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湖 南 科 技 大 學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
題目
閥體加工工藝及夾具設(shè)計(jì)
作者
李黎明
學(xué)院
瀟湘學(xué)院
專(zhuān)業(yè)
機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)號(hào)
1053010529
指導(dǎo)教師
萬(wàn)林林
二〇一四 年 六 月 一 日
湖 南 科 技 大 學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)書(shū)
機(jī)械制造及其自動(dòng)化 系 機(jī)械設(shè)計(jì)制造 教研室
教研室主任: （簽名） 2014 年 2 月 20 日
學(xué)生姓名: 李黎明 學(xué)號(hào): 1053010529 專(zhuān)業(yè): 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
1 設(shè)計(jì)（論文）題目及專(zhuān)題： 閥體加工工藝及夾具設(shè)計(jì)
2 學(xué)生設(shè)計(jì)（論文）時(shí)間：自 2014 年 2 月 20 日開(kāi)始至 2014 年 5 月 30 日止
3 設(shè)計(jì)（論文）所用資源和參考資料：
（1）上一學(xué)期所搜集的文獻(xiàn)資料；
（2）相關(guān)教材及、工藝手冊(cè)；
（3）要求熟練使用AutoCAD、PRO/E繪圖軟件。
4 設(shè)計(jì)（論文）應(yīng)完成的主要內(nèi)容：
（1）對(duì)所給零件進(jìn)行設(shè)計(jì)和建模，所給零件的工藝分析，計(jì)算、編寫(xiě)各加工工藝；
（2）夾具結(jié)構(gòu)的總體方案設(shè)計(jì)；
（3）定位分析與夾具定位誤差的計(jì)算；
（4）裝配圖設(shè)計(jì)、零件工作圖的設(shè)計(jì)；
（5）本設(shè)計(jì)的優(yōu)缺點(diǎn)分析；
（6）編寫(xiě)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)；
5 提交設(shè)計(jì)（論文）形式（設(shè)計(jì)說(shuō)明與圖紙或論文等）及要求：
（1）零件圖、裝配圖（Pro/E或AutoCAD完成），折合0號(hào)圖紙2.5張；
（2）編寫(xiě)的設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)不少于40頁(yè)；
（3）加工工藝卡一套；
6 發(fā)題時(shí)間： 2014 年 2 月 20 日
指導(dǎo)教師： （簽名）
學(xué) 生： （簽名）
湖 南 科 技 大 學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）指導(dǎo)人評(píng)語(yǔ)
[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的工作態(tài)度，研究?jī)?nèi)容與方法，工作量，文獻(xiàn)應(yīng)用，創(chuàng)新性，實(shí)用性，科學(xué)性，文本（圖紙）規(guī)范程度，存在的不足等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)]
李黎明同學(xué)在畢業(yè)過(guò)程中學(xué)習(xí)態(tài)度端正、誠(chéng)實(shí)、認(rèn)真，善于發(fā)現(xiàn)問(wèn)題并能及時(shí)解決問(wèn)題；能較好地運(yùn)用所學(xué)理論和專(zhuān)業(yè)知識(shí)獨(dú)立操作并解決零件加工工藝與夾具設(shè)計(jì)和實(shí)際問(wèn)題；所獲取資料完整，數(shù)據(jù)可靠、計(jì)算準(zhǔn)確，按時(shí)圓滿完成了任務(wù)書(shū)中規(guī)定的各項(xiàng)內(nèi)容；所設(shè)計(jì)的閥體加工工藝和三套夾具原理正確，結(jié)構(gòu)合理，圖紙規(guī)范，工藝卡片和工序卡片符合加工要求；說(shuō)明書(shū)條理清楚，立論準(zhǔn)確，論述充分、嚴(yán)謹(jǐn)，邏輯性強(qiáng)，分析正確、結(jié)論科學(xué)合理，文字通暢，書(shū)寫(xiě)工整，圖表完備、正確、整潔，中英文摘要通順、正確；具備了獨(dú)立思考問(wèn)題和解決問(wèn)題的能力，工作能力較強(qiáng)。
指導(dǎo)人：萬(wàn)林林 （簽名）
2014年 6月6 日
指導(dǎo)人評(píng)定成績(jī)：
湖 南 科 技 大 學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）評(píng)閱人評(píng)語(yǔ)
[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的文本格式、圖紙規(guī)范程度，工作量，研究?jī)?nèi)容與方法，實(shí)用性與科學(xué)性，結(jié)論和存在的不足等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)]
李黎明同學(xué)較好的完成了任務(wù)書(shū)中所規(guī)定的各項(xiàng)內(nèi)容，所設(shè)計(jì)的閥體加工工藝和三套夾具原理正確，結(jié)構(gòu)合理，圖紙規(guī)范，工藝卡片和工序卡片符合加工要求，工作量滿足規(guī)定。說(shuō)明書(shū)內(nèi)容充實(shí)，論據(jù)充分，撰寫(xiě)格式規(guī)范，層次清楚，結(jié)論科學(xué)合理，敘述文筆流暢。從畢業(yè)設(shè)計(jì)的完成情況可以看出：該同學(xué)表現(xiàn)出較強(qiáng)的科學(xué)研究、獨(dú)立分析、解決問(wèn)題的能力，具備了扎實(shí)的基礎(chǔ)理論和系統(tǒng)的專(zhuān)業(yè)知識(shí)。
評(píng)閱人： 鄧朝輝 （簽名）
2014年6 月 7日
評(píng)閱人評(píng)定成績(jī)：
湖 南 科 技 大 學(xué)
瀟湘學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯記錄
日期：
學(xué)生： 學(xué)號(hào)： 班級(jí)：
題目：
提交畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)下列材料：
1 設(shè)計(jì)（論文）說(shuō)明書(shū) 共 頁(yè)
2 設(shè)計(jì)（論文）圖 紙 共 頁(yè)
3 指導(dǎo)人、評(píng)閱人評(píng)語(yǔ) 共 頁(yè)
畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)評(píng)語(yǔ)：
[主要對(duì)學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）的研究思路，設(shè)計(jì)（論文）質(zhì)量，文本圖紙規(guī)范程度和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）的介紹，回答問(wèn)題情況等進(jìn)行綜合評(píng)價(jià)]
答辯委員會(huì)主任： （簽名）
委員： （簽名）
（簽名）
（簽名）
（簽名）
答辯成績(jī)：
總評(píng)成績(jī)：
摘 要
