机械制造工艺学课程设计-手动气阀机械加工工艺规程设计.doc

机械加工工艺规程设计手动气阀的工艺分析一、了解手动气阀的用途 设计工艺规程时，首先应分析零件图以及该零件所在不见或总成的装配图，掌握该零件在部件或总成中的位置、功用以及不见或总成对该零件提出的技术要求，明确零件的主要工作表面，以便在拟定工艺规程时采取措施予以保证。二、手动气阀的技术要求 手动气阀零件技术要求表加工表面尺寸及偏差公差及精度等级气阀上端面650.100IT11气阀下端面650.100IT11气阀中心孔18IT9该手动气阀结构简单，属于典型的气阀类零件。气阀类零件加工精度要求不是很高。为保证气阀能够使用，保证其实用性，对气阀上端面、气阀下端面和气阀的中心孔有一定的精度要求，如上表所示，对气阀的重要尺寸要求都较合理。三、审查气阀的工艺性 1精度要求是否满足； 2 审查零件的结构工艺性，是否有利于机械加工、装配、热处理及毛坯制造等方面。如果发现有不合理之处应及时指出，并跟同学们商讨图样修改方案。四、确定手动阀体的生产类型 机床的年产量Q=5000台/年,m=1件/台;结合生产实际,备品率a%和废品率b%分别取3%和0.5%.代入公式得 N=5000台/年x1件/年x(1+3%)x(1+0.5%)=5175.75件/年手动阀体重量为5kg，由查表1-3知,手动阀体属于轻型零件；由表1-4知,该手动阀体的生产类型为大批生产确定毛坯、绘制毛坯简图一、选择毛坯 由于该手动阀体在工作过程中要承受冲击载荷、交变载荷，为增强手动阀体的强度和冲击刃度，获得纤维组织，毛坯选用锻件。该手动阀体的轮廓尺寸不大，且生产类型为大批量生产，为提高生产率和锻件精度，宜采用模锻方法制造毛坯。毛坯的拔模斜度为5。二、确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量 由表2-10表2-12可知，要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应首先确定如下的个项因素.1. 公差等级由于手动阀体的功用和技术要求,确定该零件的公差等级为普通级.锻件重量已知机械加工后手动阀体的重量为0.4kg,由此可初步估计机械加工前锻件毛坯的重量为0.kg.锻件形状复杂系数对手动阀体的零件图进行分析计算，可大致确定锻件外廓包容体的长度、宽度和高度，即l=70mm,b=55mm,h=38mm（详见毛坯简图）；又公式（2-3）和（2-5）可计算出该手动阀体的形状复杂系数 S=m/m=6.5/(lbh)=0.5kg/(70mmx55mmx38mmx7.8x10kg/mm)=0.44由于0.44介于0.32和0.63之间，故该手动阀体的形状复杂系数属S级。4.锻件材质系数 由于该手动阀体材料为Q235，属于碳素结构钢，其平均含碳量为0.06%0.38%，是碳的质量分数小于0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数属M级。5.锻件分模线形状 根据该手动阀体的形位特点，选择零件的长度方向的对称面为分模面，属平直分模线，如图毛坯简图所示。根据上述诸因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列表如下： 锻件重量/kg包容体重量/kg形状复杂系数材质系数公差等级0.51.14SM普通级项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注长度651.6表2-101.52.0（上下端面分别取1.5和2）表2-13孔径181.4表2-102.0表2-14中心距380.4表2-12中心距270.3表2-12孔径14.41.4表2-102.0表2-14孔径51.4表2-102.0表2-14三、绘制手动阀体锻造毛坯简图由上表所得结果，绘制毛坯简图如下： 拟定手动阀体工艺路线一、定位基准的选择定位基准有精基准和粗基准之分，通常先确定粗基准，再确定精基准。1.粗基准的选择 作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其他表面欠缺。选择该手动阀体的上端面和18H9mm外圆面作为粗基准。采用18H9mm外圆面定位加工内孔可保证孔的壁后均匀；采用上端面加工下端面，为后续工序准备好精基准。2.精基准的选择 选择手动阀体的下端面和18H9mm孔作为精基准。零件上的很多表面都可以采用它们作为基准加工，即遵循了“基准统一”的原则。18H9mm孔的轴线是设计基准，选用其做精基准实现了设计基准和工艺基准的重合。选用下端面作为精基准是遵循了“基准重合”的原则，因为该手动阀体的在轴向方向上的尺寸多以该端面为设计基准。