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黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
本次畢業(yè)設(shè)計(jì)題目為轉(zhuǎn)向控制閥上蓋加工工藝與專用機(jī)床夾具設(shè)計(jì)。設(shè)計(jì)中在分析轉(zhuǎn)向控制閥上蓋結(jié)構(gòu)和工藝特點(diǎn)的基礎(chǔ)上，確定毛坯的類型與尺寸，擬定加工工藝路線，應(yīng)用計(jì)算法和查表法確定加工表面的加工余量，計(jì)算各工序的切削用量，從而制定一套適合車輛轉(zhuǎn)向控制閥加工的工藝規(guī)程。在設(shè)計(jì)完成工藝規(guī)程后，為了方便和優(yōu)化轉(zhuǎn)向控制閥上蓋的加工，通過具體的加工步驟完成了對其車削加工時(shí)的車床夾具的設(shè)計(jì)和鉆鉸用量的計(jì)算。設(shè)計(jì)中詳盡闡述車床夾具和車床夾具的設(shè)計(jì)思路和具體方案，并用AutoCAD繪制了兩套套完整的夾具圖紙。
關(guān)鍵詞：轉(zhuǎn)向控制閥上蓋；工藝規(guī)程；定位；夾緊；車床夾具；鉆床夾具
I
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
ABSTRACT
This paper presents how to make the production process of distributing valve’s cover and how to design the lathe fixture. On the basis of analysing the structure and the process characteristics of the distributing valve’s cover,it definites the type and size of rough,draws out processing route,uses numeration and querying method to definite the machining allowance of surface,and counts machining data of evey process,so it draws out a set of the produtiong process of distributing valve’s cover.After completing the production process,it designs the lathe fixture and calculation of the amount of drilling hinge for easy to process the cover.It goes into the design solutions,and uses AutoCAD to draw a set of complete drawing of lathe fixture.
Key words: ；Production process; Location; Clamping； Lathe fixture；
Drilling jig
II
目 錄
摘 要 I
ABSTRACT II
第1章 緒 論 1
1.1 研究的目的及意義 1
1.2 研究對象 2
1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 2
1.4 本研究課題的內(nèi)容 3
第2章 零件的分析 5
2.1 轉(zhuǎn)向控制閥上蓋的作用 5
2.2 零件的工藝分析 5
2.2.1 某汽車的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型 5
2.2.2 零件結(jié)構(gòu)的機(jī)械加工工藝性 6
2.2.3 零件結(jié)構(gòu)的裝配工藝性 7
2.2.4 轉(zhuǎn)向控制閥上蓋的技術(shù)要求 7
2.3 本章小結(jié) 8
第3章 轉(zhuǎn)向控制閥上蓋工藝規(guī)程的編制 9
3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 9
3.2 工藝路線的制定 10
3.3 機(jī)械加工余量及工序尺寸的確定 11
3.3.1 加工余量的概述 11
3.3.2 計(jì)算法確定孔各工序加工余量 13
3.3.3 查表法確定加工余量 16
3.4 切削用量的確定 18
3.4.1 切削用量的選擇原則 18
3.4.2 車削用量的選擇計(jì)算 20
3.5 本章小結(jié) 22
第4章 車床夾具的設(shè)計(jì) 23
4.1 車床夾具的概述： 23
4.1.1 機(jī)床夾具的作用 23
4.1.2 機(jī)床夾具的組成 23
4.1.3 車床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn) 24
4.2 車床夾具的設(shè)計(jì)思想 24
4.2.1 車床夾具設(shè)計(jì)的要求 24
4.2.2 車床夾具的設(shè)計(jì)方案 24
4.2.3 夾具的主要零件動(dòng)作及原理 26
4.3 夾具定位元件與定位精度 27
4.3.1 工件加工時(shí)限制的自由度 27
4.3.2 定位元件的尺寸公差 28
4.3.3 定位誤差的分析計(jì)算 28
4.4 切削力的分析計(jì)算 29
4.4.1 切削加工時(shí)的切削力 29
4.4.2 半精車左端工序中切削力計(jì)算公式參數(shù) 29
4.4.3 車削的切削力 30
4.4.4 切削功率的計(jì)算 30
4.5 夾緊力的計(jì)算 31
4.5.1 車削力，工件受力圖 31
4.5.2 由理論力學(xué)知識分析計(jì)算 32
4.5.3 確定使用夾緊力 32
4.5.4 確定汽缸直徑 33
4.6 強(qiáng)度校核 33
4.7 夾具設(shè)計(jì)技術(shù)要求 34
4.7.1 夾具的技術(shù)要求 34
4.7.2 夾具的裝配順序說明 35
4.7.3 氣動(dòng)夾緊的動(dòng)力裝置 35
4.8 本章小結(jié) 35
第5章 鉆床夾具的設(shè)計(jì) 36
5.1 主要工序的安排 36
5.2 鉆鉸用量的計(jì)算 37
5.2.1. 鉆削用量 37
5.2.2. 鉸削用量 39
5.3 切削力的計(jì)算 41
5.4 鉆套設(shè)計(jì) 41
5.5 本章小結(jié) 42
結(jié) 論 43
參考文獻(xiàn) 44
致 謝 46
附錄A 47
附錄B 52
第1章 緒 論
1.1 研究的目的及意義
機(jī)械加工工藝規(guī)程是規(guī)定產(chǎn)品或零部件機(jī)械加工工藝過程和操作方法等的工藝文件，是一切有關(guān)生產(chǎn)人員都應(yīng)嚴(yán)格執(zhí)行、認(rèn)真貫徹的紀(jì)律性文件。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題的方法和手段都要通過機(jī)械加工工藝規(guī)程來體現(xiàn)。因此，機(jī)械加工工藝規(guī)程是一個(gè)重要而又嚴(yán)肅的工作。這就要求技術(shù)人員從生產(chǎn)實(shí)際出發(fā)，理論聯(lián)系實(shí)際，和工人結(jié)合起來，才能做好這一工作，意義如下。
