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課 程 設(shè) 計(jì)
題 目：設(shè)計(jì)閥蓋零件
班 級(jí)：
姓 名：
指導(dǎo)教師：
完成日期：
一、設(shè)計(jì)題目
設(shè)計(jì)閥蓋零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及藝裝備
二、原始材料
設(shè)計(jì)的要求包括如下幾個(gè)部分：
1．繪制零件圖。 1張
2. 繪制零件毛坯圖。 1張
3．編制零件的機(jī)械加工工藝卡片。 1套
4．繪制夾具裝配圖（A0或A1） 1張
5．編寫課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書（約5000——8000字）。 1份
說(shuō)明書主要包括以下內(nèi)容（章節(jié)）
（1）．目錄
（2）．摘要（中外文對(duì)照的，各占一頁(yè)）
（3）．零件工藝性分析
（4）．機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
（5）．指定工序的專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)
（6）．方案綜合評(píng)價(jià)與結(jié)論
（7）．體會(huì)與展望
（8）．參考文獻(xiàn)
列出參考文獻(xiàn)(包括書、期刊、報(bào)告等，10條以上)
三、上交材料
1.零件圖 1張
2.毛坯圖 1張
3.機(jī)械加工工藝過(guò)程卡片 1張
4.零件的機(jī)械加工工藝卡片 1張
5.夾具裝配圖
6.夾具零件圖 1張
7.設(shè)計(jì)說(shuō)明書 1份
五、指導(dǎo)教師評(píng)語(yǔ)
成 績(jī)：
指導(dǎo)教師
日 期
摘 要
設(shè)計(jì)“閥蓋”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備，并繪制出調(diào)速杠桿零件圖、毛坯圖、夾具裝配圖，填寫工藝卡片，編制課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書。
通過(guò)該課程設(shè)計(jì)，將所學(xué)理論與生產(chǎn)實(shí)踐相結(jié)合， 鍛煉了自己分析問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，在這個(gè)過(guò)程中我獨(dú)立地分析和解決了零件機(jī)械制造的工藝問(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，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及對(duì)自己未來(lái)將從事的工作進(jìn)行了一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從而打下了良好的基礎(chǔ)。
本設(shè)計(jì)可以提高生產(chǎn)的效率，提高公司利潤(rùn)?？梢愿_的加工零件，也方便了操作者。
Abstract
Design: Design "valve cover" of mechanical parts and order processing technology and equipment, and spare parts to map out plans speed lever, rough maps, fixture assembly plans to fill in the card technology, the preparation of curriculum design specification.
Design significance: the adoption of the curriculum design, the theory and practice of production, tempered their own analysis of issues, problem-solving skills, I am in the process of analyzing and solving independent parts Machinery Manufacturing Technology, a machine tool design Fixture for the typical process equipment, and improve the structure of design capability for future graduates to design their own future and will be engaged in the work of a adaptability training, thus laying a good foundation.
目 錄
序言……………………………………………………………1
1.零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定…………………… 2
1.1零件的工藝分析…………………………………………2
2.零件的生產(chǎn)類型 ………………………………………… 2
二、選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖 ………………2
1.選擇毛坯 ………………………………………………… 2
2.確定機(jī)械加工余量 ……………………………………… 3
3.確定毛坯尺寸 …………………………………………… 3
4.設(shè)計(jì)毛坯 ………………………………………………… 3
三、選擇加工方法，制定工藝路線………………………… 3
1.定位基準(zhǔn)的選擇……………………………………………3
2.零件表面加工方法的選擇…………………………………4
3.制定工藝路線………………………………………………4
四、工序設(shè)計(jì)……………………………………………………5
1.選擇加工設(shè)備與工藝裝備…………………………………5
2.確定工序尺寸（工序Ⅸ）…………………………………5
五、確定切削用量及基本時(shí)間（工序Ⅸ）……………………6
1.切削用量的計(jì)算……………………………………………6
2.基本時(shí)間tm的計(jì)算…………………………………………6
六、夾具設(shè)計(jì)……………………………………………………7
1.定位方案……………………………………………………7
2.夾緊機(jī)構(gòu)……………………………………………………7
3.導(dǎo)向裝置……………………………………………………7
4.夾具與機(jī)床連接元件………………………………………8
5.夾具體………………………………………………………8
七、設(shè)計(jì)體會(huì)……………………………………………………8
參考文獻(xiàn)………………………………………………………9
序言
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造技術(shù)機(jī)車和大部分專業(yè)課，并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的又一個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)使我們能綜合運(yùn)用機(jī)械制造技術(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，為今后的畢業(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。
一、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定
1.零件的工藝分析
通過(guò)對(duì)該零件圖的重新繪制，知原圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。該零件需要加工的表面均需切削加工，各表面的加工精度和表面粗糙度都不難獲得。以下是閥蓋需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求：
1.左右端面粗糙度為3.2，孔M10，此孔為加工其他孔的基準(zhǔn)。
2.φ20外圓面，粗糙度為12.5；φ26外圓，粗糙度為6.3，；φ36外圓左端面，粗糙度為12.5；
3.孔φ7，粗糙度為12.5；
根據(jù)各加工方法的經(jīng)濟(jì)精度及一般機(jī)床所能達(dá)到的位置精度，該零件沒(méi)有很難加工的孔，上述各孔的技術(shù)要求采用常規(guī)加工工藝均可以保證。
2.零件的生產(chǎn)類型
零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)：屬中批量生產(chǎn)。
二、選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計(jì)毛坯圖
1.選擇毛坯
該零件材料為鑄鋼，零件結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，為使零件有較好的力學(xué)性能，保證零件工作可靠，故采用模鍛成形。這從提高生產(chǎn)效率保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。零件形狀并不復(fù)雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，內(nèi)孔不鑄出。毛坯尺寸通過(guò)確定加工余量后再?zèng)Q定。
2.確定機(jī)械加工余量
根據(jù)鍛件質(zhì)量、零件表面粗糙度、形狀復(fù)雜系數(shù)查2-28表得。
鍛件孔的精鉸：0.05mm.粗鉸：0.95mm.鉆：0.94mm.
