題目：閥體零件的機械加工工藝規程及工藝裝備（年產量4000件）姓名班級專業學院指導老師年月日

目錄TOC\o"1-2"\h\u2575摘要 311954第一章前言 419250第二章零件的分析 5116402.1零件的作用 5291902.2零件的工藝分析 527177第三章工藝過程設計 7226663.1定位基準的選擇 7206003.2工藝路線 723543.3工藝規程設計 91043.4確定切削用量及基本工時 103546第四章閥體鉆4-M12預孔專用夾具設計 16227144.1指定工序的工藝分析 16324174.2閥體夾緊方式的確定 1684574.3確定定位方案，選擇定位元件，導向裝置 16180244.4定位誤差分析，夾緊力的計算 1755574.5夾具總體結構的設計 1831233總結 1925905參考文獻 20

摘要本次設計是閥體零件的加工工藝規程及鉆孔4-M12預孔工序的專用夾具設計。閥體零件的主要加工表面是平面及孔。由加工工藝原則可知，保證平面的加工精度要比保證孔的加工精度容易。所以本設計遵循先面后孔的原則。并將孔與平面的加工明確劃分成粗加工和精加工階段以保證加工精度。基準選擇以后大外圓端面作為粗基準，以大外圓端面與兩個粗基準免作為基準。主要加工工序安排是先將閥體的端面互為基準加工出端面，再以端面定位加工出工藝孔。在后續工序中除個別工序外均用端面和工藝孔定位加工其他孔與平面。整個加工過程均選用專用夾具加工。關鍵詞：閥體，加工工藝，專用夾具

第一章前言機械的加工工藝及夾具設計是在完成了課程之后，進行的一次理論聯系實際的綜合運用，使我對專業知識、技能有了進一步的提高，為以后從事專業技術的工作打下基礎。機械加工工藝是實現產品設計，保證產品質量、節約能源、降低成本的重要手段，是企業進行生產準備，計劃調度、加工操作、生產安全、技術檢測和健全勞動組織的重要依據，也是企業上品種、上質量、上水平，加速產品更新，提高經濟效益的技術保證。然而夾具又是制造系統的重要組成部分，不論是傳統制造，還是現代制造系統，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設計可以提高產品勞動生產率，保證和提高加工精度，降低生產成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當今激烈的市場競爭和企業信息化的要求,企業對夾具的設計及制造提出了更高的要求。所以對機械的加工工藝及夾具設計具有十分重要的意義。夾具從產生到現在，大約可以分為三個階段：第一個階段主要表現在夾具與人的結合上，這是夾具主要是作為人的單純的輔助工具，是加工過程加速和趨于完善；第二階段，夾具成為人與機床之間的橋梁，夾具的機能發生變化，它主要用于工件的定位和夾緊。人們越來越認識到，夾具與操作人員改進工作及機床性能的提高有著密切的關系，所以對夾具引起了重視；第三階段表現為夾具與機床的結合，夾具作為機床的一部分，成為機械加工中不可缺少的工藝裝備。隨著機械工業的迅速發展，對產品的品種和生產率提出了愈來愈高的要求，使多品種，中小批生產作為機械生產的主流，為了適應機械生產的這種發展趨勢，必然對機床夾具提出更高的要求。在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環保方向發展的帶動下，夾具技術正朝著高精高效模塊組合通用經濟方向發展。

第二章零件的分析2.1零件的作用題目所給定的閥體零件是在流體系統中，用來控制流體的方向、壓力、流量的裝置。閥體是使配管和設備內的介質（液體、氣體、粉末）流動或停止、并能控制其流量的裝置。

