油阀座夹具设计课程设计.doc
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1、一、课程设计任务书题目:设计 油阀座 零件的机械加工工艺规程及 钻2mm孔 工序的专用机床夹具。原始资料:年产量为60000件。二、课程设计指导(一)设计的目的本课程设计是在学完了机械制造工艺及夹具设计课程,并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节,它要求学生全面地综合运用本课程及其有关先修课程的理论和实践知识,进行零件加工工艺规程的设计和机床夹具的设计其目的在于:(1) 培养学生运用机械制造工艺学及有关课程(工程材料与热处理、机械设计、公差与技术测量等)的知识,结合生产实习中学到的实践知识,独立地分析和解决工艺问题,初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。(2) 能根据被加工零件
2、的技术要求,运用夹具设计的基本原理和方法,学会拟订夹具设计方案,完成夹具结构设计,提高结构设计能力。(3) 培养学生熟悉并运用CAD、CATIA设计以及查询手册、规范、图表等技术资料的能力。(4) 进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。(二)设计要求与内容本次设计要求编制一个中等复杂程度零件的机械加工工艺规程,按教师指定的任务设计其中一道工序的专用夹具,并撰写设计说明书。学生应在教师指导下,按本指导书的规定,认真地、有计划地按时完成设计任务。必须以负责的态度对待自己所作的技术决定,数据和计算结果。注意理论与实践的结合,以期使整个设计在技术上是先进的,在经济上是合理的,在生产上
3、是可行的。具体内容如下:(1)确定生产类型(一般为中批或大批生产),对零件进行工艺分析。(2)选择毛坯种类及制造方法,绘制毛坯图(零件毛坯合图);(3)运用CATIA软件拟订零件的机械加工工艺过程,选择各工序加工设备及工艺装备(刀具,夹具,量具,辅具),确定各工序切削用量及工序尺寸。(4)填写指定工序的工序卡片,并设计该工序的专用夹具,绘制装配总图和主要零件图(5)撰写设计说明书。(6)运用CATIA软件绘制专用夹具的3D装配图,并制夹具效果图。第1章、零件的分析1.1零件的作用 目所给定的零件是凿岩机注油器上的油阀座,左端通过Rc3/4与主机相连,一管套穿过油壶壳体与24.5孔焊接,高压气体
4、从左端进入阀座,在负压作用下,油壶内油从2孔流至22孔与高压气体混合后成雾状从套管喷出。16H10孔装入油量调节装置,缺口标志油量调节范围。1.2零件的工艺分析油阀座共有两组加工表面。现分述如下:1.2.1以22为中心的加工表面。这一组加工表面包括:63的外圆,24.5的内孔,22的内孔以及Rc3/4锥孔,60锥角,145倒角,2个2的通孔,5,3垂直于5,2的平面及左端垂直平面。图1.1 以22为中心的加工表面1.2.2以16H10为中心的加工表面。这一组加工表面包括:16H10的孔,10.5的孔以及135缺口,16.8内槽以及45倒角。由以上分析可知,Rc3/4连接用63定位。24.5焊管
5、套形位公差靠机床自身来保证,且粗精加工尽可能一次加工完成。图1.2 以16H10为中心的加工表面第2章、工艺规程设计2.1毛坯制造形式。零件材料为ZG45,采用砂型机器铸造。从机械制造工艺手册中可查出其公差等级为IT8IT10,尺寸公差1.63.2,加工余量45,毛坯为实心,以如图的过水平中心线与24圆柱体相垂直的平面为分型面。加工前进行退火处理。由于零件年产量为60000件,已达到大批生产的水平,而且零件的轮廓尺寸不大,故可采用砂型机器铸造。这从提高生产率、保证加工精度上考虑,也是应该的。 图2.1 分型面2.2基面的选择。基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理,可以使
