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1、-毕业设计（论文）-左阀体加工工艺及夹具设计（全套图纸）-第 20 页摘 要在生产过程中，使生产对象（原材料，毛坯，零件或总成等）的质和量的状态发生直接变化的过程叫工艺过程，如毛坯制造，机械加工，热处理，装配等都称之为工艺过程。在制定工艺过程中，要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，最后计算该工序的基本时间，辅助时间和工作地服务时间。关键词：工艺规程；定位误差；夹紧；加工余量；夹紧力全套图纸，加153893706AbstractEnable producing the targe
2、t in process of production (raw materials, the blank , state of quality and quantity on part become always ) take place direct course of change ask craft course, if the blank is made, machining, heat treatment , assemble etc. and call it the craft course. In the course of making the craft , is it co
3、nfirm every erector location and worker step that process need this of process to want, the locomotive of processing , this process , and the entering the giving amount of the lathe, cut depth , the rotational speed of the main shaft and speed of cutting, the jig of this process, the cutter and meas
4、uring tool, a one hundred sheets of number of times still leaves and a one hundred sheets of length leaves, calculate basic time of this process , auxiliary time and service time of place of working finally.Key words: The process, worker one, workers step , the surplus of processing, orient the sche
5、me , clamp strength目 录摘 要IAbstractII第1章 引言11.1 课题的提出11.2课题的主要内容11.3课题的构思1第2章 零件的工艺设计22.1零件的作用及工艺分析22.2零件毛坯的确定32.3工艺过程中应考虑的问题42.4工艺规程的安排42.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定62.6确定切削用量及基本工时（机动时间）12第3章 铣面夹具设计263.1定位基准的选择283.2定位元件的设计283.3切削力及夹紧力的计算293.4定位误差分析303.4对刀块的设计413.5夹紧装置的设计313.6夹具设计及操作的简要说明31第4章 镗孔夹具设计324.1定位
6、基准的选择334.2定位元件的设计334.3切削力及夹紧力的计算344.4夹紧装置设计344.5夹具误差分析和计算34结 论35参考文献36致 谢37第一章 绪论1.1 课题的提出 毕业设计是高等院校学生在学完了大学所有科目，进行了生产实习之后的一项重要的实践性教学环节。毕业设计主要培养学生综合运用所学的知识来分析处理生产实际问题的能力，使学生进一步巩固大学期间所学的有关理论知识，掌握设计方法，提高独立工作的能力，为将来从事专业技术工作打好基础。另外，这次毕业设计也是大学期间最后一项实践性教学环节。通过本次毕业设计，应使学生在下述各方面得到锻炼：1.熟练的运用机械制造基础、机械制造技术和其他有
