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河南工业职业技术学院毕业论文

题目: 轮星式液力换档ZL50型装载机操纵阀工艺规程设计

班 级:
04112
姓 名:
邱建门
专 业:
机械制造与设计
指导教师:
董燕
答辩日期:

6月20日

摘 要
ZL50装载机采用液压与液力机械传动, 具有变速平稳、 传动比大、 作业效率高和无级变速等特点, 应用十分广泛。其变速器采用行星齿轮式动力换挡变速器, 换挡操作系统为液压式。当前, 国产ZL50型轮式装载机动力变速器均采用结构相似的操纵阀总成, 以控制动力变速器挡位离合器的接合, 实现主朵行走及制支动。这类操纵阀组成, 经使用, 其性能基本稳定。ZL50变速操纵阀, 是集向换阀、 调压阀为一体的组合阀。具有体积小、 结构紧凑、 维护方便等特点。该阀适用于ZL40、 ZL50装载机变速操纵系统, 是该系统的专用元件。
工艺是使原材料﹑半成品成为产品的方法和过程; 机械制造工艺是各种机械的制造方法和过程的总称。而在生产过程中, 用来迅速、 方便、 安全地装夹工件的工艺装备, 成为夹具。所谓制造技术学科就是深入了解实际的基础上, 利用各种基础理论知识( 如数学、 物理、 化学、 力学、 机械原理和金属切削原理等) , 经过实事求实地分析对比, 找出客观规律, 解决面临的工艺问题的学科。机械制造工艺的内容极其广泛, 它包括零件的毛坯制造、 机械加工及热处理和产品的装配等。机械制造工艺与夹具主要研究零件的机械加工及加工过程中工件的装夹和产品的装配两个方面, 工艺问题可归纳为质量、 生产率和经济性三类。
经过对ZL50变速操纵阀结构的深入理解, 结合其作用和性能, 可对操纵阀外壳体结构的制造设计一套专用的工艺加工路线和加工时所要用到的装夹工具。

关键词: 操纵阀 机械制造工艺 工装夹具
目 录
摘 要 I
一 工艺设计
1 零件工作图分析 (1)
1.1 零件的作用 ……………………………………………………………...(2)
1.2 零件的工艺分析………………………………………………………….(2)
2 工艺规程的设计 (4)
2.1确定生产类型及工艺安排基本倾向………………………………………...(4)
2.2确定毛坯种类、 形状及尺寸……………………………………………….(4)
2.3 确定各加工表面的加工方案……………………………………………...(4)
2.4 确定定位基准…………………………………………………………….(5)
2.5 编制机械加工工艺路线…………………………………………………...(5)
2.6 确定机械加工含量, 工序尺寸及偏差………………………………………(7)
2.7 确定各工序的机床, 工装, 切削用量, 功率及工时定额……………………(7)

二 夹具的设计
1 分析原始资料 (11)
2拟定夹具结构方案.绘制夹具结构草图 (11)
2.1 确定夹具的内型………………………………………………………...(11)
2.2 拟定定位夹紧方案……………………………………………………...(11)
2.3 选择设计设计定位装置的结构, 确定主要尺寸并计算定位误差……………(12)
2.4 选择设计夹紧装置的结构……………………………………………….(13)
2.5 确定对刀装置…………………………………………………………. (13)
2.6 设计夹具体, 完成总体结构设计…………………………………………(14)
3 拟定夹具总图的主要技术要求………………………………………..(14)
3.1 夹具总图上应标注的主要尺寸…………………………………………..(14)
3.2 主要技术条件…………………………………………………………. (15)
4 夹具精度分析…………………………………………………………. (15)
5 绘制总装图……………………………………………………………. (15)
6 绘制夹具零件图………………………………………………………..(15)
7 书写设计的说明书……………………………………………………..(15)
三 结论与展望
1 本文总结 (16)
2 将来展望 (16)
致 谢 (17)
参考文献 (18)
毕业设计任务书 (19)

第一部分 ZL50型操纵阀工艺规程设计
1 零件工作图分析
1.1 零件的作用

图6 ZL50型装载机变速箱操纵液压回路
1—油底壳; 2—滤网; 3、 5、 7、 20、 22—软管; 4—油泵; 6—滤油器; 8—调压
阀; 9—离合器切断阀; 10—换挡操纵阀; 11—Ⅱ挡油缸; 12—Ⅰ挡油缸; 13—倒挡油缸; 14—气阀; 15—单向节流阀; 16—滑阀; 17—箱壁埋管; 18—压力阀; 19—变矩器; 21—散热器; 23—背压阀; 24—大超越离合器

