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設(shè)計(jì)說明書
題目：閥蓋零件的工藝規(guī)程及其銑后端面的工裝夾具設(shè)計(jì)
學(xué) 生：
學(xué) 號(hào)：
專 業(yè)：
班 級(jí)：
指導(dǎo)老師：
摘 要
本次設(shè)計(jì)內(nèi)容涉及了機(jī)械制造工藝及機(jī)床夾具設(shè)計(jì)、金屬切削機(jī)床、公差配合與測(cè)量等多方面的知識(shí)。
閥蓋零件的加工工藝規(guī)程及其銑后端面的夾具設(shè)計(jì)是包括零件加工的工藝設(shè)計(jì)、工序設(shè)計(jì)以及專用夾具的設(shè)計(jì)三部分。在工藝設(shè)計(jì)中要首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝再設(shè)計(jì)出毛坯的結(jié)構(gòu)，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，設(shè)計(jì)出零件的工藝路線；接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是決定出各個(gè)工序的工藝裝備及切削用量；然后進(jìn)行專用夾具的設(shè)計(jì)，選擇設(shè)計(jì)出夾具的各個(gè)組成部件，如定位元件、夾緊元件、引導(dǎo)元件、夾具體與機(jī)床的連接部件以及其它部件；計(jì)算出夾具定位時(shí)產(chǎn)生的定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并在以后設(shè)計(jì)中注意改進(jìn)。
關(guān)鍵詞：工藝、工序、切削用量、夾緊、定位、誤差。
ABSTRCT
The design content of the mechanical manufacturing technology and machine tool fixture design, metal cutting machine tool, tolerance matching and measurement of aspects of knowledge.
Cover parts of the face after machining process planning and milling fixture design is including parts processing process design, process design and special fixture design three parts. Should first analyze the parts in the process design, understand parts of technology to design the structure of blank, and choose the good parts processing benchmark, design process of the parts; Then the parts size of each work step of the process, the key is to determine the process equipment for each process and cutting parameter; For the design of special fixture, then select design out of the component parts of the fixture, such as the positioning device, clamping device, led components, specific connection with machine parts and other parts; Calculated at the exit of fixture locating position error, analysis the rationality of the fixture structure and deficiency, and pay attention to the improvement in the later design.
Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error
目 錄
序言…………………………………………………………………1
一. 零件分析 ……………………………………………………2
1.1 零件作用 ………………………………………………2
1.2零件的工藝分析 …………………………………………2
二. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)…………………………………………………4
2.1確定毛坯的制造形式 ……………………………………4
2.2基面的選擇傳 ……………………………………………4
2.3制定工藝路線 ……………………………………………4
2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 …………5
2.5確定切削用量及基本工時(shí) ………………………………7
三 夾具設(shè)計(jì) ……………………………………………………10
3.1問題的提出………………………………………………10
3.2切削力及夾緊力計(jì)算……………………………………10
3.3定位誤差分析……………………………………………12
3.4定向鍵和對(duì)刀裝置的設(shè)計(jì)………………………………12
3.5夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說明………………………………15
總 結(jié)………………………………………………………………16
致 謝………………………………………………………………17
參考文獻(xiàn) …………………………………………………………18
序 言
機(jī)械制造業(yè)是制造具有一定形狀位置和尺寸的零件和產(chǎn)品，并把它們裝備成機(jī)械裝備的行業(yè)。機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品既可以直接供人們使用，也可以為其它行業(yè)的生產(chǎn)提供裝備，社會(huì)上有著各種各樣的機(jī)械或機(jī)械制造業(yè)的產(chǎn)品。我們的生活離不開制造業(yè)，因此制造業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展的重要行業(yè)，是一個(gè)國家或地區(qū)發(fā)展的重要基礎(chǔ)及有力支柱。從某中意義上講，機(jī)械制造水平的高低是衡量一個(gè)國家國民經(jīng)濟(jì)綜合實(shí)力和科學(xué)技術(shù)水平的重要指標(biāo)。