經(jīng)過(guò)幾十年改革開(kāi)放的快速發(fā)展，我國(guó)的裝備制造產(chǎn)業(yè)在國(guó)際水平上有了質(zhì)的飛躍，使我國(guó)進(jìn)入了制造業(yè)大國(guó)的行列，正朝向裝備制造強(qiáng)國(guó)邁進(jìn)。在當(dāng)今裝備制造產(chǎn)業(yè)不斷的向前發(fā)展中，對(duì)機(jī)械制造裝備各個(gè)環(huán)節(jié)也提出了更高的要求。
本設(shè)計(jì)為“閥體加工工藝及夾具設(shè)計(jì)”。閥體是構(gòu)成閥門(mén)壓力腔的主要零件，與閥蓋或管道（或機(jī)器設(shè)備）直接連接,與閥芯以及閥座密封圈一起形成密封后能夠有效承受介質(zhì)壓力,用來(lái)控制流體的方向、壓力和流量。
設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容包括：閥體的工藝分析與加工工藝規(guī)劃，計(jì)算編寫(xiě)加工工藝卡片與工序卡片；夾具結(jié)構(gòu)的總體方案設(shè)計(jì)；定位分析與夾具定位誤差計(jì)算；裝配圖及零件工作圖的設(shè)計(jì)。在工藝設(shè)計(jì)中首先對(duì)零件進(jìn)行分析，了解零件的工藝和加工要求，確定毛坯制造形式和尺寸，并選擇好零件的加工基準(zhǔn)，規(guī)劃零件的工藝路線；接著對(duì)零件各個(gè)工步的工序進(jìn)行尺寸計(jì)算，關(guān)鍵是確定各個(gè)工序的工藝裝備、切削用量和基本工時(shí)；然后進(jìn)行專(zhuān)用夾具的設(shè)計(jì)，確定定位與夾緊方案，設(shè)計(jì)選擇夾具的各組成部件，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)算夾具定位誤差，分析夾具結(jié)構(gòu)的合理性與不足之處，并進(jìn)行改進(jìn)。
文中采用PRO/E進(jìn)行夾具三維結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用AutoCAD繪制二維工程圖。分別針對(duì)銑端面、車(chē)內(nèi)孔、鉆銷(xiāo)孔等工序設(shè)計(jì)了三套專(zhuān)用夾具，能夠保證加工工藝的要求、提高生產(chǎn)效率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，其特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊，操作迅速、方便、省力，可以保證較高的加工精度和生產(chǎn)效率。
關(guān)鍵詞：定位，工藝規(guī)劃，工藝，誤差分析量
Abstract
After decades of rapid development of reform and opening up, China's equipment manufacturing industry at the international level has been a qualitative leap that China has entered the ranks of the big manufacturing country, is facing equipment manufacturing power forward. In today's equipment manufacturing industry continued to move forward in all aspects of machinery and equipment also put forward higher requirements.
The design for the "body and fixture design process." The valve body constitutes the main part of the pressure chamber is directly connected to the valve cover or pipe (or equipment), the valve body and the valve seat and the sealing ring is formed together with the medium to effectively withstand the pressure used to control the direction of fluid pressure and flow.
The main content of the design include: process analysis and process planning body, the calculation processing cards and writing processes card; overall program structure is designed fixtures; positioning jig positioning error analysis and calculation; assembly drawing and parts working drawings design. First of all parts for analysis in process design, process and understand the parts of the processing requirements, determine the form and dimensions of blank manufacturing and processing benchmark select routings good part of the planning of parts; then on the part of each process step size calculation performed The key is to identify the various processes of technology and equipment, and cutting the amount of basic work; then special fixture designed to determine the positioning and clamping solutions, design options for each fixture component parts, such as positioning elements, clamping elements, guiding elements, clip Specific connection with the machine parts and other components; computing fixture positioning error analysis of the reasonableness of the fixture structure and shortcomings, and make improvements.
This paper uses PRO / E conducted fixture design three-dimensional structure, the use of AutoCAD drawing two-dimensional drawings. Respectively, for face milling, interior holes drilled pin holes and other processes designed three special fixture, to ensure processing requirements, improve production efficiency, reduce labor intensity and scope of the expansion process of the machine, which features a compact, fast operation , convenient, energy, can ensure high precision and productivity.
