机械工程油阀座课程设计---油阀座的工艺规程设计.docx

中北大学课程设计说明书中北大学课 程 设 计 说 明 书学生姓名： 张洪文 学 号： 0902074241 学 院： 机械工程与自动化学院 专 业： 工业工程 题 目： 油阀座的工艺规程设计 指导教师： 辛志杰 职称: 教授 温海骏 职称: 讲师 2012年 6 月 10 日目录1 前言31.机械加工工艺规程制订3 1.1 生产过程与机械加工工艺过程31.2 机械加工工艺规程的种类31.3 制订机械加工工艺规程的原始资料42 零件图工艺性分析42.1毛坯制造形式42.2基面的选择42.3制定工艺路线52.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定82.5确定切削用量和基本工时93 机床夹具设计183.1定位基准的选择183.2切削力和卡紧力计算183.3定位误差分析184 设计体会195 主要参考文献19油阀座的工艺规程设计前言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机械加工工艺规程制订1.1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。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、以及国内外先进的工艺技术等。2 零件图工艺性分析2.1毛坯制造形式。零件材料为ZG45，采用砂型机器铸造。从机械制造工艺手册中可查出其公差等级为IT8IT10，尺寸公差1.63.2,加工余量45，毛坯为实心，以如图的过水平中心线与24圆柱体相垂直的平面为分型面。加工前进行退火处理。由于零件年产量为6000件，已达到大批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，故可采用砂型机器铸造。这从提高生产率、保证加工精度上考虑，也是应该的。2.2基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。2.2.1粗基准的选择作为粗基准的表面应平整，没有飞边、毛刺或其它表面欠缺。对一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准是完全合理的，本零件选用不加工表面32外圆柱面作为粗基准。采用32外圆柱面作为粗基准加工内孔可以保证空的壁厚均匀，而且便于装夹。2.2.2精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。阀座的右端面和22孔既是装配基准，又是设计基准，用它们作精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则，实现阀座零件“一面两孔”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外，B面的面积较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。加工16孔时，以右端端面及22内孔为基准。加工内孔时应以63外圆端面为基准。由于形位公差由机床自身来保证，粗精加工尽可能一次完成。2.3制定工艺路线制定工艺路线出发点，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大批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具，并尽量使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降低。2.3.1表面加工方法的确定根据各表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度。确定各表面的加工方法如下：加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/微米加工方案备注右端面IT1312.5粗车左端面IT1312.5粗车上端面凸台IT1312.5粗铣22mm孔IT1312.5钻24.5孔IT1312.5镗Rc3/4锥螺纹孔IT1312.5钻-车16mmH10孔IT113.2钻-镗10.5mm孔IT1312.5钻3mm孔IT112.5钻5mm孔IT1312.5钻2mm孔IT112.5钻2.5*2.5*4缺口IT1312.5镗退刀槽12.5铣2.3.2加工阶段的划分该阀座的加工质量要求一般，加工阶段初步分为粗加工，精加工两个阶段。