机械制造技术课程设计指导书.doc

32机械制造技术课程设计指导书主编：沈伟钟 娄底职业技术学院出版社前言油阀座设计是传统的课程设计题目，由于它覆盖了机械设计课程的大量知识点，因此一直保持着强大的生命力，不少学校至今仍是把油阀座设计作为机械制造设计的基础内容，本指导书以油阀座设计为知识载体，以培养使用者解决工程实际为题的能力为目标进行编写，具有以下特点：（1） 在介绍机械知识的同时，注重叙述设计方法和对设计过程的把握（2） 以设计过程为线索展开讨论，引导使用者综合考虑结构设计和计算要求，寻求合理的设计途径。（3） 针对使用者容易犯错或产生疑惑的地方，在设计进程的关键点处做提示，同时有留给指导老师必定的空间。本指导书凝结了编者多数的实践经验，在编写过程中吸取了兄弟资料同行的经验，参考了相关的书籍。感谢大家为我提出了宝贵的意见，在此表示衷心的感谢。 本指导书由于时间比较仓促有很多不足之处，恳请使用者批评，指正。 编 者2011年11机械制造工艺学课程制造设计任务书题目：设计油阀座零件的机械加工工艺规程内容：（1）油阀座零件毛坯图 1张 （2）机械加工工艺规程卡片 1套 （3）课程设计说明书 1份 目录第1章 零件分析 5 第一节 结构分析 5 第二节 技术分析 6 第三节 其他分析 7第2章 工艺过程设计 7 第一节 毛坯选择 7 第二节 基准选择 8 第三节 加工方法 8 第四节 加工顺序 9第3章 工序设计 10 第一节 加工余量 11 第二节 工序尺寸 12 第三节 切削用量 12附录 13设计体会 26参考文献 27第一章 零件分析：第一节 零件的作用（1） 通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。但24.5的孔要要求精度高要精镗，没有退刀槽，应该加上。由零件图可知，该零件结构简单，但技术要求多，对基准的选择要求高，零件选用材料ZG45，该材料具有较高的强度，韧性和塑性，切屑性能良好，结构工艺性好。阀门制造工艺有如下特点： 阀门毛坯的制造工艺及检验工艺比较复杂。 阀门的铸件毛坯是结构叫复杂的薄壁壳体件。其铸件要求表面光洁、铸字清晰，特别是要有致密的缺陷。为了满足上述要求，铸造时应采取一系列工艺措施，如选用高耐火度的造型材料并控制型砂水份、造型时应分层打实以保证砂型硬度，采用合理的浇帽口系统及严格控制浇注速度和温度等。由于技术要求较高，阀门毛坯的铸造工艺远较一般铸件复杂。 此外，阀门毛坯除检查尺寸，位置精度及外观外，有的还有作金相组织、力学性能、耐腐蚀性能及无损探伤等多种检验，故阀门的检验工艺也较复杂。 机械加工难度大 由于阀门材料的各类繁多，除各种铸铁、碳素钢外，其大部分高强、耐腐蚀和高硬材料的切削性能都很差，很难使零件达到规定的加工精度和表面粗糙度。而阀门密封面的几何型状精度和表面粗糙度的要求很高，因此更增加了阀门机械加工难度。 同时，阀门材料的切削性能差，又给阀门的加工方法、刀具材料、切削用量、工艺装备等方面带来了很多新的问题。 阀门零件在机床上安装比较困难 阀门主要零件的结构、形状比较复杂，有些零件属壁薄、细长件，刚性差。在机床上加工时，定位和装夹都比较困难，因此往往需要复杂的专用夹具。 有的阀门零件，定位基面的精度较低，表面粗糙度较高，有时甚至采用非加工表面定位。而被加工密封面等部位的精度和表面粗糙度要求都很高，故得难保证加工质量。因此，为满足工艺上的需要，往往须提高定位基面的精度和降低表面粗糙度，或在非加工表面上加工出定位基面，这就增加了阀门制造工艺的复杂性。 第二节 技术分析（2） 该零件主要加工表面及技术要求分析：1， 22作为基准孔，而且孔径小，要钻出，同一道工序加工24、63、3、5、2。同时保证22与3的距离23.5和22与2的距离22，还有保证内孔和外圆同轴。2， 上孔加工保证同轴，而且保证16和右端面的距离22。上孔的加工基准为右端面。3， 各段孔之间要求相互垂直都是通孔。（3） 通过对该零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。但24.5的孔要要求精度高要精镗，没有退刀槽，应该加上。由零件图可知，该零件结构简单，但技术要求多，对基准的选择要求高，零件选用材料ZG45，该材料具有较高的强度，韧性和塑性，切屑性能良好，结构工艺性好。阀门制造工艺有如下特点： 阀门毛坯的制造工艺及检验工艺比较复杂。 阀门的铸件毛坯是结构叫复杂的薄壁壳体件。其铸件要求表面光洁、铸字清晰，特别是要有致密的缺陷。为了满足上述要求，铸造时应采取一系列工艺措施，如选用高耐火度的造型材料并控制型砂水份、造型时应分层打实以保证砂型硬度，采用合理的浇帽口系统及严格控制浇注速度和温度等。由于技术要求较高，阀门毛坯的铸造工艺远较一般铸件复杂。 此外，阀门毛坯除检查尺寸，位置精度及外观外，有的还有作金相组织、力学性能、耐腐蚀性能及无损探伤等多种检验，故阀门的检验工艺也较复杂。 机械加工难度大 由于阀门材料的各类繁多，除各种铸铁、碳素钢外，其大部分高强、耐腐蚀和高硬材料的切削性能都很差，很难使零件达到规定的加工精度和表面粗糙度。