7、关课程中的基本理论，以及在生产实习中所学到的实践知识，正确的分析和解决某一个零件在加工中基准的选择、工艺路线的拟订以及工件的定位、夹紧，工艺尺寸确定等问题，从而保证零件制造的质量、生产率和经济性。2.通过夹具设计的训练，进一步提高结构设计(包括设计计算、工程制图等方面)的能力。3.能比较熟练的查阅和使用各种技术资料，如有关国家标准、手册、图册、规范等。4.在设计过程中培养学生严谨的工作作风和独立工作的能力。1.2课题的主要内容1. 根据给定的“左阀体”零件图，进行工艺分析，完成毛坯图；2. 进行给定零件的机械加工工艺过程设计及工序设计，零件生产类型为大批生产，完成机械加工工艺过程卡及工序卡；3
8、. 进行工装设计，根据工艺过程，完成两道工序的专用夹具设计，夹紧装置采用自动夹紧，要求结构合理，工艺性、经济性好；4. 对所设计的夹具，进行CAD绘制装配图；5. 编写设计说明书。1.3课题的构思 零件的加工工艺及夹具毕业设计是在学完了机械制造工艺学和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识。独立地分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（左阀体）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技
9、术文件等基本技能的一次实践机会，练习了运用CAD制图软件，为未来从事的工作打下良好的基础。第2章 零件的工艺设计2.1零件的作用及工艺分析2.1.1零件的作用题目所给的零件是左阀体阀体。左阀体阀体是在一定条件下，能使液压泵卸荷的阀。 阀体通常是一个带二位二通阀(常为电磁阀)的溢流阀,功能是不卸荷时用作设定系统(油泵)主压力,当卸荷状态时(靠二位二通阀动作转换)压力油直接反回油箱,系统压力为0.值以实现一些回路控制和提高油泵寿命,减少功耗.在回路中属于并入回路的。减压阀用于调整执行元件所需压力,是串联在回路中的，一般不能互换使用。阀体的主要作用是连通不同介质的连通作用，实现介质之间的流通。2.2
10、.2零件的工艺分析该零件主要有四组加工表面，该四组加工表面都要求有较小的表面粗糙度值。现述如下：（1）底平面。该平面是左阀体与有阀体连接的结合面，负责纵向进给运动。所以，要求该平面的表面粗糙度值不得超过3.2，以保证纵向进给的精度。 （2）上平面。上平面是左阀体与右阀体连接面，因此，要求该面有较小的表面粗糙度值和好的直线度，以保证零件的加工精度。 （3）中心孔。此中间孔为该零件最重要的加工中心，此中心孔是多个台阶孔精度要求都较高。（4） 镗孔。侧边上的23孔和32孔。左阀体的工艺分析：该零件上的主要加工面为左阀体的上平面和下平面、50中心孔、72孔、98孔和子口113，左侧44端面和此端面上的
11、23孔和32孔，下平面 4-18孔上平面的4-14孔。左阀体的上平面与下平面的平行度0.1mm直接影响左阀体的相对安装精度。左阀体的上下表面粗糙度为IT8，对后续中间孔的加工精度有直接的影响。中间72孔的公差等级为H7级公差，与下平面垂直度为0.02mm，对后续左阀体的安装和运转有重要的影响。侧边23和32孔的公差等级为H7级公差，与下平面垂直度为0.01mm，对后续左阀体的安装和运转有重要的影响。本次的设计主要就是针对加工左阀体而进行设计的，为了保证导轨的精度，降低工人的劳动强度，左阀体的加工基准选用即“自为基准”原则。本次设计的主要内容是设计一个调节装置，其作用就是在加工左阀体在空间的各个
12、位置进行调节，限于目前的水平有限，希望各位老师给予指正。2.2零件毛坯的确定2.2.1 毛坯形式确定正确的选择毛坯，具有重大的经济技术意义，毛坯的材料、制造方法和制造精度对工件的加工过程、加工劳动量、材料利用率和工件成本都有很大的影响。 由于左阀体的结构较复杂，生产量又为大批量的生产，所在毛坯应选用铸件，为了保证床身的铸造精度和提高其生产率，应选用精度和生产率都经较高的毛坯制造方法，所以，这里选用机器造型的砂型铸造，一是为了提高生产率，二是为了降低工人的劳动强度。该零件为:HT200在机床工作过程中起支撑作用,所受的动载荷和交变载荷较小.由于零件的生产类型是大批量生产,而且零件的轮廓尺寸不大,
13、故可以采取金属模机械砂型铸造成型，这样有助于提高生产率,保证加工质量.零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工转盘上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。左阀体的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保 证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。2.2.2孔系的加工方法左阀体孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的
