閥堵工藝工裝設計及CADCAM

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I摘 要本畢業(yè)設計題目是閥堵工藝工裝設計及 CAD/CAM，來自岫巖××機械有限公司?！痢凉緦ｉT從事國外機加工生產(chǎn)，主要的加工對象是閥體類零件，在精密鑄造方面也有著他們自己的先進技術。分析零件特點擬訂合理的工藝規(guī)程，依據(jù)工藝規(guī)程設計，選擇機床和設計合理的夾具。設計內(nèi)容：利用 Pro/engineer 的零件模塊建造實體模型；利用 CAXA 電子圖版繪制零件的工藝規(guī)程表和夾具設計圖；利用 MasterCAM 模擬上表面各槽的加工路線和生成數(shù)控代碼，利用 CIMCO Edit 對生成的數(shù)控代碼進行仿真。設計難點：在零件的工藝規(guī)程設計中，零件下表面粗糙度要求較高，通過精磨可以達到要求。零件中心孔的粗糙度要求也較高，通過磨銷即可達到要求。零件上表面 0.38 深圓槽較難加工，在加工中心用 的專用銑刀完成。零件下表38.0?面 4.83 寬圓槽也比較難加工，利用加工中心完成。關鍵詞：模具；夾具；模擬制造；實體造型IIAbstractThe subject of this design is designing the assembly and craft of valve base. It also relate to CAD/CAM. This subject task comes from Xiuyan ×× Machinery CO.LTD which works in machining production for abroad. Its main machining objects are parts like types of valve base. It has advanced technology in investment casting.The feature of the parts is analyzed so as to plan the reasonable process and select the corresponding machine and inspection.Content of design: The parts module of the Pro/engineer is used to build the work piece. CAXA electric plate is used to draw the accessory's stipulation chart of technic and design of jig. MasterCAM is used to simulate the processing route of every trough of above surface and turn into the numerical control code. CIMCO Edit is used to carry on simulation to the numerical control code produced.Difficulties in design: In the simulation design of technic, low roughness is requested for the accessory's undersurface which can be achieved by carefully grinding. The roughness of the core bore should also be low, and it can be realized by grinding too. On the components the superficial 0.38 deep circular slot are difficult to process, and a special-purpose milling cutter is used in the machining center. The components undersurface 4.83 wide circular slots are also quite difficult to process, and it can be completed using the machining center.Key words：mould；jig；simulating manufacturing；physical modelIII目 錄第 1 章 緒 論 ...........................................................................................................11.1 模具工業(yè)的概況 ........................................................................................11.2 我國模具工業(yè)現(xiàn)狀 ....................................................................................11.3 我國模具工業(yè)的發(fā)展方向 ........................................................................31.4 模具 CAD/CAE/CAM 發(fā)展概況及趨勢 ..................................................3第 2 章 零件的三維造型 .........................................................................................62.1 零件的結構特征分析 ................................................................................62.2 零件的三維造型過程 ................................................................................62.3 零件三維造型的心得 ................................................................................62.4 零件三維造型圖片 ....................................................................................7第 3 章 閥座體的機械加工工藝規(guī)程設計 .............................................................83.1 閥座體工藝規(guī)程設計 ................................................................................83.1.1 零件的結構工藝性分析 .................................................................83.1.2 計算生產(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型 .....................................................83.1.3 毛坯種類及其制造方法的確定 .....................................................93.2 工藝路線的擬訂 ........................................................................................93.2.1 定位基準的選擇 .............................................................................93.2.2 制定工藝路線 .................................................................................93.2.3 選擇加工設備及工藝裝備 ...........................................................113.3 切削用量和工時定額的確定 ..................................................................113.3.1 基本計算公式的引用 ...................................................................113.3.2 各道工序的設計 ............................................................................123.4 工藝合理性分析 ......................................................................................433.5 填寫工藝卡片 ..........................................................................................43第 4 章 機床專用夾具的設計 ...............................................................................444.1 機床專用夾具設計的基本要求 ..............................................................444.2 鉆床夾具Ⅰ的設計 ..................................................................................454.2.1 確定夾具類型 ...............................................................................454.2.2 擬定定位方案和選擇定位元件 ...................................................454.2.3 夾具的整體結構設計 ...................................................................454.2.4 夾緊力的分析 ...............................................................................454.2.5 夾具的使用說明 ...........................................................................46IV4.3 鉆床夾具Ⅱ的設計 ..................................................................................464.3.1 確定夾具類型 ...............................................................................464.3.2 擬定定位方案和選擇定位元件 ...................................................464.3.3 夾具結構的整體設計 ...................................................................464.3.4 夾緊力的分析 ...............................................................................464.3.5 夾具的使用說明 ...........................................................................474.4 鉆床夾具Ⅲ的設計 ..................................................................................474.4.1 確定夾具類型 ...............................................................................474.4.2 擬定定位方案和選擇定位元件 ...................................................474.4.3 夾具結構的整體設計 ...................................................................474.4.4 夾緊力的分析 ...............................................................................474.4.5 夾具的使用說明 ...........................................................................474.5 鉆床夾具Ⅳ的設計 ..................................................................................484.5.1 確定夾具類型 ...............................................................................484.5.2 擬定定位方案和選擇定位元件 ...................................................484.5.3 夾具結構的整體設計 ...................................................................484.5.4 夾緊力的分析 ...............................................................................484.5.5 夾具的使用說明 ...........................................................................484.6 立銑加工中心夾具Ⅰ的設計 ..................................................................494.6.1 確定夾具類型 ...............................................................................494.6.2 擬定定位方案和選擇定位元件 ...................................................494.6.3 夾具結構的整體設計 ...................................................................494.6.4 夾緊力的分析 ...............................................................................494.6.5 夾具的使用說明 ...........................................................................494.7 立銑加工中心夾具Ⅱ的設計 ..................................................................504.7.1 確定夾具類型 ...............................................................................504.7.2 擬定定位方案和選擇定位元件 ...................................................504.7.3 夾具結構的整體設計 ...................................................................504.7.4 夾緊力的分析 ...............................................................................504.7.5 夾具的使用說明 ...........................................................................50第 5 章 零件復雜表面的 CAM 設計 ...................................................................515.1 計算機輔助制造（CAM）的介紹 .........................................................515.2 零件復雜表面 CAM 的設計過程 ...........................................................515.3 MasterCAM 加工仿真圖片 ......................................................................525.4 CIMCO Edit 刀具軌跡模擬圖片 .............................................................52V第 6 章 結 論 .........................................................................................................53參考文獻 .................................................................................................................54致 謝 .......................................................................................................................55附錄 1 鉆床夾具Ⅰ裝配圖 .....................................................................................56附錄 2 鉆床夾具Ⅱ裝配圖 .....................................................................................57附錄 3 鉆床夾具Ⅲ裝配圖 .....................................................................................58附錄 4 鉆床夾具Ⅳ裝配圖 .....................................................................................59附錄 5 立式加工中心夾具Ⅰ裝配圖 .....................................................................60附錄 6 立式加工中心夾具Ⅱ裝配圖 .....................................................................61附錄 7 英文資料及中文翻譯 .................................................................................620第 1 章 緒 論1.1 模具工業(yè)的概況模具是機械、汽車、電子、通訊、家電等工業(yè)產(chǎn)品的基礎工藝裝備之一。作為工業(yè)基礎，模具的質(zhì)量、精度、壽命對其他工業(yè)的發(fā)展起著十分重要的作用，在國際上被稱為“工業(yè)之母” ，對國民經(jīng)濟發(fā)展起著不容質(zhì)疑的作用。模具工業(yè)是制造業(yè)中的一項基礎產(chǎn)業(yè)，是技術成果轉(zhuǎn)化的基礎，同時本身又是高新技術產(chǎn)業(yè)的重要領域，在歐美等工業(yè)發(fā)達國家被稱為“點鐵成金”的“磁力工業(yè)” ；美國工業(yè)界認為“模具工業(yè)是美國工業(yè)的基石” ；德國則認為是所有工業(yè)中的“關鍵工業(yè)” ；日本模具協(xié)會也認為“模具是促進社會繁榮富裕的動力” ，同時也是“整個工業(yè)發(fā)展的秘密” ，是“進入富裕社會的原動力” 。日本模具產(chǎn)業(yè)年產(chǎn)值達到13000億日元，遠遠超過日本機床總產(chǎn)值9000億日元。如今，世界模具工業(yè)的發(fā)展甚至已超過了新興的電子工業(yè)。在模具工業(yè)的總產(chǎn)值中，沖壓模具約占50%，塑料模具約占33%，壓鑄模具約占6%，其它各類模具約占11%。在我國，隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展，模具工業(yè)的發(fā)展也十分迅速。1999年中國大陸制造工業(yè)對模具的總市場需求量約為330億元，今后幾年仍將以每年10%以上的速度增長。對于大型、精密、復雜、長壽命模具需求的增長將遠超過每年10%的增幅。汽車、摩托車行業(yè)的模具需求將占國內(nèi)模具市場的一半左右。1999年，國內(nèi)汽車年產(chǎn)量為183萬輛，保有量為1500萬輛，預計到2005年汽車年產(chǎn)量將達600萬輛。僅汽車行業(yè)就將需要各種塑料件36萬噸，而目前的生產(chǎn)能力僅為20多萬噸，因此發(fā)展空間十分廣闊。家用電器，如彩電、冰箱、洗衣機、空調(diào)等，在國內(nèi)的市場很大。目前，我國的彩電的年產(chǎn)量已超過3200萬臺，電冰箱、洗衣機和空調(diào)的年產(chǎn)量均超過了100萬臺。家用電器行業(yè)的飛速發(fā)展使之對模具的需求量極大。到2010年，在建筑與建材行業(yè)方面，塑料門窗的普及率為30%，塑料管的普及率將達到50% ，這些都會大大增加對模具的需求量。其它發(fā)展較快的行業(yè)，如電子、通訊和建筑材料等行業(yè)對模具的需求，都將對中國模具工業(yè)和技術的發(fā)展產(chǎn)生巨大的推動作用。1.2 我國模具工業(yè)現(xiàn)狀我國模具工業(yè)起步晚、底子薄，與工業(yè)發(fā)達國家相比有很大的差距，但在國1家產(chǎn)業(yè)政策和與之配套的一系列國家經(jīng)濟政策的支持和引導下，我國模具工業(yè)發(fā)展迅速。據(jù)統(tǒng)計，我國現(xiàn)有模具生產(chǎn)廠近 2 萬家，從業(yè)人員約 50 萬人， “九五”期間的年增長率為 13%，2000 年總產(chǎn)值為 270 億元，占世界總量的 5%。但從總體上看，自產(chǎn)自用占主導地位，商品化模具僅為 1/3 左右，國內(nèi)模具生產(chǎn)仍供不應求，特別是精密、大型、復雜、長壽命模具，仍主要依賴進口。目前，就整個模具市場來看，進口模具約占市場總量的 20%左右，其中，中高檔模具進口比例達 40%以上。因此，近年來我國模具發(fā)展的重點放在精密、大型、復雜、長壽命模具上，并取得了可喜的成績，模具進口逐漸下降，模具技術和水平也有長足的進步。近年來，模具行業(yè)結構調(diào)整和體制改革步伐加快，主要表現(xiàn)為：大型精密、復雜、長壽命等中高檔模具及模具標準件發(fā)展速度快于一般模具產(chǎn)品；塑料模和壓鑄模比例增大；專業(yè)模具廠數(shù)量增加較快，其能力提高顯著；“三資”及私營企業(yè)發(fā)展迅速，尤其是“三資”企業(yè)目前已成為行業(yè)的主力軍；股份制改造步伐加快等等。從地區(qū)分布來說，以珠江三角洲和長江三角洲為中心的東南沿海地區(qū)發(fā)展快于中西部地區(qū)，南方的發(fā)展快于北方。目前發(fā)展最快、模具生產(chǎn)最為集中的省份是廣東和浙江，這 2 個省的模具產(chǎn)值已占全國總量的六成以上。江蘇、上海、山東、安徽等地目前發(fā)展態(tài)勢也很好。我國模具年生產(chǎn)總量雖然已位居世界第三，但設計制造水平在總體上要比工業(yè)發(fā)達國家落后許多，其差距主要表現(xiàn)在下列六方面：(1)國內(nèi)自配率不足80％，中低檔模具供過于求，中高檔模具自配率不足60％。(2)企業(yè)組織結構、產(chǎn)品結構、技術結構和進出口結構都不夠合理。