油閥座零件的機械加工工藝規(guī)程及夾具設計

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機械制造工藝及夾具 課程設計指導書 一、課程設計任務書 題目：設計 油閥座 零件的機械加工工藝規(guī)程 及相關工序的專用機床夾具。 設計要求：熟練使用計算機輔助(軟件自選)，獨立完成 （1） 毛坯圖、零件－毛坯合圖各一張(3或4號圖CAD出圖，手工圖為2號)2 （2） 關鍵工序機械加工工藝規(guī)程卡片一張(4號圖，CAPP出圖)1 （3） 指定工序夾具裝配圖一張(2或3號圖，CAD出圖可拼接)1 （4） 夾具部分零件圖1～2張(圖幅自定)1 （5） 設計說明書(一份，>10頁，正文小4號字，含插圖) （6） 夾具3D裝配效果圖一張(3或4號圖，可渲染)1 以上均需輸出，以書面交設計資料，保留軟盤待查。 原始資料：該零件圖樣一張；年產(chǎn)量為6000件。 二、課程設計指導 (一)設計的目的 本課程設計是在學完了機械制造工藝及夾具設計課程，并進行了生產(chǎn)實習的基礎上進行的一個教學環(huán)節(jié)，它要求學生全面地綜合運用本課程及其有關先修課程的理論和實踐知識，進行零件加工工藝規(guī)程的設計和機床夾具的設計．其目的在于： 1.培養(yǎng)學生運用機械制造工藝學及有關課程(工程材料與熱處理、機械設計、公差與技術測量等)的知識，結合生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。 2.能根據(jù)被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬訂夾具設計方案，完成夾具結構設計，提高結構設計能力。 3.培養(yǎng)學生熟悉并運用CAD、CAPP設計以及查詢手冊、規(guī)范、圖表等技術資料的能力。 4.進一步培養(yǎng)學生識圖、制圖、運算和編寫技術文件等基本技能。 (二)設計要求與內(nèi)容 本次設計要求編制一個中等復雜程度零件的機械加工工藝規(guī)程，按教師指定的任務設計其中一道工序的專用夾具，并撰寫設計說明書。學生應在教師指導下，按本指導書的規(guī)定，認真地、有計劃地按時完成設計任務。必須以負責的態(tài)度對待自己所作的技術決定，數(shù)據(jù)和計算結果。注意理論與實踐的結合，以期使整個設計在技術上是先進的，在經(jīng)濟上是合理的，在生產(chǎn)上是可行的。 具體內(nèi)容如下： (1)確定生產(chǎn)類型(一般為中批或大批生產(chǎn))，對零件進行工藝分析。 (2)選擇毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖(零件－毛坯合圖)； (3)運用CAPP軟件擬訂零件的機械加工工藝過程，選擇各工序加工設備及工藝裝備(刀具，夾具，量具，輔具)，確定各工序切削用量及工序尺寸。 (4)填寫指定工序的工序卡片，并設計該工序的專用夾具，繪制裝配總圖和主要零件圖1～2張 (5)撰寫設計說明書。 (6)運用CAD軟件繪制專用夾具的3D裝配圖，并制夾具效果圖。 目錄 摘要 6 第1章、零件的分析 7 1.2零件的工藝分析 7 1.2.1以￠22㎜為中心的加工表面 7 1.2.2以￠16H10為中心的加工表面 7 1.3確定毛坯 8 1.3.1 毛坯材料 8 1.3.2 鑄件尺寸公差 8 1.3.3 鑄件機械加工余量 8 1.4基面的選擇 9 1.4.1粗基準的選擇 10 1.4.2精基準的選擇 10 1.5制定工藝路線 10 1.5.1表面加工方法的確定 10 1.5.2加工階段的劃分 11 1.5.3工序的集中與分散 11 1.5.4工序的順序安排 12 1.5.5工藝路線方案一 12 1.5.6工藝路線方案二 12 1.5.7工藝路線的比較與分析 13 1.6機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 14 1.6.1外圓表面（￠63㎜） 14 1.6.2外圓表面沿軸線長度方向的加工余量（￠63㎜端面、￠32㎜端面） 14 1.6.3孔￠16㎜ 14 1.6.4外圓端面（￠24㎜） 14 1.6.5銑缺口（￠16㎜） 14 1.7確定切削用量和基本工時 14 第2章、粗鉆油閥座φ10.5孔工序的夾具設計 27 2.1問題提出 27 2.2定位基準和定位方案的選擇 27 2.3切削力和卡緊力計算 28 2.4定位誤差分析 28 2.5對刀裝置 29 2.6夾具設計及操作的簡要說明 29 2.7 繪制夾具總體圖 29 2.8設計心得體會 30 第3章、油閥座鉆Φ3Φ5孔專用夾具設計 33 3.1 確定設計方案 33 3.2 計算切削用量,決定切削速度v和工作臺每分鐘進給量F 33 3.3 選擇鉆頭磨鈍標準耐用度 34 3.4 基本時間 34 3.5 定位誤差的分析 34 3.6 操作說明 34 3.7 設計心得體會 35 第4章、油閥座圓周上φ2mm孔工序的夾具設計 37 4.1 問題提出 37 4.2 基準的選擇比較 37 4.3 切削力及夾緊力的計算 37 4.4 定位誤差的分析 38 4.5 夾緊元件強度校核 38 4.6 夾具操作設計及操作說明 39 4.7 夾具的優(yōu)化設計及經(jīng)濟性分析 39 4.8 設計心得體會 40 第5章、油閥座銑135缺口專用夾具設計 42 5.1 確定設計方案 42 5.2 計算切削用量 42 5.3 決定每齒進給量Fz 42 5.4 選擇銑刀磨鈍標準幾耐用度 42 5.5 決定切削速度v和工作臺每分鐘進給量Fmz 42 