三通管工艺设计.docx

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三通管工艺设计

成绩

西南科技大学城市学院

2011-2012学年第一学期

《机械制造技术基础》课程设计说书

题目：

三通管机械制造课程设计

系别：

机电工程系

专业：

过程装备与控制工程

班级：

0901班

学号：

200940258

学生姓名：

秦勇

指导老师：

刘锦雄、武燕

西南科技大学城市学院

课程设计任务书

题目名称

学生姓名

专业班级

学号

设计目的

机械制造技术基础课程设计的目的是让学生在学习了机械制造技术基础和进行了校内外的生产实习之后让学生获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力。

同时，课程设计也是为了毕业设计进行一次综合训练和准备。

机械制造技术基础的课程设计可以使学生在下述三方面得到锻炼：

（1）能把机械制造技术基础课程中的基本理论和在校内外生产实习中学到的实践知识有机的相结合，从而解决零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，从而确保零件的加工质量。

（2）提高学生的机械结构设计能力。

通过针对某一典型零件的夹具（或量具）的设计，从而使学生能够通过所给出的被加工零件的加工要求，设计出高效率、低成本、装夹简单、省力、省时而能保证加工质量的夹具的能力。

（3）锻炼学生使用手册及图表资料的能力。

能够熟练地依据给定的任务而查找相关的资料、手册及图表并掌握其中的设计信息用于设计参数的确定。

设计要求

1、生产要求：

生产纲领为小批量生产。

2、设计的要求：

（1）零件图　　1张

（2）毛坯图　　1张　　

（3）机械加工工艺过程综合卡片1张

（4）工艺装备设计1～2套

（5）工艺装备主要零件图1张

（6）课程设计说明书1份

计划进度

按教学计划规定，机械制造技术基础课程设计总学时数为2周，其进度及时间大致分配入下：

第1阶段：

熟悉零件，画零件图约占一天（10%）

第2阶段：

选择加工方案，确定工艺路线和工艺尺寸，填写工艺过程卡片约占三天（40%）

第3阶段：

工艺装备设计（画总装图及主要零件图）

约占四天（40%）

第4阶段：

编写设计说明书　约占二天（10%）

设计内容

1、从工艺方法上分析零件，画零件图

2、对进行工艺分析零件包括以下几个主要内容：

（1）分析零件的作用、设计基准及技术要求；

（2）分析零件的形状位置精度、表面粗糙度以及主要加工表面的尺寸等；

（3）分析零件的机械加工的工艺性、材质、及完成后热处理的要求。

3、零件图按机械制图国家标准绘制，按１：

１比例画出。

主要参考文献

[1]于骏一,邹青.机械制造技术基础[M].2版.机械工业出版社，2011

[2]邹青.机械制造技术基础课程设计指导教程[M].机械工业出版社，2011

[3]田凌，冯涓，刘朝儒.机械制图[M].清华大学出版社，2007

[4]陈天民，吴建平.热处理设计简明手册[M].机械工业出版社，1993

学生接受签字

接受任务时间：

年月日

学生签名：

摘　要

我此次进行的是关于三通管的机械制造工艺的课程设计。

三通管，也叫T形管，是一个结构比较简单的非轴对称回转体，由两个圆柱形直管相贯形成。

三通管作为一种连接件在日常生活中应用广泛，用途在于改变流体流动方向。

三通管在工业，农业等很多方面都使用非常广泛。

课程设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,是对学生实际工作能力的具体训练和考察过程.课程设计让我懂得了理论与实际相结合是很重要的，只有理论知识是远远不够的，只有把所学的理论知识与实践相结合起来，从理论中得出结论，才能真正为社会服务，从而提高自己的实际动手能力和独立思考的能力。

机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指导。

第一章零件的分析

1零件的分析

1.1认识零件

三通管，是一个结构比较简单的非轴对称回转体，由两个圆柱形直管相贯形成。

三通管广泛用于输送液体、气体的管网中。

因输送介质不同，三通管的材质分为：

铸铁、铸钢、铸铜、铸铝、塑料、玻璃等。

三通管尺寸精度要求不高，此处取IT7。

其余公差，粗糙度与部分加工精度见零件图（图1-1）。

1.2零件的作用

用于改变流体方向，可用于输水管路、输油管路及各种液体化工材料输送管路。

主要用于医学、水利（节水灌溉、给水排水）、能源（石油、天然气、核工业）、建筑等工程领域。

1.3零件的工艺分析

零件的材料为HT150，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，切削性能好，但塑性较差，脆性高。

