K107-閥蓋零件的工藝及鉆擴Φ35孔液壓夾具設計

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機械加工工序卡片 工 序 名 稱 鉆 鉸 精鉸 工序 號 XIV 零件數(shù)量 1 零件號 零件名稱 閥蓋 材 料 毛 坯 牌號 硬度 形 式 重 量 45鋼 鑄 件 設 備 夾 具 工序工時(min) 名稱 型號 專用 夾 具 準終 單件 組合鉆床 工步 工 步 內(nèi) 容 工藝裝備 走刀次數(shù) 切削深度mm 進給量mm/r 主軸轉(zhuǎn)速r/min 切削速 度m/s 工步工時min 1 鉆孔至Φ13mm。 莫氏錐柄麻花鉆、游標卡尺 1 13 0.3 545 0.37 0.11 2 粗鉸孔至Φ13.95mm。 錐柄機用鉸刀、內(nèi)徑千分尺 1 0.95 0.45 195 0.14 0.21 設計者： 指導老師 共1頁 第1頁 機械加工工藝過程卡片 產(chǎn)品型號 零件圖號 姓名： 產(chǎn)品名稱 零件名稱 閥蓋 共 1 頁 第 1 頁 材 料 牌 號 45鋼 毛 坯 種 類 鑄件 毛坯外形尺寸 每毛坯件數(shù) 1 每 臺 件 數(shù) 1 備 注 工 序 號 工 序 內(nèi) 容 設 備 工 藝 裝 備 工 時 Ⅰ 粗銑左右兩水平端面。 X62臥式銑床 銑刀、游標卡尺、專用夾具 Ⅱ 鉆、粗鉸Φ35的孔。 組合鉆床床 麻花鉆、鉸刀、內(nèi)徑千分尺、專用夾具 Ⅲ 锪鉆鍃平Φ35內(nèi)表面。 組合鉆床 平面锪鉆、游標卡尺、專用夾具 Ⅳ 鉆Φ20的孔。 組合鉆床 麻花鉆、內(nèi)徑千分尺、專用夾具 Ⅴ 粗車φ41外圓面。 CA6140臥式車床 車刀、游標卡尺、三角卡盤 Ⅵ 粗車、半精車φ50外圓右端面。 CA6140臥式車床 車刀、游標卡尺、三角卡盤 Ⅶ 粗車、半精車φ50外圓 CA6140臥式車床 車刀、游標卡尺、三角卡盤 Ⅷ 粗車φ53外圓右端面。 CA6140臥式車床 車刀、游標卡尺、三角卡盤 Ⅸ 粗車φ53外圓。 CA6140臥式車床 車刀、游標卡尺、三角卡盤 Ⅹ 粗車φ53外圓左端面。 CA6140臥式車床 車刀、游標卡尺、三角卡盤 Ⅺ 粗車M36外螺紋。 CA6140臥式車床 車刀、游標卡尺、三角卡盤 Ⅻ 車倒角。 CA6140臥式車床 車刀、游標卡尺、三角卡盤 XIII 鉆、粗鉸、精鉸φ28.5的孔 組合鉆床 麻花鉆、鉸刀、內(nèi)徑千分尺、專用夾具 XIV 锪鉆鍃平φ28.5孔右端面。 組合鉆床 锪鉆、游標卡尺、專用夾具 XV 鉆4-φ14孔。 組合鉆床 麻花鉆、內(nèi)徑千分尺、專用夾具 XVI 清洗。 清洗機 XVII 終檢。 塞規(guī)、百分表、卡尺等 設計　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2 課 程 設 計 題 目：閥蓋加工工藝及夾具設計 班　　級： 姓　　名： 指導教師： 完成日期： 摘　要 設計“閥蓋”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備，并繪制出調(diào)速杠桿零件圖、毛坯圖、夾具裝配圖，填寫工藝卡片，編制課程設計說明書。 通過該課程設計，將所學理論與生產(chǎn)實踐相結(jié)合， 鍛煉了自己分析問題、解決問題的能力，在這個過程中我獨立地分析和解決了零件機械制造的工藝問題，設計了機床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結(jié)構(gòu)設計能力，為今后的畢業(yè)設計及對自己未來將從事的工作進行了一次適應性訓練，從而打下了良好的基礎(chǔ)。 本設計可以提高生產(chǎn)的效率，提高公司利潤。可以更精確的加工零件，也方便了操作者。 