3.確定毛坯尺寸
毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查得的余量值即可。 4.設(shè)計(jì)毛坯
（1）確定圓角半徑
查表得：
外圓角半徑 r=2.5mm
內(nèi)圓角半徑 R=8mm
（2）確定模鍛斜度
查表得：
模鍛斜度為：5°～10°。
三、選擇加工方法，制定工藝路線
1.定位基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)的選擇：按有關(guān)基準(zhǔn)的選擇原則，即當(dāng)零件有不加工表面時(shí)，應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)；若零件有若干不加工表面時(shí)，則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度高的不加工表面作粗基準(zhǔn)?，F(xiàn)以零件的側(cè)面為主要的定位粗基準(zhǔn)。
精基準(zhǔn)的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準(zhǔn)確方便，依據(jù)“基準(zhǔn)重合”原則和“基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則，選擇以圓柱體的Φ68孔為精基準(zhǔn)。
2.零件表面加工方法的選擇
（1）左右端面 為未注公差尺寸，表面粗糙度為Ra3.2，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級(jí)按IT13，需進(jìn)行粗銑
（2）Φ35孔 公差等級(jí)為IT11，表面粗糙度為Ra12.5，需進(jìn)行鉆和粗鉸。
（3）M10孔 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級(jí)按IT13，表面粗糙度為Ra25，需進(jìn)行鉆，并攻絲。
（4）φ20凹槽及外圓 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級(jí)按IT13，粗糙度為12.5，粗車即可。
（5）4-φ7孔并锪孔φ16 為未注公差尺寸，根據(jù)GB 1800-79規(guī)定起公差等級(jí)按IT13，表面粗糙度為Ra12.5，需進(jìn)行鉆
3.制定工藝路線
工序Ⅰ：粗銑左右兩水平端面。
工序Ⅱ：車φ20凹槽及外圓面。
工序Ⅲ：鉆、攻絲M10的孔。
工序Ⅳ：鉆4-φ7孔及鍃孔16。
工序Ⅴ：清洗。
工序Ⅵ:終檢。
四、工序設(shè)計(jì)
1.選擇加工設(shè)備與工藝裝備
2.確定工序尺寸
由表可查得，M10mm的孔粗鉸余量Z粗鉸=0.95mm；鉆孔余量Z鉆=9.8mm。查表可依次確定各工步尺寸的加工精度等級(jí)為，粗鉸：IT10鉆：IT12；根據(jù)上述結(jié)果，再查標(biāo)準(zhǔn)公差數(shù)值表可確定各工步的公差值分別為，粗鉸：0.070mm;鉆：0.180mm。
綜上所述，該工序各工步的工序尺寸及公差分別為，鉆孔：Φ9.80 mm攻絲：M10mm.
工序號(hào)
設(shè)備
工 藝 裝 備
工序Ⅰ
X62臥式銑床
銑刀、游標(biāo)卡尺、專用夾具
工序Ⅱ
CA6140臥式車床
車刀、游標(biāo)卡尺、四爪卡盤
工序Ⅲ
組合鉆床
麻花鉆、內(nèi)徑千分尺、專用夾具，絲錐
工序Ⅳ
清洗機(jī)
工序Ⅴ
塞規(guī)、百分表、卡尺等
五、確定切削用量及基本時(shí)間
1.切削用量的計(jì)算
（1）鉆孔工步
①被吃刀量的確定 取ap=9.8mm。
②進(jìn)給量的確定 由表5-22，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.3mm/r。
③切削速度的計(jì)算 由表5-22，按工件材料為45鋼的條件選取，切削速度v可取為22m/min。由公式n=1000v/Πd可求得該工序鉆頭轉(zhuǎn)速n=538.95r/min,參照表所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=545r/min.再將此轉(zhuǎn)速代入公式，可求出該工序的實(shí)際鉆削速度v=nΠd/1000=22.2m/min.
