机械制造工艺课程设计任务书.doc

机械制造工艺课程设计任务书.doc

《机械制造工艺课程设计任务书.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造工艺课程设计任务书.doc（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

机械制造工艺课程设计

任务书

设计题目：

设计“16V240柴油机进气门”零件的机械加工工艺及夹具设计

年产量：

5000件

被加工零件：

图样另附

设计内容：

一、零件图一张

二、毛坯图一张

三、工艺过程综合卡一套

四、专用夹具装配图一张

五、设计说明书一份

序言

机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分的专业课之后进行的。

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。

就个人而言，我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性的训练，希望在设计中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己将来的工作打下一个良好的基础。

由于能力所限，设计尚许多不足之处，希望各位老师给予指教。

一、零件的分析

（二）零件的作用

我设计的零件是16V240柴油机的进气门，气阀的作用是专门负责向柴油机内输入燃料并排出废气。

气阀主要分为三个部分材料组成，气门体采用的材料是耐热钢，主要是要保证其耐高温性能，还要采用固溶时效热处理，碳化物分布均匀，保证成品晶粒度4级以上。

阀面堆焊一层钴铬钨合金，在高温下具有很强的耐磨，耐腐蚀，耐冲击及高的蠕变强度，对气门寿命至关重要，堆焊层硬度为HRC40～49。

小头杆端焊钢片，钢片表面高频淬火，有效提高小头端的耐冲击点蚀性能。

（三）零件的工艺分析

从零件图可以看出，它一共有两个加工部分，分别是阀杆、阀体，而这两个部分加工表面之间有一定的位置要求，现将这两部分加工表面分述如下：

1、Φ18的阀杆加工表面

这一部分加工表面包括：

阀杆的轴面，直径是Φ18mm,公差等级为c8。

阀杆顶端焊接钢片，阀杆顶端表面粗糙度为1.6um。

阀杆小头还有锁夹槽，锁夹槽长度为12mm,直径为Φ15mm。

2、阀体

阀体又由R颈部、阀面和阀盘三部分组成，R颈部的圆角部分半径是R40，直径为Φ17.6±0.05mm，R颈部和阀杆都要抛光，抛光后表面粗糙度达到Ra0.8um。

阀面有堆焊层，与阀盘的夹角为30度，表面粗糙度为Ra0.4um。

阀盘直径为Φ82mm，阀盘底面中心打中心孔。

这两组加工表面之间有一定的位置要求，主要是：

（1）阀杆顶端平面相对阀杆轴线的圆跳动公差是0.03mm，阀面相对轴线的圆跳动公差是0.02mm；

（2）阀杆表面的圆柱度是0.015mm，直线度为0.01mm。

工艺规程设计

（-）确定毛胚的形式

零件材料为耐热钢，考虑到气阀在柴油机工作时不停地运动，同时承受高温的燃气，故零件在运用过程中经常承受交变及冲击性载荷，因此应该选用锻件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。

由于零件年产量为5000件，已达成批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，可以采用模锻成型，这从提高生产率，保证加工精度上考虑，也是应该的。

（二）基面的选择

基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保障，生产率得到提高。

否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。

基准的选择：

对于气阀来说，基准的选择比较简单，因为加工表面不是很多，但是要求很精细。

其次考虑到毛胚的选择，气阀毛胚是又棒料通过电墩锻造，棒料已经经过车削加工，有很高的精度，按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，则应该与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准），所以选择阀杆的外圆柱面。

对于后序的工序中，主要应该考虑基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算，这在以后还要专门计算。

