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遼寧工程技術(shù)大學(xué)課程設(shè)計(jì) 14
遼寧工程技術(shù)大學(xué)
課 程 設(shè) 計(jì)
題 目：設(shè)計(jì)“閥體”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及加工4-M12×1.25-8H9H螺紋孔工藝裝備
班 級(jí)：機(jī)械05-6班
姓 名： 陳慶頗
指導(dǎo)教師： 張 興 元
完成日期： 2008.7.2
一、設(shè)計(jì)題目
設(shè)計(jì)“閥體”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及加工4-M12×1.25-8H9H螺紋孔工藝裝備。
二、原始資料
(1) 被加工零件的零件圖 1張
(2) 生產(chǎn)類(lèi)型:中批或大批大量生產(chǎn)
三、上交材料
(1) 被加工工件的零件圖 1張
(2) 毛坯圖 1張
(3) 機(jī)械加工工藝過(guò)程綜合卡片(參附表1) 1張
(4) 與所設(shè)計(jì)夾具對(duì)應(yīng)那道工序的工序卡片 1張
(4) 夾具裝配圖 1張
(5) 夾具體零件圖 1張
(6) 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)(5000～8000字) 1份
四、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)
成 績(jī)：
指導(dǎo)教師
日 期
摘 要
分析閥體零件的零件工藝分析，確定其生產(chǎn)類(lèi)型，然后確定毛坯的種類(lèi)與制造方法，設(shè)計(jì)其機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備，并繪制出閥體零件圖、毛坯圖、夾具裝配圖和夾具零件圖，填寫(xiě)機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片及機(jī)械加工工序卡片，編制課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)。
了解閥體零件的結(jié)構(gòu)以及所要加工的工序，根據(jù)其加工特點(diǎn)和生產(chǎn)類(lèi)型來(lái)確定零件的定位方式，設(shè)計(jì)其夾緊裝置。本設(shè)計(jì)題目是加工四個(gè)孔徑相同的螺紋孔，因此應(yīng)根據(jù)其加工精度與表面粗糙度選擇可行的、合理的夾具。該零件的夾具設(shè)計(jì)應(yīng)具有工作可靠、效率高的特點(diǎn)，在操作方面，操作安全、省力、夾緊迅速，并且便于制造與維修。
Abstract
The analysis valve chest components components craft analysis, determined its production type, then the determination semifinished materials type and the manufacture method, design its machine-finishing technological process and the craft equipment, and draws up the valve chest detail drawing, the semifinished materials chart, the jig assembly drawing and the jig detail drawing, the filling in machine-finishing technological process card and the machine-finishing working procedure card, the establishment curriculum designs the instruction booklet.
Understood the valve chest components the structure as well as must process the working procedure, according to its processing characteristic and the production type determined the components the locate mode, designs its clamp.This design topic processes four aperture same threaded holes, therefore should act according to its processing precision and the surface roughness choice feasible, the reasonable jig.This components jig design should have the work reliably, the efficiency high characteristic, in the operation aspect, the operational safety, reduces effort, the clamp is rapid, and is advantageous for the manufacture and the service.
