阀座零件的加工工艺及夹具的设计毕业设计说明书.doc

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1、 浙江工业大学毕业设计 题 目阀座零件的加工工艺及夹具的设计 专业班级xxxx 学生姓名 xxx 指导教师 XXX 2012年4月17日摘要6阀体的工艺分析及生产类型的确定.71.1阀体的作用71.2阀体的技术要求.71.3阀体的工艺分析81.4阀体的生产类型92 确定毛坯、绘制毛坯图92.1选择毛坯种类92.2毛坯形状的确定92.3毛坯尺寸的确定103 拟定阀体工艺路线103.1定位基准的选择.103.2表面加工方法的确定113.3加工阶段的划分113.4工序的集中与分散123.5工序顺序的安排133.6确定阀体工艺路线144 工艺装备的选择154.1机床的选用154.2刀具的选用164.3

2、量具的选用165加工余量、工序尺寸的确定165.1确定加工余量的目的175.2工序余量的选用原则175.3阀体零件的加工余量176 切削用量、时间定额的计算186.1切削用量的计算186.1.1粗铣下端面的切削用量计算186.1.2精铣下端面的切削用量的计算196.1.3钻螺纹孔196.2时间定额的计算206.2.1基本时间的计算206.2.2辅助时间的计算216.2.3其他时间的计算217 专用夹具的设计227.1专用夹具设计的基本要求227.2压板的计算227.3确定阀体的夹紧方案237.4刀具的导向或对刀、引导方式23参考文献24总结25致谢26摘要：阀体零件的作用本文通过对轴承座的工艺

3、分析，确定合理的加工工艺方案，计算毛坯余量。根据阀体外型确定夹具方案，绘制夹具装配图，夹具进行定位误差分析。从装配图中确定标准件与非标准件，最后将标准件与非标准件按要求装配、调试。关键词：机床夹具工装设计、机械加工工艺规程、CAD制图、公差配合数值计算。1 阀体的工艺分析及生产类型的确定1.1阀体的作用题目所给的零件是阀体，主要作用是通过螺纹与其他零件连接，达到控制流体开关、方向、压力及流量。1.2阀体的技术要求加工表面尺寸及偏差mm公差及精度等级表面粗糙度um形位公差mm阀体下端面75IT1312.5阀体上端面75IT1112.5阀体前端面75IT1212.5阀体后端面75IT1112.5对

4、于A垂直度0.0650H11孔50IT1112.543孔43IT1112.535孔35IT1112.5对于B垂直度0.0628.5孔28.5IT1112.520孔20IT12M12螺纹孔12IT66.3M24螺纹孔24IT66.3M36螺纹36IT66.31.3阀体的工艺分析阀体是一个很重要的零件，因为其零件尺寸比较小，结构形状较复杂此外还有上下端面，孔端面需要加工，对精度要去也很高。其内孔对孔端面有垂直度要求，因为其尺寸精度，几何形状精度和相互位置精度以及表面质量均影响阀是否能够良好的密封，进而影响其使用性能，因此它的加工时非常关键和重要的1.4阀体的生产类型根据设计题目和设计要求确定生产类

5、型是中批量生产。2 确定毛坯、绘制毛坯图2.1选择毛坯种类毛坯种类的选择主要依据的是以下几种因素：（1）设计图样规定的材料及机械性能；（2）零件的结构形状及外形尺寸；（3）零件制造经济性；（4）生产纲领；（5）现有的毛坯制造水平。由零件图可知零件材料为ADC12，生产批量为中批量，零件结构一般复杂，所以选择金属型浇铸，因为生产率很高，所以可以免去多次造型，工件尺寸较小，单边余量不大，需要结构细密，能承受较大的压力，所以选择铸件做毛坯。确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量。2.2毛坯形状的确定毛坯形状应力求接近成品形状，以减少机械加工余量。（1）铸件孔的最小尺寸，根据机械制造技术查得，铸件孔的最小尺

6、寸为1020mm。（2）铸件的最小壁厚。根据机械制造工艺设计简明手册查得，铸件的最小壁厚为4mm。（3）铸件的拔模斜度。铸件垂直于分型面上，需要铸造斜度，且各面的斜度数值应尽可能一致，以便于制造铸模。根据机械制造技术可得：斜度位置铸造方法压铸铸造外表面030内表面1（4）铸件圆角半径。铸件壁部连接处的转角应有铸造圆角。主要是为减少应力集中，防止冲砂、裂纹等缺陷。一般为邻壁厚度的1/31/5，中小铸件圆角半径为35mm。（5）工件材料为压铸件，毛坯采用压铸成型，所以要设计制作压铸模具，模具、压铸工艺对压铸件的质量影响很大。2.3毛坯尺寸的确定选择的毛坯铸造方法是采用压铸成型，零件的最大尺寸315

