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1 安全閥閥芯加工工藝規(guī)程設(shè)計及夾具設(shè)計 題目：設(shè)計“安全閥閥芯加工工藝規(guī)程設(shè)計及夾具設(shè)計“ 內(nèi)容：1. 零件圖 2毛坯圖 3. 工藝過程卡 4. 夾具裝配圖 5. 設(shè)計說明書 班 級 學 生 指導老師 系主任 20 年 0 月 日 2 目錄 1 序言 .2 2 安全閥閥芯工藝設(shè)計 .4 2.1.1零件的作用 .4 2.1.2零件的工藝分析 .4 2.2安全閥閥芯加工的主要問題和工藝過程設(shè)計所應(yīng)采取的相應(yīng)措施 .5 2.2.1確定毛坯的制造形式 .5 2.2.2基面的選擇 .5 2.2.3確定工藝路線 .5 2.2.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 .6 2.2.5確定切削用量 .7 2.2.6確定基本工時 .15 2.3小結(jié) .16 3 安全閥閥芯鉆孔夾具設(shè)計 .16 3.1定位基準和定位元件的選擇 .16 3.2切削力的計算與夾緊力分析 .17 3.3夾緊元件及動力裝置確定 .18 3.4夾具設(shè)計及操作的簡要說明 .18 總 結(jié) .19 參考文獻.20 3 序言 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計是在學完了機械制造技術(shù)機車和大部分專業(yè)課，并進行了 生產(chǎn)實習的基礎(chǔ)上進行的又一個實踐性教學環(huán)節(jié)。這次設(shè)計使我們能綜合運用機械制造技 術(shù)基礎(chǔ)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決了零件機械 制造工藝問題，設(shè)計了機床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計能力，為畢業(yè) 設(shè)計及未來從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，經(jīng)驗不足，設(shè)計中還有許多不足之處，希望各位老師多加指教。 4 2 安全閥閥芯加工工藝規(guī)程設(shè)計 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 安全閥是一種安全保護用閥，它的啟閉件受外力作用下處于常閉狀態(tài)，當設(shè)備或管道 內(nèi)的介質(zhì)壓力升高，超過規(guī)定值時自動開啟，通過向系統(tǒng)外排放介質(zhì)來防止管道或設(shè)備內(nèi) 介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值。安全閥屬于自動閥類，主要用于鍋爐、壓力容器和管道上，控制 壓力不超過規(guī)定值，對人身安全和設(shè)備運行起重要保護作用。此安全閥閥芯中的外圓面和 四個槽為主要加工面。 2.1.2 零件的工藝分析 由安全閥閥芯的零件圖可知，零件圖如下： 零件的材料為 45，此材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。需要加工表面以及加工表面的位置要求?，F(xiàn)分 析如下： （1）主要加工面： 1）上下兩面； 5 2）中間 44 孔和 39 孔； 3）外圓面； 4）4 個寬 25x16的深槽 （2）主要基準面： 1）外圓面基準的加工表面 2）中間兩端孔 具體的工藝過程如表 2.1所示。 表 2.1 最終工藝過程 工序 1 下料，用臥式帶鋸床切 270 的圓料長 130mm 工序 2 調(diào)質(zhì)處理 HB250-300 工序 3 粗車外圓至 55.6 工序 4 兩端鉆中間孔至 35 工序 5 分別車兩端孔 39 和 44，并車兩端 面，保證長度 160 工序 6 鉆外圓面上 2-10 通孔 工序 7 用銑槽夾具定位，銑外圓面上 4個 25x16的深通槽 工序 8 表面淬火處理 HRC55以上 工序 9 終檢驗 2.2.4 機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 零件的材料是 45 ，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)。