閥蓋零件的加工工藝規(guī)程及其銑后端面的夾具設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制圖、機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)、機(jī)械設(shè)計(jì)、機(jī)械工程材料等進(jìn)行課程設(shè)計(jì)之后的下一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，并設(shè)計(jì)出專用夾具，保證零件的加工質(zhì)量。本次設(shè)計(jì)也要培養(yǎng)自己的自學(xué)與創(chuàng)新能力。因此本次設(shè)計(jì)綜合性和實(shí)踐性強(qiáng)、涉及知識(shí)面廣。所以在設(shè)計(jì)中既要注意基本概念、基本理論，又要注意生產(chǎn)實(shí)踐的需要，只有將各種理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合，才能很好的完成本次設(shè)計(jì)。
本次設(shè)計(jì)水平有限，其中難免有缺點(diǎn)錯(cuò)誤，敬請(qǐng)老師們批評(píng)指正。
一、 零件的分析
1.1 零件的作用
閥蓋的作用，裝有閥桿密封件的閥零件，用于連接或是支撐執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
1.2 零件的工藝分析
閥蓋有兩組加工面他們之間沒有任何要求，現(xiàn)分述如下：
1：結(jié)合面
2：R25孔后端面
3：2-Φ16孔
4：R25孔前端面
5：90×12面
6：Φ50孔
技術(shù)要求：
1.材料:HT200。
2.時(shí)效處理。
3.銳角倒鈍。
4.鑄件表面上不允許有冷隔、裂紋、縮孔和穿透性缺陷及嚴(yán)重的殘缺類缺陷（如欠鑄、機(jī)械損傷等）。
二. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 確定毛坯的制造形式
零件的材料為HT150，根據(jù)生產(chǎn)綱領(lǐng)以及零件在工作過程中所受的載荷情況，選用砂型鑄造。
2.2 基面的選擇的選擇
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一?；孢x擇的正確合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高。否則，加工工藝過程中會(huì)問題百出。
粗基準(zhǔn)的選擇：對(duì)閥蓋這樣的不規(guī)則零件來說，選擇好粗基準(zhǔn)是至關(guān)重要。我們選擇R25孔后端面、90×12面及50×12面作為定位粗基準(zhǔn)。
精基準(zhǔn)的選擇：精基準(zhǔn) 的選擇要考慮基準(zhǔn)重合的原則，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)要和工藝基準(zhǔn)重合，這在以后的工序里要進(jìn)行專門的計(jì)算，在這里就不多做說明。
2.3 制定工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。通過仔細(xì)考慮零件的技術(shù)要求后，制定以下工藝方案：
工序01：鑄造
工序02：時(shí)效處理
工序03：粗銑、半精銑結(jié)合面
工序04：粗銑、半精銑R25孔后端面
工序05：鉆2-Φ16孔
工序06：閥蓋與閥座裝配圖在一起
工序07：粗銑、半精銑R25孔前端面
工序08：粗銑、半精銑90×12面
工序09：粗鏜、半精鏜、精鏜Φ50孔
工序10：去毛刺
工序11：檢驗(yàn)至圖紙要求
工序12：入庫
2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定
閥蓋零件材料為HT200，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用砂型機(jī)鑄造毛坯。
1，結(jié)合面的加工余量
結(jié)合面的表面粗糙度為6.3,尺寸公差等級(jí)CT-8，加工余量等級(jí)MA-F級(jí)，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，表2.2-4，得Z=2.5mm，再由《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，表1.4-8知，需要經(jīng)過兩步加工（即粗銑——半精銑）方能滿足其精度要求。
粗銑 單邊余量Z=2.0
半精銑 單邊余量Z=0.5
2. R25后端面的加工余量
后端面的表面粗糙度為6.3,尺寸公差等級(jí)CT-8，加工余量等級(jí)MA-F級(jí)，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，表2.2-4，得Z=2.5mm，再由《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，表1.4-8知，需要經(jīng)過兩步加工（即粗銑——半精銑）方能滿足其精度要求。
粗銑 單邊余量Z=2.0
半精銑 單邊余量Z=0.5
3. 2-Φ16孔的加工余量
2-Φ16孔的尺寸不大，故采用實(shí)心鑄造，因孔的表面粗糙度要求不高，由《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，表1.4-7知，一步鉆削即可滿足其精度要求。
4. R25孔前端面的加工余量
R25孔前端面的表面粗糙度為6.3，尺寸公差等級(jí)CT-8，加工余量等級(jí)MA-F級(jí)，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，表2.2-4，得Z=2.5mm，再由《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，表1.4-8知，需要經(jīng)過兩步加工（即粗銑——半精銑）方能滿足其精度要求。
粗銑 單邊余量Z=2.0
半精銑 單邊余量Z=0.5
5. 90×12面的加工余量
90×12面的表面粗糙度為6.3，尺寸公差等級(jí)CT-8，加工余量等級(jí)MA-F級(jí)，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，表2.2-4，得Z=2.0mm，再由《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，表1.4-8知，需要經(jīng)過兩步加工（即粗銑——半精銑）方能滿足其精度要求。
粗銑 單邊余量Z=1.5
半精銑 單邊余量Z=0.5
6. Φ50孔的加工余量
Φ50孔的表面粗糙度為1.6，尺寸公差等級(jí)CT-7，加工余量等級(jí)MA-F級(jí)，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，表2.2-4，得Z=1.5mm，再由《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》，表1.4-8知，需要經(jīng)過三步加工（即粗鏜——半精鏜——精鏜）方能滿足其精度要求。
粗鏜 單邊余量Z=1.0
半精鏜 單邊余量Z=0.4
精鏜 單邊余量Z=0.1
7.其他不加工表面，鑄造即可滿足其精度要求。
2.5 確定切削用量及基本工時(shí)
工序04：粗銑、半精銑R25孔后端面
工步一：粗銑R25孔后端面
1. 選擇刀具
刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1） 決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮?，一次加工完?
