气缸阀体的工艺分析及夹具设计[毕业论文+CAD图纸]

夹具设计毕业论文：气缸阀体的工艺分析及夹具设计含论文，CAD图纸

摘要

设计就是根据任务书将学习到的理论知识，基础知识以及实践相结合起来的过程，同时也是我们对所学知识的总结。这次毕业设计的课题是汽缸阀体的工艺分析及夹具设计，这是因为设计的需要而进行的设计，尽管计算设计难度较大，查找相关的机械设计原理手册，以及设计的方法，是我们学习本专业，该具备条件。

在选定了相关设计零件的尺寸后，用Autocad进行设计和绘制主要有零件的内齿圈，端盖，外齿轴套等平面图和装配图，而且安排了合理的技术要要求和零件匹配零件加工和安装要求，最后是选用CAD/CAM建模，及编程，经过这些工序后，汽缸阀体的加工就基本完成。

目 录

第一章 零件加工工艺规程-------------------------------------------1
一、概述---------------------------------------------------------1
二、计算阀体生产纲领，确定其生产类型-----------------------------3
三、阀体的工艺性分析---------------------------------------------4
四、定位基准的选择-----------------------------------------------4
1、粗基准的选择------------------------------------------------4
2、精基准的选择------------------------------------------------5
3、辅助基准的应用----------------------------------------------5
五、阀体表面加工方法的选择---------------------------------------6
六、阀体加工工艺路线---------------------------------------------7
七、加工设备及刀具、夹具、量具的选择-----------------------------8
八、确定阀体加工余量及毛坯的尺寸---------------------------------9
1、确定阀体加工余量--------------------------------------------10
2、确定工序尺寸------------------------------------------------10
九、确定切削用量及基本时间---------------------------------------12
第二章 气缸阀体夹具的设计-----------------------------------------13
一、夹具设计的基本要求-------------------------------------------13
二、设计夹具时应注意的问题---------------------------------------13
三、夹具设计的一般步骤-------------------------------------------15
1、研究原始资料------------------------------------------------15
2、拟定夹具的结构方案------------------------------------------16
3、确定工件的夹紧方式，计算夹紧力------------------------------17
4、确定引导元件------------------------------------------------18
5、确定其他机构------------------------------------------------18
6、确定夹具体的结构类型----------------------------------------18
7、夹具精度分析与计算------------------------------------------19
四、钻夹具总图设计-----------------------------------------------19
五、绘制夹具零件图样---------------------------------------------21

第一章 机械加工工艺规程

一、概述

（一）、机械加工工艺规程是规定零件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。它是机械制造工厂最主要的技术文件。其具体作用如下。

（1）工艺规程是指导生产的主要技术条件，是指挥现场生产的依据。对于大批大量生产的工厂，由于生产组织严密，分工细致，要求工艺规程比较详细，才能便于组织和指挥生产。对于单件小批生产的工厂，工艺规程可以简单些。但无论生产规模大小，都必须有工艺规程，否则生产调度、技术准备、关键技术研究、器材配置等都无法安排，生产将陷入混乱。同时，工艺规程也是处理生产问题的依据，如产品质量问题，可按工艺规程来明确各生产单位的责任。按照工艺规程进行生产，便于保证产品质量、获得较高的生产效率和经济效率。

（2）工艺规程是生产组织和管理工作的基本依据。首先，有了工艺规程，在新产品投入生产之前，就可以进行有关生产前的技术准备工作。例如为零件的加工准备机床，设计专用的工、夹、量具等。其次，工厂的设计和调度部门根据工艺规程，安排各零件的投料时间和数量、调整设备负荷，各工作地按工时定额有节奏地进行生产等，使整个企业的各科室、车间、工段和工作地紧密配合，保证均衡地完成生产计划。

（3）工艺规程是新建和改（扩）建工厂或车间的基本资料。在新建和改（扩）建工厂或车间时，只有依据工艺规程才能确定生产所需要的机床和其他设备的种类、数量和规格；车间的面积；机床的布局；生产工人的工种、技术等级及数量；辅助部门的安排。
工艺规程并不是固定不变的，它是生产工人和技术人员在生产过程中实践的总结，它可以根据生产实际情况进行修改，使其不断改进和完善，但必须有严格的审批手续。

