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1、辽宁工程技术大学课程设计4课 程 设 计题 目：设计“阀体”零件的机械加工工艺规程及加工4-M121.25-8H9H螺纹孔工艺装备班级： 姓名： 指导教师： 完成日期： 一、设计题目设计“阀体”零件的机械加工工艺规程及加工4-M121.25-8H9H螺纹孔工艺装备。二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1张(2) 生产类型:中批或大批大量生产三、上交材料(1) 被加工工件的零件图 1张(2) 毛坯图 1张(3) 机械加工工艺过程综合卡片(参附表1) 1张(4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1张(4) 夹具装配图 1张(5) 夹具体零件图 1张(6) 课程设计说明书(50008000字
2、) 1份四、指导教师评语成 绩： 指导教师日期摘要分析阀体零件的零件工艺分析，确定其生产类型，然后确定毛坯的种类与制造方法，设计其机械加工工艺规程及工艺装备，并绘制出阀体零件图、毛坯图、夹具装配图和夹具零件图，填写机械加工工艺过程卡片及机械加工工序卡片，编制课程设计说明书。了解阀体零件的结构以及所要加工的工序，根据其加工特点和生产类型来确定零件的定位方式，设计其夹紧装置。本设计题目是加工四个孔径相同的螺纹孔，因此应根据其加工精度与表面粗糙度选择可行的、合理的夹具。该零件的夹具设计应具有工作可靠、效率高的特点，在操作方面，操作安全、省力、夹紧迅速，并且便于制造与维修。 目 录序言11.零件的工艺
3、分析及生产类型的确定 21.1零件的工艺分析 2 1.2.零件的生产类型 2 2.选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 4 2.1选择毛坯 4 2.2确定机械加工余量 42.3确定毛坯尺寸 42.4确定拔模斜度 43.选择加工方法，制定工艺路线 53.1定位基准的选择 53.2零件表面加工方法的选择 53.3制定工艺路线 64.工序设计 74.1选择加工设备与工艺装备 74.2确定工序尺寸 75.确定切削用量及时间定额 95.1切削用量的计算 95.2时间定额的计算 96.夹具设计116.1定位方案 116.2定位误差分析与计算 116.3夹紧机构 116.4导向装置 116.5夹具与机床连接元
4、件 126.6夹具体 127.方案综合评价与结论13参考文献 14 序言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。1.零件的工艺分析及生产类型的确定1.1零件的工艺分析通过对该零件图的绘
5、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需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度由图示而得。以下是阀体零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：(1)左右两端面粗糙度为6.3m，在左端面上要求加工四个孔径为M12的螺纹孔。(2)孔42H7 ，上偏差0.25mm，下偏差0mm，粗糙度为12.5m，以及其右端面，粗糙度为3.2m。 (3)加工孔47。(4)孔54H7，上偏差为0.30mm，下偏差为0mm，粗糙度为3.2m，以及该孔的右端面，粗糙度为3.2m。(5)孔25，粗糙度12.5m。 (6)孔10H7，上偏差0.15mm，下偏差0mm，粗糙度为12.5
6、m，其该孔的中心轴线与基准平面A垂直。(7)孔20H7，上偏差0.21mm，下偏差0mm，粗糙度12.5m。(8)孔29，粗糙度12.5m。(9)攻螺纹孔M271.5-7H。(10)上端面38，其粗糙度12.5m。(11)钻、攻螺纹孔4-M12-7H。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表面，上述各表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。1.2零件的生产类型零件的生产类型一般分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型有着完全不同的工艺特征。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定。此阀体零件的生产纲领N=Qm(1+%a)(1+%b
