且要有好的機械加工工藝性，也就是要有加工的可能性，要便于加工，要能保證加工的質量，同時是加工的勞動量最小。設計和工藝是密切相關的，又是相輔相成的。對于我們設計X6232C齒輪的加工工藝來說，應選擇能夠滿足孔系加工精度要求的加工方法及設備。除了從加工精度和加工效率兩方面考慮以外，也要適當考慮經濟因素。在滿足精度要求及生產率的條件下，應選擇價格較底的機床。 3.3 工藝路線的擬訂 3.3.1 工序的安排 確定加工方法以后，就按生產類型、零件的結構特點、技術要求和機床設備等具體生產條件確定工藝過程的工序數。確定工序數的基本原則： ⑴．工序分散原則 工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產準備工作量少，產品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設備和工人數量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。 ⑵．工序集中原則 工序數目少，工件裝，夾次數少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數和生產面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產可采用高效率的專用機床，以提高生產率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生產準備工作量大。 一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產。 制訂工藝路線時，應考慮工序的數目，采用工序集中或工序分散是其兩個不同的原則。所謂工序集中，就是以較少的工序完成零件的加工，反之為工序分散。 ⑴．工序集中的特點 工序數目少，工件裝，夾次數少，縮短了工藝路線，相應減少了操作工人數和生產面積，也簡化了生產管理，在一次裝夾中同時加工數個表面易于保證這些表面間的相互位置精度。使用設備少，大量生產可采用高效率的專用機床，以提高生產率。但采用復雜的專用設備和工藝裝備，使成本增高，調整維修費事，生產準備工作量大。 ⑵．工序分散的特點 工序內容簡單，有利選擇最合理的切削用量。便于采用通用設備。簡單的機床工藝裝備。生產準備工作量少，產品更換容易。對工人的技術要求水平不高。但需要設備和工人數量多，生產面積大，工藝路線長，生產管理復雜。 工序集中與工序分散各有特點，必須根據生產類型。加工要求和工廠的具體情況進行綜合分析決定采用那一種原則。 一般情況下，單件小批生產中，為簡化生產管理，多將工序適當集中。但由于不采用專用設備，工序集中程序受到限制。結構簡單的專用機床和工夾具組織流水線生產。 由于近代計算機控制機床及加工中心的出現，使得工序集中的優(yōu)點更為突出，即使在單件小批生產中仍可將工序集中而不致花費過多的生產準備工作量，從而可取的良好的經濟效果。 3.3.2 階段的劃分 零件的加工質量要求較高時，常把整個加工過程劃分為幾個階段： ⑴．粗加工階段 粗加工的目的是切去絕大部分多雨的金屬，為以后的精加工創(chuàng)造較好的條件，并為半精加工，精加工提供定位基準，粗加工時能及早發(fā)現毛坯的缺陷，予以報廢或修補，以免浪費工時。 粗加工可采用功率大，剛性好，精度低的機床，選用大的切前用量，以提高生產率、粗加工時，切削力大，切削熱量多，所需夾緊力大，使得工件產生的內應力和變形大，所以加工精度低，粗糙度值大。一般粗加工的公差等級為IT11~IT12。粗糙度為Ra80~100μm。 ⑵．半精加工階段 半精加工階段是完成一些次要面的加工并為主要表面的精加工做好準備，保證合適的加工余量。半精加工的公差等級為IT9~IT10。表面粗糙度為Ra10~1.25μm。 ⑶．精加工階段 精加工階段切除剩余的少量加工余量，主要目的是保證零件的形狀位置幾精度，尺寸精度及表面粗糙度，使各主要表面達到圖紙要求。另外精加工工序安排在最后，可防止或減少工件精加工表面損傷。 精加工應采用高精度的機床小的切削用量，工序變形小，有利于提高加工精度．精加工的加工精度一般為IT6~IT7，表面粗糙度為 Ra10~1.25μm。 ⑷．