閥體工藝及夾具設(shè)計說明書

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閥體工藝及夾具設(shè)計說明書1 閥體的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定1.1閥體的作用題目所給的零件時閥體，主要作用是通過螺紋與其他零件連接，達(dá)到控制流體開關(guān)、方向、壓力及流量。1.2閥體的技術(shù)要求加工表面尺寸及偏差mm公差及精度等級表面粗糙度um形位公差mm閥體下端面72IT106.3閥體上端面72IT106.3閥體前端面57IT106.3閥體后端面57IT106.3對于A垂直度0.0628H7孔28IT83.235孔35IT1212.536孔36IT1212.522H8孔22IT83.2對于B垂直度0.0632H8孔32IT83.2對于B垂直度0.06M8螺紋孔8IT13M6螺紋孔6IT131.3閥體的工藝分析閥體是一個很重要的零件，因為其零件尺寸比較小，結(jié)構(gòu)形狀較復(fù)雜，其加工內(nèi)孔的精度要求較高，此外還有上下端面，孔端面需要加工，對精度要去也很高。其內(nèi)孔對孔端面有垂直度要求，因為其尺寸精度，幾何形狀精度和相互位置精度以及表面質(zhì)量均影響閥是否能夠良好的密封，進(jìn)而影響其使用性能，因此它的加工時非常關(guān)鍵和重要的1.4閥體的生產(chǎn)類型根據(jù)設(shè)計題目和設(shè)計要求確定生產(chǎn)類型是大批大量2 確定毛坯、繪制毛坯圖2.1選擇毛坯種類毛坯種類的選擇主要依據(jù)的是以下幾種因素：（1）設(shè)計圖樣規(guī)定的材料及機械性能；（2）零件的結(jié)構(gòu)形狀及外形尺寸；（3）零件制造經(jīng)濟性；（4）生產(chǎn)綱領(lǐng)；（5）現(xiàn)有的毛坯制造水平。由零件圖可知零件材料為HT250，生產(chǎn)批量為大批大量，零件結(jié)構(gòu)一般復(fù)雜，所以選擇金屬型澆鑄，因為生產(chǎn)率很高，所以可以免去多次造型，工件尺寸較小，單邊余量不大，需要結(jié)構(gòu)細(xì)密，能承受較大的壓力，所以選擇鑄件做毛坯。確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量2.2毛坯形狀的確定毛坯形狀應(yīng)力求接近成品形狀，以減少機械加工余量。（1）鑄件孔的最小尺寸，根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計表2-7可查得，鑄件孔的最小尺寸為1020mm。（2）鑄件的最小壁厚。根據(jù)機械制造工藝設(shè)計簡明手冊表2.2-7查得，鑄件的最小壁厚為4mm。（3）鑄件的拔模斜度。鑄件垂直于分型面上，需要鑄造斜度，且各面的斜度數(shù)值應(yīng)盡可能一致，以便于制造鑄模。根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計表2-8可得：斜度位置鑄造方法金屬性鑄造外表面030內(nèi)表面1（4）鑄件圓角半徑。鑄件壁部連接處的轉(zhuǎn)角應(yīng)有鑄造圓角。主要是為減少應(yīng)力集中，防止沖砂、裂紋等缺陷。一般為鄰壁厚度的1/31/5，中小鑄件圓角半徑為35mm。（5）鑄件澆鑄位置及分型面選擇。鑄件的重要加工面或主要工作面一般應(yīng)處于底面或側(cè)面，應(yīng)避免氣孔、砂眼、疏松、縮孔等缺陷出現(xiàn)在工作面上；大平面盡可能朝下或采用傾斜澆鑄，避免夾砂或夾渣缺陷；鑄件的薄壁部分放在下部或側(cè)面，以免產(chǎn)生澆鑄不足的情況。