7、mm，铸件的机械加工余量等级则为57级（查机械制造技术），选择6级。从机械制造工艺设计简明手册中查得全长93.5的加工余量为2.5mm，即该毛坯尺寸为96mm；全长为75mm的加工余量为2.3mm，即该毛坯的尺寸为77.3mm，50H11加工余量为2 mm，即该毛坯的尺寸为48H11 ，43加工余量为2 mm ，即该毛坯的尺寸为41mm，35H11加工余量为2 mm，即该毛坯的尺寸为33H11，M24X1.5-6H加工余量为2 mm，即该毛坯的尺寸为M22X1.5-6H，M12X2-6H加工余量为1.5 mm，即该毛坯的尺寸为10.5mm，26mm加工余量为2 mm，即该毛坯的尺寸为24mm，

8、22mm加工余量为2mm，即该毛坯的尺寸为20mm。3 拟定阀体工艺路线3.1定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。粗基准的选择作为粗基准的表面平整，没有飞边、毛刺或其他表面缺陷。选择阀体下端面和前端面作为粗基准。采用阀体上端面作为精基准加工上端面及以前端面作粗基准加工后端面，可以为后续工序准备好精基准。精基准的选择根据该阀体零件的技术要求和装配要求，选择阀体上端面和后端面作为精基准，零件上的很多表面都可以采用它们作为基准进行加工，即遵循了“基准统一”原则。阀体的下端面和后端面是设计基准，选用其作精基准定位加工阀体上端面和前端面以及定位孔，实现了设计基

9、准和工艺基准的重合，保证了被加工表面的垂直度要求。3.2表面加工方法的确定根据阀体零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法如表加工面尺寸精度等级表面粗糙度加工方案阀体下端面IT1112.5粗铣精铣阀体上端面IT106.3粗铣精铣阀体前端面IT1012.5粗铣精铣阀体后端面IT1112.5粗铣精铣50孔IT1112.5粗镗精镗43孔IT1112.5粗镗-精镗35孔IT1112.5粗镗-精镗24.3孔IT106.3粗铣精铣22孔IT86.3粗镗精镗M24螺纹孔IT7钻孔攻螺纹M12螺纹孔IT7钻孔攻螺纹M36螺纹孔IT8钻孔攻螺纹3.3加工阶段的划分该阀体加工质量要求较

10、高，可将加工阶段划分成粗加工和精加工两个阶段。在粗加工阶段，首先将粗基准（阀体下端面和后端面）准备好，使后续工序都可采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求，同时粗镗内孔；在精加工阶段主要完成精铣平面和精镗内孔。阀体零件的加工阶段如表加工阶段加工内容说 明基准面加工粗铣后端面以下端面和后端面为基准，精加工各个端面粗铣前端面精铣后端面精铣前端面粗铣下端面粗铣上端面精铣下端面精铣上端面粗加工粗镗50、43、35孔相对于后端面有垂直度的要求，故应该在一次装夹中完成粗镗50H11、43、 35孔钻螺纹孔4-M12精加工精镗43孔50H11、43、 35孔相对于后端面有垂直度的要求，故应该在一次装

11、夹中完成精镗50H11、35孔3.4工序的集中与分散选用工序分散原则安排阀体的加工工序。该阀体的生产类型为中批生产，可以采用铣床专用夹具加工生产，以提高生产效率及降低对工人的技术水平。3.5工序顺序的安排机械加工工序（1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准，即阀体下端面和后端面。（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，即阀体的上端面和前端面。（4）遵循“先面后孔”原则，先加工阀体四个端面，在加工阀体的内孔以及钻孔、攻螺纹。热处理工序铸件为了消除残余应力，需在粗加工前、后各安排一次时效处理。 辅助工序精加工后，安排去毛刺、