Keywords: positioning, process planning, process, analyze the amount of error
vi
湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）
目 錄
第一章 緒論····························································1
1.1 課題背景·························································1
1.2 夾具的發(fā)展歷程···················································1
1.3 小結(jié)······························································2
第二章 零件的分析······················································3
2.1 零件的用途························································3
2.2 閥體的技術(shù)要求···················································4
2.3 閥體的工藝分析····················································5
第三章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)···················································6
3.1 確定毛坯的制造方法···············································6
3.2 零件生產(chǎn)類(lèi)型的確定················································7
3.3 毛坯的設(shè)計(jì)·······················································8
3.4 選擇定位基準(zhǔn)·····················································8
3.4.1精基準(zhǔn)的選擇·················································9
3.4.2粗基準(zhǔn)的選擇·················································9
3.5 表面加工方法的選擇···············································9
3.6 工藝路線的確定··················································10
3.7 工序裝備的選用··················································12
3.7.1機(jī)床的選擇···················································12
3.7.2刀具的選擇··················································13
3.7.3量具的選擇···················································14
3.8 工序基準(zhǔn)的選擇···················································14
第四章 切削用量的選擇及時(shí)間額定的計(jì)算······························15
第五章 夾具設(shè)計(jì)·······················································30
5.1 銑床夾具的設(shè)計(jì)···················································31
5.1.1銑床夾具的定位方式··········································31
5.1.2定位誤差分析與計(jì)算以及定位元件的選擇·······················34
5.1.3以銑左右端面夾具設(shè)計(jì)為例····································35
II
5.1.4定位基準(zhǔn)的選擇··············································35
5.1.5切削力及夾緊力計(jì)算··········································36
5.1.6定位誤差分析················································37
5.1.7夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明······································37
4.2 鉆床夾具的設(shè)計(jì)··················································38
4.3 車(chē)床夾具的設(shè)計(jì)··················································44
第六章 結(jié)論····························································46
參考文獻(xiàn)·······························································47
致謝····································································48
IV
第一章 緒 論
1.1 課題背景
如今時(shí)代的科學(xué)技術(shù)、各種新型材料、新工藝以及新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，機(jī)械制造技術(shù)正向著高質(zhì)量、高效率和低成本的國(guó)際方向發(fā)展。各種新工藝的出現(xiàn)，已經(jīng)突破傳工藝加工的范圍，能加工很多難加工材料、形狀復(fù)雜的型面和一些具有特殊技術(shù)要求的零件。數(shù)控機(jī)床可提高加工效率和小零件的精度要求以及形狀復(fù)雜的零件。在計(jì)算方法和計(jì)算機(jī)技術(shù)的飛速發(fā)展，加快了發(fā)展進(jìn)程的步伐，從而使自動(dòng)化技術(shù)提高一個(gè)新的階段。