6、加工质量得到保证,生产率得以提高。否则,加工工艺过程问题百出,更有甚者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。2.2.1粗基准的选择。作为粗基准的表面应平整,没有飞边、毛刺或其它表面欠缺。对一般的轴类零件而言,以外圆作为粗基准是完全合理的,本零件选用不加工表面32外圆柱面作为粗基准。采用32外圆柱面作为粗基准加工内孔可以保证空的壁厚均匀,而且便于装夹。2.2.2精基准的选择。主要应该考虑基准重合的问题。阀座的右端面和22孔既是装配基准,又是设计基准,用它们作精基准,能使加工遵循“基准重合”的原则,实现阀座零件“一面两孔”的典型定位方式;其余各面和孔的加工也能用它定位,这样使工艺路线遵循了“
7、基准统一”的原则。此外,B面的面积较大,定位比较稳定,夹紧方案也比较简单、可靠,操作方便。加工16孔时,以右端端面及22内孔为基准。加工内孔时应以63外圆端面为基准。由于形位公差由机床自身来保证,粗精加工尽可能一次完成。2.3制定工艺路线制定工艺路线出发点,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。在生产纲领已确定为大批生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量降低。2.3.1表面加工方法的确定 根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度。确定各表面的加工方法如下:加工表面
8、尺寸精度等级表面粗糙度Ra/微米加工方案备注右端面IT1312.5粗车左端面IT1312.5粗车上端面凸台IT1312.5粗铣22mm孔IT1312.5钻24.5孔IT1312.5镗Rc3/4锥螺纹孔IT1312.5钻-车16mmH10孔IT113.2钻-镗10.5mm孔IT1312.5钻3mm孔IT112.5钻5mm孔IT1312.5钻2mm孔IT112.5钻2.5*2.5*4缺口IT1312.5镗退刀槽12.5铣2.3.2加工阶段的划分该阀座的加工质量要求一般,加工阶段初步分为粗加工,精加工两个阶段。粗加工阶段首先加工出63圆柱面、右端面和左端面,使后续工序都可以采用精基准定位,保证其它加
9、工面的精度要求;然后钻22mm通孔、24.5mm孔、16mmH10孔、10.5mm孔及5、3、2*2孔,车2.5*2.5*4缺口和16.8mm退刀槽;精加工阶段车Rc3/4锥螺纹、16mmH10孔达到精度要求。2.3.3工序的集中与分散 本零件选用工序集中原则安排油阀座的加工工序,端面5、3、2的孔一次装夹完成加工。该油阀座的生产类型为大批生产,可采用万能型机床配以专用工、夹具,以提高生产效率;而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少,不但可以缩减辅助时间,而且由于在一次装夹中加工了多个表面,有利于保证各加工面之间的相对位置要求。2.3.4工序的顺序安排根据先基准后其它的原则,首先加工精基准63
10、mm圆柱面、右端面;根据先粗后精的原则,先安排粗加工工序,后安排精加工工序;根据先主后次的原则,先加工主要面右端面,22Rc3/4mm锥孔,16mmH10孔,后加工次要面22mm孔,10.5mm孔;根据先面后孔的原则,先加工左右端面,后钻轴向孔;先加工凸台面,后钻16mmH10孔。2.3.5工艺路线方案一工序1 车70外圆、端面工序2 钻22孔工序3 镗24.5沉孔工序4 车左端端面、车内倒角、车锥孔、车内螺纹、车145倒角工序5 钻10.5孔工序6 镗16的孔、镗16.8的孔工序7 铣24端面、铣缺口、铣倒角工序8 钻2孔、钻3孔、钻5孔、钻2孔工序9 焊封、去毛刺2.3.6工艺路线方案二工
11、序1 车70外圆、端面工序2 钻22孔、钻10.5孔工序3 车左端端面、车内倒角、车锥孔、车内螺纹、车145倒角工序4 镗16的孔、镗24.5沉孔工序5 铣24端面、铣缺口、铣倒角工序6 钻3孔、钻5孔工序7 钻2孔、钻2孔工序8 焊封、去毛刺2.3.7工艺路线的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于:方案一工序 6的孔有较高的精度要求,粗精加工应分开。工序 孔加工在一个工序中频繁更改,夹具很方便分散开。且 2、3孔不能在同一机床上加工。方案二中工序2个钻孔的夹具不同,应分开加工,工序和工序过于集中,更改夹具复杂。综上从优考虑,得出具体工艺如下:工序1 车63外圆、端面工序2 钻22孔工序3 车