12、终检工序。综上所述，该阀体工序的安排顺序为：基准加工-热处理主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工次要表面加工热处理主要表面精加工。阀体零件的机加工工序安排如表加工阶段加工内容说 明基准面加工粗铣前端面基准先行，先面后孔先主后次，但次要加工表面的加工并非是安排在最后加工，次要表面的加工要考虑到对主要表面的加工质量的影响粗铣后端面精铣下端面精铣上端面粗铣前端面粗铣后端面精铣前端面精铣后端面粗加工粗镗50H11、43、 35孔50H11、43、 35孔相对于后端面有垂直度的要求，故应该在一次装夹中完成粗镗20、28.5孔钻螺纹孔4XM12-6HM24X1.5-6H精加工精镗50H11、43、 35

13、孔20、28.5孔相对于后端面有垂直度的要求，故应该在一次装夹中完成精镗20、28.5孔3.6确定阀体工艺路线工序：粗铣后端面工序：粗、精铣前端面工序：精铣后端面 工序：粗铣后端面工序：粗、精铣前端面工序：精铣后端面工序：镗削50H11、43、 35孔（粗镗和精镗在一次装夹中完成）工序：镗削20、28.5孔（粗镗和精镗在一次装夹中完成）工序：钻螺纹孔、钻螺纹孔4XM12-6HM24X1.5-6H工序 ：攻螺纹、攻螺纹工序：去毛刺工序：终检阀体零件加工工艺路线如表工序号加工内容说明000锻造毛坯010粗铣后端面020粗铣前端面留下精铣余量030精铣前端面达到图纸要求040精铣后端面达到图纸要求0

14、50粗铣上端面留下精铣余量060粗铣下端面留有精铣余量070精铣下端面达到图纸要求080精铣上端面达到图纸要求090粗镗50H11、43、35孔留有精镗余量100粗镗20、28.5孔留有精镗余量110精镗50H11、43、35达到图纸要求120精镗20、28.5孔达到图纸要求130攻螺纹4XM12-6H达到图纸要求140去毛刺达到图纸要求150检验入库倒角机去除锐边毛刺1604 工艺装备的选择4.1机床的选用工序号加工内容机床设备说明010铸造毛坯外协020粗铣上端面X714K常用工作台尺寸，机床电动机功率均合适030精铣下端面X714K常用工作台尺寸，机床电动机功率均合适040精铣上端面X7

15、14K常用工作台尺寸，机床电动机功率均合适050粗铣前端面X714K常用工作台尺寸，机床电动机功率均合适060粗铣后端面X714K常用工作台尺寸，机床电动机功率均合适070精铣后端面X714K常用工作台尺寸，机床电动机功率均合适080精铣前端面X714K常用工作台尺寸，机床电动机功率均合适090粗镗50H11、43、 35孔T618常用，工作台尺寸，机床电动机功率均合适100粗镗20、28.5孔T618常用工作台尺寸，机床电动机功率均合适110精镗50H11、43、 35孔T618常用工作台尺寸，机床电动机功率均合适120精镗20、28.5孔T618常用工作台尺寸，机床电动机功率均合适130钻

16、螺纹孔4XM12-6HZ5125A常用工作台尺寸，机床电动机功率均合适140攻螺纹4XM12-6H丝锥常用工作台尺寸，机床电动机功率均合适150去毛刺160检验入库4.2刀具的选用铣刀镗刀钻头类型三面刃铣刀单刃镗刀麻花钻材料硬质合金硬质合金高速钢4.3量具的选用铣平面采用的量具为游标卡尺、千分尺镗孔采用的量具为塞规和游标卡尺、内径百分表5加工余量、工序尺寸的确定5.1确定加工余量的目的为保证零件质量，一般要从毛坯上切除一层材料。合理的选择加工余量，对保证零件的加工质量、提高生产率和降低成本都有很重要的意义。若余量确定的过小，则不能完全切除上道工序留在加工表面上的缺陷层和各种误差，也不能补偿本道

17、工序加工时工件的装夹误差，影响零件的加工质量，造成废品；余量确定的过大，不仅增加了机械加工量，降低了生产率，而且浪费原材料和能源，增加了机床与刀具的消耗，使加工成本升高。所以合理确定加工余量是一项很重要的工作。5.2工序余量的选用原则（1）为缩短加工时间，降低制造成本，应采用最小的加工余量（2）加工余量应保证得到图样上规定的精度和表面粗糙度。（3）要考虑零件热处理时引起的变形（4）要考虑所采用的加工方法、设备以及加工过程中零件的可能变形。（5）要考虑被加工零件的尺寸，尺寸越大，加工余量越大。因为零件的尺寸增大后，由切削力、内应力等引起零件变形的可能性也增大。（6）选择加工余量时，还要考虑工序尺