（三）制定工艺路线

制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。

在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用专用车床加工，并尽量使工序集中来提高生产率。

除此以外，还应当考虑经济效果，以便时生产成本尽量下降。

1、工艺路线方案一

工序一热处理

工序二阀杆校直

工序三切定长、倒角

工序四焊钢片

工序五粗磨阀杆

工序六车阀盘外圆、平面、打中心孔

工序七车R颈部、堆焊槽

工序八堆焊阀面

工序九车阀盘及外圆

工序十车阀面堆焊层

工序十一去应力退火

工序十二粗磨阀盘外圆

工序十三半精磨阀杆

工序十四小头切定长，倒角

工序十六半精磨阀盘平面，修整中心孔

工序十七精车锁夹槽

工序十八粗磨阀面

工序十九精磨阀杆

工序二十阀杆辉光离子氮化

工序二十一杆端高频淬火

工序二十二精磨阀盘外圆

工序二十三粗磨R颈部

工序二十四精车阀盘平面、倒R2圆角

工序二十五阀杆抛光

工序二十六精磨杆端平面

工序二十七精磨阀面

工序二十八探伤

2、工艺路线二

工序一固溶、时效处理

工序二阀杆校直

工序三焊钢片

工序四杆端切定长、倒角

工序五粗磨阀杆

工序六仿堆焊槽、R颈部

工序七阀面堆焊

工序八半成品探伤

工序九去应力退火

工序十车阀面堆焊层

工序十一半精车底平面、盘外圆、打中心孔

工序十二半精磨阀杆

工序十三精磨盘外圆

工序十四精车锁夹槽、倒R角

工序十五粗磨R颈部

工序十六精磨R颈部

工序十七精磨阀杆

工序十八阀杆辉光离子氮化

工序十九杆端高频淬火

工序二十粗磨阀面

工序二十一精车底平面

工序二十二精磨阀面

工序二十三阀杆抛光

工序二十四精磨杆端平面

工序二十五成品渗透探伤

3、工艺方案的比较和分析

上述两个工艺方案的特点在于：

方案一在加工阀盘外圆时，分成三个三步——粗车、半精车、精车，而方案二只要半精车和精车两步就可以达到精度要求，节省工时。

方案一在堆焊阀面之后没有半成品探伤这一道工序，这对产品的合格率影响很大，因为堆焊可能会出现缝隙、气泡等缺陷，如果没有半成品探伤，继续加工，到最后探伤又不合格，浪费时间和精力。

方案一在加工R颈部时，是用数控车床加工，但在成批生产时，在能保证加工精度的情况下，应尽量不选用数控车床这种昂贵的设备，而方案二工序是仿堆焊槽和R颈部，设备是仿形车床，降低了加工成本。

综上考虑，决定将方案二作为最后的加工工艺，如下：

工序一固溶、时效处理

工序二阀杆校直

工序三切定长

工序四焊钢片

工序五杆端切定长、倒角90°

工序六粗磨阀杆

工序七仿堆焊槽、R颈部

工序八阀面堆焊

工序九半成品探伤

工序十去应力退火

工序十一车阀面堆焊层

工序十二半精车底平面、盘外圆、打中心孔

工序十三半精磨阀杆

工序十四精磨盘外圆

工序十五精车锁夹槽、倒R2角

工序十六粗磨R颈部

工序十七精磨R颈部

工序十八精磨阀杆

工序十九阀杆辉光离子氮化

工序二十杆端高频淬火

工序二十一粗磨阀面

工序二十二精车底平面

工序二十三精磨阀面

工序二十四阀杆抛光

工序二十五精磨杆端平面

工序二十六成品渗透探伤

以上工艺过程详见本指导书机械加工工序卡片

（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

240进气门的零件材料为耐热钢2Cr22Ni11N，毛坯重量约为0.8KG，生产类型为成批生产。

因为精密模锻能提供形状复杂和精度高的毛坯，采用双盘摩擦压力机精密模锻毛坯，10级精度组。

根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：

1、阀杆表面

阀杆直径是Φ18mm,公差等级为c8，表面粗糙度要求为Ra0.8um,选用外圆磨床加工，加工工序为粗磨，半精磨，精磨和阀杆抛光，粗磨和半精磨中间有道热处理工序是去应力退火，考虑到阀杆的公称直径为18mm，在10~18mm范围内，查“机械加工余量手册”表5-20，得热处理前粗磨的加工余量是0.2mm，热处理后半精磨的加工余量是0.3mm，精磨的加工余量是0.08mm，查表5-23，得到抛光的加工余量是0.02mm。