5.6 效驗機床功率 43 5.7 基本時間 44 5.8 切削力及夾緊力計算 44 5.9 定位誤差的計算 45 5.10 操作說明 46 5.11 夾具的優(yōu)化設計及經(jīng)濟性分析 46 5.12設計心得體會 47 第6章 參考文獻 49 附錄： 附表一：油閥座加工工序總流程工藝卡 附表二：各工序加工工藝卡 附圖一：毛坯圖及零件毛坯合圖 附圖二：各工序夾具效果圖 附圖三：各工序夾具裝配及零件圖 摘要 制造業(yè)中尤其是機械制造業(yè)在產(chǎn)品生產(chǎn)過程中按照特定工藝，不論其生產(chǎn)規(guī)模如何，都需要種類繁多的工藝裝備，而制造業(yè)產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率、成本無不與工藝裝備有關。隨著不規(guī)則形狀零件在現(xiàn)代制造業(yè)中的廣泛應用，如何保證這類零件的加工精度就顯得尤為重要。 本次課程設計通過分析注油器油閥座零件的結構特點和加工要求，制定了一套較合理的夾具設計，從而為保證該零件的加工精度將提供一種經(jīng)濟實用的工藝裝備，具有一定的實用價值。對于夾具設計來說，最重要的就是定位、夾緊方案的確定。通過對各種定位夾緊裝置的分析比較，選擇并組合了一套既能夠滿足加工要求的，又比較簡潔的裝置。同時，通過對一系列定位誤差和夾緊力的計算，驗證了該零件的加工是可以保證其要求的精度的，它的加工誤差在規(guī)定的范圍內(nèi)。通過夾緊力的計算，也驗證了零件在被夾緊的前提下，它受到的夾緊力也并不大，滿足夾具設計所要求的既要保證一定的夾緊力不使工件在加工過程中發(fā)生位移，但同時又不能過大致使工件發(fā)生變形。 關鍵詞：工藝裝備、夾具設計、定位、夾緊 第1章、零件的分析 1.1零件的作用 目所給定的零件是鑿巖機注油器上的油閥座，左端通過Rc3/4與主機相連，一管套穿過油壺殼體與￠24.5㎜孔焊接，高壓氣體從左端進入閥座，在負壓作用下，油壺內(nèi)油從￠2㎜孔流至￠22㎜孔與高壓氣體混合后成霧狀從套管噴出。￠16H10孔裝入油量調(diào)節(jié)裝置，缺口標志油量調(diào)節(jié)范圍。 1.2零件的工藝分析 油閥座共有兩組加工表面?，F(xiàn)分述如下： 1.2.1以￠22㎜為中心的加工表面 這一組加工表面包括：￠63㎜的外圓，￠24.5㎜的內(nèi)孔，￠22㎜的內(nèi)孔以及Rc3/4錐孔，60錐角，145倒角，2個￠2㎜的通孔，￠5㎜，￠3㎜垂直于￠5㎜，￠2㎜的平面及左端垂直平面。 圖1.1 以￠22㎜為中心的加工表面 1.2.2以￠16H10為中心的加工表面 這一組加工表面包括：￠16H10的孔，￠10.5㎜的孔以及135缺口，￠16.8㎜內(nèi)槽以及45倒角。 由以上分析可知，Rc3/4連接用￠63㎜定位?！?4.5㎜焊管套形位公差靠機床自身來保證，且粗精加工盡可能一次加工完成。 圖2.2 以￠16H10為中心的加工表面 1.3確定毛坯 1.3.1 毛坯材料 根據(jù)零件材料ZG45確定毛坯為鑄件，為了保證孔22的加工質(zhì)量和便于加工，將整個工件鑄成整體毛坯，分型面通過22孔中心線，而且垂直16孔的中心線，鑄件進行人工時效后，送機加工車間加工，以免工件切開后發(fā)生較大的變形。 1.3.2 鑄件尺寸公差 由于是中批量生產(chǎn)，毛坯制造選方法采用砂型機器型，由工藝人員手冊查得，鑄件尺寸公差等級為CT10，選取鑄件錯箱值為1.0 mm。 1.3.3 鑄件機械加工余量 對于批量生產(chǎn)的鑄件加工余量由工藝人員手冊查得選取MA為G級，各表面的總余量見下表1，由工藝人員手冊查得鑄件主要尺寸見表2。 表1 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量數(shù)值 說明 上表面 39.6 G 2+0.4 單側加工 Φ63 63 H 5+1 軸降1級雙側加工 端面 55 G 3.5+0.5 雙側加工 表2 主要尺寸 零件尺寸 總余量 毛坯尺寸 公差CT 16與右端面尺寸 22 2 24 一般公差-c 63 軸 63 4 67 一般公差-c 22與上表面尺寸 39.6 2.4 42 一般公差-c 左端面與右端面尺寸 55 4 59 一般公差-c 零件毛坯合圖 1.4基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 1.4.1粗基準的選擇 作為粗基準的表面應平整，沒有飛邊、毛刺或其它表面欠缺。對一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準是完全合理的，本零件選用不加工表面Φ32外圓柱面作為粗基準。采用Φ32外圓柱面作為粗基準加工內(nèi)孔可以保證空的壁厚均勻，而且便于裝夾。 1.4.2精基準的選擇 主要應該考慮基準重合的問題。閥座的右端面和Φ24.5孔既是裝配基準，又是設計基準，用它們作精基準，能使加工遵循“基準重合”的原則，實現(xiàn)閥座零件“一面兩孔”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，這樣使工藝路線遵循了“基準統(tǒng)一”的原則。此外，B面的面積較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡單、可靠，操作方便。加工￠10.5㎜孔時，以右端端面及￠24.5㎜內(nèi)孔為基準。加工內(nèi)孔時應以￠63㎜端面為基準。由于形位公差由機床自身來保證，粗精加工盡可能一次完成。 