安全閥閥芯工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及夾具設(shè)計(jì)【含三維工件圖】【含CAD圖紙+文檔全套】

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機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造技術(shù)機(jī)車和大部分專業(yè)課，并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的又一個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)使我們能綜合運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識，獨(dú)立地分析和解決了零件機(jī)械制造工藝問題，設(shè)計(jì)了機(jī)床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，為畢業(yè)設(shè)計(jì)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(yàn)不足，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，希望各位老師多加指教。 2 安全閥閥芯加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2.1零件的分析 2.1.1零件的作用 安全閥是一種安全保護(hù)用閥，它的啟閉件受外力作用下處于常閉狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備或管道內(nèi)的介質(zhì)壓力升高，超過規(guī)定值時(shí)自動(dòng)開啟，通過向系統(tǒng)外排放介質(zhì)來防止管道或設(shè)備內(nèi)介質(zhì)壓力超過規(guī)定數(shù)值。安全閥屬于自動(dòng)閥類，主要用于鍋爐、壓力容器和管道上，控制壓力不超過規(guī)定值，對人身安全和設(shè)備運(yùn)行起重要保護(hù)作用。此安全閥閥芯中的外圓面和四個(gè)槽為主要加工面。 2.1.2零件的工藝分析 由安全閥閥芯的零件圖可知，零件圖如下： 零件的材料為45，此材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。需要加工表面以及加工表面的位置要求。現(xiàn)分析如下： （1）主要加工面： 1）上下兩面； 2）中間Φ44孔和φ39孔； 3）外圓面； 4）4個(gè)寬25x16的深槽 （2）主要基準(zhǔn)面： 1）外圓面基準(zhǔn)的加工表面 2）中間兩端孔 具體的工藝過程如表2.1所示。 表2.1 最終工藝過程 工序1 下料，用臥式帶鋸床切Φ270的圓料長130mm 工序2 調(diào)質(zhì)處理HB250-300 工序3 粗車外圓至φ55.6 工序4 兩端鉆中間孔至φ35 工序5 分別車兩端孔φ39和φ44，并車兩端面，保證長度160 工序6 鉆外圓面上2-φ10通孔 工序7 用銑槽夾具定位，銑外圓面上4個(gè)25x16的深通槽 工序8 表面淬火處理HRC55以上 工序9 終檢驗(yàn) 2.2.4機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 零件的材料是45 ，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)。由于毛坯用棒料, 毛坯尺寸的確定如下： 由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實(shí)只是名義上的加工余量，實(shí)際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本設(shè)計(jì)規(guī)定零件為中批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此計(jì)算最大與最小余量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。 為了中批量生產(chǎn)切長400mm的料一次性可以做2件，節(jié)省工序也節(jié)省時(shí)間。 1）加工外輪廓面，由于是帶鋸床下料較為粗糙，上車床車外圓面，只需粗加工即可，外形狀大致即可，表面要求不高。 2）外圓面粗加工。由于外圓面粗加工粗糙度要求12.5。只需一次粗加工即可，上下面留余量2-3mm。 3）車兩端內(nèi)孔先鉆孔后車內(nèi)孔，兩邊分別分兩次裝夾。 4）銑外圓面槽后外圓面的磨削加工以此達(dá)到外圓面表面的粗糙度0.8的要求。 2.2.5確定切削用量 工序1：帶鋸床下料 加工條件：臥式帶鋸床 工件材料：45，Φ60的棒料。 一次切長400mm，保證長度±1mm左右。 工序2：車外圓表面Φ55.6 刀具：外圓車刀，材料：，因其單邊余量：Z=1.9mm 所以車削深度： 根據(jù)參考文獻(xiàn)[3]表2.4-75，取車削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]表30—34，取。 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 式（2.1） 式中 V—車削速度； d—刀具直徑。 由式2.1機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74 實(shí)際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺每分進(jìn)給量： ：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表2.4-81, （2）車內(nèi)孔面 加工條件： 工件材料：45 機(jī)床： CA6140。 參考文獻(xiàn)[7]表30—31 刀具：內(nèi)孔車刀：。 車削深度： 每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表30—31，取 車削速度：參照參考文獻(xiàn)[7]表30—31，取 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，由式（2.1）有： 按照參考文獻(xiàn)[7]表3.1-31 實(shí)際車削速度： 進(jìn)給量，由式（1.3）有： 工作臺每分進(jìn)給量： 工序3：加工孔Φ44和φ39到要求尺寸 工件材料為45。加工機(jī)床為Z3050立式鉆床，選擇切削用量。在車床上已經(jīng)鉆出Φ35孔 （1）確定鉆削用量 1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z3050立式鉆床說明書，取。