根據啟閉閥門的作用不同，閥門的分類方法很多，這里介紹下列幾種。

1.按作用和用途分類

(1)截斷閥：截斷閥又稱閉路閥，其作用是接通或截斷管路中的介質。截斷閥類包括閘閥、截止閥、旋塞閥、球閥、蝶閥和隔膜等。

(2)止回閥：止回閥又稱單向閥或逆止閥，其作用是防止管路中的介質倒流。水泵吸水關的底閥也屬于止回閥類。

(3)安全閥：安全閥類的作用是防止管路或裝置中的介質壓力超過規定數值，從而達到安全保護的目的。

(4)調節閥：調節閥類包括調節閥、節流閥和減壓閥，其作用是調節介質的壓力、流量等叁數。

(5)分流閥：分流閥類包括各種分配閥和疏水閥等，其作用是分配、分離或混合管路中的介質。本次設計夾具的閥體是分流閥，要來固定和支撐使用，分配閥和疏水閥，在實際的生產加工中，這樣的閥體比較常用，使用比較廣泛。2.2零件的工藝分析如下圖閥體的了零件圖所示，此閥體共有兩組加工表面,它們之間有一定的位置要求,現分述如下:1.以左端面面為中心的加工表面.這組加工表面包括:右端面面及其右端面,這些面的加工在以底面作為基準的情況下需要保證端面的精度的同時保證本身的表面粗超度的要求。以Φ36孔為中心的上端面加工。這個表面的加工需要和左端面為基準，而且加工需要保證和零件的中心線固定尺寸21mm。由以上分析可知,對于這兩組加工表面而言,可以先加工其中一組表面,然后借助專用夾具加工另一組表面,并保證他們之間的位置精度要求.閥體孔的加工，這個閥體的孔是比較多的，也是比較重要的加工工序，在加工中，孔的精度要求有些是很高的，而且需要保證孔與孔的基準精度要求，所有在閥體的加工中，孔的加工難度是比較大的。圖1閥體零件圖2.3確定毛坯的制造形式零件為ZG25銅，當閥體在工作時，閥體要經常實現正反轉，閥體與其他零件的接觸表面之間經常受摩擦作用，所以閥體零件在裝配中的工作過程中，所能受到交變載荷以及受到的沖擊載荷力的作用，所有對閥體的要求有較高的材質強度要求，因此本次設計的閥體零件應該選擇鑄件作為零件毛坯。由于閥體零件的輪廓尺寸加工的不大，但是閥體的生產已經達到大批生產水平，可以采用鑄造批量成型，這樣就可以很有效的提高了閥體加工對于時間刪改的生產率。其閥體的主要技術要求需要達到以下幾點：（1）閥體鑄件必須進行時效處理；（2）閥體鑄件未注圖紙要求圓角R3，未標注的倒角C3；（3）閥體鑄件在鑄造過程中圖紙技術要求不許有表面裂紋、內部氣孔、材質疏松等鑄造缺陷。（4）閥體零件的加工表面加工精度，滿足零件圖紙技術的尺寸要求，注重閥體零件圖紙的公差，以及相對應的圖示技術要求位置度的標注情況。從《鑄件一尺寸公差與機械加工余量》（GB/T6414-1999）中查的全長75mm的加工余量單邊為2mm，即該毛胚的長度尺寸為79mm；高度尺寸56mm，毛坯高度尺寸為60mm，由于孔的結構形式比較復雜，在鑄造上不容易達到留余量的要求，故在設計上，部分孔的加工以實體零件加工為主。閥體毛坯尺寸的確定如下表所示：確定加工余量該閥體材料為 ZG25采用模鑄制造，且為成批生產，根據機械加工后鑄件的最大輪廓尺寸及由表可知，選擇加工余量及公差值為2±1.5。表1-1閥體各加工表面的加工余量加工表面單邊余量雙邊余量備注長度尺寸24銑削加工上端面22銑削加工Φ50內孔1020鏜孔加工Φ46孔816鏜孔加工Φ34孔24鏜孔加工Φ2000鉆攻孔加工Φ3000車削加工上臺階內孔實體實體鏜孔鉆孔加工確定毛坯基本尺寸表1-2閥體毛坯尺寸零件尺寸單邊加工余量毛坯尺寸7527956260Φ5010Φ30Φ468Φ30Φ342Φ30Φ2000Φ3000確定毛坯尺寸公差表1-3閥體鑄件加工尺寸公差基本尺寸公差要求按“對稱”標準加工結果Φ50mm0.020.01Φ50.01Φ18mm0.020.01Φ18.015mm-0.1-0.054.9521mm-0.08-0.0420.96毛坯圖如下圖2所示：圖2毛坯圖

