阀盖的机械加工工艺及夹具设计说明书.docx

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1、最好的沉淀整理阀盖机械加工工艺及夹具设计一、零件的分析零件的工艺分析通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该零件需要加工的表面均需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。以下是阀盖需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：1. 左右端面粗糙度为 25，孔 35，粗糙度为 12.5，此孔为加工其他孔的基准。孔 35 内表面，粗糙度为 12.5，孔 20，粗糙度为 25。2. 41 外圆面，粗糙度为 25； 50 外圆，粗糙度为 12.5，； 50 外圆右端面，粗糙度为 12.5； 53 外圆右端面，粗糙度为 25； 53 外圆，粗糙度为 25；

2、53 外圆左端面，粗糙度为 253.孔 14H8，粗糙度为 12.5；根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的孔，上述各孔的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。二、工艺规程设计1. 选择毛坯该零件材料为铸钢，零件结构比较简单，生产类型为中批生产，为使零件有较好的力学性能，保证零件工作可靠，故采用铸造成形。这从提高生产效率保证加工精度上考虑也是应该的。零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，内孔不铸出。毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。零件的生产纲领：属中批量生产。2. 选择基面基面选择是工艺规程中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工

3、质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大量报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择：按有关基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。现以零件的外圆 35 为主要的定位粗基准。精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合” 原则和“基准统一”原则，选择以圆柱体的 20 孔为精基准。3. 制定工艺路线方案一工序：粗铣最外端上下两端面。工序：钻、粗铰 35 的孔。工序：锪钻鍃平 35 内表面。工序：钻 20 的孔。工序：粗车

4、41 外圆面。工序：粗车、半精车 50 外圆右端面。工序：粗车、半精车 50 外圆。工序：粗车 53 外圆下端面。工序：粗车 53 外圆。工序：粗车 53 外圆上端面。工序：粗车 M36 外螺纹。工序：车倒角。工序 XIII：钻、粗铰、精铰 28.5 的孔。工序 XIV：锪钻鍃平 28.5 孔右端面。工序 XV：钻 4- 14 孔。工序 XVI：清洗。工序 XVII:终检。方案二工序：钻 20 的孔。工序：粗铣最外端上下两端面。工序：钻、粗铰 35 的孔。工序：锪钻鍃平 35 内表面。工序：粗车 41 外圆面。工序：粗车、半精车 50 外圆右端面。工序：粗车、半精车 50 外圆。工序：粗车 5

5、3 外圆下端面。工序：粗车 53 外圆。工序：粗车 53 外圆上端面。工序：钻、粗铰、精铰 28.5 的孔。工序：锪钻鍃平 28.5 孔右端面工序 XIII：钻 4- 14 孔。工序 XIV：粗车 M36 外螺纹。工序 XV：车倒角。工序 XVI：清洗。工序 XVII:终检。方案一是以 36 为粗基准，先对两端面进行加工。在以加工完的两端面为基准加工孔 20。在没有精基准定位时就钻、粗铰 35 的孔，使其与 20 的孔同轴度存在误差。其他工序安排比较合理不用改变。方案二先以 35 为粗基准，然后再加工 20 的孔，确定精基准，避免了用粗基准加工其他工序，从而提高了零件的加工精度。两个方案相比，

6、方案一比较合理，所以选择方案一。4. 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“阀盖”零件材料为 ZG230，生产类型为大批量生产，采用铸造方法铸造毛坯。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：查机械制造工艺设计手册（以下简称工艺手册）表 1-52工序工序内容单边余量工序尺寸表面粗糙度工序：粗铣最外端上下两端面。1mm48+0.290 mmRa12.5um-0.390工序：钻、粗铰 35 的孔。7.5mmF35+0.160 mmRa12.5um0工序：工序：钻 20 的孔。10mm 20mmRa25um工序：粗车 41 外圆面。2mm 41mmRa2

7、5um工序：粗车、半精车 50 外圆下端面。1mm440mmRa12.5um工序：粗车、半精车 50 外圆。2mm-0.390 50Ra25um工序：粗车 53 外圆下端面。1mm390mmRa25um工序：粗车 53 外圆上端面。1mm380-0.480mmRa25um工序：粗车 53 外圆。0.5mm 53Ra25um工序：钻、粗铰、精铰 28.5 的孔。4.25mm 28.5Ra12.5um工序：锪钻鍃平 28.5 孔内端面1mm5Ra12.5um工序 XIII：钻 4- 14 孔。7mm 14Ra25um工序 XIV：粗车 M36 外螺纹。1mmM36工序 XV：车倒角。C1.5Ra2

