阀盖加工工艺规程及工装夹具.docx
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阀盖加工工艺规程及工装夹具
毕业设计
阀盖加工工艺规程及工装夹具设计
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。
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,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。
通过该课程设计,将所学理论与生产实践相结合,锻炼了自己分析问题、解决问题的能力,在这个过程中我独立地分析和解决了零件机械制造的工艺问题,设计了机床专用夹具的典型结构,提高了结构设计能力,为今后的工作进行了一次适应性锻炼,从而为以后打下了坚实的基础。
关键词:
工艺设计;基准选择;切削用量;定位误差
THEVALVECOVERPROCESSINGPROCEDUREANDFIXTUREDESIGN
ABSTRACT
Isthecomponentscraftestablishment,holdstheveryimportantstatusinthemachine-finishing,theComponentscraftestablishesreasonable,whetherdothisdirectrelationcomponentsachievetheavailablequalityrequirementfinally;Jig'sdesignisalsoanessentialpart,whetherdoesitrelateraisesitsprocessingefficiencythequestion.Thereforethisbothinthemachine-finishingaretheimportantlinks.
Sleevecomponentsmainprocessingsurfaceforholeandouterannulussurface.Theouterannulusfaceworkneedstorequestaccordingtotheprecisiontobepossibletochoosetheturningandthegrinding.Theholeprocessingmethod'schoiceisquitecomplex,needstoconsiderthecomponentstheuniquefeature,theaperturesize,thelengthtodiameterratio,theprecisionandroughnessrequestaswellasthescaleofproductionandsooneachkindoffactor.Ofthenmustuseseveraldifferentmethodsregardingtheaccuracyrequirementhighholetocarryontheprocessinginorder.Thisdesign'scylinder,willpassthroughhalffinishedboring,thefinishedboring,thefinearticulationandthetrundlesuccessivelyfortheguaranteehole'sprecisionandthesurfacequalitysuccessivelyfortheguaranteehole'sWhentheenginecarriesonthebedmachine-finishingtothecomponets,isguaranteedthattheworkpieceworkingaccuracy,firstneedstoguaranteetheworkpieceholdsthecorrectpositionontheenginebed,thencausestheworkpieceinthecorrectpositionthroughtheclamporganizationfixedmotionless,thisdutyiscompletesbytheenginebedjig.Regardingthesingleunit,thesmallbatchproduction,shouldusetheuniversaljigasfaraspossible,likethismayreducetheworkpiecetheproductioncost.Butbecausetheuniversaljigissuitableeachkindofworkpiecetheattiretoclamp,thereforetimeclampoftencomparesspendsthetimeandoperatescomplex,theproductionefficiencyislow,alsoguaranteestheworkingaccuracywithdifficulty,forthisreasonmustdesigntheunitclamp.
