阀体零件机械加工工艺及装备设计

III目录第一章.零件的工艺分析…………………………………………………………………51.1零件的图样分析……………………………………………………………………5第二章.机械加工工艺规程设计…………………………………………………………62.1确定毛坯的制造形式……………………………………………………………………62.2选择定位基准…………………………………………………………………………62.3阀体零件表面加工方法的选择………………………………………………………62.4工艺路线的制定………………………………………………………………………102.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定…………………………………………172.6确定切削用量及基本工时……………………………………………………………182.6.1镗孔夹具…………………………………………………………………………182.6.2钻孔夹具…………………………………………………………………………252.7编制工艺规程文件……………………………………………………………………28第三章.镗孔夹具设计……………………………………………………………………283.1定位基准的选择…………………………………………………………………………283.2定位元件的设计…………………………………………………………………………293.3定位误差的分析与计算…………………………………………………………………313.4夹紧装置设计………………………………………………………………………313.5切削力及夹紧力的计算…………………………………………………………………323.6车夹具设计及操作的简要说明…………………………………………………………34第四章.钻孔夹具设计…………………………………………………………………354.1定位基准的选择……………………………………………………………………354.2定位元件的设计…………………………………………………………………………364.3定位误差的分析与计算………………………………………………………364.4夹紧装置设计……………………………………………………………………………374.5切削力及夹紧力的计算…………………………………………………………………374.6钻套及衬套导向件的设计……………………………………………………………394.7钻夹具设计及操作的简要说明………………………………………………………40IV总结……………………………………………………………………………………………41参考文献………………………………………………………………………………………42致谢……………………………………………………………………………………………43附录1阀体零件机械加工工艺过程卡片和两套关键工序的工序卡片1第一章零件的工艺分析1.1零件的图样分析本次设计的题目是阀体零件的机械加工工艺及装备设计，阀体是在一定条件下，能使液压泵卸荷的阀。图1-1阀体零件图图1-2阀体零件三维图2第二章机械加工工艺规程设计2.1毛坯的制造形式的确定由于该零件的材料为HT200，且零件的年产量为6000件，已达到大批生产的水平，因此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，故采用铸造毛坯。因为零件尺寸不大，形状结构比较复杂，所以我们采用铸造的形式来提高劳动生产率，降低成本。2.2选择定位基准零件的机械加工工艺过程中，其中最关键的两道工序分别为钻4xM8的螺纹孔、镗Φ28mm和Φ30mm阶梯孔。在加工4xM8的螺纹孔时，根据定位基准的选择原则，选择30x30的凸台底面作为定位基准，并且通过心轴为主要定位元件和挡销来实现定位。实现对4xM8孔的加工。在镗Φ28mm和Φ30mm的阶梯孔时，选择一面两销进行定位，实现了完全定位。完成对阶梯孔的加工。