(3)模具產(chǎn)品水平和生產(chǎn)工藝水平總體上比國際先進水平低許多，而模具生產(chǎn)周期卻要比國際先進水平長許多。(4)開發(fā)能力弱，經(jīng)濟效益欠佳。我國模具企業(yè)技術人員比例較低，水平也較低，不重視產(chǎn)品開發(fā)，在市場中常處于被動地位。(5)模具標準化水平和模具標準件使用覆蓋率低。(6)與國際先進水平相比，模具企業(yè)的管理落后更甚于技術落后。縱觀發(fā)達國家對模具工業(yè)的認識與重視，我們感受到制造理念陳舊則是我國模具工業(yè)發(fā)展滯后的直接原因。模具技術水平的高低，決定著產(chǎn)品的質(zhì)量、效益和新產(chǎn)品開發(fā)能力，它已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志。因此，模具是國家重點鼓勵與支持發(fā)展的技術和產(chǎn)品，現(xiàn)代模具是多學科知識集聚的高新技術產(chǎn)業(yè)的一部分，是國民經(jīng)濟的裝備產(chǎn)業(yè)，其技術、資金與勞動相對密集。提高模具標準化水平和模具標準件的使用率。模具標準件是模具基礎，其大量應用可縮短模具設計制造周期，同時也顯著提高模具的制造精度和使用性能，大大地提高模具質(zhì)量。 2早在1989年，在國務院頒布的《關于當前產(chǎn)業(yè)政策要點的決定》中，模具被列為機械工業(yè)技術改造序列的首位。1997年以來，又相繼把模具及其加工技術和設備列入《當前國家重點鼓勵發(fā)展的產(chǎn)業(yè)、產(chǎn)品和技術目錄》和《鼓勵外商投資產(chǎn)業(yè)目錄》 。經(jīng)國務院批準，從1997年開始對部分模具企業(yè)實行了增值稅返還70%的優(yōu)惠政策。所有這些國家對模具工業(yè)采取的優(yōu)惠政策也將對其發(fā)展提供有力支持。在科技發(fā)展中，人是第一因素，因此我們要特別注重對知識的更新與學習，實現(xiàn)產(chǎn)、學、研相結合，培養(yǎng)更多的模具人才，搞好技術創(chuàng)新，提高模具設計制造水平。在制造中積極采用多媒體與虛擬現(xiàn)實技術，逐步走向網(wǎng)絡化、智能化環(huán)境，實現(xiàn)模具企業(yè)的敏捷制造、動態(tài)聯(lián)盟與系統(tǒng)集成。我國模具工業(yè)一個完全信息化的、充滿著朝氣和希望而又實實在在的新時代即將到來。1.3 我國模具工業(yè)的發(fā)展方向在信息社會和經(jīng)濟全球化不斷發(fā)展的進程中，模具行業(yè)發(fā)展趨勢主要是模具產(chǎn)品向著更大型、更精密、更復雜及更經(jīng)濟快速方面發(fā)展，技術含量不斷提高，模具生產(chǎn)向著信息化、數(shù)字化、無圖化、精細化、自動化方面發(fā)展；模具企業(yè)向著技術集成化、設備精良化、產(chǎn)品品牌化、管理信息化、經(jīng)營國際化方向發(fā)展。模具技術的發(fā)展趨勢主要是：①CAD、CAM、CAE的廣泛應用及其軟件的不斷先進和CAD／CAM／CAE技術的進一步集成化、一體化、智能化；②PDM(產(chǎn)品數(shù)據(jù)管理)、CAPP(計算機輔助工藝設計管理)、KBE(基于知識工程)、ERP(企業(yè)資源管理)、MIS(模具制造管理信息系統(tǒng))及Internet平臺等信息網(wǎng)絡技術的不斷發(fā)展和應用；③高速、高精加工技術的發(fā)展與應用；④超精加工、復合加工、先進表面加工和處理技術的發(fā)展與應用；⑤快速成型與快速制模(RP／RT)技術的發(fā)展與應用；⑥熱流道技術、精密測量及高速掃描技術、逆向工程及并行工程的發(fā)展與應用；⑦ 模具標準化及模具標準件的發(fā)展及進一步推廣應用；⑧優(yōu)質(zhì)模具材料的研制及正確選用；⑨模具自動加工系統(tǒng)的研制與應用；⑩虛擬技術和納米技術等的逐步應用。1.4 模具 CAD/CAE/CAM 發(fā)展概況及趨勢計算機輔助設計（CAD）是當代計算機應用的一個重要領域。隨著計算機硬件和軟件技術水平的迅速提高，CAD技術及其應用一直處于日新月異的發(fā)展浪潮中。作為CAD技術應用的一個十分重要的方面，模具計算機輔助設計、模擬分析與制造，即模具CAD、CAE和CAM也一直是國內(nèi)外普遍關注的熱點。3三十多年來，國外模具CAD技術發(fā)展相當迅速。70年代己開始應用計算機對熔融塑料在圓盤形、管形和長方形型腔內(nèi)的流動情況進行分析。80年代初，人們成功地采用有限元法分析三維型腔內(nèi)塑料熔體的流動過程，使設計人員可以依據(jù)理論分析并結合自身的經(jīng)驗，在模具制造前對設計方案進行評價和修改，以減少試模時間，提高模具質(zhì)量。近十年來，注射模CAD技術在不斷進行理論和實驗研究的同時，十分注意向?qū)嵱没A段發(fā)展，一些高水平的商品軟件逐步推出，并在推廣和實際使用中不斷改進、提高和完善。比較有代表性的軟件系統(tǒng)有:·澳大利亞Moldflow PTY公司的Moldflow系統(tǒng)該系統(tǒng)具有很強的注射模分析模擬功能，包括繪制型腔圖形的線框造型軟件SHOD，有限元網(wǎng)格生成軟件FMESH，流動分析軟件FLOW，冷卻分析軟件COOLING，流動、冷卻分析結果和模架應力場分布的可視化顯示軟件FRES以及翹曲分析模擬軟件?！っ绹鳦RATEK公司的注射模CAD/CAM/CAE系統(tǒng)該系統(tǒng)包括三維幾何形狀描述軟件OPTIMOLD III，二維注射流動分析軟件SIMUFLOW，三維有限元流動分析軟件SLMUFLOW 3D，冷卻分析軟件SIMUCOOL，標準模架(美國DME標準)選擇軟件OPTIMOLD等部分?！っ绹鸵獯罄腜lastics&Computer Inc公司的TMCONCEPT專家系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括材料選擇TMC-MS、注射工藝條件和模具費用優(yōu)化TMC-MCO、注射流動分析TMC-FA、型腔尺寸設計TMC-CSE和模具傳熱分析TMC-MTA等功能模塊?！さ聡鳬KV研究所的CADMOULD系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有注射模流動分析、冷卻分析和力學性能校核等功能，CAD-MOULD-MEFISTO系統(tǒng)則采用有限元法進行三維型腔的流動分析。