球阀设计说明书.doc

摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差合与测量等多方面的知识。阀体零件加工工艺及钻4M12螺纹底孔钻床夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。目 录序言 1一. 零件分析 21.1 零件作用 21.2零件的工艺分析 2二. 工艺规程设计22.1确定毛坯的制造形式 22.2基面的选择传 22.3制定工艺路线 22. 4设备的选择42. 5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定82. 6确定切削用量及基本工时8总 结9致 谢 10参考文献 11序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。阀体零件加工工艺是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等的基础下，进行的一个全面的考核。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。一、 零件的分析1.1 零件的作用阀体是整体装置的重要零件，它支撑中心部分，承受着部分静载荷，因为阀体与整个机体连接，并且中心部分与该零件是螺纹连接，因而该零件的螺纹承受着一定载荷，以及一定的冲击力，所以该零件承受着静、动载荷1.2 零件的工艺分析阀体有3个加工面他们有位置度要求。这三个加工面的分别为：1，以底面为基准的加工面，这组加工面包括，左右面，和直径为18的孔。2：以直径为18孔的轴线为基准，这组面包括M243：以直径为22的圆和直径为35的圆为基准的加工面，这组加工面主要是车孔。4：零件材质：ZG250 属于碳素钢含碳量小于1.35，除铁、碳和限量以内的硅 、锰、磷、硫等杂质外，不含其他合金元素的钢。碳素钢的性能主要取决于含碳量。含碳量增加，钢的强度、硬度升高，塑性、韧性和可焊性降低。与其他钢类相比，碳素钢成本低，性能范围宽 ，用量最大。 适用于公称压力PN32.0MPa，温度为-30-425的水、蒸汽、空气、氢、氨、氮及石油制品等介质。二. 工艺规程设计2.1 确定毛坯的制造形式零件的材料为ZG250，根据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况，选用砂型机铸造。2.2 基面的选择的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。粗基准的选择：对阀体这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要。以零件的7575加工平面作为粗基准。选取已加工的内圆为精基准。2.3 制定工艺路线制订工艺路线的出发点，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。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案：方案一工序：铸造工序：时效处理工序：车75x75平面、50和35、43孔及其端面工序：车M36的端面和外圆，M36螺纹车20和28.5的孔工序：铣上端成90的端面面工序：钻18孔工序：车22，24.3，24螺纹底孔，26孔，车24螺纹孔工序VIII：钻4-M12工序IX：质检工序X：入库方案二工序：铸造工序：时效处理工序：铣床96x80平面；工序：铣上端面工序：车48的端面和外圆工序：车54和47的圆工序：钻25的孔工序：钻10孔锪孔20深28再锪孔27深15工序：车退刀槽和螺纹孔。工序X：钻4-M12工序XI：质检工序XII：入库工艺方案一和方案二的区别在于方案一加工的时间在一个定位的情况下，把可以加工的孔全部加工完，这样可以保证加工的质量和精度，同时也能提高生产效率，适合于大批量生产，因此我们综合考虑选择方案一具体的方案如下工序：铸造工序：时效处理工序：车75x75平面、50和35、43孔及其端面工序：车M36的端面和外圆，M36螺纹车20和28.5的孔工序：铣上端成90的端面面工序：钻18孔工序：车22，24.3，24螺纹底孔，26孔，车24螺纹孔工序VIII：钻4-M12工序IX：质检工序X：入库2.4设备的选择选择加工机床，首先要保证加工零件的技术要求，能够加工出合格的零件。