图7 ZL50型装载机变速箱液压操纵原理
1—换挡操纵阀; 2—离合器切断阀; 3—调压阀

图8 组合阀结构
1—调压阀杆; 2—蓄能器弹簧; 3—调压弹簧; 4—蓄能器活塞; 5—气阀杆弹簧; 6—活塞; 7—小柱塞; 8—切断阀杆; 9—切断阀弹簧; 10—操纵阀杆

由ZL-50型操纵阀的工作图可知: 操纵阀是该机构上的主要零件之一。该件整体上呈圆棒状, 一端开口槽用来与手柄连接与实现操纵; 中间圆弧槽及通孔是设计巧妙之处, 用来变换进油、 回油路; 底面三个锥窝用来实现定位, 使操纵阀处于三个不同的工作位置。圆柱销起定位转轴作用。
1.2 零件的工艺分析

由操纵阀零件图可知, 一共有八个加工面:
1) ∮25、 ∮12、 ∮外圆面, 且∮外圆面的Ra≦0.13;
2) 两端面及∮左端面, 并对∮外圆的垂直度公差为0.2mm,
Ra≦6.3um;
3)两端中心孔及一端∮孔, 且此孔与∮40外圆的通轴度要求为∮0.15mm;
4)开口槽对∮40外圆母线的平行度公差0.1mm;
5) 两个宽为6mm的圆弧槽;
6) ∮5通孔
7) 安装圆柱销的∮孔深为8mm;
8) 三个锥窝Ra≦6.3, 角度为90°;
2 工艺规程的设计
2.1确定生产类型及工艺安排基本倾向
由《机械制造工艺与设备设计手册》中表18－2确定为中批生产。第1、 3、 7、 组外圆( ∮外圆除外) 采取工序集中, 其余都采用工序分散。机床按加工零件类别排列布置。
2.2确定毛坯种类、 形状及尺寸
该零件材料为20CrMnTi、 ∮外圆面要求有的精度, 且不准有砂眼、 气孔、 等缺陷, 因此采用锻造保证其它的机械性能; 又因为零件为圆柱状, 因此采用模锻以满足生产批量要求。
1) 确定毛坯余量
由《金属机械加工工艺人员手册》表5－28选取加工余量及公差, 经计算得到的毛坯尺寸及公差。各尺寸汇总表1, 祥见毛坯－零件综合图。
表1 毛坯加工余量及毛坯尺寸
零件部位名称
零件图尺寸
查表余量及偏差
确定余量及偏差
毛坯尺寸及偏差
大圆柱长度

a=6±2
6±2
50.5±2
小圆柱长度
15
a=6±2
6±2
21±2
大圆柱直径
∮
a=6±2
6±2
∮46±2
小圆柱直径
∮25
a=6±2
6±2
∮31±2

2)确定毛坯形状
零件上右端台阶因尺寸较小不予锻出,由《机械加工工艺设计手册》计算出锻件两端圆角半径为7mm, 两圆柱相接处同角半径为5mm。
2.3 确定各加工表面的加工方案
1) 外圆加工
a: ∮12外圆; 粗车;
b: ∮ 外圆; 粗车－半精车－粗磨－精磨－抛光
c: ∮25外圆; 粗车;
2) 端面加工
a: ∮12端面; 粗车－半精车
b: ∮两端面; 粗车
c: ∮25端面; 粗车
3) 槽的加工方案
a: 两圆弧槽; 铣
b: 端面处开口通槽; 铣
4) 孔的加工方案
a: 中心孔; 钻
b: ∮ ; 钻
c: ∮5通孔; 钻
d: ∮孔; 钻一铰
e: 三锥窝; 钻
f: 两圆弧槽的两端窝; 钻
2.4 确定定位基准
1) 粗基准; ∮50.5±2毛坯外圆及两端面。
2) 精基准; 1.两端中心孔; 2.两端中心及∮外圆; 3. ∮ 外圆左端面; 4. ∮25外圆及∮左端面; 5. ∮12左端面及∮40外圆; 6. ∮40外圆及∮5孔; 7. ∮40外圆。
2.5 编制机械加工工艺路线
1)工艺路线方案
在保证零件尺寸公差, 形位公差及表面粗糙度等技术要求条件下, 中批生产能够考虑通用机床, 专用工装, 以便降低生产成本。拟定两个工艺路线方案。
表 2
工序号
方案1 工序内容
定位基准
方案2 工序内容
定位基准
5
车∮12外圆, 端面倒角打中心孔
∮46±2两端面及外圆
车∮外圆及端面
∮31外圆
10
车∮外圆及端面
两端中心孔
粗磨∮外圆
∮外圆
20
粗磨∮外圆
两端中心孔及∮外圆
车∮12外圆, 端面倒角打中心孔
∮40.5两端面及外圆
25
钻4－孔∮6孔和钻∮5
∮外圆及端面
钻4－∮6孔和钻∮5孔
∮外圆及左端面
30
去毛刺

