制定阀体加工工艺设计车Φ36外圆及M20螺纹底孔的车床夹具说明书

1 哈尔滨理工大学荣成学院 机械制造工艺学 课程设计说明书 设计题目 制定阀体加工工艺，设计车 36 外圆及 M20螺 纹底孔的车床夹具 班 级： 机设 09-1 设 计 者： 指导老师： 评定成绩： 设计日期 2011 年 11月 28 日至 12月 16 日 2 目录 设计任务书 . 3 课程设计说明书正文 . 4 序言 . 4 一 零件的分析 . 4 二 工艺规程设计 . 4 （一） 确定毛坯的制造形式 . 4 （二） 基面的选择 . 5 （三） 制造工艺路线 . 5 （四） 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 5 （五） 确定切削用量 . 6 三 专用夹具设计 . 13 （一） 设计主旨 . 13 （二） 夹具设计 . 13 四 课程设计心得体会 . 14 参考文献 . 15 3 哈尔滨理工大学荣成学院 机械制造工艺学课程设计任务书 设计题目 制定阀体加工工艺，设计车 36 外圆及 M20螺 纹底孔的车床夹具 设计要求 1 中批生产 2 选用通用设备 3 采用手动加紧机构 设计内容 1 绘制加工工件图 2 制定零件的加工工艺过程，填写零件加工工 艺过程卡一张和所有工序卡的工序卡 3 设计指定的工序夹具，绘制夹具全套图纸 4 编写设计说明书一份 班 级： 机设 09-1 设 计 者： 指导老师： 评定成绩： 2011年 11 月 14 日 4 课程设计说明书正文 序 言 机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课，技术基础课以及大部分与业课滞后迚行的。这是我们在迚行毕业设计之前对所学个课程的一次深入的总合性的链接，也是一次理论联系实际的训练。因此，它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。 就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将来从亊的工作迚行一次适应性训练，从中端粒自己分析问题，解决问题的能力，为今后参加祖国的现代化建设打下一个良好的基础。 由于能力所限，设计尚有许多 丌足之处，恳请老师给予指教。 一 零件的分析 （一）零件的作用 阀体是整体装置的主要零件，他支持中心部分，承受着部分静载荷，因为阀体不整个机体连接，并丏中心部分不该零件工螺纹连接，因而该零件的螺纹承受着一定载荷，以及一定的冲击力，所以该工件承受这静劢载荷。 （二）零件的工艺分析 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 一 个尺寸不同的凸台 ,二者轴线之间角度为 90, 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高 ,内腔壁的精度为 7级 ,且粗糙度 要求 Ra为 3.2 和 1.6,要求比较高。该零件属于类回转体的 ,两个端面和内腔需要加工 ，端面表面粗糙度为 12.5，要求精度不是很高。凸台表面粗糙度为 12.5，粗加工就能达到要求。孔要求精度为垂直度为0.08. 1. 20 mm孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括： mmmmmm 453520 的阶梯孔， M36 的螺纹， mm36 的外圆，还有轴向的两个端面，其中主要加工表面为 mm20 的孔和 M36mm的螺纹。 2.径向 mm36 的外圆 这一组加工表面包括： M20mm的螺纹孔和 mm36 的外圆。这两组加工表面之间有一定的位置要求，主要是两垂直轴线的垂直度是 0.08 5 由以上分析可知，对于这两组加工表面而言 ，可以先加工其中一组表面，然后借助于专用的夹具加工另一组表面，并且保证他们之间的位置精度要求。 二 工艺规程设计 （一） 确定毛坯的制造形式 零件材料为铸铁，毛坯采用铸造成型 （二） 基面的选择 基面的选择是工艺规程课程设计中的重要工作之一。基面选择得正确合理可以保证加工质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。 1.粗基准的选择 对于一般的轴类零件而言，以外圆做为粗基准是完全合理的。对本零件来说，以 36 的外圆作为粗基准，加工 75 75的端面。 2.精基准的选择 精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。用以加工表面 75 75的端面作为精基准。 （三） 制定工艺路线 制定工艺路线的出发点，应该是使零件的几何形状，尺寸精度等技术要求能得到合理的保证。在 生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以采用万能机床配以专用工夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应考虑经济效果，以降低生产成本。 工艺路线： 工序 1：铸造毛坯 工序 2：失效处理 工序 3：车左端面，钻 mm16 孔，精细镗 mmmm 4335 mm20 的阶梯孔。 