编制放气阀本体工艺规程与钻Φ5孔的机床夹具设计.docx
《编制放气阀本体工艺规程与钻Φ5孔的机床夹具设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《编制放气阀本体工艺规程与钻Φ5孔的机床夹具设计.docx（17页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
编制放气阀本体工艺规程与钻Φ5孔的机床夹具设计
一、设计任务
1.设计课题:
编制放气阀本体工艺规程
2.钻Φ5孔的机床夹具设计
3.生产纲领：
大批量生产
4.设计要求：
1）零件毛坯图1张
2）机械加工工艺过程卡片1套
3）机械加工主要工序的工序卡片1套
4）夹具装配图1张
5）夹具零件图2张
6）设计说明书1份
二、设计说明书
目录
引言············································5
第1章零件的分析·································6
1、1零件的作用·····································6
1.2零件的工艺分析··································6
第2章工艺规程设定·······························7
2.1确定毛坯的制造形式······························7
2.2粗基准的选择···································7
2.3精基准的选择··································7
2.4制定工艺路线····································7
2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定···········8
2.6确定切削用量及基本工时··························9
第三章夹具设计··································10
3.1问题的提出·····································10
3.2钻
5mm孔夹具设计························10
3.3定位方案及定位元件的确定与设计··················10
3.4导向方案的选择·································12
3.5定位基准的选择·································12
3.6定位元件的设计·································12
3.7定位误差分析···································13
3.8铣削力与夹紧力计算·····························13
3.9夹具体槽形与对刀装置设计·······················14
3.10夹紧装置及夹具体设计··························15
3.11夹具设计及操作的简要说明······················15
小结·············································15
结论·········································15
参考文献·········································16
前言
机械制造工艺学课程设计是我们融会贯通大学所学的知识，将理论与实践相结合，对专业知识的综合运用训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。
机械加工工艺是规定产品或零件机械加工工艺过程和操作方法，是指导生产的重要的技术性文件。
它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。
在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。
而机床夹具是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本而在机床上用以装夹工件的一种装置，其作用是使工件相对于机床或刀具有个正确的位置，并在加工过程中保持这个位置不变。
它们的研究对机械工业有着很重要的意义，因此在大批量生产中，常采用专用夹具。
通过机械工艺课程设计，汇总所学专业知识如一体（如《互换性与技术测量》、《机械设计》、《机械制造装备》、《机械制造技术》等）。
让我们对所学的专业课得以巩固、复习及实用，在理论与实践上有机结合；使我们对各科的作用更加深刻的熟悉与理解，并为以后的实际工作奠定坚实的基础！
工艺课程设计是在学完了机械制造工艺学及机床夹具设计课程，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节，其目的在于：
1.培养学生运用机械制造工艺学及有关课程的知识，结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。
2.能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，提高结构设计能力。
3.培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。
4.进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。
第一章零件的分析
1.1毛胚图
1、1零件的作用：
放气阀是安装在发动机油底壳处用于有效的清除掉汽车油底壳内的油泥、铁屑等残留物，为新机油的注入创设一个干净的空间，能够保持发动机的良好的运行状态和性能，不仅能够提升发动机的功率，更能延长发动机的使用时间，使汽车一直保持在良好的状态！
1、2零件的工艺分析：
零件的材料为黄铜JIC59-1铸造件。
现分析如下：
主要加工面：
1）放气阀Φ10端面及表面，2个Φ14端面及表面；
2）Φ4孔，2个Φ5的孔，Φ8孔；
3）M10*1-2，M14*1-3，M14*15-3外螺纹；
4）M9*1-1内螺纹孔。
主要基准面：
1）放气阀Φ10端面；
2）Φ5孔。
现分述如下：
对于两组加工表面而言，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用夹具加工另一组表面，并保证它们之间的位置精度要求。
第2章工艺规程设计
2.1确定毛坯的制造形式
毛胚零件材料为黄铜JIC59-1铸造件，由于零件承受力不大，因此此零件应该选用铸造件；由于大规模生产，而且零件的轮廓尺寸也不大，故可铸造成型。
这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的铸造。
2.2粗基准的选择
对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的不加工表面是放气阀左端面和Φ14外圆面为加工的粗基准，可用两个V型块和一个夹紧螺栓对水平Φ14轴进行定位，以限制4个自由度；用一个支持钉对放气阀左端面定位限制2个自由度；再用加紧装置对其加紧即可。
2.3精基准的选择
主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用Φ14的外表面作为精基准。
2.4制定工艺路线
表2.1工艺路线方案
工序5
铣Φ10端面
工序10
钻Φ5孔
工序15
铣Φ14端面
工序20
钻Φ5，Φ9，Φ10孔
工序25
铣Φ9底面，M14*15-3端面
工序30
钻Ф4孔、Ф8孔
工序35
铣Φ8底面
工序40
车Φ10，Φ14，M14*15-3外圆，镗Φ5.5,Φ8.2孔，倒角
工序45
套M10*1-2，M14*1-3，M14*15-3外螺纹
工序50
攻丝M9*1-1内螺纹
工序55
去毛刺，终检
2.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
分离叉的材料是黄铜JIC59-1铸造件，生产类型为大批生产。
由于毛坯用采用铸造件,毛坯尺寸的确定如下：
表2.2加工余量表
工序
工序内容
单边余量
工序尺寸
表面粗糙度
工序20
钻孔
0.2㎜
4.8㎜
3.2
m
工序20
铣端面
1mm
18mm
25
m
工序20
1mm
6.3
m
工序25
1mm
6.3
m
工序30
钻孔、攻丝
1mm
8mm
3.2
m
由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。
由于本设计规定零件为大批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。
根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
1、钻
5的孔：
查<<机械工程手册>>，知先钻出
4.8mm的孔,再精铰到
5，加工精度IT11-12,表面粗糙度12.5um.
