安全閥閥芯工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)及夾具設(shè)計(jì)【含三維工件圖】【含CAD圖紙】

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術(shù)基礎(chǔ)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，獨(dú)立地分析和解決了零件機(jī)械 制造工藝問(wèn)題，設(shè)計(jì)了機(jī)床專用夾具這一典型的工藝裝備，提高了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力，為畢業(yè) 設(shè)計(jì)及未來(lái)從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，希望各位老師多加指教。 4 2 安全閥閥芯加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2.1 零件的分析 2.1.1 零件的作用 安全閥是一種安全保護(hù)用閥，它的啟閉件受外力作用下處于常閉狀態(tài)，當(dāng)設(shè)備或管道 內(nèi)的介質(zhì)壓力升高，超過(guò)規(guī)定值時(shí)自動(dòng)開(kāi)啟，通過(guò)向系統(tǒng)外排放介質(zhì)來(lái)防止管道或設(shè)備內(nèi) 介質(zhì)壓力超過(guò)規(guī)定數(shù)值。安全閥屬于自動(dòng)閥類，主要用于鍋爐、壓力容器和管道上，控制 壓力不超過(guò)規(guī)定值，對(duì)人身安全和設(shè)備運(yùn)行起重要保護(hù)作用。此安全閥閥芯中的外圓面和 四個(gè)槽為主要加工面。 2.1.2 零件的工藝分析 由安全閥閥芯的零件圖可知，零件圖如下： 零件的材料為 45，此材料為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼。需要加工表面以及加工表面的位置要求。現(xiàn)分 析如下： （1）主要加工面： 1）上下兩面； 5 2）中間 44 孔和 39 孔； 3）外圓面； 4）4 個(gè)寬 25x16的深槽 （2）主要基準(zhǔn)面： 1）外圓面基準(zhǔn)的加工表面 2）中間兩端孔 具體的工藝過(guò)程如表 2.1所示。 表 2.1 最終工藝過(guò)程 工序 1 下料，用臥式帶鋸床切 270 的圓料長(zhǎng) 130mm 工序 2 調(diào)質(zhì)處理 HB250-300 工序 3 粗車外圓至 55.6 工序 4 兩端鉆中間孔至 35 工序 5 分別車兩端孔 39 和 44，并車兩端 面，保證長(zhǎng)度 160 工序 6 鉆外圓面上 2-10 通孔 工序 7 用銑槽夾具定位，銑外圓面上 4個(gè) 25x16的深通槽 工序 8 表面淬火處理 HRC55以上 工序 9 終檢驗(yàn) 2.2.4 機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 零件的材料是 45 ，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)。由于毛坯用棒料, 毛坯尺寸的確定如下： 6 由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所規(guī)定的加工余量其實(shí)只 是名義上的加工余量，實(shí)際上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本設(shè)計(jì)規(guī)定零件為中批量生產(chǎn)，應(yīng)該采用調(diào)整法加工，因此計(jì)算最大與最小余 量時(shí)應(yīng)按調(diào)整法加工方式予以確定。 為了中批量生產(chǎn)切長(zhǎng) 400mm的料一次性可以做 2件，節(jié)省工序也節(jié)省時(shí)間。 1）加工外輪廓面，由于是帶鋸床下料較為粗糙，上車床車外圓面，只需粗加工即可， 外形狀大致即可，表面要求不高。 2）外圓面粗加工。由于外圓面粗加工粗糙度要求 12.5。只需一次粗加工即可，上下 面留余量 2-3mm。 3）車兩端內(nèi)孔先鉆孔后車內(nèi)孔，兩邊分別分兩次裝夾。 4）銑外圓面槽后外圓面的磨削加工以此達(dá)到外圓面表面的粗糙度 0.8的要求。 2.2.5 確定切削用量 工序 1：帶鋸床下料 加工條件：臥式帶鋸床 工件材料：45，60 的棒料。 一次切長(zhǎng) 400mm，保證長(zhǎng)度1mm 左右。 工序 2：車外圓表面 55.6 刀具：外圓車刀，材料： ，因其單邊余量：Z=1.9mm15YT 所以車削深度 ：pa.9m 根據(jù)參考文獻(xiàn)3表 2.4-75，取 車削速度 ：參照參考文獻(xiàn)7表 300.2/faZV 34，取 。