阀腔零件的机械加工工艺规程设计及夹具设计.docx
《阀腔零件的机械加工工艺规程设计及夹具设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《阀腔零件的机械加工工艺规程设计及夹具设计.docx（19页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
阀腔零件的机械加工工艺规程设计及夹具设计
阀腔零件的机械加工工艺规程设计及夹具设计
晋中学院
课程设计说明书
学生姓名：
学号：
学院：
专业：
题目：
阀腔零件的工艺规程设
指导教师：
职称:
职称:
2012年4月11日
-1-
绪论.........................................................2
第1章引言.................................................3
1.1机械加工工艺规程制订.........................................4
1.2机械加工工艺规程的种类.......................................4
1.3制订机械加工工艺规程的原始资料...............................5
第2章零件的分析............................................5
2.1零件的作用.................................................6
2.2零件的工艺分析.............................................6
2.3零件的生产类型.............................................7
第3章选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图.......................7
3.1选择毛坯...................................................7
3.2确定毛坯尺寸...............................................7
3.3确定毛坯尺寸公差...........................................8
3.4设计毛坯图.................................................8
第4章选择加工方法，制定工艺路线..............................9
4.1基准面的选择...............................................9
4.2精基准的选择..............................................10
4.3零件表面加工方法的选择....................................10
4.4制定工艺路线..............................................10
第5章选择加工设备及刀具、夹具、量具..........................11
5.1选择加工设备与工艺设备....................................11
5.2选择刀具..................................................11
第6章确定切削用量及基本时间.................................12
6.1工序III切削用量及基本时间的确定..........................12
6.2工序IV切削用量及基本时间的确定...........................13
6.3工序V切削用量及基本时间的确定............................14
6.4工序VI切削用量及基本时间的确定...........................15
6.5工序VII切削用量及基本时间的确定..........................16
6.6工序VIII切削用量及基本时间的确定.........................17
6.7工序IX切削用量及基本时间的确定...........................19
6.8工序X切削用量及基本时间的确定............................22
致谢......................................................24
参考文献....................................................25
绪论
-2-