（1）工藝規(guī)程是指導(dǎo)生產(chǎn)的主要技術(shù)文件，是指揮現(xiàn)場生產(chǎn)的依據(jù)。對于大批量生產(chǎn)的工廠，由于生產(chǎn)組織嚴(yán)密，分工細(xì)致，因此要求工藝規(guī)程比較詳細(xì)，才能便于組織和指導(dǎo)生產(chǎn)。對于單件，小批量生產(chǎn)的工廠，生產(chǎn)分工比較粗糙，制訂工藝規(guī)程也相應(yīng)可以簡單些。但無論生產(chǎn)規(guī)模的大小，都必須有工藝規(guī)程，否則生產(chǎn)調(diào)度，技術(shù)準(zhǔn)備，關(guān)鍵技術(shù)研究都無法安排，生產(chǎn)將陷入混亂。另外，由于工藝規(guī)程是技術(shù)指導(dǎo)性圍殲，在處理生產(chǎn)上各種問題時(shí)，是全廠人員共同的依據(jù)，如發(fā)生質(zhì)量問題，可按工藝規(guī)程的要求來明確各有關(guān)生產(chǎn)單位的責(zé)任。工藝規(guī)程依然是技術(shù)制導(dǎo)性文件，但它不是不能改動(dòng)，可以根據(jù)生產(chǎn)實(shí)際情況進(jìn)行修改，但必須有嚴(yán)格的審批手續(xù)。
（2）工藝規(guī)程是進(jìn)行組織生產(chǎn)，做好生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備的主要文件。對于原有工廠，當(dāng)進(jìn)行新產(chǎn)品試生產(chǎn)時(shí)，首先要制訂零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及其他工藝規(guī)程，從而知道零件的加工要經(jīng)過哪些車間，哪些設(shè)備，需要多少工人和生產(chǎn)面積，要購買或自制哪些工藝裝備，以及要開展哪些關(guān)鍵技術(shù)課題的研究。
（3）在工藝規(guī)程付諸實(shí)現(xiàn)的過程中，可以根據(jù)時(shí)間結(jié)果，不斷地總結(jié)積累經(jīng)驗(yàn)，因此，有了工藝規(guī)程，就便于總結(jié)和積累生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn)[1]。
制造技術(shù)是各行各業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，而在制造業(yè)中，機(jī)床夾具又是不可或缺的工藝裝備，它直接影響著產(chǎn)品的加工精度，勞動(dòng)生產(chǎn)率和制造成本。因此機(jī)床夾具設(shè)計(jì)在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備中占有極其重要地位。工件在切削加工前必須在機(jī)床上占有一個(gè)正確的位置，才能使加工后達(dá)到工序加工的要求[2]。
由于市場需求的變化多端及機(jī)電產(chǎn)品的競爭日益激烈，產(chǎn)品更新?lián)Q代周期短，多品種，中小批量生產(chǎn)比例在提高，為了適應(yīng)現(xiàn)代機(jī)械工業(yè)向高精尖方向發(fā)展需要，現(xiàn)代機(jī)床夾具也必須與時(shí)俱進(jìn)，傳統(tǒng)的生產(chǎn)技術(shù)裝備工作和傳統(tǒng)夾具結(jié)構(gòu)已不適應(yīng)新生產(chǎn)特點(diǎn)，其發(fā)展朝著標(biāo)準(zhǔn)化、可調(diào)化、組合化、精密化、高效自動(dòng)化的方向發(fā)展[4]。
1.2 研究對象
車輛轉(zhuǎn)向控制閥即轉(zhuǎn)向控制閥是汽車轉(zhuǎn)向系動(dòng)力轉(zhuǎn)向器中的一個(gè)重要組成部分，轉(zhuǎn)向控制閥通過轉(zhuǎn)向控制閥塞相對閥體的軸向運(yùn)動(dòng)來控制液壓油的流向，以達(dá)到操縱動(dòng)力缸進(jìn)行轉(zhuǎn)向加力的目的。轉(zhuǎn)向控制閥的上蓋上接轉(zhuǎn)向器殼，下接轉(zhuǎn)向控制閥，其作用是連接轉(zhuǎn)向器殼，并與轉(zhuǎn)向控制閥組成一個(gè)密封的整體，與其內(nèi)的各結(jié)構(gòu)一起完成軸向加力隨動(dòng)作用[6]。對車輛轉(zhuǎn)向控制閥上蓋加工工藝規(guī)程的編制就是用表格的形式將機(jī)械加工工藝過程的內(nèi)容書寫出來，成為指導(dǎo)性文件。
隨著機(jī)械制造業(yè)的發(fā)展，機(jī)床夾具的種類在不斷增加，出現(xiàn)了許多新穎的夾具，有通用夾具，專用夾具，組合夾具，通用可調(diào)與成組夾具。其中車床夾具專用夾具的一種，車床主要用于加工工件的內(nèi)外圓柱面，圓錐面，回轉(zhuǎn)面成形面，螺紋面及端平面，這些表面都是圍繞機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)軸線而形成的，所以大多數(shù)車具都是安裝在機(jī)床主軸上，加工時(shí)，夾具隨主軸一起旋轉(zhuǎn)，刀具做送進(jìn)運(yùn)動(dòng)。也有少數(shù)形狀不規(guī)則和尺寸較大的工件，把夾具安裝在床身或床鞍上，刀具則安裝在機(jī)床主軸上做旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)[5]。
1.3 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
制造技術(shù)是一個(gè)永恒的主題，是設(shè)想、概念、科學(xué)技術(shù)物化的基礎(chǔ)和手段，是國家經(jīng)濟(jì)與國防勢力的體現(xiàn)，是國家工業(yè)化的關(guān)鍵。世界上制造技術(shù)比較強(qiáng)的國家都是非常重視工藝的，眾所周知，德國、日本、美國、英國、意大利等國的制造技術(shù)比較發(fā)達(dá)。產(chǎn)品質(zhì)量上乘。機(jī)械制造科學(xué)技術(shù)的發(fā)展主要沿著“廣義制造”或稱大制造的方向發(fā)展，可以分為四個(gè)方面，即現(xiàn)代設(shè)計(jì)技術(shù)，現(xiàn)代成形和改性技術(shù)，現(xiàn)代加工技術(shù)，制造系統(tǒng)和管理技術(shù)。當(dāng)前，發(fā)展的重點(diǎn)是創(chuàng)新設(shè)計(jì)、并行設(shè)計(jì)、現(xiàn)代成形與改性設(shè)計(jì)、材料成形過程仿真和優(yōu)化、高速和超高速加工、精密工程與納米技術(shù)、數(shù)控加工技術(shù)、集成制造技術(shù)、虛擬制造技術(shù)、協(xié)同制造技術(shù)和工業(yè)工程等[7]。
夾具在其發(fā)展的200多年歷史中，大致經(jīng)歷了三個(gè)階段：第一階段，夾具在工件加工、制造的各工序中作為基本的夾持裝置，發(fā)揮著夾固工件的最基本功用。隨著軍工生產(chǎn)及內(nèi)燃機(jī)，汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，夾具逐漸在規(guī)模生產(chǎn)中發(fā)揮出其高效率及穩(wěn)定加工質(zhì)量的優(yōu)越性，各類定位、夾緊裝置的結(jié)構(gòu)也日趨完善，夾具逐步發(fā)展成為機(jī)床—工件—工藝裝備工藝系統(tǒng)中相當(dāng)重要的組成部分。這是夾具發(fā)展的第二階段。這一階段，夾具發(fā)展的主要特點(diǎn)是高效率。在現(xiàn)代化生產(chǎn)的今天，各類高效率，自動(dòng)化夾具在高效，高精度及適應(yīng)性方面，已有了相當(dāng)大的提高。隨著電子技術(shù)，數(shù)控技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代夾具的自動(dòng)化和高適應(yīng)性，已經(jīng)使夾具與機(jī)床逐漸融為一體，使得中，小批量生產(chǎn)的生產(chǎn)效率逐步趨近于專業(yè)化的大批量生產(chǎn)的水平。這是夾具發(fā)展的第三個(gè)階段，這一階段，夾具的主要特點(diǎn)是高精度，高適應(yīng)性?？梢灶A(yù)見，夾具在不一個(gè)階段的主要發(fā)展趨勢將是逐步提高。