目 錄
序言……………………………………………………………1
1.零件的工藝分析及生產(chǎn)類(lèi)型的確定……………………… 2
1.1零件的工藝分析 ……………………………………… 2
1.2.零件的生產(chǎn)類(lèi)型……………………………………… 2
2.選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖… …………………4
2.1選擇毛坯………………………………………………… 4
2.2確定機(jī)械加工余量……………………………………… 4
2.3確定毛坯尺寸…………………………………………… 4
2.4確定拔模斜度…………………………………………… 4
3.選擇加工方法，制定工藝路線…………………………… 5
3.1定位基準(zhǔn)的選擇………………………………………… 5
3.2零件表面加工方法的選擇……………………………… 5
3.3制定工藝路線…………………………………………… 6
4.工序設(shè)計(jì)…………………………………………………… 7
4.1選擇加工設(shè)備與工藝裝備……………………………… 7
4.2確定工序尺寸…………………………………………… 7
5.確定切削用量及時(shí)間定額………………………………… 9
5.1切削用量的計(jì)算………………………………………… 9
5.2時(shí)間定額的計(jì)算………………………………………… 9
6.夾具設(shè)計(jì)……………………………………………………11
6.1定位方案 ……………………………………………… 11
6.2定位誤差分析與計(jì)算 ………………………………… 11
6.3夾緊機(jī)構(gòu) ……………………………………………… 11
6.4導(dǎo)向裝置 ……………………………………………… 11
6.5夾具與機(jī)床連接元件 …………………………………12
6.6夾具體 …………………………………………………12
7.方案綜合評(píng)價(jià)與結(jié)論………………………………………13
參考文獻(xiàn)…………………………………………………… 14
序言
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專(zhuān)業(yè)課之后進(jìn)行的.這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,因此,它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
就我個(gè)人而言，我希望能通過(guò)這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，為今后參加祖國(guó)的“四化”建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師給予指導(dǎo)。
1.零件的工藝分析及生產(chǎn)類(lèi)型的確定
1.1零件的工藝分析
通過(guò)對(duì)該零件圖的繪制，知原圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。該零件需要加工的表面需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度由圖示而得。以下是閥體零件需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：
(1)左右兩端面粗糙度為25μm，在左端面上要求加工四個(gè)孔徑為M12的螺紋孔。
(2)孔φ35H11，上偏差0.16mm，下偏差0mm，粗糙度為12.5μm，以及其右端面，粗糙度為12.5μm。
(3)加工孔φ43。
(4)孔φ50H11，上偏差為0.16mm，下偏差為0mm，粗糙度為12.5μm，以及該孔的右端面，粗糙度為12.5μm。
(5)孔φ20，粗糙度25μm。
(6)孔28.5，粗糙度12.5μm。
(7)孔φ18H11，上偏差0.11mm，下偏差0mm，粗糙度為6.3μm，其該孔的中心軸線與基準(zhǔn)平面A垂直。
(8)孔φ22H11，上偏差0.15mm，下偏差0mm，粗糙度6.3μm，以及該孔的下端面，粗糙度12.5μm。
(9)孔φ24.3，粗糙度12.5μm。
(10)攻螺紋孔M24×1.5。
(11)上端面φ36，其粗糙度25μm，以及臺(tái)階面，粗糙度為12.5μm。
(12)鉆、攻螺紋孔4-M12×1.25-8H9H。
根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及一般機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，該零件沒(méi)有很難加工的表面，上述各表面的技術(shù)要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證。