机械制造工艺与工装是在学习完成机械制造基础和大部分专业课，并进行了机械制造课程设计与实习基础上的又一次实践性教学环节，这次设计将更深层次的运用机械制造工艺学、公差与测量技术、工程力学、机械设计基础、机械制图等课程中的基本知识与理论以及生产实践中所学到的实践知识，综合运用，学会使用手册及图表资料，独立解决零件制造问题，并设计了机床专用夹具这一设备，提高了结构设计能力，为今后从事机械设计制造行业打下了坚实的基础。
因本人能力有限，经验不足，设计过程中有许多不足之处，望各位指导老师予以指正。
附：
本次设计中，查阅的数据大部分来自于《机械制造技术基础课程设计指南》，所标注的表号均出于此指导书，以方便指导老师对数据的审查。
第1章引言
-3-
机械制造业是国民经济的支柱产业，现代制造业正在改变着人们的生产方式、生活方式、经营管理模式乃至社会的组织结构和文化。
生产的发展和产品更新换代速度的加快，对生产效率和制造质量提出了越来越高的要求，也就对机械加工工艺等提出了要求。
在实际生产中，由于零件的生产类型、形状、尺寸和技术要求等条件不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上用某一种加工方法就能完成的，而是需要经过一定的工艺过程。
因此，我们不仅要根据零件具体要求，选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，一步一步地把零件加工出来。
1.1机械加工工艺规程制订
生产过程与机械加工工艺过程
生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。
它包括原材料的运输、保管于准备，产品的技术、生产准备、毛坯的制造、零件的机械加工及热处理，部件及产品的装配、检验调试、油漆包装、以及产品的销售和售后服务等。
机械工工艺过程是指用机械加工方法改变毛坯的形状、尺寸、相对位置和性质使其成为零件的全过程。
机械加工工艺过程的基本单元是工序。
工序又由安装、工位、工步及走刀组成。
规定产品或零件制造过程和操作方法等工艺文件，称为工艺规程。
机械加工工艺规程的主要作用如下：
1.机械加工工艺规程是生产准备工作的主要依据。
根据它来组织原料和毛坯的供应，进行机床调整、专用工艺装备的设计与制造，编制生产作业计划，调配劳动力，以及进行生产成本核算等。
2.机械加工工艺规程也是组织生产、进行计划调度的依据。
有了它就可以制定进度计划，实现优质高产和低消耗。
3.机械加工工艺规程是新建工厂的基本技术文件。
根据它和生产纲领，才能确定所须机床的种类和数量，工厂的面积，机床的平面布置，各部门的安排。
1.2机械加工工艺规程的种类
机械加工工艺过程卡片和机械加工工序卡片，是两个主要的工艺文件。
对于检验工序还有检验工序卡片；自动、半自动机床完成的工序，还有机床调整卡片。
-4-
机械加工工艺过程卡片是说明零件加工工艺过程的工艺文件。
机械加工工序卡片是每个工序详细制订时，用于直接指导生产，用于大批量生产的零件和成批生产中的重要零件。
1.3制订机械加工工艺规程的原始资料
制订机械加工工艺规程时，必须具备下列原始资料：
1.产品的全套技术文件，包括产品的全套图纸、产品的验收质量标准以及产品的生产纲领。
2.毛坯图及毛坯制造方法。
工艺人员应研究毛坯图，了解毛坯余量，结构工艺性，以及铸件分型面，浇口、冒口的位置，以及正确的确定零件的加工装夹部位及方法。
3.车间的生产条件。
即了解工厂的设备、刀具、夹具、量具的性能、规格及精度状况；生产面积；工人的技术水平；专用设备；工艺装备的制造性能等。
4.各种技术资料。
包括有关的手册、标准、以及国零件的分析
-5-
2.1零件的作用
设计中所给定的阀腔是普通油阀中的阀腔，从零件图上分析，大体作用为：
通过阀腔作为油的分油岔口，将液压油输送到阀体，其中f100mm的零件的工艺分析
-6-
通过零件图的绘制（图1）、分析、研究。
该零件的结构要求合理，符合工艺要求。
从零件图上可以看出，阀腔零件还算比较规则，属于箱体零件，上、下端面通过粗铣、精铣即可达到所需表面粗糙度。
f100H8mm孔、f65mm孔、f76mm孔通过铣削加工可以达到所需技术要求，与f76mm孔端面有平行度要求，加工精度要求较高。
6×M12-6H的螺纹孔相对f100mmH8孔的轴线互成60°分布，其径向设计基准为f110H11mm孔的轴线，轴向设计基准是f100mmH8孔外圆的左端面，2×f20mm孔分布于f100mmH8孔两侧，加工要求在阀腔的对称中心线上。
2.3零件的生产类型
设计题目中给定的生产类型为中批生产。
第3章选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图
3.1选择毛坯
零件的材料为QT450-10，力学性能σb£450，硬度：
160～210HBS，基本
组织碳素体，能承受冲击、振动。
从提高生产效率和保证加工精度方面考虑，由于零件的生产类型为中批生产，零件的轮廓不大，选用砂型铸造，采用机器造型，铸造精度2级，铸件应符合JB9140-1999《容积式压缩机球墨铸铁技术条件》的规定，能够保证铸件的尺寸要求，由于铸件的主要缺点是力学性能差，阀体在控制液压油时，在阀腔确定毛坯尺寸
根据课程设计所提供的原始数据及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量，毛坯的初步设计如下：
1、阀腔的上端面