光整加工階段 對某些要求特別高的需進行光整加工，主要用于改善表面質量，對尺度精度改善很少。一般不能糾正各表面相互位置誤差，其精度等級一般為IT5~IT6，表面粗糙度為Ra1.25~0.32μm。 此外，加工階段劃分后，還便于合理的安排熱處理工序。由于熱處理性質的不同，有的需安排于粗加工之前，有的需插入粗精加工之間。 但須指出加工階段的劃分并不是絕對的。在實際生活中，對于剛性好，精度要求不高或批量小的工件，以及運輸裝夾費事的重型零件往往不嚴格劃分階段，在滿足加工質量要求的前提下，通常只分為粗、精加工兩個階段，甚至不把粗精加工分開。必須明確劃分階段是指整個加工過程而言的，不能以某一表面的加工或某一工序的性質區(qū)分。例如工序的定位精基準面，在粗加工階段就要加工的很準確，而在精加工階段可以安排鉆小空之類的粗加工。 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大批生產的條件下，可以考慮采用組合機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產率。除此以外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。 3.4定切削用量及基本時間 Ⅰ．甲頭裝甲，校正，粗車乙頭端面，內孔，外圓各節(jié) 加工時用CA6140車床 1．試決定加工φ398外圓的刀具及車削用量 由于加工余量較大(12mm不要求加工表面粗糙度，均采用兩次走刀完成加工。余量分配:粗加工余量定為10mm，半精加工余量定為2mm。 (1) 選刀具 根據表8.2-59選用刀桿尺寸H×B=25×16mm，選用硬質合金刀片，根據表8.2-59，刀片厚度為4.8mm由于粗加工余量大，故選用刀片牌號為YT5。 車刀幾何形狀可根據表8.2-60~表8.2-66選擇，選用斷槽帶倒菱型前刀面， （2）選用粗車車削余量，按以下順序進行： 1）確定車削深度；粗加工取5mm 2）確定進給量：根據表8.4-1在H×B=25×16mm工件直徑≤100mm，切削深度3~5mm時取f=0.5~0.7mm/r。 因本工序非強力重負荷、切削，故對刀片的強度刀桿強度和機床進行效驗。 3）確定車刀磨鈍標準及耐用度，根據表8.4-7，車刀、后刀面最大磨損限度取為1mm，刀具耐用度取T=60mm。 4）確定車削速度v，車削力F及車削功率，可根據表8.4-24中利用插入法查出所需數據，即： 因為本次加工條件與表8.4-24不完全相同，故需對所查出的數據進行修正，各修正系數如下：（表8.4-12（2）） （表8.4-12（4））其余修正系數均為1.0故有： 根據CA6140機床說明書，取： n=320r/min f=0.51mm/r 這時 V=380m/min， 5）效驗機床功率：CA6140機床的主電機功率：7.5Kw，取機床效率η=0.8，則機床有效功率為： 因故上述車削用量可用，即： 6）求三個切削分力，和已由前面算出，也可根據表8.4-19查出。 和可由表8.4-20和表8.4-21查出： 和的修正系數按表8.4-12查出： 7）切削工時，按《機械加工工藝手冊》表6.2-1： 2．粗車乙頭端面 端面余量Z=8mm，選用刀具和粗車外圓是一樣這樣不用換刀；可以節(jié)約時間 1） 被吃刀量 走刀次數i=2 2） 進給量f：f=0.5r/min 3） 取切削速度為n=320r/min，故有切削速度 切削工時，按《機械加工工藝手冊》表6.2-1 3．粗車內節(jié)圓φ315 選用裝WN型刀片的90°便頭車刀（GB534332-85） 粗車Z=5mm，同粗車外圓有：=5mm ，f=0.5mm/r，n=320r/min Z=7.5 粗車 Z=5mm， f=0.51，n=320r/min T= 精車 Z=2.5mm， f=0.3，n=320r/min T= 掉頭粗、精車甲頭端面外圓、各節(jié)圓 1．粗車φ398外圓是同上第一步， 2．精車φ398外圓選用順序同粗車外圓φ398 1）確定車削深度：=1mm 2）確定進給量：根據表8.4-2， f=0.3~0.35mm/r。根據CA6140機床說明書，?。?f=0.3mm/r 3）確定車削速度v，車削用力F和車削功率，從表8.4-24查出： 按機床說明書取n=710r/min，則車削轉速為： 3．