钻三锥窝
∮40.5外圆及端面∮5孔
35
钻三锥窝
∮40.5外圆及∮31外圆
铣圆弧槽
∮40.5外圆及端面∮5孔
40
铣圆弧槽
∮40.5外圆左端面及∮31外圆
去毛刺

45
去毛刺

清洗

50
清洗

渗碳

55
渗碳

车∮25外圆倒角∮8孔

60
车∮25外圆倒角∮8孔
∮40.5外圆及∮12左端面
铣开口槽
∮40.5外圆及∮5孔
65
铣开口槽
∮40.5外圆及∮5孔
钻铰∮孔
∮40.5外圆
70
钻铰∮孔
∮40.5外圆及∮5孔
去毛刺

75
去毛刺

清洗

80
清洗

中间检验

81J
中间检验

淬火

85
淬火

装配圆柱销

90
装配圆柱销

精磨∮外圆
∮40.5外圆
95
精磨∮外圆
∮40.5外圆
抛光∮外圆
∮40外圆
100
抛光∮外圆
∮40外圆
清洗

105
清洗

终检

106J
终检

2) 工艺路线方案, 论证, 选择:
A: 由表2两工艺路线对比可知: 方案2中5工序车∮外圆及端面, 由∮为主要加工面, 因此它的定位基准为精基准, 不如方案1。
B: 方案1中第30工序去毛刺, 这不但避免划伤工人的手, 而且给以后定位及装配得到可靠保证。
以上对比及由表2该零件的工艺路线选择方案1较合适。

2.6 确定机械加工含量, 工序尺寸及偏差
1) ∮加工含量, 工序尺寸及偏差, 查表及计算后得表3
表3 ∮外圆加工含量, 工序尺寸及偏差
工序
加工含量mm
表面粗糙度Raum
偏差mm
基本尺寸偏差mm
含量来源mm
偏差来源mm
抛光
0
0.1
+0.007
-0.008
∮
[1]表5－51
零件图

0.5
0.4
+0.01
0
∮
[1]表5－49
粗磨
0.3
1.6
+0.02
0
∮
[1]表5－49
车
5.2
6.3
0
-0.1
∮
[1]表8－9
毛坯
6
≧12.5
±2
∮46±2
[1]表5－28
2) ∮5孔加工含量, 工序尺寸及偏差查表计算后列表4
工序名称
加工含量
Raum
偏差mm
基本尺寸及偏差mm
含量来源
偏差来源
铰
0.2
3.2
＋0.018
0
∮
[1]表5－59
零件图
钻