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-8，鉆頭強(qiáng)度所允許的進(jìn)給量。由于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力（由機(jī)床說明書查出），根據(jù)表28-9，允許的進(jìn)給量。 由于所選進(jìn)給量遠(yuǎn)小于及，故所選可用。 2）確定切削速度、軸向力F、轉(zhuǎn)矩T及切削功率 根據(jù)表28-15，由插入法得： ， ， 由于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對所的結(jié)論進(jìn)行修正。 由參考文獻(xiàn)[7]表28-3，，，故 查Z3050機(jī)床說明書，取。實(shí)際切削速度為： 由表28-5，，故 3）校驗(yàn)機(jī)床功率 切削功率為 機(jī)床有效功率 故選擇的鉆削用量可用。即 ，，， 相應(yīng)地 ，， （2）確定擴(kuò)孔切削用量 1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-31，。根據(jù)Z3050機(jī)床說明書，取=0.57mm/r。 2）確定切削速度及 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-33，取。修正系數(shù)： ， 故 查機(jī)床說明書，取。實(shí)際切削速度為 （3）確定鉆削切削用量 1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-36，，按該表注4，進(jìn)給量取小值。查Z3050說明書，取。 2）確定切削速度及 由參考文獻(xiàn)[7]表28-39，取。由 參考文獻(xiàn)[7]表28-3，得修正系數(shù)， 故 查Z3050說明書，取，實(shí)際鉸孔速度 （4）各工序?qū)嶋H切削用量 根據(jù)以上計(jì)算，各工序切削用量如下： 鉆孔：，，， 擴(kuò)孔：，，， 按照參考文獻(xiàn)[3]表3.1-31 工序4：銑外圓面上4-寬25x16的深槽 機(jī)床 X5032 刀具 φ20立銑刀查[1]表8 1. 計(jì)算切削用量 （1） 由[1]表9.4—1和[3]查得 走刀量 f=0.67 mm/r （2） 車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和耐用度 由[1]表9.4—6查得 磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為 0.2~0.3 表9.4—7查得 耐用度為 T=150min （3） 切削速度 由[1] 式3.2 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) m=0.5 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s （4） 確定機(jī)床主軸速度 由[3] 按機(jī)床選取主軸轉(zhuǎn)速為6.33 r/s 所以 實(shí)際切削速度為 2. 計(jì)算切削工時(shí) 工序5：鉆2-φ10孔 選擇鉆床及鉆頭 選擇Z3050鉆床，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí)do=10mm，鉆頭采用雙頭刃磨法， 1）確定切削用量 確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-10可查出，由于孔深度比，，故。查Z3050立式鉆床說明書，取。 根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-8，鉆頭強(qiáng)度所允許是進(jìn)給量。由于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)允許的軸向力（由機(jī)床說明書查出），根據(jù)參考文獻(xiàn)[7]表28-9，允許的進(jìn)給量。 由于所選進(jìn)給量遠(yuǎn)小于及，故所選可用。 確定切削速度、軸向力F、轉(zhuǎn)矩T及切削功率 根據(jù)表28-15，由插入法得： ， ， 由于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對所的結(jié)論進(jìn)行修正。 由參考文獻(xiàn)[7]表28-3，，，故 查Z3050機(jī)床說明書，取。實(shí)際切削速度為 由參考文獻(xiàn)[7]表28-5，，故 校驗(yàn)機(jī)床功率 切削功率為 機(jī)床有效功率 故選擇的鉆削用量可用。即 ，，， 相應(yīng)地 ，， 2.2.6確定基本工時(shí) （1）粗車外圓面 加工條件： 工件材料：45 機(jī)床： CA6140車床 刀具：外圓車刀 粗銑的切削工時(shí) 被切削層長度：由毛坯尺寸可知l=180毫米， 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-45可查得銑削的輔助時(shí)間 車的切削工時(shí) 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度：車時(shí) 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： （2）鉆孔φ35孔 加工條件： 工件材料：45 機(jī)床：CA6140 刀具：鉆孔——標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴(kuò)孔——標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)孔鉆；鉸孔——標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀 鉆孔工時(shí)：切入3mm、切出1mm，進(jìn)給量，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速， 鉸孔：，，， =（30+3+1）/0.43×195=0.41min 根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時(shí)間 擴(kuò)孔工時(shí)：切入3mm、切出1mm，進(jìn)給量，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 =（30+3+1）/0.57×275=0.22min 根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時(shí)間 鉸孔工時(shí)：切入3mm、切出1mm，進(jìn)給量，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 =（30+3+1）/1.6×100=0.21min 根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得鉆削的輔助時(shí)間 總工時(shí)：t=+++++=0.41+0.22 +0.21+1.77+1.77+1.77=6.15min （3）銑25x16深通槽 同樣的銑削深度 每齒進(jìn)給量：根據(jù)表2.1-85，【1】取 銑削速度：參照表2.1-85，【1】取 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：， 取 實(shí)際銑削速度： 進(jìn)給量： 工作臺每分進(jìn)給量： ：根據(jù)表2.1-85, 被切削層長度：由毛坯尺寸可知 刀具切入長度： 刀具切出長度：取 走刀次數(shù)為1 機(jī)動(dòng)時(shí)間： 工步輔助時(shí)間為：1.52min【1】 2.3小結(jié) 機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件。