其次是要有利于提高生产效率，降低生产成本。还应依据加工零件的材料状态、技术要求和工艺复杂程度，选用适宜、经济的机床。 （1）机床主要规格的尺寸应与工件的轮廓尺寸相适应。即小的工件应当选择小规格的机床加工，而大的工件则选择大规格的机床加工，做到设备的合理使用。（2）机床的工作精度与工序要求的加工精度相适应。根据零件的加工精度要求选择机床，如精度要求低的粗加工工序，应选择精度低的机床，精度要求高的精加工工序，应选用精度高的机床。（3）机床的生产率应与加工零件的生产类型相适应。单件小批生产选择通用设备，大批大量生产选择高生产率专用设备。 （4）机床的功率与刚度以及机动范围应与工序的性质和最合适的切削用量相适应。如粗加工工序去除的毛坯余量大，切削余量选得大，就要求机床有大的功率和较好的刚度。（5）装夹方便、夹具结构简单也是选择机床时需要考虑的一个因素。例如：选择采用卧式铣床，还是选择立式铣床，将直接影响所选择的夹具的结构和加工的可靠性。 （6）机床选择还应结合现场的实际情况。例如现有设备的类型、规格、实际精度、负荷情况以及操作者的技术水平等。综合上述考虑因素加工这一阀体零件，所选用的设备有；CA6140、X5032、Z5140A。以下是机床的主要参数；CA6140参数及配置表产品型号CA6140A床身回转直径400mm刀架上回转直径210mm马鞍内回转直径有效长度最大工件长度 / 最大车削长度750/650mm;1000/900mm;1500/1400mm;2000/1900mm主轴中心至床身平面导轨距离205mm主轴孔径 / 主轴孔前端锥度 52 mm /1:20主轴转速级数24/12.主轴转速范围50Hz: 11-1600r/min60Hz: 13.2-1920r/min50Hz: 14-1580r/min60Hz: 20.4-1896r/min纵向进给量范围（ 64 种）标准进给 : 0.08-1.59mm/r小进给 : 0.028-0.054mm/r加大进给 : 1.71-6.33mm/r横向进给量范围（ 64 种）标准进给 : 0.04-0.79mm/r小进给 : 0.014-0.027mm/r加大进给 : 0.86-3.16mm/r刀架纵 / 横向的快移速度纵向 : 4m/min横向 : 2m/min加工螺纹范围公制螺纹 44 种 : 1-192mm;英制螺纹 21 种 : 2-24 牙 / 寸径节螺纹 37 种 : 1-96 ；上 / 下刀架最大行程140mm/320mm刀架转盘回转角度 90 o主轴中心线至刀具支承距离26mm刀杆截面尺寸25mm25mm尾座主轴直径行程及主轴孔锥度75mm150mm;莫氏圆锥 5 号丝杠螺距12 mm主电机功率7.5KW主机净重 kg （约）750 mm20001000 mm20801500mm22302000mm2580主机轮廓尺寸（长宽高） mm750mm2418100012671000mm2668100012671500mm3168100012672000mm366810001267Z5140A参数及配置表机床型号项 目项 目机 床 参 数Z5140A最大钻孔直径mm（在b=500600Mpa的钢材上）40最大进给抗力 N16000主轴允许的最大扭转力矩 Nm350主电动机功率 KW3主轴孔圆锥度莫氏4号主轴中心线至导轨面距离mm335 主轴行程 mm250 主轴箱行程（手动） mm200主轴转速 r/min31.5、45、63、90、125、180、250、355、500、710、1000、1400（12级）进给量 mm/r0.056、0.112、0.16、0.224、0.315、0.45、0.63、0.90、1.80（9级）电动机反转装置手动按钮操纵和攻丝自动反转机构工作台行程 mm300工作台工作面积 mm560480 工作台T形槽宽度 mm18主轴端面至工作台面最大距离 mm780冷却泵功率 KW0.09冷却泵流量 L/min25外形尺寸（长宽高） mm 10909052530机床净重 kg1250X5032参数及配置表主轴端面至工作台距离(mm)45415主轴中心线到床身垂直导轨的距离(mm)350主轴孔锥度7：24ISO50主轴孔径(mm)29主轴转速(r.p.m)18级301500/18级立铣头最大回转角度45主轴轴向移动距离(mm)85工作台工作面(宽度长度)(mm)3201325工作台行程纵向/横向/垂向（手动/机动)(mm)720/700、255/240、370/350工作台进给范围纵向/横向/垂向(mm/min)23.51180/23.51180/8394工作台快速移动速度纵向/横向/垂向(mm/min)2300/2300/770T型槽槽数/槽宽/槽距(mm/)3/18/70主电机功率(mm)7.5进给电机功率(kw)1.5外形尺寸(mm)253018902380机床净重(kg)3200 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定零件为砂型铸造机器造型大批量生产，由铸造工艺课程设计手册查表2-9得：铸件的加工余量H级。