以下是三通管需要加工的表面及加工表面之间的位置要求：

1）此三通管总长为140mm，高度为102.5mm。

2）三通管的大管道直径为40mm，壁厚5mm。

小管道直径为20mm，壁厚5mm。

3）大管道两端接头部位各有4个直径为7mm的孔。

小管道接头也含有4个直径为7mm的孔。

由以上分析可知：

此三通管壁厚不大，加工难度大，可用铸件实现。

粗加工三通管的下端面，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，保证位置精度要求，而且三通管没有复杂的加工曲面，采用常规的加工工艺可以保证此三通管的加工要求。

1.4零件图

见图1-1

图1-1三通管零件图

2确定毛坯

2.1确定毛坯种类

零件材料为HT150。

零件在作用过程中不受其他外力冲击，零件结构比较简单，生产类型为小批量生产，故选择手工砂型铸件毛坯。

查《机械制造技术基础课程设计指导教程》P23表2-2，选用铸件尺寸公差等级为CT-12。

查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5，选用加工余量为H级，并查表2.2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面（图1-3）的选用及加工余量.（见表1-1）

2.2确定毛坯尺寸与形状

见图1-2

图1-2三通管毛坯图

图1-3分型面示意图

表1-1

加工面代号

基本尺寸

加工余量等级

加工余量

说明

12.5*2

回转面加工

2.5*2

回转面加工

钻孔

车槽

钻孔

第二章工艺规程设计

1选择定位基准

1.1粗定位基准的选择

以零件的顶端为主要的定位粗基准，以两端面为辅助粗基准。

1.2精基准的选择

考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以轴心线为主要的定位基准，以两端面为辅助定位精基准。

2机械加工设备的选择

2.1机床的选择

加工该零件需要使用车床，铣床以及钻床，考虑到工件的大小以及各项参数，选用CA6140卧式车床，X51立式铣床和Z525立式钻床。

2.2刀具的选择

由于工件材料为HT150。

查《机械制造技术基础课程设计指导教程》P63表3-16顶端面车刀选用YG8硬质合金车刀（前角γ0＝0°后角α0＝7°，副后角α0’=10°，刃倾角λs=－10°,主偏角Kr=90°,过渡刃Krε=40°,副偏角Kr’=10°）；端面车刀选用YG8硬质合金车刀（前角γ0＝30°后角α0＝7°，副后角α0’=10°，刃倾角λs=－10°,主偏角Kr=0°,过渡刃Krε=40°,副偏角Kr’=10°）；左端面槽车刀选用YG8硬质合金车刀（前角γ0＝30°后角α0＝7°，副后角α0’=10°，刃倾角λs=－10°,主偏角Kr=45°,过渡刃Krε=40°,副偏角Kr’=10°）；查《机械制造工程训练教程》P64，车

孔时选用T型，主偏角为90度的硬质合金内孔车刀；查《机械制造技术基础课程设计指导教程》P51钻孔时选用直径为7mm的直柄麻花钻（顶角2

=120°，前角γ0＝10°，后角αf＝7°，横刃斜角￠=52°，螺旋角￡=30°），查《机械设计简明手册》表2-4可得尖高h=0.4mm，圆弧半径r=1.75mm,横刃长b=0.4mm,总外刃长l=4mm。

2.3夹具的选择

选择车床四爪卡盘、铣床压板螺栓、钻床压板螺栓、

铜套（图2-1）、铜环（图2-2）、钻孔模具（图2-3、图2-4）。

图2-1铜套

图2-2铜环

图2-3顶端面孔钻孔模具

图2-4两端面孔钻孔模具

2.4量具的选择

测量孔、长度时选用游标卡尺Ⅰ型。

3制定工艺路线

根据零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已经确定的情况下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使用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下降。

查《机械制造工艺简明手册》P20表4-7,4-8,4-11，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：

工序一:

锻造车间制三通管毛坯、铜套、铜环和钻孔模具；

工序二：

以顶端为粗基准定位，选用CA6140卧式车床，将铜套锯开套在φ50右方外圆面，用四爪卡盘夹紧后，粗车、半精车、精车左端面与左端面密封槽;

工序三：

以φ40轴心线为定位基准，选用CA6140卧式车床，将铜环锯开套在φ50左方外圆面，用四爪卡盘夹紧后粗车、半精车、精车右端面;