2） 決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52型立式銑床說明書，其功率為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?00
當(dāng)＝600r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
3） 計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)：，，，
則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
工步二：半精銑R25孔后端面
1. 選擇刀具
刀具選取端面銑刀，刀片采用YG8,
，，，。
2. 決定銑削用量
1）決定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔坎淮螅淮渭庸ね瓿?
2）決定每次進(jìn)給量及切削速度
根據(jù)X52型立式銑床說明書，其功率為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
根據(jù)表查出 ，則
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選?。?00
當(dāng)＝600r/min時(shí)
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取
3）計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)：，，，
則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
三、 夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。
由指導(dǎo)老師的分配工序04：粗銑、半精銑R25后端面的銑床夾具。
3.1問題的提出
本夾具主要用于工序6：銑工件右端面，和其他面沒有任何位置度要求，因此我們選用已經(jīng)加工好的2-Φ14孔及其端面來定位
3.2切削力和夾緊力的計(jì)算
（1）刀具： 采用端銑刀 φ80mm z=24,
機(jī)床： X52K立式銑床
由[3] 所列公式 得
查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù)
z=24
代入上式，可得 F=889.4N
因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。
安全系數(shù) K=
其中：為基本安全系數(shù)1.5
為加工性質(zhì)系數(shù)1.1
為刀具鈍化系數(shù)1.1
為斷續(xù)切削系數(shù)1.1
所以
（2）夾緊力的計(jì)算
選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由
其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取
F=+G G為工件自重
夾緊螺釘：公稱直徑d=8mm，材料45鋼 性能級(jí)數(shù)6.8級(jí)
螺釘疲勞極限：
極限應(yīng)力幅：
許用應(yīng)力幅：
螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為
[s]=3.5~4 取[s]=4
得
滿足要求
經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠，
3.3定位誤差分析
一批工件在卡具中定位時(shí)，各個(gè)工件所占據(jù)的位置不完全一致，因此使加工后，各工件加工尺寸的不一致，而形成誤差，即工件定位時(shí)造成的加工表面相對(duì)工序基準(zhǔn)的誤差。
形成原因有兩個(gè)，一是由于定位基準(zhǔn) 與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合而造成。二是定位基準(zhǔn)與限位基準(zhǔn)不重合而造成。
根據(jù)零件圖可知，T=0.28mm， Td=0.25mm，，。
已知孔的形狀公差為0.28，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)公式，易知此結(jié)果符合。
3.4定向鍵與對(duì)刀裝置設(shè)計(jì)
定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個(gè)。其距離盡可能布置的遠(yuǎn)些。通過定向鍵與銑床工作臺(tái)T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對(duì)于工作臺(tái)的送進(jìn)方向具有正確的位置。
根據(jù)GB2207—80定向鍵結(jié)構(gòu)如圖3.1所示：
圖 3.1 夾具體槽形與螺釘圖
根據(jù)T形槽的寬度 a=12mm 定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如下：
表 3-1 定向鍵數(shù)據(jù)表
B
L
H
h
D
夾具體槽形尺寸
公稱尺寸
允差d
允差
公稱尺寸
允差D
12
-0.014
-0.045
20
8
3
10
5.7
12
+0.023
3
對(duì)刀裝置由對(duì)刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對(duì)位置。