粗車內節(jié)圓同上 4．精車內節(jié)圓 Ⅱ．掉頭粗、精車甲頭端面外圓、各節(jié)圓 1．粗車φ398外圓是同上第一步， 2．精車φ398外圓選用順序同粗車外圓φ398 1）確定車削深度： =1mm 2）確定進給量：根據表8.4-2， f=0.3~0.35mm/r。根據CA6140機床說明書，?。?f=0.3mm/r 3）確定車削速度v，車削用力F和車削功率，從表8.4-24查出： 按機床說明書取n=710r/min，則車削轉速為： 3．粗車內節(jié)圓同上 4．精車內節(jié)圓 Ⅲ．掉頭精車乙頭φ398外圓，端面及個節(jié)圓 同上二 Ⅳ. 鏜削:鏜上下閥桿孔，端面，內孔，外圓各節(jié) 1.刀具的選擇: 因為是鏜上下 同一軸線的閥體孔，可用組合鏜刀一次性鏜銷削完，在一根 鏜桿上面安裝兩把鏜刀進行鏜削:選用單刃鏜刀:查<工藝手冊>表11.2-2的規(guī)格為B×H×L=10×10×50mm。的硬度合金鏜刀。鏜桿用專用鏜桿。粗鏜時加工余量單邊確定為5mm?？梢淮涡源昼M完，所以 =5mm。 2.鏜削用量的確定:由<工藝手冊>表11.4-1臥式鏜床的粗鏜，切削用量為v=35～60m/min，f=0.3～0.8mm/r，而實際選v=45m/min，f=0.6mm/r。 由公式得， 由<機械加工工藝實用手冊>得用7611臥式鏜床的轉速n=190r/min 3. 鏜削時間的確定:由鏜削時間計算公式 ， 得l=37.5，l1+l2查表得54 所以 ⑴ 半精鏜上下閥桿孔 1.刀具的選擇:同上一頁的刀具選擇一致 半精鏜的鏜削余量被確定為0.8mm，故可一次性走刀內完成 2.鏜削用量的選擇:由<機械加工工藝實用手冊>表11.4-1得半精鏜v=50～80m/min，f=0.2～0.8mm/r，而實際的可取v=5m/min，f=0.5mm/r 由公式得， 3. 鏜削時間的確定:由鏜削公式得， 所以 ⑵ 精鏜上下閥桿孔 1.刀具的選擇: 同上一頁的刀具選擇一致，鏜的鏜削余量被確定為0.2mm，故可一次精鏜完成 2. 鏜削用量的選擇:：由《機械加工工藝實用手冊》表11.4-1得精鏜 v=20～40m/min，f=1.0～4.0mm/r，而實際的可取v=30m/min，f=2.0mm/r 由公式得， 3. 鏜削時間的確定:由鏜削公式得， 所以 Ⅴ. 鉆8-M20的法蘭孔的孔￠17.5 1.刀具的選擇:選用P17.5mm標準硬質合金鉆頭，并磨出雙錐和修磨梗刃。修磨后的鉆頭幾何參數按表10.2-19及表10.2-14取為: 2.鉆削用量 (1).確定進給量f:根據表10.4-1可查出f=0.26～0.32而且此孔鉆后用絲錐攻螺紋，故f=(0.26～0.32)×0.5=0.13～0.16mm/r，按Z535取f=0.15mm/r 根據表10.4-4，鉆頭強度所允許的進給量> 0.55mm/r 根據表10.4-5，由于機床進給機構允許的軸向力=15690 從Z535機床說明書查出允許的進給量>1.8mm/r 由于所選擇的進給量f遠小于、，故所選f可用 (2).確定切削速度v，軸向力F，扭矩M及切削功率Pm;用不同刀具材料進行鉆的v，F，M，均可直接按表10.4-22和10.4-24，利用插入法查出，即 f=0.12～0.2，V=27～35m/min，取V=30m/min， =1.5kw 由于實際加工條件與上表面所給條件不完全相同而尚需進行修正，切削速度的修正系數可由表10.4-10查出 按Z535機床說明書取n=330r/min 這時實際切削速度V為 (3).校驗機床功率:切削功率為 機床有效功率為 故選擇的鉆削用量可用。 Ⅵ 鉆模定位（或劃線），鉆丙頭孔，配鉆銷孔。 步驟同上， 1）選用高速鋼D8.5錐柄麻花鉆（GB1439-85），在組合機床上一次將8孔加工成型； 2）選用切削用量f=0.1， 3）切削工時T Ⅶ 鉆模定位（或劃線），鉆丁頭孔 同Ⅵ：1）選用高速鋼D8.5錐柄麻花鉆（GB1439-85），在組合機床上一次將8孔加工成型； 2）選用切削用量f=0.1， 3）切削工時T Ⅷ 丙、丁頭螺孔攻絲 丙、丁頭螺孔攻絲均用手動攻絲。 Ⅸ 修除毛刺 Ⅹ 清洗 第四章 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。