阀盖2的加工工艺及夹具设计.docx
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阀盖2的加工工艺及夹具设计
题目名称：
阀盖2的加工工艺及夹具设计
学院（部）：
理工分院
专业：
机械工程及自动化
学生姓名：
指导教师姓名：
职称副教授
最终评定成绩：
摘要
零件的加工工艺编制，在机械加工中占有非常重要的地位，零件工艺编制得合不合理，这直接关系到零件最终能否达到质量要求；夹具的设计也是不可缺少的一部分，它关系到能否提高其加工效率的问题。
因此这两者在机械加工行业中是至关重要的环节。
阀盖零件的主要加工表面为孔和外圆表面。
外圆表面加工根据精度要要求可选择车削和磨削。
孔加工方法的选择比较复杂，需要考虑零件的结构特点、孔径大小、长径比、精度和粗糙度要求以及生产规模等各种因素。
对于精度要求较高的孔往往还要采用几种不同的方法顺次进行加工。
本次设计的阀盖，为保证孔的精度和表面质量将先后经过粗镗、半精镗、精镗和滚压等四道工序加工。
在机床上对零件进行机械加工时，为保证工件加工精度，首先要保证工件在机床上占有正确的位置，然后通过夹紧机构使工件在正确位置上固定不动，这一任务就是由机床夹具完成。
对于单件、小批量生产，应尽量使用通用夹具，这样可以降低工件的生产成本。
但是由于通用夹具适用各种工件的装夹，所以夹紧时往往比较费时间，并且操作复杂，生产效率低，也难以保证加工精度，为此需设计专用夹具。
ABSTRCT
Isthecomponentscraftestablishment,holdstheveryimportantstatusinthemachine-finishing,thecomponentscraftestablishesreasonable,whetherdothisdirectrelationcomponentsachievethequalityrequirementfinally;Jig'sdesignisalsoanessentialpart,whetherdoesitrelateraisesitsprocessingefficiencythequestion.Thereforethisbothinthemachine-finishingprofessionaretheimportantlinks.
Sleevecomponentsmainprocessingsurfaceforholeandouterannulussurface.Theouterannulusfaceworkneedstorequestaccordingtotheprecisiontobepossibletochoosetheturningandthegrinding.Theholeprocessingmethod'schoiceisquitecomplex,needstoconsiderthecomponentstheuniquefeature,theaperturesize,thelengthtodiameterratio,theprecisionandroughnessrequestaswellasthescaleofproductionandsooneachkindoffactor.Oftenmustuseseveraldifferentmethodsregardingtheaccuracyrequirementhighholetocarryontheprocessinginorder.Thisdesign'sbonnet,willpassthroughhalffinishedboring,thefinishedboring,thefinearticulationandthetrundlesuccessivelyfortheguaranteehole'sprecisionandthesurfacequalityandsoonfourworkingprocedureprocessing.
Whentheenginebedcarriesonthemachine-finishingtothecomponents,isguaranteedthattheworkpieceworkingaccuracy,firstneedstoguaranteetheworkpieceholdsthecorrectpositionontheenginebed,thencausestheworkpieceinthecorrectpositionthroughtheclamporganizationfixedmotionless,thisdutyiscompletesbytheenginebedjig.Regardingthesingleunit,thesmallbatchproduction,shouldusetheuniversaljigasfaraspossible,likethismayreducetheworkpiecetheproductioncost.Butbecausetheuniversaljigissuitableeachkindofworkpiecetheattiretoclamp,thereforetimeclampoftencomparesspendsthetime,andoperatescomplex,theproductionefficiencyislow,alsoguaranteestheworkingaccuracywithdifficulty,forthisreasonmustdesigntheunitclamp.
Keyword:
Craft,datum,cuttingspecifications,localizationdatum,positionerror.