由于本道工序是用來銑R25孔后端面，所以選用圓形對(duì)刀塊。圓形對(duì)刀塊的結(jié)構(gòu)和尺寸如圖3.2所示：
圖 3.2 對(duì)刀塊圖
塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)如下圖3.3所示：
圖 3.3 平塞尺圖
塞尺尺寸為：
表 3-2 平塞尺尺寸表
公稱尺寸H
允差d
C
2
-0.006
0.25
3.5夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說明
本夾具的定位基準(zhǔn)為R25孔前端面、結(jié)合面和一側(cè)面，其中R25孔前端面作為第一定位基準(zhǔn)，與定位塊相配合限制三個(gè)自由度，結(jié)合面和側(cè)面作為第二定位基準(zhǔn)，與支承板相配合限制兩個(gè)自由度，工作共被限制五個(gè)自由，Y軸移動(dòng)的沒被限制，因是加工R25孔后端面，此時(shí)那個(gè)自由度可以不被限制。夾緊則是兩移動(dòng)壓板、螺母等組成的夾緊機(jī)構(gòu)來實(shí)現(xiàn)。裝配圖如下圖所示。
裝配圖
總 結(jié)
設(shè)計(jì)即將結(jié)束了，時(shí)間雖然短暫但是它對(duì)我們來說受益菲淺的，通過這次的設(shè)計(jì)使我們不再是只知道書本上的空理論，不再是紙上談兵，而是將理論和實(shí)踐相結(jié)合進(jìn)行實(shí)實(shí)在在的設(shè)計(jì)，使我們不但鞏固了理論知識(shí)而且掌握了設(shè)計(jì)的步驟和要領(lǐng)，使我們更好的利用圖書館的資料，更好的更熟練的利用我們手中的各種設(shè)計(jì)手冊(cè)和AUTOCAD等制圖軟件，為我們踏入設(shè)計(jì)打下了好的基礎(chǔ)。
設(shè)計(jì)使我們認(rèn)識(shí)到了只努力的學(xué)好書本上的知識(shí)是不夠的，還應(yīng)該更好的做到理論和實(shí)踐的結(jié)合。因此同學(xué)們非常感謝老師給我們的辛勤指導(dǎo)，使我們學(xué)到了好多，也非常珍惜學(xué)院給我們的這次設(shè)計(jì)的機(jī)會(huì)，它將是我們畢業(yè)設(shè)計(jì)完成的更出色的關(guān)鍵一步。
致 謝
這次設(shè)計(jì)使我收益不小，為我今后的學(xué)習(xí)和工作打下了堅(jiān)實(shí)和良好的基礎(chǔ)。但是，查閱資料尤其是在查閱切削用量手冊(cè)時(shí)，數(shù)據(jù)存在大量的重復(fù)和重疊，由于經(jīng)驗(yàn)不足，在選取數(shù)據(jù)上存在一些問題，不過我的指導(dǎo)老師每次都很有耐心地幫我提出寶貴的意見，在我遇到難題時(shí)給我指明了方向，最終我很順利的完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)。
這次設(shè)計(jì)成績(jī)的取得，與指導(dǎo)老師的細(xì)心指導(dǎo)是分不開的。在此，我衷心感謝我的指導(dǎo)老師，特別是每次都放下她的休息時(shí)間，耐心地幫助我解決技術(shù)上的一些難題，她嚴(yán)肅的科學(xué)態(tài)度，嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神，精益求精的工作作風(fēng)，深深地感染和激勵(lì)著我。從課題的選擇到項(xiàng)目的最終完成，她都始終給予我細(xì)心的指導(dǎo)和不懈的支持。多少個(gè)日日夜夜，她不僅在學(xué)業(yè)上給我以精心指導(dǎo)，同時(shí)還在思想、生活上給我以無微不至的關(guān)懷，除了敬佩指導(dǎo)老師的專業(yè)水平外，她的治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)和科學(xué)研究的精神也是我永遠(yuǎn)學(xué)習(xí)的榜樣，并將積極影響我今后的學(xué)習(xí)和工作。在此謹(jǐn)向指導(dǎo)老師致以誠摯的謝意和崇高的敬意。
參 考 文 獻(xiàn)
1. 切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè),艾興、肖詩綱主編,機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994年
2.機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)，李益民主編，機(jī)械工業(yè)出版社出版，1994年
3.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)，哈爾濱工業(yè)大學(xué)、上海工業(yè)大學(xué)主編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1983年
4.機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)，東北重型機(jī)械學(xué)院、洛陽工學(xué)院、一汽制造廠職工大學(xué)編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社出版，1990年
5.金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社，1981年10月
6.機(jī)械制造工藝學(xué)，郭宗連、秦寶榮主編，中國建材工業(yè)出版社出版，1997年
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