通过查表，该阀体的上端面的粗糙度要求是Ra6.3um。
通过一次粗铣加工即可达到所需表面粗糙度，下端面的粗糙度要求为Ra1.6um，需要经过粗铣、半精-7-
铣、精铣等加工才能满足光洁度的要求，取经济精度为IT8级，通过查表和经验得，阀腔的上端面单边的加工余量为3mm，上端面单边余量为2.5mm。
2、f76mm孔的加工
Φ76mm孔的表面粗糙度为Ra3.2um，通过查表阅关资料，粗镗、半精镗达到工序要求。
粗镗、半精镗的加工余量之和为3mm。
3、f100H8mm孔的加工
该孔的粗糙度为Ra1.6um，通过粗镗、半精镗才可达到加工工序要求，总加工余量之和为5mm。
4、f65mm孔的加工
该孔的粗糙度为Ra1.6um，直径较小，通过钻、扩，即可达到加工工序要求。
5、其他孔因直径太小，不铸造出孔，故无加工余量。
综上所述，确定毛坯尺寸见表1：
表1阀腔毛坯（铸件）尺寸
3.3确定毛坯尺寸公差
毛坯尺寸公差根据铸件的质量、材质系数、形状复杂系数，从表5-1、表5-3，查得公差等级为CT9级，查得本零件毛坯尺寸允许偏差见表2:
表2阀腔（铸件）尺寸允许偏差
3.4设计毛坯图
-8-
通过对原始资料及加工工艺的计算和分析，确定了各加工表面的加工余量、工序尺寸、技术要求等要素，毛坯尺寸已经求得，毛坯的具体形状和尺寸见手绘图。
第4章选择加工方法，制定工艺路线
4.1基准面的选择
粗基准选择应当满足以下要求：
1、粗基准的选择应以加工表面为粗基准。
目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。
如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。
以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。
2、选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。
例如：
机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。
因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。
这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。
3、应选择加工余量最小的表面作为粗基准。
这样可以保证该面有足够的加工余量。
4、应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。
有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。
5、粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。
多次使用难以保证表面间的位置精度。
为了满足上述要求，基准选择以后钢板弹簧吊耳外圆端面作为粗基准，先以后钢板弹簧吊耳大外圆端面互为基准加工出端面，再以端面定位加工出工艺孔。
在后续工序中除个别工序外均用端面和工艺孔定位加工其他孔与平面。
粗基准的选择：
粗基准选择时，应考虑到加工表面和不加工表面之间的位置尺寸，合理分配各表面的加工余量，毛坯误差对加工的影响等，粗基准的选择对后面精加工至关重要，从零件图可以看出，阀腔零件比较规则，为保证上、下端面的位置精度要求，选择阀腔顶面作为粗基准，根据粗基准选择原则（即当零件有不加-9-
工表面时，应以不加工表面作为粗基准，若零件有若干个不加工表面时，则应以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）来选取。
4.2精基准的选择
精基准的选择主要考虑基准重合问题，根据阀腔的技术要求，选择底面作为精基准。
4.3零件表面加工方法的选择
本零件的加工表面有面、公差等级为IT10级，表面粗糙度为Ra6.3mm，只需粗铣即可达到精度要求。
2、阀腔的下端面公差等级为IT8级，表面粗糙度为Ra1.6um，需粗铣、精铣。
3、f76mm公差等级为IT9级，表面粗糙度为Ra3.2um，需粗镗、精镗。
4、f100H8mm公差等级为IT8级，表面粗糙度为Ra1.6um，需粗镗、精镗。
5、f65mm公差等级为IT8级，表面粗糙度为Ra1.6um，需粗镗、精镗。
6、2×f20mm公差等级为IT13级，表面粗糙度为Ra6.3um，需扩孔。
7、6×f6mm小孔采用复合钻头一次钻出即可。
4.4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、尺寸精度以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中批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中，提高生产率，除此之外，还应当考虑经济效益，以便是生产成本尽量降低。
-10-
第5章选择加工设备及刀具、夹具、量具
5.1选择加工设备与工艺设备
1、选择机床根据不同的工序选择机床
①工序III、IV、VI是粗铣、精铣。