2.3毛坯尺寸的確定選擇的毛坯鑄造方法是金屬模機器造型，零件的最大尺寸250mm，鑄件的機械加工余量等級則為57級（查機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計表2-11），選擇6級。從機械制造工藝設(shè)計簡明手冊表2.2-4中查得全長94.5mm的加工余量為2.5mm，即該毛坯尺寸為99.5mm；全長為57mm的加工余量為2.5mm，即該毛坯的尺寸為62mm，加工余量為2 mm，即該毛坯的尺寸為 加工余量為1.5 mm ，即該毛坯的尺寸為，加工余量為2 mm，即該毛坯的尺寸為，加工余量為2.5 mm，即該毛坯的尺寸為，加工余量為1.5 mm，即該毛坯的尺寸為。3 擬定閥體工藝路線3.1定位基準(zhǔn)的選擇定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分，通常先確定精基準(zhǔn)，然后再確定粗基準(zhǔn)。精基準(zhǔn)的選擇根據(jù)該閥體零件的技術(shù)要求和裝配要求，選擇閥體下端面和后端面作為精基準(zhǔn)，零件上的很多表面都可以采用它們作為基準(zhǔn)進(jìn)行加工，即遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則。閥體的下端面和后端面是設(shè)計基準(zhǔn)，選用其作精基準(zhǔn)定位加工閥體上端面和前端面以及定位孔，實現(xiàn)了設(shè)計基準(zhǔn)和工藝基準(zhǔn)的重合，保證了被加工表面的垂直度要求。粗基準(zhǔn)的選擇作為粗基準(zhǔn)的表面平整，沒有飛邊、毛刺或其他表面缺陷。選擇閥體上端面和前端面作為粗基準(zhǔn)。采用閥體上端面作為精基準(zhǔn)加工下端面及以前端面作粗基準(zhǔn)加工后端面，可以為后續(xù)工序準(zhǔn)備好精基準(zhǔn)。3.2表面加工方法的確定根據(jù)撥叉零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確定加工件各表面的加工方法如表加工面尺寸精度等級表面粗糙度加工方案閥體下端面IT106.3粗銑精銑閥體上端面IT106.3粗銑精銑閥體前端面IT106.3粗銑精銑閥體后端面IT106.3粗銑精銑28H7孔IT83.2粗鏜精鏜35孔IT1212.5粗鏜36孔IT1212.5粗鏜22H8孔IT83.2粗鏜精鏜32H8孔IT83.2粗鏜精鏜M8螺紋孔IT13鉆孔攻螺紋M6螺紋孔IT13鉆孔攻螺紋3.3加工階段的劃分該閥體加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工和精加工兩個階段。在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)（閥體下端面和后端面）準(zhǔn)備好，使后續(xù)工序都可采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他加工表面的精度要求，同時粗鏜內(nèi)孔；在精加工階段主要完成精銑平面和精鏜內(nèi)孔。閥體零件的加工階段如表加工階段加工內(nèi)容說 明基準(zhǔn)面加工粗銑上端面以下端面和后端面為基準(zhǔn)，精加工各個端面粗銑下端面精銑下端面精銑上端面粗銑前端面粗銑后端面精銑后端面精銑前端面粗加工粗鏜孔、孔相對于后端面有垂直度的要求，故應(yīng)該在一次裝夾中完成粗鏜、孔鉆螺紋孔精加工精鏜孔、孔相對于后端面有垂直度的要求，故應(yīng)該在一次裝夾中完成精鏜、孔3.4工序的集中與分散選用工序分散原則安排閥體的加工工序。該閥體的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，可以采用普通型機床配以專用工、夾具，以降低其生產(chǎn)成本。