由于毛坯用棒料, 毛坯尺寸的確定如下： 6 由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實只 是名義上的加工余量，實際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本設(shè)計規(guī)定零件為中批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此計算最大與最小余 量時應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。 為了中批量生產(chǎn)切長 400mm的料一次性可以做 2件，節(jié)省工序也節(jié)省時間。 1）加工外輪廓面，由于是帶鋸床下料較為粗糙，上車床車外圓面，只需粗加工即可， 外形狀大致即可，表面要求不高。 2）外圓面粗加工。由于外圓面粗加工粗糙度要求 12.5。只需一次粗加工即可，上下 面留余量 2-3mm。 3）車兩端內(nèi)孔先鉆孔后車內(nèi)孔，兩邊分別分兩次裝夾。 4）銑外圓面槽后外圓面的磨削加工以此達到外圓面表面的粗糙度 0.8的要求。 2.2.5 確定切削用量 工序 1：帶鋸床下料 加工條件：臥式帶鋸床 工件材料：45，60 的棒料。 一次切長 400mm，保證長度1mm 左右。 工序 2：車外圓表面 55.6 刀具：外圓車刀，材料： ，因其單邊余量：Z=1.9mm15YT 所以車削深度 ：pa.9m 根據(jù)參考文獻3表 2.4-75，取 車削速度 ：參照參考文獻7表 300.2/faZV 34，取 。1.3/Vs 機床主軸轉(zhuǎn)速 ： 式（2.1）n0Vd 式中 V車削速度； d刀具直徑。 由式 2.1機床主軸轉(zhuǎn)速 ：n 7 101.360854/min42Vnrd 按照參考文獻3表 3.1-74 實際銑削速度 ：v.3.7/1060ns 進給量 ： fV.28/4.8/ffaZm 工作臺每分進給量 ： m.2infVs ：根據(jù)參考文獻7表 2.4-81,a 0a （2）車內(nèi)孔面 加工條件： 工件材料：45 機床： CA6140。 參考文獻7表 3031 刀具：內(nèi)孔車刀： 。15YT 車削深度 ：pam 每齒進給量 ：根據(jù)參考文獻7表 3031，取f 0.8/famZ 車削速度 ：參照參考文獻7表 3031，取V32Vs 機床主軸轉(zhuǎn)速 ，由式（2.1）有：n100.3261/in14rd 按照參考文獻7表 3.1-31 75 實際車削速度 ：v.0.4/06nms 進給量 ，由式（ 1.3）有：fV.1527/60.25/ffVaZnms 工作臺每分進給量 ： mf2./3ins 工序 3：加工孔 44 和 39 到要求尺寸 工件材料為 45。加工機床為 Z3050立式鉆床，選擇切削用量。在車床上已經(jīng)鉆出 35 孔 （1 ）確定鉆削用量 1）確定進給量 根據(jù)參考文獻7表 28-10可查出 ，由于f 0.47.5/fmr表 孔深度比 ， ，故 。查0/3/21.6ld0.9lfk(0.47.5)921f表 Z3050 立式鉆床說明書，取 。43/mr 根據(jù)參考文獻7表 28-8，鉆頭強度所允許的進給量 。由于機床進給機構(gòu)1./fr 允許的軸向力 （由機床說明書查出），根據(jù)表 28-9，允許的進給量max59FN 。1.8/fr 8 由于所選進給量 遠小于 及 ，故所選 可用。fff 2）確定切削速度 、軸向力 F、轉(zhuǎn)矩 T 及切削功率 根據(jù)表 28-15，由插入法v mP 得： ，17/in表 4732FN表 ，5.69NM表 1.5mkW表 由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對所的結(jié)論進行修正。 由參考文獻7表 28-3， ， ，故0.8Mvk.lvk17/in80.7.2(/in)表 01/i16n rdm表 查 Z3050機床說明書，取 。實際切削速度為：195/inr0295/in4/i10rv 由表 28-5， ，故.6MFTk473.6()FN5.954.8m 3）校驗機床功率 切削功率 為P/)Mnk表（1.2(261.0kWW 機床有效功率 4.5.835E mPkP 故選擇的鉆削用量可用。即 ， ， ，05dm0.3/fr19/inr14/inv 相應(yīng)地 ， ，16FN54.8T.05mPkW （2）確定擴孔切削用量 1）確定進給量 根據(jù)參考文獻7表 28-31，f 。