Throughthecurriculumdesign,thetheoryandproductionpractice,exercisetheirabilitytoanalyzeandsolveproblems,inthisprocess,Iindependentlyanalyzeandsolvetheprocessproblemsofpartsinmachinerymanufacturing,designofthetypicalstructureofmachinetoolfixture,andimprovethedesignabilitystructure,Conductedanadaptivetrainingforfuturework,soastolayasolidfoundation.
Keyword:
Craft;datum;cutting;specifications;localization;datum,;positionerror
1.绪论
毕业设计是对我们大学四年所学知识的总结,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课程的基本理论,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,加紧和工艺路线地合理拟定等问题,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设计能力,你能够根据被加工零件的加工要求设计出高效省力,既经济合理有能保证质量的夹具。
进一步提高我们的计算设计制图能力,能比较专业熟练地查阅和使用各种技术资料在设计制造中培养我们严谨的工作作风和独立的工作能力。
课程,进行了生产实习之后,所进行的一个重要实践性教学环节。
其主要目的是让学生不所学的工艺理论和实践知识在实践的工艺,夹具设计中综合地加以应用,进而得以加深和发展,提高学生分析和解决生产实际问题的能力,为以后从事工作奠定了一定基础。
在设计中,由于理论知识和实践经验不足,设计中的不妥之处,敬请老师批评指正。
在这次设计过程中,广泛的收集各种资料及标准,课程设计中另一个重要的设计为专用夹具的设计。
专用夹具的设计是为了特殊加工工序的技术要求的加工。
夹具是机械制造厂使用的一种工艺装备,分为机床夹具、焊接夹具、装配夹具及检验夹具等。
各种金属切削机床上用于装夹工件的工艺装备,称机床夹具,如车床上使用的三爪自定心卡盘、铣床上使用的平口虎钳等。
1.1机床夹具在机械加工中的作用
对工件进行加工时,为了保证加工要求,首先要使工件相对于刀具及机床有正确的位置,并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。
为此,在进行机械加工前,首先要将工件装夹好。
工件的装夹方法有两种:
一种是工件直接装夹在机床的工作台或花盘上;另一种是工件装夹在夹具上。
采用第一种方法夹工件时,一般要先按图样要求在工件表面划线,划出加工表面的尺寸和位置,装夹时用划针或百分表找正后再夹紧。
这种方法无需专用装备但效率低,一般用于小批生产。
批量较大时,大都用夹具装夹工件。
用夹具装夹工件有下列优点:
1、能稳定地保证工件的加工精度用夹具装夹工件时,工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证,不受工人技术水平的影响,使一批工件的加工精度趋于一致。
2、能提高劳动生产率使用夹具装夹工件方便、快速,工件不需要划线找正,可显著地减少辅助工时,提高劳动生产率;工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性,因此可加大切削用量,提高劳动生产率;可使用多件、多工位装夹工件的夹具,并可采用高效夹紧机构,进一步提高生产率。
3、能扩大机床的使用范围
4、能降低成本在批量生产中使用夹具后,由于劳动生产率的提高、使用技术等级较低的工人以及废品率下降等原因,明显地降低了生产成本。
夹具制造成本分摊在一批工件上,每个工件增加的成本是极少的,远远小于由于提高劳动生产率而降低的成本。
工件批量愈大,使用夹具所取得的经济效益就愈显著。
1.2机床夹具的分类
机床夹具的种类繁多,可以从不同的角度对机床夹具进行分类。
常用的分类方法有以下几种。
1.按夹具的使用特点分类
通用夹具
已经标准化的,可加工一定范围内不同工件的夹具,称为通用夹具,如三爪定心卡盘、机床用平口虎钳、万能分度头、磁力工作台等。
这些夹具已作为机床附件的专门工厂制造供应,只需选购即可。
专用夹具
专门为某一工件的某道工序设计制造的夹具,称为专用夹具。
专用夹具一般在批量生产中使用。
可调夹具
夹具的某些元件可调整或可更换,以适应多种工件加工的夹具,称为可调夹具。
它还分为通用可调夹具和成组夹具两类。
组合夹具
采用标准的组合夹具元件、部件,专为某一工件的某道工序组装的夹具,称为组合夹具。
拼装夹具
用专门的标准化、系列化的拼装夹具而成的夹具,称为拼装夹具。
它具有组合夹具的优点,但比组合夹具精度高、效能高、结构紧凑。
它的基础板和夹紧部件中常带有小型液压缸。
此类夹具更适合在数控机床上。
2、按使用机床分类
夹具按使用机床可分为车床夹具、铣床夹具、钻床夹具、镗床夹具、齿轮机床夹具、数控机床夹具、自动机床夹具、自动线随行夹具以及其它机床夹具等。
3、按夹紧的动力源分类
夹具按夹紧的动力源可分为手动夹具、气动夹具、液压夹具、气液增力夹具、电磁夹具以及真空夹具等。
1.3机床夹具的组成
机床夹具的种类和结构虽然繁多,但它们的组成均可概括为下面几个部分:
1、定位装置
定位装置的作用是使工件在夹具中占据正确的位置。
2、夹紧装置
夹紧装置的作用是将工件压紧夹牢,保证工件在加工过程中受到外力作用是不离开已经占据的正确位置。