目 錄 序言 3 一、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 4 1.1 零件的工藝分析 4 1.2 零件的生產(chǎn)類型 4 二、選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖 5 2.1 選擇毛坯 5 2.2 確定機械加工余量 5 2.3 確定毛坯尺寸 5 2.4 設計毛坯 5 三、選擇加工方法，制定工藝路線 6 3.1 定位基準的選擇 6 3.2 零件表面加工方法的選擇 6 3.3 制定工藝路線 7 四、工序設計 8 五、確定切削用量及基本時間 9 5.1 切削用量的計算 9 5.2 基本時間tm的計算 10 六、夾具設計 11 6.1 定位基準的選擇 11 6.2 切削力及夾緊力的計算 12 6.3定位誤差的分析 12 6.4 夾具設計及操作的簡要說明 13 總 結(jié) 14 參考文獻 15 序言 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設計是在學完了機械制造技術(shù)機車和大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習的基礎(chǔ)上進行的又一個實踐性教學環(huán)節(jié)。這次設計使我們能綜合運用機械制造技術(shù)基礎(chǔ)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決了零件機械制造工藝問題，設計了機床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結(jié)構(gòu)設計能力，為今后的畢業(yè)設計及未來從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，經(jīng)驗不足，設計中還有許多不足之處，希望各位老師多加指教。 一、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1.1 零件的工藝分析 通過對該零件圖的重新繪制，知原圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。該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難獲得。以下是閥蓋需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求： 1.左右端面粗糙度為25，孔φ35，粗糙度為12.5，此孔為加工其他孔的基準?？爪?5內(nèi)表面，粗糙度為12.5，孔φ20，粗糙度為25。 2.φ41外圓面，粗糙度為25；φ50外圓，粗糙度為12.5，；φ50外圓右端面，粗糙度為12.5；φ53外圓右端面，粗糙度為25；φ53外圓，粗糙度為25；φ53外圓左端面，粗糙度為25 3.孔φ14H8，粗糙度為12.5； 根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟精度及一般機床所能達到的位置精度，該零件沒有很難加工的孔，上述各孔的技術(shù)要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證。 1.2 零件的生產(chǎn)類型 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)：屬批量生產(chǎn)。 二、選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設計毛坯圖 2.1 選擇毛坯 該零件材料為鑄鋼，零件結(jié)構(gòu)比較簡單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，為使零件有較好的力學性能，保證零件工作可靠，故采用模鍛成形。這從提高生產(chǎn)效率保證加工精度上考慮也是應該的。零件形狀并不復雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，內(nèi)孔不鑄出。毛坯尺寸通過確定加工余量后再決定。 2.2 確定機械加工余量 根據(jù)鍛件質(zhì)量、零件表面粗糙度、形狀復雜系數(shù)查2-28表得。 鍛件孔的精鉸：0.05mm.粗鉸：0.95mm.鉆：0.94mm. 2.3 確定毛坯尺寸 毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查得的余量值即可。 2.4 設計毛坯 （1）確定圓角半徑 查表得： 外圓角半徑 r=2.5mm 內(nèi)圓角半徑 R=8mm （2）確定模鍛斜度 查表得： 模鍛斜度為：5°～10°。 