根据铸件的生产类型与铸件材料选取毛坯铸件的加工余量等级，然后依据铸件的最大尺寸查表选取铸件的机械加工余量，即，铸件左右两端面的为2mm，上端面为1mm，水平孔的单面余量为1mm，铸件孔的右端面加工余量为0.7mm。 2. 6确定切削用量及基本工时（1）切削用量的选用原则 粗车时，应尽量保证较高的金属切除率和必要的刀具耐用度。选择切削用量时应首先选取尽可能大的背吃刀量ap，其次根据机床动力和刚性的限制条件，选取尽可能大的进给量f，最后根据刀具耐用度要求，确定合适的切削速度vc。增大背吃刀量ap可使走刀次数减少，增大进给量f有利于断屑。 精车时，对加工精度和表面粗糙度要求较高，加工余量不大且较均匀。选择精车的切削用量时，应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础土尽量提高生产率。因此，精车时应选用较小（但不能太小）的背吃刀量和进给量，并选用性能高的刀具材料和合理的几何参数，以尽可能提高切削速度。（2）切削用量的选取方法 背吃刀量的选择;粗加工时，除留下精加工余量外，一次走刀尽可能切除全部余量。也可分多次走刀。精加工的加工余量一般较小，可一次切除。在中等功率机床上，粗加工的背吃刀量可达810mm；半精加工的背吃刀量取0.55mm；精加工的背吃刀量取0.21.5mm。 进给速度（进给量）的确定 粗加工时，由于对工件的表面质量没有太高的要求，这时主要根据机床进给机构的强度和刚性、刀杆的强度和刚性、刀具材料、刀杆和工件尺寸以及已选定的背吃刀量等因素来选取进给速度。精加工时，则按表面粗糙度要求、刀具及工件材料等因素来选取进给速度。 进给速度f可以按公式f =fn计算，式中f表示每转进给量，粗车时一般取0.30.8mmr；精车时常取0.10.3mm/r；切断时常取0.050.2mm/r。 切削速度的确定 切削速度vc可根据己经选定的背吃刀量、进给量及刀具耐用度进行选取。实际加工过程中，也可根据生产实践经验和查表的方法来选取。粗加工或工件材料的加工性能较差时，宜选用较低的切削速度。精加工或刀具材料、工件材料的切削性能较好时，宜选用较高的切削速度。 切削速度vc确定后，可根据刀具或工件直径（D）按公式 n=l000vc/D 来确定主轴转速n（r/min）。 在工厂的实际生产过程中，切削用量一般根据经验并通过查表的方式进行选取。总 结零件设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益菲浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的各种设计手册和AUTOCAD等制图软件，为我们踏入社会打下了好的基础。零件设计使我们认识到了只努力的学好书本上的知识是不够的，还应该更好的做到理论和实践的结合。因此我们非常感谢老师给我们的辛勤指导，使我们学到了很多，也非常珍惜西南科技大学给我们的这次设计的机会，它将是我们毕业设计完成的更出色的关键一步。致 谢这次零件设计使我收益不小，为我今后的学习和工作打下了坚实和良好的基础。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，不过我的指导老师每次都很有耐心地帮我提出宝贵的意见，在我遇到难题时给我指明了方向，最终我很顺利的完成了毕业设计。这次零件设计成绩的取得，与指导老师的细心指导是分不开的。在此，我衷心感谢我的指导老师，特别是每次都放下他的休息时间，耐心地帮助我解决技术上的一些难题，她严肃的科学态度，严谨的治学精神，精益求精的工作作风，深深地感染和激励着我。从题目的选择到项目的最终完成，他都始终给予我细心的指导和不懈的支持。多少个日日夜夜，他不仅在学业上给我以精心指导，同时还在思想、生活上给我以无微不至的关怀，除了敬