在加工球閥中體零件時，需要設計專用夾具。 經過與指導老師協商，決定設計第Ⅳ道工序的專用夾具，本夾具將用組合機床。 4.1 研究原始資料 利用本夾具主要用來鉆中體上8-M20的孔加工，在本道工序前，其他都是已加工表面。為了保證技術要求，最關鍵是找到定位基準。同時，應考慮如何提高勞動生產率和降低勞動強度。 4.2 夾具設計 鉆床夾具是用于各種鉆床和組合機床上加工孔時的夾具，簡稱鉆模。它的主要作用是控制刀具的位置和導引其送進方向，以保證工件被加工孔的位置精度。 鉆床夾具在結構上都有1個安裝鉆套的鉆模板，由于使用上的要求不同，其結構形式可分為：固定式、翻轉式、回轉式、蓋板式以及滑柱式。本設計中采用的是翻轉式結構． 4.2.1 鉆模設計 鉆模設計中，除了要解決一般夾具所共有的定位、夾緊等問題之外；它所特有的是專供導引刀具的鉆套（引導元件）和安裝鉆套的鉆模板。這里著重討論這兩個問題，并兼顧各種鉆模的結構設計的特點。 1） 鉆套 鉆套的主要作用是確定尺寸孔加工刀具的加工位置，保證加工孔的軸線位置尺寸。當然，鉆套也起引導刀具，增強刀具系統(tǒng)剛性的作用，它是鉆模的重要元件 2）鉆套引導孔的尺寸和極限偏差的確定 在選用標準鉆套時，鉆套的引導孔尺寸與極限偏差需由設計者確定，其余的結構尺寸在標準中都已規(guī)定。引導孔的尺寸與極限偏差可按下述原則確定: ① 鉆套所引導的定尺寸孔加工刀具，如鉆頭、擴孔鉆、鉸刀等，其結構和尺寸都已標準化、規(guī)格化了 (見有關國家標準)， 并由工具廠生產供應。所以鉆套引導孔與這類孔加工刀具的配合，應按基軸制來選取。 ② 鉆套引導孔的基本尺寸，應等于所引導刀具刀刃部直徑 (簡稱刀具直徑)的基本尺寸。 ③ 鉆套引導孔與刀具之間應保證一定的配合間隙，以防止兩者在加工過程中發(fā)生卡住咬死現象。根據 一般加工情況具體推薦引導孔極限偏差為：當鉆孔、擴 孔時，鉆套引導孔直徑尺寸的上、下偏差等于公差帶 F7的上、下偏差分別加上鉆頭或擴孔鉆直徑尺寸的上偏差；當粗鉸孔時，鉆套引導孔直徑尺寸的上、下偏差等于公差帶 G7 的上、下偏差分別加上粗鉸刀直徑尺寸的上偏差；當精鉸孔時，鉆套引導孔直徑尺寸的上、下偏差等于公差帶 G6 的上、下偏差分別加上精鉸刀直徑尺寸的上偏差。 4.2.2鉆模板 鉆模板主要用來安裝鉆套，有的還兼有夾緊功能，故應有一定的強度和剛度。 ①固定式鉆模板 鉆模板直接固定在夾具體上。由于鉆套的位置固定，所以其加工孔的位置精度較高，但有時裝卸工件較不方便。 固定式鉆板與夾具體的連接可以用銷釘對定、螺釘緊固， 對于簡單的鉆模也可采用整體鑄造或焊接結構。 ② 鉸鏈式鉆模板 這種型式的鉆模板是用鉸鏈與夾具體相連接，因此鉆模板可繞鉸鏈軸旋轉翻起，使工件裝卸很方便。本次設計采用的就是鉸鏈式鉆模板． ③ 可卸式鉆模板 當裝夾工件需要將鉆模板卸掉時，則須采用可卸式鉆模板。裝上要加工的工件后，蓋上鉆模板時要對準 圓柱銷和 削邊銷以確定鉆模板的位置，然后翻起活節(jié)螺栓， 旋緊螺母，使鉆模板連同工件一起夾緊?？尚妒姐@模板的鉆孔精度也較高， 但裝卸工件時間長、效率較低。 ④ 懸掛式鉆模板 在大批量生產中，加工一般平行孔系，常采用組合機床或在鉆床上加多軸傳動頭進行鉆 孔， 使各孔加工工時重疊，顯著地提高了生產效率。 配合組合機床或鉆床多軸頭鉆孔，常用懸掛式鉆模板。 由于工件重量比較重，為方便裝卸，還有一點更重要的是為了給鉆模板很好地定位，選擇好定位基準，因為在工件上同時鉆８－Ｍ２０的孔要求的精度比較高，必須要求８個孔的圓心在以中體中心為圓心的同一個圓心上． 綜上所述，設計的鉆模板為： 4.2.3 定位基準的選擇 選擇底面為基準面，底面限制了３個自由度．因為它在Ｚ軸旋轉方向沒有限制，所以還要限制２個自由度，因此我選擇用心軸定位，通過螺栓，螺母固定，同時需要帶孔壓板作為夾緊時的輔助設備． 4.2.4切削力及夾緊力的計算 刀具材料：高速鋼 由于采用組合機床一次性加工故切削力的計算采用以下公式（《組合機床簡明設計手冊》表6-20）（刀具材料：高速鋼 ）： 式（4-1） 式中： D-----鉆頭直徑，單位（mm）； f------進給量，(mm/r）； ----抗拉強度（），（查《機械工藝設計手冊》表8-2-14=200）。 