阀体零件机械加工工艺跟装备设计.docx
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阀体零件机械加工工艺跟装备设计
第一章.零件的工艺分析…………………………………………………………………5
1.1零件的图样分析……………………………………………………………………5
第二章.机械加工工艺规程设计…………………………………………………………6
2.1确定毛坯的制造形式……………………………………………………………………6
2.2选择定位基准…………………………………………………………………………6
2.3阀体零件表面加工方法的选择………………………………………………………6
2.4工艺路线的制定………………………………………………………………………10
2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定…………………………………………17
2.6确定切削用量及基本工时……………………………………………………………18
2.6.1镗孔夹具…………………………………………………………………………18
2.6.2钻孔夹具…………………………………………………………………………25
2.7编制工艺规程文件……………………………………………………………………28
第三章.镗孔夹具设计……………………………………………………………………28
3.1定位基准的选择…………………………………………………………………………28
3.2定位元件的设计…………………………………………………………………………29
3.3定位误差的分析与计算…………………………………………………………………31
3.4夹紧装置设计………………………………………………………………………31
3.5切削力及夹紧力的计算…………………………………………………………………32
3.6车夹具设计及操作的简要说明…………………………………………………………34
第四章.钻孔夹具设计…………………………………………………………………35
4.1定位基准的选择……………………………………………………………………35
4.2定位元件的设计…………………………………………………………………………36
4.3定位误差的分析与计算………………………………………………………36
4.4夹紧装置设计……………………………………………………………………………37
4.5切削力及夹紧力的计算…………………………………………………………………37
4.6钻套及衬套导向件的设计……………………………………………………………39
4.7钻夹具设计及操作的简要说明………………………………………………………40
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
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
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
IT9
6.3
粗铣-精铣
阀体零件的下端面
IT9
6.3
粗铣-精铣
30x30凸台的前后端面
IT9
6.3
粗铣-精铣
30x30凸台的侧面
IT8
3.2
粗铣-精铣
Φ50mm圆柱的前端面
IT9
6.3
粗铣-精铣
M36x2mm的螺纹孔
车底孔-车螺纹
Φ25mm内孔
IT9
1.6
粗镗-半精镗
Φ28mm内孔
IT9
1.6
粗镗-半精镗
Φ30mm内孔
IT9
1.6
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
IT13
12.5
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
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
1
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
5
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
8
车内孔、螺纹孔
车M36x2mm底孔、车螺纹、
倒角1.5x30°
CA6140
45°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Φ16mm
Z525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
11
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
13
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：
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
80
6
86
前后端面
70
6
76
Φ25内孔
Φ25
6
Φ19
Φ35上端面
3
3
6
Φ28内孔
Φ28
6
Φ22
Φ30内孔
Φ30
6
Φ24
图2-1阀体零件毛坯图
2.6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
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