經(jīng)過(guò)現(xiàn)代制造技術(shù)和機(jī)械制造工藝自動(dòng)化的長(zhǎng)期發(fā)展，夾具也在不斷的創(chuàng)新中，發(fā)揮了十分重要的作用。夾具及固定裝置可以提高零件的加工質(zhì)量、加工速度和生產(chǎn)效率，大大降低生產(chǎn)成本。因此不管在傳統(tǒng)制造或者現(xiàn)代制造系統(tǒng)內(nèi)，夾具都是重要的加工工藝裝備。
閥體加工工藝和夾具機(jī)械設(shè)計(jì)是在學(xué)完機(jī)械加工技術(shù)、機(jī)械制造技術(shù)、機(jī)械制圖、機(jī)械工程材料和課程設(shè)計(jì)之后，才正確地解決一個(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(wèn)題，并設(shè)計(jì)出專(zhuān)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)。
1.2 夾具的發(fā)展歷程
夾具在其發(fā)展的200多年歷史中，一共經(jīng)歷了3個(gè)階段：第1階段，夾具是工件加工、制造的各道工序中的重要夾緊裝置，發(fā)揮著夾固工件及其重要的功用。第2階段，軍事生產(chǎn)以及內(nèi)燃機(jī)發(fā)明，汽車(chē)行業(yè)的快速發(fā)展，夾具逐漸在規(guī)模生產(chǎn)中發(fā)揮出其高效率及穩(wěn)定加工質(zhì)量的優(yōu)越性，夾緊裝置的結(jié)構(gòu)也逐漸提高，并逐步發(fā)展成為工藝設(shè)備，工藝系統(tǒng)就是這一階段的重要組成部分，高效率是其主要特點(diǎn)。在前二個(gè)階段，隨著電子技術(shù)和數(shù)控技術(shù)，現(xiàn)代化的設(shè)備和高適應(yīng)性，自動(dòng)化的快速發(fā)展已經(jīng)慢慢使夾具和工具整合，使得小批量的生產(chǎn)效率，循序漸進(jìn)的方法，以專(zhuān)業(yè)級(jí)大規(guī)模生產(chǎn)。這個(gè)階段，高精密夾具適應(yīng)性強(qiáng)的主要特征。夾具可以預(yù)見(jiàn)，夾具在不一個(gè)階段的主要發(fā)展趨勢(shì)將是逐步提高智能化水平。
1.3 小結(jié)
一套優(yōu)良的夾具設(shè)計(jì)一般情況下可大大加快生產(chǎn)，以提高零件的生產(chǎn)效率、加工質(zhì)量和提高穩(wěn)定性。尤其是那些外形輪廓結(jié)構(gòu)較復(fù)雜的，不規(guī)則的閥體，幾乎各道工序都離不開(kāi)專(zhuān)門(mén)設(shè)計(jì)的高效率夾具。目前，中等生產(chǎn)規(guī)模的機(jī)械加工生產(chǎn)企業(yè)，其夾具的設(shè)計(jì)，制造工作量，占新產(chǎn)品工藝準(zhǔn)備工作量的50%—80%。生產(chǎn)設(shè)計(jì)階段，對(duì)夾具的選擇和設(shè)計(jì)工作的重視程度，絲毫也不壓于對(duì)機(jī)床設(shè)備及各類(lèi)工藝參數(shù)的慎重選擇。夾具的設(shè)計(jì)，制造和生產(chǎn)過(guò)程中對(duì)夾具的正確使用，維護(hù)和調(diào)整，對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)的優(yōu)劣起著舉足輕重的作用。
第二章 零件的分析
2.1 零件的用途
圖2.1 閥體零件pro/e圖
此零件是閥體零件, 零件三維圖如圖1.1。
閥體是構(gòu)成閥門(mén)壓力腔的主要零件，與閥蓋或管道（或機(jī)器設(shè)備）直接連接,與閥芯以及閥座密封圈一起形成密封后能夠有效承受介質(zhì)壓力,用來(lái)控制流體的方向、壓力和流量。
第1類(lèi)自動(dòng)閥：依賴(lài)介質(zhì)(液體或者氣體)自身的能力實(shí)現(xiàn)自行動(dòng)作的閥。好比回閥，減壓閥，安全閥，控制閥和蒸汽疏水閥。
第2類(lèi)驅(qū)動(dòng)閥：依靠手動(dòng)、電動(dòng)、液動(dòng)和氣動(dòng)來(lái)控制動(dòng)作的閥。好比旋塞閥、閘閥，截止閥、節(jié)流閥和蝶閥以及球閥等。
2.2 閥體的技術(shù)要求
表2.1 參照閥體的零件圖紙整理出閥體的主要技術(shù)要求
加工表面
表面粗糙度Ra/mm
尺寸及偏差/mm
形位公差/mm
底面
3.2
94
—
Φ6mm孔
—
—
—
前后端面
1.6
24
//
0.015
A
左右端面
3.2
16 +0.032 0
—
槽
1.6
33
—
內(nèi)圓
1.6
R17
↗
0.015
M12螺紋孔
—
—
—
Φ5mm銷(xiāo)孔
—
?5
—
M6螺紋孔
—
—
—
2.3 零件的工藝分析
圖2.2 閥體零件
這樣的零件材料是HT200，灰口鑄鐵是一種脆性材料，它不經(jīng)鍛造或沖壓。但優(yōu)良的鑄造性能和灰鑄鐵的切削加工。有三組份的加工表面，有該請(qǐng)求的位置。下面是本零件應(yīng)當(dāng)加工的表面和加工表面之間的定位要求：
1．被用作相應(yīng)的組的表面上的參考點(diǎn)A加工表面包括以33毫米寬的槽，而內(nèi)圓2Φ33mm，其對(duì)應(yīng)于該工作表面A，A并平行于基準(zhǔn)表面的表面平面參考基線A.哦，低于Φ33mm端面跳動(dòng)0.15。
2．一個(gè)是加工面彼此的基準(zhǔn)為基準(zhǔn)，主要是加工上下端面上的6 M6螺紋孔和2Φ5mm的銷(xiāo)孔。
3．在底部和加工表面的2個(gè)φ6mm的基準(zhǔn)孔，該組的加工表面，主要是2個(gè)M12螺紋孔。
第三章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1 確定毛坯的制造方法
零件的材料是HT200，由于生產(chǎn)零件，部件和相對(duì)較小的外形尺寸，采用砂型鑄造和成型外殼機(jī)械鑄造兩種，加工余量要求等級(jí)為E~G級(jí)，以確保尺寸鑄件的要求，提高生產(chǎn)效率，以確保準(zhǔn)確性。
表3.1 各加工表面的總余量
加工表面
基本尺寸
加工余量等級(jí)
加工余量數(shù)值
說(shuō)明
8420mm底面
94mm
G
2.5mm
單側(cè)加工
厚24mm前
后端面
24mm