二、表面加工方法的确定手动阀体零件各加工表面的加工方案如下：加工表面尺寸精度等级加工方案备注气阀上端面IT12粗铣表1-8气阀下端面IT11粗铣-半精铣表1-8气阀中心孔IT9钻-铰表1-8三、加工阶段的划分该手动阀体的加工精度要求不高，可将加工阶段划分成粗加工和半精加工两个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准准备好，使后续工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；在半精加工阶段，完成气阀下端面的加工，完成气阀中心孔的钻、铰加工。四、工序的集中与分散 选用工序集中的原则安排阀体的加工工序。该阀体的生产类型为大批生产，可以采用万能型机床配以专用工具、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多加工表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。五、工序的安排机械加工工序：1.遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，再安排精加工工序。2.遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准。3.遵循“先主后次”原则，先加工主要表面阀体下端面和18H9mm孔，后加工次要表面阀体下端面和18H9mm外圆面。4。遵循“先面后孔”原则，先加工阀体下端面，再加工18H9mm孔。六、确定工艺路线 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，下表列出了阀体的工艺路线：工序号工序名称机床设备刀具1粗铣阀体上下端面立式铣床端铣刀2半精铣阀体下端面立式铣床端铣刀3钻、铰18H9mm孔四面组合钻床麻花钻、铰刀4钻5mm孔四面组合钻床麻花钻5粗车18H9mm外圆表面车床车刀6车2个内螺纹2M14x1.5车床车刀7清洗清洗机8终检加工余量、工序尺寸和公差的确定一、工序1和工序2加工阀体上下端面至设计尺寸的加工余量、工序尺寸和公差的确定第1、2道工序的加工过程为：1.以上端面定位，粗铣下端面，保证工序尺寸P；2.以下端面定位，粗铣上端面，保证工序尺寸P；3.以上端面定位，半精铣下端面，保证工序尺寸P，达到零件设计尺寸D的要求，D=650.100mm由图所示加工方案，可找出全部工艺尺寸链，工序工艺尺寸链图：1.从图a知，P=D=650.100mm；2.从图b知，P= P+Z，其中Z为半精铣余量，查表2-38得Z=1mm, P=（65+1）mm=66mm.工序尺寸P是在粗铣加工中保证的，查表1-20知，粗铣工序的经济加工精度等级可达到B面的最终加工要求IT11，因此确定该工序尺寸公差为IT11，其公差值为0.19，故P=（810.095）mm;3.从图c所示工序尺寸链可知，P= P+Z，其中Z为粗铣余量，由于B面的加工余量是经粗铣一次切除的，故Z应等于B面的毛坯余量，即Z应等于B面的毛坯余量，即Z=1.5mm，P=（66+1.5）mm=67.5mm.。由表1-20确定该粗铣工序的经济加工精度等级为IT12，其公差值为0.30mm，故P=（67.50.15）mm.为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需要对加工进行校核。1.余量Z的校核 在图b所示尺寸链中Z是封闭环，故 Z=PP=66+0.095（650.100）=1.195mm; Z=PP=660.095（65+0.100）=0.805mm;2.余量Z的校核 在图c所示尺寸链中Z是封闭环，故 Z=PP=67.5+0.15（660.095）=1.745mm; Z=PP=67.50.15（66+0.095）=1.255mm;余量校核结果表明，所确定的工序尺寸公差是合理的。将工序尺寸按“入体原则”表示：P=650.100mm，P=66.095mm,P=67.7mm。 二、工序9 钻铰18mm孔的加工余量、工序尺寸和公差的确定 铰孔余量Z=1mm；钻孔余量Z=17.0mm。查表1-20可依次确定各工序尺寸的加工精度等级为，铰孔：IT9；钻：IT12。根据上述结果，再查标准公差数值表可确定各工步的公差分别为，铰孔：0.043mm；;钻：0.180mm 综上所述，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为，铰孔：18mm；钻孔：17mm它们的相互关系如下：削用量、时间定额的计算一、切削用量的计算1.工序1-粗铣阀体两端面该工序分两个公步，工步1是以上端面定位，粗铣下端面；工步2是以下端面定位，粗铣上端面。由于这两个工步是在一台机床上经一次走刀加工完成的，因此它们所选用的切削速度u 和进给量f 是一样的，只有背吃刀量不同。（1）背吃刀量的确定 工步1的背吃刀量a取Z，Z等于下端面的毛坯总余量减去工序工序2的余量Z 即Z =2mm-1mm=1mm; 而工步2的背吃刀量a取为Z，则如前所已知Z=2mm,故a=2mm.