7、)=50001（1+4%）（1+0.5%）=5226件/年。根据以上结果可查表得，该阀体零件的生产类型为大批量生产。2.选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图2.1选择毛坯该零件材料为铸钢，零件形状比较复杂，因此毛坯宜用铸件，生产类型为大批量生产，为使零件有较好的机械性能，保证零件加工余量等，故采用砂型铸造。2.2确定机械加工余量根据铸件的生产类型与铸件材料选取毛坯铸件的加工余量等级，然后依据铸件的最大尺寸查表选取铸件的机械加工余量，即，铸件左右两端面的为2mm，上端面为1mm，水平孔的单面余量为1mm，铸件孔的右端面加工余量为0.7mm。2.3确定毛坯尺寸毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量
8、值即可。 2.4确定拔模斜度该毛坯的拔模斜度为353.选择加工方法，制定工艺路线3.1定位基准的选择粗基准的选择：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。现以零件的右端面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25孔为精基准。3.2零件表面加工方法的选择(1) 左右端面 公差等级为IT11，表面粗糙度为Ra6.3，需进行粗铣。(2)孔42内圆面 公差等级为IT19，表面粗糙度为Ra3.2，需进
9、行半精镗。(3)孔42右端面 公差等级为IT11，表面粗糙度为Ra6.3，需进行粗铣。(4)47内圆面 公差等级IT11，需进行粗镗。(5)54内圆面 公差等级IT9，表面粗糙度Ra3.2，需进行半精镗。(6)孔50右端面 公差等级IT11，表面粗糙度为Ra6.3，需进行粗铣。(7)孔25 公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra12.5，需钻。（8）孔25 公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra12.5，需锪 (10)孔10 公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra12.5，需钻、半精铰。(11)孔20内圆面 公差等级为IT11，表面粗糙度为Ra12.5，需粗镗。(12)孔29内圆面 公差等级为IT11
10、，表面粗糙度为Ra12.5，需粗镗。(13)螺纹孔M271.5-7H，需用丝锥攻螺纹。3.3制定工艺路线工序1：粗铣阀体左、右两个端面。工序2：粗镗42mm的孔。工序3：粗铣42孔的右端面。工序4：粗镗47的孔。工序5：粗镗54的孔。工序6：粗铣54孔的右端面。工序7：钻25的孔。工序8：锪25的孔工序9：粗铣阀体上端面。工序10：钻、镗10的孔。工序11：粗镗20的孔。工序12：粗镗29的孔。工序13：钻、攻螺纹M271.5-7H。工序14：钻、攻螺纹4-M12-7H。工序15：清洗。工序16：终检。4.工序设计4.1选择加工设备与工艺装备 工序号设备工艺装备1X52K铣刀、游标卡尺、专用夹
11、具2镗床镗刀、卡尺、塞规、专用夹具3X52K铣刀、游标卡尺、专用夹具4镗床镗刀、卡尺、塞规、专用夹具5镗床镗刀、卡尺、塞规、专用夹具6X52K铣刀、游标卡尺、专用夹具7Z525钻床钻头、游标卡尺、专用夹具8Z525钻床锪钻、专用夹具9X52K铣刀、游标卡尺、专用夹具10Z525钻床钻头、游标卡尺、专用夹具11镗床镗刀、卡尺、塞规、专用夹具12镗床镗刀、卡尺、塞规、专用夹具13Z525麻花钻、丝锥、专用攻螺纹夹具14Z525麻花钻、丝锥、专用攻螺纹夹具15清洗机16塞规、百分表、卡尺等4.2确定工序尺寸由表可查得，12mm的孔粗铰余量Z =0.6mm；钻孔余量Z钻=10.7mm。查表可依次确定各
12、工步尺寸的加工精度等级为，粗铰：IT8；钻：IT9；根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差值分别为，精铰：0.027mm；钻：0.043mm。综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，粗铰：12mm，上偏差为0.027mm，下偏差为0mm；钻孔：10.7mm，上偏差0.043mm，下偏差0mm。5、确定切削用量及时间定额5.1切削用量的计算5.1.1工序19钻、粗铰12孔(1)钻孔工步被吃刀量的确定 取ap=7.8mm。进给量的确定 由表5-22，选取该工步的每转进给量f=0.2mm/r。切削速度的计算 由表5-22，按工件材料为30钢的条件选取，切削速度v可取为22m/min