3.5工序順序的安排機械加工工序（1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)，即閥體下端面和后端面。（2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先主后次”原則，先加工主要表面，即閥體的下端面和后端面。（4）遵循“先面后孔”原則，先加工閥體四個端面，在加工閥體的內(nèi)孔以及鉆孔、攻螺紋。熱處理工序鑄件為了消除殘余應(yīng)力，需在粗加工前、后各安排一次時效處理，在半精加工前、后各安排一次時效處理。輔助工序在半精加工后，安排去毛刺和中間檢驗工序；精加工后，安排去毛刺、終檢工序。綜上所述，該閥體工序的安排順序為：基準(zhǔn)加工-主要表面粗加工及一些余量大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加工熱處理主要表面精加工。閥體零件的機加工工序安排如表加工階段加工內(nèi)容說 明基準(zhǔn)面加工粗銑上端面基準(zhǔn)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慮到對主要表面的加工質(zhì)量的影響粗銑下端面精銑下端面精銑上端面粗銑前端面粗銑后端面精銑后端面精銑前端面粗加工粗鏜孔、孔相對于后端面有垂直度的要求，故應(yīng)該在一次裝夾中完成粗鏜、孔鉆螺紋孔精加工精鏜孔、孔相對于后端面有垂直度的要求，故應(yīng)該在一次裝夾中完成精鏜、孔3.6確定閥體工藝路線工序：粗銑上端面工序：粗、精銑下端面工序：精銑上端面 工序：粗銑前端面工序：粗、精銑后端面工序：精銑前端面工序：鏜削孔（粗鏜和精鏜在一次裝夾中完成）工序：鏜削孔（粗鏜和精鏜在一次裝夾中完成）工序：鉆螺紋孔、鉆螺紋孔工序 ：攻螺紋 、攻螺紋工序：去毛刺工序：終檢閥體零件加工工藝路線如表工序號加工內(nèi)容說明000鍛造毛坯010粗銑上端面020粗銑下端面留下精銑余量030精銑下端面達(dá)到圖紙要求040精銑上端面達(dá)到圖紙要求050粗銑前端面060粗銑后端面留有精銑余量070精銑后端面達(dá)到圖紙要求080精銑前端面達(dá)到圖紙要求090粗鏜孔留有精鏜余量100粗鏜、孔留有精鏜余量110鉆螺紋孔120精鏜孔達(dá)到圖紙要求130精鏜、孔達(dá)到圖紙要求140攻螺紋達(dá)到圖紙要求150去毛刺倒角機去除銳邊毛刺160檢驗入庫4 工藝裝備的選擇4.1機床的選用工序號加工內(nèi)容機床設(shè)備說明000鍛造毛坯外協(xié)010粗銑上端面X6120常用，工作臺尺寸，機床電動機功率均合適020粗銑下端面X6120常用，工作臺尺寸，機床電動機功率均合適030精銑下端面X6120常用，工作臺尺寸，機床電動機功率均合適040精銑上端面X6120常用，工作臺尺寸，機床電動機功率均合適050粗銑前端面X6120常用，工作臺尺寸，機床電動機功率均合適060粗銑后端面X6120常用，工作臺尺寸，機床電動機功率均合適070精銑后端面X6120常用，工作臺尺寸，機床電動機功率均合適080精銑前端面X6120常用，工作臺尺寸，機床電動機功率均合適090粗鏜孔T618常用，工作臺尺寸，機床電動機功率均合適100粗鏜、孔T618常用，工作臺尺寸，機床電動機功率均合適110精鏜孔T618常用，工作臺尺寸，機床電動機功率均合適120精鏜、孔T618常用，工作臺尺寸，機床電動機功率均合適130鉆螺紋孔Z5125A常用，工作臺尺寸，機床電動機功率均合適140攻螺紋絲錐150去毛刺160檢驗入庫4.2刀具的選用銑刀鏜刀鉆頭類型鑲齒端銑刀單刃鏜刀麻花鉆材料硬質(zhì)合金硬質(zhì)合金高速鋼4.3量具的選用銑平面采用的量具為游標(biāo)卡尺鏜孔采用的量具為塞規(guī)和游標(biāo)卡尺5加工余量、工序尺寸的確定5.1確定加工余量的目的為保證零件質(zhì)量，一般要從毛坯上切除一層材料。