（2）进给量的确定 由表5-7，按机床功率5-10 kw 工件-夹具系统刚度为中等条件选取，该工序的每齿进给量f取为0.08mm/z.（3）铣削速度的计算 由表5-9 按镶齿铣刀 d/z=80/10的条件选取，铣削速度v可取为44.9m/min。有公式（5-1）n=1000v/d 可求得该工序铣刀转速，n=1000x44.9m/min/ x80mm=178.65r/min,参照表4-15所列X51型立式铣床的主轴转速，取转速n=160r/min。再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际铣削速速度v=nd/1000=160r/minxx80mm/1000=40.2m/min.工序2-半精铣阀体上端面（1）背吃刀量的确定 取a=Z=1mm（2）进给量的确定 由表5-8，该工序的每转进给量f取为0.4mm/r。（3）铣削速度的计算 由表5-9，按镶齿铣刀 d/Z=80/10，f= /Z=0.05mm/z的条件选取，铣削速度u取为48.4m/min. 由公式（5-1）n=1000v/d 可求得铣刀转速n=1000x48.4m/min/x80mm=192.58r/min,参照表4-15所列X51型立式铣床的主轴转速，取转速n=210r/min。再将此转速代入公式（5-1），可求出该工序的实际铣削速度v=nd/1000=210r/minxx80mm/1000=52.78m/min.3.工序9-钻、铰18mm孔 （1）钻孔工步 1）背吃刀量的确定a=17.0mm 2）进给量的确定 由表5-22 选取该工步的每转进给量f=0.2mm/r 3)切削速度的计算 由表5-22，按工件材料为Q235的条件选取，切削速度v可取为22m/min.由公式（5-1）n=1000v/d可求得该工序钻头转速n=412.14 r/min，参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速为n=545r/min。再将次转速带入公式（5-1），了求出该该工序的实际钻削速度v=nd/1000=545r/minxx17mm/1000=29.09m/min. （2）精铰公步 1）背吃刀量的确定a=1mm 2）进给量的确定 由表5-22 选取该工步的每转进给量f=0.4mm/r 3)切削速度的计算 由表5-31，切削速度v可取为4m/min.由公式（5-1）n=1000v/d可求得该工序钻头转速n=70.8 r/min，参照表4-9所列Z525型立式钻床的主轴转速，取转速为n=97r/min。再将次转速带入公式（5-1），了求出该该工序的实际钻削速度v=nd/1000=97r/minxx18mm/1000=5.48m/min.机械加工工艺过程卡片(厂名)机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称阀体共 页第 页材料牌号Q235毛坯种类锻件毛坯外型尺寸每毛坯可制件数1每台件数1备注工序号工序名称工序内容车间工段设备工艺装备工时准终单件1粗铣阀体上下端面精铣阀体上下端面至66.095-65.905mm立式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具2半精铣阀体下端面半精铣阀体下端面至65.100-64.900mm立式铣床高速钢套式面铣刀、游标卡尺、专用夹具3钻、铰18H9mm孔钻、铰18H9mm孔至18-18.043mm四面组合钻床麻花钻、铰刀4钻5mm孔钻5mm孔四面组合钻床麻花钻5粗车18H9mm外圆表面粗车18H9mm外圆表面,加工出外圆面所要求的整体尺寸及局部尺寸车床车刀6车2个内螺纹2M14x1.5在两侧车削两个内螺纹2M14x1.5,公称直径为14mm,螺距为1.5mm车床车刀7清洗对加工出来的零件进行清洗清洗机8终检塞规、百分表、卡尺等设计（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期设计（日期）审核（日期）标准化（日期）会签（日期）标记处数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工序卡片(厂名)机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称零件名称阀体共 页第 页车间工序号工序名材料牌号1粗铣阀体上下端面Q235毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数锻件长70mm宽55mm高38mm11设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床X512夹具编号夹具名称切削液专用夹具公位器具编号公位器具名称工序工时准终单件070.21s工序号工步内容工