6.6六角螺母的加工余量、工序尺寸和公差的确定
第八章钻孔工序夹具的设计………………………………………36
第一章绪论
1.0毕业设计是对我们大学四年所学的知识的总结，同时我们也得到了锻炼。
能熟练的运用机械制造工艺学及相关的基本理论知识，以及在生产实习中所学到的实践知识，正确的分析和解决一个零件在加工中的定位，夹紧和工艺路线地合理拟定，从而保证零件制造的质量，生产率和经济性，通过夹具的工艺，进一步提高了我们的结构的设计能力，制图，画图的动手能力可以使我们三维，二维制图能力得到锻炼，生产实践是迈出大学校园前一个非常重要的环节，一个基本的教学环节，主要目的是让我们把书本上的理论知识和实际生活的生产实践相结合，为以后的工作奠定一定的基础。
1.1主要设计思路和内容一、
本课体的设计主要内容包括：
①对阀盖零件的使用及技术条件进行分析；②阀盖零件材料以及毛坯的选择；③阀盖零件加工工艺及热处理工艺的确定；④工序余量、工差、尺寸链的计算；⑤主要表面切削用量的计算。
具体技术路线是：
①调研，查阅相关文献资料，了解目前阀盖零件加工工艺状况。
②通过分析阀盖零件使用及技术条件，选择材料及毛坯；③确定阀盖零件加工工艺，确定工序尺寸、工序公差、切削用量，并绘制详细的加工工艺卡片，最后进行优化设计。
1.4预期设计结果（前期分析）
铸造方法：
砂型铸造。
在砂型模板上铸造出阀盖的基本轮廓尺寸后，再在机床上车出。
（该工件只需要在车床上加工即可，先粗车大小两个端面，1先把大端面装夹在车床的三爪卡盘上，车出较小的端面（先粗车，再精车，），然后再以车好的较小端面为基准，装夹在三爪卡盘上，车出较大端面，（先粗车，再精车）（因为题目给出的阀盖对两端面的精度要求不高，）然后继续以小端面装夹在车床上，对阀盖中心车出大小孔。
（阀盖在砂型铸造的时候，因为中间孔比较大，所以在铸造的时候，可以先铸出φ30的孔，以便减小车床的加工量。
）然后再根据φ30的孔进行扩孔即可。
），该零件的材料为铸刚。
完成零件工艺的分析，工艺参数计算与分析，确定最佳工艺方案，对设备的选择及验算，对零件的设计；完成设计书的编写；完成工艺卡片的制作和夹具装配图绘制；完成论文综述和英文资料翻译。
通过课题的设计锻炼和培养自己的工艺文件的编制能力，熟悉常用材料的使用性能，正确选用材料；掌握夹具设计的基本方法和机械零部件设计的基本程序和方法；掌握机械加工工艺的制定过程，对一般的制造过程和方法有初步的了解，了解常用的零部件设计软件，并能熟练运用二维及三维软件进行设计；定的机械加工工艺所加工的产品能达到图纸的各项技术要求。
使自己在大学四年所学的知识得到全面总结和巩固，对以前所学的知识得以温故而知新，更好的掌握学过的知识，为将来的工作奠定一个良好基础。
通过设计阀盖零件的新型加工工艺，大大的改善原有的加工工艺及加工精度，更好的保证了产品质量，很好的提高产品的生产率。
第二章阀盖工艺分析及生产类型的确定
2.1阀盖的用途
阀盖的种类很多，用途也很广。
阀盖的一端可以是封闭的，用于变速箱用于变速箱主轴侧面，阻止外界灰尘进入箱体内，起密封作用，具有一定的强度，防止内部的流体流出；也可用于固定轴承，起到轴向定位的作用给阀杆定位，保证阀杆正常传动开关，本设计中的阀盖，其内部有的螺纹可以起到定位轴的零件作用。
2.2阀盖的技术要求
由零件图2-1可以看出，该阀盖的结构不是很复杂，加工表面也不多，加工精度要求也不高，但主要注意其位置精度要求。
图2-1阀盖零件图
图2-2阀盖零件图
表2-1：
阀盖技术要求表
加工尺寸及公差
工序
铸件毛坯
（孔Φ35mm
两端面
）
粗铣二端面
加工前尺寸
最大
51.3
最小
50
加工后尺寸
最大
51.3
48.29
最小
50
47.61
加工余量（单边）
1
最大
2.3
最小
0.71
加工公差（单边）
+0.7
-0.3
-0.22/2
2.2.2加工表面粗糙度以及表面质量方面的其它要求
表面粗糙度反映的是零件被加工表面上的微观几何形状误差。
它主要由加工过程中刀具和零件表面间的摩擦、切削分离时表面金属层的塑性变形以及工艺系统的高频振动等原因形成的。
从零件图上可知表面粗糙度有Ra12.5um,Ra6.3um。
对表面质量的要求不高。
热处理及其它要求（如动平衡、未注圆角、去毛刺、毛坯要求等）。