合理的選擇加工余量，對保證零件的加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低成本都有很重要的意義。若余量確定的過小，則不能完全切除上道工序留在加工表面上的缺陷層和各種誤差，也不能補償本道工序加工時工件的裝夾誤差，影響零件的加工質(zhì)量，造成廢品；余量確定的過大，不僅增加了機械加工量，降低了生產(chǎn)率，而且浪費原材料和能源，增加了機床與刀具的消耗，使加工成本升高。所以合理確定加工余量是一項很重要的工作。5.2工序余量的選用原則（1）為縮短加工時間，降低制造成本，應(yīng)采用最小的加工余量（2）加工余量應(yīng)保證得到圖樣上規(guī)定的精度和表面粗糙度。（3）要考慮零件熱處理時引起的變形（4）要考慮所采用的加工方法、設(shè)備以及加工過程中零件的可能變形。（5）要考慮被加工零件的尺寸，尺寸越大，加工余量越大。因為零件的尺寸增大后，由切削力、內(nèi)應(yīng)力等引起零件變形的可能性也增大。（6）選擇加工余量時，還要考慮工序尺寸公差的選擇。因為公差決定加工余量的最大尺寸和最小尺寸。其工序公差不應(yīng)超過經(jīng)濟加工精度的范圍。（7）本道工序余量應(yīng)大于上道工序留下的表面缺陷層厚度（8）本道工序的余量必須大于上道工序的尺寸公差和幾何形狀公差。5.3閥體零件的加工余量根據(jù)機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計手冊表5-375-56確定孔、表面、螺紋的加工余量如下表：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1.51.01.51.20.81.20.81.51.01.51.01.26 切削用量、時間定額的計算6.1切削用量的計算根據(jù)加工余量來確定銑削背吃刀量。粗銑時，為提高切削效率，一般選擇銑削背吃刀量等于加工余量，一個工作行程銑完。半精銑時，背吃刀量一般為0.52mm；精銑時一般為0.11mm或更小。6.1.1粗銑下端面的切削用量計算（1）背吃刀量的確定 根據(jù)下端面的機械加工余量及粗銑時背吃刀量的確定原則，確定背吃刀量為1.5mm（2）進(jìn)給量的確定 由表1.4切削用量簡明手冊，在粗銑鑄鐵、刀桿尺寸為16mm25mm、以及工件直徑為60100mm時f=0.61.2mm/r所以選擇 f=1.0mm/r（3）銑削速度的計算 由表1.11切削用量簡明手冊，當(dāng)用YG6硬質(zhì)合金銑刀銑削166181Mpa灰鑄鐵,f1.0mm/r,切削速度1=80m/min。切削速度的修正系數(shù)為（參見1.28切削用量簡明手冊），故選擇這時實際切削速度6.1.2精銑下端面的切削用量的計算（1）背吃刀量的確定 取。（2）進(jìn)給量的確定 精加工進(jìn)給量主要受加工表面粗糙度的限制。查表1.6切削用量簡明手冊，當(dāng)表面粗糙度為6.3m，=96.5m/min時，f=0.30.35mm/r。選擇f=0.3mm/r。（3）銑削速度的計算 根據(jù)表1.11，當(dāng)時，切削速度的修正系數(shù)為1，故。6.1.3鉆螺紋孔（1）選擇高速鋼麻花鉆頭的切削用量A、按加工要求決定進(jìn)給量：當(dāng)加工精度為IT12IT13精度，時，。由于，故應(yīng)乘孔深修正系數(shù)，則B、按鉆頭強度決定進(jìn)給量；當(dāng)，鉆頭強度允許的進(jìn)給量。C、按機床進(jìn)給機構(gòu)強度決定進(jìn)給量：當(dāng)，機床進(jìn)給機構(gòu)允許的軸向力為8800N，進(jìn)給量為0.53。（2）選擇高速鋼麻花鉆頭的切削速度由表2.15切削用量手冊，HBS=161181MPa的灰鑄鐵，。