油閥座加工工藝及鉆擴Ф16孔夾具設(shè)計[含CAD圖紙和文檔所見所得]

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緒論 本文是有關(guān)推動架工藝步驟的說明和機床夾具設(shè)計方法的具體闡述。工藝設(shè)計是在學(xué)習(xí)機械制造技術(shù)工藝學(xué)及機床夾具設(shè)計后，在生產(chǎn)實習(xí)的基礎(chǔ)上，綜合運用所學(xué)相關(guān)知識對零件進(jìn)行加工工藝規(guī)程的設(shè)計和機床夾具的設(shè)計，根據(jù)零件加工要求制定出可行的工藝路線和合理的夾具方案，以確保零件的加工質(zhì)量。 據(jù)資料所示，推動架是牛頭刨床進(jìn)給機構(gòu)中的小零件，其主要作用是把從電動機傳來的旋轉(zhuǎn)運動通過偏心輪杠桿使推動架繞其軸心線擺動，同時撥動棘輪，帶動絲杠轉(zhuǎn)動，實現(xiàn)工作臺的自動進(jìn)給。在設(shè)計推動架機械加工工藝過程時要通過查表法準(zhǔn)確的確定各表面的總余量及余量公差，合理選擇機床加工設(shè)備以及相應(yīng)的加工刀具，進(jìn)給量，切削速度、功率，扭矩等用來提高加工精度，保證其加工質(zhì)量。 第1部分 引 言 機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟的支柱產(chǎn)業(yè)，現(xiàn)代制造業(yè)正在改變著人們的生產(chǎn)方式、生活方式、經(jīng)營管理模式乃至社會的組織結(jié)構(gòu)和文化。生產(chǎn)的發(fā)展和產(chǎn)品更新?lián)Q代速度的加快，對生產(chǎn)效率和制造質(zhì)量提出了越來越高的要求，也就對機械加工工藝等提出了要求。 在實際生產(chǎn)中，由于零件的生產(chǎn)類型、形狀、尺寸和技術(shù)要求等條件不同，針對某一零件，往往不是單獨在一種機床上用某一種加工方法就能完成的，而是需要經(jīng)過一定的工藝過程。因此，我們不僅要根據(jù)零件具體要求，選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，一步一步地把零件加工出來。 1.1機械加工工藝規(guī)程制訂 1.1.1生產(chǎn)過程與機械加工工藝過程 生產(chǎn)過程是指將原材料轉(zhuǎn)變?yōu)槌善返娜^程。它包括原材料的運輸、保管于準(zhǔn)備，產(chǎn)品的技術(shù)、生產(chǎn)準(zhǔn)備、毛坯的制造、零件的機械加工及熱處理，部件及產(chǎn)品的裝配、檢驗調(diào)試、油漆包裝、以及產(chǎn)品的銷售和售后服務(wù)等。 機械工工藝過程是指用機械加工方法改變毛坯的形狀、尺寸、相對位置和性質(zhì)使其成為零件的全過程。 機械加工工藝過程的基本單元是工序。工序又由安裝、工位、工步及走刀組成。 規(guī)定產(chǎn)品或零件制造過程和操作方法等工藝文件，稱為工藝規(guī)程。機械加工工藝規(guī)程的主要作用如下： 1.機械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)準(zhǔn)備工作的主要依據(jù)。根據(jù)它來組織原料和毛坯的供應(yīng)，進(jìn)行機床調(diào)整、專用工藝裝備的設(shè)計與制造，編制生產(chǎn)作業(yè)計劃，調(diào)配勞動力，以及進(jìn)行生產(chǎn)成本核算等。 2.機械加工工藝規(guī)程也是組織生產(chǎn)、進(jìn)行計劃調(diào)度的依據(jù)。有了它就可以制定進(jìn)度計劃，實現(xiàn)優(yōu)質(zhì)高產(chǎn)和低消耗。 3.機械加工工藝規(guī)程是新建工廠的基本技術(shù)文件。根據(jù)它和生產(chǎn)綱領(lǐng)，才能確定所須機床的種類和數(shù)量，工廠的面積，機床的平面布置，各部門的安排。 