三、選擇加工方法，制定工藝路線 3.1 定位基準的選擇 粗基準的選擇：按有關(guān)基準的選擇原則，即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作粗基準；若零件有若干不加工表面時，則應以與加工表面要求相對位置精度高的不加工表面作粗基準?，F(xiàn)以零件的側(cè)面為主要的定位粗基準。 精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，選擇以圓柱體的Φ12H7孔為精基準。 3.2 零件表面加工方法的選擇 （1）左右端面 為未注公差尺寸，表面粗糙度為Ra25，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT13，需進行粗銑 （2）Φ35孔 公差等級為IT11，表面粗糙度為Ra12.5，需進行鉆和粗鉸。 （3）Φ35內(nèi)表面 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT13，表面粗糙度為Ra12.5，用平面锪鉆。 （4）Φ20孔 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT13，表面粗糙度為Ra25，需進行鉆。 （5）φ41外圓面 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT13，表面粗糙度為Ra25，粗車即可。 （6）φ50外圓右端面，為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT13，粗糙度為12.5，對φ35H11孔的垂直度為0.05，采用粗車 半精車 （7）φ50外圓， 公差等級為IT11，粗糙度為12.5，采用粗車 半精車。 （8）φ53外圓右端面 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT13，粗糙度為25，粗車即可。 （9）φ53外圓 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT13，粗糙度為25，粗車即可。 （10）φ53外圓左端面 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT13，粗糙度為25，粗車即可。 （11）M36外螺紋 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT13，采用粗車。 （12）φ28.5孔 公差等級為IT8，粗糙度為12.5，采用鉆，鉸。 （13）φ28.5孔右端面 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT13，粗糙度為12.5，用平面锪鉆 （14）倒角 粗糙度為25，粗車即可。 （15）4-φ14孔 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級按IT13，表面粗糙度為Ra12.5，需進行鉆 3.3 制定工藝路線 工序Ⅰ：粗銑左右兩水平端面。 工序Ⅱ：鉆、粗鉸Φ35的孔。 工序Ⅲ：锪鉆鍃平Φ35內(nèi)表面。 工序Ⅳ：鉆Φ20的孔。 工序Ⅴ：粗車φ41外圓面。 工序Ⅵ：粗車、半精車φ50外圓右端面。 工序Ⅶ：粗車、半精車φ50外圓。 工序Ⅷ：粗車φ53外圓右端面 工序Ⅸ：粗車φ53外圓。 工序Ⅹ：粗車φ53外圓左端面。 工序Ⅺ：粗車M36外螺紋 工序Ⅻ：車倒角。。 工序XIII：鉆、粗鉸、精鉸φ28.5的孔。 工序XIV：锪鉆鍃平φ28.5孔右端面 工序XV：鉆4-φ14孔。 工序XVI：清洗。工序XVII:終檢。 四、工序設計 4.1 確定工序尺寸 由表可查得，Φ35mm的孔粗鉸余量Z粗鉸=0.95mm；鉆孔余量Z鉆=34.0mm。查表可依次確定各工步尺寸的加工精度等級為，粗鉸：IT10鉆：IT12；根據(jù)上述結(jié)果，再查標準公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，粗鉸：0.070mm;鉆：0.180mm。 