我國在模具CAD技術開發(fā)、應用及研究方面起步較晚。從80年代中期開始，國內(nèi)部分大中型企業(yè)先后引進了一些國外知名度較高的注塑模CAD系統(tǒng)。同時，某些高等學校和科研院所也開始了注塑模CAD系統(tǒng)的研制與開發(fā)工作。多年來，我國對模具設計制造技術及其CAD的開發(fā)應用十分重視，在“八五”期間，這方面安排了“大型薄壁深腔注射模具制造技術”、“多型腔小模數(shù)齒輪精密模具制造技術”和“實用CAD/CAM技術在精密注射模制造中的應用”等國家重點企業(yè)技術開發(fā)項目，還安排了國家“八五”重點科技攻關項目“塑料注射模CAD/CAM/CAE集成系統(tǒng)研究”。這些項目的成果對促進我國注射模CAD技術的迅速發(fā)展起到了重要作用，使我國注射模CAD技術的發(fā)展和應用水平得到很快提高。我國在模具CAD技術研究與開發(fā)方面較具代表性的工作有:·華中理工大學是國內(nèi)較早自行開發(fā)研究注射模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)的單位之自80年代中期開始，就在注塑模流動分析模擬和冷卻分析模擬方面進行了較深入的研究與開發(fā)工作，并推出了塑料注射模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)HSC-1。該系統(tǒng)包括塑料制品三維形狀輸入、流動模擬、冷卻分析、型腔強度與剛度校核及模具圖設計4與繪制等功能，在一些企業(yè)單位應用取得較好效果，現(xiàn)已實現(xiàn)商品化。·浙江大學基于工作站的UG II系統(tǒng)開發(fā)出精密注射模CAD/CAM系統(tǒng)。該系統(tǒng)采用特征造型技術構造產(chǎn)品模型，使形狀特征表達與工藝信息描述統(tǒng)一，并利用特征反轉(zhuǎn)映射實現(xiàn)了型腔模型的快速生成。·上海交通大學從1983年開始，對注射模CAD進行了多方面的研究。在國內(nèi)首次將人工智能技術引入注射模CAD系統(tǒng)中，并于1988年開發(fā)出集成化注射模智能CAD系統(tǒng)?，F(xiàn)在在工作站UG II平臺上進一步開發(fā)智能CAD/CAE/CAM系統(tǒng)?！け本┖娇蘸教齑髮W華正模具研究所開發(fā)的注射模CAD/CAE/CAM系統(tǒng)具有塑料產(chǎn)品線框造型、曲面造型、分析模擬和數(shù)控仿真與數(shù)控加工程序生成等功能，具有很高的技術水平與實用價值?！ず戏使I(yè)大學在注射模結構CAD技術方面進行了多年的研究與開發(fā)工作，先后研制出微機注塑模CAD系統(tǒng)PMCAD和微機注塑模CAD三維系統(tǒng)IPMCAD V3.0，取得了較好的成績。IPMCAD3.0系統(tǒng)在微機上采用三維實體模型、實體造型技術，使系統(tǒng)在設計效率和通用性兩方面都得到較好的兼顧?，F(xiàn)在以AutoCAD 813.0和MDT作為環(huán)境，進一步采用參數(shù)化特征模型、特征建模技術和裝配模型技術，研制出注射模CAD三維參數(shù)化系統(tǒng)IPMCAD V4.0，在技術水平、實用性與通用性方面都達到較高水平。5第 2 章 零件的三維造型2.1 零件的結構特征分析該零件的整體結構比較復雜，零件上表面有槽和孔，其中的 R0.38 槽比較難加工。零件下表面的也有槽和孔，其中的一個槽比較難造型，槽底面為圓弧面。零件側(cè)面小孔要保證垂直度。2.2 零件的三維造型過程通過零件的結構特征分析，可以確定出造型的方案，利用拉伸增加材料命令造出零件基本形，利用拉伸去除材料命令造出中心孔，以后所有的造型都以中心孔作為基準。用拉伸去料、旋轉(zhuǎn)除料、孔加工等命令造出階梯孔、圓槽和側(cè)面；用掃描去料命令造出下表面槽。最后建立各處倒角命令即完成造型。2.3 零件三維造型的心得1. 在繪制草圖時，圓畫在坐標系中心，其它圖形盡量畫在第一象限，否則會出現(xiàn)坐標系的約束尺寸，給尺寸驅(qū)動帶來困難。尺寸最好一起驅(qū)動，防止視圖混亂。2. 在使用拉伸、旋轉(zhuǎn)這些最基本的命令時，一定要注意它們的先后順序，否則會出現(xiàn)后面的造型將前面的造型破壞的情況出現(xiàn)。3. 在使用倒角、倒圓這些命令時，如果出現(xiàn)造不出來的地方，可以考慮用拉伸除料和旋轉(zhuǎn)除料。4. 當需要造一些不規(guī)則的曲面時，想一次將曲面造出有時會非常困難，可以將不規(guī)則曲面分解成一個個規(guī)則曲面，將這些曲面一一造出，然后用曲面合并會得到意想不到的效果。5. 在造型實體前最好有一個造型的大致思路，盡量用最少、最簡單的命令完成造型，思路一定要清晰。2.4 零件三維造型圖片零件直徑： ；中心孔直徑： ；側(cè)面圓弧半徑：R5.08；上、下表92.6?219.?6面距離：12.22；上表面槽深：3.3 和 8.89；上表面小孔直徑： ；零件階梯39.2?孔直徑： 和1.4?7.67第 3 章 閥座體的機械加工工藝規(guī)程設計3.1 閥座體工藝規(guī)程設計3.1.1 零件的結構工藝性分析零件的結構工藝性分析是指所設計的零件在能夠滿足使用要求的前提下制造的可行性和經(jīng)濟性。它包括零件的整個工藝過程的工藝性，如鑄造、鍛造、沖壓、焊接、熱處理、切削加工等工藝性，涉及面很廣，具有綜合性，而且在不同的生產(chǎn)類型和生產(chǎn)條件下，同樣一種零件制造的可行性和經(jīng)濟性可能不同，因此對其結構工藝性的要求也不同。對零件的結構工藝性分析，必須根據(jù)零件的生產(chǎn)類型、生產(chǎn)綱領，全面、具體、綜合地進行分析，在制訂機加工工藝規(guī)程時，主要是對零件的切削加工工藝性分析，主要涉及到以下幾個方面：1) 工件應便于在機床或夾具上裝夾、并盡量減少裝夾次數(shù)。 2) 刀具易于接近加工部位，便于進刀、退刀、越程和測量，以及便于觀察切削情況等。3) 盡量減少刀具調(diào)整和走刀次數(shù)。4) 盡量減少加工面積及空行程，提高生產(chǎn)率。5) 便于采用標準刀具，盡量減少刀具種類。6) 改善加工條件，便于加工，必要時應便于采用多刀、多件加工。7) 盡量減少工件和刀具的受力變形。8) 有適宜的定位標準，且定位基準至加工表面的標注尺寸應便于測量。