各工序的工步数不多，中批量生产不要求很好的生产率，故选用立式铣床即可满足，精度要求一般，选用X52K型立式铣床即可。
②工序VIII、IX为钻、扩、绞、锪孔，本工序从加工要求和尺寸考虑，可选用Z525型钻床进行加工。
③工序V、VII为镗f76mm、f55mm、f85mm、f100mm、f110mm孔选择刀具
本次阀腔工序设计中，主要加工孔和面，机床的选用比较集中，刀具的选择比较单一，选择如下：
1.铣刀依据资料选择硬质合金端铣刀直径d=200mm，齿数z=20。
2.钻孔时选用直柄麻花钻，高速钢钻头，钻盲孔时钻头为莫式锥柄麻花钻，-11-
高速钢钻头。
3.扩孔时选用锥柄扩孔钻，高速钢钻头。
4.绞孔时选用所选铰刀为硬质合金锥柄铰刀。
5.钻螺纹孔φ12mm.攻丝M12-6H用直柄麻花钻，机用丝锥。
第6章确定切削用量及基本时间
6.1工序III切削用量及基本时间的确定
1、本工序为粗铣底面，采用硬质合金端铣刀，铣刀直径200mm，宽度L=45mm，齿数20。
根据《机械制造课程设计指南》表5-143选择铣刀的基本形状，由于加工球墨铸铁，σb不小于450MPa，硬度：
160~210HBS。
故选前角
γ0=15°，后角α0=12°（周齿），α
p0=12°（端齿）。
已知铣削宽度αe=120mm，铣削深度α=45mm，机床选用X52K型立式铣床，共铣2次。
①确定每齿进给量fz。
根据《机械制造课程设计指南》表5-144，X52K型
立式铣床的功率为7.5KW（表5-17），工艺系统刚性为中等，镶齿端铣刀加工铸件，查得每齿进给量ƒz=0.2~0.3mmz，现取ƒz=0.25mmz。
②选择铣刀磨钝标准及耐用度。
根据《机械制造课程设计指南》表5-148.，用硬质合金端铣刀加工铸件，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.1mm，铣刀直径200mm，耐用度T=240mm，根据《机械制造课程设计指南》表5-149。
③确定切削速度和工作台每分钟进给量ƒMz。
根据《机械制造课程设计指南》
表2-17中公式计算：
ν=Cvd
Tapmxvqvfyvzaezuvpvkv
-12-
式中，CV=245，qv=0.2,xv=0.15,yv=0.35,uv=0.2,pv=0,m=0.32,
T=240mm,ap=45mm,fz=0.25mmz,ae=120mm,z=20,
kv=,
245´200
2400.320.2v=
n=´450.15´42.8mmmin1000´42.8
p´200=68.2rmin
根据X52K型立式铣床主轴转速《机械制造课程设计指南》表5-72，选择n=60rmin=1rs，则实际切削速度v=0.628ms，工作台每分钟进给量为
ƒMz=0.25×20×60=300mmmin。
根据X52K型立式铣床工作台进给量《机械制造课程设计指南》表5-73选择ƒMz=300mmmin，则实际的每齿进给量为fz=0.25mmz。
2、基本时间，根据《机械制造课程设计指南》表2-28：
Tj=l+l1+l2fMzi
式中:
l=198mm
l1=0.5（d-（d2-ae））+（1~3）=23mm
l2=3
i=2
基本时间:
Tj=
198+23+3300´2=21.49min
6.2工序IV切削用量及基本时间的确定
1、切削用量本工序为粗铣上端面，所选刀具为硬质合金铣刀d=200mm-13-
L=45mm,齿数20。
机床选用X52K型立式铣床，共铣2次。
①确定每齿进给量fz。
根据《机械制造课程设计指南》表5-144，X52K型
立式铣床的功率为7.5KW（表5-17），工艺系统刚性为中等，镶齿端铣刀加工铸件，查得每齿进给量ƒz=0.2~0.3mmz，现取ƒz=0.25mmz。
②选择铣刀磨钝标准及耐用度。
根据《机械制造课程设计指南》表5-148.，用硬质合金端铣刀加工铸件，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.1mm，铣刀直径200mm，耐用度T=240mm（表5-149）。
③确定切削速度和工作台每分钟进给量ƒMz。
根据《机械制造课程设计指南》
表2-17中公式计算：
v=
n=245´42.8mmmin1000´42.8
p´200=68.2rmin
根据X52K型立式铣床主轴转速《机械制造课程设计指南》表5-72，选择n=60rmin=1rs，则实际切削速度v=0.628ms，工作台每分钟进给量为
ƒMz=0.25×20×60=300mmmin。
根据X52K型立式铣床工作台进给量《机械制造课程设计指南》表5-73选择ƒMz=300mmmin，则实际的每齿进给量为fz=0.25mmz。
2、基本时间，根据《机械制造课程设计指南》表2-28：
基本时间：
Tj=335.5+23+3300´2=2.41min
6.3工序V切削用量及基本时间的确定
-14-
本工序为粗镗f76、f100、f110、f65、f95孔，机床选用卧式镗床，工件夹具为专用夹具。
⑴确定镗孔的切削用量：
所选用刀具为YT15硬质合金、主偏角kr=45°,直径为20mm的圆形镗刀，其耐用度T=60min.其中：
ap=
22
=1mm，f=0.1mmr.