14、机床。根据左阀体零件图所示的左阀体的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。运用专用夹具保证孔的精度要求。2.3左阀体加工定位基准的选择2.3.1 粗基准的选择 零件在加工时，考虑到粗基准的几个选择原则,以及更好的制订合理的加工工艺路线，这里，零件的粗基准按预先划好的加工线来找正，这样，更有利于保证准确的加工位置，对于划线的基准，由于左阀体下平面是一个重要面，所以这里先用下平面作为基准。 2.3.2 精基准的选择 一般的零件在加工前，都应对基准进行的合理的选择，这样，才有利于保证零件加工时的精度。但是对于床身来说，这就不一样了，因为左阀体是属于较大型的工件，同时又比较
15、重，在加工过程在只要调节好了刀具的相对位置，就相当于保证了加工时的精度，因为左阀体较重，在加工过程中可以以自身的重量来限制某些自由度。2.4工艺规程安排本次毕业设计是对左阀体的工艺规程和机床夹具的设计，对其设计方案的确定最重要的就是对其机械加工工艺路线的确定，其次就是夹具的设计。制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。夹具方面可以考虑采用通用机床配以专用夹具，尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。 根据以上分析选定以下加工工艺路线方案: 左阀体的加工工艺方案 工序1：毛坯制造。 工序2：对毛坯进行时
16、效和退火处理，去除表明应力。 工序3: 粗铣下平面 工序4：钻底平面的4-18孔 工序5：粗铣和精铣上平面保证高度尺寸106到位 工序6：钻上平面的4-14孔 工序7：粗镗、精镗中间72H7孔，以及1 50和98孔，和子口113。 工序8：精镗侧边23孔和32孔 工序9：去各部分锐边毛刺。 工序10：终检。2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定考虑到轴承在运动时的偏心载荷产生的振动，为保证零件工作可靠，零件采用吸振性，稳定性较好，切削加工性能好，适用于承受较大应力，有一定的气密性或耐弱腐蚀性介质的，价格也比较低廉的铸铁HT200。由于零件尺寸不大，结构比较复杂，因此我们采用铸造的形式，从
17、而提高劳动生产率，降低成本。 （1）底平面的加工余量。 根据工序要求，顶面和底面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：粗铣：参照实用机械制造工艺设计手册表7-23。其余量值规定为2.73.5mm，现取3mm。 表7-27粗铣平面时厚度偏差取-0.28mm。精铣：参照实用机械制造工艺设计手册表7-24。其余量值规定为0.81.0mm，现取1mm。铸造毛坯的基本尺寸为106+3+3+1=113mm。根据实用机械制造工艺设计手册表2-5，铸件尺寸公差等级选用CT7，可得铸件尺寸公差为1.6mm。 毛坯的名义尺寸为：106+3+3+1=113mm 毛坯最小尺寸为：113-0.8=112.2mm 毛坯最大
18、尺寸为：113+0.8=113.8mm 粗铣后最大尺寸为：109+1+1=111mm 粗铣后最小尺寸为：109-0.28=108.72mm 精铣后尺寸与零件图尺寸相同，即110mm。（2）4-14的孔 毛坯为实心，不冲孔。两孔精度要求为IT8，表面粗糙度要求为。参照机械加工工艺手册表2.3-47，表2.3-48。确定工序尺寸及加工余量为： 钻孔： 14孔 （3）4-18的孔 毛坯为实心，不冲孔。两孔精度要求为IT8，表面粗糙度要求为。参照机械加工工艺手册表2.3-47，表2.3-48。确定工序尺寸及加工余量为： 钻孔： 18孔 （4）侧面23、32孔的加工余量 由工序要求，侧面23、32孔端面
19、需进行粗、精镗加工。各工序余量如下：粗镗：参照实用机械制造工艺设计手册表7-23。其余量值规定为2.02.7mm，现取2.5mm。 表7-27粗镗平面时厚度偏差取-0.22mm。精镗：参照实用机械制造工艺设计手册表7-24。其余量值规定为0.81.0mm，现取1mm。 铸件毛坯的基本尺寸分别为：32-2-2=28mm根据实用机械制造工艺设计手册表2-5，铸件尺寸公差等级选用CT7，可得铸件尺寸公差为1.4mm和1.2mm。 粗镗后最大尺寸分别为：30+1.5=31.5mm 粗镗后最小尺寸分别为：30-0.22=29.8mm 精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即32mm。 （5）中间72孔根据工序要求