3.1.2 計算生產(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型在無錫鷹貝機械公司，閥堵的年產(chǎn)量為 30000 件，假定其備品率為 10%，機械加工的廢品率為 5%，現(xiàn)在確定其生產(chǎn)綱領：N=Qn(1+a%+b%) （2-1）=30000×1×(1+10%+5%)=34500（件/年）式中：N----- 生產(chǎn)綱領；Q-----產(chǎn)品的年產(chǎn)量（件 /年） ；n-----每件產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺） ；a%-----備品的百分率；b%-----廢品的百分率。8閥堵的年產(chǎn)量為 34500 件/年，現(xiàn)通過計算，該零件的質(zhì)量約為 1.2kg。根據(jù)生產(chǎn)類型的生產(chǎn)綱領及工藝特點，可以確定其生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。3.1.3 毛坯種類及其制造方法的確定根據(jù)零件材料工具鋼確定毛坯為棒料，有已知零件的生產(chǎn)綱領為 34500 件/年，該零件的質(zhì)量約為 1.2kg，可知，其生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。棒料尺寸為φ70mm，由采購部負責購買。3.2 工藝路線的擬訂3.2.1 定位基準的選擇由零件圖可知，內(nèi)孔是閥體的設計基準和裝配基準?？紤]到定位穩(wěn)定、夾緊方案簡單、可靠、操作方便等因素，故應選內(nèi)孔作為精基準，后續(xù)的所有加工都選用它為基準，這樣就遵行了基準統(tǒng)一的原則。3.2.2 制定工藝路線制定工藝路線時其基本出發(fā)點是保證加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本。在該零件生產(chǎn)類型已確定為大批量生產(chǎn)的情況下，制定的工藝路線就應該符合生產(chǎn)類型的工藝特征。根據(jù)先面后孔、先主要表面后次要表面的加工原則，各表面與孔的加工應根據(jù)各表面的加工要求和各種加工方法能夠達到的精度，確定各表面的加工方法：內(nèi)孔及其端面用車床、外圓及其端面用車床、各小孔用鉆床、各槽用加工中心。綜合以上考慮，最終制定加工工藝路線如下：閥堵機械加工工藝路線工序 工步 工序內(nèi)容 簡要說明1 粗車端面 保證尺寸2 粗車外圓 保證尺寸 03.49526??3 粗車外圓 保證尺寸 .74 鉆孔 保證尺寸 08?I5 切斷 保證尺寸 21.?1 粗車端面 保證尺寸 08.93II2 粗車外圓 保證尺寸 45.6??1 半精車端面 保證尺寸 03.72 半精車外圓 保證尺寸 52.?III3 半精車臺階面 保證尺寸 0.?94 粗鏜內(nèi)孔 保證尺寸 13.082?1 半精車端面 保證尺寸 4.?IV2 半精車外圓 保證尺寸 052.6?1 精車端面 保證尺寸 1.79?2 精車外圓 保證尺寸 025.3 精車臺階面 保證尺寸 84.3?V4 半精鏜內(nèi)孔 保證尺寸 0.??1 精車端面 保證尺寸 18.?VI2 精車外圓 保證尺寸 5926VII 1 精鏜內(nèi)孔 保證尺寸 03.4?VIII 1 磨內(nèi)孔 保證尺寸 17.?1 鉆大盲孔2 鉆小盲孔3 鉸大盲孔IX4 鉸小盲孔1 鉆兩通孔X2 鉸兩通孔1 鉆兩階梯孔XI2 鉸兩階梯孔1 鉆側(cè)面盲孔XII2 鉸側(cè)面盲孔1 粗銑上表面各槽XIII2 精銑上表面各槽1 粗銑下表面各槽XIV2 精銑下表面各槽XV 1 精磨下表面 保證尺寸 05.21?3.2.3 選擇加工設備及工藝裝備由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，故加工設備宜以通用機床和工廠現(xiàn)有設備為主。其生產(chǎn)方式以通用機床加專用夾具為主。工件在各機床上的裝卸及各機床的傳送均由人工完成。1. 整圓、車內(nèi)孔及端面、車倒角?？紤]到工件的定位夾緊方案問題，選擇普通車床 C620-1 和數(shù)控車床10CK6132。夾具采用三爪卡盤和芯軸。2. 鉆孔、鉸孔。采用的設備是搖臂鉆床 Z3052，夾具采用專用夾具。3. 磨內(nèi)孔、磨平面。內(nèi)孔采用內(nèi)圓磨床 M2110，夾具采用三爪卡盤。平面采用平面磨床M7350A，夾具采用電磁吸盤。4. 銑上、下表面各槽。考慮到工序集中的原則，采用的設備是立銑加工中心 HAAS-Mini。夾具采用立銑加工中心專用夾具。3.3 切削用量和工時定額的確定3.3.1 基本計算公式的引用1. 切削速度計算公式：vyxpmfatCv?式中 ——切削速度（m/min）——系數(shù)v——指數(shù)vyx、、——刀具耐用度t——背吃刀量（/mm）pa——進給量（ mm/r）f2. 主軸轉(zhuǎn)速計算公式：?wcdvn10?式中 ——主軸轉(zhuǎn)速（ r/min）——切削速度（m/min）cv——直徑（mm）w3. 時間定額計算公式：基本時間：nfllTwj21??式中 ——工件切削部分長度l——切入量 取 0～3mm1——切出量 取 0～3mm2l11——主軸轉(zhuǎn)速 nmin/r——進給量 f輔助時間： jfT%20?作業(yè)時間： fjz?3.3.2 各道工序的設計(一) 工序Ⅰ工序Ⅰ 簡圖工步 1 粗車端面1. 加工條件工件材料：(M50)工具鋼。機床：普通車床 C620-1。刀具：YT5 90 度偏刀。2. 計算切削用量及工時定額1.確定背吃刀量 一次走刀 map3.1?2.確定進給量 根據(jù)參考文獻 [2]可知，車刀刀桿尺寸 16×25，車削深度，f=0.5～0.9mm/r ，按 C620-1 機床的進給量取 f=0.52mm/r。map3?3. 計算切削速度 根據(jù)參考文獻[2] 根據(jù)公式可知。 in)/(6.75fatCvvyxpm?4. 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 mi)/(.370.1rdnwc????12按 C620-1 機床的轉(zhuǎn)速取 min)/(370rn?實際的切削速度為： in)/(4.781dvw????5. 計算基本時間、輔助時間及作業(yè)時間根據(jù)公式基本時間 (min)2.021????NnfllTwj輔助時間 4..0jf工作時間 (i).?fjz工步 2 粗車外圓 03.45926??1. 