而阀门密封面的几何型状精度和表面粗糙度的要求很高，因此更增加了阀门机械加工难度。 同时，阀门材料的切削性能差，又给阀门的加工方法、刀具材料、切削用量、工艺装备等方面带来了很多新的问题。 阀门零件在机床上安装比较困难 阀门主要零件的结构、形状比较复杂，有些零件属壁薄、细长件，刚性差。在机床上加工时，定位和装夹都比较困难，因此往往需要复杂的专用夹具。 有的阀门零件，定位基面的精度较低，表面粗糙度较高，有时甚至采用非加工表面定位。而被加工密封面等部位的精度和表面粗糙度要求都很高，故得难保证加工质量。因此，为满足工艺上的需要，往往须提高定位基面的精度和降低表面粗糙度，或在非加工表面上加工出定位基面，这就增加了阀门制造工艺的复杂性。第三节 其他分析 该零件主要加工表面及技术要求分析：1， 22作为基准孔，而且孔径小，要钻出，同一道工序加工24、63、3、5、2。同时保证22与3的距离23.5和22与2的距离22，还有保证内孔和外圆同轴。2， 上孔加工保证同轴，而且保证16和右端面的距离22。上孔的加工基准为右端面。3， 各段孔之间要求相互垂直都是通孔。第二章 工艺过程设计第1节 毛坯选择 2.1 根据零件材料ZG45确定毛坯为铸件，为了保证孔22的加工质量和便于加工，将整个工件铸成整体毛坯，分型面通过22孔中心线，而且垂直16孔的中心线，铸件进行人工时效后，送机加工车间加工，以免工件切开后发生较大的变形。2.2 铸件尺寸公差： 由于是中批量生产，毛坯制造选方法采用砂型机器型，由工艺人员手册查得，铸件尺寸公差等级为CT10，选取铸件错箱值为1.0 mm。第2节 定位基准的选择（1） 精基准的选择：22为第一个加工孔，已孔为定位基准，故选择其作为加工其它有关表面的统一精基准。另外右端面也是加工左端面和钻16孔精基准。（2） 粗基准的选择： 粗基准应为一些非加工面，为了保证壁厚均匀及22 孔的位置精度，故选30轴面作为粗基准。第三节 加工方法.表面加工方法选择： 对于开螺母下座的主要加工表面是导轨面及孔和端面其加工方法如下：（1） 右端面采用粗铣，半精铣。（2） 22孔采用钻孔，粗镗，24孔采用粗镗，半精镗，精镗。（3） 左端面采用粗铣，半精铣，倒角。（4） 上端面及缺口采用粗铣，半精铣。（5） 16 钻IT11粗糙度为12.5铰IT9粗糙度为3.2，16.8精镗孔。（6） 2 钻3钻IT11粗糙度为2.5（7） 惚平22攻Rc3/4螺孔 第四节 加工顺序3.3.制定工艺路线：工艺路线的确定，本着先基准后其它，先孔后面，先主要表面后次要表面，和先粗后精的加工原则。首先以不加工面32面作粗基准来粗加工右端面及63，这样能保证壁厚均匀及22与6.的同轴度，以右端面为基准一侧限制一个移动自由度。以底面上一支支撑钉配合心轴限制一个转动自由度，来精加工左端面倒角然后钻22孔及攻螺纹，扩孔粗加工24.5及退刀槽。然后钻2、3、5孔。再以一长心轴在22 孔中定位， 。钻孔2、10.5、16退刀槽及精加工16 ，然后铣平台，。3.4.选择加工设备及工艺装备： 由于是中批量生产，故加工设备以通用机床为主，其生产方式以通用机床专用夹具为主，工件在个机床上的装卸及个机床间的传送均由工人完成。（1） 车右端面，考虑到工件的定位加紧方案等问题，选用CA6140车床，端面车刀。（2） 车63、钻22孔，外圆车刀，22麻花钻。（3） 车左端面、倒角、攻螺纹，端面车刀。（4） 铣上端面，升降台式铣床。（5） 钻16孔、16孔、2孔，16麻花钻，用Z518立式钻床，钻模塞规。（6） 惚平16平台，用立式升降台铣床。第3章 工序设计第1节 加工余量 铸件机械加工余量 对于批量生产的铸件加工余量由工艺人员手册查得选取MA为G级，各表面的总余量见下表1，由工艺人员手册查得铸件主要尺寸见表2。表一加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量数值说明上表面39.6G2+0.4单侧加工6363H5+1轴降1级双侧加工端面55G3.5+0.5双侧加工表二主要尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CT16与右端面尺寸22224一般公差-c63 轴63467一般公差-c22与上表面尺寸39.62.442一般公差-c左端面与右端面尺寸55459一般公差-c 第二节 工序尺寸由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的尺寸按零件图样的要求标注，当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序的加工余量有关，有基准转换时，工序尺寸应用工艺尺寸链解算。4.1.工序40设计基准与工序基准不重合，应该算工艺尺寸链，如图：L1 L1= L2= 由尺寸链公式得：L3=本零件其他表面加工余量，工序尺寸及公差表面粗糙度见表 加工表面工序加工余量工序尺寸与公差表面粗糙度粗半精粗半精粗半精24.52.51.323.724.56.33.2165.50.415.61612.53.2634.51.564.56312.5第3节 切屑用量 切削用量包括背吃刀量、进给量、 和切削速度、 确定顺序是先确定、， 在确定。