20、，该孔的加工分为粗镗、半精镗、精镗三个工序完成，各工序余量如下：粗镗：参照实用机械制造工艺设计手册表7-13，其余量值为2.0mm;半精镗：参照实用机械制造工艺设计手册表7-13，其余量值为1.0mm；精镗：参照实用机械制造工艺设计手册表7-13，其余量值为0.3mm。铸件毛坯的基本尺寸分别为：毛坯基本尺寸为72-2-1-0.3=68.7根据实用机械制造工艺设计手册表2-5，铸件尺寸公差等级选用CT7，可得铸件尺寸公差为1.1mm。毛坯名义尺寸为72-2-1-0.3=68.7；毛坯最大尺寸为70.7+0.55=71.25；毛坯最小尺寸为70.7-0.55=70.15；粗镗工序尺寸为70；半精镗
21、工序尺寸为71；精镗后尺寸与零件图尺寸相同，即72H7。2.6确定切削用量及基本工时（机动时间）2.6.1 粗铣底平面和上平面（1）、铣削宽度的选择查机械制造工艺设计简明手册表3.127可知：粗铣：38 这里取3（2）、铣削每齿进给量的选择查机械制造工艺设计手册表328 329可知：0.10.3 这里取0.2 1（3）、铣削速度的选择查机械制造工艺设计手册表330可知：V = 0.40.6 m/s 这时取0.5m/s = 30m/min 查机械制造工艺设计实用手册表1151 取 由于是粗铣，故整个铣刀盘不必铣过整个工件 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表1.415 可知：所以，查机械制造工
22、艺设计手册表325有 ：式中： 所以，2.6.2半精铣上平面和下平面（1）、铣削宽度的选择查机械制造工艺设计简明手册表3.127有半精铣 这里取（2）、铣削每齿给量的选择查机械制造工艺设计手册表328有（3）、铣削深度的选择查机械制造工艺设计手册表329有（4）、铣削速度的选择 查机械制造工艺设计手册表330有 所以：（5） 计算切削时间 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表1.415 可知：所以，（6）计算铣削力 查机械制造工艺设计手册表325有 ：式中： 所以，2.6.3 精铣上平面（1）、铣削进宽度的选择查机械制造工艺设计简明手册表3.127可知12 这里取1.5（2）、铣削每齿进给量
23、的选择查机械制造工艺设计手册表328 329可知 0.25 （3）、铣削速度的选择查机械制造工艺设计手册表330可知所以：（4）、 计算切削时间 查机械制造工艺、金属切削机床设计指导表1.415 可知：所以，2.6.4 粗镗32孔粗镗孔切削深度=2mm，毛坯孔径。进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量。切削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66取机床主轴转速，由式（1.1）有：，取实际切削速度，由式（1.2）有：工作台每分钟进给量： 式（1.7）被切削层长度：刀具切入长度： 式（1.6）刀具切出长度： 取行程次数：机动时间，
24、由式（1.5）有：2.6.5半精镗32孔切削深度：，粗镗后孔径进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量切削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66，取：机床主轴转速，由式（1.1）有，取实际切削速度，由式（1.2）有： 工作台每分钟进给量，由式（1.7）有：被切削层长度：刀具切入长度，由式（1.6）有：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间，由式（1.5）有：2.6.6精镗32孔精镗孔切削深度： 进给量：根据参考文献7机械加工工艺手册表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为。因此确定进给量切削速度：参照参考文献7机械加工工艺手册
25、表2.4-66，取机床主轴转速，由式（1.2）有：，取实际切削速度，由式（1.2）有： 工作台每分钟进给量，由式（1.7）有：被切削层长度：刀具切入长度，由式（1.6）有：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间，由式（1.5）有：2.6.8钻4-18孔机床：Z3050组合钻床刀具：麻花钻、扩孔钻、铰刀（1）钻定位孔切削深度：进给量：根据文献7表2.4-39，取切削速度：参照文献7表2.4-41，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：（2）扩定位孔切削深度：进给量：根据文献7表2.4-52，扩盲孔取切削速度：参照文献7表2.4-53，取