第三章工藝過程設計3.1定位基準的選擇基面選擇是工藝規程設計中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理可以使加工質量得到保證，生產率得以提高。否則，加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產無法進行。基準選擇的原則有：粗基準的選擇原則：a)盡可能用精度要求高的主要表面作粗基準；b）不加工面作粗基準，且該面與要加工面有一定的位置精度要求；c）余量均勻原則；d）粗基準的表面要盡量光整、光潔、有一定的面積以便于裝夾；e)不能重復使用原則。精基準的選擇原則：a）基準重合原則——盡可能使設計基準和原始基準重合；b）互為基準原則——兩個位置精度要求較高的表面互為基準；c）基準不變原則——統一基準。閥體是一個典型的鑄造類零件，它仍具有一般鑄造類零件的加工規律，根據以上原則及對零件的分析，采用閥體的75mm四方面作為加工的粗基準，加工面左端面作為精基準。2）制定加工工序和選擇加工設備及刀、夾、量具3.2工藝路線根據經驗，大多數情況下都應該先銑平面再加工孔，會更能容易滿足零件的加工要求，因此，工藝路線根據工序集中，工序排列最優，效率也比較高，因此選擇工藝路線以下方案作為本閥體的工藝生產路線。工序工序名稱工序內容設備1料按照毛坯圖紙尺寸鑄造毛坯；鑄造設備2熱處理人工時效處理，消除內應力；熱處理設備3銑銑左端面，至表面精度Ra6.3，毛坯對中加工；數控銑床4銑銑上端面Φ36及90°臺階，表面精度Ra6.3；銑數控銑床5車車右端面至尺寸75mm，帶光即可；車外螺紋M36x2g6，車倒角C1.5；車Φ20孔至深度5mm，鉆孔Φ20mm；CA61406鏜鏜孔Φ50、Φ46、Φ34孔；半精鏜Φ50孔至公差要求；臥式鏜床7鏜鏜孔Φ26深4mm、Φ22深29mm、鏜Φ22.5螺紋底孔、鉆鏜退刀槽1mm；臥式鏜床8鉆擴鉸攻鉆孔Φ18（0，+0.02）至尺寸Φ17mm；擴孔Φ18（0，+0.02）至尺寸Φ17.9mm；鉸孔Φ18（0，+0.02）至尺寸尺寸要求；攻絲M24x1.5至圖紙尺寸要求；Z30509鉆攻鉆螺紋4-M12至尺寸4-Φ10.5mm；攻絲4-M12至尺寸要求；Z305010鉗去毛刺，銳邊倒鈍、清洗；鉗工臺11檢驗按照零件圖檢驗零件是否正確；12入庫主要表面可能采用的加工方法，按照精度要求，Ra3.2應為精銑或磨削，按照零件材料，批量大小，現場條件等因素，并對照各加工方法特點及適應范圍確定采用銑削加工底面及端面。結合主要表面加工及表面形狀特點，Φ18孔采用鉆、擴、鉸的加工方式。頂面上的孔不適宜用鉆銷加工，宜采用鏜削加工方法。鏜削采用臥式鏜床，Φ50孔和Φ46孔和Φ34孔加工采用臥式鏜床。零件在鏜床上或者鉆床上的加工都應采用專用夾具進行裝夾。立式銑床的主要參數如下：型號：X5032A功率：7.5KW主軸轉速：30-1500轉/分立式鉆床的主要參數如下：型號：Z5025功率：1.5kW主軸轉速：100~1360轉/分臥式鏜床的主要參數如下：型號：C618K功率：2.5kW主軸轉速：100~1360轉/分機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定閥體零件材料為ZG25，毛坯為鑄件，毛重2.25kg，數量為4000件/年，屬于中批量生產。3.3工藝規程設計確定毛坯的制造形式零件材料為ZG25鋼,零件經常撥動齒輪承受變載荷和沖擊性載荷,因此應選用鑄件,以使金屬纖維盡量不被切斷,保證零件工作可靠.因為為大批量生產,且零件的輪廓尺寸不大,故采用鑄造成型.這從提高生產率,保證加工精度上考慮,也是應該的.基面的選擇基面選擇是工藝規程設計中的重要工作之一,它對零件的生產是非常重要的.1.粗基準的選擇現選取左端面作為整個零件加工的基準，不加工面75mmx75mm作為粗基準,利用一組共兩個支撐塊及夾緊手柄等夾持外輪廓做為主要定位面,以消除自由度。制訂工藝路線制訂工藝路線的出發點,應當是使零件的幾何形狀,尺寸精度及位置精度的技術要求能得到合理的保證.愛生產綱領已確定為大批量生產的條件下,可以考慮采用萬能性機床以及專用夾具,并盡量使工序集中來提高生產率.除此之外,還應當考慮經濟效果,以便使生產成本盡量降低.3.4確定切削用量及基本工時3.4.1銑左端面切削用量及工時定額取fz=0.06mm/齒切削速度:參考有關手冊,V=22.8m/min.采用W18Cr4V立銑刀,dw=16mm,Z=3,則:ns===72.6r/minfm=fzznw=0.06*3*72.6=13.06mm/minl+l1+l2=100mm3.4.2銑上端面切削用量及工時定額取fz=0.06mm/齒切削速度:參考有關手冊,V=22.8m/min.采用W18Cr4V立銑刀,dw=16mm,Z=3,則:ns===190r/minfm=fzznw=0.06*3*190=34.2mm/minl+l1+l2=40mm3.4.5、粗車銷加工余量及工時定額計算本工序為粗車（車端面、外圓）。