1、摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差合与测量等多方面的知识。阀体零件加工工艺及钻 4M12 螺纹底孔钻床夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中
2、注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。目 录序言 1一. 零件分析 21.1 零件作用 21.2 零件的工艺分析 2二. 工艺规程设计22.1 确定毛坯的制造形式 22.2 基面的选择传 22.3 制定工艺路线 22. 4 设备的选择42. 5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定82. 6 确定切削用量及基本工时8总 结9致 谢 10参考文献 11- 1 -序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不
3、开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。阀体零件加工工艺是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设
4、计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。- 2 -一、 零件的分析1.1 零件的作用阀体是整体装置的重要零件，它支撑中心部分，承受着部分静载荷，因为阀体与整个机体连接，并且中心部分与该零件是螺纹连接，因而该零件的螺纹承受着一定载荷，以及一定的冲击力，所以该零件承受着静、动载荷1.2 零件的工艺分析阀体有 3 个加工面他们有位置度要求。这三个加工面的分别为：1，以底面为基准的加工面，这组加工面包括，左右面，和直径为 18的孔。2：以直径为 18 孔的轴线为基准，这组面包括 M243：以直径为 22 的圆和直径为 35 的圆为基准的加工面，这组加工面主要是车孔。4：零件材质：
5、ZG250 属于碳素钢 含碳量小于1.35，除铁、碳和限量以内的硅 、锰、磷、硫等杂质外，不含其他合金元素的钢。碳素钢的性能主要取决于含碳量。含碳量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性和可焊性降低。与其他钢类相比，碳素钢成本低，性能范围宽 ，用量最大。 适用于公称压力PN32.0MPa ，温度为-30-425的水、蒸汽、空气、氢、氨、氮及石油制品等介质。二. 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件的材料为 ZG250，根据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况，选用砂型机铸造。2.2 基面的选择的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可- 3 -以使加工质量
6、得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。粗基准的选择：对阀体这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要。以零件的 7575 加工平面作为粗基准。选取已加工的内圆为精基准。2.3 制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案：方案一工序：铸造工序：时效处理工序：车 75x75 平面、50 和 35、43 孔及其端面工序：车 M36 的端面和外圆，M36 螺纹车 20 和 28.5 的孔工序：铣上端成 90的端面面工序：钻 18 孔工序：车 22，24.3，24 螺纹底孔，2
7、6 孔，车 24 螺纹孔工序 VIII：钻 4-M12工序 IX：质检工序 X：入库方案二工序：铸造工序：时效处理工序：铣床 96x80 平面；工序：铣上端面工序：车 48 的端面和外圆工序：车 54 和 47 的圆工序：钻 25 的孔工序：钻 10 孔锪孔 20 深 28 再锪孔 27 深 15- 4 -工序：车退刀槽和螺纹孔。工序 X：钻 4-M12工序 XI：质检工序 XII：入库工艺方案一和方案二的区别在于方案一加工的时间在一个定位的情况下，把可以加工的孔全部加工完，这样可以保证加工的质量和精度，同时也能提高生产效率，适合于大批量生产，因此我们综合考虑选择方案一具体的方案如下工序：铸造
8、工序：时效处理工序：车 75x75 平面、50 和 35、43 孔及其端面工序：车 M36 的端面和外圆，M36 螺纹车 20 和 28.5 的孔工序：铣上端成 90的端面面工序：钻 18 孔工序：车 22，24.3，24 螺纹底孔，26 孔，车 24 螺纹孔工序 VIII：钻 4-M12工序 IX：质检工序 X：入库2.4 设备的选择选择加工机床，首先要保证加工零件的技术要求，能够加工出合格的零件。其次是要有利于提高生产效率，降低生产成本。还应依据加工零件的材料状态、技术要求和工艺复杂程度，选用适宜、经济的机床。 （1）机床主要规格的尺寸应与工件的轮廓尺寸相适应。即小的工件应当选择小规格的机
9、床加工，而大的工件则选择大规格的机床加工，做到设备的合理使用。（2）机床的工作精度与工序要求的加工精度相适应。根据零件的加工精度要求选择机床，如精度要求低的粗加工工序，应选择精度低的机床，精度要求高的精加工工序，应选用精度高的机床。（3）机床的生产率应与加工零件的生产类型相适应。单件小批生产选择通- 5 -用设备，大批大量生产选择高生产率专用设备。 （4）机床的功率与刚度以及机动范围应与工序的性质和最合适的切削用量相适应。如粗加工工序去除的毛坯余量大，切削余量选得大，就要求机床有大的功率和较好的刚度。（5）装夹方便、夹具结构简单也是选择机床时需要考虑的一个因素。例如：选择采用卧式铣床，还是选择
10、立式铣床，将直接影响所选择的夹具的结构和加工的可靠性。 （6）机床选择还应结合现场的实际情况。例如现有设备的类型、规格、实际精度、负荷情况以及操作者的技术水平等。综合上述考虑因素加工这一阀体零件，所选用的设备有；CA6140、X5032、Z5140A。以下是机床的主要参数；CA6140 参数及配置表产品型号 CA6140A床身回转直径 400mm刀架上回转直径 210mm马鞍内回转直径有效长度 最大工件长度 / 最大车削长度750/650mm;1000/900mm;1500/1400mm;2000/1900mm主轴中心至床身平面导轨距离 205mm主轴孔径 / 主轴孔前端锥度 52 mm /1