291´1
0.5
v=
60
0.2
´0.9
2
´0.9=183mmin=869.4rmin
n=
1000´183
p´67
选择镗床的转速n=760rmin=12.7rs,则实际切削速度v=2.67ms。
⑵基本时间
①确定粗镗f76mm的基本时间：
Tj1=
11+1+10.1´12.7
33+1+1
=10s=26s=3s=15s
②确定粗镗f100mm的基本时间:
Tj2=③确定粗镗f110mm的基本时间:
Tj3=④确定粗镗f65mm的基本时间:
Tj4=⑤确定粗镗f95mm的基本时间:
Tj5=
0.1´
0.1´
=3s。
6.4工序VI切削用量及基本时间的确定
1、切削用量本工序为精铣底面，所选刀具为硬质合金细齿铣刀d=200mm,L=45mm,齿数20。
机床选用X52K型立式铣床，铣两次。
①确定每齿进给量fz。
本工序保证的表面粗糙度为Ra1.6um，根据《机械制造课程设计指南》表5-144每转进给量fr=0.23~0.5mm/r.现取fr=0.4mm/r.则
fz=
0.42.0
=0.02mm/z。
②选择铣刀磨钝标准及耐用度。
根据《机械制造课程设计指南》表5-148，
-15-
铣刀后刀面最大磨损量为0.4mm，耐用度T=240min（表5-149）
③确定切削速度和工作台每分钟进给量fMz。
按《机械制造课程设计指南》
表2-17中公式计算，得:
v=103.6m/sn=165r/min=2.7r/s
根据X52K型立式铣床主轴转速《机械制造课程设计指南》表5-72选择n=150r/min=2.5r/s，实际切削速度v=1.57m/s，工作台每分钟进给量为fz=0.041mm/z
基本时间：
Tj=
198+23+350´2=8.10min
6.5工序VII切削用量及基本时间的确定
本工序为精镗f100、f110、f65、f95孔，镗宽7.3、深3.5凹槽，机床夹具选用与粗镗相同。
⑴确定精镗孔的切削用量：
所选用刀具为YT30硬质合金、主偏角kr=45°,直径为20mm的圆形镗刀，其耐用度T=60min，镗宽7.3、深3.5凹槽选用高速切槽刀，其中：
ap=0.5mm,f=0.04mmr
v=291
600.2´=1598.6rminn=1000´5.52
p´68
根据镗床转速表，选择n=1400rmin=23.2rs,则实际切削速度v=4.98ms镗沟槽，选用高速钢切槽刀，采用手动进给，主轴转速n=40rmin=0.67rs,切削速度v=0.14ms.
⑵基本时间：
①确定粗精镗f100mm的基本时间：
Tj1=33+1+10.04*23.3=38s
-16-
②确定粗精镗f110mm的基本时间：
Tj2=③确定粗精镗f65mm的基本时间：
Tj3=④确定粗精镗f95mm的基本时间：
Tj4=
2.1+10.04´23.3
16.5+2
=3s
0.04´23.3
3+10.04´23.3
=20s=4s
6.6工序VIII切削用量及基本时间的确定
本工序为钻、扩4´f18mm孔，需两个工步进行：
工步一：
钻f8mm孔的切削用量及基本工时。
1、切削用量本工序为钻
升级会员 