根據(jù) Z3050機床說明書，取 =0.57mm/r。表 （ 0.78） m/r0.7=9./rf f 2）確定切削速度 及 根據(jù)參考文獻7表 28-33，取 。修正系數(shù)：vn 25/inv表 ，.8vk4.71.02(1.09)ppRavak根 據(jù) 故 25/in0.12./minv表 1)nd表 （ ./i(4.7)86/mir 9 查機床說明書，取 。實際切削速度為275/minr301vdn 34./i102/i （3）確定鉆削切削用量 1）確定進給量 根據(jù)參考文獻7表 28-36， ，按該表注 4，進f 1.326fm表 給量取小值。查 Z3050說明書，取 。1.6/fmr 2）確定切削速度 及 由參考文獻7表 28-39，取 。由vn 8./inv表 參考文獻7表 28-3，得修正系數(shù) ，0.8Mvk0.9pavk524.7(/152)pRa根 據(jù) 故 8./min0.89.4/minv表 1()d表 7.4/i(25)95/ir 查 Z3050說明書，取 ，實際鉸孔速度10/inr30vdn 325/mi7.8/i （4）各工序?qū)嶋H切削用量 根據(jù)以上計算，各工序切削用量如下： 鉆孔： ， ， ，0380.4/fr195/minr14/inv 擴孔： ， ， ，d522.3 按照參考文獻3表 3.1-31 7/in)mMPk表（ 1.(95/46)1.05WkW 324.75/i013/inr 工序 4：銑外圓面上 4-寬 25x16的深槽 機床 X5032 刀具 20 立銑刀查1表 8 1. 計算切削用量 （1） 由1表 9.41和3查得 走刀量 f=0.67 mm/r （2） 車刀磨鈍標準和耐用度 由1表 9.46查得 磨鈍標準為 0.20.3 表 9.47查得 耐用度為 T=150min （3） 切削速度 10 由1 式 3.2 vPuwYfXpm qVkzaTdCVv0v 查表 9.48 得其中： 修正系數(shù) .1v 40VC2q.0vX m=0.5.vY5.u1.p mzfaf 82467. 6wa8 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s （4） 確定機床主軸速度 min/5.390/.610rsrdwvns 由3 按機床選取主軸轉(zhuǎn)速為 6.33 r/s 所以 實際切削速度為 in/2.196/27.310sdnvw 2. 計算切削工時 sznaylvLTffm. 工序 5：鉆 2-10 孔 選擇鉆床及鉆頭 選擇 Z3050鉆床，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時 do=10mm，鉆頭采用雙頭刃磨法， 1）確定切削用量 確定進給量 根據(jù)參考文獻7表 28-10可查出 ，由于孔深f 0.25.31/fmr表 度比 ， ，故 。查0/3/12.5ld1.0lfk(0.25.31)f表 Z3050 立式鉆床說明書，取 。3/mr 根據(jù)參考文獻7表 28-8，鉆頭強度所允許是進給量 。由于機床進給機構(gòu).7/fr 允許的軸向力 （由機床說明書查出），根據(jù)參考文獻7表 28-9，允許的max69FN 進給量 。1.8/fr 由于所選進給量 遠小于 及 ，故所選 可用。fff 確定切削速度 、軸向力 F、轉(zhuǎn)矩 T 及切削功率 根據(jù)表 28-15，由插入法得：v mP 11 ，17/minv表 4732FN表 ，5.69TNM表 1.5PkW表 由于實際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對所的結(jié)論進行修正。 由參考文獻7表 28-3， ， ，故0.8v.75lv17/in.72(/min)v表 019n rd表 查 Z3050機床說明書，取 。實際切削速度為5/inr0297.3/i110mv 由參考文獻7表 28-5， ，故1MFTk473.473()FN5.695.69TN 校驗機床功率 切削功率 為mP /)mMPnk表（ 1.2(/28)1.02WkW 機床有效功率 4.5.365E mkP 故選擇的鉆削用量可用。