6.3

∮4.8

2.7 确定各工序的机床, 工装, 切削用量及功率。
1) 5工序
1.加工要求:
粗车∮40/∮12 端面及∮12外圆, 保证尺寸1.5±0.1, 调头车另一端面, 并保证尺55, 大端面倒角, ∮12端面倒角0.5×45°; 钻2－∮4中心孔。车小直径轴至∮。
2.机床及工装
机床选用C336－1六角车床, 夹具采用专用的车床夹具, 量具选用游标卡尺( 0.02mm,0-125mm) ;卡板( 1.5±0.1) ; 刀具选用外圆车刀YTr5一把, 刀杆尺寸12×2×70, 倒角刀一把XT5, 刀杆尺寸12×12×70, 倒角刀YT15一把, 刀杆尺寸12×12×80, 中心钻∮41尺寸∮4×∮11×65×5。辅具选用刀夹( 一把刀) , ( 两把刀) 各一个, 及过滤套∮30/1﹟。
3.确定切削用量及功率
①粗车∮12外圆及∮40端面
a: 切削用量 为了确保机床功率足够, 要考虑毛坯最大尺寸时的含量。因为∮12不予锻出, 以∮46考虑, 一组走刀, 因为要保证1.5±0.1, 因此吃刀宽度取5mm, 由参考文献[4]表1－20可知, 切削深度大于12mm, 进给量没有, 因为是横向切削, 因此取f=0.75mm/r。
再由表1－21查得: u＝1－44m/s, 考虑到实际情况比较特殊, 因此取u=1.25m/s=75m/min计算转速

n＝1000v/3.14dw=1000×75/3.14×40=519.25r/min

b:校验机床功率
C336-1型机床的主电动机功率为4KW( 由参考文献[1]表6－9) 故机床的输出功率为: PEy=4.0×0.75kw=3kw
切削功率为: Pm=F2u×10-3=2305×17×0.75×0.925×1.05×75/46×10-3kw=46.53kw
∵PEy﹤PE, 即切削功率大于输出功率 ∴能够满足切削。
②∮12端面倒角0.5×45°, 大端面倒角1.5×45°( 略)
③打中心孔∮4( 2π) 略
④车另一端, 保证尺寸55。
a: 切削用量
要保证尺寸55, 前面∮12端已车去3.5mm, 因此长度方向含量还剩下71.5-3.5-55=7mm,因此需要两次走刀完成, 每次走刀的切削用量与①相同, 即u=75m/min.
计算转速n:
n-1000v/πdw=1000×75/3.14×46=519.25r/min
⑤车外圆∮31±2至∮27.5-0.1mn
a: 切削用量: 加工含量22b=31-27.5=3.5 取常径含量ap=1.75mm 由参考文献[4]表1－20选f=0.4min/r,再由表1－21取u=1.82m/s

2) 工序10
1.加工要求: 车端面保证尺寸, 车∮46外圆至∮
2.车床及工装:
机床选用cy6140,夹具采用车床专用夹具, 量具选用卡规; 游标卡尺( 0.02mm,0-125mm) ; 刀具选用外圆车刀YT15, 刀杆尺寸16×25×125( 一把)
3.确定切削用量
①车∮46±2外圆至端面, 保证尺寸, ∮46±2长度方向含量41－40.8＝0.2mm, 由参考文献[4]表1－20查得f＝0.4mm/r, 再向表1－20查得u=3.3m/s,实际取u=3m/s。
②车∮46±2外圆至
加工含量2Z6=46. 40.8=5.2 Z6=26mm, 因此一次走刀即可, 查参考文献[4]表1－20查得f＝0.4mm/r, u=3m/s.
3) 工序20
1.加工要求
精磨∮外圆至∮, 粗造度Ra≦1.6
2.机床及工装
机床选用M1080, 夹具采用磨床专用夹具, 刀具选用A60K5035砂轮, 导轮PsA300×150×127, 量具选用外径千分尺( 0.01mm,25-50mm) ,卡板( ∮)
3.切削用量
加工含量2Z6＝( 40.8－40.5) ＝0.3, 因此Z6取0.15mm, 由参考文献[4]第七章磨削加工中, 磨削运动和磨削用量一节可知, 磨削时的磨削用量一般有
u轮, uI,f纵, ap四项, 由该节确定:
u轮( 砂轮圆周速度) 为35m/s
uI=18m/min
f纵＝0.5×B( 砂轮宽度) ＝0.5×60＝30mm
ap＝0.05mm
4)工序25
1.加工要求
钻4－∮深5和∮通孔。
2.机床工艺及装备
机床选用Z535; 夹具选用专用钻夹具, 刀具为麻花钻( ∮6×150) 一把, ∮5×190一把, 量具选用游标卡尺( 0.05m,0-125mm)
3.切削用量
①4－∮深5mm的孔, 由径验选定f=0.4mm/r.由参考文献[4]查表6-1得: v=25.6m/min
②∮5通孔( 同上)
5) 工序65
1.加工要求: 铣开口槽
2.机床工艺及装备: 机床选用X62W, 夹具选用专用铣床夹具, 刀具选用三面刃铣刀( ∮130/∮32) ,量具选用游标卡尺( 0.05m,0-125mm) 一把, 和专用的对称度检验量具。
3. 切削用量
因为该开口槽的加工属粗加工, 因此ap一次完成10mm, 铣削宽度由铣刀尺寸决定, 一次完成ac=8mm,由参考文献[4]表4－2查得af=0.2mm.
再由表4－6查得u=15m/min。
n=1000u/πD=1000×15/3.14×0.25=19108.28r/min
4.校验机床功率
X62W型铣床的主电动机功率为7.5KW, 故机床的输出功率为:
PEy＝7.5×0.75KW＝5.625KW
切削功率: PE=FEV×10-3=2305×10×0.2×0.925×1.05×60/25×10-3kw=10.75kw
因为PEy＜PE, 切削功率大于输出功率, 因此能够切削。
5.工时定额
工时定额即时间定额, 再一定的生产条件下规定生产一件产品或完成一道工序所耗的时间, 完成一个零件的一道工序的时间称为单位时间Tt。
Tt＝Tm+Ta+Ts+Tr+Te/n=(Tm+Ta)(H·α+β/100)+ Te/n
Tm——基本时间, Ta——辅助时间, Ts——布置工作地时间, Tr——休息和生理需要时间, Te——准备与总结时间
由参考文献[3]查表12-3, 得: Tm==
==1.4min
表12-13得Ta=0.19min
≈0.1min,则: Tt=(1.4+0.19)(1+0.07)+0.1
=1.8013min