E
1.5mm
雙側(cè)加工
2424mm
左右端面
68mm
F
2mm
雙側(cè)加工
深24mm槽
33mm
F
2mm
雙側(cè)加工
R17mm內(nèi)圓
R17mm
F
2mm
單側(cè)加工
表3.2 鑄件主要尺寸的公差
加工表面
基本尺寸
總余量
毛培尺寸
公差CT
8420mm底面
94mm
2.5mm
96.5mm
1.6
厚24mm前
后端面
24mm
3mm
27mm
1.2
2424mm
左右端面
68mm
4mm
72mm
1.4
3324mm槽
33mm
4mm
29mm
1.4
R17mm內(nèi)圓
R17mm
2mm
R15mm
1.4
3.2 零件生產(chǎn)類(lèi)型的確定
表3.3 不同機(jī)械產(chǎn)品的零件質(zhì)量型別表
加工零件的質(zhì)量/kg
機(jī)械產(chǎn)品類(lèi)別
重型零件
>30
中型零件
輕型零件
電子工業(yè)機(jī)械
4~30
<4
中、小型機(jī)械
>50
15~50
<15
重型機(jī)械
>2000
100~2000
<100
資料來(lái)源：《課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》
由表3.3可以知道閥體為輕型零件。
產(chǎn)品的生產(chǎn)綱領(lǐng)是指產(chǎn)品一年的生產(chǎn)量，生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類(lèi)型和加工工藝的制定有著緊密的聯(lián)系。
零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)由計(jì)算公式所示：
N=Qn(1+α)(1+β) (3.4)
式中：N——零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)；件/年。
Q——產(chǎn)品的年產(chǎn)量；10000臺(tái)/年。
n——每一臺(tái)產(chǎn)品中該零件的數(shù)量；1件/臺(tái)。
α——備品率；取3％～5％。
β——廢品率；取0.5％～0.1％。
由計(jì)算公式（3.4）可以計(jì)算出每年的生產(chǎn)量，通過(guò)生產(chǎn)訪問(wèn)以及查閱的相關(guān)資料可以得知零件的類(lèi)型。
N=Qn(1+α)(1+β)
=10000×1×(1+4%)(1+0.8%)
=11230件/年
表3.5 機(jī)械加工零件生產(chǎn)類(lèi)型劃分
產(chǎn)品類(lèi)型
重型零件
中型零件
輕型零件
單件類(lèi)型
5以下
20以下
100以下
成批
生產(chǎn)
小批
5~10
20~200
100~500
中批
100~300
200~500
500~5000
大批
300~1000
500~5000
5000~50000
大量生產(chǎn)
1000以上
5000以上
50000以上
資料來(lái)源：《課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)》
由表3.5可以知道閥體為大批生產(chǎn)
3.3 毛坯的設(shè)計(jì)
圖3.1閥體毛坯
閥體零件材質(zhì)為HT200，硬度選擇200HBS，空重約0.51千克。大量生產(chǎn)類(lèi)型，采用砂型鑄造和成型外殼機(jī)械兩種方法。
基于上述原來(lái)文件和加工工藝，以確定每個(gè)單獨(dú)的加工表面的被加工尺寸，以確定每個(gè)加工余量和表面處理的尺寸，因此，坯件的尺寸可以被確定，粗糙形狀的實(shí)際的大小和數(shù)字是“閥體”部分草圖。
3.4 選擇定位基準(zhǔn)
零件體在加工裝夾過(guò)程中，用來(lái)確定位置的基準(zhǔn)被我們稱(chēng)為定位基準(zhǔn)，正確選擇定位基準(zhǔn)的設(shè)計(jì)，是加工過(guò)程中及其重要內(nèi)容之一，是用來(lái)確定加工精度重要保證。
定位基準(zhǔn)有精基準(zhǔn)、粗基準(zhǔn)以及輔助基準(zhǔn)。在第一處理步驟中，只有未處理過(guò)的表面用來(lái)作定位基準(zhǔn)表面(即為粗基準(zhǔn))。在此后續(xù)工序進(jìn)程中，即利用加工表面作為定位基準(zhǔn)（即為精基準(zhǔn)）。
在規(guī)劃加工工藝之時(shí)，首先必須考慮如何才能保證精度和準(zhǔn)確度可以達(dá)到不同的表面處理它選擇的參考，然后再考慮適當(dāng)?shù)拇只鶞?zhǔn)的選擇，以?xún)?yōu)良的加工平面了。要使工件便于裝夾以及易于得到所需加工精度，可以在工件上某些部位作為輔助基準(zhǔn)，用來(lái)定位。應(yīng)從零件的全體加工工藝過(guò)程的全部出發(fā)，經(jīng)過(guò)分析零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)及技術(shù)要求的基礎(chǔ)之上，依據(jù)粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)的選擇原則，合適的選擇定位基準(zhǔn)。
3.4.1 精基準(zhǔn)的選擇
（1）基準(zhǔn)重合原則：應(yīng)盡量選用被加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)。這樣可以避免因基準(zhǔn)不重合而引起的誤差。
（2）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則：應(yīng)選擇多個(gè)表面加工時(shí)都能使用的定位基準(zhǔn)作為精基準(zhǔn)。這樣便于保證各加工表面間的相互位置精度，避免基準(zhǔn)變換所產(chǎn)生的誤差，并簡(jiǎn)化夾具的設(shè)計(jì)制造工作。
（3）互為基準(zhǔn)原則：當(dāng)兩個(gè)表面的相互位置精度及其自身的尺寸與形狀精度都要求很高時(shí)，可采用這兩個(gè)表面互為基準(zhǔn)，反復(fù)多次進(jìn)行精加工。
（4）自為基準(zhǔn)原則：在某些要求加工余量盡量小而均勻的精加工工序中，應(yīng)盡量選擇加工表面本身作為定位基準(zhǔn)。
3.4.2 粗基準(zhǔn)的選擇
選擇粗基準(zhǔn)就是為第一道加工的工序提供定位基準(zhǔn)，并且為隨后的加工工序提供精基準(zhǔn)，保證加工質(zhì)量，因此在選擇粗基準(zhǔn)時(shí)要注意以下原則：
（1）合理分配各加工表面加工余量的原則 如果要使工件的重要表面加工余量均勻，則選擇該表面的毛坯面作為粗基準(zhǔn)。