切削速度的修正系數(shù)為：，故6.2時間定額的計算6.2.1基本時間的計算（1）粗銑上端面式中mm,故（2）精銑上端面式中mm,故上下端面相互對稱，所以所用的加工時間是相同的。（3）粗銑后端面式中mm,故（4）精銑后端面式中mm,故6.2.2輔助時間的計算輔助時間與基本時間之間的關(guān)系為=（0.150.2），取=0.15，則各工序的輔助時間分別為：粗銑上端面的輔助時間：=0.150.20460=1.836s精銑上端面的輔助時間：=0.150.12660=1.134s粗銑后端面的輔助時間：精銑后端面的輔助時間：=0.150.07260=0.648s6.2.3其他時間的計算除了作業(yè)時間（基本時間與輔助時間之和）以外，每道工序的單件時間還包括布置工作地時間、休息與生理需要時間和準(zhǔn)備與終結(jié)時間。由于撥叉的生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，分?jǐn)偟矫總€工件上的準(zhǔn)備與終結(jié)時間甚微，可忽略不計；布置工作地時間是作業(yè)時間的2%7%，休息與生理需要時間是作業(yè)時間的2%4%，均取為3%，則各工序的其他時間（+）可按關(guān)系式（3%+3%）（+）計算，它們分別為：粗銑下端面的其他時間：+=6%（0.20460+1.836）=0.8445s精銑下端面的其他時間：+=6%（0.12660+1.134）=0.5216s粗銑后端面的輔助時間：+=6%(0.11760+1.053)=0.4822s精銑后端面的其他時間：+=6%（0.07260+0.648）=0.298s7 專用夾具的設(shè)計7.1專用夾具設(shè)計的基本要求（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(dāng)?shù)亩ㄎ?、夾緊元件，確定合適的的尺寸、形位公差，是從夾具設(shè)計角度來保證被加工要素加工精度的基礎(chǔ)。（2）提高勞動生產(chǎn)率。通過設(shè)計合理的夾具結(jié)構(gòu)，可以簡化操作過程，有效的減少輔助時間，提高生產(chǎn)效率。（3）具有良好的使用性能。簡單的總體結(jié)構(gòu)、合理的結(jié)構(gòu)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。在滿足加工精度的前提下，夾具結(jié)構(gòu)越簡單、元件標(biāo)準(zhǔn)化程度越高，其制造成本越低和周期越短，就可以爭取到更好的經(jīng)濟性。7.2確定閥體的定位方案該道工序主要是粗鏜和精鏜內(nèi)孔，由于三個空的中心線相對于后端面有垂直度的要求，所以三個孔粗加工和精加工應(yīng)該在一次裝夾中加工完成，以閥體的下端面和后端面作為定位基準(zhǔn)，鏜孔是應(yīng)該對工件進(jìn)行完全定位，通過下端面的支撐板、短銷和支承釘來限制工件的六個自由度。7.3確定閥體的夾緊方案由于實際加工的經(jīng)驗可知，鏜削時的主要切削力為鏜刀的切削方向,即垂直于第一定位基準(zhǔn)面,在上端面用移動壓板與壓緊螺釘配合就可以保證良好的夾緊。7.4刀具的導(dǎo)向或?qū)Φ?、引?dǎo)方式在鏜削加工中，常用鏜套解決刀具的對刀、導(dǎo)向問題。選擇固定式鏜套，布置形式為單面后導(dǎo)向。固定式鏜套結(jié)構(gòu)簡單，外形尺寸小，中心位置準(zhǔn)確。參考資料1 熊良山，嚴(yán)曉光，張福潤.機械制造技術(shù)基礎(chǔ).華中科技大學(xué)出版社，20072 柯建宏.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計.華中科技大學(xué)出版社，20083 王先逵.機械制造工藝學(xué).機械工業(yè)出版社，2006- 15 -