工序10 切削用量及基本时间的确定切削用量 本工序为粗车（车端面、外圆）。已知加工材料为45钢，=670MPa铸件，机床为CA6140型卧式车床，工件装卡在三爪自定心卡盘上1.确定粗车外圆的切削用量。所选刀具为YT5硬质合金可转位车刀。根据表5-112，选刀杆尺寸B H= 刀片厚度为4mm。根据表5-113，选择车刀几何形状为卷削槽倒棱型前刀面前角=、 后角=6 主偏角=90 副偏角 =10 刃倾角=0、 刀尖圆弧半径=0.8mm 2.确定背吃刀量 粗车双边余量为4.5 mm，显然 为单边余量 =2.25mm 3.确定进给量 根据表5-114，在粗车钢料、刀杆尺寸为 、3mm 工件直径为100400mm 时，=0.61.2mm/r 按CA6140车床的进给量，选择= 0.65mm/r、 确定的进给量上需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验 根据表5-55，车床进给机构容许的进给力=3530N 根据表5-123，当钢料=570670MPa、 3mm 、 0.75mm/r、=45、=45.6m/min时进给力= 760N 的修正系数为= 1.0 故实际进给力为= 889.2N 所选的进给量= 0.65mm/r 可用。4.选择车刀磨钝标准及耐用度 根据表5-119，车刀后刀慢最大磨损量取为1mm，开转位车刀耐用度T=30min。5.确定切削速度 根据表5-120，当用YT15硬质合金车刀加工= 600700MPa钢料、 3mm 、 0.75mm/r 时 ，切削速度 = 109m/min 切削速度的修正系数各为 0.8，0.65，0.81，1.15，1.0 故 =52.8m/minn= =138.9r/min 按CA6140车床的转速，选择 =120r/min=2r/s ，则实际切削速度 = 45.6m/min 最后确定的切削用量为 =2.25mm、= 0.65mm/r、 =120r/min 、 = 45.6m/min 同样确定精车63的切削用量 =0.75mm、= 1.3mm/r、 =120r/min 、 = 45.6m/min 同样确定粗车右端面的切削用量 =1.25mm、= 0.65mm/r、 =120r/min 、 = 45.6m/min 同样确定精车右端面的切削用量 =0.75mm、= 1.3mm/r、 =120r/min 、 = 45.6m/min附录工艺过程卡片机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称油阀座零件名称油阀座设计共1页第1页材料牌号ZG45毛坯种类铸件毛坯外形尺寸24x67x42x59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铸造铸时效热涂底漆表10粗车、半精车粗车右端面，半精车右端面。粗车及半精车外圆63金工CA6140三爪自定心卡盘20粗车，半精车粗车，半精车左端面，倒角金工CA6140三爪自定心卡盘30钻孔钻22孔，倒角、攻螺纹金工CA6140三爪自定心卡盘40镗孔扩孔24.5，粗镗退刀槽，精镗孔24.5金工CA6140三爪自定心卡盘50钻孔钻3，5，2孔金工立式钻床钻模160粗铣，半精铣粗铣，半精铣上表面金工卧式铣床夹具270钻孔钻10.5孔,扩16孔金工立式钻床夹具2 钻模80铣铣16孔下端面，铣上端面平台金工立式铣床夹具290镗孔粗镗孔24（退刀槽）半精镗孔16，钻2孔金工卧式镗床夹具3钻模100检验检110入库设计日期审核日期标注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（表二）附表一机械加工工序卡产品型号零件图号产品名称油阀座零件名称油阀座设计共9页第1页车间工序号工序名称材料牌号10粗车、半精车ZG45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件24x67x42x5911设备名称设备型号设备编号同时加工件数站立式车床CA61401夹具编号 夹具名称切削液三爪自定心卡盘工位器具编号工位器具名称工序工时工步号工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量背吃刀量进给次数工步工时机动辅助1粗车、半精车三爪自定心卡盘120r/min45.6m/min 0.65mm/r2.25mm1机械加工工序卡产品型号零件图号产品名称油阀座零件名称油阀座设计共9页第2页车间工序号工序名称材料牌号20粗车、半精车ZG45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件24x67x42x5911设备名称设备型号设备编号同时加工件数站立式车床CA61401夹具编号 