制造技術(shù)是各行各業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，國際生產(chǎn)研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠里，約擁有數(shù)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3~4年就要更新50~80％左右專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量僅為10~20％左右。特別是近年來，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用。機(jī)床夾具又是一種不可或缺的工藝裝備，它直接影響著產(chǎn)品的加工精度，勞動(dòng)生產(chǎn)率和制造成本，因此機(jī)床夾具設(shè)計(jì)在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備中占有及其重要地位。
當(dāng)前我國是一個(gè)制造大國，世界制造中心將可能轉(zhuǎn)移到中國，這對我國的制造業(yè)是一個(gè)機(jī)遇和挑戰(zhàn)。要形成我們自己的世界制造中心就必須掌握先進(jìn)的制造技術(shù)，掌握核心技術(shù)，要有很高的制造技術(shù)水平，才能從制造大國成為制造強(qiáng)國[8]。
1.4 本研究課題的內(nèi)容
本次設(shè)計(jì)正文部分總共分為三大部分，分別為零件的分析，轉(zhuǎn)向控制閥工藝規(guī)程的編制和專用車床夾具的設(shè)計(jì)。
（1）零件的分析
對轉(zhuǎn)向控制閥主要有以下分析：
1）研究對象轉(zhuǎn)向控制閥的作用與結(jié)構(gòu)分析。
2）零件的工藝分析，包括生產(chǎn)綱領(lǐng)、生產(chǎn)類型的計(jì)算，毛坯的確定，零件結(jié)構(gòu)的機(jī)械加工工藝性，零件的裝配工藝性，零件的技術(shù)要求分析等。在這部分中，對零件進(jìn)行了詳細(xì)闡述，為下一部分的設(shè)計(jì)內(nèi)容做了充足的準(zhǔn)備。
（2）轉(zhuǎn)向控制閥工藝規(guī)程的編制
零件的工藝規(guī)程的編制，工藝規(guī)程編制的作用與意義如前所述，在這一部分中，主要解決的問題有：定位基準(zhǔn)的選擇，工藝路線的制定，應(yīng)用計(jì)算法與查表法確定機(jī)械加工余量與工序尺寸，最后為切削用量的確定。這部分中，計(jì)算量較大，需查閱大量的相關(guān)書籍與工藝手冊，結(jié)合金工實(shí)習(xí)時(shí)候的零件加工的經(jīng)驗(yàn)，借鑒參考別人的方法，仔細(xì)計(jì)算分析每一過程。
（3）專用車床夾具的設(shè)計(jì)
這部分分中詳細(xì)論述了車床夾具的組成原理與特點(diǎn)，根據(jù)零件結(jié)構(gòu)與工藝性能提出設(shè)計(jì)方案，然后對方案進(jìn)行詳細(xì)的分析，包括原理與結(jié)構(gòu)動(dòng)作的分析，最后對其進(jìn)行計(jì)算分析，包括定位元件的尺寸公差，定位誤差的分析計(jì)算，切削力的分析計(jì)算，夾緊力的分析計(jì)算，強(qiáng)度校核。在這一部分中，借鑒《金屬切削夾具設(shè)計(jì)圖冊》，結(jié)合零件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出本專用車床夾具，查閱《機(jī)械加工工藝手冊》確定夾具各構(gòu)件的尺寸，最后計(jì)算切削力，夾緊力并校核強(qiáng)度。
57
第2章 零件的分析
2.1 轉(zhuǎn)向控制閥上蓋的作用
汽車轉(zhuǎn)向系按能源的不同分為機(jī)械轉(zhuǎn)向系和動(dòng)力轉(zhuǎn)向系兩大類，現(xiàn)代汽車轉(zhuǎn)向系都由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)三大部分組成。
動(dòng)力轉(zhuǎn)向系是兼用駕駛員體力和發(fā)動(dòng)機(jī)董迪為轉(zhuǎn)向能源的轉(zhuǎn)向系。在正常情況下，汽車轉(zhuǎn)向所需的能量，只有一小部分有駕駛員提供，而大部分是由發(fā)動(dòng)機(jī)通過轉(zhuǎn)向加力裝置提供的。但是轉(zhuǎn)向加力裝置失效時(shí)，一般還應(yīng)該有駕駛員獨(dú)立承擔(dān)汽車轉(zhuǎn)向任務(wù)。因此，動(dòng)力轉(zhuǎn)向系是在機(jī)械轉(zhuǎn)向系的基礎(chǔ)上加設(shè)一套轉(zhuǎn)向加力裝置而形成的。其中加力裝置包括：轉(zhuǎn)向油罐、轉(zhuǎn)向液壓泵、轉(zhuǎn)向動(dòng)力缸、轉(zhuǎn)向控制閥。其中轉(zhuǎn)向控制閥的作用是通過轉(zhuǎn)向控制滑閥相對閥體的軸向運(yùn)動(dòng)來改變液壓油的流向，以達(dá)到操縱動(dòng)力缸進(jìn)行轉(zhuǎn)向加力的目的。
轉(zhuǎn)向控制閥上蓋在轉(zhuǎn)向器中，上接轉(zhuǎn)向器殼，下接轉(zhuǎn)向控制閥，凸緣80與轉(zhuǎn)向控制閥體作為裝配基準(zhǔn)。轉(zhuǎn)向控制閥上蓋中裝有推力球軸承、回位彈簧及回位擋圈所組成的回位裝置。轉(zhuǎn)向控制閥的作用：連接轉(zhuǎn)向器殼，并與轉(zhuǎn)向控制閥體組成一個(gè)密封的整體，與其內(nèi)的各結(jié)構(gòu)一起完成軸向加力隨動(dòng)作用[9]。
2.2 零件的工藝分析
2.2.1 某汽車的生產(chǎn)綱領(lǐng)和生產(chǎn)類型
設(shè)計(jì)生產(chǎn)任務(wù)為5000輛，一個(gè)汽車有一個(gè)轉(zhuǎn)向控制閥，對應(yīng)一個(gè)轉(zhuǎn)向控制閥上蓋，故一年的轉(zhuǎn)向控制閥上蓋的年產(chǎn)量為：
（2-1）
式中 Q——汽車產(chǎn)品的年生產(chǎn)綱領(lǐng)；
N——一輛（臺）汽車產(chǎn)品中相同零件數(shù)量；
——備品率；
——廢品率。
其中備品率為5%，廢品率為3% 則：
個(gè)
由于汽車生產(chǎn)機(jī)械加工類型的劃分，此種車屬于大批量生產(chǎn)。
大批量生產(chǎn)：每年制造的汽車零件品種少而穩(wěn)定，每個(gè)產(chǎn)品產(chǎn)量很大。一般情況下，每臺設(shè)備或工作地點(diǎn)常年重復(fù)地進(jìn)行某一工件的某一工序。大批量生產(chǎn)時(shí)，多數(shù)設(shè)備是生產(chǎn)率高的專用設(shè)備，而且它們是按照工件的工藝過程的順序安排的。
大批量生產(chǎn)的特征：
(1)產(chǎn)品：生產(chǎn)單一產(chǎn)品或系列化產(chǎn)品，數(shù)量很大，每臺設(shè)備常年生產(chǎn)某一種零件的某一工序。產(chǎn)品改型后，原生產(chǎn)設(shè)備難改裝。