13、。由公式n=1000v/d可求得该工序钻头转速n=654.8r/min,参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=680r/min.再将此转速代入公式，可求出该工序的实际钻削速度v=nd/1000=22.8m/min.(2)粗铰工步被吃刀量的确定 取ap=0.16mm。进给量的确定 由表5-31，选取该工步的每转进给量f=0.4mm/r。切削速度的计算 由表5-31，切削速度v可取为3m/min。由公式n=1000v/d可求得该工序铰刀转速n=79.6r/min,参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速n=97r/min.再将此转速代入公式，可求出该工序的实际切削速度
14、v=nd/1000=3.7m/min.5.2时间定额的计算5.2.1基本时间tm的计算(1)钻孔工步 根据表，钻孔的基本时间可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得。式中l=10.7mm;l2=1mm;l1=(D/2)cotkr+(12)=（10.7mm/2）cot54+1mm=4.9mm;f= 0.2mm/r;n= 680r/min.将上述结果代入公式，则该工序的基本时间tj=(10.7mm+4.9mm+1mm)/(0.2mm/r680r/min)=0.122min=7.3s。(2) 粗铰工步 根据表，可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得该工序的基本时间。l1、l
15、2由表按kr=15、ap=(D-d)/2=(11.3mm-10.7mm)/2=0.3mm的条件查得l1=1.1mm；l2=45mm；而l=10.7mm；f=0.4mm/r; n=97r/min.将上述结果代入公式，则该工序基本时间tj=（10.7mm+1.1mm+45mm）/（0.4mm/r97r/min）=1.4min=86.5s。5.2.2辅助时间t1的计算工序19钻工步的辅助时间：tf=0.157.3=1.46s工序19粗铰工步的辅助时间：tf=0.1586.5=17.3s5.2.3其他时间计算工序19钻工步的其他时间：tb=0.06（7.3+1.46）=0.526s工序19粗铰工步的其
16、他时间：tb=0.06（86.5+17.3）=6.23s5.2.4单件时间计算工序19钻工步的单件时间：tdj=7.3+1.46+0.526=9.286s工序19粗铰工步的单件时间：tdj=86.5+17.3+6.23=110.03s6.夹具设计6.1定位方案此工件是以一端面、20孔和零件一侧面为定位基准，采用平面和定位销组合定位方案，在定位平面及定位销的圆柱面上定位，其中平面限制3个自由度、短圆柱销限制2个自由度，共限制了五个自由度，然后在侧平面上加一个长圆柱销来限制旋转的自由度，所有六个自由度都被限制了，使零件有了正确的位置。6.2定位误差的分析与计算定位误差是由基准不重合误差jb和定位副
17、制造不准确误差db两部分组成，定位误差的大小事两项误差在工序尺寸方向上的代数和，dw=jbdb 该工件定位方案是采用平面与定位销定位，其定位销与孔的配合采用20H7/f7基孔制配合，其基本尺寸为20mm，公差IT7=0.021mm，因此定位孔与心轴外圆间最小间隙S=0，在销垂直放置时，定位误差dw=T1+T2+S=0.021+0.021+0=0.042mm 。该定位误差小于工件加工要求的1513，因此该定位方案是合理的。6.3夹紧机构此零件的夹紧是采用液压缸来进行的夹紧，通过液压缸中的液体压力的增大来使了压板紧紧压在零件的基准平面上，使零件在钻削时 保持正确的位置，不产生偏置。夹紧力与钻孔时产
18、生的力方向相同，所以可免去夹紧力的计算。6.4导向装置采用钻套作为导向装置，选用JB/T 8045.2-1999可换钻套。钻套高度H=（12.5）d=20.5mm，排削间隙h=（0.71.5）d=12.5mm.6.5夹具与机床连接元件在夹具体上设计座耳，用T形螺栓进行与机床的连接。6.6夹具体夹具体是夹具的基础件，夹具上的所有组成部分都必须最终通过这一基础件联接成一个有机整体。因此夹具安装在机床工作台上时，需要按及夹具体上的找正基面找正其正确的位置。7、方案综合评价与结论本方案在其定位上采用一面两销的定位方案，该定位方式共限制了工件在夹具体上的六个自由度，使其实现了在夹具体上保持正确的位置。在