11、:20主轴转速级数 24/12.50Hz: 11-1600r/min60Hz: 13.2-1920r/min主轴转速范围50Hz: 14-1580r/min60Hz: 20.4-1896r/min纵向进给量范围（ 64 种）标准进给 : 0.08-1.59mm/r小进给 : 0.028-0.054mm/r加大进给 : 1.71-6.33mm/r横向进给量范围（ 64 种）标准进给 : 0.04-0.79mm/r小进给 : 0.014-0.027mm/r加大进给 : 0.86-3.16mm/r- 6 -刀架纵 / 横向的快移速度 纵向 : 4m/min横向 : 2m/min加工螺纹范围公制螺纹
12、44 种 : 1-192mm;英制螺纹 21 种 : 2-24 牙 / 寸径节螺纹 37 种 : 1-96 ；上 / 下刀架最大行程 140mm/320mm刀架转盘回转角度 90 o主轴中心线至刀具支承距离 26mm刀杆截面尺寸 25mm25mm尾座主轴直径行程及主轴孔锥度 75mm150mm;莫氏圆锥 5 号丝杠螺距 12 mm主电机功率 7.5KW750 mm 20001000 mm 20801500mm 2230主机净重 kg （约）2000mm 2580750mm 2418100012671000mm 2668100012671500mm 316810001267主机轮廓尺寸（长宽 高
13、） mm2000mm 366810001267Z5140A 参数及配置表Z5140A最大钻孔直径 mm（在 b=500600Mpa 的钢材上） 40最大进给抗力 N 16000主轴允许的最大扭转力矩 Nm 350主电动机功率 KW 3主轴孔圆锥度 莫氏 4 号主轴中心线至导轨面距离 mm 335 主轴行程 mm 250 主轴箱行程（手动） mm 200项 目机床型号机 床 参 数项 目- 7 -主轴转速 r/min 31.5、45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400（12 级）进给量 mm/r 0.056、0.112、0.16、0.224、0.315
14、、0.45、0.63、0.90、1.80（9 级）电动机反转装置 手动按钮操纵和攻丝自动反转机构工作台行程 mm 300工作台工作面积 mm 560480 工作台 T 形槽宽度 mm 18主轴端面至工作台面最大距离 mm 780冷却泵功率 KW 0.09冷却泵流量 L/min 25外形尺寸（长宽高） mm 10909052530机床净重 kg 1250X5032 参数及配置表主轴端面至工作台距离(mm) 45415 主轴中心线到床身垂直导轨的距离(mm) 350 主轴孔锥度 7：24 ISO50 主轴孔径(mm) 29 主轴转速(r.p.m) 18 级 301500/18 级 立铣头最大回转角
15、度 45 主轴轴向移动距离(mm) 85工作台工作面(宽度 长度)(mm) 3201325 工作台行程纵向/横向/垂向（手动/机动)(mm)720/700、255/240、370/350 工作台进给范围纵向/横向/垂向(mm/min) 23.51180/23.51180/8394 工作台快速移动速度纵向/横向/垂向(mm/min) 2300/2300/770 T 型槽槽数/槽宽/槽距(mm/) 3/18/70 主电机功率(mm) 7.5 - 8 -进给电机功率(kw) 1.5 外形尺寸(mm) 253018902380 机床净重(kg) 32002.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定零
16、件为砂型铸造机器造型大批量生产，由铸造工艺课程设计手册查表2-9 得：铸件的加工余量 H 级。根据铸件的生产类型与铸件材料选取毛坯铸件的加工余量等级，然后依据铸件的最大尺寸查表选取铸件的机械加工余量，即，铸件左右两端面的为2mm，上端面为 1mm，水平孔的单面余量为 1mm，铸件孔的右端面加工余量为 0.7mm。 2. 6 确定切削用量及基本工时（1）切削用量的选用原则粗车时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。选择切削用量时应首先选取尽可能大的背吃刀量 ap，其次根据机床动力和刚性的限制条件，选取尽可能大的进给量 f，最后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度 vc。增大背吃刀量
17、ap 可使走刀次数减少，增大进给量 f 有利于断屑。精车时，对加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀。选择精车的切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础土尽量提高生产率。因此，精车时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量和进给量，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。（2）切削用量的选取方法背吃刀量的选择;粗加工时，除留下精加工余量外，一次走刀尽可能切除全部余量。也可分多次走刀。精加工的加工余量一般较小，可一次切除。在中等功率机床上，粗加工的背吃刀量可达 810mm；半精加工的背吃刀量取 0.55mm；精加工的背吃刀量取 0.21.5mm。进给速度（进
18、给量）的确定 粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。精加工时，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。进给速度 f 可以按公式 f =fn 计算，式中 f 表示每转进给量，粗车时一般取 0.30.8mmr；精车时常取 0.10.3mm/r；切断时常取0.050.2mm/r。切削速度的确定 切削速度 vc 可根据己经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度进行选取。实际加工过程中，也可根据生产实践经验和查表的方法来选取。粗加工或工件材料的加工性能较差时，宜选用较低的切削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能较好时，宜选用较高的切削速度。切削速度 vc 确定后，可根据刀具或工件直径（D ）按公式 n=l000vc/D 来确定主轴转速 n（r/min） 。