第二部分 夹具的设计
1 分析原始资料
由操纵阀的零件图可知: 其材料为20Cr, 其主要加工要求分别是:
1) 外圆∮粗糙度为Ra0.1um;
2) 开口槽宽度尺寸mm, 及其中心线相对于∮40外圆轴线的对称度公差为0.1mm, 粗糙度为Ra6.3um;
3) 锥窝的角度90°, 位置∮28±0.2, 26°36′及取粗糙度;
4) 两圆弧槽的角度: 133°36′±33′及位置度要求, ∮5通孔的 位置度要求;
5) ∮孔其与∮40的同轴度公差为∮0.15mm;
6) 左端面相对于∮40轴线的垂直度公差为0.2mm, 以及其它各处倒角及表面粗糙度要求。
该工件的加工工艺过程详见其加工工艺过程卡片, 夹具设计要求, 设计工序, 65铣开口槽钻用夹具, 从工艺过程中可知再本工序之前, ∮5通孔, 圆弧槽∮8孔, 两端面均已加工完毕, 且∮孔, 也已半精加工完毕。本工序的加工要求: 要在∮25端面处铣一槽, 此槽与操纵手柄相连, 实现操纵。要求槽宽mm, 深为10, 粗糙度为Ra6.3um;总的来说该槽的加工要求精度骗下, 要求不变, 因此因此在使用上也并不做十分严格的要求。
本工序采用∮130/∮32的三面刃铣刀, 在XW6132卧式铣床上, 一次装夹一件进行铣削加工, 采用的切削用量为: ap=0.8mm af=0.2mm/z u=400r/min

2拟定夹具结构方案.绘制夹具结构草图
2.1 确定夹具的内型
本工序所加工的槽为横向槽, 选用直线进给式的夹具。
2.2 拟定定位夹紧方案
1) 拟定定位方案
从分析该加工工件的零件图可知: 使用所设计的夹具加工工件后, 要求保证加工面的技术要求有: 槽的宽度尺寸, 槽的中心平面对∮40中心线的对称度公差, 还有槽深。为此, 工件的定位最少必须限制4各自由度, 根据工件的结构和工序的安排有两个定位方案能够分析比较。
第一方案( 图A) 以∮40中心线作为定位基准, 选用V型块作为定位元件, 限制了,, , ,四个自由度。为了保证对称度要求, 又采用了在V型块一侧安装削边销这就使 , , , , 出现重复定位, 且出现过定位, 但此夹具对中性好, 便以装夹。