1.5制定工藝路線 制定工藝路線出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降低。 1.5.1表面加工方法的確定 根據(jù)各表面加工要求和各種加工方法能達到的經(jīng)濟精度。確定各表面的加工方法如下： 加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度 加工方案 備注 右端面 IT13 12.5 車 左端面 IT13 12.5 車 上端面凸臺 IT10 12.5 銑 Φ22mm孔 IT13 12.5 鉆 Φ24.5孔 IT11 12.5 車 Rc3/4錐螺紋孔 IT13 12.5 車 Φ10.5mm孔 IT13 12.5 鉆 Φ16mmH10孔 IT10 3.2 鉆-擴 Φ3mm孔 IT11 25 鉆 Φ5mm孔 IT13 12.5 鉆 Φ2mm孔 IT11 25 鉆 2.5*2.5*4缺口 IT13 12.5 銑 135 退刀槽 12.5 銑 內(nèi)槽 IT12 12.5 鏜 專用鏜刀 1.5.2加工階段的劃分 由于工件加工精度要求不高，所以可以不分加工階段，一個加工階段可以完成；且由于工件的精度要求不太高，所以可以把焊工藝放置到最后，影響不太大。 1.5.3工序的集中與分散 本零件選用工序集中原則安排油閥座的加工工序，端面Φ5、Φ3的孔一次裝夾完成加工，￠63㎜外圓、端面，￠22㎜孔，￠24.5mm內(nèi)圓一次裝夾完成。該油閥座的生產(chǎn)類型為批量生產(chǎn)（6000件），為了提高生產(chǎn)效率；運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可以縮減輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了多個表面，有利于保證各加工面之間的相對位置要求。 1.5.4工序的順序安排 根據(jù)先基準后其它的原則，首先加工精基準——Φ63mm圓柱面、右端面，Φ24.5孔；根據(jù)先主后次的原則，先加工主要面——右端面，Φ22mm孔,后加工次要面——Φ10.5mm孔，Φ16mmH10孔；根據(jù)先面后孔的原則，先加工右端面，后鉆軸向孔；先加工凸臺面，后鉆Φ10.5孔。 1.5.5工藝路線方案一 工序1 車￠63㎜外圓、端面 工序2 鉆￠22㎜孔 工序3 車左端端面、車內(nèi)倒角、車錐孔、車內(nèi)螺紋、車145倒角 工序4 半精車￠24.5㎜、精車￠24.5㎜ 工序5 鉆￠10.5㎜孔 工序6 粗鏜￠16.8㎜的孔 工序7 車￠24㎜端面、 車倒角 工序8 鉆￠3㎜孔、 工序9 鉆￠5㎜孔 工序10 鉆圓周上￠2㎜孔 工序11 鉆端面上￠2㎜孔 工序12 精鏜￠16㎜的孔、鏜內(nèi)槽￠16.8㎜的孔 工序13 銑缺口 工序14 焊封、去毛刺 1.5.6工藝路線方案二 工序1 鑄造 工序2 車￠63㎜外圓、端面，鉆￠22㎜孔，擴￠24.5mm內(nèi)圓，粗鏜退刀槽； 工序3 車左端端面、車內(nèi)倒角、車錐孔、車內(nèi)螺紋、車145倒角 工序4 銑￠24㎜端面，保證至定位基準長度為39.6mm 工序5 鉆￠10.5㎜孔，锪倒角； 工序6 用專用鏜刀鏜內(nèi)槽，距￠24mm面2.5mm，寬度為1.1mm 擴孔￠16 H10mm，保證26.60.11mm； 工序7 銑￠16孔的下端面，半粗銑上端面平臺； 工序8 鉆￠3㎜孔，鉆￠5㎜孔，保證深度6mm； 工序9 鉆端面上￠2㎜孔，保證長度14mm； 工序10 鉆圓周上￠2㎜孔； 工序11 銑130度的缺口； 工序12 焊封、去毛刺； 工序13 終檢，按零件圖樣要求全面檢查； 1.5.7工藝路線的比較與分析 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一工序4重復使用了初￠32㎜的外圓，方案二把此工序放在了工序2中一次裝夾加工，且精度要求能夠保證；方案一中工序5鉆孔時沒有遵循先面后孔的原則，方案二保證了這一原則；￠16mm孔和￠16.8內(nèi)槽一次加工就能保證精度，所以無需像方案一中那樣分粗加工和精加工，且把鏜孔的工序先于擴直徑為16的孔，減小了因鏜工藝造成工件變形的影響，加之對兩個直徑為2的油孔，先加工右端面的，而后加工圓周面上的孔，易于排屑和減小了加工的難度和增加刀具的使用壽命。綜上從優(yōu)考慮，選擇工藝路線為方案二。 首先以￠32㎜外圓為粗基準加工端面，￠63㎜外圓，鉆￠22㎜孔，車￠24.5mm內(nèi)圓，尺寸公差由機床保證。利用￠63㎜外圓和￠24.5mm內(nèi)圓加工￠32㎜端面、錐孔、倒角、車螺紋。利用￠63㎜端面和￠24.5mm內(nèi)圓以及￠24mm外圓加工￠24mm端面。由于￠2㎜孔和￠3㎜孔不能在同一機床上完成，所以應分成2道工序在2個不同的機床上加工。而兩個￠2㎜孔相通，所以先鉆端面￠2㎜孔，再鉆另一個￠2㎜孔時應以端面￠2mm為定位基準。 圖2.2 主要加工尺寸 1.6機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 油閥座零件材料為ZG45，強度和切削性能良好，塑性、韌性較低。生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用砂型機器鑄造（壓實式或震壓式）。查《機械加工工藝手冊》及相關資料，長度方向上的余量為4㎜。鑄造精度為IT9-IT11，尺寸公差為1.6-3.2mm. 