粗加工阶段首先加工出63圆柱面、右端面和左端面，使后续工序都可以采用精基准定位，保证其它加工面的精度要求；然后钻22mm通孔、24.5mm孔、16mmH10孔、10.5mm孔及5、3、2*2孔，车2.5*2.5*4缺口和16.8mm退刀槽；精加工阶段车Rc3/4锥螺纹、16mmH10孔达到精度要求。2.3.3工序的集中与分散本零件选用工序集中原则安排油阀座的加工工序，端面5、3、2的孔一次装夹完成加工。该油阀座的生产类型为大批生产，可采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产效率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可以缩减辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了多个表面，有利于保证各加工面之间的相对位置要求。2.3.4工序的顺序安排根据先基准后其它的原则，首先加工精基准63mm圆柱面、右端面；根据先粗后精的原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序；根据先主后次的原则，先加工主要面右端面，22Rc3/4mm锥孔,16mmH10孔，后加工次要面22mm孔，10.5mm孔；根据先面后孔的原则，先加工左右端面，后钻轴向孔；先加工凸台面，后钻16mmH10孔。2.3.5工艺路线方案一工序1 车70外圆、端面工序2 钻22孔工序3 镗24.5沉孔工序4 车左端端面、车内倒角、车锥孔、车内螺纹、车145倒角工序5 钻10.5孔工序6 镗16的孔、镗16.8的孔工序7 铣24端面、铣缺口、铣倒角工序8 钻2孔、钻3孔、钻5孔、钻2孔工序9 焊封、去毛刺2.3.6工艺路线方案二工序1 车70外圆、端面工序2 钻22孔、钻10.5孔工序3 车左端端面、车内倒角、车锥孔、车内螺纹、车145倒角工序4 镗16的孔、镗24.5沉孔工序5 铣24端面、铣缺口、铣倒角工序6 钻3孔、钻5孔工序7 钻2孔、钻2孔工序8 焊封、去毛刺2.3.7工艺路线的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一工序 6的孔有较高的精度要求，粗精加工应分开。工序 孔加工在一个工序中频繁更改，夹具很方便分散开。且 2、3孔不能在同一机床上加工。方案二中工序2个钻孔的夹具不同，应分开加工，工序和工序过于集中，更改夹具复杂。综上从优考虑，得出具体工艺如下：工序1 车63外圆、端面工序2 钻22孔工序3 车左端端面、车内倒角、车锥孔、车内螺纹、车145倒角工序4 半精车24.5、精车24.5工序5 钻10.5孔工序6 粗镗16的孔工序7 钻3孔、5孔, 端面上2孔工序8 钻圆周上2孔工序9 精镗16的孔、镗内槽16.8的孔工序10 铣缺口工序11 焊封、去毛刺首先以32外圆为粗基准加工端面与外圆，尺寸公差由机床保证。加工后以63外圆与端面为基准加工22孔，精度同样由机床来保证。利用63外圆加工32端面、锥孔、倒角、车螺纹。精车24.5孔时，不能以32外圆为基准。因32此基准已使用过一次。用已加工面做精基准，选择63外圆为基准，选择专用夹具来加工以保证加工精度。由于16H10加工精度要求高，所以粗精加工应分开。由于2孔和3孔不能在同一机床上完成，所以应分成2道工序在2个不同的机床上加工。而两个2孔相通，所以先钻通向中心孔的2通孔，再钻另一个2孔时容易控制，且钻到另一个2孔时进给力减小，就能控制2孔的深度，能保证所须加工的精度。在精镗16H10的孔时，由于已加工了内槽，刀具会有一定的振动。在加工时，先精镗16H10孔，再镗内槽。 2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定油阀座零件材料为ZG45，强度和切削性能良好，塑性、韧性较低。生产类型为大批量生产，采用砂型机器铸造。查机械加工工艺手册及相关资料，长度方向上的余量为4。铸造精度为IT9-IT11，尺寸公差为1.6-3.2mm.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：2.4.1外圆表面（63）考虑其加工长度为9，与其联结的非加工外圆表面直径为70，为简化铸造毛坯的外形，现直接取其外圆表面直径为70。63表面为自由尺寸公差.2.4.2外圆表面沿轴线长度方向的加工余量（63端面、32端面）分2次加工。第1次加工3，余下的11次加工。2.4.3孔16毛坯为实心，不冲出孔来。内孔精度要求界于IT8IT10之间。参照机械加工工艺手册确定工序尺寸及余量为钻孔10.5粗镗15.85 2Z=5.35精镗15.95 2Z=0.12.4.4外圆端面（24）查机械加工工艺手册24端面的余量为4。分两次加工，第一次加工3，第二次加工1。2.4.5铣缺口（16）由于题目中对16圆柱缺口的精度要求不高。