1.3/Vs 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ： 式（2.1）n0Vd 式中 V車削速度； d刀具直徑。 由式 2.1機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ：n 7 101.360854/min42Vnrd 按照參考文獻(xiàn)3表 3.1-74 實(shí)際銑削速度 ：v.3.7/1060ns 進(jìn)給量 ： fV.28/4.8/ffaZm 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： m.2infVs ：根據(jù)參考文獻(xiàn)7表 2.4-81,a 0a （2）車內(nèi)孔面 加工條件： 工件材料：45 機(jī)床： CA6140。 參考文獻(xiàn)7表 3031 刀具：內(nèi)孔車刀： 。15YT 車削深度 ：pam 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)參考文獻(xiàn)7表 3031，取f 0.8/famZ 車削速度 ：參照參考文獻(xiàn)7表 3031，取V32Vs 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ，由式（2.1）有：n100.3261/in14rd 按照參考文獻(xiàn)7表 3.1-31 75 實(shí)際車削速度 ：v.0.4/06nms 進(jìn)給量 ，由式（ 1.3）有：fV.1527/60.25/ffVaZnms 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ： mf2./3ins 工序 3：加工孔 44 和 39 到要求尺寸 工件材料為 45。加工機(jī)床為 Z3050立式鉆床，選擇切削用量。在車床上已經(jīng)鉆出 35 孔 （1 ）確定鉆削用量 1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)7表 28-10可查出 ，由于f 0.47.5/fmr表 孔深度比 ， ，故 。查0/3/21.6ld0.9lfk(0.47.5)921f表 Z3050 立式鉆床說(shuō)明書(shū)，取 。43/mr 根據(jù)參考文獻(xiàn)7表 28-8，鉆頭強(qiáng)度所允許的進(jìn)給量 。由于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)1./fr 允許的軸向力 （由機(jī)床說(shuō)明書(shū)查出），根據(jù)表 28-9，允許的進(jìn)給量max59FN 。1.8/fr 8 由于所選進(jìn)給量 遠(yuǎn)小于 及 ，故所選 可用。fff 2）確定切削速度 、軸向力 F、轉(zhuǎn)矩 T 及切削功率 根據(jù)表 28-15，由插入法v mP 得： ，17/in表 4732FN表 ，5.69NM表 1.5mkW表 由于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對(duì)所的結(jié)論進(jìn)行修正。 由參考文獻(xiàn)7表 28-3， ， ，故0.8Mvk.lvk17/in80.7.2(/in)表 01/i16n rdm表 查 Z3050機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取 。實(shí)際切削速度為：195/inr0295/in4/i10rv 由表 28-5， ，故.6MFTk473.6()FN5.954.8m 3）校驗(yàn)機(jī)床功率 切削功率 為P/)Mnk表（1.2(261.0kWW 機(jī)床有效功率 4.5.835E mPkP 故選擇的鉆削用量可用。即 ， ， ，05dm0.3/fr19/inr14/inv 相應(yīng)地 ， ，16FN54.8T.05mPkW （2）確定擴(kuò)孔切削用量 1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)7表 28-31，f 。根據(jù) Z3050機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取 =0.57mm/r。表 （ 0.78） m/r0.7=9./rf f 2）確定切削速度 及 根據(jù)參考文獻(xiàn)7表 28-33，取 。修正系數(shù)：vn 25/inv表 ，.8vk4.71.02(1.09)ppRavak根 據(jù) 故 25/in0.12./minv表 1)nd表 （ ./i(4.7)86/mir 9 查機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取 。實(shí)際切削速度為275/minr301vdn 34./i102/i （3）確定鉆削切削用量 1）確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)7表 28-36， ，按該表注 4，進(jìn)f 1.326fm表 給量取小值。