（2）保證相互位置要求原則 對(duì)于同時(shí)具有加工表面與不加工表面的工件，為了保證不加工表面與加工表面之間的位置要求，選擇不加工表面作粗基準(zhǔn)。如果零件上有多個(gè)不加工表面，則應(yīng)以其中與加工表面相互位置要求較高的表面作粗基準(zhǔn)。
（3）粗基準(zhǔn)在同一尺寸方向上一般只能使用一次原則 因?yàn)榇只鶞?zhǔn)本身是毛坯面，表面粗糙度和精度均較差，如果在兩次裝夾中使用同一粗基準(zhǔn)，會(huì)增加兩組表面之間的位置度誤差。
（4）便于工件裝夾原則 選擇選擇粗基準(zhǔn)應(yīng)夾緊可靠，定位準(zhǔn)確，操作方便，夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。
粗基準(zhǔn)的選擇：面對(duì)零件的加工來(lái)看，粗基準(zhǔn)的挑選對(duì)后面的精加工非常重要。從零件圖中可以看得，閥體零件形狀還算比較規(guī)則，因此粗基準(zhǔn)比較容易選擇。
3. 5 表面加工方法的選擇
根據(jù)閥體零件圖的尺寸精度和表面粗糙度的各處理，機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)教程處理方法可以為每個(gè)工件的表面來(lái)確定，如表3.6所示的表面。
表3.6 閥體零件各個(gè)表面加工方案
加工表面
經(jīng)濟(jì)精度
表面粗糙度
Ra/mm
加工方案
備注
鍛造
—
—
—
—
時(shí)效處理
—
—
—
—
84 20mm銑底面
IT11~IT12
3.2
粗銑-半精銑
表 1-11
6mm底孔
IT8~IT10
1.6
鉆-鉸
表 1-10
前后端面
IT11~IT12
1.6
粗銑-半精銑
表 1-11
2424mm左右端面
IT11~IT12
3.2
粗銑-半精銑
表 1-11
槽
IT11~IT12
1.6
粗銑-半精銑
表 1-11
R17mm內(nèi)圓
IT8~IT10
3.2
粗車(chē)-半精車(chē)
表 1-9
M12螺紋孔
—
—
—
—
5mm銷(xiāo)孔
IT8~IT10
1.6
鉆-鉸
表 1-10
M6螺紋孔
—
—
—
—
去毛刺
—
—
—
—
檢測(cè)
—
—
—
—
3.6 工藝路線的確定
影響閥體零件加工工藝路線的因素有很多，為了開(kāi)發(fā)出最好的工藝路線要考慮工藝路線的發(fā)展將需要制定出一些工藝路線，比較這些多條路線，在哪里可以找到一個(gè)很好的結(jié)合是各種因素現(xiàn)在部分的過(guò)程中，發(fā)展以下兩種具體方案的比較分析如下：
方案一
工序1：鑄造毛坯
工序2：退火（消除應(yīng)力）
工序3：粗銑長(zhǎng)84mm，寬20mm的底面，至高度為95，半精銑長(zhǎng)84mm，寬20mm的底面，至高度為95，Ra3.2um。
工序4：鉆2的底孔，至5.8mm，精鉸6mm的底孔，至6mm。
工序5：粗銑前后端面，至厚度為25，半精銑前后端面，至厚度為24，Ra1.6um。
工序6：粗銑長(zhǎng)24mm，寬24mm的左右端面，至厚為69.5，半粗銑長(zhǎng)24mm，寬24mm的左右端面，至厚為68，Ra3.2um。
工序7：粗銑寬為33mm，厚為24mm的槽，至寬為31.5，半粗銑寬為33mm，厚24mm的槽，至寬為33，Ra1.6。
工序8：粗R17mm的內(nèi)圓，至R16.25，精車(chē)R17mm的內(nèi)圓，至R17，Ra1.6mm。工序9：鉆左右端面上2M12的螺紋孔，至10.5mm，攻絲左右端面上2M12
的螺紋孔，至12mm。
工序10：鉆25mm的銷(xiāo)孔，至4.8mm，精鉸25mm的銷(xiāo)孔，至5mm。
工序11：鉆6M6mm的螺紋孔，至5.2mm，攻絲6M6mm的螺紋孔，至6mm。
工序12：去毛刺
工序13：檢驗(yàn)
方案二
工序1：鑄造毛坯
工序2：退火（消除應(yīng)力）
工序3：粗銑長(zhǎng)84mm，寬20mm的底面，至高度為95，半精銑長(zhǎng)84mm，寬20mm
的底面，至高度為95，Ra3.2um。
工序4：粗銑前后端面，至厚度為25，半精銑前后端面，至厚度為24，Ra1.6um。工序5：粗銑長(zhǎng)24mm，寬24mm的左右端面，至厚為69.5，半粗銑長(zhǎng)24mm，
寬24mm的左右端面，至厚為68，Ra3.2um。
工序6：粗R17mm的內(nèi)圓，至R16.25精車(chē)R17mm的內(nèi)圓，至R17，Ra1.6mm。工序7：粗銑寬為33mm，厚為24mm的槽，至寬為31.5，半粗銑寬為33mm厚
24mm的槽，至寬為33，Ra1.6。
工序8：鉆左右端面上2M12的螺紋孔，至10.5mm，攻絲左右端面上2M12 的螺紋孔，至12mm。
工序9：鉆6M6mm的螺紋孔，至5.2mm，攻絲6M6mm的螺紋孔，至6mm。
工序10：鉆25mm的銷(xiāo)孔，至4.8mm，精鉸25mm的銷(xiāo)孔，至5mm。
工序11：鉆2的底孔，至5.8mm，精鉸6mm的底孔，至6mm。
工序12：去毛刺
工序13：檢驗(yàn)
有兩個(gè)方案，區(qū)別之后銑方案二33毫米寬槽之后鉆2個(gè)M12螺紋孔，這樣會(huì)影響加工精度，難以保證加工精度。而銑方案一在鉆了26mm的孔之后才鉆2M12的螺紋孔，這樣可以利用26mm的孔作為定位基準(zhǔn)。所以加工時(shí)，從誤差大小的方面考慮，方案二誤差比方案一的誤差較大，綜合考慮應(yīng)該選擇方案一。
表3.7 閥體加工工藝路線
工序號(hào)
工序名稱(chēng)
1
鑄造毛坯
2
退火（消除應(yīng)力）
3
粗銑長(zhǎng)84mm，寬20mm的底面，至高度為95，半精銑長(zhǎng)84mm，寬20mm的底面，至高度為95，Ra3.2um。
4
鉆2的底孔，至5.8mm，精鉸6mm的底孔，至6mm。
5
粗銑前后端面，至厚度為25，半精銑前后端面，至厚度為24，Ra1.6um。
6
粗銑長(zhǎng)24mm，寬24mm的左右端面，至厚為69.5，半粗銑長(zhǎng)24mm，寬24mm的左右端面，至厚為68，Ra3.2um。
7
粗銑寬為33mm，厚為24mm的槽，至寬為31.5，半粗銑寬為33mm，厚24mm的槽，至寬為33，Ra1.6。
8
粗R17mm的內(nèi)圓，至R16.25，精車(chē)R17mm的內(nèi)圓，至R17，Ra1.6mm。
9
鉆左右端面上2M12的螺紋孔，至10.5mm，攻絲左右端面上2M12的螺紋孔， 至12mm。
10
鉆25mm的銷(xiāo)孔，至4.8mm，精鉸25mm的銷(xiāo)孔，至5mm。
11
鉆6M6mm的螺紋孔，至5.2mm，攻絲6M6mm的螺紋孔，至6mm。