(2)粗鉸工步
①被吃刀量的確定 取ap=0.95mm。
②進(jìn)給量的確定 由表5-31，選取該工步的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f=0.45mm/r。
③切削速度的計(jì)算 由表5-31，切削速度v可取為4m/min。由公式n=1000v/Πd可求得該工序鉸刀轉(zhuǎn)速n=150.85 r/min,參照表所列Z525型立式鉆床的主軸轉(zhuǎn)速，取轉(zhuǎn)速n=195 r/min.再將此轉(zhuǎn)速代入公式，可求出該工序的實(shí)際切削速度v=nΠd/1000=8.5m/min.
2.基本時(shí)間tm的計(jì)算
（1）鉆孔工步 根據(jù)表5-41，鉆孔的基本時(shí)間可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得。式中l(wèi)=12mm;l2=1mm;l1=(D/2)×cotkr+(1～2)=（13mm/2）×cot54°+1mm=5.7mm;f= 0.3mm/r;n= 545r/min.將上述結(jié)果代入公式，則該工序的基本時(shí)間tj=(12mm+1mm+5.7mm)/(0.3mm/r×545r/min)=0.114min=6.86s。
（2） 攻絲 根據(jù)表5-41，可由公式tj=L/fn=(l+l1+l2)/fn求得該工序的基本時(shí)間。l1、l2由表5-42按kr=15°、ap=(D-d)/2=(13.95mm-13mm)/2=0.475mm的條件查得l1=2.8mm；l2=3mm；而l=12mm；f=0.45mm/r; n=195r/min.將上述結(jié)果代入公式，則該工序基本時(shí)間tj=（12mm+2.8mm+3mm）/（0.45mm/r×195r/min）=0.203min=12.2s。
六、夾具設(shè)計(jì)鉆孔7
1.定位方案
工件以一端面和Φ26外圓為定位基準(zhǔn)，采用平面和定位銷組合定位方案，在定位平面及定位銷的圓柱面上定位，其中平面限制3個(gè)自由度、短圓柱銷限制2個(gè)自由度，共限制了五個(gè)自由度。由于加工的孔是與26共軸線的，所以繞Z軸的旋轉(zhuǎn)不需要限制。
2.夾緊機(jī)構(gòu)
根據(jù)生產(chǎn)率要求，運(yùn)用手動(dòng)夾緊可以滿足。采用彈簧壓板夾緊機(jī)構(gòu)，通過(guò)擰螺母實(shí)現(xiàn)對(duì)工件的上表面夾緊。壓板夾緊力主要作用是防止工件在切削力的作用下產(chǎn)生震動(dòng)。由于夾緊力與鉆孔時(shí)產(chǎn)生的力方向相同，所以可免去夾緊力的計(jì)算。
3.導(dǎo)向裝置
采用可換鉆套作為導(dǎo)向裝置，選用JB/T 8045.3-1999。鉆套高度H=20mm，排削間隙h=5mm.