工序四：

以φ20轴心线为定位基准，选用CA6140卧式车床与四爪卡盘，平顶端面到10mm，再粗车、半精车、精车顶端；

工序五：

以φ20轴心线为定位基准，选用CA6140卧式车床与四爪卡盘，钳工划线后粗车、半精车、精车顶端φ25孔；

倒角R2；

工序六：

轴心线为定位基准，选用Z525立式钻床与四爪卡盘，使用钻孔模具钻两端面和顶端φ7孔；

工序七：

去毛刺；

工序八：

终检。

第三章机械加工余量，工序尺寸及公差的确定

1确定加工余量和工序尺寸（单位：

mm）

1.1车两端面

工步名称

工步间余量

工步公差等级

基本尺寸

公差范围

毛坯

150

粗车

3.5

IT12

146.5

-0.4

半精车

1.0

IT10

145.5

-0.16

精车

0.5

IT7

145

-0.04

1.2平顶端到10mm

工步名称

工步间余量

工步公差等级

基本尺寸

公差范围

毛坯

粗车顶端到10mm

IT12

0.18

1.3车顶端

工步名称

工步间余量

工步公差等级

基本尺寸

公差范围

毛坯

粗车

IT12

-0.25

半精车

IT10

-0.1

精车

设计定

-0.062

1.4顶端φ25孔

工步名称

工步间余量

工步公差等级

基本尺寸

公差范围

毛坯

粗车

3.5

IT12

23.5

-0.21

半精车

1.0

IT10

24.5

-0.084

精车

0.5

设计定

+0.052

1.5左端面槽

工步名称

工步间余量

工步公差等级

基本尺寸

公差范围

毛坯

车槽

IT12

-0.12

1.6顶端面孔

工步名称

工步间余量

工步公差等级

基本尺寸

公差范围

毛坯

钻孔

1.7两端面孔

工步名称

工步间余量

工步公差等级

基本尺寸

公差范围

毛坯

钻孔

2确定切削用量及时间定额

2.1工序二

以顶端为粗基准定位，选用CA6140卧式车床，将铜套锯开套在φ50右方外圆面，用四爪卡盘夹紧后，粗车、半精车、精车左端面与左端面密封槽；

2.1.1粗车左端面

1.加工条件

工件材料:

HT150,σb=170~240MPa，铸造;

加工要求：

将铜套锯开套在φ50右方外圆面，用四爪卡盘夹紧后粗车左端面，加工余量3.5mm;

机床：

选用CA6140卧式车床,铜套锯开套在φ50右方外圆面，用四爪卡盘夹紧；

刀具：

选用YG8硬质合金端面车刀（前角γ0＝30°后角α0＝7°，副后角α0’=10°，刃倾角λs=－10°,主偏角Kr=0°,过渡刃Krε=40°,副偏角Kr’=10°）;

2.切削用量

1）背吃刀量

=3.50mm,因为余量较小，一次走刀即可完成；

2）查《机械制造技术基础课程设计指导教程》P86表4-2取f=0.48mm/r；

3）确定刀具寿命及磨钝标准，确定刀具寿命及磨钝标准,根据《切削用量简明手册》表1-9，车刀刀齿后刀面最大磨损量为1.2mm,刀具使用寿命T=60min;

4）切削速度v，查《机械制造技术基础课程设计指导教程》P94表4-15及《机械制造技术基础课程设计指导教程》P104表5-13取：

v=55m/min，主轴转速n=v1000/πd=206r/min。

3.时间定额（计算公式：

Lj*Z/n/f/ap）

基本时间Tj=1.6min

辅助时间Tf=1.6*20%=0.32min；

其它时间Tq=（1.6+0.32）*15%=0.2min

2.1.2半精车左端面

1.加工条件

工件材料:

HT150,σb=170~240MPa，铸造;

加工要求：

将铜套锯开套在φ50右方外圆面，用四爪卡盘夹紧后半精车左端面，加工余量1.0mm;

机床：

选用CA6140卧式车床,铜套锯开套在φ50右方外圆面，用四爪卡盘夹紧；

刀具：

选用YG8硬质合金端面车刀（前角γ0＝30°后角α0＝7°，副后角α0’=10°，刃倾角λs=－10°,主偏角Kr=0°,过渡刃Krε=40°,副偏角Kr’=10°）.