1.2機械加工工藝規(guī)程的種類 機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片，是兩個主要的工藝文件。對于檢驗工序還有檢驗工序卡片；自動、半自動機床完成的工序，還有機床調(diào)整卡片。 機械加工工藝過程卡片是說明零件加工工藝過程的工藝文件。 機械加工工序卡片是每個工序詳細(xì)制訂時，用于直接指導(dǎo)生產(chǎn)，用于大批量生產(chǎn)的零件和成批生產(chǎn)中的重要零件。 1.3制訂機械加工工藝規(guī)程的原始資料 制訂機械加工工藝規(guī)程時，必須具備下列原始資料： 1.產(chǎn)品的全套技術(shù)文件，包括產(chǎn)品的全套圖紙、產(chǎn)品的驗收質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)以及產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)。 2.毛坯圖及毛坯制造方法。工藝人員應(yīng)研究毛坯圖，了解毛坯余量，結(jié)構(gòu)工藝性，以及鑄件分型面，澆口、冒口的位置，以及正確的確定零件的加工裝夾部位及方法。 3.車間的生產(chǎn)條件。即了解工廠的設(shè)備、刀具、夾具、量具的性能、規(guī)格及精度狀況；生產(chǎn)面積；工人的技術(shù)水平；專用設(shè)備；工藝裝備的制造性能等。 4.各種技術(shù)資料。包括有關(guān)的手冊、標(biāo)準(zhǔn)、以及國內(nèi)外先進(jìn)的工藝技術(shù)等。 第二部分　工藝設(shè)計說明書 一：零件圖工藝性分析 對被加工零件進(jìn)行工藝分析， （1） 通過對該零件圖的重新繪制，知原圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。但24.5的孔要要求精度高要精鏜，沒有退刀槽，應(yīng)該加上。由零件圖可知，該零件結(jié)構(gòu)簡單，但技術(shù)要求多，對基準(zhǔn)的選擇要求高，零件選用材料ZG45，該材料具有較高的強度，韌性和塑性，切屑性能良好，結(jié)構(gòu)工藝性好。閥門制造工藝有如下特點： ①閥門毛坯的制造工藝及檢驗工藝比較復(fù)雜。 閥門的鑄件毛坯是結(jié)構(gòu)叫復(fù)雜的薄壁殼體件。其鑄件要求表面光潔、鑄字清晰，特別是要有致密的缺陷。為了滿足上述要求，鑄造時應(yīng)采取一系列工藝措施，如選用高耐火度的造型材料并控制型砂水份、造型時應(yīng)分層打?qū)嵰员ＷC砂型硬度，采用合理的澆帽口系統(tǒng)及嚴(yán)格控制澆注速度和溫度等。由于技術(shù)要求較高，閥門毛坯的鑄造工藝遠(yuǎn)較一般鑄件復(fù)雜。 此外，閥門毛坯除檢查尺寸，位置精度及外觀外，有的還有作金相組織、力學(xué)性能、耐腐蝕性能及無損探傷等多種檢驗，故閥門的檢驗工藝也較復(fù)雜。 ②機械加工難度大 由于閥門材料的各類繁多，除各種鑄鐵、碳素鋼外，其大部分高強、耐腐蝕和高硬材料的切削性能都很差，很難使零件達(dá)到規(guī)定的加工精度和表面粗糙度。而閥門密封面的幾何型狀精度和表面粗糙度的要求很高，因此更增加了閥門機械加工難度。 同時，閥門材料的切削性能差，又給閥門的加工方法、刀具材料、切削用量、工藝裝備等方面帶來了很多新的問題。 ③閥門零件在機床上安裝比較困難 閥門主要零件的結(jié)構(gòu)、形狀比較復(fù)雜，有些零件屬壁薄、細(xì)長件，剛性差。在機床上加工時，定位和裝夾都比較困難，因此往往需要復(fù)雜的專用夾具。 有的閥門零件，定位基面的精度較低，表面粗糙度較高，有時甚至采用非加工表面定位。而被加工密封面等部位的精度和表面粗糙度要求都很高，故得難保證加工質(zhì)量。因此，為滿足工藝上的需要，往往須提高定位基面的精度和降低表面粗糙度，或在非加工表面上加工出定位基面，這就增加了閥門制造工藝的復(fù)雜性。 （2） 該零件主要加工表面及技術(shù)要求分析： 1， 22作為基準(zhǔn)孔，而且孔徑小，要鉆出，同一道工序加工24、63、3、5、2。同時保證22與3的距離23.5和22與2的距離22，還有保證內(nèi)孔和外圓同軸。 2， 上孔加工保證同軸，而且保證16和右端面的距離22。上孔的加工基準(zhǔn)為右端面。 3， 各段孔之間要求相互垂直都是通孔。 零件圖 二：確定毛坯 2.1 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(jìn)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。 2.2 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。 2.3 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(cè)加工 Φ63 63 H 5+1 軸降1級雙側(cè)加工 端面 55 G 3.5+0.5 雙側(cè)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 三：工藝規(guī)程設(shè)計 3.1.定位基準(zhǔn)的選擇， （1） 精基準(zhǔn)的選擇：Φ22為第一個加工孔，已孔為定位基準(zhǔn)，故選擇其作為加工其它有關(guān)表面的統(tǒng)一精基準(zhǔn)。另外右端面也是加工左端面和鉆Φ16孔精基準(zhǔn)。 （2） 粗基準(zhǔn)的選擇： 粗基準(zhǔn)應(yīng)為一些非加工面，為了保證壁厚均勻及Φ22 孔的位置精度，故選Φ30軸面作為粗基準(zhǔn)。 3.2.表面加工方法選擇： 對于開螺母下座的主要加工表面是導(dǎo)軌面及孔和端面其加工方法如下： （1） 右端面采用粗銑，半精銑。 （2） Φ22孔采用鉆孔，粗鏜，Φ24孔采用粗鏜，半精鏜，精鏜。 （3） 左端面采用粗銑，半精銑，倒角。 （4） 上端面及缺口采用粗銑，半精銑。 （5） Φ16 鉆IT11粗糙度為12.5鉸IT9粗糙度為3.2，Φ16.8精鏜孔。 （6） Φ2 鉆Φ3鉆IT11粗糙度為2.5 （7） 惚平Φ22攻Rc3/4螺孔 3.3.制定工藝路線： 工藝路線的確定，本著先基準(zhǔn)后其它，先孔后面，先主要表面后次要表面，和先粗后精的加工原則。 首先以不加工面Φ32面作粗基準(zhǔn)來粗加工右端面及Φ63，這樣能保證壁厚均勻及Φ22與Φ6.的同軸度，以右端面為基準(zhǔn)一側(cè)限制一個移動自由度。以底面上一支支撐釘配合心軸限制一個轉(zhuǎn)動自由度，來精加工左端面倒角然后鉆Φ22孔及攻螺紋，擴孔粗加工Φ24.5及退刀槽。然后鉆Φ2、Φ3、Φ5孔。再以一長心軸在Φ22 孔中定位， 。鉆孔Φ2、Φ10.5、Φ16退刀槽及精加工Φ16 ，然后銑平臺，。 3.4.選擇加工設(shè)備及工藝裝備： 由于是中批量生產(chǎn)，故加工設(shè)備以通用機床為主，其生產(chǎn)方式以通用機床專用夾具為主，工件在個機床上的裝卸及個機床間的傳送均由工人完成。 （1） 車右端面，考慮到工件的定位加緊方案等問題，選用CA6140車床，端面車刀。 （2） 車Φ63、鉆Φ22孔，外圓車刀，Φ22麻花鉆。 （3） 車左端面、倒角、攻螺紋，端面車刀。 （4） 銑上端面，升降臺式銑床。 （5） 鉆Φ16孔、Φ16孔、Φ2孔，Φ16麻花鉆，用Z518立式鉆床，鉆模塞規(guī)。。 （6） 惚平Φ16平臺，用立式升降臺銑床。 宗上制定工藝卡如下： 工序號 工序 工序內(nèi)容 設(shè)備 工業(yè)裝備 10 粗車，半精車 粗車右端面，半精車右端面。