對加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)，可以了解了加工工藝對生產(chǎn)、工藝水平有著極其重要的影響。生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機(jī)械加工工藝來體現(xiàn)。 3 鉆孔夾具設(shè)計(jì) 3.1定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，根據(jù)基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng)盡量選擇上一道工序即粗、精銑兩側(cè)表面工序的定位基準(zhǔn)，以及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為其定位基準(zhǔn)。左右兩端面及內(nèi)孔面都可以作為定位基準(zhǔn)，因此定位基準(zhǔn)應(yīng)選擇選用兩端內(nèi)孔和一端面為定位基準(zhǔn)，其中利用中間加工后的φ44和φ39為定位孔。 3.2切削力及夾緊力的計(jì)算 刀具： 高速立銑刀 φ20mm 機(jī)床： X5032立式銑床 由[3] 所列公式 得 查表 9.4—8 得其中： 修正系數(shù) z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= 其中：為基本安全系數(shù)1.5 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 為刀具鈍化系數(shù)1.1 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=20mm，材料45鋼 性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應(yīng)力幅： 許用應(yīng)力幅： 螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾緊力。 3.3定位誤差分析 工件的工序基準(zhǔn)為孔心，當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時(shí)，孔心在任意方向上的最大變動(dòng)量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來在臥式鏜床上加工，所以工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時(shí)可求出孔心在接觸點(diǎn)與銷中心連線方向上的最大變動(dòng)量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點(diǎn)和銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一定位軸，一固定軸定位，工件始終靠近定位軸的一面，而定位軸的偏角會使工件自重帶來一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件不在在定位軸正上方，進(jìn)而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。 取（中等級）即 ：尺寸偏差為 由[16]《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊》可得： ⑴ 、定位誤差（兩個(gè)垂直平面定位）：當(dāng)時(shí)；側(cè)面定位支承釘離底平面距離為，側(cè)面高度為；且滿足；則： ⑵ 、夾緊誤差 ，由式（2.11）有：： 其中接觸變形位移值： 式（2.16） 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： 從以上的分析可見，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。 3.4夾具設(shè)計(jì)操作及簡要說明 如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，本次夾具設(shè)計(jì)采用的是普通螺旋壓緊方式。即為在定位面的一端靠兩圓螺母壓緊工件，在外圓面上用固定式壓緊螺釘對工件進(jìn)行壓緊。由于是四個(gè)深槽，而且槽是通的，所以可以理解為兩個(gè)深通的寬槽兩等分。在加工完一個(gè)深槽后對另一個(gè)深槽加工時(shí)，需要松開圓螺母，并且松開并拿下壓緊螺釘，轉(zhuǎn)動(dòng)180度后再將壓緊螺釘旋入工件，這樣就可以加工成四個(gè)深槽了。 該夾具的主要裝配情況如下圖： 總結(jié) 通過本次設(shè)計(jì)過程，我對機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)和大部分專業(yè)課知識進(jìn)行了復(fù)習(xí)，加深了對專業(yè)課知識的認(rèn)識，同樣了解到了自己在知識實(shí)際運(yùn)用方面的不足。在設(shè)計(jì)中，我通過查尋各種資料，結(jié)合所學(xué)知識，在老師的指導(dǎo)下掌握了夾具設(shè)計(jì)的過程方法，更加深該了機(jī)械行業(yè)需要嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度的認(rèn)識。本次設(shè)計(jì)對以后的專業(yè)課設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè)計(jì)都起到了很大的作用，同樣為以后工作打下了基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) [1] 劉德榮，組合夾具結(jié)構(gòu)簡圖的初步探討，組合夾具，1982. 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