（二）工艺规程制定的原则

工艺规程制定的原则是优质、高产、低成本，即在保证质量的前提下，争取最好的经济效益。在指定工艺规程时应注意下列问题：

1、技术上的先进性

在制定工艺规程时，要了解国内外本行业的工艺技术的发展水平，通过必要的工艺实验，积极采用适用的先进工艺和工艺设备。

2、经济上的合理性

在一定的生产条件下，可能会出现几种能保证零件技术要求的工艺方案，此时应通过核算或相互对比，选择经济上最合理的方案，使产品的能源、材料的消耗和生产成本最低。

3、有良好的劳动条件

在制定工艺规程时，要注意保证工人操作时有良好而安全的劳动条件。因此，在工艺方案上要注意采用机械化或自动化措施，以减轻工人繁杂的体力劳动。

（三）制定工艺规程时的原始资料

制定工艺规程时的原始资料主要有：

1、产品图样及技术条件。如产品的装配图样及零件图样；

2、产品的工艺方案。如产品的验收质量标准、毛坯资料等；

3、产品零部件工艺路线表或车间分工明细表，以了解产品及企业的管理情况；

4、产品的生产纲领（年产量）。以便确定生产类型；

5、本企业的生产条件，为了使制定的工艺规程切实可行，一定要了解本企业的生产条件。如毛坯的生产能力，工人的技术水平以及专业设备与工艺设备的制造能力、企业现有设备的状况等；

6、有关工艺标准。如各种工艺手册和图册，还应熟悉本企业的各种企业标准和行业标准；

7、有关设备及工艺装备的资料。对于本工艺规程选用的设备和工艺装备应有深入地了解，如规格、性能、新旧程度和现有精度等；

8、国内外同类产品的有关工艺资料。工艺规程的制定，要经常研究国内外有关工艺技术资料，积极引进适用的先进工艺技术资料，积极引进适用的先进工艺技术，以获得最大的经济效益。

（四）制定工艺规程的步骤

1、计算零件的生产纲领、确定生产类型。

2、分析产品装配图样和零件图样。主要包括零件的加工工艺性、装配工艺性、主要加工表面及技术要求，了解零件在产品中的功用。

3、确定毛坯的类型、结构形状、制造方法等。

4、拟定工艺路线。包括选择定位基准，确定各表面的加工方法、划分加工阶段，确定工序的集中和分散程度，合理安排加工顺序等。

5、确定各工序的加工余量，计算工序尺寸及公差。

6、选择设备及工艺装备。

7、确定切削用量及计算时间定额。

8、填写工艺文件。

（五）工艺文件格式

将工艺文件的内容，填入具有一定格式的卡片，即成为生产准备和施工依据的工艺文件。常用的工艺文件的格式有以下几种。

（1）机械加工工艺过程卡。这种卡片以工序为单位，简要地列出整个零件加工所经过的工艺路线（包括毛坯制造、机械加工和热处理等）。它是制定其他工艺文件的基础，也是生产准备、编排作业计划和组织生产的依据。在这种卡片中，由于各工序的说明不够具体，故一般不直接指导工人操作，而多作为生产管理方面使用。但在单件小批生产中，由于通常不编制其他较详细的工艺文件，就以这种卡片指导生产。

（2）机械加工工艺卡片。机械加工工艺卡片是以工序为单位，详细地说明整个工艺过程的一种工艺文件。它是用来指导工人生产和帮助车间管理人员和技术人员掌握整个零件加工过程的一种主要技术文件，广泛用于成批生产的零件和重要零件的小批生产中。机械加工工序卡片内容包括零件的材料、毛坯、工序号、工序名称、工序内容、工艺参数、操作要求以及采用的设备和工艺装备等。

（3）机械加工工序卡片。机械加工工序卡片是根据机械加工工艺卡片为一道工序制订的。它更详细地说明整个零件各个工序的要求，是用来具体指导工人操作的工艺文件。在这种卡片上要画工序简图，说明该工序每一工步的内容、工艺参数、操作要求以及所用的设备及工艺装备。一般用于大批大量生产的零件。

二、计算生产纲领，确定生产类型

零件图所示为气缸内的阀体，该产品年产量为5000台，设其备品率为16%，废品率为2%，现制订该零件的机械加工工艺规程。

零件图 阀体

技术要求

1、未注倒角R5;

2、锐边去毛刺;

3、斜孔直径 mm;

N=Q•n(1+a%+b%)

=5000×1×(1+16%+2%)

=5900件/年

阀体的年产量为5900件/年,现通过计算,根据教材,生产类型与生产纲领的关系,可确定其生产类型为大批量生产。

三、阀体的工艺性分析

零件的图样的视图正确，完整、尺寸、公差及技术要求齐全。但基准孔 要求Ra1.6um有些偏高。本零件各表面的加工，除了 与 的圆的表面应达到粗糙度Ra3.2um，其余加工表面都应达到粗糙度Ra1.6um。该零件需加工进气口，出气口，端面及轮廓、孔系。关于2个 的斜孔，其位置一个是由 与 两孔之间；向右上方倾斜的斜孔，另一个孔也是由 与 两孔之间贯穿的，向右下方倾斜的斜孔。由于加工时，较难定位，故要较精确地保证上述要求则比较困难。分析该两小孔是做通气孔之用，位置精度不需要太高的要求，只要钻到 孔之内，能使气路畅通，因此2个 的斜孔加工亦不成问题。