即 ， ， ，012dm0.2/fr19/inr7.35/minv 相應(yīng)地 ， ， 473FN51.6T0.82mPkW 2.2.6 確定基本工時 （1）粗車外圓面 加工條件： 工件材料：45 機床： CA6140 車床 刀具：外圓車刀 粗銑的切削工時 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 l=180毫米， l 刀具切入長度 ：1 210.5()(13lDa240)7m 刀具切出長度 ：取2l 12 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：jt12907.34min8jmlf 根據(jù)參考文獻5表 2.5-45可查得銑削的輔助時間 10.4ft 車的切削工時 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知 l 90l 刀具切入長度 ：車時11lD 刀具切出長度 ：取2lm 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：2jt129021.4min35jmlf （2）鉆孔 35 孔 加工條件： 工件材料：45 機床：CA6140 刀具：鉆孔標準高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴孔標準高速鋼擴孔鉆； 鉸孔標準高速鉸刀 鉆孔工時：切入 3mm、切出 1mm，進給量 ，機床主軸轉(zhuǎn)速 ， 0.43/fmr195/minr 鉸孔： ， ， ，025dm1.6/fr1/inr7.8/inv =（30+3+1 ）/0.43195=0.41min1t 根據(jù)參考文獻5表 2.5-41可查得鉆削的輔助時間 1.ft 擴孔工時：切入 3mm、切出 1mm，進給量 ，機床主軸轉(zhuǎn)速0.5/fr275/inr =（30+3+1）/0.57275=0.22min2t 根據(jù)參考文獻5表 2.5-41可查得鉆削的輔助時間 2.7ft 鉸孔工時：切入 3mm、切出 1mm，進給量 ，機床主軸轉(zhuǎn)速1.6/fmr10/minr =（30+3+1）/1.6100=0.21min3t 根據(jù)參考文獻5表 2.5-41可查得鉆削的輔助時間 3.ft 總工時：t= + + + + + =0.41+0.22 +0.21+1.77+1.77+1.77=6.15min1t231ft2f3ft （3）銑 25x16深通槽 同樣的銑削深度 map0 每齒進給量 ：根據(jù)表 2.1-85， 【1】 取f 0.2/famZ 銑削速度 ：參照表 2.1-85， 【1】 取V15/inV 機床主軸轉(zhuǎn)速 ： ，n0147.83.rd 13 取 10/minr 實際銑削速度 ：V03.140.52/6dnms 進給量 ：f .5/./ffaZ 工作臺每分進給量 ：m3.210infs ：根據(jù)表 2.1-85,a60 被切削層長度 ：由毛坯尺寸可知llm 刀具切入長度 ：1aD12)3(5.2 刀具切出長度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 機動時間 ：jt1230.164in8.jmlf 工步輔助時間為：1.52min 【1】 2.3 小結(jié) 機械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。 對加工工藝規(guī)程的設(shè)計，可以了解了加工工藝對生產(chǎn)、工藝水平有著極其重要的影響。生 產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加工工 藝來體現(xiàn)。 14 3 鉆孔夾具設(shè)計 3.1 定位基準的選擇 由零件圖可知，根據(jù)基準重合、基準統(tǒng)一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準時，應(yīng) 盡量選擇上一道工序即粗、精銑兩側(cè)表面工序的定位基準，以及設(shè)計基準作為其定位基準。 左右兩端面及內(nèi)孔面都可以作為定位基準，因此定位基準應(yīng)選擇選用兩端內(nèi)孔和一端面為 定位基準，其中利用中間加工后的 44 和 39 為定位孔。 