1.2零件的生產(chǎn)類(lèi)型
零件的生產(chǎn)類(lèi)型一般分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三種類(lèi)型，不同的生產(chǎn)類(lèi)型有著完全不同的工藝特征。零件的生產(chǎn)類(lèi)型是按零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品特征來(lái)確定。此閥體零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)
N=Qm(1+%a)(1+%b)=5000×1×（1+4%）×（1+0.5%）=5226件/年。根據(jù)以上結(jié)果可查表得，該閥體零件的生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)。
2.選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖
2.1選擇毛坯
該零件材料為鑄鋼，零件形狀比較復(fù)雜，因此毛坯宜用鑄件，生產(chǎn)類(lèi)型為大批量生產(chǎn)，為使零件有較好的機(jī)械性能，保證零件加工余量等，故采用砂型鑄造。
2.2確定機(jī)械加工余量
根據(jù)鑄件的生產(chǎn)類(lèi)型與鑄件材料選取毛坯鑄件的加工余量等級(jí)，然后依據(jù)鑄件的最大尺寸查表選取鑄件的機(jī)械加工余量，即，鑄件左右兩端面的為2mm，上端面為1mm，水平孔的單面余量為1mm，鑄件孔的右端面加工余量為0.7mm。
2.3確定毛坯尺寸
毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查得的余量值即可。
2.4確定拔模斜度
該毛坯的拔模斜度為3°～5°
3.選擇加工方法，制定工藝路線
3.1定位基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)的選擇：按有關(guān)基準(zhǔn)的選擇原則，即當(dāng)零件有不加工表面時(shí)，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；若零件有若干不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度高的不加工表面作粗基準(zhǔn)?，F(xiàn)以零件的右端面為主要的定位粗基準(zhǔn)。
精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，選擇以圓柱體的Φ20孔為精基準(zhǔn)。
3.2零件表面加工方法的選擇
(1) 左右端面 公差等級(jí)為IT12，表面粗糙度為Ra12.5，需進(jìn)行粗銑。
(2)孔?35內(nèi)圓面 公差等級(jí)為IT11，表面粗糙度為Ra12.5，需進(jìn)行粗鏜。
(3)孔?35右端面 公差等級(jí)為IT12，表面粗糙度為Ra12.5，需進(jìn)行粗銑。
(4)?43內(nèi)圓面 公差等級(jí)IT14，需進(jìn)行粗鏜。
(5)?50內(nèi)圓面 公差等級(jí)IT11，表面粗糙度Ra12.5，需進(jìn)行粗鏜。
(6)孔?50右端面 公差等級(jí) IT12，表面粗糙度為Ra12.5，需進(jìn)行粗銑。
(7)孔?20 公差等級(jí)為IT12，表面粗糙度為Ra25，需鉆。
(8)孔?28.5內(nèi)圓面 公差等級(jí)為IT12，表面粗糙度為Ra12.5，需粗鏜。
(9)孔?28.5的左端面 公差等級(jí)為IT12，表面粗糙度為Ra12.5，需粗銑。
(10)孔?18 公差等級(jí)為IT11，表面粗糙度為Ra6.3，需鉆、粗鉸。
(11)孔?22內(nèi)圓面 公差等級(jí)為IT11，表面粗糙度為Ra6.3，需粗鏜。
(12)孔?24.3內(nèi)圓面 公差等級(jí)為IT11，表面粗糙度為Ra12.5，需粗鏜。
(13)螺紋孔M24×1.5，需用絲錐攻螺紋。
3.3制定工藝路線
工序1：粗銑閥體左、右兩個(gè)端面。
工序2：粗鏜?35mm的孔。
工序3：粗銑?35孔的右端面。
工序4：粗鏜?43的孔。
工序5：粗鏜?50的孔。
工序6：粗銑?50孔的右端面。
工序7：鉆?20的孔。
工序8：粗鏜?28.5的孔。
工序9：粗銑?28.5孔的左端面。
工序10：粗銑閥體上端面。
工序11：鉆、鏜?18的孔。
工序12：粗鏜?22的孔。
工序13：粗鏜?24.3的孔。
工序14：粗鏜?26的孔。
工序15：粗銑上端臺(tái)階面。
工序16：粗銑?26孔的下端面。