4.夾具與機(jī)床連接元件
在夾具體上設(shè)計(jì)座耳，用T形螺栓固定。
3.1 定位基準(zhǔn)及定位元件的選擇
由零件圖可知：根據(jù)頂面四孔的軸線與?26外圓的尺寸要求，在對(duì)孔進(jìn)行加工前，?26外圓mm孔及其大端端面已按其加工技術(shù)要求加工，因此，?26外圓mm孔及其大端端面定位精基準(zhǔn)（設(shè)計(jì)基準(zhǔn)）來(lái)滿足其面上四孔加工的尺寸要求。
3.2 切削力及夾緊力的計(jì)算
由資料《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得：
切削力公式：
式中 ，
即：
實(shí)際所需夾緊力：《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：
安全系數(shù)K可按下式計(jì)算：
式中：為各種因素的安全系數(shù)，見(jiàn)參考文獻(xiàn)《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得：
所以
由計(jì)算可知所需實(shí)際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便，決定選用手動(dòng)螺旋夾緊機(jī)構(gòu)。
，，
螺旋夾緊時(shí)產(chǎn)生的夾緊力：
式中參數(shù)由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可查得：
，，，，
其中：
由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》得：原動(dòng)力計(jì)算公式：
由上述計(jì)算易得：
因此采用該夾緊機(jī)構(gòu)工作是可靠的。
3.3 定位誤差分析與計(jì)算
該夾具以?80H9()孔及其大端端面為定位基準(zhǔn)，要求保證孔軸線與左側(cè)面間的尺寸公差。為了滿足工序的加工要求，必須使工序中誤差總和等于或小于該工序所規(guī)定的工序公差。
孔與面為線性尺寸一般公差。根據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定，由《互換性與技術(shù)測(cè)量》可知：
取m（中等級(jí)）即 ：尺寸偏差為、
由《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》可得：
(1) 定位誤差：定位尺寸公差，在加工尺寸方向上的投影，這里的方向與加工方向一致。即：故
(2) 夾緊安裝誤差，對(duì)工序尺寸的影響均小。即：
(3) 磨損造成的加工誤差：通常不超過(guò)
(4) 夾具相對(duì)刀具位置誤差：鉆套孔之間的距離公差，按工件相應(yīng)尺寸公差的五分之一取。即
誤差總和：
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。
六、夾具設(shè)計(jì)--鉆M10孔
本夾具主要用來(lái)對(duì)M10孔進(jìn)行加工，這個(gè)孔尺寸精度要求為H7，表面粗糙度Ra1.6，鉆、攻絲以可滿足其精度。所以設(shè)計(jì)時(shí)要在滿足精度的前提下提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
、夾具設(shè)計(jì)
、定位分析
（1）定位基準(zhǔn)的選擇
據(jù)《夾具手冊(cè)》知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。故加工M10孔時(shí)，采用φ26的外圓面和其的下端面作為定位基準(zhǔn)。
（2）定位誤差的分析
定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為V形塊與定位塊，因?yàn)樵摱ㄎ辉亩ㄎ换鶞?zhǔn)為孔的軸線，所以基準(zhǔn)重合△B=0，由于存在間隙，定位基準(zhǔn)會(huì)發(fā)生相對(duì)位置的變化即存在基準(zhǔn)位移誤差。
△Y=0.707δd=0.707×0.025mm=0.0177mm
切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：Φ9.8的麻花鉆，。
①鉆孔切削力：查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》P70表3-6，得鉆削力計(jì)算公式：
式中 P───鉆削力
t───鉆削深度, 80mm
S───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量, 0.25mm
D───麻花鉆直徑, Φ23mm
HB───布氏硬度，140HBS
所以
=800（N）
鉆孔的扭矩：
式中 S───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量, 0.25mm
D───麻花鉆直徑, Φ23mm
HB───布氏硬度，140HBS
=×0.014××
=1580(N?M)
②擴(kuò)孔時(shí)的切削力：查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》P70表3-6，得鉆削力計(jì)算公式：
式中 P───切削力
t───鉆削深度, 80mm
S───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量, 0.3mm
D───擴(kuò)孔鉆直徑, Φ24.8mm
HB───布氏硬度，140HBS
所以
= 873（N）
擴(kuò)孔的扭矩：
式中 t───鉆削深度, 80mm
S───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量, 0.3mm
D───麻花鉆直徑, Φ24.8mm
HB───布氏硬度，140HBS
=1263（N?M）
②鉆孔夾緊力：查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》P70表3-6，查得工件以V形塊和定位塊定位時(shí)所需夾緊力計(jì)算公式：
式中 φ───螺紋摩擦角
───平頭螺桿端的直徑
───工件與夾緊元件之間的摩擦系數(shù),0.16
───螺桿直徑
───螺紋升角
Q ───手柄作用力
L ───手柄長(zhǎng)度
則所需夾緊力
=399（N）
根據(jù)手冊(cè)查得該夾緊力滿足要求，故此夾具可以安全工作。
夾具操作說(shuō)明
此次設(shè)計(jì)的夾具夾緊原理為：通過(guò)φ26外圓、平面和側(cè)面為定位基準(zhǔn)，在V形塊、支承板和擋銷上實(shí)現(xiàn)完全定位，以鉆模板引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工。采用手動(dòng)螺旋快速夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件。
七、設(shè)計(jì)體會(huì)
在這次設(shè)計(jì)中，我明確設(shè)計(jì)目的.綜合應(yīng)用了所學(xué)專業(yè)知識(shí),培養(yǎng)了自主動(dòng)手能力.將理論與實(shí)際結(jié)合起來(lái).在設(shè)計(jì)過(guò)程中,我遇到了很多的困難,出現(xiàn)過(guò)很多的錯(cuò)誤,但是這并不影響我學(xué)習(xí)知識(shí)的積極性,我懂的設(shè)計(jì)人員的艱辛,也對(duì)他們的付出表示敬意.經(jīng)過(guò)這次課程設(shè)計(jì),我有了更充分的自信.我相信一切困難都會(huì)有解決的辦法.同時(shí)通過(guò)這次設(shè)計(jì)為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及未來(lái)從事的工作打下了良好的基礎(chǔ)。
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