12
去毛刺
13
檢驗(yàn)
3.7 工藝裝備的選用
3.7.1 機(jī)床的選擇
機(jī)床設(shè)備是否正確使用不但會(huì)影響工件的加工質(zhì)量，并且還與工件的加工效率和生產(chǎn)成本密切相關(guān)，所以在選擇機(jī)床時(shí)需要注意以下4個(gè)方面的因素：
（1）機(jī)器尺寸和規(guī)格應(yīng)與工件輪廓尺寸兼容，避免選擇規(guī)格不符合機(jī)器的條件。
（2）機(jī)床的生產(chǎn)效率應(yīng)當(dāng)與已制定的生產(chǎn)綱領(lǐng)已規(guī)定的生產(chǎn)類(lèi)型相匹配。
（3）機(jī)床的加工精度范圍應(yīng)當(dāng)與工件在此工序已要求的加工精度相匹配。
（4）機(jī)床的選擇應(yīng)當(dāng)充分考慮到工廠現(xiàn)擁有的裝備、技術(shù)條件。假如工件的精度要求太高、工件尺寸太大，工廠又缺少與之相適應(yīng)的裝備，此時(shí)應(yīng)當(dāng)考慮使用專(zhuān)用機(jī)床后在改裝現(xiàn)有裝備。
依據(jù)以上機(jī)床相關(guān)的選擇原則具體選擇詳情如下所示：
工序以粗銑長(zhǎng)84mm，寬20mm的底面，至高度為95，半精銑長(zhǎng)84mm，寬20mm的底面，至高度為95，Ra3.2um。選擇X51立式銑床進(jìn)行加工。
工序以粗銑前后端面，至厚度為25，半精銑前后端面，至厚度為24，Ra1.6um。選擇X51立式銑床進(jìn)行加工。
工序以粗銑長(zhǎng)24mm，寬24mm的左右端面，至厚為69.5，半粗銑長(zhǎng)24mm，寬24mm的左右端面，至厚為68，Ra3.2um。選擇X51立式銑床進(jìn)行加工。
工序以粗銑寬為33mm，厚為24mm的槽，至寬為31.5，半粗銑寬為33mm，厚24mm的槽，至寬為33，Ra1.6。選擇X51立式銑床進(jìn)行加工。
工序以粗R17mm的內(nèi)圓，至R16.25，精車(chē)R17mm的內(nèi)圓，至R17，Ra1.6mm。選擇專(zhuān)用車(chē)床進(jìn)行加工。
工序鉆2的底孔，至5.8mm，精鉸6mm的底孔，至6mm。選擇Z525立式鉆床。
工序鉆25mm的銷(xiāo)孔，至4.8mm，精鉸25mm的銷(xiāo)孔，至5mm。選擇Z525立式鉆床。
工序鉆左右端面上2M12的螺紋孔，至10.5mm，攻絲左右端面上2M12的螺紋孔， 至12mm。選擇Z525立式鉆床。
工序鉆6M6mm的螺紋孔，至5.2mm，攻絲6M6mm的螺紋孔，至6mm。選擇Z525立式鉆床。
3.7.2 刀具的選擇
（1）銑刀根據(jù)資料選用硬質(zhì)合金面銑刀。
（2）鉆6mm的底孔選用錐柄麻花鉆，精鉸6mm的底孔選用鉸刀。
（3）鉆5mm和鉸5mm的銷(xiāo)孔，選用麻花鉆和錐柄機(jī)用鉸刀。
（4）鉆M12的螺紋孔和攻絲，選用錐柄階梯麻花鉆和絲錐。
（5）鉆M6的螺紋孔，選用麻花鉆和絲錐。
（6）車(chē)R17mm的內(nèi)圓，選用內(nèi)圓車(chē)刀。
3.7.3 量具的選擇
本閥體的生產(chǎn)屬于中批量生產(chǎn)，測(cè)量時(shí)應(yīng)該盡量使用通用量具。根據(jù)該規(guī)定，尺寸公差及其他技術(shù)要求，參考手冊(cè)測(cè)量選擇如下的部件的表面粗糙度：
（1） 加工面的量具：選擇分度值為0.02mm的游標(biāo)卡尺。
（2）加工孔的量具：為5mm可選讀數(shù)0.01毫米測(cè)量范圍0?30毫米和25毫米?50毫米內(nèi)徑千分尺。
（3）加工槽所用量具：選擇讀數(shù)值為0.02mm測(cè)量范圍為0～150mm的深度游標(biāo)卡尺和卡規(guī)。
3.8 工序基準(zhǔn)的選擇
工序是在工序圖中用來(lái)標(biāo)定已被加工過(guò)的表面位置尺寸以及位置精度的基準(zhǔn)。已標(biāo)定過(guò)的位置尺寸以及位置精度有差異稱(chēng)為工序尺寸與工序技術(shù)要求，工序尺寸與工序技術(shù)要求的內(nèi)容
在加工之后應(yīng)該進(jìn)行測(cè)量，測(cè)量時(shí)使用的基準(zhǔn)稱(chēng)作測(cè)量基準(zhǔn)。一般工序基準(zhǔn)與測(cè)量基準(zhǔn)重合。
工序基準(zhǔn)的選擇應(yīng)當(dāng)注意以下3點(diǎn)：
（1）選擇過(guò)程的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為基礎(chǔ)來(lái)檢測(cè)過(guò)程的尺寸是設(shè)計(jì)尺寸檢測(cè)，檢測(cè)有助于減少工作量。
（2）這個(gè)過(guò)程是基于固定的位置，以確保準(zhǔn)確性和不需要試切，工藝基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)應(yīng)該一致。
（3）安裝過(guò)程中，在每個(gè)加工面之間的步長(zhǎng)大小只有一次，每面應(yīng)與設(shè)計(jì)尺寸相同。
第四章 切削用量的選擇及時(shí)間定額的計(jì)算
1.工序3——粗半精銑底面
（1）工步1：粗銑底面
1）機(jī)床：X51立式銑床
選擇刀具：60mm端面銑刀。
2）刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金端面銑刀，刀片采用YG8。
背吃刀量： 刀具直徑：
依據(jù)查表選取銑削速度： 齒數(shù)：5
3） 確定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔勘容^小，可一次加工完成
銑削深度：
4） 確定每次進(jìn)給量和切削速度
依據(jù)X51型銑床說(shuō)明書(shū)，可知功率為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
依據(jù)表查出進(jìn)給量為，
由公式： （4.1）
則主軸轉(zhuǎn)速：
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取主軸轉(zhuǎn)速：＝590
由公式： （4.2）
實(shí)際銑削速度：
5） 計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)：，，5。
由公式： （4.3）
則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
（2）工步2：半精銑底面
1）機(jī)床：X51立式銑床
