1、 1 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 Henan Polytechnic Institute 毕业设计（论文） 题 目 油阀座的加工工艺及夹具设计 班 级 机械设计与制造 1101 姓 名 指导教师 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 2 摘要 本设计的主要内容是 CA6140 油阀座零件的机械加工工艺规程以及其专用夹具的设计。根据所设计出的零件的尺寸，运用 CAD 画出零件图、毛坯图、夹具零件图、夹具装配图。设计的主要步骤为确定零件的生产类型，进行工艺分析，确定毛坯种类及制造方法，运用 CAD 对零件进行分析，通过对相关资料的查询确定出零件表面的加工方法及加工工序
2、顺序的安排以及其专用夹具的设计，填写相关的工艺卡片。在保证零件加工质量的前提下，还要提高生产效率，降低消耗，以取得较好的经济效益和社会效益。 关键词： 油阀座、工艺、工序、夹具设计 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 - - 3 目录 1.绪论 .4 1.1设计目的 .5 1.2设计意义 .5 1.3现状分析及发展前景 .5 2 零件的分析 .7 2.1零件的作用 .7 2.2零件的工艺分析 .7 3 工艺规程的设计 .9 3.1确定毛胚的制造形式 .9 3.2基准的选择 .9 3.3表面加工方法的选择 .10 3.4工序的安排 .11 3.5机械加工余量毛胚尺寸的确定 .
3、12 3.6有关供需尺寸及公差的确定 .14 3.7确定切削用量及基本工时 .16 4 夹具设计 .30 4.1问题的提出 .30 4.2定位基准的选择 .30 4.3切削力及加紧力的计算 .31 4.4定位误差的分析 .32 4.5夹具设计及操作说明 .33 总 结 . .34 致 谢 .35 参考文献 . .36 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 - - 4 绪论 机械制造是国民经济的支柱产业，现代制造正在改变着人们的生活方式、生产方式、经济管理模式乃至社会的组织结构和文化。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民生产的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支
4、柱。从某种意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家的国民 经济综合实力和科学技术水平的重要指标。而随着生产的发展和产品的更新换代速度的加快，对生产效率和制造质量提出了越来越高的要求，也就对机械加工工艺等提高了加工要求。 在实际生产中，由于零件的生产类型、形状、尺寸和技术要求等条件不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上用某一种加工方法就能完成的，而是需要经过一定的工艺过程。因此，我们不仅要根据零件具体要求，选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，一步一步地把零件加工出来。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 - - 5 1.1设计目的 1.培养工程意 识 。 通过
5、 毕业 设计 ， 结合 毕 业 实 习 ， 贴近就业岗位 ， 培养 我们分析和解决机械制造工程 中 实际问题的能力 ， 培养工程意识 ， 做到学以致用 。 2.训练基本技能。通过毕业设计，培养掌握工艺规程和工艺装备设计的方法和步骤，初步具备设计工艺和工装的能力 ， 进一步培养学生识图 、 绘图 、 计算和编写技术文件的基本技能 。 3.培养质量意识。通过毕业设计，以强化质量意识，使我们能学会协调技术性和经济性的矛盾。 4.培养规范意识。通过毕业设计，养成遵守国家标准的习惯，学会使用与设计有关的手册、图册、标准和规范。 1.2设计意义 本次设计的课题是 CA6140油阀座机械加工工艺规程设计及夹