粗車及半精車外圓Φ63 CA6140 三爪自定心卡盤 20 粗車，半精車 粗車，半精車左端面，倒角 CA6140 三爪自定心卡盤 30 鉆孔 鉆Φ22孔，倒角、攻螺紋 CA6140 三爪自定心卡盤 40 鏜孔 擴孔Φ24.5，粗鏜退刀槽，精鏜孔Φ24.5 CA6140 三爪自定心卡盤 50 鉆Φ3，Φ5，Φ2孔 立式鉆床 鉆模1 60 粗銑，半精銑 粗銑，半精銑上表面 臥式銑床 夾具2 70 鉆孔 鉆Φ10.5孔,擴Φ16孔， 立式鉆床 夾具2 鉆模 80 銑 銑Φ16孔下端面，銑上端面平臺 立式銑床 夾具2 90 鏜孔 粗鏜孔Φ24（退刀槽）半精鏜孔Φ16，鉆Φ2孔 臥式鏜床 夾具3鉆模 100 110 四：確定工序尺寸 確定工序尺寸的一般方法是：由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的尺寸按零件圖樣的要求標(biāo)注，當(dāng)無基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時，同一表面多次加工的工序尺寸只與工序的加工余量有關(guān)，有基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時，工序尺寸應(yīng)用工藝尺寸鏈解算。 4.1.工序40設(shè)計基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，應(yīng)該算工藝尺寸鏈，如圖：L1為 L1= L2= 由尺寸鏈公式得：L3= 本零件其他表面加工余量，工序尺寸及公差表面粗糙度見表 加工表面 工序加工余量 工序尺寸與公差 表面粗糙度 粗 半精 粗 半精 粗 半精 Φ24.5 2.5 1.3 Φ23.7 Φ24.5 6.3 3.2 Φ16 5.5 0.4 Φ15.6 Φ16 12.5 3.2 Φ63 4.5 1.5 Φ64.5 Φ63 12.5 五：確定第一道工序切屑用量及工時制定 切削用量包括背吃刀量、進(jìn)給量、 和切削速度、 確定順序是先確定、， 在確定。 工序10 切削用量及基本時間的確定 5.1.切削用量 本工序為粗車（車端面、外圓）。已知加工材料為45鋼，=670MPa鑄件，機床為CA6140型臥式車床，工件裝卡在三爪自定心卡盤上 1.確定粗車外圓的切削用量。所選刀具為YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車刀。根據(jù)表5-112，選刀桿尺寸B H= 刀片厚度為4mm。根據(jù)表5-113，選擇車刀幾何形狀為卷削槽倒棱型前刀面前角=、 后角=6 主偏角=90 副偏角 =10 刃傾角=0、 刀尖圓弧半徑=0.8mm 2.確定背吃刀量 粗車雙邊余量為4.5 mm，顯然 為單邊余量 =2.25mm 3.確定進(jìn)給量 根據(jù)表5-114，在粗車鋼料、刀桿尺寸為 、3mm 工件直徑為100~400mm 時，=0.6~1.2mm/r 按CA6140車床的進(jìn)給量，選擇= 0.65mm/r、 確定的進(jìn)給量上需滿足機床進(jìn)給機構(gòu)強度的要求，故需進(jìn)行校驗 根據(jù)表5-55，車床進(jìn)給機構(gòu)容許的進(jìn)給力=3530N 根據(jù)表5-123，當(dāng)鋼料=570~670MPa、 3mm 、 0.75mm/r、=45、=45.6m/min時進(jìn)給力= 760N 的修正系數(shù)為= 1.0 故實際進(jìn)給力為= 889.2N 所選的進(jìn)給量= 0.65mm/r 可用。 4.選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表5-119，車刀后刀慢最大磨損量取為1mm，開轉(zhuǎn)位車刀耐用度T=30min。 5.