由零件的技术要求可知，该零件的毛坯为铸件，零件要求退火处理。
2.4确定阀盖的生产类型
零件的生产纲领为：
N=Q·n（1+a%）（1+b%）（件/年）其中，产品年产量Q为台/年,每台产品中该零件的数量为n件/台，零件备品率为a%，零件废品率为b%。
从初始资料和计算结果可知，该零件为中批生产。
根据设计要求，该零件年产量5000件，属于大批大量生产批次。
第三章确定毛坯、绘制毛坯简图
3.1选择毛坯
零件材料为灰铸铁HT200，在工作时阀盖在某些场面要经常正反转，与接触表面受摩擦作用，所以零件在工作过程中受到交变载荷和冲击载荷，要求有较高的强度，因此应该选择铸件毛坯。
由于零件的轮廓尺寸不大，生产纲领达到大批生产水平，考虑到零件不加工表面的形状，可以采用砂型铸造脱箱射压式成型，这对于提高生产率，减少切削加工的劳动量，保证加工精度，都是有利的。
3.2确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量
零件的分析
零件的工艺分析
通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。
该零件需要加工的表面均需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不难获得。
以下是阀盖需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：
1.左右端面粗糙度为25；φ35孔粗糙度为12.5。
φ35孔内表面，粗糙度为12.5，φ20孔，粗糙度为25。
2.φ41外圆面，粗糙度为25；φ50外圆，粗糙度为12.5，；φ50外圆右端面，粗糙度为12.5；φ53外圆右端面，粗糙度为25；φ53外圆，粗糙度为25；φ53外圆左端面，粗糙度为25
3.孔φ14H8，粗糙度为12.5；
根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的孔，上述各孔的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。
二、工艺规程设计
1.毛坯的选择
该零件材料为铸钢，零件结构比较简单，生产类型为中批生产，为使零件有较好的力学性能，保证零件工作可靠，故采用铸造成形。
这从提高生产效率保证加工精度上考虑也是应该的。
零件形状并不复杂，因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近，内孔不铸出。
毛坯尺寸通过确定加工余量后再决定。
零件的生产纲领：
属大批量生产。
2．基面的选择
基面选择是工艺规程中的重要工作之一。
基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。
否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大量报废，使生产无法正常进行。
粗基准的选择：
按有关基准的选择原则，即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准；若零件有若干不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度高的不加工表面作粗基准。
现以零件的外圆Φ35为主要的定位粗基准。
精基准的选择：
考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，选择以圆柱体毛坯的Φ20孔为精基准。
3．制定工艺路线
方案一
工序Ⅰ：
粗铣最外端上下两端面。
工序Ⅱ：
扩、粗铰Φ35的孔。
工序Ⅲ：
锪钻鍃平Φ35内表面。
工序Ⅳ：
钻Φ20的孔。
工序Ⅴ：
粗车φ41外圆面。
工序Ⅵ：
粗车、半精车φ50外圆右端面。
工序Ⅶ：
粗车、半精车φ50外圆。
工序Ⅷ：
粗车φ53外圆下端面。
工序Ⅸ：
粗车φ53外圆。
工序Ⅹ：
粗车φ53外圆上端面。
工序Ⅺ：
粗车M36外螺纹。
工序Ⅻ：
车倒角。
工序XIII：
钻、粗铰、精铰φ28.5的孔。
工序XIV：
锪钻鍃平φ28.5孔右端面。
工序XV：
钻4-φ14孔。
工序XVI：
清洗。
工序XVII:
终检。