6、具设计。我希望能够通过这次的毕业设计巩固、扩大和强化自己所学到的理论知识和技能，从中锻炼自己发现问题、分析问题、解决问题的能力，并提高自己设计计算、制图、编写技术文件的能力，并在设计中培养自己严肃认真的工作能力。 1.3现状分析及发展前景 工艺设计是制造型企业技术部门的主要工作之一，其质量之优劣及设计效率的高低，对生产组织、产品质量、生产率、产品成本、生产周期等有着极大的影响。长期以来，依靠工艺人员根据个人的经验以手工方式进行的工艺设计，由于其固有的缺陷，难以适应当今 生产发展的需要。只有应用计算机辅助工艺设计（ CAPP） ,才能迅速编制出完整、详细、优化的工艺方案和各种工艺文件，从而极大地
7、提高工艺人员的工作效率，缩短工艺准备时间，加快产品的投产。自动化工艺设计的目的就是根据 CAD设计结果，用 CAPP系统软件自动进行工艺规划。 CAPP 系统直接从 CAD 系统的图形数据库中，提取用于工艺规划的零件的几何和拓扑信息，进行有关的工艺设计，主要包括零件加工工艺过程设计及工序内容设计，必要时CAPP还可向 CAD系统反馈有关工艺评价结果。此外，应用 CAPP可以获得符合企业实际条件的优化的 工艺方案、给出合理的工时定额和材料消耗。 CAPP 还可以为企业管理提供必要的数据。 为了工艺设计的目的，预测将被用于决定工艺过程的类型和使用自动化的程度。例如，预测到将来的销售量低，这就不需要
8、什么自动化并使用工艺尽可能的简单。如果预测的销售量越大，那么理所当然，就应该采用更高的自动化程度和包括生产线在内的复杂过程。因为工艺决策是一个长期决策，这需要对将来的许多年进行预测 12。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 - - 6 随着科学技术的进步和市场需求的日益增长，要求产品更新换代的周期越来越短。因而导致寻求缩短生产准备周期的途径，提高产品质量和降低生产 准备的成本等问题，以显得十分突出。在现代制造业中，作为工艺装备重要组成部分的机床夹具，如何适应上述生产发展的需要，是广大工艺设计人员值得注意的问题。根据今后各种生产组织形式的发展特点，机床夹具的发展可以归纳为以
9、下几个方面： 1.功能柔性化 2.传动高效化、自动化 3.夹具制造的精密化 4.旋转夹具的高速化 5.结构的标准化、模块化 6.设计自动化 7.加强机床夹具方面的基础研究 8.采用新结构、新工艺、新材料来设计制造夹具。 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 - - 7 2 零件的分析 2.1零件的作用 题目 所给定的零件是 CA6140油阀座。该零件的左端通过一个 Rc3/4 的圆锥内管螺纹与主机相连，一管套穿过油壶体与 24.5mm 的孔焊接，高压气体从左端进入阀座，在负压的作用下，油壶内的油从 2mm 孔流至 22mm 孔与高压气体混合后成雾 状从套筒喷出。 16H10装
10、入油量调节装置。 2.2零件的工艺分析 1.零件材料 零件材料为 ZG45：抗拉强度 ( ) 570b MPa ；屈服强度 ( ) 310s MPa ；伸长率(%) 15 ；冲击韧性值 2( / ) 15kv J cm ；弹力小时率 (%) 21 。 2.刀具材料 铸钢为脆性材料，切屑成崩碎切 屑，切削力和切削热集中在刃口附近，并有一定的冲击，要求刀具材料具有好的强度、韧性及导热性，应该选择 YT类，所以刀具材料应选择 YT15类 3.零件的组成表面 （ 1）以 22mm 孔为中心的加工表面。 这一组加工表面包括： 22mm 和 0.013024.5 mm 的孔， Rc3/4的圆锥内管螺纹，3
11、mm 、 5mm 孔以及右端面上的 2mm孔和 63mm 的右端面以及 32mm 的左端面及其倒角，同时保证零件的尺寸要求。 （ 2）以 16H10孔为中心的加工表面 这一组加工表面包括： 16H10的孔、 10.5mm 的孔、 135的缺口以及圆柱面上的 2mm 的孔，上下孔加工保证同轴。 由以上的分析可知，对于这两组加工表面，可先选取第一组加工表面加工，然后借助专用夹具加工第二组表面，并保证他们之间的位置精度要求。 4.零件的总体特征 零件尺寸比较大 ，外形结构复杂，属于异形件，精度要求不高，需要精密加工的表面很少。由于同一产品和零件可以有不用的结构，不同结构在一定条件下制造的难度也不同。