8、5um-0.480阀盖的铸造毛坯尺寸如图；表 1 加工余量计算表工序加工尺寸及公差铸件毛坯(孔 20mm两端面48+0.290 mm ）-0.390粗铣二端面加工前尺最大寸最小加工后尺最大寸最小51.35051.35048.2947.61最大2.3加工余量（单边）加工公差（单边）1+0.7-0.3最小0.71-0.22/25. 确定切削用量及基本时工工序：粗铣左右两水平端面。(1) 切削速度刀具耐用度t = 60 minap=10mmvV =Cv d qv0vkpt m apxv f y a uv Z pv e查工艺手册表 1-152 得取 f =0.2d0=20mm查工艺手册表 4.2-8

9、得kv=0.96查工艺手册表 2-13 得到系数Cv=26x=0.1y=0.4Z=3m=0.2q =0.25=0.1=0.15a =1a =4d =20mmvpvuep0可得：V=26 20 0.25600.2 40.1 0.20.4 10.15 30.1= 81.7(m min)(1.36 m s )(2) 确定机床主轴转速 0.96n = 1000vsp dw= 1000 1.36 = 21.7( r)3.14 20s(3) 切削工时根据工艺手册表 7-5刀具加工长度l = 36mm，切入长度l1= 1mm, 试切出度l2= 0mm。l + l + lt =12n fs=36 + 121.

10、7 0.2= 8.53(s)工序：钻、粗铰35 的孔。(1) 切削速度刀具耐用度t = 60 minC d zvV =v0kvt m a xv f yvp根据ap=7.5mmf =1.0 查的kv=0.93查 工艺手册 表 2-13 得到系数 Cv=8x=0.2y=0.3z=0.6m=0.25可得：V=8 3506600.25 7.50.2 1.00.3 0.93(2) 确定机床主轴转速= 15.9(m min)(0.27 m s )n = 1000v = 1000 0.27 = 2.46( r )sp d3.14 35sw(3) 切削工时根据工艺手册表 7-5刀具加工长度l = 7mm，l

11、= 2mm1l + l7 + 2t =1n fs= = 3.66(s)2.46 1.0工序：锪钻鍃平 35 内表面。(1) 切削速度刀具耐用度t = 60 minC d zvV =v0k根据a =1mmf =1.0 查的k =0.93pvt m a xv f yvvp查 工艺手册 表 2-13 得到系数 C =8x=0.2y=0.3vz=0.6m=0.25可得：V=1 3506600.25 1.00.2 1.00.3 0.93(2) 确定机床主轴转速= 2.28(m min)(0.04 m s )n = 1000vsp dw= 1000 0.04 = 0.36( r)3.14 35s(3) 切

12、削工时根据工艺手册表 7-5刀具加工长度l = 1mm，l = 2mm1l + l1 + 2工序：钻 20 的孔。t = 1n fs= 0.36 1.0= 8.33(s)(1) 切削速度刀具耐用度t = 60 minap=10mmV =Cv d zvv0kt m apxv f yv查工艺手册表 1-161 得钻 20 的孔取 f =0.65查工艺手册表 4.2-8 得k =0.94v查工艺手册表 2-13 得到系数 Cv=11.1x=0y=0.4z=0.25m=0.125可得：V=11.1 20025600.125 0.650.4 0.94(2) 确定机床主轴转速= 15.7(m min)(0

13、.26 m s )n = 1000v = 1000 0.26 = 4.14( r )sp d3.14 20sw(3) 切削工时根据工艺手册表 7-5刀具加工长度l = 50mm，切入长度l1= 2mm, 试切出度l2= 2mm。l + l + lt =12= 50 + 2 + 2= 24.2(s)n f4.14 0.65s工序：粗车 41 外圆面。(1) 切削深度单边余量Z = 2mm,可一次切除。(2) 进给量 f = 0.4 mm r （根据工艺手册）表 3-13）(3) 计算切削速度（根据工艺手册）表 3-38），车刀耐用度t = 45 min。查得系数CvC=292x=0.15y=0.

14、3m=0.18292735mmV =t m apvkvxv f yv= 450.18 20.15 0.40.3 0.81 = 170(600min)(2.8s )(4) 确定机床主轴转速n= 1000v= 1000 2.8 = 21.7( r )(5) 切削工时sp dw3.14 41sl + l + l + lt =123= 128 + 4 + 1 + 2 1 = 15.5(s)n f21.7 0.4s工序：粗车、半精车 50 外圆下端面。(1) 切削深度单边余量Z = 1mm,可一次切除。(2) 进给量 f = 0.4 mm r （根据工艺手册）表 3-13）(3) 计算切削速度（根据工艺