(2)生產(chǎn)組織：采用流水線或自動(dòng)化生產(chǎn)線。按總成封閉組織生產(chǎn)或?qū)I(yè)化組織生產(chǎn)。
(3)生產(chǎn)設(shè)備：廣泛采用專用復(fù)合刀具，成型刀具；專用高效率量具或自動(dòng)化量具；高效率專用夾具。
(4)機(jī)床調(diào)整方法：工件在調(diào)整好的機(jī)床上加工。
(5)對毛坯的要求：采用高精度，余量小的各種毛坯。
2.2.2 零件結(jié)構(gòu)的機(jī)械加工工藝性
（1）轉(zhuǎn)向控制閥上蓋的主要加工表面都是旋轉(zhuǎn)表面組成，在車床進(jìn)行車削端面，凸緣，內(nèi)孔，進(jìn)刀和退刀都很方便。
（2）各加工表面彼此間明顯分開，加工表。面與非加工表面也明顯分開。
（3）工件加工時(shí)定位和夾緊都很可靠，穩(wěn)固，方便。加工左，右端時(shí)，用同一軸線上的兩位孔定位，夾緊時(shí)夾緊力方向與切削力方向一致，定位夾緊也較簡單[11]。
（4）有同軸度要求的內(nèi)孔和凸緣及有垂直度要求的前端面，可以在一次裝夾中以互為基準(zhǔn)加工出來，能很好地保證加工精度和位置精度。
（5）為了增加蓋壁的剛度，增加了7條加強(qiáng)筋，加強(qiáng)筋在轉(zhuǎn)向控制閥上蓋的外壁均勻分布。
（6）螺孔，由于在蓋外壁增加平面的凸臺，鉆孔加工就方便很多了，并且增加了螺紋連接長度。
2.2.3 零件結(jié)構(gòu)的裝配工藝性
（1）轉(zhuǎn)向控制閥上蓋與其內(nèi)的推力球軸承，回位彈簧及回位擋圈組成的回位裝置可進(jìn)行獨(dú)立裝配安裝于轉(zhuǎn)向器殼上，轉(zhuǎn)向控制閥體及其內(nèi)各部件也獨(dú)立裝配后安裝在轉(zhuǎn)向控制閥上蓋上。
（2）轉(zhuǎn)向控制閥上蓋有正確的安裝基準(zhǔn)，而且其精度也很高，凸臺作裝配基面與轉(zhuǎn)向控制閥體安裝，孔作為裝配基準(zhǔn)與轉(zhuǎn)向器殼進(jìn)行安裝。
2.2.4 轉(zhuǎn)向控制閥上蓋的技術(shù)要求
轉(zhuǎn)向控制閥上蓋是轉(zhuǎn)向控制閥的基礎(chǔ)零件，它與轉(zhuǎn)向控制閥本體的配合既有位置精度要求，又有嚴(yán)格的尺寸精度要求，以保證密封的可靠性。其他各管道孔與它的位置與尺寸都要求很高，其圖可見零件圖2.1，主要技術(shù)要求如下：
（1）端面，，，應(yīng)垂直于軸線，垂直度對，，為0.02，對為0.05。
（2）對同軸度公差0.06。
（3）對同軸度公差0.06。
（4）尺寸精度和表面粗糙度要求：
1)孔精度等級IT7，表面粗糙度。
2)孔精度等級IT8，表面粗糙度。
3)凸緣外圓精度等級為IT8，表面粗糙度為。
4)，表面粗糙度。
5)表面粗糙度，，表面距離為。
6)表面粗糙度，，表面距離為，IT8。
7)，表面粗糙度都為。
8)內(nèi)腔尺寸為自由精度，端面粗糙度。
從零件的技術(shù)要求可以看出：的軸線是零件的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，，面互為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，面為面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，面為面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，面還為螺孔中心線設(shè)計(jì)基準(zhǔn)[16]。
圖2.1 轉(zhuǎn)向控制閥上蓋零件圖
2.3 本章小結(jié)
本章分析了轉(zhuǎn)向控制閥的基本原理，簡單介紹了零件的工藝分析。對機(jī)械加工工藝性,零件結(jié)構(gòu)的裝配工藝性都做了詳細(xì)的說明，其中對轉(zhuǎn)向控制閥上蓋的技術(shù)要求進(jìn)行了詳盡的說明。轉(zhuǎn)向控制閥上蓋是轉(zhuǎn)向控制閥的基礎(chǔ)零件，它與轉(zhuǎn)向控制閥本體的配合既有位置精度要求，又有嚴(yán)格的尺寸精度要求，以保證密封的可靠性。
第3章 轉(zhuǎn)向控制閥上蓋工藝規(guī)程的編制
轉(zhuǎn)向控制閥上蓋的加工表面主要是端面和孔。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)要求，應(yīng)該從工藝上設(shè)法保證這些表面的尺寸精度，形狀精度，表面粗糙度和位置精度。所以必須確定定位基準(zhǔn)，工藝過程，選擇適當(dāng)?shù)募庸し椒╗12]。
3.1 定位基準(zhǔn)的選擇
（1）粗基準(zhǔn)：轉(zhuǎn)向控制閥上蓋右端的止口尺寸精度，位置精度，表面粗糙度要求都很高，而且其孔內(nèi)表面為裝配基準(zhǔn)，故為保證孔的加工精度，選用孔及其端面為定位粗基準(zhǔn)，從而在車床上進(jìn)行車削，加工出的孔。
（2）精基準(zhǔn)：轉(zhuǎn)向控制閥上蓋加工時(shí)，在車床上車削的平面和內(nèi)孔是為具有同一中心線的回轉(zhuǎn)表面，更好的貫徹基準(zhǔn)同一的原則，互為基準(zhǔn)的原則。車削右端時(shí)，選用和作為定位精基準(zhǔn)，車削左端時(shí)，再選用端面和孔作為定位精基準(zhǔn)。以后每道工序的定位基準(zhǔn)貫徹基準(zhǔn)同一原則和互為基準(zhǔn)原則。這樣使得定位精基準(zhǔn)精度越來越高。
基準(zhǔn)選擇的分析如下。
端面，互為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，故加工右端時(shí)需選端面作為定位精基準(zhǔn)（按基準(zhǔn)重合原則）。但是，的表面粗糙度要求為50，且與面，面的尺寸精度要求都很低，故選用面做精基準(zhǔn)不合適。還有，當(dāng)選用面做定位基準(zhǔn)時(shí)，加工時(shí)加緊力作用在工件上，使工件變形，也即夾緊力不可靠。所以，選用表面粗糙度要求較高的端面為3.2及內(nèi)孔作為加工右端時(shí)的定位精基準(zhǔn)時(shí)方案是較好的方案，但需尺寸換算。
圖 3.1 轉(zhuǎn)向控制閥上蓋及尺寸鏈圖
尺寸3是自由尺寸，故按IT13，查機(jī)械設(shè)計(jì)手冊，可取為，加工測量時(shí)，（68.5）尺寸也可直接測量，故自由尺寸3是個(gè)封閉環(huán)，由尺寸鏈可換算得，[10]。
加工左端時(shí)，進(jìn)行半精車，精車的定位基準(zhǔn)為端面及孔的內(nèi)表面。此時(shí)符合基準(zhǔn)重合原則，基準(zhǔn)同一原則。因?yàn)樵O(shè)計(jì)基準(zhǔn)就是中心線及端面，所以不會(huì)產(chǎn)生基準(zhǔn)不重合誤差。
在以上粗車，半精車，精車左、右端時(shí)，與作精基準(zhǔn)和與作粗精基準(zhǔn)反復(fù)使用，使其定位精度越來越高，這樣符合互為基準(zhǔn)原則，基準(zhǔn)重合原則，基準(zhǔn)同一原則。這種定位方案較好。
3.2 工藝路線的制定
轉(zhuǎn)向控制閥上蓋的主要加工表面是孔和平面，它們的粗、精加工順序，有兩種可行的方案：
第一種方案：以端面及孔作為定位粗基準(zhǔn)，粗加工端面及孔。再以端面及孔作為定位精基準(zhǔn)加工（粗車）左端；然后以端面及孔作精基準(zhǔn)加工右端，經(jīng)過：粗車—粗車—精車—精車，達(dá)到尺寸要求。
第二種方案：以端面及孔作定位粗基準(zhǔn)，粗加工（粗車）右端，在以右端及孔作為精基準(zhǔn)粗車左端，再以同上的基準(zhǔn)進(jìn)行半精車，精車左右端各加工面。經(jīng)過：粗車—粗車—半精車—半精車—精車—精車達(dá)到技術(shù)要求和尺寸要求。