2.6确定切削用量及基本工时
工序10
机床：
钻床
道具：
高速钢麻花钻
工步：
1、钻
5孔可取加工余量0.2mm，
机床主轴转速
：
n=1000V/πD=78.66r/min
查机床说明书n=80r/min
查《机械工程手册》
实际铣削速度
：
v=21m/min
进给量
：
Vf=0.3mm/r
切削行程Tm=158mm
切削工时：
T=l/nf=6.5min
2、钻
8mm的孔加工余量0.2mm,ap=1.5
机床主轴转速
：
n=1000V/πD=637r/min
查机床说明书n=637r/min
查《机械工程手册》
实际钻削速度
：
v=50m/min
进给量
：
Vf=0.2mm/r
切削行程Tm=158mm
切削工时：
T=l/nf=1.24min
3、钻
10mm的孔加工余量0.1mm,ap=0.6
机床主轴转速
：
n=1000V/πD=892r/min
查机床说明书n=892r/min
查《机械工程手册》
实际铣削速度
：
v=70m/min
进给量
：
Vf=0.1mm/r
切削行程Tm=158mm
切削工时：
T=l/nf=1.77min
第三章夹具设计
3.1问题的提出
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具，经过与指导老师协商，决定设计第二十道工序——钻
5㎜孔的夹具。
本工序的加工要求为：
5mm
本工序的主要加工条件为：
以
14外圆面为基准，钻，铰
5mm的孔。
未淬硬钢实心毛坯上钻孔的经济精度为IT11~12，表面粗糙度为Ra=12.5
m，在钻床夹具上加工时适当控制切削用量，可保证孔的尺寸精度要求和表面粗糙度要求。
因此，在本工序加工时，主要考虑的是要如何保证孔轴线的不同轴度的位置度要求。
3.2钻
5mm孔夹具设计
本夹具主要用来钻
5mm。
由加工本道工序的工序简图可知。
5mm孔的不同轴度不大于R0.08，粗糙度3.2um，因此在本道工序加工时，主要应考虑提高劳动生产率，降低劳动强度。
同时应保证加工尺寸精度和表面质量。
3.3定位方案及定位元件的确定与设计
1、定位方案的确定
根据工序加工的要求，我将定位方案确定如下：
以
外圆面为主要定位基准，限制4个自由度，以左端面为辅助定位，限制2个自由度，限制6个自由度。
本方案是按照基准统一原则确定的，有利于夹具的设计制造，装卸工件较方便，夹紧力方向指向定位元件刚性较大的方向。
2、定位元件的设计
根据定位方案，设计定位元件的结构如图所示
14外圆采用v形块加定位支撑钉组合定位，限制4个自由度、
图3.1定位图
3、定位误差计算
2个孔的不同轴度误差不大用于R0.03.根据所确定的定位方案。
影响位置度的定位误差为：
v形块的面对轴线的平行度
=5.195mm－5.065mm=0.160mm
我们认为该影响位置度的定位误差满足加工要求。
4、夹紧力的计算
本工件采用钻削的方式，因此根据《夹具设计手册》表1-2-7可得，
切削力
D——钻头直径
f——每转进给量（mm）
Kp——修正系数
查表1-2-8可得，Kp=0.4
=667×4×0.360.7×0.4=522N
查《机械设计手册》可得，摩擦因数
理论夹紧力F=
实际夹紧力FK=F×K
K——安全系数。
对于该工件的加工，安全系数K可按下式计算：
K=1.0×1.0×1.0×1.3×1.0×1.0=1.3
实际夹紧力FK=2372.5×1.3=3084.25N
取实际夹紧力FK=3.5KN.