選擇刀具：60mm端面銑刀。
2）刀具選取不重磨損硬質(zhì)合金端面銑刀，刀片采用YG8。
背吃刀量： 刀具直徑：
依據(jù)查表選取銑削速度： 齒數(shù)：
3） 確定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔勘容^小，可一次加工完成
銑削深度：
4） 確定每次進(jìn)給量和切削速度
依據(jù)X51型銑床說(shuō)明書(shū)，可知功率為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
依據(jù)表查出進(jìn)給量為
由公式： （4.4）
則主軸轉(zhuǎn)速：
按照機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取主軸轉(zhuǎn)速：＝725
由公式： （4.5）
實(shí)際銑削速度：
5） 計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)：，，5。
由公式： （4.6）
則機(jī)動(dòng)工時(shí)為
2.工序4——鉆、精鉸底孔26底孔
（1）工步1：鉆26底孔
1)機(jī)床：Z525立式鉆床
刀具：依據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表10-61選擇高速鋼麻花鉆5.8mm。
2）進(jìn)給量： 選取f=0.13mm/r
3）確定被車(chē)刀量： （4.7）
4）切削速度： V=24~34m/min， 選取V=24m/min
5）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
ns== 1317r/min （4.8）
與1317r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為1360r/min。現(xiàn)選取=1360r/min。
因此實(shí)際切削速度== （4.9）
6) 切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1可得l=10mm; =1mm;=3.9mm;
由公式： t=i （4.10）
t=2（） =2（）=0.1686min
（2）工步2：精鉸26底孔
1)機(jī)床：Z525立式鉆床
刀具：依據(jù)《機(jī)械加工工藝手冊(cè)》表10-61選擇高速鋼麻花鉆。
2）進(jìn)給量： 選取f=0.10mm/r
3）確定被車(chē)刀量： （4.11）
4）切削速度：依據(jù)查表選取V=10m/min
5）確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
ns== 530.52r/min （4.12）
與530.52r/min相近的機(jī)床轉(zhuǎn)速為545r/min?，F(xiàn)選取=545r/min。
因此實(shí)際切削速度== （4.13）
6) 切削工時(shí)，按《工藝手冊(cè)》表6.2-1，可得l=10mm;=1mm;=1.1mm;
由公式： t=i （4.14）
t=2（） =2（）=0.444min
3.工序5——粗、半精銑前后端面
（1）工步1：粗銑前后端面
1) 機(jī)床：X51立式銑床
選擇刀具：100mm端面銑刀。
2) 刀具選擇不重磨損硬質(zhì)合金端面銑刀，刀片采用YG8。
背吃刀量： 刀具直徑：
依據(jù)查表選取銑削速度： 齒數(shù)：
3)確定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔勘容^小，可一次加工完成
銑削深度：
4)確定每次進(jìn)給量和切削速度
依據(jù)X51型銑床說(shuō)明書(shū)，可知功率為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
依據(jù)表查出進(jìn)給量為：，
由公式： （4.15）
則主軸轉(zhuǎn)速：
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取主軸轉(zhuǎn)速＝380
由公式： （4.16）
實(shí)際銑削速度：
5)計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)：，，15mm。
由公式： （4.17）
則機(jī)動(dòng)工時(shí)為：2.76min
（2）工步2：半精銑前后端面
1) 機(jī)床：X51立式銑床
選擇刀具：100mm端面銑刀。
2) 刀具選擇不重磨損硬質(zhì)合金端面銑刀，刀片采用YG8。
背吃刀量： 刀具直徑：
依據(jù)查表選取銑削速度： 齒數(shù)：
3)確定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔勘容^小，可一次加工完成
銑削深度：
4)確定每次進(jìn)給量和切削速度
依據(jù)X51型銑床說(shuō)明書(shū)，可知功率為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
依據(jù)表查出進(jìn)給量為：，
由公式： （4.18）
則主軸轉(zhuǎn)速：
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取主軸轉(zhuǎn)速＝490
由公式： （4.19）
實(shí)際銑削速度：
5)計(jì)算工時(shí)
切削工時(shí)：，，15mm。
則由公式： （4.20）
機(jī)動(dòng)工時(shí)為：4.29min
3.工序6——粗、半精銑左右端面
（1）工步1：粗銑左右端面
1）機(jī)床：X51立式銑床
選擇刀具：50mm端面銑刀。
2）刀具選擇不重磨損硬質(zhì)合金端面銑刀，刀片采用YG8。
背吃刀量： 刀具直徑：
依據(jù)查表選取銑削速度： 齒數(shù)：
3） 確定銑削深度
因?yàn)榧庸び嗔勘容^小，可一次加工完成
銑削深度：
4） 確定每次進(jìn)給量和切削速度
依據(jù)X51型銑床說(shuō)明書(shū)，可知功率為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。
依據(jù)表查出進(jìn)給量為，
由公式： （4.21）
則主軸轉(zhuǎn)速：
按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取主軸轉(zhuǎn)速：＝725
由公式： （4.22）
實(shí)際銑削速度：
5） 計(jì)算工時(shí)
查表可知：，，5。
由公式：