2、阀杆沿轴线长度方向的加工余量

在焊钢片之前，工件要切定长，选用卧式车床，切断长度为5mm。

阀杆沿轴线方向有一道关键工序——焊钢片，采用焊钢片机焊接，钢片厚度为6mm。

焊钢片之后，小头切定长倒90°角，加工余量为1mm。

阀杆顶端平面有表面粗糙度要求为Ra1.6mm，所以添加精磨杆端平面这一道工序。

考虑到阀杆公称直径为18mm，零件长度为319mm，选用端面磨床加工，查表5-28，得到加工余量是0.5mm。

3、阀盘外圆

阀盘外圆的加工工序有半精车阀盘外圆和精磨阀盘外圆，考虑到阀盘外圆的公称直径是Φ82mm,加工设备选用卧式车床，折算长度在200~400mm范围内，查表5-14得到热处理后半精车加工余量是2mm，半精车后精磨，查表5-28得到加工余量是0.6mm。

4、阀盘底面

阀盘底面需要经过两次车削加工，半精车和精车，考虑到阀盘外圆的公称直径是Φ82mm，零件长度为319mm，查表5-25和表5-26，得到半精车的加工余量是2.3mm，精车的加工余量是1.2mm。

5、R颈部和堆焊槽

用仿形车床车R颈部，R颈部半径为R40mm,表面粗糙度为Ra3.2um,再用外圆磨床粗磨R颈部，表面粗糙度达到Ra1.6um,最后是精磨R颈部，表面粗糙度达到Ra0.8um。

选用卧式车床加工堆焊槽，堆焊槽的半径是R10mm。

6、阀面

阀面是在堆焊槽上堆焊钴铬钨合金，然后再加工，主要工序有车阀面堆焊层，粗磨阀面和精磨阀面。

进气门阀面的与底平面夹角为30°，阀面厚度为3mm。

考虑到阀面公称直径为Φ82mm,加工设备选用外圆磨床，查表5-15得到粗磨的加工余量是0.3mm，精磨的加工余量是0.2mm，表面粗糙度达到Ra0.4um。

最后，根据手册上查到的加工余量确定毛坯的基本尺寸

1、阀杆直径

工序二十三阀杆抛光加工余量0.02mm

工序十七精磨阀杆加工余量0.08mm

工序十二半精磨阀杆加工余量0.3mm

工序五粗磨阀杆加工余量0.2mm

阀杆直径：

18+0.02+0.08+0.3+0.2=18.6mm，毛坯锻造前经过半精车得，所以直径偏差为±0.5mm

2、阀盘外圆

工序十一半精车底平面、盘外圆、打中心孔加工余量2mm

工序十三精磨盘外圆0.6mm

阀盘外圆直径：

82+0.6+2=84.6mm，由于毛坯为模锻件，锻件精度等级为E级，查表4-12得到，直径偏差为±2mm。

3、零件长度

工序四杆端切定长、倒角90°加工余量1mm

工序十一半精车底平面、盘外圆、打中心孔加工余量2.3mm

工序二十一精车底平面加工余量1.2mm

工序二十四精磨杆端平面加工余量0.5mm

零件长度：

319+0.5+1.2+2.3+1-6+5=323mm，由于毛坯锻造前是棒料切断加工而成，长度偏差为±0.5mm。

（五）确定切削用量

（1）切定长及倒角

刀具：

外圆车刀，材料：

，因其单边余量：

Z=1.9mm

所以车削深度：

根据参考文献[3]表2.4-75，取车削速度：

参照参考文献[7]表30—34，取。

机床主轴转速：

式（2.1）

式中V—车削速度；

d—刀具直径。

由式2.1机床主轴转速：

按照参考文献[3]表3.1-74

实际铣削速度：

进给量：

工作台每分进给量：

：

根据参考文献[7]表2.4-81,

（2）仿堆焊槽，R颈部

加工条件：

工件材料：

2Cr22Ni11N

机床：

C