夹具设计课程设计说明书Word文件下载.docx

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2.确定基本时间18

六、定位及加紧方案的选择19

1、定位方案的选择19

21

2、夹紧方案的选择20

七、小结

序言

机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业课，是本专业进行的又一个实践性教学环节。

这次设计使我们能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，并结合以往实习中学到的实践知识，独立的分析和解决了零件机械制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好的基础。

由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望指导老师多加指教。

一、零件的工艺分析及生产类型的确定

1、零件的作用

题目所给定的零件是容积式压缩机的阀体，如图一所示它是将阀内介质压缩，一端连接压缩活塞，一端与输出口螺纹连接。

通过阀体内活塞的往复运动，压缩介质，产生压缩作用。

2、零件的工艺分析

通过对该零件的重新绘制，对零件进行分析，该零件属

于类回转体零件。

主体部分以中心轴为回转中心，但是在外圆上附有两个不同的凸台，二者轴线之间角度为90度，回转中心在同一径向平面上。

该工件两端的沉孔和内腔的壁精度要求Ra为3.2，要求高。

零件两端的沉孔精度为10级。

该零件属于类回转体的，两个端面和内腔需要加工，各表面的加工精度和表面粗糙度能够通过机械加工获得。

首先加工两个端面，其中大端面为设计基准，内腔各尺寸以轴线和大端面为设计基准，要求较高的精度，且内

腔的尺寸较大，可采用镗削加工。

大端的各个孔，位置分布均匀，且大端厚度不大，便于对空的加工。

总的来说，该零件的工艺性较好。

3、生产类型查表知，可知属于轻型零件，大批量生产。

二、选择毛坯、确定毛坯尺寸，设计毛坯图

1、选择毛坯

根据零件图要求，该零件材料为HT300,形状简单，故

采用铸件毛坯。

由于零件的生产类型为大批量生产，故

采用砂型铸件，效率高，同时保证了毛坯尺寸，便于加工。

2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差

1、最大轮廓尺寸

零件长233.5mm宽160mm高160mm故最大轮廓尺

寸为233.5mm

2、选取公差等级CT

查表5-1，铸造方法按铸造机器造型，逐渐材料按灰

铸铁，得公差等级CT范围8〜12,取为10级。

3、求铸件尺寸公差

根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT,由表5-3

得，公差带相对于基本尺寸对称分布。

4、求机械加工余量等级

查表5-5,铸造方法按及其造型、逐渐材料按灰铸铁，

得机械加工余量等级范围E〜G,取为F级。

5、求RAM（要求的机械加工余量）

对所有加工表面取同一个数值，由表5-4查最大轮廓

尺寸为140mm机械加工余量等级为F级，得RAM数值

为2mm

6、求毛坯基本尺寸

414孔较小、4XM8-6H螺纹孔较小，铸成实心。

A面：

R=F+RMArCiy2=40+2+2.8/2=43.4

B面：

R=F+RM+CT/2=30+2+2.6/2=33.3

C面：

R=F+RM+Ciy2=68+2+3.2/2=71.6

D面：

R=F+RM+Ciy2=55+2+2.8/2=58.4

$60:

R=F-2RMA-CP2=60-2X2-2.8/2=54.6

$48H7:

R=F-2RMA-CP2=48-2X2-2.6/2=42.6

$54H7:

R=F-2RMA-CP2=54-2X2-2.8/2=48.6

M60X2-6H:

R=F-2RMA-CP2=60-2X2-2.8/2-2

=52.6

M48X2-6H:

R=F-2RMA-CP2=48-2X2-2.8/2-2

=40.6

表1:

阀体零件毛坯（铸件）尺寸

项目

A面

B面

C面

D面

$60

48H7

54H7

M60

M48

公差等级

CT

10

加工面基

本尺寸

40

30

68

55

60

48

54

铸件尺寸

2.8

2.6

3.2

公差

机械加工

余量等级

F

RMA

2

毛坯基本

尺寸

43.4

33.3

71.6

58.4

54.6

42.6

48.6

52.6

40.6

3、设计毛坯图

根据零件图纸要求，未注圆角半径为6mm其余圆角半

径见图纸要求，圆角尺寸能保证各表面的加工余量。

确定分模位置零件为类回转体零件，结构简单，为便

于起模，分模位置选在零件的中心轴线上，分型面为过

零件轴心和大凸台轴线的面。

热处理方式采用时效处理，消除毛坯内部应力，以保证加工精度。

综上所述，具体毛坯见毛坯图（下图）。

三、选择加工方法、制定工艺路线

1、定位基准的选择

类回转类零件，以不加工表面为粗基准，故选择外圆表面为粗基准。

大端面和内腔孔轴线为设计基准，又采用大端面和内孔及端面小孔为精基准，这样设计基准和定位基准重合，基准不重合误差为零。

2、零件表面加工方法的选择

（1）大端面表面粗糙度要求较高，尺寸较大，回转类，采用车削加工，保证精度要求，查表5—16,进行粗车、

半精车。

（2）小端面采用车削加工，外圆定位，保证精度，进行粗车、半精车。

（3）两端面的沉孔精度较高，尺寸适中，采用车削，半精车加工。

（4）内腔各孔内腔各孔精度较高，尺寸适中，采用粗镗、半精镗加工。

（5）凸台端面采用车床加工，粗车保证端面精度，同时进行车螺纹，小凸台端面也粗车，保证端面精度，小凸台的螺纹孔直接打孔而成。

（6）大端面孔进行钻削加工，划线钻孔，攻螺纹孔。

3、制定工艺路线

工艺路线1:

加工工艺路线由端面至内腔，按照先加工基准面及先粗加工后精加工原则。

该零件加工可按下述工艺路线进行：

工序I:

以外圆定位，粗车大端面，粗镗$60、$48*2内孔

工序H：

半精车大端面，半精车$70.6H11的沉孔，半精镗

$60、$48*2内孔，车倒角。

工序川：

粗车小端面，粗镗$60、$54H7内孔。

工序半精车小端面，半精车$70.6H11的沉孔，半精镗

$60、$54内孔，车倒角。

工序V:

粗车$75、$32的端面，车倒角。

工序W:

车M60X2-6H的螺纹。

工序叫：

粗镗$48的内孔。

工序忸：

半精镗$48的内孔，3X$49的槽。

工序区：

车M48-6H的螺纹。

工序X:

钻4X$14的孔，光孔背面锪面$26（先划线）。

工序XI:

攻4XM8-6H的螺纹孔。

工序XH:

钻-精铰$18的孔。

工序XM:

攻M18X1.5的螺纹。

工艺路线2:

加工工艺路线为由大端面至内腔，按照先基准面及先粗

后精的原则，零件的加工工序的划分按照以同一把刀具的加工内容划分工序，该零件加工可按下述工艺路线进行加工：

以外圆定位，粗车大端面，半精车大端面。

工序粗车小端面，半精车小端面。

粗镗孔$60mm半精镗孔$60mm粗镗孔$48H7,半精镗孔$48H7。

工序粗镗孔$54H7,半精镗孔$54H7。

工序V：

半精车$70.6H11的沉孔。

工序车倒角。

工序业

车M60X2-6H的螺纹，车M48X2-6H的螺纹。

工序町

钻4X©

14的孔，光孔背面，锪平$26。

攻M8-6H的螺纹孔。

钻-精铰$18的孔，锪$32的平面，车倒角。

攻M18X1.5的螺纹孔。

工艺路线1的工序划分按一次安装多次加工的方法划分

工序，工艺路线2的工序划分按同一把刀具的加工内容划分

工序。

对两种工艺路线进行比较后，得知工艺路线2重新定

位工件的次数较多，会引起因基准不重合而导致的定位误差。

然而工艺路线1的装夹次数较少，工件重新定位的次数也相对较少，所以产生的误差也较少。

故选择工艺路线1作

为最终的工艺加工路线。

四、工序设计

工序I、H为大端面的加工和内墙加工。

川〜V为小端

面及内腔的加工。

工序W、叫、忸为大凸台的加工、工序区、X为小凸台的加工、工XI、XH为大端面孔和螺纹孔德加工

1、选择加工设备⑴选择机床根据不同的工序选择机床

工序I〜工序忸是粗车、半精车、粗镗、半精镗、各工序

的工步数不等。

故选用卧式车床就能满足要求，本零件外廓

尺寸不大、精度要求不是很高。

车削螺纹的最大直径60mm、

选择最常用的C620-1型卧式车床。

查表（5-55）

工序区〜XH、是钻孔、铰孔、攻螺纹孔、且孔直接不大，查表5-64选择立式钻床Z252型号。

⑵选择夹具

本零件除钻小孔需要专用夹具外，其它各工序使用通用夹具即可。

前几道车床工序用三抓自定心卡盘。

⑶选择刀具

⑦车床上加工的工序

一般都选用硬质合金车到和镗刀作为加工用刀具，由于本零件材料为HT3O0加工方法为粗加工和半精加工。

查表2-16（机械制造技术基础），选择刀具材料为硬质合金钢，即YG6刀具。

具体加工各表面的刀具见下表：

表2:

车床上所用刀具

加工表面

刀具材料

刀具类型

粗车、半精车端面

YG690°

端面车刀

粗镗、半精镗内孔

$48H7

YG6

镗刀

精车$70.6H11的

沉孔

内孔车刀

车内螺纹M60X

2-6H

螺纹车刀

内孔镗刀

⑧钻床上加工的工序

要求刀具热塑性好和受较大冲击载荷、故采用普通普

通高速钢。

具体刀具选择见下表。

表3:

钻床上所用刀具

加工孔径

选择刀具

钻4X$14孔

咼速钢$14直柄麻花钻

钻M18X1.5-6H孑L

铰M18X1.5-6H孑L

手用铰刀$16

攻M18X1.5-6H孑L

手用丝锥M18

攻4XM8-6H螺纹孔

手用丝锥M8

（4）选择量具

半精车沉孔$70.6H11选读数值为0.01mm,测量范围

50〜175mm勺内径千分尺

孔深96.5mm,可用分度值为0.05的深度游标卡尺进行

测量，测量范围0〜300mm

2、确定工序尺寸

（1）确定圆柱面的工序尺寸

圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。

前

面以确定各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯

余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。

中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。

本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公

差、表面粗糙度见下表：

表4:

内孔工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度

加

工表面

工序双边

余量

工序尺寸及公差

表面粗糙度

粗

半

精

半精

©

孔

4

1.4

58.4500.3

59.9400.12

12.5

6.3

48H

7孔

3

1

45.57。

0.25

46.9500.10

—0.025

48。

54H

51.4500.30

52.9400.12

l/0.030

540

螺

纹

55.4500.30

43.5700'

25

（2）端面工序尺寸

本零件的端面工序尺寸见下表

表5:

端面工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度

加工

表面

工序单边余量

41.2700.25

39.95°

0.10

1.3

31.1900.21

29.960.084

3.6

67.850.30

3.4

54.8500.30

五、确定切削用量及基本时间

1•确定切削用量

根据表5-112，由于C620-1车床的中心高度为200mm（表

5-55）,故选用刀杆尺寸BxH=16mmx25mm,刀片厚度为

4.5mm。

根据表5-113，选择车刀几何形状为平面带倒棱型，

前角012°

，后角06，主偏角r30，副偏角r15，刃倾角s100。

（1）背吃刀量ap

大凸台由于粗加工余量为5mm，故背吃刀量

ap=5/2=2.5mm。

内孔$48mm粗加工单边余量为3mm，加工一次，故背吃

刀量ap=3mm。

内孔3x①49mm粗加工单边余量为6.5mm,加工一次，故

背吃刀量ap=6.5mm。

（2）进给量f

根据《机械制造技术基础课程设计指南》表5-114,表

5-115,查得本工序中各工步进给量f。

工步一：

粗车小凸台进给量f=1mm/r

工步二：

粗镗内孔$48mm进给量f=0.5mm/r

粗镗内孔3x$49mm进给量f=0.5mm/r

（3）切削速度vc

根据《机械制造技术基础课程设计指南》表5-121，根

据工件材料、切削深度和进给量，初步确定工步一的切削速

度Vc=63m/min。

Cv

v

按表2-8的计算公式Tmapf

yvv

确定工步二及工步三

的切削速度，式中，Cv=158,m=0.2,xv=0.15,yv=0.4,T=60min,

kv=0.9，则

工步二v

yv

158

480.230.150.50'

40.973.37m/min

工步三

vTmapvf

kv4严6.50.150.50.40.965.06m/min

1000v

根据公式n=d计算出初定的机床转速，

然后根据

表5-56所选机床的各级转速，确定各个工步的机床转速。

工步一n=230r/min

工步二n=480r/min

工步三n=460r/min

nd

根据确定的机床转速和公式v=1000再次确定各个工步

的精确切削速度：

工步一vc=62.14m/min

工步二vc=72.38m/min

工步三vc=70.81m/min

2.确定基本时间

（1）工步—

根据表2-21，车大凸台基本时间为

T1

fn

式中d=75mm,d1=36mm,

11

=2mm,

4mm,丨30,

f=1mm/r,n=3.8r/s,i=1

则由于进给次数为2,故Ti

2T

2丄i2

6.71

13.42s

（2）工步二

根据表2-21，镗孔的基本时间为

T—ifn

IhI2〔3

式中1=31mm，l1=2mm,l24mm,

13

0,f=0.5,n=8r/s

则T2-i丨丨1丨2丨331249.25s

fnfn0.58

（3）工步三

T丄j丨丨1丨2丨3

fnfn

°

f=0.5,n=7.67r/s

式中〔=3mm，l1=2mm,l24mm,l3

则T3丄丨丨1丨2丨33242.35s

fnfn0.57.67

辅助时间根据《金属加工工艺及工装设计》表4-106计算得

工步一为13.42s,工步二为9.25s，工步三为6.75s。

六、定位及加紧方案的选择：

1、定位方案的选择：

根据大端面和©

60孔为精基准，故而可以以大端面定位，现

将大端面和©

60孔安置在一个大平面和一个圆销上，这是限

制了五个方向的自由度，再以一个短销进行周向定位，限制在Z轴的转动自由度，这时六点定位完全

2、夹紧方案的选择：

（1）方案一:

如图用螺钉将钩型压板压紧在零件大端面上，来夹紧零件。

（2）方案二：

通过小端面压紧来实现定位，用压块通过螺钉使小端面压

紧，这种夹紧方案可以保证工件加工时的刚度。

选择方案一为夹紧方案。

（3）夹具与机床的连接元件

全部采用螺栓连接，可保证机床的稳定性。

（4）夹具体

工件的定位元件与夹紧元件由夹具体连接起来，保证了定位精度和加紧的可靠性，实现定位和夹紧功能。

（5）使用说明

安装工件时，松开钩形压板上的紧固螺母，压板上升，自动转过90度，装上V形块，安放零件，保证定位，然后旋下螺母，使两个压板联动加紧。

通过两周的机械制造课程设计，我对零件的工艺过程和零件的定位夹紧方案有了一定的认识。

在这两周的学习过程中我学会了如何利用手册来查所需数据，在大脑中形成了由毛培到零件的清晰路线。

通过理论与实际的结合，使我对机械制造工程原理有了更加深刻的了解。