3.4导向方案的选择
1、导向方案的选择
如图所示，由于零件是批量生产，考虑钻模磨损后可以更换，选择标准结构的可换钻模。
根据《夹具的手册》表1-7-4，钻模至工件表面的距离按
选取，考虑本工序加工时钻头较细，防止切屑将钻头憋断，应有足够的排屑空间，钻套至工件表面的距离取10mm。
3.5定位基准的选择
由零件图可粗基准的选择，按照本工序钻孔加工要求，选择本零件的不加工表面是
47mm的轴作为加工的粗基准，可用v形块进行定位，以限制4自由度；用支持钉顶住侧面肋板，以限制1个自由度；达到定位要求，就可进行加工。
3.6定位元件的设计
本工序选用的定位基准为圆柱面，所以相应的夹具上的定位元件应是v形块。
因此进行定位元件的设计主要是对v形块和支撑销钉进行设计。
V形块结构尺寸参数如图3.1所示。
图3.2v形块
再在夹具支座上家一支撑钉，顶在肋板上达到定位要求
3.7定位误差分析
本夹具选用的定位元件为v形块加以支撑钉。
钻、镗加工时是靠调整机床保证其加工尺寸，其定位误差主要由零件尺寸造成，夹具误差可以忽略。
3.8镗削力与夹紧力计算
本夹具是在镗床上使用的，用螺钉夹紧，为了保证工件在加工工程中不产生振动，由计算公式
Fj=FsL/（d0tg（α+ψ1’）/2+r’tgψ2）式（3.2）
Fj－沿螺旋轴线作用的夹紧力
Fs－作用在六角螺母
L－作用力的力臂（mm）
d0－螺纹中径（mm）
α－螺纹升角（゜）
ψ1－螺纹副的当量摩擦（゜）
ψ2－螺杆（或螺母）端部与工件（或压块）的摩擦角（゜）
r’－螺杆（或螺母）端部与工件（或压块）的当量摩擦半径（゜）
根据参考文献<<机械加工工艺师手册>>其回归方程为
Fj＝ktTs
其中Fj－螺栓夹紧力（N）；
kt－力矩系数（cm－1）
Ts－作用在螺母上的力矩（N.cm）；
Fj=5×2000=10000N
3.9夹具体槽形与对刀装置设计
对刀块安装在夹具侧面，通过对刀块与镗床工作台配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。
定向键可承受铣削时产生的扭转力矩，可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。
根据参考文献[11]定位件的结构如图3.3所示。
3.3定位夹具
3.10夹紧装置及夹具体设计
夹紧装置采用压紧螺钉压紧压板来夹紧工件，采用压紧螺钉的好处就是加工完成后，可以将压紧螺钉松开，然后退后一定距离把工件取出。
压紧螺钉的结构如图3.6所示。
图3.4压紧机构
夹具体的设计主要考虑零件的形状及将上述各主要元件联成一个整体。
这些主要元件设计好后即可画出夹具的设计装配草图。
3.11夹具设计及操作的简要说明
本夹具用于在卧式镗床上加工拨叉的内孔面。
工件以
47mm端面和拨叉侧面为定位基准，在压板板和支承钉上实现定位要求。
采用转动压紧螺栓夹紧工件。
当加工完，可松开压紧螺栓来取下工件。
小结
对专用夹具的设计，可以了解机床夹具在切削加工中的作用：
可靠地保证工件的加工精度，提高加工效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的给以性能。
本夹具设计可以反应夹具设计时应注意的问题，如定位精度、夹紧方式、夹具结构的刚度和强度、结构工艺性等问题。
结论
为期两周的工艺课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我在老师的指导下，取得了一定的成绩，课程设计作为《机械制造工艺学》课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。
本次课程设计主要经历了两个阶段：
第一阶段是设计机械加工工艺卡，第二阶段是工艺规程说明书设计。
第一阶段我们运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识；说明书设计的阶段运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识。
通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、说明书设计的方法和步骤等。
学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。
本设计研究过程中仍然存在不足之处，有的问题还待于进一步深入，具体如下：
（1）缺乏实际工厂经验，对一些参数和元件的选用可能不是非常合理，有一定的浪费。
（2）与夹具相关的刀具和量具的了解还不太清楚。
（3）系统的设计不太完善，在与计算机配合进行精确的数据采集和控制上还有一些不足。
（4）使用有一定的局限：
人工操作多，零部件磨损度在实际中尚不明确。
总的来说，这次设计，使我在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。
提高了我的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。
由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学批评指正！
参考文献
[1]徐嘉元,曾家驹.机械制造工艺学[M].北京:
机械工业出版社
[2]赵家齐.机械制造工艺学课程设计指导书[M].北京:
机械工业出版社
[3]李益民.械制造工艺设计简明手册[M].北京:
机械工业出版社
[4]艾兴,诗纲.削用量简明手册[M].北京:
机械工业出版社
[5]浦林祥.金属切削机床夹具设计手册[M].北京:
机械工业出版社,1984
[6]赵明生.机械机械工程手册[二].北京:
机械工业出版社,1997。
[7]熊良山,严晓光,张福润.机械制造基础[M].武汉:
华中科技大学出版社,2007
[8]程宏均,方向明,马素敏.典型零件机械加工生产实例[M].北京:
机械工业出版社,2005
[9]藤森洋三.自动化夹具图集[M].北京:
科学出版社,1982
[10]张龙勋.机械制造工艺学课程设计指导书及习题[M].北京:
机械工业出版社,2001
升级会员 