工序 4：调头，车 36 的端面，车 mm36 的外圆，车 M36的螺纹 工序 5：车上端面，车 36 的上端面及车孔 mm18 工序 6：攻螺纹 M20 工序 7：终检 工序 8：包装入库 以上工艺过程详见零件加工工艺过程卡 （四） 机械加工余量 ,工序尺寸及毛坯 尺寸的确定 根据以上原始材料及加工工艺，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.外圆表面 轴向取 40 mm，径向与左端对齐取 41mm 2.右端面取余量值为 2mm 6 3.轴向三孔 毛坯为实心，不冲孔。三孔的表面粗糙度分别不同，参照工艺手册确定工序尺寸及余量为： (1)钻 20mm孔： 钻孔： mm18 扩孔： mm7.19 2Z=1.7mm 精镗： mm9.19 2Z=0.2mm 细镗： mm20 2Z=0.1mm (2)镗 mm35 的孔： 镗孔： mm35 2Z=15mm (3)镗 mm43 的孔： 镗孔： mm41 2Z=6mm 镗孔： 43 mm 2Z=2mm 4.上表面加工余量为 2mm （五） 确定切削用量 工序 1.铸造毛坯 工序 2.失效处理 工序 3.车左端面，精细镗 mmmm 4335 mm20 的阶梯孔。 1.车左端面 （ 1） 端面加工最大加工余量： a=2mm 可一次切除 （ 2） 确定进给量 f：根据切削用量简明手册，当杆尺寸为 16 25mm，pa 3mm以及工件直径为 40mm时 f=0.4-0.5mm/r，按车床说明书取 f=0.5mm/r. （ 3） 计算切削速度：见切削手册CV= vyXpMV kfaT CvV（ 1） CV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.0260 242 35.015.02.0 =110.9m/min （ 4）确定主轴转速：sn=wcdv1000（ 2） sn=wcdv1000=40 9.1101000r/min=883r/min 按机床选取 n=800r/min。所以实际切削速度：cv=1000dn（ 3） cv=1000dn=1000 80040 =100.5m/min 2.精细镗 mmmm 4335 mm20 的阶梯孔 （ 1） 钻 孔mm16 7 f=0.4mm/r v=12m/min sn=min/16121000 r = 239r/min 按车床选取sn=200r/min 所以实际切削速度 cv=1000dn=10m/min (2)镗 的孔mm43 最大单边加工余量为 13.5mm，较厚，一次性不能完全加工分三次加工，第一次pa=8mm，第二次pa=4mm，第三次pa=1.5mm，分别进行计算： 1）第一次pa=8mm CV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.0860 242 35.015.02.0 =89m/min 确定主轴转速： sn=wcdv1000=40891000 r/min=714r/min 按机 床选取 n=700r/min。所以实际切削速度：cv=1000dncv=1000dn=1000 70040 =88m/min 2)第二次pa=4mm CV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.0460 242 35.015.02.0 =98m/min 确定主轴转速： sn=wcdv1000=40981000 r/min=780r/min 按机床选取 n=800r/min。所以实际切削速度：cv=1000dncv=1000dn=1000 80040 =100m/min 3)第三次pa=1.5mm CV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.05.160 242 35.015.02.0 =113m/min 8 确定主轴转速： sn=wcdv1000=401131000 r/min=899r/min 按机床选取 n=900r/min。所以实际切削速度：cv=1000dncv=1000dn=1000 90040 =113m/min (3)镗 mm35 的孔 最大单边加工余量为 7.5mm，较厚，表面粗糙度 Ra=12.5，要求不大，可一次性切除，即可达到表面粗糙度要求，pa=7.5mm CV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.05.760 242 35.015.02.0 =90m/min 确定主轴转速： sn=wcdv1000=40901000 r/min=722r/min 按机床选取 n=700r/min。所以 实际切削速度：cv=1000dncv=1000dn=1000 70040 =88m/min (4)镗 mm20 的孔 最大单边加工余量为 4mm，表面粗糙度 Ra=1.6，要求较高，精加工，可分两步操作，第一次pa=3mm，第二次pa=1mm。分别进行计算： 1）第一次pa=4mm CV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.0460 242 35.015.02.0 =99m/min 确定主轴转速： sn =wcdv1000=40991000 r/min=788r/min 按机床选取 n=800r/min。