根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1.6.1外圓表面（￠63㎜） 考慮其加工長度為9㎜，與其聯(lián)結的非加工外圓表面直徑為￠70㎜，為簡化鑄造毛坯的外形，現(xiàn)直接取其外圓表面直徑為￠70㎜?！?3㎜表面為自由尺寸公差. 1.6.2外圓表面沿軸線長度方向的加工余量（￠63㎜端面、￠32㎜端面） 分2次加工。第1次加工3㎜，余下的0.5㎜1次加工。 1.6.3孔￠16㎜ 由于孔的直徑都小于24毫米，故采用毛坯為實心，不沖出孔來。內(nèi)孔精度要求界于IT8～IT10之間。參照《機械加工工藝手冊》確定工序尺寸及余量為 鉆孔￠10.5㎜ 粗鏜￠15.85㎜ 2Z=5.35㎜ 精鏜￠15.95㎜ 2Z=0.1㎜ 1.6.4外圓端面（￠24㎜） 查《機械加工工藝手冊》￠24㎜端面的余量為4㎜。分兩次加工，第一次加工3㎜，第二次加工1㎜。 1.6.5銑缺口（￠16㎜） 由于題目中對￠16㎜圓柱缺口的精度要求不高。故粗銑余量為4㎜。經(jīng)過粗銑后即可達到題目的要求。 1.7確定切削用量和基本工時 工序2：車￠63㎜外圓及端面，鉆￠22㎜孔，車￠24.5mm內(nèi)圓，粗鏜退刀槽 1、加工條件 加工材料：ZG45，＝0.05Gp,鑄造 加工要求：粗車￠63㎜外圓及端面 機床：CA6140車床 刀具：刀片材料YT15，刀桿尺寸16㎜25㎜，=90，=15， =12，=0.5㎜。 2、計算切削用量 （1）車￠63㎜外圓端面 1）已知毛坯長度方向的加工余量為，分2次加工，=3㎜，長度加工公差按IT10級。 2）進給量f：根據(jù)《機械加工工藝手冊》P507表2.4-3,當?shù)稐U尺寸為16㎜25㎜，≤3㎜以及工件直徑為63㎜時f=0.5～0.7㎜/r，按CA6140車床說明《機械加工工藝手冊》P871表3.1-19取f=0.51㎜/r 3）計算切削速度。 據(jù)《切削用量簡明手冊》P30，切削速度計算公式為（壽命選T=60min） =(m/min) （2.1） 其中=242，=0.15,=0.35,=0.8 將上述數(shù)據(jù)帶入公式中 =0.8=91.5m/min 4)確定機床主軸轉速 ===399r/min 按機床說明（見《切削用量簡明手冊》表1.13）與399 r/min相近的機床轉速為320r/min以及400r/min，現(xiàn)取400r/min。若選320r/min，則速度損失太大。 所以，實際切削速度： V===91.69m/min 5)切削工時，據(jù)《機械加工工藝手冊》P694表2.5-3 t== =0.245min 6)效驗機床功率 主切削力按《切削用量簡明手冊》P37表1.29 所示公式計算 = （2.2） 其中 =2795，=1.0,=0.75,=-0.15 =0.890.951.01.0=0.8455 =27950.8455=2169.4N 切削時消耗功率為 ===3.32Kw 根據(jù)中CA6140機床說明可知，CA6140主電動機功率為7.5Kw，所以機床功率已足夠，可以正常加工。 7）效驗機床進給系統(tǒng)速度。已知主切削力=2169.4N，徑向切削力按《切削用量簡明手冊》表1.29公式計算 = （2.3） 其中=1940,=0.6,=0.6,=0.9 =0.50.851.00.66=0.8455 =19400.2468=224.4N 而軸向切削力 = （2.4） 其中=2880,=0.5,=-0.4,=1.0 =1.170.851.01.0=1.445 =28801.445=1433.25N 取機床導軌與床鞍之間的摩擦系數(shù)為0.1，則切削力在縱向進給方向?qū)M給機構的作用力為 F=+u（+） =1433.25+0.1(2169.4+224.4)=1672.63N 而機床縱向進給機構可承受的最大縱向力遠遠大于1672.63N。故機床進給系統(tǒng)可正常工作。 |1|車￠63㎜外圓 切削深度: 單邊余量Z=4㎜。分兩次切削，第一次切3㎜。 進給量: 據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.16，選用f=0.5㎜/r 計算切削速度： = （2.5） 其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2 ==23.5r/min 確定主軸轉速： ===102.52r/min 按機床選取n=100r/min 所以實際切削速度： V===22.92m/min 切削工時： 按《機械加工工藝手冊》P694表2.5-3 t== =0.8min |2|鉆￠22㎜孔 選用機床：Z550型立式鉆床 進給量：f=0.41㎜/r（《切削用量簡明手冊》表2.7） 切屑速度：v=10.25m/min(《切削用量簡明手冊》表2.13及表2.14按5類加工性考慮) ===148.38r/min 按機床選取=125r/min(《切削用量簡明手冊》表2.36) 所以實際切削速度 V===8.635m/min 切削工時： t===1.346min 其中切入=10㎜，切出=4㎜，L=55㎜ | 3|半精車￠24.5㎜、精車￠24.5㎜沉孔，孔深為10㎜ （1）半精車￠24.5㎜，半精車至￠24㎜。單邊余量Z=1㎜，一次車去全部余量，=1㎜。查《切削用量簡明手冊》表1.6可知 f=0.51㎜/r ①計算切削速度。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.27，切削速度的計算公式為 =（m/min） （2.8） 其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2 ==40.58r/min ===527.49r/min 按機床說明，取=560r/min 實際切削速度： V===42.2m/min 切削工時： t===0.507min ⑵精車至￠㎜。