工序號 設備 工 藝 裝 備 工序Ⅰ X62臥式銑床 銑刀、游標卡尺、專用夾具 工序Ⅱ 組合鉆床 麻花鉆、鉸刀、內(nèi)徑千分尺、專用夾具 工序Ⅲ 組合鉆床 锪鉆、游標卡尺、專用夾具 工序Ⅳ 組合鉆床 麻花鉆、內(nèi)徑千分尺、專用夾具 工序Ⅴ CA6140臥式車床 車刀、游標卡尺、三角卡盤 工序Ⅵ CA6140臥式車床 車刀、游標卡尺、三角卡盤 工序Ⅶ CA6140臥式車床 車刀、游標卡尺、三角卡盤 工序Ⅷ CA6140臥式車床 車刀、游標卡尺、三角卡盤 工序Ⅸ CA6140臥式車床 車刀、游標卡尺、三角卡盤 工序Ⅹ CA6140臥式車床 車刀、游標卡尺、三角卡盤 工序Ⅺ CA6140臥式車床 車刀、游標卡尺、三角卡盤 工序Ⅻ CA6140臥式車床 車刀、游標卡尺、三角卡盤 工序XIII 組合鉆床 麻花鉆、鉸刀、內(nèi)徑千分尺、專用夾具 工序XIV 組合鉆床 锪鉆、游標卡尺、專用夾具 工序XV 組合鉆床 麻花鉆、內(nèi)徑千分尺、專用夾具 工序XVI 清洗機 工序XVII 塞規(guī)、百分表、卡尺等 綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，粗鉸：Φ34.95+0.0700 mm鉆孔：Φ35+0.1800mm. 五、確定切削用量及基本時間 5.1 切削用量的計算 （1）鉆孔工步 ①被吃刀量的確定 取ap=13.0mm。 ②進給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.3mm/r。 ③切削速度的計算 由表5-22，按工件材料為45鋼的條件選取，切削速度v可取為22m/min。由公式n=1000v/Πd可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=538.95r/min,參照表所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=545r/min.再將此轉(zhuǎn)速代入公式，可求出該工序的實際鉆削速度v=nΠd/1000=22.2m/min. (2)粗鉸工步 ①被吃刀量的確定 取ap=0.95mm。 ②進給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進給量f=0.45mm/r。 ③切削速度的計算 由表5-31，切削速度v可取為4m/min。由公式n=1000v/Πd可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=150.85 r/min,參照表所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=195 r/min.再將此轉(zhuǎn)速代入公式，可求出該工序的實際切削速度v=nΠd/1000=8.5m/min. 5.2 基本時間tm的計算 （1）鉆孔工步 根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時間可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得。式中l(wèi)=12mm;l2=1mm;l1=(D/2)×cotkr+(1～2)=（13mm/2）×cot54°+1mm=5.7mm;f= 0.3mm/r;n= 545r/min.將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時間tj=(12mm+1mm+5.7mm)/(0.3mm/r×545r/min)=0.114min=6.86s。 （2） 粗鉸工步 根據(jù)表5-41，可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得該工序的基本時間。l1、l2由表5-42按kr=15°、ap=(D-d)/2=(13.95mm-13mm)/2=0.475mm的條件查得l1=2.8mm；l2=3mm；而l=12mm；f=0.45mm/r; n=195r/min.將上述結(jié)果代入公式，則該工序基本時間tj=（12mm+2.8mm+3mm）/（0.45mm/r×195r/min）=0.203min=12.2s。 六、夾具設計 為了提高勞動生產(chǎn)率,保證加工質(zhì)量,降低勞動強度,需要設計專用夾具. 經(jīng)過與指導老師的協(xié)商,決定設計工序擴35孔夾具.可以選用組合鉆床 6.1 定位基準的選擇 為了提高加工效率及方便加工，決定材料使用高速鋼，用于對進行加工，準備采用液壓自動夾緊。 由于底面已經(jīng)加工過了，所以可以以底面為加工基準，2個直徑的孔采用銷定位。 6.2 切削力及夾緊力的計算 刀具：刀具為硬質(zhì)合金鑲齒三面刃鉆頭，直徑選用d=35mm。 