由【5】表10-8铸件机械加工余量表可知，要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素：
尺寸公差等级
由【5】表10-6成批大量生产铸件的尺寸公差等级表查得，该阀盖零件的公差等级为CT8~10，选取为CT9。
尺寸公差
由【5】表10-5铸件的尺寸公差数值查得，该阀盖零件的各尺寸公差。
0~10mm
10~16mm
16~25mm
25~40mm
40~63mm
1.5mm
1.6mm
1.7mm
1.8mm
2.0mm
机械加工余量等级
由【5】表10-9铸件机械加工余量等级选择表查得，该阀盖零件的机加工余量等级为5~7，选择7级。
机械加工余量
由【5】表铸件机械加工余量表查得，该阀盖零件的机加工余量为5.5mm。
绘制阀盖铸造毛坯图
由于该零件的加工性，为了保证产品的质量及基本形状，有部分面不用加工，用机械加工的方法无法达到，必须用铸造满足要求，因此，铸造毛坯图和零件图一样。
集合上一步查出数据，绘制毛坯图如下：
图3-1阀盖毛坯图
第四章拟定阀盖工艺路线
4.1、定位基准的选择
基准：
基准是用来确定生产对象上几何要素的几何关系所依据的那些点、线、面。
基准根据其功用的不同可分别为设计基准和工艺基准。
在工件工序图中，用来确定本工序加工表面位置的基准，加工表面与工序基准之间，一般有两次核对位置要求：
一是加工表面对工序基准的距离要求，即工序尺寸要求；另一次是加工表面对工序基准的形状位置要求，如平行度，垂直度等。
工件定位时，用以确定工件在夹具中位置的表面（或点，线）称为定位基准，定位基准的选择，一般应本着基准重合原则，尽可能选用工序基准作为定位基准，工件在定位时，每个工件的夹具中的位置是不确定的，一般是限制工件的六个自由度，分别是指：
沿三坐标轴的移动自由度，和绕三坐标轴转动的自由度。
基面的选择是工艺规程设计的重要工作之一，基面选择正确合理，可以使加工质量的到保证，减轻劳动强度，生产效率得到提高。
否则，会使加工困难，甚至造成加工零件报废
1）粗基准的选择
粗基准选择原则：
选择粗基准，主要是选择第一道机械加工工序的定位基准，以便为后续工序提供精基准。
为了方便地加工出精基准，使精基准面获得所需加工精度，选择粗基准，以便于工件的准确定位。
选择粗基准的的出发点是：
一要考虑如何合理分配各加工表面的余量；二要考虑怎么样保证不加工表面与加工表面间的尺寸及相互位置要求，一般应按下列原则来选择：
（1）若工件必须首先保证某重要表面的加工余量均匀，则应优先选择该表面为粗基准。
（2）若工件每个表面都有加工要求，为了保证各表面都有足够的加工余量，应选择加工量最少的表面为粗基准。
（3）若工件必须保证某个加工表面与加工表面之间的尺寸或位置要求，则应选择某个加工面为粗基准。
（4）选择基准的表面应尽可能平整，没有铸造飞边，浇口，冒口或其他缺陷。
粗基准一般只允许使用一次。
粗基面选择：
为了加工出上述精基面，很显然，应以外圆和一个端面作为粗基面，镗，半精镗内孔。
2）精基准的选择
精基准选择原则：
选择精基准时，应从整个工艺过程来考虑如何保证工件的尺寸精度和位置精度，并要达到使用起来方便可靠。
一般应按下列原则来选择：
（1）基准重合原则；应选择设计基准作为定位基准。
（2）基准统一原则；应尽可能在多数工序中选用一组统一的定位基准来加工其他各表面，采用统一基准原则可以避免基准转换过程所产生的误差，并可使各工序所使用的夹具结构相同或相似，从而简化夹具的设计和制造。
（3）自为基准原则；有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选择加工表面本身来作为定位基准。
（4）互为基准原则；对于相互位置精度要求高的表面，可以采用互为基准，反复加工的方法。
（5）可靠，方便原则；应选择定位可靠，装夹方便的表面作为精基准。
精基面选择：
根据精基面的选择原则。
选择精基面时，首先应考虑基准重合问题，即在可能的情况下，应尽量选择螺纹孔和端面作为精基准。
根据该工件的特点和加工要求，选择φ40孔和端面作为精基面。
加工
，
和
，螺纹外径，5mm，18mm等主要尺寸以孔和左端面作为精面。
这样才能实现同轴度和位置的要求。
对于4-4xR12和4xM10螺纹孔，有相互同轴度的位置要求，加工四个孔时应以φ40孔和大端面为精基准。