查 Z3050說(shuō)明書(shū)，取 。1.6/fmr 2）確定切削速度 及 由參考文獻(xiàn)7表 28-39，取 。由vn 8./inv表 參考文獻(xiàn)7表 28-3，得修正系數(shù) ，0.8Mvk0.9pavk524.7(/152)pRa根 據(jù) 故 8./min0.89.4/minv表 1()d表 7.4/i(25)95/ir 查 Z3050說(shuō)明書(shū)，取 ，實(shí)際鉸孔速度10/inr30vdn 325/mi7.8/i （4）各工序?qū)嶋H切削用量 根據(jù)以上計(jì)算，各工序切削用量如下： 鉆孔： ， ， ，0380.4/fr195/minr14/inv 擴(kuò)孔： ， ， ，d522.3 按照參考文獻(xiàn)3表 3.1-31 7/in)mMPk表（ 1.(95/46)1.05WkW 324.75/i013/inr 工序 4：銑外圓面上 4-寬 25x16的深槽 機(jī)床 X5032 刀具 20 立銑刀查1表 8 1. 計(jì)算切削用量 （1） 由1表 9.41和3查得 走刀量 f=0.67 mm/r （2） 車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)和耐用度 由1表 9.46查得 磨鈍標(biāo)準(zhǔn)為 0.20.3 表 9.47查得 耐用度為 T=150min （3） 切削速度 10 由1 式 3.2 vPuwYfXpm qVkzaTdCVv0v 查表 9.48 得其中： 修正系數(shù) .1v 40VC2q.0vX m=0.5.vY5.u1.p mzfaf 82467. 6wa8 代入上式，可得 v=49.5m/min=0.82m/s （4） 確定機(jī)床主軸速度 min/5.390/.610rsrdwvns 由3 按機(jī)床選取主軸轉(zhuǎn)速為 6.33 r/s 所以 實(shí)際切削速度為 in/2.196/27.310sdnvw 2. 計(jì)算切削工時(shí) sznaylvLTffm. 工序 5：鉆 2-10 孔 選擇鉆床及鉆頭 選擇 Z3050鉆床，選擇高速鋼麻花鉆鉆頭，粗鉆時(shí) do=10mm，鉆頭采用雙頭刃磨法， 1）確定切削用量 確定進(jìn)給量 根據(jù)參考文獻(xiàn)7表 28-10可查出 ，由于孔深f 0.25.31/fmr表 度比 ， ，故 。查0/3/12.5ld1.0lfk(0.25.31)f表 Z3050 立式鉆床說(shuō)明書(shū)，取 。3/mr 根據(jù)參考文獻(xiàn)7表 28-8，鉆頭強(qiáng)度所允許是進(jìn)給量 。由于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu).7/fr 允許的軸向力 （由機(jī)床說(shuō)明書(shū)查出），根據(jù)參考文獻(xiàn)7表 28-9，允許的max69FN 進(jìn)給量 。1.8/fr 由于所選進(jìn)給量 遠(yuǎn)小于 及 ，故所選 可用。fff 確定切削速度 、軸向力 F、轉(zhuǎn)矩 T 及切削功率 根據(jù)表 28-15，由插入法得：v mP 11 ，17/minv表 4732FN表 ，5.69TNM表 1.5PkW表 由于實(shí)際加工條件與上表所給條件不完全相同，故應(yīng)對(duì)所的結(jié)論進(jìn)行修正。 由參考文獻(xiàn)7表 28-3， ， ，故0.8v.75lv17/in.72(/min)v表 019n rd表 查 Z3050機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取 。實(shí)際切削速度為5/inr0297.3/i110mv 由參考文獻(xiàn)7表 28-5， ，故1MFTk473.473()FN5.695.69TN 校驗(yàn)機(jī)床功率 切削功率 為mP /)mMPnk表（ 1.2(/28)1.02WkW 機(jī)床有效功率 4.5.365E mkP 故選擇的鉆削用量可用。即 ， ， ，012dm0.2/fr19/inr7.35/minv 相應(yīng)地 ， ， 473FN51.6T0.82mPkW 2.2.6 確定基本工時(shí) （1）粗車外圓面 加工條件： 工件材料：45 機(jī)床： CA6140 車床 刀具：外圓車刀 粗銑的切削工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度 ：由毛坯尺寸可知 l=180毫米， l 刀具切入長(zhǎng)度 ：1 210.5()(13lDa240)7m 刀具切出長(zhǎng)度 ：取2l 12 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ：jt12907.34min8jmlf 根據(jù)參考文獻(xiàn)5表 2.5-45可查得銑削的輔助時(shí)間 10.4ft 車的切削工時(shí) 被切削層長(zhǎng)度 ：由毛坯尺寸可知 l 90l 