3.2 切削力及夾緊力的計算 刀具： 高速立銑刀 20mm 機床： X5032 立式銑床 由3 所列公式 得 FV zwqueyXpFndafC0 查表 9.48 得其中： 修正系數(shù) 0.1vk 3F83.FqFX z=24 65.0y.uPaFw 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= 4321K 其中： 為基本安全系數(shù) 1.5 為加工性質(zhì)系數(shù) 1.12K 為刀具鈍化系數(shù) 1.13 為斷續(xù)切削系數(shù) 1.14 15 所以 NKF7.15 選用夾緊螺釘夾緊機 由 FKf21 其中 f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 25.01f F= +G G為工件自重zP NfFN4.35121 夾緊螺釘： 公稱直徑 d=20mm，材料 45鋼 性能級數(shù)為 6.8級 MPaB106MPaBs4801 螺釘疲勞極限： B9263.2.1 極限應(yīng)力幅： Pakma7.51li 許用應(yīng)力幅： MSa3.li 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應(yīng)力為 s s=3.54 取s=4 得 Pa120 滿足要求8.24cHdF MPaNc153.2 經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾 緊力。 16 3.3 定位誤差分析 工件的工序基準為孔心，當工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時，孔心在任意方 向上的最大變動量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在臥式鏜床上加工，所以 工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時可求出孔心在接觸點與銷中心連線方向上 的最大變動量為孔徑公差多一半。工件的定位基準為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點和 銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一定位軸，一固定軸定位，工件始終靠近定位軸的一面，而定位軸的偏角會使 工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件不在在定位軸正上方，進而 使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當能滿足定位要求。 取 （中等級）即 ：尺寸偏差為m3.08 由16機床夾具設(shè)計手冊可得： 1 、定位誤差（兩個垂直平面定位）：當 時；側(cè)面定位支承釘離底平面距離9 為 ，側(cè)面高度為 ；且滿足 ；則：hH2h mtgWD068.)(2 2 、夾緊誤差 ，由式（2.11）有： cos)(minaxyj 其中接觸變形位移值： 式（2.16）SNcHBKRkmnZaZy 014.8.9)(1yj 02.cos 、磨損造成的加工誤差： 通常不超過Mj05. 、夾具相對刀具位置誤差： 取ADm1. 誤差總和： wj 30586. 從以上的分析可見，所設(shè)計的夾具能滿足零件的加工精度要求。 17 3.4 夾具設(shè)計操作及簡要說明 如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，本次夾具設(shè)計采用的是普通螺旋壓緊方式。即為在 定位面的一端靠兩圓螺母壓緊工件，在外圓面上用固定式壓緊螺釘對工件進行壓緊。由于 是四個深槽，而且槽是通的，所以可以理解為兩個深通的寬槽兩等分。在加工完一個深槽 后對另一個深槽加工時，需要松開圓螺母，并且松開并拿下壓緊螺釘，轉(zhuǎn)動 180度后再將 壓緊螺釘旋入工件，這樣就可以加工成四個深槽了。 該夾具的主要裝配情況如下圖： 18 總結(jié) 通過本次設(shè)計過程，我對機械制造技術(shù)基礎(chǔ)，機械制造裝備設(shè)計和大部分專業(yè)課知識 進行了復(fù)習，加深了對專業(yè)課知識的認識，同樣了解到了自己在知識實際運用方面的不足。 在設(shè)計中，我通過查尋各種資料，結(jié)合所學知識，在老師的指導下掌握了夾具設(shè)計的過程 方法，更加深該了機械行業(yè)需要嚴謹態(tài)度的認識。本次設(shè)計對以后的專業(yè)課設(shè)計，畢業(yè)設(shè) 計都起到了很大的作用，同樣為以后工作打下了基礎(chǔ)。 19 參考文獻 1 劉德榮，組合夾具結(jié)構(gòu)簡圖的初步探討，組合夾具，1982. 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