工序17：粗銑?22孔的下端面。
工序18：鉆、攻螺紋M24×1.5。
工序19：鉆、攻螺紋4-M12×1.25-8H9H。
工序20：清洗。
工序21：終檢。
4.工序設(shè)計(jì)
4.1選擇加工設(shè)備與工藝裝備
工序號(hào)
設(shè)備
工藝裝備
1
X52K
銑刀、游標(biāo)卡尺、專(zhuān)用夾具
2
鏜床
鏜刀、卡尺、塞規(guī)、專(zhuān)用夾具
3
X52K
銑刀、游標(biāo)卡尺、專(zhuān)用夾具
4
鏜床
鏜刀、卡尺、塞規(guī)、專(zhuān)用夾具
5
鏜床
鏜刀、卡尺、塞規(guī)、專(zhuān)用夾具
6
X52K
銑刀、游標(biāo)卡尺、專(zhuān)用夾具
7
Z525鉆床
鉆頭、游標(biāo)卡尺、專(zhuān)用夾具
8
鏜床
鏜刀、卡尺、塞規(guī)、專(zhuān)用夾具
9
X52K
銑刀、游標(biāo)卡尺、專(zhuān)用夾具
10
X52K
銑刀、游標(biāo)卡尺、專(zhuān)用夾具
11
Z525鉆床
鉆頭、游標(biāo)卡尺、專(zhuān)用夾具
12
鏜床
鏜刀、卡尺、塞規(guī)、專(zhuān)用夾具
13
鏜床
鏜刀、卡尺、塞規(guī)、專(zhuān)用夾具
14
鏜床
鏜刀、卡尺、塞規(guī)、專(zhuān)用夾具
15
X52K
銑刀、游標(biāo)卡尺、專(zhuān)用夾具
16
X52K
銑刀、游標(biāo)卡尺、專(zhuān)用夾具
17
X52K
銑刀、游標(biāo)卡尺、專(zhuān)用夾具
18
Z525
麻花鉆、絲錐、專(zhuān)用攻螺紋夾具
19
Z525
麻花鉆、絲錐、專(zhuān)用攻螺紋夾具
20
清洗機(jī)
21
塞規(guī)、百分表、卡尺等
4.2確定工序尺寸
由表可查得，Φ12mm的孔粗鉸余量Z =0.6mm；鉆孔余量Z鉆=10.7mm。查表可依次確定各工步尺寸的加工精度等級(jí)為，粗鉸：IT8；鉆：IT9；根據(jù)上述結(jié)果，再查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，精鉸：0.027mm；鉆：0.043mm。
綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，粗鉸：Φ12mm，上偏差為0.027mm，下偏差為0mm；鉆孔：Φ10.7mm，上偏差0.043mm，下偏差0mm。
5、確定切削用量及時(shí)間定額
5.1切削用量的計(jì)算
5.1.1工序19—鉆、粗鉸?12孔
(1)鉆孔工步
①被吃刀量的確定 取ap=7.8mm。
②進(jìn)給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.2mm/r。
③切削速度的計(jì)算 由表5-22，按工件材料為30鋼的條件選取，切削速度v可取為22m/min。由公式n=1000v/Πd可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=654.8r/min,參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=680r/min.再將此轉(zhuǎn)速代入公式，可求出該工序的實(shí)際鉆削速度v=nΠd/1000=22.8m/min.
(2)粗鉸工步
①被吃刀量的確定 取ap=0.16mm。
②進(jìn)給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.4mm/r。
③切削速度的計(jì)算 由表5-31，切削速度v可取為3m/min。由公式n=1000v/Πd可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=79.6r/min,參照表4-9所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=97r/min.再將此轉(zhuǎn)速代入公式，可求出該工序的實(shí)際切削速度v=nΠd/1000=3.7m/min.
5.2時(shí)間定額的計(jì)算
5.2.1基本時(shí)間tm的計(jì)算
(1)鉆孔工步 根據(jù)表，鉆孔的基本時(shí)間可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得。式中l(wèi)=10.7mm;l2=1mm;l1=(D/2)×cotkr+(1～2)=（10.7mm/2）×cot54°+1mm=4.9mm;f= 0.2mm/r;n= 680r/min.將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間tj=(10.7mm+4.9mm+1mm)/(0.2mm/r×680r/min)=0.122min=7.3s。