2.3阀体零件表面加工方法的选择任何复杂的表面都是由若干个简单的几何表面组合而成的，零件的加工实质上就是这些简单几何表面加工的组合。对于阀体零件各尺寸的精度等级要求及行为公差要求，具体加工方法如下表：表2‒1阀体零件加工表面的加工方法加工表面公差等级表面粗糙度Ra(μm)加工方法阀体零件的上端面IT96.3粗铣-精铣阀体零件的下端面IT96.3粗铣-精铣30x30凸台的前后端面IT96.3粗铣-精铣30x30凸台的侧面IT83.2粗铣-精铣Φ50mm圆柱的前端面IT96.3粗铣-精铣M36x2mm的螺纹孔车底孔-车螺纹3Φ25mm内孔IT91.6粗镗-半精镗Φ28mm内孔IT91.6粗镗-半精镗Φ30mm内孔IT91.6粗镗-半精镗M18x2mm的螺纹孔钻-攻螺纹4xM8的螺纹孔钻-攻螺纹底面4xΦ7mm的光孔及背面Φ16mm的锪平孔IT1312.5钻-锪钻2.4工艺路线的制定因为零件的生产纲领为大批量生产，故采用专用夹具，提高生产率。（1）工艺路线方案一工序1金属型铸造工序2清洗毛坯，并检验毛坯工序3对毛坯进行时效处理工序4粗、精铣阀体的底平面工序5粗、精铣阀体的顶面工序6粗、精铣30x30的凸台工序7粗、精铣Φ50mm圆柱的前端面工序8车M36x2mm的底孔，车螺纹；倒角1.5x30°工序9粗镗、半精镗底面Φ25mm内孔、倒角3x30°工序10钻底面的4xΦ7mm的光孔及背面Φ16的锪平孔工序11钻、扩、铰M18x2的螺纹孔工序12精镗、半精镗Φ28mm、Φ30mm的阶梯孔、倒角2x30°工序13钻4xM8的底孔，攻M8的螺纹孔工序14去毛刺工序15检验入库（2）工艺路线方案二工序1金属型铸造4工序2清洗毛坯，并检验毛坯工序3对毛坯进行时效处理工序4粗、精铣阀体的底平面工序5粗、精铣阀体的顶面，Φ35圆柱凸台的上端面工序6粗、精铣30x30的凸台工序7粗、精铣Φ50mm圆柱的前端面工序8钻底面的4xΦ7mm的光孔及背面Φ16的锪平孔工序9车M36x2mm的底孔，车螺纹；倒角1.5x30°工序10粗镗、半精镗底面Φ25mm内孔、倒角3x30°工序11钻4xM8的底孔，攻M8的螺纹孔工序12精镗、半精镗Φ28mm、Φ30mm的阶梯孔、倒角2x30°工序13钻、扩、铰M18x2mm的螺纹孔工序14去毛刺工序15检验入库（3）工艺路线方案的比较与分析通过以上两个方案的比较，方案一是先加工直径Φ25mm的孔以及阀体底面上的Φ7mm的光孔和Φ16mm的锪平孔，然后以Φ25mm的孔作为主要定位基准，再使用工件的底平面上Φ7mm孔作为辅助定位来加工4xM8的螺纹孔及直径Φ28mm、Φ30mm的阶梯孔。而加工工艺方案二则不相同，它是先加工4xM8的螺纹孔，然后再加工Φ25mm的孔及直径Φ28mm、Φ30mm的阶梯孔。两套加工工艺方案经比较可看出，先加工直径Φ25mm的孔及阀体底面Φ7mm的光孔、Φ16mm的锪平孔，然后再以此为定位基准加工M8螺纹孔和直径Φ28mm、Φ30mm的阶梯孔，这样可以很好地定位夹紧并达到良好的表面粗糙度要求。结合上述的方案一和方案二的比较，因此工艺路线方案一更加合理。以上工艺过程见下表2-2：表2-2机械加工工艺过程综合卡片工序号工序名称工序内容工序简图机床工艺装备51金属型铸造铸造2清洗检验清洗毛坯并检验3热处理时效处理4铣底面粗、精铣阀体的底面X5032型立铣三爪卡盘硬质合金端面铣刀游标卡尺65铣顶面粗、精铣阀体的顶面X5032型立铣三爪卡盘硬质合金端面铣刀游标卡尺6铣凸台粗、精铣30x30的凸台X5032型立铣台虎钳立铣刀游标卡尺7铣端面粗、精铣Φ50mm圆柱的前端面X5032型立铣台虎钳硬质合金端面铣刀游标卡尺78车内孔、螺纹孔车M36x2mm底孔、车螺纹、倒角1.5x30°CA614045°内圆车刀60°内螺纹车刀倒角车刀游标卡尺专用夹具9镗内孔粗镗、半精镗Φ25mm的孔、倒角3x30°CA6140专用夹具单刃镗刀倒角车刀游标卡尺10钻孔钻4×Φ7mm通孔、锪平孔Φ16mmZ525型立式钻床Φ7高速钢麻花钻Φ16高速钢锪