已知加工材料為ZG25，σ=670Mp，鑄件，有外皮；機床為CA6140，工件裝卡在四爪自定心卡盤中。確定粗車外圓的切削用量。所選刀具為YT15硬質合金可轉位刀具。查參考文獻選擇切削深度ap=4mm（雙邊余量）/2=2mm.確定進給量f。查參考文獻，硬質合金及高速鋼車刀粗車外圓和端面進給量表1.4，在粗車鋼料，車刀刀桿尺寸為16×25mm，ap≤3mm,工件直徑為20-68mm，f=0.4-0.7mm/r，查參考文獻，查的CA6140車床進給量選擇f=0.61mm/r。計算切削力F=4269N。選擇車床磨鈍標準及耐用度。查閱參考文獻，后刀面最大磨損量取1mm，可轉位車刀耐用度為T=60min。確定切削速度v。查參考文獻，表1.0，用YT15硬質合金切削速度，選擇109m/min。查切削速度的修正系數得v=109×0.80×0.65×0.81×1.15=52.8m/min。n=1000v/(πd)=1000×52.8/(π×44）=382.2r/min根據CA6140車床的轉速，選擇400r/min,實際切削速度為55.26m/min。校驗機床功率。根據切削過程中切削功率計算公式，求得切削功率P=2.25KW.CA6140主電機功率7.5kw，故所選切削用量合適。最后的切削用量為a=1mm,f=0.61mm,n=400r/min,v=55.26m/min。車端面a=1.5mm，閥體轉速n=400r/min，f=0.61mm/r。3.4.6、半精車余量及工時定額計算確定該工序的加工余量。所選刀具為YT15硬質合金刀具，車刀刀桿尺寸及刀片厚度均與粗車相同。查參考文獻得半精車加工余量為1.5，切削深度a=0.75mm，將工件車至?32mm，需兩次半精車，第一次半精車a=0.75,第二次半精車切削深度a=1.3/2=0.65mm。確定進給量。根據參考文獻，查得CA6140進給量選擇f=0.3mm/r，由于半精車加工，切削力較小，故不需要校驗機床進給機構強度。選擇車刀磨鈍標準及耐用度。查參考文獻最大磨鈍標準為0.4mm。耐用度為60min,確定切削速度。查參考文獻，切削速度為156m/min，V=156×0.81×1.15=140.3m/minn=1000×140Cr.3÷3.14÷30=1541r/min查CA6140閥體轉速選擇n=1400r/min，實際切削速度v=131.88m/min。半精加工機床功率可不校驗。3.4.7、半精鏜孔Φ50切削用量及工時定額需要鏜至Φ50，單邊余量，查余量。切削速度，進給量鏜一次所以需要工時：3.4.7、半精鏜孔Φ46切削用量及工時定額需要鏜至φ46，單邊余量，查余量。切削速度，進給量鏜一次所以需要工時：3.4.7、半精鏜孔Φ34切削用量及工時定額需要精鏜至φ34，單邊余量，查余量。切削速度，進給量鏜一次所以需要工時：3.4.7、半精鏜孔Φ26、Φ22切削用量及工時定額需要精鏜至φ22，單邊余量，查余量。切削速度，進給量鏜一次所以需要工時：精鏜加工Φ26需要的工時就為3.4.8、鉆孔Φ18切削用量及工時（1）、鉆Φ18mm孔切削深度：=7mm進給量：根據《機械加工工藝師手冊》表28-10，取由于本零件在加工Φ7mm孔時屬于底剛度零件，故進給量應乘系數0.75，則根據《機械加工工藝師手冊》表28-13，取取切削速度取=24,=17代入公式（2-1）得機床主軸轉速：，根據《機械加工工藝師手冊》表9-3：被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：走刀次數為1取，，,,代入公式（2-4）得：機動時間：以上為鉆一個孔的機動時間，故本工序機動工時為（2）、擴Φ18mm孔切削深度：進給量：根據《機械加工工藝師手冊》表28-30，參照《機械加工工藝師手冊》表28-31，取切削速度：參照《機械加工工藝師手冊》表28-31，取取=19.8,=17.9代入公式（2-1）得機床主軸轉速：，根據《機械加工工藝師手冊》根據《機械加工工藝師手冊》表28-42被切削層長度：刀具切入長度刀具切出長度：走刀次數為1取，，,,代入公式（2-4）得：以上為擴一個孔的機動時間，故本工序機動工時為（3）鉸Φ18mm孔切削深度：進給量：根據《機械加工工藝師手冊》表28-35，取根據《機械加工工藝師手冊》表28-36，取取切削速度取=9.9,=18代入公式（2-1）得機床主軸轉速：，根據《機械加工工被切削層長度：刀具切入長度：刀具切出長度：走刀次數為1取，，,,代入公式（2-4）得：機動時間：以上為鉸一個孔的機動時間，故本工序機動工時為：通過以上的計算，鉆孔，擴孔和鉸孔的設計機床加工參數是可以查閱參考文獻直接選擇加工的，故不在深入計算，可以通用以上計算方式來獲得其余孔的加工參數。3.4.8、鉆攻螺紋孔切削用量及工時采用麻花鉆,V=20m/min.V=20m/min攻絲M12：最后,將以上各工序切削用量，公式的計算結果,連同其他數據,填入機械加工工藝過程卡片。