12、由于此零件属于异性零件，结构形状较复杂，加工时难于装夹，然而合理的装夹有利于加工，同时提高生产效率。因此，在制定工艺过程时，分析好切削加工工艺，才有利于零件加工 。对于此异形零件，结构形状较复杂，因此难于装夹，在加工前必须考虑使用专用夹具。从零件的组成表面可以看出，零件的组成面大多为平面和孔，而且精河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 - - 8 度和粗糙度要求较低，所以，加工方面只需车床，铣床，钻床，镗床就能完成加工。 零件图如下图 1所示： 图 1 油阀座 零件图 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 - - 9 3 工艺规程的设计 3.1确定毛坯的制造
13、形式 毛坯的选择主要包括以下几个因素：（ 1）零件的生产纲领（ 2）零件材料的工艺性（ 3）零件结构、形状和尺寸（ 4）现有的生产条件 零件年产量 Q =8000台 /年， m=1件 /台；结合实际生产，备品率 a%和废品率 b%分别取 3%和 0.5%。带入公式得 N = (1 % )(1 % )Qm a b=8000 1 （ 1+3%） (1+0.5%)=8281.2 件 /年 该油阀座的生产类型为大批生产。 根据零件材料为 ZG45，可以确定 毛坯为铸造毛坯，能够满足零件大批生产时所要求的精度和生产率。为了保证零件上孔的加工质量，将整个工件铸造成整体毛坯。 由于零件是大批量生产，根据铸造
14、毛坯的工艺特点毛坯的材料应选择砂型铸造，机器造型。 因零件为铸件，为确保零件加工精度，零件加工前应进行去除应力处理，一般的铸件都是时效处理的，对于铸钢回火比较好，所以毛坯的热处理应该选择回火。 3.2 基准的选择 本零件是带孔的油阀座，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为了避免由于基准不重合而产生的误差，应选取孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。具体选择 如下： 3.2.1 粗基准的选择 按照粗基准的选择原则，为了保证相互位置的要求，可选择一些非加工表面作为基准，为了保证壁厚的均匀及加工余量的均匀分配，同时还得保证 22mm 孔的位置精度，综合考虑，故选零件左端的 32mm 圆柱面
15、作为粗基准。 3.2.2 精基准的选择 精基准的选择主要考虑的是基准重合的问题，对于该油阀座零件， 孔应作为精基准先进行加工，而 22mm 作为第一个加工孔，将该孔作为定位基准，选择其作为加工其他表面的统一基准。此外，其面积较大，定位较稳定，夹紧方案比较简单，操作方便。另外右端面是加工左端面和钻 16mm 孔的精基准。 3.3 表面加工方法的选择 本零件的加工表面有外圆、内孔、端面、小孔等，材料为 ZG45 1.32mm 左端面及倒角、 63mm 圆柱面及右端面加工采用粗车 河 南 工 业 职 业 技 术 学 院 毕 业 论 文 - - 10 2.24mm 上端面及 135缺口采用粗铣 3.2
16、2mm 孔采用钻孔， 24.5mm 孔在钻之后扩孔 4.铰 Rc3/4锥孔，攻内螺纹 5.10.5mm 孔直接采用钻， 16mm 孔采用粗镗，半精镗 6.3mm 孔采用钻，再铰出 5mm 的孔 7圆柱面上的 2mm 孔采用钻 8.右端面上的 2mm 孔采用钻 表 1 油阀座零件各表面加工方案 加工表面 尺寸精度要求 表面粗糙度 加工方案 63mm 圆柱面 IT13 12.5 粗车 63mm 右端面 IT13 12.5 粗车 32mm 左端面 IT13 12.5 粗车 22mm 孔 IT13 12.5 钻 Rc3/4锥孔 IT9 3.2 铰 24.5孔 IT11 6.3 扩 24mm 上端面 IT13 12.5 粗铣 10.5mm 孔 IT13 12.5 钻 16mm 孔 IT9 3.2 粗镗 -半精镗 3mm 、2mm 孔 IT13 12.5 钻 5mm 孔 IT13 12.5 铰 3.4 工序的安排 根据先基准后其它的原则：先加工精基准 63mm 圆柱的右端面 根据先粗后精的原则：先安排粗加工工序，后加工精加工工序 根据先主后次得原则：先加工主要面 右端面， 22mm 孔， Rc3/4 内圆锥螺纹以及16mm 孔，后加工次要面 10.5mm 孔等