图1 定位——夹紧方案
第二方案( 图1 B) 以∮5孔中心线作为定位基准, 选用中心轴为定位元件, 这样就限制了 , , , 。为了便以夹紧和加工, 再以∮40母线为定位基准, 又限制了 。
方案比较:
方案一 出现了重复定位和过定位的现象, 但V型块对中性好, 便以工件装夹。方案二 不能限制, 因此槽的深度无法很好保证, 且工件装夹不方便, 故选方案一。
2) 拟定夹紧方案
由以加工槽的尺寸不大( 槽宽8mm 深10mm) 或切削力和切削转矩都不很大, 所有我们采用第一种定位方案, 其夹紧方案如图A所示。
2.3 选择设计设计定位装置的结构, 确定主要尺寸并计算定位误差
1) 定位元件的选择和设计
根据定位基准的特点, 以及全面考虑夹紧方式和定位元件在夹具体上的安装等一系列的问题。定位元件设计成V型块, 且在V型块一侧面安装上削边销, 使销与侧面垂直, 以∮和∮配合, 削边销另一头的定位尺寸为∮, 锥度为1: 50。V型块经过∮13－∮9两个台阶孔, 用螺钉紧固于夹具体上。
( V型块材料选用20钢, 淬火HRC58－62) ;
( 削边销材料选用T8A, 淬火HRC58－64) 。
2) 计算定位误差
.槽宽.
△D=△B+△Y, 由于定位基准和工序基准不重合;
△B=0.007+0.008=0.015mm
基准位移误差。
△Y=δd=0.015mm
由于工序基准不在定位基准上
△D=△B+△Y=0.015+0.015=0.03mm
定位误差允许值[△D]= δG=(×0.5)mm=0.166mm
由于△D﹤ δG因此定位精度足够
由于此工序加工精度要求不变, 所有不一一计算定位误差。
2.4 选择设计夹紧装置的结构
由于工件的定位, 夹紧方案分析, 夹紧装置采用移动压板属于螺旋夹紧机构, 其它各不部分结构见总装图。
验算夹紧力: 1) 计算圆周切削力Fz
由参考文献[3]切削用量中铣削力计算表9－62得:
Fz＝9.81×CFz×аe0.86×af0.72×ap×d。-0.86×zkFz
CFz——加工不用工件材料时的铣削力系数, 由表9－62得CFz＝68.3
аe——铣削宽度垂直于铣刀轴线方向的切削层尺寸, аe＝10
af——每齿进给量af＝0.2mm/z
ap——铣削深度, 平行于铣刀轴线方向的切削尺寸, ap＝0.8
d。——铣刀直径d。＝90
z——铣刀齿数 z=20
kFz——修正系数kFz＝( ) 0.3
由参考文献[1]表3－8查得ob＝42mPa,因此kFz＝0.42
Fz＝9.81×68.3×100.86×0.20.72×0.8×90－0.86×20×0.42＝2135.76
2) 验算工件所需夹紧力F
因为工件夹紧后, 在切削力的作用下, 只有给水平方向和垂直方向两个方向移动的可能, 为了简化计算, 为防止工件移动, 所需夹紧力:
F1=F2==1510.4N,因此F＝F1=F2＝1510.4N
夹紧机构实际输出的夹紧力, 由参考文献[5]表1－2－25查得Fk=7950N
因为Fk﹥F, 所有夹紧力足够
2.5 确定对刀装置
1) 确定对刀块的型式
根据本道工序的加工要求, 本夹具案机床零部件标准, GB2242-80选用直角对刀块, 对刀时要垫对刀塞尺, 按标准选塞尺2 GB2242-80。基本尺寸偏差为。
2) 计算对刀块刀定位元件的位置尺寸