2.切削用量:

1）背吃刀量

=1.0mm,因为余量较小，一次走刀即可完成；2）查《机械制造技术基础课程设计指导教程》P86表4-2取f=0.4mm/r；3）确定刀具寿命及磨钝标准，确定刀具寿命及磨钝标准,根据《切削用量简明手册》表1-9，车刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0mm,刀具使用寿命T=60min;4）切削速度v，查《机械制造技术基础课程设计指导教程》P94表4-15及《机械制造技术基础课程设计指导教程》P104表5-13取：

v=80m/min，主轴转速n=v1000/πd=300r/min。

3.时间定额（计算公式：

Lj*Z/n/f/ap）

基本时间Tj=4.3min

辅助时间Tf=4.3*20%=0.86min；

其它时间Tq=（4.3+0.86）*15%=0.8min

2.1.3精车左端面

1.加工条件

工件材料:

HT150,σb=170~240MPa，铸造；

加工要求：

将铜套锯开套在φ50右方外圆面，用四爪卡盘夹紧后精车左端面，加工余量0.5mm;

机床：

选用CA6140卧式车床,铜套锯开套在φ50右方外圆面，用四爪卡盘夹紧；

刀具：

选用YG8硬质合金端面车刀（前角γ0＝30°后角α0＝7°，副后角α0’=10°，刃倾角λs=－10°,主偏角Kr=0°,过渡刃Krε=40°,副偏角Kr’=10°）.

2.切削用量

1）背吃刀量

=0.5mm,因为余量较小，一次走刀即可完成；2）查《机械制造技术基础课程设计指导教程》P86表4-2取f=0.2mm/r；3）确定刀具寿命及磨钝标准，确定刀具寿命及磨钝标准,根据《切削用量简明手册》表1-9，车刀刀齿后刀面最大磨损量为0.6mm,刀具使用寿命T=60min;4）切削速度v，查《机械制造技术基础课程设计指导教程》P94表4-15及《机械制造技术基础课程设计指导教程》P104表5-13取：

v=100m/min，主轴转速n=v1000/πd=375r/min。

3.时间定额（计算公式：

Lj*Z/n/f/ap）

基本时间Tj=13.8min

辅助时间Tf=13.8*20%=2.76min；

其它时间Tq=（13.8+2.76）*15%=2.5min

2.1.4车左端面槽

1.加工条件

工件材料:

HT150,σb=170~240MPa，铸造;

加工要求：

将铜套锯开套在φ50右方外圆面，用四爪卡盘夹紧后车左端面密封槽，加工余量5mm;

机床：

选用CA6140卧式车床,铜套锯开套在φ50右方外圆面，用四爪卡盘夹紧；

刀具：

选用YG8硬质合金端面车刀（前角γ0＝30°后角α0＝7°，副后角α0’=10°，刃倾角λs=－10°,主偏角Kr=45°,过渡刃Krε=40°,副偏角Kr’=10°）

2.切削用量

1）背吃刀量

=2.2mm,因为余量较小，一次走刀即可完成；2）查《机械制造技术基础课程设计指导教程》P86表4-2取f=0.48mm/r；3）确定刀具寿命及磨钝标准，确定刀具寿命及磨钝标准,根据《切削用量简明手册》表1-9，车刀刀齿后刀面最大磨损量为1.2mm,刀具使用寿命T=60min;4）切削速度v，查《机械制造技术基础课程设计指导教程》P94表4-15及《机械制造技术基础课程设计指导教程》P104表5-13取：

v=55m/min，主轴转速n=v1000/πd=318r/min。

3.时间定额（计算公式：

Lj*Z/n/f/ap）

基本时间Tj=0.3min

辅助时间Tf=0.3*20%=0.06min；

其它时间Tq=（0.3+0.06）*15%=0.06min

2.2工序三

以φ40轴心线为定位基准，选用CA6140卧式车床，将铜环锯开套在φ50左方外圆面，用四爪卡盘夹紧后粗车、半精车、精车右端面。

2.2.1粗车右端面

1.加工条件

工件材料:

HT150,σb=170~240MPa，铸造;

加工要求：

将铜环锯开套在φ50左方外圆面，用四爪卡盘夹紧后粗车左端面，加工余量3.5mm;

机床：

选用CA6140卧式车床,铜环锯开套在φ50右方外圆面，用四爪卡盘夹紧；

刀具：

选用YG8硬质合金端面车刀（前角γ0＝30°后角α0＝7°，副后角α0’=10°，刃倾角λs=－10°,主偏角Kr=0°,过渡刃Krε=40°,副偏角Kr’=10°）.