26、机床主轴转速：，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：（3）铰定位孔切削深度：进给量：根据文献7表2.4-58，取切削速度：参照文献7表2.4-60，取机床主轴转速：，取实际切削速度： 被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：定位孔加工机动时间：因为定位孔加工时间钻顶面螺孔加工时间 本工序机动时间第3章 铣面夹具设计本夹具主要是用来加工左阀体的上平面，上平面加工时以底面为主要加工基准面的，此两面有平行度的要求。3.1定位基准的选择根据左阀体的工艺设计来定，在铣完底面后才加工上平面，即选择加工后的底平面作为定位基准面，同时此面上
27、的四个工艺孔18已经加工，所以选择一面两孔定位为本夹具的定位基准。3.2定位元件的设计工件的底平面为主要定位基准面，夹具体与基准面直接接触，定位夹具体为一定位元件。两孔定位则选择定位销，本次设计采用对角圆柱销定位，另两侧对角选择螺钉与夹具体连接固定。 所选用的定位销为固定式定位销，表面淬火处理，不锈钢材料。3.3切削力及夹紧力的计算由于本道工序主要完成上平面铣削加工，而铣削力远远大于其他的切削力。因此切削力应以铣削力为准。根据文献18表得：铣削力： 铣削力矩： 式中： 实际所需夹紧力，根据文献18表得：安全系数可按下式计算，由式（3.6）有：式中: 3.4对刀块的设计夹具在机床上安装完毕，在进
28、行加工之前，尚需进行夹具的对刀，使刀具相对夹具定位元件处于正确位置。对刀的方法通常有三种：试切法对刀，调整法对刀，用样件或对刀装置对刀。不管采用哪种对刀方法，都涉及到对刀基准和对刀尺寸。通常是以与工年定位基准重合的定位元件上的定位面作为对刀基准，以减少基准变换带来的误差。所以在铣面中需要设计对刀块，对刀块的位置没有特殊的规定，由于本次设计中的工件顶面较大，所以设计的对刀块采用两面都设计两块，共4个对刀块，为了铣床行程不够时在两端都可以对刀来进行铣面。对刀块为机床夹具的标准件，本次设计采用直角对刀块，国标号为JB/T8013.3-1999，本次设计采用的直角对刀块的图形如下：3.5夹紧装置设计由
29、于左阀体的生产量很大，采用气动夹紧的方式对工件进行夹紧，在生产中的应用也比较广泛。因此本道工序夹具的夹紧动力装置采用气动夹紧装置。采用几个铰链和弯头压板对工件进行夹紧。 工件用气动夹紧装置夹紧3.6夹具设计及操作的简要说明本夹具由于用于大批量的生产所用，所以需要采用气动或液压夹紧方式，本次设计的铣面夹具采用气动夹紧方式。本设计中采用两个气缸分别对两边的弯头压板，气缸进气和排气过程实现对工件的夹紧和松开工件，以便可以更换工件。第4章镗孔夹具设计4.1定位基准的选择由零件图可知，根据基准重合、基准统一原则。在选择工艺孔的加工定位基准时，应尽量选择上一道工序即粗、精铣两侧表面工序的定位基准，以及设计
30、基准作为其定位基准。上平面和下平面两个平面铣好后的平面都可以作为定位基准，因此定位基准应选择选用下平面为定位基准，其中利用下平面上的2个对角18孔为定位孔。用两个夹紧装置压紧上平面，同时两个定位孔主要定位基面以限制工件的六个自由度。为了提高加工效率，根据工序要求先采用标准高速钢麻花钻刀具对工艺孔18进行钻削加工；然后采用标准高速钢扩孔钻对其进行扩孔加工；最后采用标准高速铰刀对工艺孔18进行铰孔加工。准备采用自动夹紧方式夹紧。4.2定位元件的设计下平面为定位基准，镗孔夹具体下平面为支撑，夹具体为一长方体板件，下平面两定位销孔为18，则两定位销采用一圆柱销和一菱形销定位。圆柱销为标准件，如下图本次
31、设计中圆柱销为184.3切削力及夹紧力的计算刀具材料：（硬质合金镗刀） 刀具有关几何参数： 由参考文献16机床夹具设计手册表1-2-9 可得铣削切削力的计算公式： 式（2.1）查参考文献16机床夹具设计手册表得：对于灰铸铁： 式（2.2）取 ， 即所以 由参考文献17金属切削刀具表1-2可得：垂直切削力 ：（镗削） 式（2.3）背向力：根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即： 式（2.4） 安全系数K可按下式计算： 式（2.5）式中：为各种因素的安全系数，见机床夹具设计手册表可得： 所以 式（2.6） 式（2.7） 式（2.8）由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用压板夹紧机构。单个压板夹紧时产生的夹紧力按以下公式计算： 式（2.9）式中参数由参考文献16机床夹具设计手册可查得：其中： 夹紧力：易得：经过比较实际夹紧力远远大于要求的夹紧力，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。