單邊余量Z=0.25㎜、f=0.25㎜/r、=0.25㎜ ①計算切削速度。根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.27，切削速度的計算公式為 =（m/min） （2.9） 其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2 ==40.58r/min ===527.49r/min 按機床說明，取=560r/min 實際切削速度： V===42.2m/min 切削工時： t== =0.507min 工序3：車左端端面、車錐孔Rc3/4、車60內(nèi)倒角、車內(nèi)螺紋、車145倒角。 （1）車左端端面 ①確定進給量。當?shù)稐U尺寸為16㎜25㎜，≤3㎜以及工件直徑為32㎜時，f=0.51㎜/r。查《切削用量簡明手冊》表1.10及《機械加工工藝手冊》P507表2.4-3 ②計算切削速度 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.27，切削速度的計算公式為 =（m/min） （2.6） 其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2 ==29.11r/min ===289.7r/min 按機床說明（見《切削用量簡明手冊》表1.31）與289.7 r/min相近的機床轉速為320r/min以及250r/min，現(xiàn)取320r/min。若選250r/min，則速度損失太大。 所以實際切削速度 V===32.15m/min 切削工時： t===0.444min (2)車錐孔 ①確定進給量。查《機械加工工藝手冊》P507表2.4-5，知f=0.37㎜/r ②計算切削速度 根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.27，切削速度的計算公式為=（m/min） （2.7） 其中=38，=0，=0.8,=0.8，m=0.2 ==29.76r/min ===473.89r/min 按機床說明，取=500r/min 所以實際切削速度 V===31.4m/min ③切削工時： t===0.19min 工序4：銑￠24㎜端面，保證至定位基準長度為39.6mm 銑￠24㎜端時：=3㎜，f=0.38mm/r（查《機械加工工藝手冊》P507） 切削速度根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.27，切削速度的計算公式為 =（m/min） （2.10） 其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2 ==29.11r/min ===386.28r/min 按機床說明，取=400r/min 實際切削速度 V===30.144m/min 切削工時： t===0.237min 工序5:鉆￠10.5㎜孔，锪倒角 ①確定進給量f:根據(jù)《切削用量簡明手冊》,當鋼的=800Mp,d=￠10.5㎜時，f=0.22mm/r～0.28mm/r ②切削速度：據(jù)機床說明（《切削用量簡明手冊》P55表2.13及2.14按5類加工性考慮）查得切削速度V=12.7m/min所以 ===385.2r/min 按機床說明，（《切削用量簡明手冊》P79表2.36）取=351r/min 故實際切削速度： V===11.57m/min ③切削工時：按《機械加工工藝手冊》P696表2.5-7 t===0.387min 工序6：鏜內(nèi)槽￠16.8㎜的孔，擴￠16㎜的孔、 據(jù)有關手冊，確定鏜床的切削速度為30m/min。則 ===597.1r/min 由于T68臥式鏜床說明中有=100r/min 故實際切削速度 V= ==5.024m/min 切削工時： t== =0.66min 擴孔至￠16㎜。單邊余量Z=2.75㎜。一次切除全部余量。=2.75㎜，進給量f=0.5mm/r 工序7：銑￠16孔的下端面，半粗銑上端面平臺； 銑￠16㎜端時：=3㎜，f=0.38mm/r（查《機械加工工藝手冊》P507） 切削速度根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.27，切削速度的計算公式為 =（m/min） （2.10） 其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2 ==29.11r/min ===386.28r/min 按機床說明，取=400r/min 實際切削速度 V===30.144m/min 切削工時： t===0.237min 工序8：鉆￠3㎜孔，鉆￠5㎜孔，保證深度6mm； 一、鉆￠3㎜孔： 選用鉆床為Z550 f=0.02mm/r（查《切削用量簡明手冊》P59表2.18） V=25m/min（查《切削用量簡明手冊》P59表2.18） ===2653.93r/min 按機床說明，取=1500r/min 故實際切削速度： V===14.13m/min 切削工時： t===0.633min 鉆孔時軸向力，扭矩，功率的計算公式查《切削用量簡明手冊》P77表2.32 軸向力： = （2.11） 其中=600，=1.0,=0.7,=0.95 =6000.95=110.59N 扭矩: = （2.12） =0.3050.95=0.114N*m 功率: = （2.13） ==0.018Kw 二、鉆￠5㎜孔： 