刀具切入長(zhǎng)度 ：車時(shí)11lD 刀具切出長(zhǎng)度 ：取2lm 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ：2jt129021.4min35jmlf （2）鉆孔 35 孔 加工條件： 工件材料：45 機(jī)床：CA6140 刀具：鉆孔標(biāo)準(zhǔn)高速鋼麻花鉆，磨出雙錐和修磨橫刃；擴(kuò)孔標(biāo)準(zhǔn)高速鋼擴(kuò)孔鉆； 鉸孔標(biāo)準(zhǔn)高速鉸刀 鉆孔工時(shí)：切入 3mm、切出 1mm，進(jìn)給量 ，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ， 0.43/fmr195/minr 鉸孔： ， ， ，025dm1.6/fr1/inr7.8/inv =（30+3+1 ）/0.43195=0.41min1t 根據(jù)參考文獻(xiàn)5表 2.5-41可查得鉆削的輔助時(shí)間 1.ft 擴(kuò)孔工時(shí)：切入 3mm、切出 1mm，進(jìn)給量 ，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速0.5/fr275/inr =（30+3+1）/0.57275=0.22min2t 根據(jù)參考文獻(xiàn)5表 2.5-41可查得鉆削的輔助時(shí)間 2.7ft 鉸孔工時(shí)：切入 3mm、切出 1mm，進(jìn)給量 ，機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速1.6/fmr10/minr =（30+3+1）/1.6100=0.21min3t 根據(jù)參考文獻(xiàn)5表 2.5-41可查得鉆削的輔助時(shí)間 3.ft 總工時(shí)：t= + + + + + =0.41+0.22 +0.21+1.77+1.77+1.77=6.15min1t231ft2f3ft （3）銑 25x16深通槽 同樣的銑削深度 map0 每齒進(jìn)給量 ：根據(jù)表 2.1-85， 【1】 取f 0.2/famZ 銑削速度 ：參照表 2.1-85， 【1】 取V15/inV 機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速 ： ，n0147.83.rd 13 取 10/minr 實(shí)際銑削速度 ：V03.140.52/6dnms 進(jìn)給量 ：f .5/./ffaZ 工作臺(tái)每分進(jìn)給量 ：m3.210infs ：根據(jù)表 2.1-85,a60 被切削層長(zhǎng)度 ：由毛坯尺寸可知llm 刀具切入長(zhǎng)度 ：1aD12)3(5.2 刀具切出長(zhǎng)度 ：取2l 走刀次數(shù)為 1 機(jī)動(dòng)時(shí)間 ：jt1230.164in8.jmlf 工步輔助時(shí)間為：1.52min 【1】 2.3 小結(jié) 機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機(jī)械加工工藝過(guò)程和操作方法等的工藝文件。 對(duì)加工工藝規(guī)程的設(shè)計(jì)，可以了解了加工工藝對(duì)生產(chǎn)、工藝水平有著極其重要的影響。生 產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問(wèn)題的方法和手段都要通過(guò)機(jī)械加工工 藝來(lái)體現(xiàn)。 14 3 鉆孔夾具設(shè)計(jì) 3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 由零件圖可知，根據(jù)基準(zhǔn)重合、基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。在選擇工藝孔的加工定位基準(zhǔn)時(shí)，應(yīng) 盡量選擇上一道工序即粗、精銑兩側(cè)表面工序的定位基準(zhǔn)，以及設(shè)計(jì)基準(zhǔn)作為其定位基準(zhǔn)。 左右兩端面及內(nèi)孔面都可以作為定位基準(zhǔn)，因此定位基準(zhǔn)應(yīng)選擇選用兩端內(nèi)孔和一端面為 定位基準(zhǔn)，其中利用中間加工后的 44 和 39 為定位孔。 