(2) 粗鉸工步 根據(jù)表，可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得該工序的基本時(shí)間。l1、l2由表按kr=15°、ap=(D-d)/2=(11.3mm-10.7mm)/2=0.3mm的條件查得l1=1.1mm；l2=45mm；而l=10.7mm；f=0.4mm/r; n=97r/min.將上述結(jié)果代入公式，則該工序基本時(shí)間tj=（10.7mm+1.1mm+45mm）/（0.4mm/r×97r/min）=1.4min=86.5s。
5.2.2輔助時(shí)間t1的計(jì)算
工序19鉆工步的輔助時(shí)間：tf=0.15×7.3=1.46s
工序19粗鉸工步的輔助時(shí)間：tf=0.15×86.5=17.3s
5.2.3其他時(shí)間計(jì)算
工序19鉆工步的其他時(shí)間：tb=0.06×（7.3+1.46）=0.526s
工序19粗鉸工步的其他時(shí)間：tb=0.06×（86.5+17.3）=6.23s
5.2.4單件時(shí)間計(jì)算
工序19鉆工步的單件時(shí)間：tdj=7.3+1.46+0.526=9.286s
工序19粗鉸工步的單件時(shí)間：tdj=86.5+17.3+6.23=110.03s
6.夾具設(shè)計(jì)
6.1定位方案
此工件是以一端面、Φ20孔和零件一側(cè)面為定位基準(zhǔn)，采用平面和定位銷(xiāo)組合定位方案，在定位平面及定位銷(xiāo)的圓柱面上定位，其中平面限制3個(gè)自由度、短圓柱銷(xiāo)限制2個(gè)自由度，共限制了五個(gè)自由度，然后在側(cè)平面上加一個(gè)長(zhǎng)圓柱銷(xiāo)來(lái)限制旋轉(zhuǎn)的自由度，所有六個(gè)自由度都被限制了，使零件有了正確的位置。
6.2定位誤差的分析與計(jì)算
定位誤差是由基準(zhǔn)不重合誤差△jb和定位副制造不準(zhǔn)確誤差△db兩部分組成，定位誤差的大小事兩項(xiàng)誤差在工序尺寸方向上的代數(shù)和，△dw=△jb±△db
該工件定位方案是采用平面與定位銷(xiāo)定位，其定位銷(xiāo)與孔的配合采用?20H7/f7基孔制配合，其基本尺寸為20mm，公差I(lǐng)T7=0.021mm，因此定位孔與心軸外圓間最小間隙△S=0，在銷(xiāo)垂直放置時(shí)，定位誤差△dw=T1+T2+△S=0.021+0.021+0=0.042mm 。該定位誤差小于工件加工要求的1／5—1／3，因此該定位方案是合理的。
6.3夾緊機(jī)構(gòu)
此零件的夾緊是采用液壓缸來(lái)進(jìn)行的夾緊，通過(guò)液壓缸中的液體壓力的增大來(lái)使了壓板緊緊壓在零件的基準(zhǔn)平面上，使零件在鉆削時(shí) 保持正確的位置，不產(chǎn)生偏置。夾緊力與鉆孔時(shí)產(chǎn)生的力方向相同，所以可免去夾緊力的計(jì)算。
6.4導(dǎo)向裝置
采用鉆套作為導(dǎo)向裝置，選用JB/T 8045.2-1999可換鉆套。鉆套高度H=（1～2.5）d=20.5mm，排削間隙h=（0.7～1.5）d=12.5mm.
6.5夾具與機(jī)床連接元件
在夾具體上設(shè)計(jì)座耳，用T形螺栓進(jìn)行與機(jī)床的連接。
6.6夾具體
夾具體是夾具的基礎(chǔ)件，夾具上的所有組成部分都必須最終通過(guò)這一基礎(chǔ)件聯(lián)接成一個(gè)有機(jī)整體。因此夾具安裝在機(jī)床工作臺(tái)上時(shí)，需要按及夾具體上的找正基面找正其正確的位置。
7、方案綜合評(píng)價(jià)與結(jié)論
本方案在其定位上采用一面兩銷(xiāo)的定位方案，該定位方式共限制了工件在夾具體上的六個(gè)自由度，使其實(shí)現(xiàn)了在夾具體上保持正確的位置。在夾緊方面采用液動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)，即，通過(guò)改變液壓缸內(nèi)液體的壓力來(lái)控制夾緊力，該夾緊機(jī)構(gòu)在工作過(guò)程中保證了工件在受到切削力、慣性力等外力作用下，使其在夾具中保持定位的正確位置，而不致發(fā)生偏移或產(chǎn)生振動(dòng)。
該定位方式工作可靠、簡(jiǎn)單、方便，其定位元件便于制造、裝配與維修，具有可行性和合理性。該夾緊機(jī)構(gòu)工作可靠、工作效率高，操作安全、省力、夾緊迅速，其復(fù)雜程度、工作效率與生產(chǎn)類(lèi)型相適應(yīng)，結(jié)構(gòu)便于制造與維修。
參考文獻(xiàn)
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