在計算切削力的時候必須考慮安全系數，取基本安全系數K=1.5 由夾緊機構產生的實際夾緊力應滿足下式： （4-2） 所需的實際夾緊力W，是比較大的，為了使夾具結構簡單，操作方便，決定選用螺旋夾緊機構進行鉆孔加工。 夾具的夾緊力 經過比較實際夾緊力遠大于要求的夾緊力，因此采用該夾緊機構工作是可靠的。 4.2.5定位誤差分析 該夾具以平面定位心軸定心，屬于典型的一孔一面定位，工件沒有要求加工的尺寸公差，有基準重合。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差綜合等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差： 機床夾具有關加工誤差 （1） 平面定位心軸定心的定位誤差： （2）夾緊誤差 其中接觸變形： 定位誤差查參考文獻[16]， 可按以下公式計算： 誤差總和： 從以上的分析可見，所設計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 4.2.6 夾具設計及操作的簡要說明 如前所述，在設計夾具時，應該注意提高勞動生產率，但該夾具設計采用了手動夾緊方式，在夾緊和松開工件時比較費時費力。由于該工件體積小，工件材料易切削，切削力不大等特點。經過方案的認真分析和比較，選用了手動夾緊方式（壓板夾緊機構）。這類夾緊機構結構簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。 此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現象，采用心軸定位，以便隨時根據情況進行調整。 總 結 畢業(yè)設計是我們大學生活中重要的一個環(huán)節(jié)，是我們再一次提高自己所必須經過的環(huán)節(jié)，這對我們的以后走向社會有很大幫助，是我們綜合應用本專業(yè)知識的一個過程，是能力的一次測試。對知識的掌握程度，機械制圖的能力，利用Auto CAD作圖的能力，利用資料進行檢索都是很好的鍛煉和檢驗。 這次我的題目，使我對球閥的許多方面有了認識，通過查閱資料，網上搜索，對球閥的加工過程，裝配過程工藝，以及許多零件的生產工序、工藝有了更多的認識和掌握，通過舉一反三，可以想象很多有用的東西。如：工藝的計算就是對設計的過程熟悉的鍛煉；還有作圖的很多細節(jié)做了考驗，畫一個圖，其中細節(jié)有很多畫法，哪種是最標準的，哪種是最便捷的；還有很多工序不只有一種，哪種是最合理，誤差最小的，哪種是最快的等等。這都是我們專業(yè)必須具備的素質和能力。 球閥的加工工藝過程，以及中體零件的加工工藝、夾具設計都是我本次設計的重點，在學習和設計中我做了很多工作，對本專業(yè)知識進行了很好的熟悉和貫穿。雖然，在這個過程中我還是有一定的不足之處，但是我相信它會對我以后的發(fā)展奠定一定的基礎，在以后的工作中不斷地完善自己，在本行業(yè)做出一些成績來 通過這次設計，充實提高自己，進一步拓寬專業(yè)知識面。通過課程設計使學生掌握化工設計的基本程序和方法，并在查閱技術資料，選用公式和數據，用簡潔文字、圖表表達設計結果及制圖等能力方面得到一次基本訓練。在設計過程中還培養(yǎng)了樹立正確的設計思想和實事求是、嚴肅負責的工作作風。 參 考 文 獻 [1]吳宗澤,羅圣國. 機械設計課程設計手冊[M]. 北京：高等教育出版社，2004.4 [2]李益民. 機械制造工藝設計簡明手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1994.7 [3]孟少農. 機械加工工藝手冊第1卷[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1991.9 [4]黃如林. 切削加工簡明實用手冊[M]. 北京：化學工業(yè)出版社，2004.7 [5]四川省機械工業(yè)局. 復雜刀具設計手冊[M]. 北京：機械工業(yè)出版社，1979.9 [6]李洪. 機械加工工藝手冊[M]. 北京：北京出版社，1990.12 [7]艾興,肖詩綱. 切削用量簡明手冊第3版[M]. 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