钻游标卡尺台虎钳811钻、扩、铰螺纹孔钻、扩、铰M18x2mm的螺纹孔Z525型立式钻床Φ16高速钢麻花钻扩孔钻铰刀游标卡尺台虎钳12镗阶梯孔精镗、半精镗Φ28mmΦ30mm的阶梯孔、倒角2x30°CA6140专用夹具单刃镗刀倒角车刀游标卡尺913钻底孔、攻螺纹钻4XM8的底孔、攻M8螺纹孔Z525型立式钻床Φ6.7高速钢麻花钻M8丝锥游标卡尺专用夹具14去毛刺去毛刺15检验入库检验入库2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定阀体零件的生产类型为批量生产，为了保证零件的生产效率以及加工质量，该零件的生产宜采用铸造。阀体零件上M36x2的螺纹底孔、Φ25mm的内孔、Φ28mm，Φ30mm的阶梯孔都可以通过铸造得到预先孔；而M18的螺纹内孔、阀体底面4xΦ7的光孔，Φ16锪平孔、以及螺纹M8-7H的孔则是由后续的机械加工所得到的。在阀体零件图1-1中可以看出Φ25内孔表面、Φ35圆柱凸台的上端面、以及Φ28、Φ30的阶梯孔的表面粗糙度要求最高，表面粗糙度为Ra1.6，所以加工过程中对于几个内孔而言分别要经过粗镗-精镗；对于上端面来说则需要经过粗铣-精铣来完成。所得机械加工余量及毛坯尺寸表2-3所示和毛坯图见图2-1：10表2‒3机械加工余量及毛坯尺寸（mm）加工表面基本尺寸加工余量毛坯尺寸上下端面80686前后端面70676Φ25内孔Φ256Φ19Φ35上端面336Φ28内孔Φ286Φ22Φ30内孔Φ306Φ24图2-1阀体零件毛坯图112.6确定切削用量及基本工时按照指导教师下发的毕业设计任务书的内容，下面仅对其中两道关键的工序的基本工时进行设计分析与计算。2.6.1镗孔夹具工序12：粗镗、半精镗Φ28mm、Φ30mm的阶梯孔。选择的机床：CA6140型车床；因为零件的材料为HT200，故选择阀体的毛坯为铸件。阀体零件选择的毛坯为铸件，而且待加工的内孔的表面粗糙度要求也比较高，已达到Ra1.6的精度要求，因此在加工此阶梯孔的时候需要先进行粗镗加工，之后再用半精镗来达到的Ra1.6的精度。所以整个加工过程要分四次走刀，粗镗内孔时的加工余量为2mm，精镗内孔时的加工余量为1mm。（单边）1.粗镗工步一：粗镗内孔Φ28mm，孔深为15mm（1）刀具的选择此次阶梯孔的加工所用的刀具是单刃镗刀，查《切削用量手册》表1.1，选择的机床是CA6140。由于孔深为15mm，查《切削用量手册》表1.5，应选用圆形镗刀，刀片厚度为4.5mm，刀杆直径为16mm。根据《切削用量手册》中表1.2，选择镗刀材料为硬质合金，YG6。镗刀可选择：Kr=60°，γ0=25º，ɑ0=10º，ƙ´r=15º，s=–10º，rb=0.4mm。镗刀的卷屑槽的各个参数为：Rn=5mm、nd=0.7mm、nw=5mm。（2）切削用量的选择1）确定切削深度pa因为粗加工时的加工余量仅为4mm，即单边余量为2mm，考虑到孔的表面粗糙度及精度要求，即pa=2-ddnw（2-1）=mm2222-26式中：pa——切削深度wd——需要加工的孔径12nd——未经加工的孔径故pa=2mm2）确定进给量f经参考《切削用量手册》中表1.5可知，在对阀体零件进行粗镗时，因为镗刀杆的直径为Ф16mm，孔深为15mm。即当pa=2mm时，f=0.2—0.3mm/r结合CA6140机床的说明书可确定进给量f=0.20mm/r对切削加工时的进给量是否满足镗刀的强度和机床的强度要求进行校核。①镗刀刀片的强度校核：根据《切削用量手册》中的表1.9可以得出，在对灰口铸铁的材料进行加工时，它的强度为b≥200MPa，ƙºr=35º，pa≤4mm，刀片厚度为4.5mm，因为加工的工件材料为灰口铸铁，所以应该将查得的进给量乘上系数k=1.6；故镗刀刀片的强度所允许的进给量为rmm/08.26.13.1f查阅《切削用量手册》中表1.9，当镗刀的rk=60º时，进给量应该乘上修正系数k=0.6，由于加工时有冲击，因此进给量应该减小20%，所以镗刀的刀片所能