夹具名称切削液三爪自定心卡盘工位器具编号工位器具名称工序工时工步号工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量背吃刀量进给次数工步工时机动辅助2粗车，半精车三爪自定心卡盘120r/min45.6m/min0.65mm/r2.25mm1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产品型号零件图号产品名称油阀座零件名称油阀座设计共9页第3页车间工序号工序名称材料牌号30钻孔ZG45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件24x67x42x5911设备名称设备型号设备编号同时加工件数站立式车床CA61401夹具编号 夹具名称切削液三爪自定心卡盘工位器具编号工位器具名称工序工时工步号工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量背吃刀量进给次数工步工时机动辅助1钻孔三爪自定心卡盘120r/min45.6m/min0.65mm/r =1.25mm1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产品型号零件图号产品名称油阀座零件名称油阀座设计共9页第4页车间工序号工序名称材料牌号40镗孔ZG45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件24x67x42x5911设备名称设备型号设备编号同时加工件数站立式车床CA61401夹具编号 夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时工步号工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量背吃刀量进给次数工步工时机动辅助1镗孔三爪自定心卡盘120r/min45.6m/min1.3mm/r0.75mm1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产品型号零件图号产品名称油阀座零件名称油阀座设计共9页第5页车间工序号工序名称材料牌号50钻孔ZG45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件24x67x42x5911设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床1夹具编号 夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时工步号工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量背吃刀量进给次数工步工时机动辅助1钻孔钻模1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产品型号零件图号产品名称油阀座零件名称油阀座设计共9页第6页车间工序号工序名称材料牌号60粗铣，半精铣ZG45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件24x67x42x5911设备名称设备型号设备编号同时加工件数卧式铣床1夹具编号 夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时工步号工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量背吃刀量进给次数工步工时机动辅助1粗铣，半精铣夹具2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产品型号零件图号产品名称油阀座零件名称油阀座设计共9页第7页车间工序号工序名称材料牌号70钻孔ZG45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件24x67x42x5911设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式钻床1夹具编号 夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时工步号工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量背吃刀量进给次数工步工时机动辅助1钻孔夹具2 钻模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产品型号零件图号产品名称油阀座零件名称油阀座设计共9页第8页车间工序号工序名称材料牌号80铣ZG45毛坯种类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每台件数铸件24x67x42x5911设备名称设备型号设备编号同时加工件数立式铣床1夹具编号 夹具名称切削液工位器具编号工位器具名称工序工时工步号工步内容工艺装备主轴转速切削速度进给量背吃刀量进给次数工步工时机动辅助1铣夹具2设计日期审核日期标准化