12、左端端面、车内倒角、车锥孔、车内螺纹、车145倒角工序4 半精车24.5、精车24.5工序5 钻10.5孔工序6 粗镗16.8的孔工序7 车24端面、 车倒角工序8 钻3孔、工序9 钻5孔工序10 钻圆周上2孔工序11 钻端面上2孔工序12 精镗16的孔、镗内槽16.8的孔工序13 铣缺口工序14 焊封、去毛刺首先以32外圆为粗基准加工端面与外圆,尺寸公差由机床保证。加工后以63外圆与端面为基准加工22孔,精度同样由机床来保证。利用63外圆加工32端面、锥孔、倒角、车螺纹。精车24.5孔时,不能以32外圆为基准。因32此基准已使用过一次。用已加工面做精基准,选择63外圆为基准,选择专用夹具来加
13、工以保证加工精度。由于16H10加工精度要求高,所以粗精加工应分开。由于2孔和3孔不能在同一机床上完成,所以应分成2道工序在2个不同的机床上加工。而两个2孔相通,所以先钻通向中心孔的2通孔,再钻另一个2孔时容易控制,且钻到另一个2孔时进给力减小,就能控制2孔的深度,能保证所须加工的精度。在精镗16H10的孔时,由于已加工了内槽,刀具会有一定的振动。在加工时,先精镗16H10孔,再镗内槽。 图2.2 主要加工尺寸2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定油阀座零件材料为ZG45,强度和切削性能良好,塑性、韧性较低。生产类型为大批量生产,采用砂型机器铸造。查机械加工工艺手册及相关资料,长度方向上
14、的余量为4。铸造精度为IT9-IT11,尺寸公差为1.6-3.2mm.根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:2.4.1外圆表面(63)考虑其加工长度为9,与其联结的非加工外圆表面直径为70,为简化铸造毛坯的外形,现直接取其外圆表面直径为70。63表面为自由尺寸公差.2.4.2外圆表面沿轴线长度方向的加工余量(63端面、32端面)分2次加工。第1次加工3,余下的11次加工。2.4.3孔16毛坯为实心,不冲出孔来。内孔精度要求界于IT8IT10之间。参照机械加工工艺手册确定工序尺寸及余量为 钻孔10.5 粗镗15.85 2Z=5.35 精镗15.95
15、 2Z=0.12.4.4外圆端面(24)查机械加工工艺手册24端面的余量为4。分两次加工,第一次加工3,第二次加工1。2.4.5铣缺口(16)由于题目中对16圆柱缺口的精度要求不高。故粗铣余量为4。经过粗铣后即可达到题目的要求。2.5确定切削用量和基本工时工序1:车63外圆及端面1、加工条件加工材料:ZG45,0.05Gp,铸造加工要求:粗车63外圆及端面机床:CA6140车床刀具:刀片材料YT15,刀杆尺寸1625,=90,=15,=12,=0.5。2、计算切削用量(1)粗车63外圆端面1)已知毛坯长度方向的加工余量为,分2次加工,=3,长度加工公差按IT10级。2)进给量f:根据机械加工工
16、艺手册P507表2.4-3,当刀杆尺寸为1625,3以及工件直径为63时f=0.50.7/r按CA6140车床说明机械加工工艺手册P871表3.1-19取f=0.51/r3)计算切削速度。 据切削用量简明手册P30,切削速度计算公式为(寿命选T=60min)=(m/min) (2.1)其中=242,=0.15,=0.35,=0.8将上述数据带入公式中=0.8=91.5m/min4)确定机床主轴转速=399r/min按机床说明(见切削用量简明手册表1.13)与399 r/min相近的机床转速为320r/min以及400r/min,现取400r/min。若选320r/min,则速度损失太大。所以,
17、实际切削速度:V=91.69m/min5)切削工时,据机械加工工艺手册P694表2.5-3t= =0.245min6)效验机床功率主切削力按切削用量简明手册P37表1.29 所示公式计算= (2.2)其中 =2795,=1.0,=0.75,=-0.15=0.890.951.01.0=0.8455=27950.8455=2169.4N切削时消耗功率为=3.32Kw根据中CA6140机床说明可知,CA6140主电动机功率为7.5Kw,所以机床功率已足够,可以正常加工。7)效验机床进给系统速度。已知主切削力=2169.4N,径向切削力按切削用量简明手册表1.29公式计算= (2.3)其中=1940,
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