2.切削用量

1）背吃刀量

=3.50mm,因为余量较小，一次走刀即可完成；2）查《机械制造技术基础课程设计指导教程》P86表4-2取f=0.48mm/r；3）确定刀具寿命及磨钝标准，确定刀具寿命及磨钝标准,根据《切削用量简明手册》表1-9，车刀刀齿后刀面最大磨损量为1.2mm,刀具使用寿命T=60min;4）切削速度v，查《机械制造技术基础课程设计指导教程》P94表4-15及《机械制造技术基础课程设计指导教程》P104表5-13取：

v=55m/min，主轴转速n=v1000/πd=206r/min。

3.时间定额（计算公式：

Lj*Z/n/f/ap）

基本时间Tj=1.6min

辅助时间Tf=1.6*20%=0.32min；

其它时间Tq=（1.6+0.32）*15%=0.3min

2.1.2半精车右端面

1.加工条件

工件材料:

HT150,σb=170~240MPa，铸造；

加工要求：

将铜环锯开套在φ50左方外圆面，用四爪卡盘夹紧后半精车左端面，加工余量1.0mm；

机床：

选用CA6140卧式车床,铜环锯开套在φ50右方外圆面，用四爪卡盘夹紧；

刀具：

选用YG8硬质合金端面车刀（前角γ0＝30°后角α0＝7°，副后角α0’=10°，刃倾角λs=－10°,主偏角Kr=0°,过渡刃Krε=40°,副偏角Kr’=10°）

2.切削用量:

1）背吃刀量

=1.0mm,因为余量较小，一次走刀即可完成；2）查《机械制造技术基础课程设计指导教程》P86表4-2取f=0.4mm/r；3）确定刀具寿命及磨钝标准，确定刀具寿命及磨钝标准,根据《切削用量简明手册》表1-9，车刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0mm；刀具使用寿命T=60min4）切削速度v，查《机械制造技术基础课程设计指导教程》P94表4-15及《机械制造技术基础课程设计指导教程》P104表5-13取：

v=80m/min，主轴转速n=v1000/πd=300r/min。

3.时间定额（计算公式：

Lj*Z/n/f/ap）

基本时间Tj=4.3min

辅助时间Tf=4.3*20%=0.86min；

其它时间Tq=（4.3+0.86）*15%=0.8min

2.1.3精车右端面

1.加工条件

工件材料:

HT150,σb=170~240MPa，铸造;

加工要求：

将铜环锯开套在φ50右方外圆面，用四爪卡盘夹紧后精车左端面，加工余量0.5mm;

机床：

选用CA6140卧式车床,铜环锯开套在φ50右方外圆面，用四爪卡盘夹紧；

刀具：

选用YG8硬质合金端面车刀（前角γ0＝30°后角α0＝7°，副后角α0’=10°，刃倾角λs=－10°,主偏角Kr=0°,过渡刃Krε=40°,副偏角Kr’=10°）.

2.切削用量

1）背吃刀量

v=100m/min，主轴转速n=v1000/πd=375r/min。

3.时间定额（计算公式：

Lj*Z/n/f/ap）

基本时间Tj=13.8min

辅助时间Tf=13.8*20%=2.76min；

其它时间Tq=（13.8+2.76）*15%=2.5min

2.3工序四

以φ20轴心线为定位基准，选用CA6140卧式车床与四爪卡盘，

平顶端面到10mm，再粗车、半精车、精车顶端.

2.3.1平顶端面到10mm

1.加工条件

工件材料:

HT150,σb=170~240MPa，铸造;

加工要求：

粗车顶端面到10mm，以φ20轴心线为定位基准，加工余量2mm;

机床：

选用CA6140卧式车床，用四爪卡盘夹紧;

刀具：

选用YG8硬质合金车刀（前角γ0＝0°后角α0＝7°，副后角α0’=10°，刃倾角λs=－10°,主偏角Kr=90°,过渡刃Krε=40°,副偏角Kr’=10°）.

2.切削用量

1）背吃刀量

=2mm,因为余量较小，一次走刀即可完成；2）查《机械制造技术基础课程设计指导教程》P86表4-2取f=0.48mm/r；3）确定刀具寿命及磨钝标准，确定刀具寿命及磨钝标准,根据《切削用量简明手册》表1-9，车刀刀齿后刀面最大磨损量为1.6mm,刀具使用寿命T=60min；4）切削速度v，查《机械制造技术基础课程设计指导教程

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