3.2 切削力及夾緊力的計(jì)算 刀具： 高速立銑刀 20mm 機(jī)床： X5032 立式銑床 由3 所列公式 得 FV zwqueyXpFndafC0 查表 9.48 得其中： 修正系數(shù) 0.1vk 3F83.FqFX z=24 65.0y.uPaFw 代入上式，可得 F=889.4N 因在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù) K= 4321K 其中： 為基本安全系數(shù) 1.5 為加工性質(zhì)系數(shù) 1.12K 為刀具鈍化系數(shù) 1.13 為斷續(xù)切削系數(shù) 1.14 15 所以 NKF7.15 選用夾緊螺釘夾緊機(jī) 由 FKf21 其中 f為夾緊面上的摩擦系數(shù)，取 25.01f F= +G G為工件自重zP NfFN4.35121 夾緊螺釘： 公稱直徑 d=20mm，材料 45鋼 性能級(jí)數(shù)為 6.8級(jí) MPaB106MPaBs4801 螺釘疲勞極限： B9263.2.1 極限應(yīng)力幅： Pakma7.51li 許用應(yīng)力幅： MSa3.li 螺釘?shù)膹?qiáng)度校核：螺釘?shù)脑S用切應(yīng)力為 s s=3.54 取s=4 得 Pa120 滿足要求8.24cHdF MPaNc153.2 經(jīng)校核： 滿足強(qiáng)度要求，夾具安全可靠， 使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工夾緊，調(diào)節(jié)夾緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的夾 緊力。 16 3.3 定位誤差分析 工件的工序基準(zhǔn)為孔心，當(dāng)工件孔徑為最大，定位銷的孔徑為最小時(shí)，孔心在任意方 向上的最大變動(dòng)量等于孔與銷配合的最大間隙量。本夾具是用來(lái)在臥式鏜床上加工，所以 工件上孔與夾具上的定位銷保持固定接觸。此時(shí)可求出孔心在接觸點(diǎn)與銷中心連線方向上 的最大變動(dòng)量為孔徑公差多一半。工件的定位基準(zhǔn)為孔心。工序尺寸方向與固定接觸點(diǎn)和 銷中心連線方向相同，則其定位誤差為： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一定位軸，一固定軸定位，工件始終靠近定位軸的一面，而定位軸的偏角會(huì)使 工件自重帶來(lái)一定的平行于夾具體底版的水平力，因此，工件不在在定位軸正上方，進(jìn)而 使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。 取 （中等級(jí)）即 ：尺寸偏差為m3.08 由16機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)可得： 1 、定位誤差（兩個(gè)垂直平面定位）：當(dāng) 時(shí)；側(cè)面定位支承釘離底平面距離9 為 ，側(cè)面高度為 ；且滿足 ；則：hH2h mtgWD068.)(2 2 、夾緊誤差 ，由式（2.11）有： cos)(minaxyj 其中接觸變形位移值： 式（2.16）SNcHBKRkmnZaZy 014.8.9)(1yj 02.cos 、磨損造成的加工誤差： 通常不超過(guò)Mj05. 、夾具相對(duì)刀具位置誤差： 取ADm1. 誤差總和： wj 30586. 從以上的分析可見(jiàn)，所設(shè)計(jì)的夾具能滿足零件的加工精度要求。 17 3.4 夾具設(shè)計(jì)操作及簡(jiǎn)要說(shuō)明 如前所述，應(yīng)該注意提高生產(chǎn)率，本次夾具設(shè)計(jì)采用的是普通螺旋壓緊方式。即為在 定位面的一端靠?jī)蓤A螺母壓緊工件，在外圓面上用固定式壓緊螺釘對(duì)工件進(jìn)行壓緊。由于 是四個(gè)深槽，而且槽是通的，所以可以理解為兩個(gè)深通的寬槽兩等分。在加工完一個(gè)深槽 后對(duì)另一個(gè)深槽加工時(shí)，需要松開(kāi)圓螺母，并且松開(kāi)并拿下壓緊螺釘，轉(zhuǎn)動(dòng) 180度后再將 壓緊螺釘旋入工件，這樣就可以加工成四個(gè)深槽了。 該夾具的主要裝配情況如下圖： 18 總結(jié) 通過(guò)本次設(shè)計(jì)過(guò)程，我對(duì)機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)，機(jī)械制造裝備設(shè)計(jì)和大部分專業(yè)課知識(shí) 進(jìn)行了復(fù)習(xí)，加深了對(duì)專業(yè)課知識(shí)的認(rèn)識(shí)，同樣了解到了自己在知識(shí)實(shí)際運(yùn)用方面的不足。 在設(shè)計(jì)中，我通過(guò)查尋各種資料，結(jié)合所學(xué)知識(shí)，在老師的指導(dǎo)下掌握了夾具設(shè)計(jì)的過(guò)程 方法，更加深該了機(jī)械行業(yè)需要嚴(yán)謹(jǐn)態(tài)度的認(rèn)識(shí)。本次設(shè)計(jì)對(duì)以后的專業(yè)課設(shè)計(jì)，畢業(yè)設(shè) 計(jì)都起到了很大的作用，同樣為以后工作打下了基礎(chǔ)。 19 參考文獻(xiàn) 1 劉德榮，組合夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖的初步探討，組合夾具，1982. 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