兩種方案比起來，第一種方案比第二種方案少了一道工序，加工次數(shù)也減少了，但是精加工時(shí)就增加了不少工步。如端面，平面，內(nèi)孔這些表面加工只需半精加工就可以達(dá)到尺寸精度和表面粗糙度，但必須通過精加工來保證，增加了不必要的加工精度的提高。第二種方案正是在此分析基礎(chǔ)上進(jìn)行選擇的。同時(shí)，有半精加工，也使得精加工尺寸精度，粗糙度更易保證。故本轉(zhuǎn)向控制閥上蓋工藝選用第二種。
3.3 機(jī)械加工余量及工序尺寸的確定
3.3.1 加工余量的概述
1．有關(guān)加工余量的概念及影響因素
（1）加工余量：為了保證某加工工序的加工精度所必須切去的金屬層，稱為該工序的工序余量。其符號為，其值為毛坯尺寸與零件圖的設(shè)計(jì)尺寸之差。
（2）工序余量（）：相鄰兩工序的尺寸之差。
（3）基本余量：毛坯基本尺寸與零件上相應(yīng)的進(jìn)本尺寸之差，相鄰兩工序的基本尺寸之差，分別成為基本加工總余量（）與基本工序余量（）。
（4）加工余量與工序余量的關(guān)系： 其中n—工序或工步數(shù)目。
（5）最大余量：上工序的最大極限尺寸與本工序的最小極限尺寸之差。
（6）最小余量：上工序的最小極限尺寸與本工序的最大極限尺寸之差。
（7）工序尺寸：在加工過程中，工件各個(gè)工序應(yīng)得到的尺寸。
（8）工序公差：工序尺寸的公差即工序公差。除最后工序的尺寸和公差符合零件圖外，其余是根據(jù)具體工藝過程確定的。
（9）余量公差：上工序尺寸與本工序尺寸公差之和。
2．影響加工余量的因素
（1）上工序的尺寸公差
加工后的工件表面，存在著在尺寸范圍內(nèi)的形狀誤差和位置誤差。為使被加工表面不殘留上述工序的這些誤差，本工序的加工余量Z必須包括上工序的尺寸公差。
（2）加工前的表面質(zhì)量（表面粗糙度和表面缺陷層）
為保證加工質(zhì)量，對前工序加工后留下的表面粗糙度和表面缺陷層，必須在本工序中切除。
（3）上工序表面形狀和位置誤差
工件加工后所產(chǎn)生的形狀及位置誤差。
（4）本工序工件裝夾（定位和夾緊）誤差
在安裝工件時(shí)，定位基準(zhǔn)的位置變化直接影響被加工表面與切削工具的相對位置。為定位誤差和夾緊誤差的向量和。
綜上所述，可確定加工余量的公式如下。
對于單邊余量：
對于雙邊余量：
3. 工序尺寸與公差的確定：
生產(chǎn)上絕大部分加工面都是在基準(zhǔn)重合（工藝基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合）的情況下進(jìn)行加工。所以，掌握基準(zhǔn)重合情況下工序尺寸與公差的確定過程非常重要，現(xiàn)介紹如下：
(1)確定各加工工序的加工余量；
(2)從終加工工序開始，即從設(shè)計(jì)尺寸開始，到第一道加工工序，逐次加上每道加工工序余量，可分別得到各工序基本尺寸（包括毛坯尺寸）；
(3)除終加工工序以外，其他各加工工序按各自所采用加工方法的加工經(jīng)濟(jì)精度確定工序尺寸公差（終加工工序的公差按設(shè)計(jì)要求確定）；
(4)填寫工序尺寸并按“入體原則”標(biāo)注工序尺寸公差。
在工藝基準(zhǔn)無法同設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合的情況下，確定了工序余量之后，需通過工藝尺寸鏈進(jìn)行工序尺寸和公差的換算。但它將縮小工序尺寸的公差，增加加工難度[7]。
3.3.2 計(jì)算法確定孔各工序加工余量
轉(zhuǎn)向控制閥上蓋加工過程分為三個(gè)部分：粗加工、半精加工、精加工。粗加工精度為IT13，半精加工精度為IT10，精加工精度為IT8。
1.計(jì)算公式
工序余量可定義為相鄰兩工序的尺寸之差。按照這個(gè)定義，工序余量有單邊余量和雙邊余量之分。零件非對稱結(jié)構(gòu)的非對稱表面，其加工余量為單邊余量，可表示為:
式中 —本道工序的工序余量；
—本道工序的基本尺寸；
—上道工序的基本尺寸。
零件對稱結(jié)構(gòu)的對稱表面，其加工余量為雙邊余量，可表示為：
由于工序尺寸有公差，所以加工余量也必然在某一公差范圍內(nèi)變化。其公差大小等于本道工序工序尺寸公差與上道工序尺寸公差之和。余量公差可表示如下：
式中—工序余量公差；
—工序最大余量；
—工序最小余量；
—加工面在本道工序的工序尺寸公差；
—加工面在上道工序的工序尺寸公差。
一般情況下，工序尺寸公差的標(biāo)注按“入體原則”標(biāo)注。
由于工序余量受如前所述的因素的影響，最小余量的計(jì)算公式如下：
對于單邊余量：
對于雙邊余量：
安裝誤差一般取工序誤差的。
2.被加工面的最小余量和極限尺寸的計(jì)算步驟
(1) 根據(jù)工件的工作圖和機(jī)械加工工序卡片，按加工時(shí)每一表面加工的先后次序，將被加工的表面和加工工步寫在下列計(jì)算卡片中；
(2) 填寫計(jì)算卡片中， ，，和IT值；
(3)按所有工步來確定加工時(shí)最小余量的計(jì)算值；
(4)在“計(jì)算尺寸”欄中，對于最終工步，按圖紙?zhí)罟ぜ淖畲螅▋?nèi)表面）極限尺寸；
(5)對于最終加工的前一工步，按圖紙將計(jì)算余量加到工件的最小極限尺寸，來確定其計(jì)算尺寸（對于內(nèi)表面應(yīng)從工件的最大極限尺寸減去計(jì)算余量）；
(6)從最終工步起，按順序往前推算。對于每一工步的相鄰前一工步，應(yīng)將和它相連的后工步的計(jì)算余量加到本身的計(jì)算尺寸中減去計(jì)算余量；
(7)按每一加工工步填寫最小極限尺寸，用增加（內(nèi)表面則減少）計(jì)算尺寸的方法，將它湊成整數(shù)。即用每一工步給定尺寸公差的十進(jìn)制小數(shù)進(jìn)行湊正；
(8)用湊整后的最?。▋?nèi)表面最大）極限尺寸加工上（減去）公差就可確定最大（最?。O限尺寸；
(9)填寫余量極限值和。其值是上工步和本工步（最?。O限尺寸之差；
(10)將所有中間余量加起來就可確定總余量和；
(11)對計(jì)算結(jié)果進(jìn)行校驗(yàn)。
最終工藝工步的公差和表面質(zhì)量應(yīng)按工件圖紙選定。
3.數(shù)據(jù)準(zhǔn)備
(1)鏜
鑄造毛坯的粗糙度和缺陷層度（+）m
+＝600m
(2)鑄件在機(jī)械加工后的表面質(zhì)量
1)粗加工: =50m, =50m。
2)半精加工：=50m, =50m。
(3)安裝誤差的確定（一般取本工序公差的）
1）粗加工：IT13，=130m。
2）半精加工：IT10，=30m。
3）精加工：IT8，=10m。
(4) 確定表面形狀和位置誤差
毛坯形狀和位置誤差在造型過程中，孔中心線的位移，其值取壁厚公差值。
查表得=200m，根據(jù)近似計(jì)算：
（剩余誤差）=
粗加工：K=0.06，=12m。
半精加工：K=0.05，=10m。
計(jì)算最小余量：
。
粗車：
=600+=930m。
半精車：
=+100+=327m。
精車：
=+100+=170m。
計(jì)算卡片如表3.1所示。
表3.1 孔各工序加工余量
加工工序和工步
余量組成
計(jì)算余量（m）
計(jì)算尺寸（mm）
公差（Tm）
極限尺寸
余量極限尺寸m
H
max
min
max
min
鏜孔
毛 坯
600
200
—
—
37.865
2000
37.8
35.8
粗 車
50
50
12
130
930
39.545
390
39.54
39.15
3250
1740
半精車
50
50
10
30
327
39.811
100
39.81
39.71
3250
1740
精 車
10
170
40.039
39
40.04
40.00
290
230
3.3.3 查表法確定加工余量
轉(zhuǎn)向控制閥上蓋材料為QT450-10，鑄造件，年產(chǎn)量為5408件，屬大批量生產(chǎn)，故選用級精度鑄件。