鉆￠5㎜孔時： f=0.015mm/r（查《切削用量簡明手冊》P59表2.18） V=28m/min（查《切削用量簡明手冊》P59表2.18） ===1783.4r/min 按機床說明，取=1500r/min 故實際切削速度： V===23.55m/min 切削工時： t== =0.533min 鉆孔時軸向力，扭矩，功率的計算公式查《切削用量簡明手冊》P77表2.32 軸向力： = （2.13） 其中=600，=1.0,=0.7,=0.95 =6000.95=150.69N 扭矩: = （2.14） =0.3050.95=0.317N*m 功率: = （2.15） ==0.05Kw 工序9：鉆端面上￠2㎜孔 選用鉆床：Z515 f=0.05mm/r（查《機械加工工藝手冊》P545表2.4-38） V=0.75m/s（查《機械加工工藝手冊》P547表2.4-41） ===7165.6r/min 按機床說明，取=2900r/min 故實際切削速度： V===18.212m/min 切削工時： t===0.124min 鉆孔時軸向力，扭矩，功率的計算公式查《切削用量簡明手冊》P77表2.32 軸向力： = （2.15） 其中=600，=1.0,=0.7,=0.95 =6000.95=140.02N 扭矩: = （2.16） =0.3050.95=0.1055N*m 功率: = （2.17） ==0.032Kw 工序10:鉆圓周上￠2㎜孔 由于此道工序與上一道工序機床選擇相同。故切削用量和基本工時與上一步相同。 f=0.05mm/r =2900r/min，V= 18.212m/min t=0.193min 工序11：銑缺口 工件材料：ZG45 刀具：硬質(zhì)合金立銑刀。材料為YT15 /Z=16/3 , f=0.03mm/z V=2.66m/s=159.6m/min ===2117.8r/min 按機床說明，取=1450r/min 故實際切削速度：V===109.27m/min 切削工時：t== =0.077min 工序12：焊封、去毛刺 （2007級） 本科生設計說明書 油閥座鉆Φ10.5mm孔專用夾具設計 系　　　　部： 機電工程系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名： 葉 青 班 級： 07機本一 學號 2007011120 指導教師姓名： 唐勇 職稱 副教授 最終評定成績 2010年6月第2章、粗鉆油閥座φ10.5孔工序的夾具設計 本章由葉青執(zhí)筆 經(jīng)小組討論及分配，決定設計第5道工序在Ф24面上鉆Ф10.5的通孔的工裝夾具，對本序的主要要求考慮尺寸22，由于公差要求較低，因此本步的重點應在加緊的方便與快速性上。 2.1問題提出 本夾具用來加工Φ24端面的Φ10.5mm的孔?？椎亩ㄎ痪纫话?，加工精度可由鉆床保證。 2.2定位基準和定位方案的選擇 由零件圖可知，加工Φ10.5mm孔必須對工件進行完全定位。使用鉆床進行加工，2種方案如下：方案一用Φ63mm端面放在平面上限制3個自由度，用心軸穿過Φ22mm中心孔，在心軸上做成Φ24.5mm的短銷限制2個自由度，再用Φ24上端面限制一個自由度。定位方案二用Φ63mm的端面放在平面上限制3個自由度，用心軸穿過Φ22mm中心孔，再用Φ24的外圓面限制一個自由度。由比較可知，方案一Φ24上端面面積較小，不足以限制零件的旋轉自由度，而方案二則能較好的限制其旋轉自由度。 方案1 方案2 圖2.2.1 出于定位簡單和快速的考慮，選擇方案二即以孔φ24.5mm和端面為基準定位，側面加V形塊與φ24圓柱外圓面相切輔助定位，使工件完全定位，再使用螺旋卡緊機構推動緊推塊壓緊零件進行卡緊。 最終的定位原理圖如圖 圖2.2.2 2.3切削力和卡緊力計算 本步加工按鉆削估算卡緊力，實際效果可以保證可靠的卡緊。 鉆削軸向力 ： 扭矩： 卡緊力為 取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1 則實際卡緊力為 F’=S1S2S3S4F=16.77N 使用快速螺旋定位機構快速人工卡緊，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。 2.4定位誤差分析 本工序采用孔φ24.5和端面為基準定位，使加工基準和設計基準統(tǒng)一，能很好的保證定位的精度。 2.5對刀裝置 本夾具采用可換鉆套作為對刀裝置，其中鉆套配用M8的開槽盤頭螺釘壓緊，其優(yōu)點是可迅速方便地調(diào)換鉆套。 圖2.5 2.6夾具設計及操作的簡要說明 夾具的卡緊力不大，故使用手動卡緊，為了提高生產(chǎn)力，使用螺紋卡緊機構，為操作方便輕松，采用手輪轉動推力螺栓加緊定位。 加工時轉動手輪使緊推塊退至適當距離，將工件裝在心軸上，略微對正，再轉動手輪使V塊接觸工件φ24外圓使零件完全對正，最后繼續(xù)轉動手輪緊固工件。 2.7 繪制夾具總體圖 繪圖時，工件用雙點畫線表示，將夾具的各個元件連接在一起，形成夾具的整體圖，螺紋，銷等配合部分采用局部剖視圖表示。 圖2.7 2.8設計心得體會 經(jīng)過為期三周的努力，有關夾具的課程設計最終完成了，個中的辛苦與體會，讓我感觸頗深。 剛開始設計的時候，總覺的難度很大，不知道從什么地方下手，對一些設計的步驟根本不知道怎么安排，怎么設計。老師給我們詳細講解了機械設計應注意的條件，讓我們先從分析零件圖開始，然后在得出零件技術要求，在根據(jù)零件的技術要求畫出毛坯和零件合圖。 在設計期間，我們第一次接觸了機械加工工藝的設計，對我有了很大提高。遇到不懂的問題時，通過幾次與指導老師的交流也都能迎刃而解。