故粗铣余量为4。经过粗铣后即可达到题目的要求。2.5确定切削用量和基本工时工序1：车63外圆及端面1、加工条件加工材料：ZG45，0.05Gp,铸造加工要求：粗车63外圆及端面机床：CA6140车床刀具：刀片材料YT15，刀杆尺寸1625，=90，=15，=12，=0.5。2、计算切削用量（1） 粗车63外圆端面1）已知毛坯长度方向的加工余量为，分2次加工，=3，长度加工公差按IT10级。2）进给量f：根据机械加工工艺手册P507表2.4-3,当刀杆尺寸为1625，3以及工件直径为63时f=0.50.7/r按CA6140车床说明机械加工工艺手册P871表3.1-19取f=0.51/r3）计算切削速度。 据切削用量简明手册P30，切削速度计算公式为（寿命选T=60min）=(m/min) （2.1）其中=242，=0.15,=0.35,=0.8将上述数据带入公式中=0.8=91.5m/min4)确定机床主轴转速=399r/min按机床说明（见切削用量简明手册表1.13）与399 r/min相近的机床转速为320r/min以及400r/min，现取400r/min。若选320r/min，则速度损失太大。所以，实际切削速度：V=91.69m/min5)切削工时，据机械加工工艺手册P694表2.5-3t= =0.245min6)效验机床功率主切削力按切削用量简明手册P37表1.29 所示公式计算= （2.2）其中 =2795，=1.0,=0.75,=-0.15=0.890.951.01.0=0.8455=27950.8455=2169.4N切削时消耗功率为=3.32Kw根据中CA6140机床说明可知，CA6140主电动机功率为7.5Kw，所以机床功率已足够，可以正常加工。7）效验机床进给系统速度。已知主切削力=2169.4N，径向切削力按切削用量简明手册表1.29公式计算= （2.3）其中=1940,=0.6,=0.6,=0.9=0.50.851.00.66=0.8455=19400.2468=224.4N而轴向切削力= （2.4）其中=2880,=0.5,=-0.4,=1.0=1.170.851.01.0=1.445=28801.445=1433.25N取机床导轨与床鞍之间的摩擦系数为0.1，则切削力在纵向进给方向对进给机构的作用力为F=+u（+）=1433.25+0.1(2169.4+224.4)=1672.63N而机床纵向进给机构可承受的最大纵向力远远大于1672.63N。故机床进给系统可正常工作。粗车63外圆切削深度: 单边余量Z=4。分两次切削，第一次切3。进给量: 据切削用量简明手册表1.16，选用f=0.5/r计算切削速度：= （2.5）其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2=23.5r/min确定主轴转速：=102.52r/min按机床选取n=100r/min所以实际切削速度：V=22.92m/min切削工时： 按机械加工工艺手册P694表2.5-3t= =0.8min工序2：钻22孔 选用机床：Z550型立式钻床 进给量：f=0.41/r（切削用量简明手册表2.7）切屑速度：v=10.25m/min(切削用量简明手册表2.13及表2.14按5类加工性考虑)=148.38r/min按机床选取=125r/min(切削用量简明手册表2.36)所以实际切削速度V=8.635m/min切削工时：t=1.346min其中切入=10，切出=4，L=55工序3：车左端端面、车锥孔Rc3/4、车60内倒角、车内螺纹、车145倒角。（1）车左端端面确定进给量。当刀杆尺寸为1625，3以及工件直径为32时，f=0.51/r。查切削用量简明手册表1.10及机械加工工艺手册P507表2.4-3计算切削速度 根据切削用量简明手册表1.27，切削速度的计算公式为 =（m/min） （2.6）其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2=29.11r/min=289.7r/min按机床说明（见切削用量简明手册表1.31）与289.7 r/min相近的机床转速为320r/min以及250r/min，现取320r/min。若选250r/min，则速度损失太大。所以实际切削速度V=32.15m/min切削工时：t=0.444min(2)车锥孔 确定进给量。查机械加工工艺手册P507表2.4-5，知f=0.37/r 计算切削速度 根据切削用量简明手册表1.27，切削速度的计算公式为=（m/min） （2.7）其中=38，=0，=0.8,=0.8，m=0.2=29.76r/min=473.89r/min按机床说明，取=500r/min所以实际切削速度V=31.4m/min切削工时：t=0.19min工序4：半精车24.5、精车24.5的孔，孔深为10（1）半精车24.5，半精车至24。