用查表法確定機(jī)械加工余量，其有關(guān)表格參考書《機(jī)械制造工藝學(xué)設(shè)計(jì)簡明手冊》 [18]。
（1）車端面保證蓋體尺寸及凸臺高度3加工余量的確定
由于定位基準(zhǔn)與工藝基準(zhǔn)不重合，故需進(jìn)行尺寸鏈換算。
圖 3.4 裝配尺寸鏈
自由尺寸是間接得來的，因此是封閉環(huán)，A1為增環(huán)，A2為減環(huán)。由此求得A1=， A2=。
查表得頂面加工余量為2.5mm，底面加工總余量為2 mm，端面粗車后精車 mm。
平面加工余量為鑄造后用切削刀具粗加工 mm，半精加工后精加工 mm。
對頂面加工余量進(jìn)行調(diào)整：粗加工： mm ；半精加工： mm ；精加工： mm。
對底面加工余量進(jìn)行調(diào)整：粗加工： mm ；半精加工： mm；精加工： mm。
（2）鑄造孔，,的總加工余量：mm
表3.2 頂面加工余量
工序余量
加工余量（mm）
工序工稱尺寸（mm）
尺 寸
精車左端
0.2
71.5
精車右端
0.3
71.7
半精車左端
0.6
72.0
半精車右端
0.8
72.6
粗車左端
1.2
73.4
粗車右端
1.4
74.6
毛坯
76.0
尺 寸
精車左端
0.2
68.5
精車右端
0.3
68.7
半精車左端
0.6
69.0
半精車右端
0.8
69.6
粗車左端
1.2
70.4
粗車右端
1.4
71.6
毛坯
73
（3） 4—M12鉆孔、攻絲、4—H10孔的鉆孔、鉸孔、鉆孔、攻絲的各工序加工余量
表3.3鑄造孔總加工余量
工序名稱
加工余量（mm）
工序工稱尺寸（mm）
孔
精鏜
0.3
40
半精鏜
0.8
39.7
粗鏜
1.4
38.9
毛坯
37.5
孔
精鏜
0.3
80
半精鏜
0.8
79.7
粗鏜
1.4
78.9
毛坯
77.5
孔
半精鏜
0.8
58
粗鏜
1.7
57.2
毛坯
55.5
表3.4 孔各工序加工余量
加工的工稱尺寸
直 徑
鉆孔
鉸孔
攻絲
M12
11.8
M12-H7
12.8
13H10
13.8
3.4 切削用量的確定
3.4.1 切削用量的選擇原則
切削用量的選擇，對提高切削效率，保證必要的刀具耐用度和經(jīng)濟(jì)性，保證加工質(zhì)量，具有重要作用。
切削用量的選擇（切削速度v,進(jìn)給量f,切削深度）與下列因素有關(guān)：
(1)刀具的材料、結(jié)構(gòu)形狀以及剛度；
(2)被加工零件的材料及其切削性能、零件的形狀和剛度；
(3)機(jī)床（設(shè)備）的性能、功率、和剛度；
(4)加工方法對加工精度及表面粗糙度的要求；
(5)對生產(chǎn)率的要求等。
在綜合考慮上述有關(guān)因素的基礎(chǔ)上，先盡量取大的切削深度；其次盡量取大的進(jìn)給量f，最后取合適的切削速度v。
（1）粗加工切削用量的選用原則
粗加工是加工精度和表面粗糙度要求不高，毛坯余量大，選擇粗加工切削用量時(shí)，要盡可能保證較高的單位時(shí)間金屬切除量和必要的刀具耐用度，以提高生產(chǎn)率和降低成本。
提高切削速度，增大進(jìn)給量和切削深度，都能提高金屬切除率。但是，影響刀具耐用度最大的是切削速度，其次是進(jìn)給量，影響最小的是切削深度，故首先考慮選擇一個(gè)盡可能大的走刀量，再選一個(gè)較大的，增大可使走刀次數(shù)減少，增大f有利于斷屑。
1）切削深度的選擇
粗加工時(shí)切削深度應(yīng)根據(jù)工件的加工余量和由機(jī)床、夾具、刀具和工件組成的工藝系統(tǒng)的剛度來確定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，盡量將粗加工余量一次切掉。
2）進(jìn)給量的選擇
限制進(jìn)給量提高的因素是切削力。進(jìn)給量應(yīng)根據(jù)工藝系統(tǒng)的剛性和強(qiáng)度來確定。還應(yīng)考慮：進(jìn)給機(jī)構(gòu)的強(qiáng)度、刀桿尺寸、工件的尺寸等。
3）切削速度的選擇
精加工時(shí)，切削速度主要受刀具耐用度和機(jī)床功率的限制。故切削速度的選擇考慮機(jī)床的許用功率。
（2）精加工切削用量的選用原則
精加工時(shí)，加工精度和表面質(zhì)量要求較高，加工余量要小且較均勻，故應(yīng)著重考慮保證加工質(zhì)量。
切削深度的選擇：精加工時(shí)的切削深度根據(jù)粗加工留下的余量確定。
進(jìn)給量的選擇：精加工限制進(jìn)給量提高的主要因素是表面粗糙度
切削速度的選擇；切削速度提高時(shí)，切削變形小，切削力下降，一般選用切削性能高的刀具和合理的幾何參數(shù)，以盡可能提高切削速度。
3.4.2 車削用量的選擇計(jì)算
1．孔加工切削用量的選擇計(jì)算
已知條件：工件材料：QT450-10， HBS 160~210。
加工表面：表面粗糙度=0.8，尺寸精度為IT8。
機(jī)床：CA6140臥式車床。
刀具：YG6。
2．切削用量選擇方法及步驟
由于表面粗糙度和尺寸精度要求都很高，故應(yīng)分為粗加工、半精加工、精加工三道工序。
(1)粗車
1) 切削深度
加工中總余量為2.5mm，粗車工序中取 mm，余下1.1 mm留給半精車和精車。
2) 選擇進(jìn)給量f
根據(jù)《切削用量簡明手冊》[20]中表1.31中CA6140在粗車時(shí)，刀桿尺寸為 16mm25 mm、<3、工件直徑為40-60，查表1.4得f=。
確定的進(jìn)給量尚需滿足車床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行效驗(yàn)。根據(jù)CA6140車床說明書，其進(jìn)給機(jī)構(gòu)容許的進(jìn)給力=3530N，根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.11，當(dāng)鑄鐵硬度=210HBS，=0.7mm，f=0.4, =,=114時(shí)，進(jìn)給力=590N。
切削時(shí)的修正系數(shù)為=1.0，=1.0，=1.11，故實(shí)際進(jìn)給力為：
=5901.11=654.9N
由于切削時(shí)的進(jìn)給力小于機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)所容許的進(jìn)給力，故所選f =的進(jìn)給量可用。
3) 確定切削速度
根據(jù)《切削用量簡明手冊》表1.11，當(dāng)用YG6硬質(zhì)合金車刀加工硬度=210HBS鑄鐵時(shí)，〈0.8,f0.42，切削速度=114。
切削速度的修正系數(shù)為=1.0，=0.88，=0.8，=1.0，=1.0（表1.28） 故：
=80.256
n===601
根據(jù)CA6140車床說明書，選擇=560。
這是切速度為：
===89.72。
4） 效驗(yàn)機(jī)床功率
由《切削用量簡明手冊》表1.25，當(dāng)硬度=210HBS，〈0.8,f0.42，〈84時(shí)，=1.7KW。
切削功率的修正系數(shù)==0.94，==1.0（《切削用量簡明手冊》表1.29-2）。故實(shí)際功率為:
=1.70.941.0=1.6KW
根據(jù)CA6410車床說明書，當(dāng)=560時(shí)，小于主軸容許功率，故所選切削用量可在本機(jī)床上進(jìn)行。
最后決定的車削用量為：=0.7，f=0.4 ，n=560，=89.72。
5）計(jì)算基本工時(shí)
取入切量y=2mm，超切量=4 mm，L=14+2+4=20。
= = =0.09min
(2)半精車：
1）切削深度：mm=0.4 mm。