19、夹紧方面采用液动夹紧机构，即，通过改变液压缸内液体的压力来控制夹紧力，该夹紧机构在工作过程中保证了工件在受到切削力、惯性力等外力作用下，使其在夹具中保持定位的正确位置，而不致发生偏移或产生振动。该定位方式工作可靠、简单、方便，其定位元件便于制造、装配与维修，具有可行性和合理性。该夹紧机构工作可靠、工作效率高，操作安全、省力、夹紧迅速，其复杂程度、工作效率与生产类型相适应，结构便于制造与维修。参考文献1哈尔滨工业大学 .机床夹具设计.上海科学技术出版社 .1990。2顾崇衡 .机械制造工艺学.陕西科学出版社.1995。3邹青 .机械制造技术基础课程设计指导教程 . 机械工业出版社，200.8。4
20、崇凯 .机械制造技术基础课程设计指南.化学工业出版社 .2006.12。5周开勤 .机械零件手册.高等教育出版社 .1994。6大连组合机床研究所 .组合机床设计.机械工业出版社 .1978。7李云.机械制造及设备指导手册.北京:机械工业出版社 .1997.8。8孟少农.机械加工工艺手册.北京:机械工业出版社.1991.9。9李庆寿.机床夹具设计.北京：机械工业出版社 .1984。10于骏一 .机械制造技术基础.北京：机械工业出版社.2000。11薛源顺.机床卡具设计.北京：机械工业出版社.2000。12赵家奇 .机械制造工艺学课程设计指导书2版.北京:机械工业出版社.2000.10。13陶崇
21、德.葛鸿翰 .机床夹具设计.第二版.上海：上海科技技术出版社 .1989。14黄健求.机械制造技术基础. 机械工业出版社 .2005。15杨叔子. 机械加工工艺师手册. 机械工业出版社 .2000。 机械加工工艺卡片辽宁工程技术大学机械学院机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称阀体共1页第1页材 料 牌 号ZG230-450毛 坯 种 类铸件毛坯外形尺寸757593.5每毛坯件数1每 台 件 数1备 注 工 序号 工 名序 称 工 序 内 容 车间 工段设 备工 艺 装 备 工 时 准终 单件1铣端面粗铣阀体左、右两个端面，Ra25m金工X52K铣刀、游标卡尺、专用夹具2镗孔粗镗
22、35mm的孔,Ra12.5m金工 镗床镗刀、卡尺、塞规、专用夹具3铣端面粗铣35孔的右端面,Ra12.5m金工X52K铣刀、游标卡尺、专用夹具4镗孔粗镗43的孔金工镗床镗刀、卡尺、塞规、专用夹具5镗孔粗镗50的孔,Ra12.5m金工镗床镗刀、卡尺、塞规、专用夹具6铣端面粗铣50孔的右端面,Ra12.5m金工X52K铣刀、游标卡尺、专用夹具7钻钻20的孔,Ra25m金工Z525钻床钻头、游标卡尺、专用夹具8镗孔粗镗28.5的孔,Ra12.5m金工镗床 镗刀、卡尺、塞规、专用夹具9铣端面粗铣28.5孔的左端面,Ra12.5m金工X52K铣刀、游标卡尺、专用夹具10铣端面粗铣阀体上端面,Ra25m金
23、工X52K铣刀、游标卡尺、专用夹具11钻-镗钻、镗18的孔,Ra25m金工Z525钻床钻头、游标卡尺、专用夹具12镗孔粗镗22的孔,Ra6.3m金工镗床 镗刀、卡尺、塞规、专用夹具13镗孔粗镗24.3的孔,Ra12.5m金工镗床 镗刀、卡尺、塞规、专用夹具14镗孔粗镗26的孔,Ra25m金工镗床 镗刀、卡尺、塞规、专用夹具15铣端面粗铣上端台阶面,Ra12.5m金工X52K铣刀、游标卡尺、专用夹具16铣端面粗铣26孔的下端面,Ra25m金工X52K铣刀、游标卡尺、专用夹具17铣端面粗铣22孔的下端面,Ra12.5m金工X52K铣刀、游标卡尺、专用夹具18攻攻螺纹M24金工Z525丝锥、专用攻螺
24、纹夹具19钻、攻攻螺纹4-M121.25-8H9H金工Z525麻花钻、丝锥、专用攻螺纹夹具20清洗 金工清洗机21终检金工塞规、百分表、卡尺等设计者指导教师页数1辽宁工程技术大学机械学院机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称零件名称阀体共1页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号19钻铰孔径ZG230-450毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸 件757593.511设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床Z5251夹具编号夹具名称切削液专用夹具工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻孔410.711.4mm莫氏锥柄麻花钻、游标卡尺68022.80.25.3517.3s1.46s2铰孔411.512mm锥柄机用铰刀、内径千分尺973.70.46186.5s17.3s设计者指导教师页数1附件图纸毛坯图零件图夹具零件图夹具装配图