所以实际切削速度：cv=1000dncv=1000dn=1000 80040 =100m/min 2）第二次pa=1mm 9 CV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.0160 242 35.015.02.0 =121m/min 确定主轴 转速： sn=wcdv1000=401211000 r/min=963r/min 按机床选取 n=1000r/min。所以实际切削速度：cv=1000dncv=1000dn=1000100040 =125.6m/min 工序 4： 车 36 mm端面 ,车 mm36 的外圆，车 M36的螺纹 1.车 mm36 外圆端面 (1)端面加工最大加工余量： a=2mm 可一次切除 (2)确定进给量 f：根据切削用量简明手册，当杆尺寸为 16 25mm， pa3mm 以及工件直径为 40mm时 f=0.4-0.5mm/r，按车床说明书取 f=0.5mm/r. (3)计算切削速度：见切削手册CV= vyXpMV kfaT CvVCV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.0260 242 35.015.02.0 =110.9m/min （ 4） 确定主轴转速： sn=wcdv1000sn=wcdv1000=40 9.1101000r/min=883r/min 按机床选取 n=800r/min。所以实际切削速度：cv=1000dncv=1000dn=1000 80040 =100.5m/min 2.粗车 mm36 外圆，同时校验机床功率及进给机构强度 （ 1） 背吃刀量：单边余量 Z=2mm，可一次切除。 （ 2） 进给量：根据切削手册选用 f=0.5mm/r。 （ 3） 计算切削速度： CV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.0260 242 35.015.02.0 =110.9m/min （ 4） 确定主轴转速： sn =wcdv1000 10 sn=wcdv1000=40 9.1101000r/min=883r/min 按机床选取 n=800r/min。所以实际切削速度： cv=1000dn=1000 80040 =100.5m/min （ 5） 检验机床功率：主切 削力cF按切削手册公式计算 cF =ccFcFcFc FncyxpF kvfaC （ 4） 所以cF= 89.094.01005.022795 15.075.0 =1.4KN 切削时消耗功率cP=4106 ccvF =41061001400 KW=2.3KW 由机床说明书可知，当主轴转速为 883r/min 时，可以正常加工。 3.车 M36的螺纹 （ 1） 切削速度的计算：参见切削用量手册刀具寿命 T=60min，采用高速钢螺纹车刀 ，规定粗车螺纹时pa=0.17走到次数 i=4，精车螺纹时pa=0.08，走到次数 i=2 cv=vyxpmv kfaT Cvvm/min 所以粗车螺纹时：cv= m in/75.011.1117.060 8.11 3.07.011.0 m=21.75m/min 精车螺纹时：cv= m in/75.011.1108.060 8.11 3.07.011.0 m=36.8m/min （ 2） 确定主轴转速： 粗车螺纹时：sn=wcdv1000=36 57.211000 =190r/min 按机床说明书取 n=150r/min 实际切削速度 ：cv=17m/min 精车螺纹时： sn =wcdv1000=36 8.361000 =325r/min 按机床说明书取 n=300r/min 实际切削速度 ：cv=34m/min 工序 5：车上端面，车 36 外圆及车孔 mm18 1.车上端面。 11 最大加工余量为 2mm，表面粗糙度 Ra=12.5，要求不是很高 ，可一次性切除即可达到表面粗糙度要求， (1)背吃刀量：pa=2mm， (2)确定进给量 f：根据切削用量简明手册，当杆尺寸为 16 25mm，pa 3mm以及工件直径为 40mm时 f=0.4-0.5mm/r，按车床说明书取 f=0.5mm/r. (3)计算切削速度：见切削手册CV= vyXpMV kfaT CvVCV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.0260 242 35.015.02.0 =110.9m/min （ 4）确定主轴转速： sn=wcdv1000sn=wcdv1000=36 9.1101000r/min=981r/min 按机床选取 n=1000r/min。所以实际切削速度：cv=1000dncv=1000dn=1000100040 =125m/min 2.车 36 外圆 （ 1）背吃刀量：单边余量 Z=2mm，可一次切除。 （ 2）进给量：根据切削手册选用 f=0.5mm/r。 （ 3）计算切削速度： CV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.0260 242 35.015.02.0 =110.9m/min （ 4）确定主轴转速：sn=wcdv1000sn=wcdv1000=40 9.1101000r/min=883r/min 按机床选取 n=800r/min。