根據(jù)工件受力切削力、夾緊力的作用情況，找出在加工過程中對夾緊最不利的瞬間狀態(tài)，按靜力平衡原理計算出理論夾緊力。最后為保證夾緊可靠，再乘以安全系數(shù)作為實際所需夾緊力的數(shù)值，即： 安全系數(shù)K可按下式計算： 式中：為各種因素的安全系數(shù)，查參考文獻[5]1～2～1可知其公式參數(shù)： 由此可得： 所以 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。 夾緊裝置可以分為力源裝置、中間傳動裝置和夾緊裝置，在此套夾具中，中間傳動裝置和夾緊元件合二為一。力源為機動夾緊，通過螺栓夾緊移動壓板。達到夾緊和定心作用。 6.3定位誤差的分析 該夾具以一個平面和一個定位銷和兩個左右調(diào)節(jié)支撐定位，要求保證孔軸線間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的尺寸公差。 由[5]和[6]可得： 1 定位誤差： 當以任意邊接觸時 通過分析可得： 因此：當以任意邊接觸時 2 夾緊誤差 ： 其中接觸變形位移值： ⑶ 磨損造成的加工誤差：通常不超過 ⑷ 夾具相對刀具位置誤差：取 誤差總和： 6.4 夾具設計及操作的簡要說明 在夾緊機構(gòu)設計中，常常遇到工件需要多點同時夾緊，或多個工件同時夾緊，有時需要使工件先可靠定位再夾緊，或者先鎖定輔助支承再夾緊等等，這是為了操作方便、迅速、提高生產(chǎn)率，減輕勞動強度，就需要采用聯(lián)動夾緊機構(gòu)。如圖4所示。 聯(lián)動夾緊有夾緊和松開兩種狀態(tài)，由電磁鐵控制油缸來實現(xiàn)。 鉸鏈夾緊機構(gòu)是一種增力機構(gòu)，增力倍數(shù)較大，應用廣泛。鉸鏈夾緊機構(gòu)的特點是動作迅速，增力比大，易于改變力的作用方向。缺點是自鎖性能差。 鉸鏈夾緊有夾緊和松開兩種狀態(tài)，由電磁鐵控制油缸來實現(xiàn)。 如前所述，該工件為提高生產(chǎn)率，經(jīng)過方案的認真分析和比較，選用了液動夾緊方式。這類夾緊機構(gòu)結(jié)構(gòu)簡單、夾緊可靠、通用性大，在機床夾具中很廣泛的應用。 此外，當夾具有制造誤差，工作過程出現(xiàn)磨損，以及零件尺寸變化時，影響定位、夾緊的可靠。為防止此現(xiàn)象，選用可換定位銷。以便隨時根據(jù)情況進行調(diào)整換取。 該夾具方案符合生產(chǎn)要求，效率高，做了可活動銷，滿足保持正確的加工位置 總 結(jié) 本課題在完成了機械結(jié)構(gòu)設計的基礎(chǔ)上，對專用機床的驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)進行了設計。由于時間的限制以及專用機床的結(jié)構(gòu)比較復雜，有些問題需要進一步的研究： 在驅(qū)動系統(tǒng)方面存在一個固有的弱點，僅采用古典的反饋控制很難得到高精度位置和力等的控制。所以，在驅(qū)動系統(tǒng)的控制方法上，廣泛地引入現(xiàn)代控制理論和智慧控制等方法是其特征之一。神經(jīng)網(wǎng)絡是一大規(guī)模并行分布處理非線性動力學系統(tǒng)，適用于強非線性的專用機床的控制。 雖然還有很多尚未解決的問題有待于繼續(xù)研究，但相信PLC控制的專用機床的研究是非常有新意、有意義的，有著廣泛的應用前景。 參考文獻 [1] 陳宏鈞．實用金屬切削手冊［Ｍ］．北京：機械工業(yè)出版社，2005．1． [2] 強 毅．設計制圖實用標準手冊［Ｍ］．北京：科學出版社，2000．1． [3] 李 洪．機械加工工藝手冊［Ｍ］．北京出版社，1996．1． [4] 陳宏鈞．實用機械加工工藝手冊［Ｍ］．北京：機械工業(yè)出版社，2003．1． [5] 楊叔子．機械加工工藝師手冊［Ｍ］．北京：機械工業(yè)出版社，2001．8． [6] 馬賢智．機械加工余量與公差手冊［Ｍ］．中國標準出版社，1994．12． [7] 王先逵．機械制造工藝學［Ｍ］．北京：機械工業(yè)出版社，1995．11． [8] 楊文生，沈兆奎，王寶中，等.液壓與氣壓傳動［M］.北京：電子工業(yè)出版社，2007.224～264. 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