確定切削速度 根據(jù)表5-120，當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金車刀加工= 600~700MPa鋼料、 3mm 、 0.75mm/r 時 ，切削速度 = 109m/min 切削速度的修正系數(shù)各為 0.8，0.65，0.81，1.15，1.0 故 =52.8m/min n= =138.9r/min 按CA6140車床的轉(zhuǎn)速，選擇 =120r/min=2r/s ，則實際切削速度 = 45.6m/min 最后確定的切削用量為 =2.25mm、= 0.65mm/r、 =120r/min 、 = 45.6m/min 同樣確定精車63的切削用量 =0.75mm、= 1.3mm/r、 =120r/min 、 = 45.6m/min 同樣確定粗車右端面的切削用量 =1.25mm、= 0.65mm/r、 =120r/min 、 = 45.6m/min 同樣確定精車右端面的切削用量 =0.75mm、= 1.3mm/r、 =120r/min 、 = 45.6m/min 5.2.基本時間 T1=7s T2=4s T3=25s T4=13s 該工序所有時間T=49s 5.3.其他工序的切削用量和時間見工序卡 六：機床夾具設(shè)計 經(jīng)過與老師協(xié)商，決定設(shè)計第70道工序的工裝夾具，在給定的零件中，對本序價格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(yīng)在加緊的方便與快速性上。 6.1. 定位基準(zhǔn)的選擇 出于定位簡單和快速的考慮，選擇孔φ24.5mm和端面為基準(zhǔn)定位，側(cè)面加定位銷輔助定位，使工件完全定位，再使用快速螺旋卡緊機構(gòu)進(jìn)行卡緊。 6.2.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’=S1×S2×S3×S4×F=16.77N 使用快速螺旋定位機構(gòu)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。 6.3.定位誤差分析 本工序采用孔φ24.5和端面為基準(zhǔn)定位，使加工基準(zhǔn)和設(shè)計基準(zhǔn)統(tǒng)一，能很好的保證定位的精度。 6.4.夾具設(shè)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(gòu) 本次設(shè)計中還按老師的要求畫出了夾具體的零件圖，具體結(jié)構(gòu)可參見 第三部分：設(shè)計體會 設(shè)計是對我們在學(xué)校所學(xué)知識的總結(jié)。通過畢業(yè)設(shè)計可以將所學(xué)知識串通起來。從而對我們所學(xué)專業(yè)知識鞏固和復(fù)習(xí)。 剛開始設(shè)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(shè)計的步驟根本不知道怎么安排，怎么設(shè)計。老師給我們詳細(xì)講解了機械設(shè)計應(yīng)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(shù)要求，在根據(jù)零件的技術(shù)要求畫出毛坯和零件合圖。 在設(shè)計期間，我們第一次接觸了機械加工工藝的設(shè)計，對我有了很大提高。遇到不懂的問題時，指導(dǎo)老師們都能細(xì)心的幫助我。同學(xué)之間雖然每個人的設(shè)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(xué)會了知識，而且還鍛煉了我們的團隊精神。在這次設(shè)計中，要感謝我們的指導(dǎo)老師，他們在設(shè)計期間為我們的解決了很多難題。相信我們通過這次設(shè)計，一定會在以后的工作崗位中更好的發(fā)揮。 參考文獻(xiàn)： 〔1〕機械零件課程設(shè)計 ： 主編：任青劍 賀敬宏 〔2〕機床夾具設(shè)計手冊： 主編：楊黎明 〔3〕公差配合與技術(shù)測量： 主編：徐茂功 桂定一 〔4〕機械加工工藝設(shè)計資料；主編：張征祥 〔5〕刀具設(shè)計： 主編：袁哲俊 劉華明 〔6〕機械制造工藝學(xué)： 主編： 鄭修本 〔7〕機械加工工藝裝備設(shè)計手冊：編委會編制 〔8〕光面量規(guī)及技術(shù)條件：中華人民共和國第五工業(yè)部標(biāo)準(zhǔn) 14