3、对刀或导向装置
对刀或导向装置用于确定刀具相对于定位元件的正确位置。
4、连接元件
连接元件是确定夹具在机床上正确位置的元件。
5、夹具体
夹具体是机床夹具的基础件。
6、其它装置或元件
它们是指夹具中因特殊需要而设置的装置或元件。
如需加工按一定规律分布的多个表面时,常设置分度装置;为能方便、准确地定位,常设置预定位装置;对于大型夹具,常设置吊装元件等。
1.4本设计的目的
本设计的目的是:
设计零件的工艺规程以及对典型夹具进行结构分析与精度分析;通过本课程的设计使学生具有一定的设计专用夹具的能力和分析生产中与夹具有关的技术问题的能力。
加工工艺及夹具毕业设计是对所学专业知识的一次巩固,是在进行社会实践之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是理论联系实际的训练。
机床夹具已成为机械加工中的重要装备。
机床夹具的设计和使用是促进生产发展的重要工艺措施之一。
随着我国机械工业生产的不断发展,机床夹具的改进和创造已成为广大机械工人和技术人员在技术革新中的一项重要任务。
2.阀盖加工工艺规程设计
2.1零件的分析
2.1.1零件的作用
本次毕业设计的零件是阀盖,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,也可用于固定轴承,起到轴向定位的作用,本设计中的阀盖,其内部有M36×1.5的螺纹可以起到定位轴的零件作用,外圆Φ41和一端面均有Ra=12.5的配合要求,4-Φ14起到固定法兰的作用。
2.1.2零件的工艺分析
由零件图可以看出,该阀盖的结构不是很复杂,加工表面也不多,加工精度
要求也不大,但主要注意其位置精度要求。
下面将主要表面分为四部分,见图2.1
图2.1零件图
1以内孔为中心的一组加工面:
这组加工面包括:
Φ28.5孔、M36×2的螺纹孔及其倒角。
2以外圆为中心的一组加工面:
这组加工面包括:
φ41外圆、Φ50外圆、Φ53及其倒角。
3以Φ35H7定位的四个孔
这组加工面包括:
4-Φ14孔。
4左右端面:
这组加工面包括:
左端面、Φ41的端面。
以上各表面的主要技术要求如下:
1、φ32外圆的表面粗糙度为Ra=12.5,M36×1.5螺纹的表面粗糙度为Ra=12.5。
2、φ53mm外圆的Ra=12.5,倒角为1×45°,φ50mm表面粗糙度为Ra=12.5。
3、Φ35mm的孔有精度要求,上偏差是0.16,下偏差是0.08。
零件要求退火处理。
由分析可知,四组加工表面可以选择其中一组表面为粗基准进行加工,然后再以加工过的表面为精基准加工其他各组表面,并保证他们之间的相互位置精度。
2.1.3零件的生产类型
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。
2.2阀盖加工的主要问题和工艺过程设计
2.2.1确定毛坯的制造形式
零件为ZG25钢,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,生产纲领达到中批生产水平,可以采用模锻成型,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。
2.2.2定位基准的选择
定位基准的选择是拟定零件的机械加工路线,确定加工方案中首先要做的重要工作。
基面选择正确、合理与否,将直接影响工件的技工质量和生产率。
在选择定位基准时,需要同时考虑一下三个问题:
(1)以哪一个表面作为加工时的精基面或统一基准,才能保证加工时精度,使整个机械加工工艺过程顺利地进行;
(2)为加工上述精基面或统一基准,应采用哪一个表面作为精基面。
(3)是否有个别工序为了特殊的加工要求,需要采用统一基准以外的精基面。
另外,我们还应从粗精基准选择的基本原则为出发点:
a.“基准重合”原则。
应尽量选择被加工表面的设计基准为精基准。
b.“基准统一”原则。
应选择多个表面加工都能使用的表面作为基准。
c.“互为基准”原则。
当两个表面相互位置精度和其自身尺寸及形状精度都要求很高时,可互为基准,反复进行加工。
d.“自为基准”原则。
在光整加工或某些精加工工序中,要求余量小且均匀,应尽量选择加工表面本身作为基准。
1、粗基准选择:
a.如果必须保证工件某重要表面的余量均匀,应选择该表面作为粗基准。
b.应选择加工余量最小的表面作为粗基准。
c.应尽量选择与加工表面的位置精度要求较高的非加工面为粗基准。
d.选作粗基准的表面,应尽可能平整光洁,不能有飞边。
浇冒口及其他缺
陷,以保证定位准确可靠。
.
e.粗基准一般只使用一次,不再重复使用。
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φ20孔和端面作为精基面。
加工φ53mm,φ50mm,φ35mm,7mm,6mm等主要尺寸以孔和左,右端面作为基准面。
这样才能实现同轴度和位置的要求。
对于4−φ14mm有相互位置要求,加工四个孔时应以φ20孔和大端面为精基准。
其余三个阶梯外圆应以
φ20孔和已加工出的面作为精基准,实现周向定位。
粗基准选择:
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,锪内孔。