2）選擇進(jìn)給量：半精車加工進(jìn)給量主要受加工表面粗糙度的影響。根據(jù)表1.6表面粗糙度小于1.6 ，刀尖圓弧半徑r=1.0mm，則選擇f=0.1 。
3）選擇車刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命：根據(jù)表1.9車刀后刀面最大磨損量為0.6mm，刀具壽命T=60min。
4）決定切削速度：根據(jù)表1.11，當(dāng)硬度=210HBS，〈0.8, f0.42時(shí)，=128，切削速度的修正系數(shù)均為1，故：
=128
n== =992
根據(jù)CA6410車床說明書選擇=1120，這時(shí)實(shí)際切削速度為：===140
5）效驗(yàn)機(jī)床功率：根據(jù)表1.2，當(dāng)硬度為210HBS，〈0.8, f0.15，=140，=1.7KW，主軸容許功率為7.5KW。由于〈，故選擇的切削用量可用。
6）計(jì)算基本工時(shí)：根據(jù)表1.26，y+=6mm。
===0.12min
3.5 本章小結(jié)
本章主要介紹了轉(zhuǎn)向控制閥上蓋的加工表面主要是端面和孔。根據(jù)零件的結(jié)構(gòu)要求，應(yīng)該從工藝上設(shè)法保證這些表面的尺寸精度，形狀精度，表面粗糙度和位置精度。所以必須確定定位基準(zhǔn)，工藝過程，選擇適當(dāng)?shù)募庸し椒?，以及機(jī)械加工余量及工序尺寸的確定。
第4章 車床夾具的設(shè)計(jì)
4.1 車床夾具的概述：
機(jī)床夾具是指機(jī)械加工過程中，根據(jù)工件機(jī)械加工工藝規(guī)程的要求，使工件相對機(jī)床、刀具保持正確的位置，并能迅速地夾緊工件的機(jī)床附加裝置，簡稱夾具。
4.1.1 機(jī)床夾具的作用
機(jī)床夾具的主要作用如下：
（1）保證加工質(zhì)量 使用機(jī)床夾具的首要任務(wù)是保證加工精度，特別是保證被加工工件加工面與定位面之間以及被加工表面相互之間的位置精度。使用機(jī)床夾具后，這種精度主要靠夾具和機(jī)床來保證，不再依靠工人的技術(shù)水平。
（2）提高生產(chǎn)效率，降低生產(chǎn)成本 使用夾具后可減少劃線、找正等輔助時(shí)間，且易實(shí)現(xiàn)多件、多共位加工。在現(xiàn)代機(jī)床夾具中，廣泛采用氣動(dòng)、液動(dòng)等機(jī)動(dòng)夾緊裝置，可使輔助時(shí)間進(jìn)一步減少。
（3）擴(kuò)大機(jī)床工藝范圍 在機(jī)床上使用夾具可使加工變得方便，并可擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍。
（4）減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，保證安全生產(chǎn)。
4.1.2 機(jī)床夾具的組成
（1）定位元件：與工件定位基準(zhǔn)面接觸，使工件相對于機(jī)床、刀具具有工件的位置的夾具元件。
（2）夾緊機(jī)構(gòu)：用來緊固工件的機(jī)構(gòu)，以保證在加工過程中不因外力和振動(dòng)而破壞工件定位時(shí)所占有的正確位置。
（3）對刀元件和導(dǎo)向元件：用以引導(dǎo)刀具或調(diào)整刀具相對于夾具定位元件的位置。
（4）夾具體：夾具上的所有組成部分，都必須最終通過一個(gè)基礎(chǔ)件使之連接成一個(gè)整體，這一基礎(chǔ)件為夾具體。
（5）聯(lián)接元件：用以確定夾具在機(jī)床上的位置并與機(jī)床相聯(lián)接。
（6）其他元件和機(jī)構(gòu)：除上述元件或裝置以外的元件或裝置。如某些夾具上的分度裝置、防錯(cuò)裝置、安全保護(hù)裝置、為便于卸下工件而設(shè)置的頂出妻等。
夾具元件和機(jī)構(gòu)，一般有標(biāo)準(zhǔn)件，設(shè)計(jì)夾具時(shí)按標(biāo)準(zhǔn)選用[23]。
4.1.3 車床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)
在車床上加工的工件大都具有旋轉(zhuǎn)軸線，通常是由夾具帶動(dòng)工件一起隨車床主軸旋轉(zhuǎn)進(jìn)行加工，要保證工件的加工精度，必須是夾具定位基準(zhǔn)的軸線與車床主軸的軸線重合。
車床夾具在車床主軸上的定位及聯(lián)接，除了要求工件在夾具中正確定位外，還應(yīng)保持夾具與機(jī)床主軸的定位面間有良好的配合和可靠的聯(lián)接。夾具與主軸聯(lián)接方式有：
（1）用主軸莫式錐孔定位，夾具以其尾錐與主軸錐孔相配合，用尾部螺紋通過拉桿拉緊。
（2）通過過渡法蘭盤與主軸前端的定心軸頸和螺紋來定位于聯(lián)接，并通過螺釘將法蘭盤與夾具體聯(lián)接起來。
（3）用主軸前端的短錐面與夾具的過渡盤的內(nèi)錐孔定位，并用螺釘拉緊夾具。
（4）用主軸前端長錐面定位，并用螺栓緊固夾具的過渡盤。
（5）用主軸前端定位止口和端面定位，并用螺釘過渡盤。
車床夾具同主軸一起旋轉(zhuǎn)，如果夾具結(jié)構(gòu)不平衡，就會(huì)產(chǎn)生離心力，轉(zhuǎn)速越高，離心力越大，不僅增加機(jī)床主軸和軸承的磨損，而且會(huì)產(chǎn)生振動(dòng)，引起加工精度和表面粗糙度下降。故需進(jìn)行平衡計(jì)算，夾具應(yīng)有能調(diào)整位置的平衡配重塊。
車床夾具要結(jié)構(gòu)簡單，工作安全，重量要輕，軸向尺寸盡可能小。
4.2 車床夾具的設(shè)計(jì)思想
4.2.1 車床夾具設(shè)計(jì)的要求
年產(chǎn)量為5000輛的汽車，生產(chǎn)類型屬于大批量生產(chǎn)，轉(zhuǎn)向控制閥上蓋的加工為了適應(yīng)大批量生產(chǎn)的要求，必須采用高效率的專用夾具。
轉(zhuǎn)向控制閥上蓋的加工分為三個(gè)階段：粗加工、半精加工，精加工。設(shè)計(jì)要求是：設(shè)計(jì)半精加工內(nèi)孔和凸緣外徑的車床夾具。
基于定位的要求，選擇轉(zhuǎn)向控制閥上蓋的內(nèi)孔定位，并在面上夾緊。
4.2.2 車床夾具的設(shè)計(jì)方案
1．研究原始資料，明確設(shè)計(jì)要求
認(rèn)真分析轉(zhuǎn)向控制閥上蓋的零件圖和裝配圖，明確設(shè)計(jì)的任務(wù)。轉(zhuǎn)向控制閥上蓋在轉(zhuǎn)向器中，上接轉(zhuǎn)向器殼，下接轉(zhuǎn)向控制閥，凸緣與轉(zhuǎn)向控制閥體作為裝配基準(zhǔn)。轉(zhuǎn)向控制閥上蓋中裝有推力球軸承、回位彈簧及回位擋圈所組成的回位裝置。轉(zhuǎn)向控制閥的作用：連接轉(zhuǎn)向器殼，并與轉(zhuǎn)向控制閥體組成一個(gè)密封的整體，與其內(nèi)的各結(jié)構(gòu)一起完成軸向加力隨動(dòng)作用。結(jié)合轉(zhuǎn)向控制閥上蓋的工藝規(guī)程，參考同類零件加工所用的夾具及使用情況，了解工件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、材料、生產(chǎn)規(guī)模和本道工序加工的技術(shù)要求，并了解所用設(shè)備、輔助設(shè)備中與夾具有關(guān)的技術(shù)性能和規(guī)格以及車間的技術(shù)水平。
2．?dāng)M定夾具結(jié)構(gòu)方案，繪制夾具結(jié)構(gòu)草圖