同學之間雖然每個人的設計課題不一樣，但我們之間還是會經(jīng)常討論，互相幫助，不緊學會了知識，而且還鍛煉了我們的團隊精神。在這次設計中，要感謝我們的指導老師，他們在設計期間為我們解決了很多難題。 這次的課程設計，各種輔助設計的計算機軟件必不可少，有我們曾經(jīng)接觸過的AutoCAD，也有我們以前一無所知的pro/E，C4D等等軟件，通過這段時間的使用及實踐，讓我對這些軟件也或能夠熟練的使用，或能進行一些初步的操作了。對于已經(jīng)大三并且即將大四的我們來說，這次的課程設計在我們以后的社會工作中的作用是十分重要的，相信通過這次的課程設計，能夠讓我認清了自己的不足，并將在以后的工作生活中加以完善，在未來的工作中更好的發(fā)揮自己。 （2007級） 本科生設計說明書 油閥座鉆Φ10.5孔專用夾具設計 系　　　　部： 機電工程系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名： 周 蓉 班 級： 07機本一 學號 2007011117 指導教師姓名： 唐勇 職稱 副教授 最終評定成績 2010年6月第3章、油閥座鉆Φ3Φ5孔專用夾具設計 本章由周蓉執(zhí)筆 3.1 確定設計方案 本夾具是工序鉆￠3￠5孔的專用夾具.本夾具將用于立式鉆床. 1.定位方案 工件以右端面及￠24.5孔為定位基準,采用平面與定位銷組合定位方案,在右端面及￠24.5孔面上定位,其限制了5個自由度. ￠16孔用菱形銷限制1個自由度,所以工件被完全定位. 2.夾緊方案 用于鉆小孔的夾具,常常不另設夾緊裝置,這種處理方法既能縮短夾具的制造周期,降低夾具制造成本,又能節(jié)省安裝工件的時間,提高生產(chǎn)率,但必須保證安全.采用手動螺旋擰緊是可靠的,可免去夾緊力的計算. 3.導向裝置 采用固定鉆套,保證鉆孔的位置. 3.2 計算切削用量,決定切削速度v和工作臺每分鐘進給量F 鉆￠3㎜孔，鉆￠5㎜孔，保證深度6mm； 一、鉆￠3㎜孔、 選用鉆床為Z550 f=0.02mm/r（查《切削用量簡明手冊》P59表2.18） V=25m/min（查《切削用量簡明手冊》P59表2.18） ===2653.93r/min 按機床說明，取=1500r/min 故實際切削速度： V===14.13m/min 切削工時： t===0.633min 二、鉆￠5㎜孔 f=0.015mm/r（查《切削用量簡明手冊》P59表2.18） V=28m/min（查《切削用量簡明手冊》P59表2.18） ===1783.4r/min 按機床說明，取=1500r/min 故實際切削速度： V===23.55m/min 3.3 選擇鉆頭磨鈍標準耐用度 查<<機械制造技術基礎課程設計指南>>表5-130知,鉆頭的磨鈍限度為0.5-0.8 3.4 基本時間 切削工時： T1===0.633min T2== =0.533min 總時間大約為1.066分 3.5 定位誤差的分析 本工序選用的工件以圓孔在間隙心軸上定位，心軸為垂直放置，由于定位副間存在徑向間隙，因此必將引起徑向基準位移誤差。不過這時的徑向定位誤差不再只是單向的了，而是在水平面內(nèi)任意方向上都有可能發(fā)生，其最大值也比心軸水平放置時大一倍。 3.6 操作說明 由零件圖可知，兩定位孔一個與￠5孔同軸,一個與￠5孔垂直，其有尺寸精度要求和表面粗糙度要求。為了保證所鉆的孔與側面垂直,根據(jù)基準重合、基準統(tǒng)一原則,在選擇兩定位孔的加工定位基準時，應盡量選擇同一定位基準,即粗車、半精車的右端面。因此加工定位孔的定位基準應選擇￠63外圓端面為主要定位基面以限制工件的三個自由度，以￠24.5軸限制工件的兩個自由度，用一個菱形銷定位限制工件的另一個自由度。 ] 3.7 設計心得體會 設計是對我們在學校所學知識的總結。通過課程設計可以將所學知識串通起來,從而對我們所學專業(yè)知識進行鞏固和復習。 剛開始設計的時候，總覺的難度很大，不知道從什么地方下手，對一些設計的步驟根本不知道怎么安排，怎么設計。于是我在圖書館借了很多相關的書籍,并上網(wǎng)查閱了一些資料,詳細了解了機械設計應注意的問題及設計步驟.我開始知道要先從分析零件圖開始，然后在得出零件技術要求，在根據(jù)零件的技術要求畫出毛坯和零件合圖,然后定出工藝規(guī)程路線,最后設計出需要的專用夾具. 在設計期間，我們第一次接觸了機械加工工藝的設計，對我有了很大提高。遇到不懂的問題時，指導老師及同學們都能細心的幫助我。同學之間雖然每個人的設計課題不一樣，但我們之間還是會經(jīng)常討論，互相幫助，不僅學會了知識，而且還鍛煉了我們的團隊精神。在這次設計中，要感謝我們的指導老師，他在設計期間為我們解決了很多難題。相信我們通過這次設計，一定會對我們以后的學習有更好的幫助。 （2007級） 本科生設計說明書 油閥座鉆φ3mm孔工序的夾具設計 系　　　　部： 機電工程系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 學 生 姓 名： 扶翰章 班 級： 07機本一 學號 2007011122 指導教師姓名： 唐勇 職稱 副教授 最終評定成績 2010年6月 第4章、油閥座圓周上φ2mm孔工序的夾具設計 本章由扶翰章執(zhí)筆 4.1 問題提出 本夾具用來加工圓周上Φ2mm孔?？椎亩ㄎ痪纫话悖庸ぞ瓤捎摄@床保證。 4.2 基準的選擇比較 由零件圖可知，加工Φ2mm孔必須對工件進行完全定位。使用鉆床加工，定位方案一用Φ63mm端面放在平面上限制3個自由度，用心軸穿過Φ22mm中心孔，在心軸上做成Φ24.5mm的短銷限制2個自由度，再用Φ16mm的孔限制1個自由度。