18、寸公差的选择。因为公差决定加工余量的最大尺寸和最小尺寸。其工序公差不应超过经济加工精度的范围。（7）本道工序余量应大于上道工序留下的表面缺陷层厚度（8）本道工序的余量必须大于上道工序的尺寸公差和几何形状公差。5.3阀体零件的加工余量根据机械制造技术附表8确定孔、表面、螺纹的加工余量如下表：加工工序粗加工余量精加工余量下端面1.51.0上端面1.51.0后端面1.51.0前端面1.51.020128.51.20.850H1110.84311.03514XM121.0M241.26 切削用量、时间定额的计算6.1切削用量的计算根据加工余量来确定铣削背吃刀量。粗铣时，为提高切削效率，一般选择铣削背吃

19、刀量等于加工余量，一个工作行程铣完。精铣时一般为0.11mm或更小。6.1.1粗铣下端面的切削用量计算（1）背吃刀量的确定 根据下端面的机械加工余量及粗铣时背吃刀量的确定原则，确定背吃刀量为1.5mm（2）进给量的确定 由表1.4切削用量简明手册，在粗铣铸铁、刀杆尺寸为16mm25mm、以及工件直径为60100mm时f=0.61.2mm/r所以选择 f=1.0mm/r（3）铣削速度的计算 由表1.11切削用量简明手册，当用YG6硬质合金铣刀铣削166181MpaADC12,f1.0mm/r,切削速度c=80m/min。切削速度的修正系数为（参见1.28切削用量简明手册），故选择这时实际切削速度

20、6.1.2精铣下端面的切削用量的计算（1）背吃刀量的确定 取。（2）进给量的确定 精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。查表1.6切削用量简明手册，当表面粗糙度为6.3m，=96.5m/min时，f=0.30.35mm/r。选择f=0.3mm/r。（3）铣削速度的计算 根据表1.11，当时，切削速度的修正系数为1，故。6.1.3钻螺纹孔（1）选择高速钢麻花钻头的切削用量A、按加工要求决定进给量：当加工精度为IT12IT13精度，时，。由于，故应乘孔深修正系数，则B、按钻头强度决定进给量；当，钻头强度允许的进给量。C、按机床进给机构强度决定进给量：当，机床进给机构允许的轴向力为8800N，进给

21、量为0.53。（2）选择高速钢麻花钻头的切削速度由表2.15切削用量手册，HBS=161181MPa的灰铸铁，。切削速度的修正系数为：，故6.2时间定额的计算6.2.1基本时间的计算（1）粗铣上端面式中mm,故（2）精铣上端面式中mm,故上下端面相互对称，所以所用的加工时间是相同的。（3）粗铣后端面式中mm,故（4）精铣后端面式中mm,故6.2.2辅助时间的计算辅助时间与基本时间之间的关系为=（0.150.2），取=0.15，则各工序的辅助时间分别为：粗铣上端面的辅助时间：=0.150.01260=0.108s精铣上端面的辅助时间：=0.150.09860=0.882s粗铣后端面的辅助时间：

22、=0.15x0.117x60=1.053s精铣后端面的辅助时间：=0.150.07260=0.648s 6.2.3其他时间的计算除了作业时间（基本时间与辅助时间之和）以外，每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于拨叉的生产类型为大批生产，分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微，可忽略不计；布置工作地时间是作业时间的2%7%，休息与生理需要时间是作业时间的2%4%，均取为3%，则各工序的其他时间（+）可按关系式（3%+3%）（+）计算，它们分别为：粗铣下端面的其他时间：+=6%（0.10860+1.836）=0.15336s精铣下端面的其他时间：+=6%（0

23、.88260+1.134）=3.24324s粗铣后端面的辅助时间：+=6%(0.11760+1.053)=0.4822s精铣后端面的其他时间：+=6%（0.07260+0.648）=0.298s7 专用夹具的设计7.1专用夹具设计的基本要求（1）保证被加工要素的加工精度。采用合理的定位、夹紧方案，选择适当的定位、夹紧元件，确定合适的的尺寸、形位公差，是从夹具设计角度来保证被加工要素加工精度的基础。（2）提高劳动生产率。通过设计合理的夹具结构，可以简化操作过程，有效的减少辅助时间，提高生产效率。（3）具有良好的使用性能。简单的总体结构、合理的结构工艺性、加工工艺性，使加工、装配、检验、维修和使用