加工條件工件材料：(M50)工具鋼。機床：普通車床 C620-1。刀具：YT5 90 度偏刀。2. 計算切削用量及工時定額1.確定背吃刀量 十次走刀 map05.2?2.確定進給量 根據(jù)參考文獻 [2]可知，車刀刀桿尺寸 16×25，車削深度，f=0.3～0.5mm/r ，按 C620-1 機床的進給量取 f=0.35mm/r。map3?3. 計算切削速度 根據(jù)參考文獻[2] 根據(jù)公式可知。 in)/(8.52fatCvvyxpm?4. 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 mi)/(1.495.6710rdnwc????按 C620-1 機床的轉(zhuǎn)速取 in)/(3r實際的切削速度為： in)/(6.410.nvw???5. 計算基本時間、輔助時間及作業(yè)時間根據(jù)公式基本時間 (min)75.021????NnfllTwj輔助時間 ..0jf工作時間 (i)9.?fjz13工步 3 粗車外圓 045.67??1．加工條件工件材料：(M50)工具鋼。機床：普通車床 C620-1。刀具：YT5 90 度偏刀。2．計算切削用量及工時定額1.確定背吃刀量 一次走刀 map25.1?2.確定進給量 根據(jù)參考文獻 [2]可知，車刀刀桿尺寸 16×25，車削深度，f=0.5～0.9mm/r ，按 C620-1 機床的進給量取 f=0.65mm/r。map3?3．計算切削速度 根據(jù)參考文獻[2] 根據(jù)公式可知。 in)/(6.59fatCvvyxpm?4. 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 i)/(2.710rdnwc??按 C620-1 機床的轉(zhuǎn)速取 i)/(35r?實際的切削速度為： min)/(6710nvw?5. 計算基本時間、輔助時間及作業(yè)時間根據(jù)公式基本時間 (in)13.021????NnfllTwj輔助時間 m..0jf工作時間 (i)6.?fjz工步 4 鉆 孔084.2??1. 加工條件工件材料：(M50)工具鋼。機床：普通車床 C620-1。刀具： 麻花鉆。20?2. 計算切削用量及工時定額1.確定背吃刀量 一次走刀 map10?2.確定進給量 根據(jù)參考文獻 [2]可知， f=0.35～0.4mm/r，按 C620-1 機床的14進給量取 f=0.4mm/r。3. 計算切削速度 根據(jù)參考文獻[2] 根據(jù)公式可知。 min)/(4.1fatCvvyxpm?4. 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 i)/(3.290.10rdnwc????按 C620-1 機床的轉(zhuǎn)速取 in)/(23r實際的切削速度為： min)/(4.101nvw???5. 計算基本時間、輔助時間及作業(yè)時間根據(jù)公式基本時間 (in)25.021????NnfllTwj輔助時間 m..0jf工作時間 (i)3.?fjz工步 5 切斷，保證尺寸 021.49?1. 加工條件工件材料：(M50)工具鋼。機床：普通車床 C620-1。刀具：切斷刀。2. 計算切削用量及工時定額1.確定背吃刀量 一次走刀 map8.23?2.確定進給量 根據(jù)參考文獻 [2]可知， f=0.16～0.23mm/r，按 C620-1 機床的進給量取 f=0.22mm/r。3. 計算切削速度 根據(jù)參考文獻[2] 根據(jù)公式可知。 in)/(6.59fatCvvyxpm?4. 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 mi)/(2.815.6710rdnwc????按 C620-1 機床的轉(zhuǎn)速取 in)/(3r實際的切削速度為：15min)/(6.4105.673ndvw?????5. 計算基本時間、輔助時間及作業(yè)時間根據(jù)公式基本時間 (in)36.021????NnfllTwj輔助時間 m7..0jf工作時間 (i)4.?fjz(二) 工序Ⅱ工序Ⅱ 簡圖工步 1 粗車端面，保證尺寸 018.93?1. 加工條件工件材料：(M50)工具鋼。機床：數(shù)控車床 CK6132。刀具：YT5 90 度偏刀。2. 計算切削用量及工時定額1.確定背吃刀量 一次走刀 map2.1?2.確定進給量 根據(jù)參考文獻 [2]可知，車刀刀桿尺寸 16×25，車削深度，f=0.5～0.9mm/r ，進給量取 f=0.65mm/r。map3?3. 計算切削速度 根據(jù)參考文獻[2] 根據(jù)公式可知。 in)/(6.59fatCvvyxpm?4. 確定機床主軸轉(zhuǎn)速16min)/(2.815.67910rdvnwc????5. 計算基本時間、輔助時間及作業(yè)時間根據(jù)公式基本時間 (in)21.021???NnfllTwj輔助時間 m4..0?jf工作時間 (i)5.?fjz工步 2 粗車外圓 及045.26??.611. 加工條件工件材料：(M50)工具鋼。機床：數(shù)控車床 CK6132。刀具：YT5 90 度偏刀。2. 計算切削用量及工時定額1.確定背吃刀量 一次走刀 map49.1?2.確定進給量 根據(jù)參考文獻 [2]可知，車刀刀桿尺寸 16×25，車削深度，f=0.5～0.9mm/r ，進給量取 f=0.75mm/r。map3?3. 計算切削速度 根據(jù)參考文獻[2] 根據(jù)公式可知。 in)/(8.6fatCvvyxpm?4. 確定機床主軸轉(zhuǎn)速 mi)/(2.315.6710rdnwc????5. 計算基本時間、輔助時間及作業(yè)時間根據(jù)公式基本時間 (in)14.021???NnfllTwj輔助時間 m3..0?jf工作時間 (i)7.?fjz(三) 工序Ⅲ17工序Ⅲ 簡圖工步 1 半精車端面，保證尺寸 043.917?1. 加工條件工件材料：(M50)工具鋼。機床：普通車床 C620-1。刀具：YT15 90 度偏刀。2. 計算切削用量及工時定額1.確定背吃刀量 一次走刀 map6.0?2.確定進給量 根據(jù)參考文獻 [2]可知，車刀刀桿尺寸 16×25，車削深度，f=0.3～0.5mm/r ，按 C620-1 機床的進給量取 f=0.35mm/r。map3?3. 計算