图2 对刀块位置尺寸计算
B=( [(5+5+4)]+2) mm=5.5mm
2.6 设计夹具体, 完成总体结构设计
由于铣削加工时, 铣刀的切削是不连续的, 容易产生冲取去和振动。夹具体是夹具的基础部件, 要由足够的强度和刚度, 而且要根据该加工工件的尺寸。夹具在机床的安装各定位元件的布置情况, 以及夹具体毛坯制造方法等因素来确定其结构和尺寸。综合以上诸项, 选用灰铸铁HT200夹铸造夹具体, 有关的结构尺寸参照参考文献[2]表26－1确定。由于本工序的切削力不太大, 所有在实际上一些尺寸表中推荐值减小了些, 主要考虑到壁厚的均匀性, 以及便于铸造和机械加工。
在设计夹具体时, 还要根据改造机床T型槽宽度, 按照标准选择定位键, 本夹具选定位键A14h6GB2206-80, 至此, 完成了夹具结构的总体设计, 从而得到了夹具结构的草图。
3 拟定夹具总图的主要技术要求
3.1 夹具总图上应标注的主要尺寸
1) 夹具的轮廓尺寸
长×宽×高＝295×250×110( mm)
2) 耳座中心到定向键槽中心的距离尺寸55mm;
3) 定向键槽宽度尺寸mm
4) 对刀塞尺的厚度尺寸3mm
5) 定位孔的尺寸∮
6) 对刀块的定位尺寸5.5mm
7) 零件的最大外圆直径∮
3.2 主要技术条件
1) 与V型块垂直的下底面与夹具体下底面的平行度公差为0.05mm
2) 对刀块的侧面与夹具体下底面的垂直度公差为0.03mm
3) 定向键的中心线与夹具体底面的垂直度公差为0.03mm
4) 定向键的中心线与夹具体底面的平行度公差为0.03mm
5) 定位基准与夹具体下底面的垂直度公差为0.03mm
4 夹具精度分析
本工序需要保证的主要加工要求有位置尺寸10, 槽的中心线与定位基准对经过的中心线的平行度公差0.10, 因为10为自由尺寸, 现就对第二次加工要求进行夹具精度分析。
影响该对称度的夹具误差( △J) 有定位误差△D夹具装配安装误差和刀具调整误差等因素。后三项用△T-A表示其值按参考文献[2]式( 22-5) 计算保证: 夹具精度满足加工要求的计算不等式为:
△J≦δG或 式中δG＝0.5mm;
△D＝△Y+△B=0.1mm
△T-A1——定位件与对刀块间的尺寸公差为0.06
△F-A2——主要技术条件( 1) 中平行度公差0.05mm, 放映到工件上的误差即
×25＝0.031mm。其中40mm为对刀块的宽度
△T-A3——主要技术条件( 5) 中垂直度公差放映到工件上的误差, 即0.03mm
因此: △J＝( 0.12＋0.032＋0.0312＋0.062) mm=0.193mm
而夹具误差允许值△J允＝δG＝×0.5mm＝0.33mm
由于△J﹤△J允许, 故夹具能保证对称公差0.1mm
5 绘制总装图
结构草图出来后, 经精度分析, 再进一步修改完善, 经审批后, 可把夹具草图绘制成总装图。
6 绘制夹具零件图
7 书写设计的说明书
第三部分 结论与展望
1 本文总结
本文主要介绍的是ZL-50装载机操纵阀的工艺规程设计与相应的夹具设计。
由操纵阀的主要配件可知其加工工艺主要是设计中间圆弧槽与通孔之间的连接。主要用来变换进油、 回油路, 从而控制装载机变速, 倒挡, 换挡等功能。操纵阀底面三个锥窝用来实现定位, 使操纵阀处于三个不同的工作位置。圆柱销起定位转轴作用。首先对零件的工作图进行分析, 了解其用处。然后对零件的工艺进行分析并设计: 1.确定生产类型及工艺安排2.确定毛坯种类, 形状及尺寸3.确定各加工表面的加工方案4.确定定位基准5.编制机械加工工艺路线6.确定机械加工含量, 工序尺寸及偏差7.确定各工序的机床型号, 工装, 切削用量功率及工时定额。
设计相应的夹具: 首先要了解对应工件的主要作用, 具体的形状和毛坯的种类。然后一.分析原始材料。二.拟定夹具结构方案, 绘制结构草图。其中包括1.确定夹具的类型2.拟定定位夹紧方案3.选择设计定位装置结构, 确定主要尺寸关系, 计算定位误差4.选择设计夹紧装置并验算夹紧力5.确定对刀装置6.设计夹紧体, 完成总体结构设计。三.拟定夹具总图。四.夹具精度分析。五.绘制总装图。六.绘制夹具零件图。
工艺的设计最主要考虑的因素是其相应的工装, 一套完整的工艺要有一套相应完整的工装以其相辅相成。
2 将来展望
机械制造工艺技术是在人类生产实践中产生并不断发展的。机械制造工艺涉及的行业有百余种, 产品品种成千上万, 可是研究的工艺问题则可归纳为质量﹑生产率和经济性三类。1.保证和提高产品的质量: 产品的质量包括整台机械的装配精度﹑使用性能﹑使用寿命和可靠性, 以及零件的加工精度和加工表面质量。2.提高劳动生产率: 提高劳动生长率的方法一是提高切削用量, 采用高速切削﹑高速磨削和重磨削。二是改进工艺方法﹑创造新工艺。三是提高自动化程度, 实现高度自动化。3.降低成本: 要节省和合理选择原材料, 研究新材料; 合理使用和改进现有设备, 研究新的高效设备等。
要在满足质量要求的情况下, 不断提高劳动生长率和降低成本。以优质﹑高效﹑低耗的工艺去完成零件的加工和产品的装配, 这样的工艺才是合理的和先进的工艺。
当前, 国产ZL50型轮式装载机动力变速器均采用结构相似的操纵阀总成, 以控制动力变速器挡位离合器的接合, 实现主朵行走及制支动。这类操纵阀组成。经使用, 其性能基本稳定, 但系统存在以下几个问题: ( 1) 采用软轴和气制动装置等控制部件, 在制造和安装方面要求较高, 空间布置复杂。( 2) 需要一套气动辅助装置, 容易出现漏气等故障且成本较高。( 3) 长期使用需要更换供气软管和调整软轴等。( 4) 驾驶员的劳动强度较大。
根据以上所列出的操纵阀的4个问题, 能够结合合理的工艺和先进的工艺方法对操作阀出现的问题进行分析并加以修改。设想更合理的处理方案比如: ( 1) 利于主机整个空间系统的合理布置, 大大减轻驾驶员的劳动强度, 防止了漏气避免了软轴调整。( 2) 合理设计了单向节流阀, 组冲阀, 使系统压力变化特性更加合理, 有效地降低了换挡瞬间的冲击, 减少了磨擦片的磨损。( 3) 在不改变现有变速箱结构的情况下, 将电液换挡操纵阀同样设定了二挡前进, 一挡倒退等挡位, 将原有的钢球, 弹簧定位结构及气阀体紧急制动装置改为电液换挡阀组, 实现前进, 后退等挡位离合器的接合及系统需紧急制动时的的快速卸荷。