零件各表面加工方法和方案的选择,首先要保证加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求,外还需考虑生产率和经济方面的要求,在选择时,应根据各种加工方法的特点及其经济加工精度和表面粗糙度,结合零件的特点和技术要求,慎重决定。
该工件毛坏经铸造成型,根据表2-9得知孔已锻出。
《金属加工工艺及工装设计》黄如林主编。
其各表面加工方法选择如下:
φ20mm孔,锪孔;
各外圆表面,粗车;
4*φ14mm孔钻;
M36×1.5mm螺纹孔车螺纹。
2.2.3确定工艺路线
制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段。
(1)机械加工顺序的安排:
根据机械加工顺序安排时应遵循的原则,考虑到该
工件的具体特点,先安排外圆,端面,内孔的加工。
由于螺纹内孔是主要精基准,
又由于车螺纹后作为定位基准,会破坏螺纹,须以精加工后的未车螺纹之前的内孔作为主要精基准,精车外圆,端面,然后加工出一个孔,最后加工出四个孔。
(2)热处理工序的安排:
由于毛坯为模锻件,在机械加工之前,首先安排正火
处理,以消除锻造应力,改善切削性能。
在粗加工后,安排第二次热处理时效处理,以获得均匀细致的回火索氏体,提高零件的综合力学性能。
(3)辅助工序安排:
检验工序:
在热处理工序后安排中间检验工序,最后安排
终结检验工序。
在终检前应安排清洗工序,最后将零件油封,入库。
在初步加工方法选定以后,就需进一步考虑这些加工方法在工艺路线中的大致顺序,以定位基准面的加工为主线,妥善安排热处理工序及其他辅助工序。
(4)制定工艺路线
在确定加工顺序后,根据该工件的生产规模以及工件的结构特点与技术条件,为了尽可能地减少工件的安装次数,在一次安装中加工多个表面,以便于保证高的表面相互位置精度,考虑使用通用机床配以专用夹具,并采用工序集中的原则来组合工序。
工序集中和分散各有特点,应根据零件的生产纲领,技术要求,现场的生产条件和产品的发展情况来综合考虑。
一般情况下,单件小批生产适于采用工序集中的原则。
而大批量生产则可以集中,也可以分散。
由于数控机床,加工中心,柔性制造系统等的发展,今后发展趋向于采用工序集中且柔性较高的原则来组织生产。
零件阀盖由于是中批生产,又考虑到该零件结构特点,选用通用机床配以夹
具,这样得到零件的工艺路线如下表:
表2-1工艺路线方案一
工序1
铸造
工序2
粗车小端外圆,端面,镗孔及倒角
工序3
粗车大端外圆,端面,镗孔及倒角
工序4
调质处理
工序5
检验
工序6
精车各档外圆,端面,倒角,车螺纹
工序7
钻φ14mm孔
工序8
清洗
工序9
终检
工序10
防锈入库
表2-2工艺路线方案二
工序1
铸造
工序2
车右端面,车φ41的外圆
工序3
车左端面,车φ36的外圆
工序4
钻孔φ20,锪孔φ35
工序5
锪孔φ28.5
工序6
车外圆φ50、φ53及端面
工序7
车M36x2-6g螺纹,R5的圆弧
工序8
钻4*φ14孔
工序9
清洗,终检
工序10
防锈入库
工艺路线的比较与分析:
第二条工艺路线不同于第一条的是先以左端定位加工右端面,后以右端面定位加工φ20孔和φ28.5孔。
比较可见表2方案更为合理,表1方案违背了先加工平面,后加工孔的原则,方案2虽然比方案1多了一道工序,但是这样便保证了左、右两平面的平行度要求,同时为加工各孔保证了垂直度要求。
符合先加工面再钻孔的原则,这样我就确定了第二种工艺路线。
鉴于上述比较,从提高效率和保证精度这两个前提下,所以用第二个方案进行生产。
具体的工艺过程见工艺卡片所示。
2.2.4确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸
合理选择加工余量对零件的加工质量和整个工艺过程的经济性都有很大影响。
余量过大,则浪费材料及工时,增加机床和刀具的消耗;余量过小,则不能去掉加工前存在的误差和缺陷层,影响加工质量,造成废品。
所以合理确定加工余量是一项很重要的工作。
故应在保证在保证加工质量的前提下尽量减少加工余量。
确定工序加工余量的方法有以下三种:
1)分析计算法;
2)查表修正法;
3)经验估算法。
工艺路线确定后,就要计算各个工序加工时所应能达到的工序尺寸及其公差的确定与工序余量的大小,工序尺寸的标注方法,基准选择中间工序安排等密切相关,是一项繁琐的工作,但就其性质和特点而言,一般可以归纳为以下两大类:
a.在工艺基准不变的情况下,某表面本身各次加工工序尺寸的计算。
对于这类简单的工序尺寸,当决定了各工序间余量和工序所能达到的加工精度后,就可计算各工序的尺寸和公差。
计算顺序是从最后一道工序开绐,由后向前推。
b.基准不重合时工序尺寸的计算。
在零件的加工过程中,为了加工和检验
方便可靠或由于零件表面的多次加工等原因,往往不能直接采用设计。
图2.2毛坯图
基准作定位基准,出现基准不重合的情况。
形状较复杂的零件在加工过程中需要多次转换定位基准,这时工艺尺寸的计算就比较复杂,应利用尺寸链原理进行分析和计算,并对工序间余量进行必要的验算,以确定工序尺寸及其公差。
机械加工余量对工艺过程有一定的影响,余量不够,不能保证零件的加工质量,余量过大,增加机械加工劳动量,而且增加了材料。
刀具能源的消耗,从而增加了成本,所以必须合理安排加工余量。
根据零件毛坯条件:
材料为ZG25钢,硬度为HRC30-45,生产类型为中批
生产,采用在铸造毛坯。
本设计采用查表修正法和分析计算法相结合确定各加
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