15、手册）表 3-38），车刀耐用度t = 45 min。查的系数C =242x=0.15y=0.35m=0.2vV =Cv242=k 0.81 = 126.2(mmin)(2.1m s )vt m a xv f y pv450.2 10.15 0.40.35(4) 确定机床主轴转速ns(5) 切削工时= 1000vp dwL + l + l= 1000 2.1 = 13.4( r)3.14 50s157 + 4.5 + 1t =1n fs= 13.4 0.4= 30.3(s)工序：粗车、半精车 50 外圆。根据工艺手册表 1-143，根据加工条件取参考值f = 0.8(mmr )v = 0.15

16、(m s )确定机床主轴转速n = 1000vsp dw= 1000 0.15 = 0.96( r)3.14 50s切削工时根据工艺手册表 7-5切入深度l1= 2mm，切入长度l2= 5mml + l + lt =12+= 5752 = 83.3(s)ns工序：粗车 53 外圆下端面。f0.96 0.8根据工艺手册表 1-143，根据加工条件取参考值f = 0.8(mmr )v = 0.15(m s )确定机床主轴转速n = 1000v= 1000 0.15 = 0.90( r )sp dw3.14 53s切削工时根据工艺手册表 7-5切入深度l1= 1mm，切入长度l2l= 1.5mm+

17、l1 + 1.5t = 12 = 3.5(s)工序：粗车 53 外圆。n f0.90 0.8s根据工艺手册表 1-143，根据加工条件取参考值f = 0.8(mmr )v = 0.3(m s )确定机床主轴转速n = 1000v= 1000 0.3 = 1.8( r )sp dw3.14 53s切削工时根据工艺手册表 7-5切入深度l1= 1mm，切入长度l2= 0.5mmlt = 1 + l2= 1 + 0.5= 1.05(s)工序：粗铣 53 外圆上端面。n f1.8 0.8s根据工艺手册表 1-147 表 1-148，根据加工条件取参考值f = 0.2(mmr )v = 0.5(m s

18、)确定机床主轴转速n = 1000v= 1000 0.5 = 7.96( r )sp dw3.14 20s切削工时根据工艺手册表 7-5切入深度l1= 1mm，切入长度l2= 166mml + lt = 12= 1 + 166= 104.8(s)n f7.96 0.2s工序：钻、粗铰、精铰 28.5 的孔。根据工艺手册表 1-163，根据加工条件取参考值f = 0.8(mmr )v = 0.18(m s )确定机床主轴转速n = 1000v = 1000 0.18 = 2.29( r )sp d3.14 25sw切削工时根据工艺手册表 7-5l = 5, 切入深度l1= 1.5mm，切入长度l

19、2= 80mml + l + lt =12= 5 + 1.5 + 80= 47.2(s)工序 XIII：钻 4- 14 孔。n f2.29 0.8s根据工艺手册表 1-163，根据加工条件取参考值f = 0.7(mmr )v = 1.55(m s )确定机床主轴转速n = 1000v = 1000 1.55 = 6.14( r )sp d3.14 14sw切削工时根据工艺手册表 7-5切入深度l1= 7mm，切入长度l2= 12mml + l + lt =12= 44 + 7 + 12 = 9.7(s)三夹具设计n f35.3 0.7s为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专

20、用夹具。经过与指导老师协商，决定设计工序：粗铣最外端下两端面。本夹具将于专用机床配套使用，刀具圆柱形铣刀。1. 定位基准的选择本道工序选择f 20mm 圆柱销和一个平面定位，一平面为第一定位基准。f 20mm 的定位销与平面限制了工件的五个自由度。2. 轴向力、切削扭距及夹紧力的计算（1） 轴向力刀具：圆柱型铣刀 25根据工艺手册表 3-36CvF =F a xv p f y a x zue v= 650 3.1 0.080.72 400.86 4 = 377.3(N )（2） 切削扭距nw d qv0250.86600M = CM d 0 f yMkM 10 -3=333.54 251.9

21、0.40.8 ( 735)0.75 10-3= 151089.38 0.48 0.86 10-3 = 62.34(N m)（3） 夹紧力根据机床夹具设计手册表 2-13 夹紧力为(M - f1W =2 l F )K= (62340 - 0.25 32 377.3) 1.6 = 6614.25(N )f l11+ f l220.3 32 + 0.25 19（即d3. 定位误差分析采用工件端面为第一基准在短销上定位时，作为第一基准面没有基准位移误差= 0 ），而第二定位基准内孔中心线将因为其对端面垂直度误差而引起基准角位置（B）度误差d，其值为角度（A）d角度（ A ）= tg D a工= tg0.86= 0.015其误差满足零件的精度要求。4. 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高生产率。为此，应首先考虑夹紧方式。手动调整螺母调整夹紧力，不仅装夹速度慢，而且不方便操作。所以本道工序的加工时用的夹具，设计成调整旋转手柄夹紧的形式，很快捷的把工件夹紧。本工序为铣断面，切削深度较小，切削力也小，如果需要夹紧力大，只需要调整手柄的旋转角度大些。