24、更加简便、安全、可靠。（4）经济性。在满足加工精度的前提下，夹具结构越简单、元件标准化程度越高，其制造成本越低和周期越短，就可以争取到更好的经济性。7.3压板的计算最大弯矩M(Nmm)悬臂长度A（mm）压紧力P（N）抗弯截面系数W（mm2）宽度b（mm）宽度b1（mm）高度h（mm）最大弯矩、曲正应力（N/mm2）2400000.020000140112803242170.077.2确定阀体的定位方案该道工序主要是粗镗和精镗内孔，由于三个空的中心线相对于后端面有垂直度的要求，所以三个孔粗加工和精加工应该在一次装夹中加工完成，以阀体的下端面和后端面作为定位基准，镗孔是应该对工件进行完全定位，通过

25、下端面的支撑板、短销、浮动螺钉和支承钉来限制工件的六个自由度。7.3确定阀体的夹紧方案由于实际加工的经验可知，镗削时的主要切削力为镗刀的切削方向,即垂直于第一定位基准面,在上端面用移动压板与压紧螺钉配合就可以保证良好的夹紧。7.4刀具的导向或对刀、引导方式在镗削加工中，常用镗套解决刀具的对刀、导向问题。选择固定式镗套，布置形式为单面后导向。固定式镗套结构简单，外形尺寸小，中心位置准确。8校正与配做9平衡10试验与验收参考文献：1 熊良山，严晓光，张福润.机械制造技术基础.（华中科技大学出版社），20072 柯建宏.机械制造技术基础课程设计.（华中科技大学出版社），20083 王先逵. 机械制造

26、工艺学.（机械工业出版社），20064艾兴.肖诗纲.（第三版）削用量简明手册.（机械工业出版社），20025 王先逵编.机械加工工艺手册第一卷.（机械工业出版社），20076王先逵编.机械加工工艺手册铣削、锯削加工.（机械工业出版社），20087王先逵编.机械加工工艺手册钻削、扩削、铰削加工.（机械工业出版社），20088王先逵编.机械加工工艺手册钻削、车削、镗削加工.（机械工业出版社），20089王先逵编.机械加工工艺手册钻削、磨削加工.（机械工业出版社），2008总 结通过这次的毕业设计，使我能够对书本的知识做进一步的了解与学习，对资料的查询与合理的应用做了更深入的了解，本次进行工件的工艺

27、路线分析、工艺卡的制定、工艺过程的分析、铣夹具的设计与分析，对我们在大学期间所学的课程进行了实际的应用与综合的学习。1.本次设计是对所学知识的一次综合运用，充分的运用了大学所学的知识，也是对大学所学课程的一个升华过程。2.掌握了一般的设计思路和设计的切入点，对机械加工工艺规程和机床夹具设计有了一个全面的认识，培养了正确的设计思路和分析解决问题的能力。3.进一步规范了制图要求，学会运用标准、规范、手册和查阅相关资料的本领。由于本人水平有限，加之时间短，经验少。文中定有许多不妥甚至错误之处，请老师给予指正和教导，本人表示深深的谢意。同时也要感谢老师在本次毕业设计中的指导与帮助致 谢本毕业设计在老师

28、的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体的零件工艺及其铣床夹具设计过程，装配图和夹具体无不凝聚着老师的心血和汗水，在我的毕业设计期间，老师为我提供了种种专业知识上的指导和一些富于创造性的建议，老师一丝不苟的作风，严谨求实的态度使我深受感动，没有这样的帮助和关怀和熏陶，我不会这么顺利的完成毕业设计。在此向老师表示深深的感谢和崇高的敬意！在临近毕业之际，我还要借此机会向在这三年中给予我诸多教诲和帮助的各位老师表示由衷的谢意，感谢他们三年来的辛勤栽培。不积跬步何以至千里，各位任课老师认真负责，在他们的悉心帮助和支持下，我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现，顺利完成毕业设计。同时，在毕业设计过程中，我还参考了有关的书籍和论文，在这里一并向有关的作者表示谢意。我还要感谢同组的各位同学以及我的各位室友，在毕业设计的这段时间里，你们给了我很多的启发，提出了很多宝贵的意见，对于你们帮助和支持，在此我表示深深地感谢！24