第四章閥體鉆4-M12預孔專用夾具設計4.1指定工序的工藝分析本次的夾具設計的是閥體鉆4-M12預孔的夾具設計，設計的主要目的為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度。在加工零件時，需要設計專用夾具。機床夾具（夾具）是在機械加工中使用的一種工藝裝備，它的主要功能是實現對被加工零件的定位和夾緊。通過定位，使被加工零件在夾具中占有同一個正確的加工位置；通過夾緊，克服加工中存在的各種作用力，使這一正確的位置得到保證，從而使加工過程得以順利進行。設計的夾具通過理論力學在具有六個自由度，平移和旋轉的三個軸的，沿X，Y，Z圍繞三個軸，即閥體的自由狀態的理解，與X，Y，Z和X，Y，Z分別沿運動的三條軸線和圍繞自由的三個軸的旋轉。4.2閥體夾緊方式的確定1、從夾緊動力源選擇：手動夾緊；確定主夾緊機構：用螺紋手柄夾緊。當進行鉆銷加工時，提供支撐板用螺釘緊釘在夾具體的支撐臂上，閥體放于其上相當于有一個面的約束，限制了三個自由度。然后用夾緊手柄加緊閥體，有一個夾緊閥體的作用，又能起到了限制Y向平動的作用，加工完時，松開螺栓，翻轉活動鉆模板，拿下閥體即可。2、結構設計及操作說明本夾具按兩個平面定位，可以限制6個自由度，屬于過定位方式。大體靠夾緊螺柱釘緊，夾具靠兩個定位鍵定位和兩個U型槽與銑床鏈接。4.3確定定位方案，選擇定位元件，導向裝置每道工序的定位方案需要根據被加閥體的結構、加工方法和具體的加工要素等情況來確定。結合本閥體的實際情況，考慮閥體的加工結構，可以采用“一面兩銷”的定位方式。采用Φ20的孔作為一個銷的位置，而以四方底面作為主要定位面加工左端面螺紋孔。夾具選用活動鉆套作為導向元件，相應的機床上采用快換夾頭。夾具體的設置應該綜合考慮，使各個部分通過夾具體能夠有機的聯系在一起，形成一個整體。在考慮夾具與機床的連接，因為在立式鉆床上使用。夾具安裝在工作臺上直接用鉆套找正。夾具靠底面兩個U型槽與鉆床工作臺相連。本次設計易于做到工藝過程中的基準統一，保證閥體的相對位置精度，且具有支撐面大，支撐剛性好等優點。4.4定位誤差分析，夾緊力的計算閥體采用四方面和中心孔作為工藝孔來實現定位基準，中心孔作為第一定位基準；四方邊作為第二定位基準，它和支撐原件聯合限制了z方向轉動自由度，所以此定位方案符合六點定位原理，采用手柄鎖緊將閥體壓緊。因為定位方向與加工尺寸方向垂直，且被加工表面無尺寸公差要求，為此要加工表面，只要保證粗糙度為Ra6.3，故只需進行轉角誤差計算即可。=轉角誤差很小，符合定位要求，可以使用。刀具：高速鋼麻花鉆頭。則軸向力：對照Mr.ChenWenliang主編的由ChinaMachinePress出版的《機械加工工藝師手冊》；F=Cdfk式中：C=420，Z=1.0,y=0.8,f=0.35k=(F=420轉矩T=Cdfk式中:C=0.206,Z=2.0,y=0.8T=0.206功率P=K=KKKK式中K—1.5;K—加工性質系數，1.1;K—1.1;K—1.1則F=KF=