首先根據(jù)六點(diǎn)定位原理確定工件的定位方式，并設(shè)計(jì)相應(yīng)的定位位置。對于轉(zhuǎn)向控制閥上蓋，以孔和端面為基準(zhǔn)，靠夾具定位塊上的心軸和支撐面定位。用氣動(dòng)裝置向左拉動(dòng)連接套和連接盤，帶動(dòng)兩個(gè)夾爪同時(shí)壓緊工件，松開時(shí)夾爪可自動(dòng)張開。夾具與機(jī)床主軸的聯(lián)接用過渡法蘭盤。用主軸前端的短錐面與夾具的過渡盤的內(nèi)錐孔定位，并用螺母緊固夾具的過渡盤，夾具體與過渡盤止口定位，并用內(nèi)六角螺釘連接。夾緊力是由汽缸內(nèi)高壓氣體產(chǎn)生，松開時(shí)，由彈簧產(chǎn)生回復(fù)力使夾具兩爪張開，為使兩爪上夾緊力相同，采用了球面支撐形式。最后繪制夾具草圖并標(biāo)注尺寸、公差及技術(shù)要求。
此外，車床夾具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
（1）夾具的定位元件或裝置必須保證工件加工面的軸線與機(jī)床主軸的回轉(zhuǎn)軸線重合。
（2）夾緊機(jī)構(gòu)所產(chǎn)生的夾緊力必須足夠大，且自鎖性要好，還要防止夾具變形。
（3）夾具回轉(zhuǎn)軸線與機(jī)床主軸軸線要有盡可能高的同軸度。
（4）車削夾具一般是在懸臂狀態(tài)下工作，為保證工作穩(wěn)定性，夾具結(jié)構(gòu)要緊湊、輕便，重心盡可能靠近主軸。
3．繪制夾具總圖，標(biāo)注有關(guān)尺寸及技術(shù)要求
夾具總圖應(yīng)按國家標(biāo)準(zhǔn)繪制，比例盡量取1：1，這樣可使繪制的夾具圖有良好的直觀性。夾具圖在清楚表達(dá)夾具工作工作原理和結(jié)構(gòu)的前提下，視圖應(yīng)盡量少，主視圖應(yīng)取操作者實(shí)際工作位置。
4．繪制零件圖
對夾具總圖中的非標(biāo)準(zhǔn)件均需繪制零件圖，零件圖視圖的選擇應(yīng)盡可能與零件在總圖上的工作位置相一致。
本夾具的設(shè)計(jì)原理圖如圖4.1所示。
圖4.1 車床夾具圖
4.2.3 夾具的主要零件動(dòng)作及原理
1.定位塊
定位塊以其定位凸臺外圓與工件內(nèi)孔定位，端面平面與工件端面定位。與夾具體聯(lián)接用六角螺釘，且用外圓與夾具體內(nèi)孔定位，以保證同軸度的要求。
2.過渡盤
過渡盤是機(jī)床與夾具連接的中間元件。本次加工選用車床為CA6140車床，選擇車床上的短錐定位，而連接選用M10螺釘與機(jī)床相連接，故過渡盤上加工出，最大處直徑為的錐孔，還需加工出均布的4個(gè)螺紋孔，其尺寸為M10，中心分布在4個(gè)均勻的內(nèi)六角螺釘座孔。
3.汽缸
夾具采用氣動(dòng)夾緊，其特點(diǎn)是工作效率高。氣動(dòng)夾緊的動(dòng)作是：夾緊時(shí)，汽缸內(nèi)充滿高壓氣體，產(chǎn)生較大的推力，汽缸中活塞固定在夾具體上不動(dòng)，汽缸體在活塞上向左移動(dòng)，帶動(dòng)浮動(dòng)在汽缸體上的支撐板，從而帶動(dòng)勾爪夾緊工件。支撐螺釘防止勾爪滑離工件。加工完畢后，放掉汽缸內(nèi)的氣體，汽缸體在彈簧力的作用下，沿活塞向右移動(dòng)，勾爪分開，取出工件。整個(gè)動(dòng)作時(shí)間很短，工人的勞動(dòng)強(qiáng)度大大降低。
4.夾具體
夾具體通過過渡盤緊固在機(jī)床主軸上，同機(jī)床主軸一起旋轉(zhuǎn)。定位塊、汽缸、勾爪直接或間接與機(jī)床相連。夾具體由HT200（普通灰口鑄鐵）鑄造而成，夾具體與過渡盤用止口定位，止口處要求較高的尺寸精度和位置精度。
5.配重問題
由于工件質(zhì)量基本上均勻分布，忽視其不對稱因素；而夾具是完全對稱的，故此夾具體不用再安裝配重平衡塊。
4.3 夾具定位元件與定位精度
4.3.1 工件加工時(shí)限制的自由度
圖4.2 工件加工時(shí)應(yīng)限制的自由度
平面限制：，，
凸臺外圓面限制：，
需限制的自由度與定位塊限制的自由度相等，故此設(shè)計(jì)合理。
4.3.2 定位元件的尺寸公差
本設(shè)計(jì)夾具是半精加工車床夾具，車內(nèi)孔的尺寸公差為0.1mm ,而。
式中 為夾具某參數(shù)允差；
為工件相應(yīng)參數(shù)的允差。
由于是大批量生產(chǎn)，相關(guān)系數(shù)取較小值，以盡可能增大夾具的磨損公差，延長夾具的壽命。
本處取=。
而工件相應(yīng)參數(shù)的允差=0.12。
定位塊允差=0.01=0.03。
夾具上與工件尺寸直接有關(guān)的尺寸，不論尺寸是單向還是雙向的，都應(yīng)化為雙向?qū)ΨQ分布的偏差。
定位塊凸臺外圓面尺寸為，公差為0.03。
4.3.3 定位誤差的分析計(jì)算
定位誤差是由于工件的原始基準(zhǔn)不可能完全處于理想的位置，而發(fā)生不用程度位置變化，這種變化反應(yīng)到工件加工中使工序尺寸產(chǎn)生誤差，此誤差的最大值稱為定位誤差。
凸臺外圓定位引起的定位誤差，工件外圓或孔對定位的同軸度：
=++
式中 —定位外圓的公差；
—工件內(nèi)孔定位公差；
，本處=0 。
=0+0.03+0.12=0.15
4.4 切削力的分析計(jì)算
4.4.1 切削加工時(shí)的切削力
車削時(shí)，主要受力有：
1）—進(jìn)給抗力
2）—吃刀抗力
3）—主切削力
車削力計(jì)算公式：
主切削力=9.8（N）
吃刀抗力=9.8（N）
走刀抗力=9.8（N）
4.4.2 半精車左端工序中切削力計(jì)算公式參數(shù)
1．設(shè)計(jì)中，切削力一般只計(jì)算最大切削力，故有：
=0.4mm，f=0.1,v=144
2．公式中系數(shù)與指數(shù)值
由于球墨鑄鐵可鍛，所以選用硬質(zhì)合金刀具。
主切削力：=81，=1.0，=0.75，n=0。
吃刀抗力：=61, =0.6, =0.5, n=0。
走刀抗力：=24, =1.05, =0.2, n=0。
3．修正系數(shù)K的確定
： =2.32，=1.4，=1.52。
主偏角：=90。
：=0.89，=0.5，=1.71。
前角：=，刀傾角=。
=1.0，=1.0。
：刀尖圓弧半徑=0.5 =0.87，=0.66，=1.0。
=9.8810.890.872.32
=9.8610.500.661.4
=9.8241.711.01.52
4.4.3 車削的切削力
=9.8811.340.890.872.32=457.2N
=9.8611.350.500.661.4=144.76N
=9.8241.341.711.01.52=469.73N
4.4.4 切削功率的計(jì)算
已知主切削力，用公式：
=5=457.21.34=0.613
機(jī)床傳動(dòng)效率：一般取為0.75—0.85，，取=0.75。
=0.82，而CA6140車床電機(jī)功率為7.5，功率足夠。通過分析計(jì)算可以看出，本夾具在選用CA6140，在車床功率上能滿足車削的進(jìn)行。而切削力還對夾具夾緊力、夾具的剛度、強(qiáng)度有大的影響。
在計(jì)算夾具夾緊力時(shí)，切削力是必不可少的數(shù)據(jù)，在此分析計(jì)算出的切削力在以后的設(shè)計(jì)計(jì)算中還會(huì)利用到。
4.5 夾緊力的計(jì)算
4.5.1 車削力，工件受力圖
圖4.3 工件受力圖
工作受三個(gè)切削力：，，。
受定位塊的支承力：、、。
受兩個(gè)勾爪夾緊力：，。
圖4.4 車削力圖
4.5.2 由理論力學(xué)知識分析計(jì)算
在空間力系中：當(dāng)=0 即夾緊力剛夠時(shí)：
已知：=470N，=145N
=183N
=560N
===280N
=463N
所需夾緊力為=926N[24]
因?yàn)閮晒醋κ歉?dòng)支承形式，在夾緊時(shí)，夾緊力是在兩個(gè)勾爪之間平均分布的，所以夾緊力單個(gè)勾爪夾緊力的兩倍。
4.5.3