其余三个阶梯外圆应以φ40孔和已加工出的面作为精基准，实现周向定位。
4.2加工方法的选择
首先确定零件主要表面最终工序的加工方法
零件是由若干个基本表面组成的。
由于零件的主要表面直接影响零件和产品的质量，所以应首先确定其最终工序的加工方法。
（1）工件材料的性质
加工方法的选择，常受工件材料性质的限制，例如淬火钢淬火后应采用磨削加工；而有色金属磨削困难，常采用高速精密车削或金刚镗进行精加工。
（2）工件的结构形状和尺寸
外圆表面多采用车削或磨削，回转体零件上较大直径的孔亦可采用车削或磨削，箱体上孔径较大或长度较短的孔宜选用镗削，孔径较小时宜用铰削。
（3）各种加工方法所能达到的经济精度和表面粗糙度
选定的加工方法应能达到所需要的加工精度和表面粗糙度，并符合经济性的要求。
在正常加工条件下（采用符合质量标准的设备和工艺设备，以及标准技术等级的工人不延长加工时间）所能保证的加工精度，称为经济加工精度，简称经济精度。
常用加工方案所能达到的经济加工精度和表面粗糙度。
表4-1外圆表面加工方案的经济精度和表面粗糙度
【3】表1-6外圆表面加工方案的经济精度和表面粗糙度
序号
加工方案
经济精度
等级
表面粗糙度
Ra/μm
适用范围
1
粗车
IT11级以下
50～12.5
适用于淬火以外的各种金属零件加工
2
粗车-半精车
IT8～10
6.3～3.2
3
粗车-半精车-精车
IT7～8
1.6～0.8
4
粗车-半精车-精车为-滚压（或抛光）
IT7～8
0.2～0.025
5
粗车-半精车-磨削
IT7～8
0.8～0.4
主要用于淬火钢，但不宜用于有色金属
6
粗车-半精车-磨削-精磨
IT6～7
0.4～0.1
7
粗车-半精车-磨削-精磨-超精工
IT5
0.1～0.012
8
粗车-半精车-精磨-金刚石车
IT5～6
0.4～0.025
主要用于要求较高的有色金属
9
粗车-半精车-粗磨-精磨-超精磨（镜面磨削）
IT5
0.08～0.008
主要用于淬火钢，也用于未淬火钢，但不宜于有色金属
10
精车-半精车-粗磨-精磨-研磨
IT5
0.32～0.008
表4-2孔加工方案的经济精度和表面粗糙度
【3】表1-7孔加工方案的经济精度和表面粗糙度
序号
加工方案
经济精度
等级
表面粗糙度
Ra/μm
适用范围
1
钻
IT11～12
12.5
加工未淬火钢及铸铁的实坯，也用于加工孔径<15～20mm的有色金属
2
钻—铰
IT8～9
3.2～1.6
3
钻—粗铰—精铰
IT7～8
1.6～0.8
4
钻—扩
IT10～11
12.5～6.5
同上，但孔径>15～20mm
5
钻—扩—粗铰—精铰
IT7
1.6～0.8
6
钻—扩—铰
IT6～9
3.2～0.32
7
钻—扩—机铰—手铰
IT5
1.25～0.08
8
钻—扩—拉
IT7～69
1.6～0.01
大批量生产中小零件的通孔（精度由拉刀的精度而定）
9
粗镗（或扩孔）
IT11～12
0.08～0.008
除淬火钢外的各种材料，毛坯有铸出孔或锻出孔
10
粗镗（粗扩）—半精镗（精扩）
IT8～9
3.2～1.6
11
粗镗（粗扩）—半精镗（精扩）—精镗（铰）
IT7～8
1.6～0.8
12
粗镗（粗扩）—半精镗（精扩）—精镗（浮动镗刀块精镗）
IT6～7
0.8～0.4
13
粗镗（扩）—半精镗—磨孔
IT7～8
0.8～0.2
主要用于加工淬火钢，也可用于未淬火钢，但不宜用于有色金属
14
粗镗（扩）—半精镗—粗磨—精磨
IT6～7
0.2～0.1
15
粗镗—半精镗—精镗—金钢镗
IT5～7
0.4～0.05
主要用于精度要求高的有色金属加工
16
钻—（扩）—粗铰—精铰—珩磨
IT5～7
0.2～0.025
黑色金属
17
钻—（扩）—拉—珩磨
18
粗镗—半精镗—精镗—珩磨
19
以研磨代替上述方案中的珩磨
IT6级以上
<0.1
表4-3平面加工方案的经济精度和表面粗糙度
【3】表1-8平面加工方案的经济精度和表面粗糙度
序号
加工方案
经济精度等级
表面粗糙度
Ra/μm
适用范围
1
粗车
IT10～11
12.5～6.3
未淬硬钢、铸铁有色金属端面加工
2
粗车
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