所以实际切削速度： cv=1000dn=1000 80040 =100.5m/min 3.车 mm18 的孔。 单边加工最大余量为 9mm，不能一次加工，需两次走刀，第一次pa=6mm，第二次pa=3mm， 12 可分别计算： （ 1） 第一次pa=6mm CV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.0660 242 35.015.02.0 =92m/min 确定主轴转速： sn=wcdv1000=36921000 r/min=824r/min 按机床选取 n=800r/min。所以实际切削速度：cv=1000dncv=1000dn=1000 80036 =90m/min （ 2） 第二次pa=3mm CV=vyXpMV kfaT CvV= 97.081.08.044.15.0360 242 35.015.02.0 =102m/min 确定主 轴转速： sn=wcdv1000=361021000 r/min=913r/min 按机床选取 n=900r/min。所以实际切削速度：cv=1000dncv=1000dn=1000 90036 =101m/min 工序 6：攻螺纹 M20 1.切削速度的计算：参见切削用量手册刀具寿命 T=60min，采用高速钢螺纹车刀，规定粗车螺纹时pa=0.17 走到次数 i=4，精车螺纹时pa=0.08，走到次数 i=2 cv=vyxpmv kfaT Cvvm/min 所以粗车螺纹时：cv= m in/75.011.1117.060 8.11 3.07.011.0 m=21.75m/min 精车螺纹时：cv= m in/75.011.1108.060 8.11 3.07.011.0 m=36.8m/min 2.确定主轴转速： 粗车螺纹时： sn =wcdv1000=18 57.211000 =380r/min 13 按机床说明书取 n=400r/min 实际切削速度 ：cv=22m/min 精车螺纹时：sn=wcdv1000=18 8.361000 =650r/min 按机床说明书取 n=600r/min 实际切削速度 ：cv=34m/min 工序 7：终检 工序 8：包装入库 最后，将以上各工序切削用来那个，工时定额的计算结果，连同其他加工数据，一并填入机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡中，见附表 三 专用夹具设计 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常需要设计 专用夹具。 决定设计车 36 外圆及 M20螺纹底孔的车床夹具。 （一）设计主旨 本夹具用来车 36 外圆及 M20螺纹底孔，要求如下： （ 1） 36 的端面表面粗糙度 Ra=3.6 （ 2） M20螺纹轴线与横轴有 0.08mm的垂直度 因此，在本道工序的加工时，不但要保证精度要求还要考虑如何提高劳动生产 率，降低劳动强度。 （二） 夹具设计 1.定位基准的选择 由零件图可知， M20 螺纹轴线与横轴最大有 0.08mm的垂直度，所以应以左端面和mm433520 的孔为定位基准。 为了提高加工效率，现采用左端面，横轴定位和销轴定位的方法加工。如图所示 2.切削力及加紧力的计算 切削力的指数公式为： cF = cFcFcFc ncyxpF vfaC pF=pFpFFpp ncyxpF vfaCfF=fFfFfFf ncyxpF vfaC查表得cFC=2795，cFx=1.0，cFy=0.75，cFn=-0.15，pFC=1940，pFx=0.9，pFy=0.6，pFn=-0.3，fFC=2880，fFx=1.0，fFy=0.5，fFn=-0.4. 14 （ 1） 车 36 外圆 由以上得pa=2mm， f=0.5mm/r， v=100m/min 得cF= 1667N pF=600N fF=645N 总切削力 F=1885N 在计算切削力时，必须考虑安全系数，安全系数 K =4321 KKKK式中 1K -基本安全系数， 1K =1.5 2K -加工性质系数， 2K =1.1 3K-刀具钝化系数，3K=1.1 4K -断续切削系数， 4K =1.1 于是 ,F =KF =3763N 选用汽缸 -斜楔加紧机构，楔角 = 010 ，其机构形式选用 IV 型，则扩力比 i=3.42.为克服水平切削力，实际加紧力 N应为 N=21 ffKF =7526N 式中， 1f 和 2f 为夹具定位面及加紧面上的摩擦系数， 1f = 2f =0.25. 汽缸选用 mm100 。当压缩空气单位压力 p =0.5Mpa时，汽缸推力为 3900N,由于已知斜楔机构的扩力比 i=3.42，故由汽缸产生的实际夹紧力为 N=3900N i =3900 3.42=13338N 此时 N已大于所需的 7526N的夹紧力，故本夹具可安全工作。 3.定位误差分析 定位原件尺寸及公差的确定：定位原件尺寸如图，公差要求与 M20mm垂直度最大为 0.08.与 mm43 同轴度相同。 15 四 课程设计心得体会 通过这段时间的机械设计课程设计迚一步巩固、加深和拓宽所学的知识；通过设计实践，