零件的进气口应加工一螺纹孔，为M12深10， 的孔与 的孔相贯，孔表面也应加工。零件的出气口应加工两个螺纹孔M8，孔表面也要加工。

四、定位基准的选择

当根据工件加工要求应限制的自由度后，某一方向自由度的限制往往会有几个定位基准可选择，此时提出了如何正确选择定位基准的问题。

定位基准有粗基准和精基准之分。在加工起始工序中，只能用毛坯上未曾加工过的表面作为定位基准，则该表面称为粗基准。利用已加工过的表面作为定位基准，则称为精基准。

1、粗基准的选择

选择粗基准时。主要考虑两个问题：一是保证加工面与不加工面之间的相互位置精度要求；二是合理分配各加工面的加工余量。具体选择时参考以下原则。

（1）对于同时具有加工表面和不加工表面的零件，为保证不加工表面与加工表面之间的位置精度，应选择不加工表面作为粗基准。如果零件上有多个不加工表面，则以其中与加工表面相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。

（2）对于具有较多加工表面的工件，选择粗基准时，应考虑合理分配各加工表面的加工余量。合理分配加工余量是指以下两点。

1）应保证各主要表面都有足够的加工余量。

2）对于工件上的某些重要表面，为了尽可能使其表面加工余量均匀，则应选择重要表面作为粗基准。

（3）粗基准应避免重复使用。在同一尺寸方向上，粗基准通常只能是使用一次，以免产生较大的定位误差。

（4）选作粗基准的平面应平整，没有浇冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠。

2、精基准的选择

精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便、夹具结构简单。选择精基准一般应考虑如下原则。

（1）“基准重合”原则。为了较容易地获得加工表面对其设计基准的相对位置精度要求，应选择加工表面的设计基准为其定位基准。这一原则成为基准重合原则。

（2）“基准统一”原则。当工件以某一组精基准定位可以比较方便地加工其他表面时，应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位，这就是“基准统一”原则。

（3）“自为基准”原则。当工件精加工或光整加工工序要求余量尽可能小而均匀时，应选择加工表面本身作为定位基准，这就是“自为基准”原则。

（4）“互为基准”原则。为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可采用互为基准反复加工的原则。例如加工精密齿轮时，先以内孔定位加工齿形面，齿形淬硬后需进行磨齿。因齿面淬硬层较薄，所以要求磨削余量小而均匀。此时可用齿面为定位基准磨内孔，再以内孔为定位基准磨齿面，从而保证齿面的磨削余量均匀，且与齿面的相互位置精度又较易得到保证。

（5）精基准选择应保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便。

应该指出，上述粗精基准选择原则，常常不能全部满足，实际应用时往往会出现相互矛盾的情况，这就要求综合考虑，分清主次，着重解决主要矛盾。

3、辅助基准的应用

工件定位时，为了保证加工表面的位置精度，大多优先选择设计基准或装配基准作为主要定位基准，这些基准一般为零件上的主要表面。但有些零件在加工中，为装夹方便或易于实现基准统一，人为地制造一种定位基准。如毛坯上的工艺凸台和轴类零件加工时的中心孔。这些表面不是零件上的工作表面，只是为满足工艺需要而在工件上专门设计的定位基准称为辅助基准。

此外某些零件上的次要表面（非配合表面），因工艺上宜作定位基准而提高其加工精度和表面质量以便定位时使用。这种表面也称为辅助基准。

本零件是气缸阀体，孔是其设计基准（亦是装配基准和测量基准），为避免由于不重合而产生的误差，应选孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。具体而言，即选中 的孔及一端面作为精基准。
由于阀体许多表面都需加工，而孔作为精基准应进行加工，因此应选一端面为定位基准。外圆 处，表面平整，无缺陷，定位可靠，可选为粗基准。

五、阀体表面加工方法的选择

本零件的加工面有外圆、内孔、端面、槽及小孔、斜孔等，材料为HT200。参考教材中有关资料，其加工方法选择如下：

（1） mm外圆面：为标公差尺寸，公差等级为IT9,表面粗糙度为Ra3.2um,需进行粗车及半精车。

（2） 外圆面：未注公差尺寸，表面粗糙度为Ra3.2um,粗车半精车即可。

（3） 外圆面：公差等级为IT9，表面粗糙度为Ra3.2um, 粗车半精车即可。

（4） 的内孔：公差等级为IT8, 表面粗糙度为Ra1.6um，需进行粗车、半精车及精车。

（5） 的内孔：为未注公差尺寸，表面粗糙度为Ra1.6um，需进行粗车、半精车及精车。

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