致 谢
本论文能够顺利的完成, 在此感谢河南工业职业技术学院全体教师三年来的细心教导和栽培。特别感谢论文导师董燕董老师三个月来的细心指导和建议, 在这三个月中不断对本文的设计进行建议, 提出本文出现的错误并指导我加以修改, 而且对本文的设计给以关键的提示和帮助, 特此感谢! 同时要感谢同学罗远春﹑黎渊明﹑张鹏等的帮助, 彼此进行讨论和建议。也要感谢福建晋工机械同事和吴师父的帮助, 在关键时候都能给以重要的建议。感谢吴师父这三个月来在公司里的教导和栽培, 经过三个月的学习对机械工业有了更进一步的了解, 特别是对ZL系列装载机有了更深的理解且能进行装配和对各别零件的制造。 再次感谢以上所有的人的帮助。

特此感谢
作者于 6月

参考文献
[1] 李云主编 《机械制造工艺与设备设计手册》 北京 机械工业出版社 1997年3月
[2] 李华主编 《金属机械加工工艺人员手册》 北京 机械工业出版社 3月
[3] 金大英主编 《机械制图》 北京 机械工业出版社 7月
[4] 郭晋荣主编 《机械制造技术基础》成都 西南交通大学出版社
[5] 吴雄彪主编 《机械制造技术课程设计》 杭州 浙江大学出版社 1月
[6] 徐圣群主编 《简明机械加工工艺手册》 上海 上海科学技术出版社 1995年
[7] 兰建设主编 《机械制造工艺与夹具》 北京 机械工业出版社 7月
[8] 柯金鼎主编 《ZL50装载机备件图》 福建 福建晋江工程机械出版
[9] 张进生主编 《机械制造工艺与夹具设计指导书》 北京 机械工业出版社
[10]刘诗安主编 《机械专业课程指导书》 长沙 湖南科学技术出版社 1999年
[11]黄云清主编 《公差配合与测量技术》 北京 机械工业出版社 1995年
[12]中国工程机械商贸网, WWW.21－SUN.COM