单边余量Z=1，一次车去全部余量，=1。查切削用量简明手册表1.6可知 f=0.51/r计算切削速度。根据切削用量简明手册表1.27，切削速度的计算公式为 =（m/min） （2.8）其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2=40.58r/min=527.49r/min按机床说明，取=560r/min实际切削速度：V=42.2m/min切削工时：t=0.507min精车至。单边余量Z=0.25、f=0.25/r、=0.25计算切削速度。根据切削用量简明手册表1.27，切削速度的计算公式为 =（m/min） （2.9）其中=38，=0，=0.8,=0.8,m=0.2=40.58r/min=527.49r/min按机床说明，取=560r/min实际切削速度：V=42.2m/min切削工时：t= =0.507min工序5:钻10.5孔确定进给量f:根据切削用量简明手册,当钢的=800Mp,d=10.5时，f=0.22mm/r0.28mm/r切削速度：据机床说明（切削用量简明手册P55表2.13及2.14按5类加工性考虑）查得切削速度V=12.7m/min所以=385.2r/min按机床说明，（切削用量简明手册P79表2.36）取=351r/min故实际切削速度：V=11.57m/min切削工时：按机械加工工艺手册P696表2.5-7t=0.387min工序6：粗镗16的孔粗镗孔至15.85。单边余量Z=2.675。分两次加工，第一次镗=1.5,进给量f=0.19mm/r。据有关手册，确定镗床的切削速度为80m/min。则=1607.4r/min由于T68卧式镗床说明中有=1650r/min故实际切削速度V=82.1m/min切削工时：t= =0.210min工序7：钻3的孔、钻5的孔，以及端面2的孔（1）钻3的孔选用钻床为Z550f=0.02mm/r（查切削用量简明手册P59表2.18）V=25m/min（查切削用量简明手册P59表2.18）=2653.93r/min按机床说明，取=1500r/min故实际切削速度：V=14.13m/min切削工时：t=0.633min钻孔时轴向力，扭矩，功率的计算公式查切削用量简明手册P77表2.32轴向力：= （2.11）其中=600，=1.0,=0.7,=0.95=6000.95=110.59N扭矩:= （2.12）=0.3050.95=0.114N*m功率:= （2.13）=0.018Kw（2）钻5孔钻5孔时：f=0.015mm/r（查切削用量简明手册P59表2.18）V=28m/min（查切削用量简明手册P59表2.18）=1783.4r/min按机床说明，取=1500r/min故实际切削速度：V=23.55m/min切削工时：t= =0.533min钻孔时轴向力，扭矩，功率的计算公式查切削用量简明手册P77表2.32轴向力：= （2.13）其中=600，=1.0,=0.7,=0.95=6000.95=150.69N扭矩:= （2.14）=0.3050.95=0.317N*m功率:= （2.15）=0.05Kw（3）钻端面上2孔选用钻床：Z550f=0.05mm/r（查机械加工工艺手册P545表2.4-38）V=0.75m/s（查机械加工工艺手册P547表2.4-41）=7165.6r/min按机床说明，取=2900r/min故实际切削速度：V=18.212m/min切削工时： t=0.124min钻孔时轴向力，扭矩，功率的计算公式查切削用量简明手册P77表2.32轴向力：= （2.15）其中=600，=1.0,=0.7,=0.95=6000.95=140.02N扭矩:= （2.16）=0.3050.95=0.1055N*m功率:= （2.17）=0.032Kw工序8:钻圆周面上2孔由于此道工序与上一道工序机床选择相同。故切削用量和基本工时与上一步相同。f=0.05mm/r=2900r/min，V= 18.212m/mint=0.124min工序9：精镗16的孔、镗内槽16.8的孔精镗孔至15.95。单边余量Z=0.05。一次镗去全部余量。=0.05，进给量f=0.1mm/r据有关手册，确定镗床的切削速度为100m/min。则=1996.7r/min由于T68卧式镗床说明中有=2000r/min故实际切削速度V= =125.28m/min切削工时：t= =0.165min工序10：铣缺口 工件材料：ZG45 刀具：硬质合金立铣刀。材料为YT15/Z=16/3 , f=0.03mm/rV=2.66m/s=159.6m/min=2117.8r/min按机床说明，取=1450r/min故实际切削速度：V=109.2