定位方案二用Φ63mm的端面放在平面上限制3個自由度，用心軸穿過Φ22mm中心孔，在心軸上做成Φ24.5mm的菱形短銷與平面一起限制4個自由度，再配合Φ2mm的短銷限制2個自由度來實現(xiàn)定位。比較兩個方案可知，方案二較好，因為端面上Φ2mm的孔和圓周上Φ2mm的孔要求垂直相通，方案二用前一步工序加工的端面Φ2mm的孔來進行定位，可以很好的保證加工精度。故選擇方案二。 圖3.2 工件定位方案一 工件定位方案二 4.3 切削力及夾緊力的計算 選用鉆床為Z515 f=0.05mm/r（查［1］P545表2.4-38） V=0.75m/s （查［1］P547表2.4-41） ===7165.6r/min 按機床說明，取=2900r/min 故實際切削速度： V= ==18.212m/min 切削工時：t== =0.193min 鉆孔時軸向力，扭矩，功率的計算公式查［6］P77表2.32 軸向力：= (3.1) 其中=600，=1.0, =0.7, =0.95 =6000.95=140.02N 扭矩: = (3.2) =0.3050.95=0.1055N*m 功率: = (3.3) ==0.032Kw 4.4 定位誤差的分析 夾具的主要定位元件是立板及與立板配合使用的心軸。所以立板和心軸的制造誤差為本工序的主要誤差。立板與心軸的配合處要磨精度等級為6級，公差為0.013mm，平面度公差為0.05mm，心軸的表面與立板面的垂直度公差為0.03mm，所以加工孔的垂直度誤差為0.013+0.03+0.05mm=0.093mm。 4.5 夾緊元件強度校核 受力分析：當壓緊工件時，螺栓除受夾緊力作用產(chǎn)生拉應力外，還受轉矩T的扭轉而產(chǎn)生扭轉剪應力的作用。 拉伸應力： 扭轉剪應力： 由第四強度理論，可知螺栓預緊狀態(tài)下的計算應力： 元件材料為45鋼，屈服強度為=450 ，取安全系數(shù)n=1.9 則許用擠壓應力 4.6 夾具操作設計及操作說明 夾具的裝配是先把Φ2mm短銷裝入夾具座中，再裝心軸，其一端過盈配合，并用雙螺母反向鎖死，再裝鉆模板，夾具安裝完畢。加工時把工件裝在心軸上，保證定位要求，加開口墊片，用螺母擰緊。加工孔完成后，擰松螺母至能拿出開口墊片即可，拿出開口墊片，取出工件。 4.7 夾具的優(yōu)化設計及經(jīng)濟性分析 這種優(yōu)化設計的特點：可以正確確定適用對象種數(shù)。根據(jù)優(yōu)化設計的結果，對可調(diào)、可換元件和通用基體的結構設計從成本比例的角度進行調(diào)整，從而使之滿足優(yōu)化設計，達到整體經(jīng)濟性的目的。 從成組夾具適用對象種數(shù)所分攤的夾具成本看，可以認為：適用對象在成組夾具滿負荷的范圍內(nèi)，對象種數(shù)愈多則夾具分攤到適用對象種數(shù)上的單位成本就愈低。 從夾具上的可調(diào)、可換元件看，隨著夾具適用對象種數(shù)的增加，則夾具上的可調(diào)、可換元件也隨著增加，這時，可調(diào)、可換元件的設計、制造費用以及夾具的調(diào)整次數(shù)和調(diào)整、保管費用也隨之相應增加。 當所設計的成組夾具，其適用對象零件種數(shù)等于或接近NK值時，可以認為這套成組夾具符合經(jīng)濟性的原則；反之，從經(jīng)濟的角度可以認為是不合理的。這時，應該從各方面采取調(diào)整措施，如修改通用基體或可調(diào)、可換元件的結構設計，使之Ct值與P值的比例關系得到調(diào)整，最終符合經(jīng)濟性的原則。 在成組夾具設計中，根據(jù)夾具的復雜程度，從已積累的統(tǒng)計資料中取得Ct值與P值的當量值，以預定成組夾具適用對象零件種數(shù)，然后對實際的Ct值與P值進行評價，這樣可以達到減少過程損失的目的。 大幅度提高單機設備的通過能力，提高產(chǎn)品質(zhì)量。現(xiàn)場同類設備由于工裝的差異影響了設備本身較寬的工藝通過能力，通用工裝使現(xiàn)場整體的設備通過能力得到提高，有利于均衡生產(chǎn)，提高了工藝質(zhì)量和產(chǎn)品質(zhì)量。提高現(xiàn)場應變能力和單一品種的加工能力，有利于物流順暢和均衡生產(chǎn)。 4.8 設計心得體會 為期兩周多的夾具課程設計終于結束了。我們在整個過程中，一組成員相互配合、互相監(jiān)督。努力地將設計盡早趕完。在過程中，我懂得了，怎樣去鍛煉我們的實踐面和對理論面的理解和消化，要明白怎樣去講我們的專業(yè)知識與課程設計聯(lián)系起來。我想做累世的大作業(yè)就為我們提供了良好的實踐平臺。為了讓自己的設計搞好。我查了大量的關于機械方面的資料。一次次翻閱手冊讓自己的設計更加標準化。在 有時高設計的時候我們就像一個個空想家，僅憑自己的印象在做啊，算啊。沒有吧設計手冊放在手上，拋開 了實際。搞出來的卻是不切合實際的，所以我們做設計一切要從實際出發(fā)，從手冊出發(fā)，這樣才會有所收獲。 對于夾具設計，主要是解決零件定位問題和夾緊問題，而零件定位夾緊是比較靈活的，方案比較多，需要我們對加工零件進行認真的分析，選擇出比較成熟的方案。在整個夾具課程設計的過程中，我們遇到了很多的問題，才發(fā)現(xiàn)自己學習的不到位。也了解到書本上理論性的東西與在實際運用中的還是有一定的出入的，在設計中才發(fā)現(xiàn)，有些問題不但要深入地理解，而且要不斷地更正以前的錯誤思維。實踐才是檢驗真理的唯一標準！ 這次設計中要求用到制圖軟件，使我們對AutoCAD,Proe又重新熟悉了一遍。記得CAD還是大一時候?qū)W的，剛開始畫的時候基本上都不記得了，于是我又把書拿出來重新看了一遍，在一邊畫圖一邊熟悉軟件中