回油阀工艺规程设计

机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩机电及自动化学院机械制造工艺学课程设计说明书设计题目：回油阀工艺规程设计 2011 年 7 月机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩前言机械制造工艺学课程设计是我们学完了机械制图、机械制造工艺学、工程材料、机械设计、CAD/CAM 等专业基础课和主要专业课，又经过了机械设计课程设计之后，进行的又一次实践性环节，特别强调对机械制造工艺学和工程材料这两门课程的运用，同时也有对刀具和切屑的部分知识的综合，因此这是我们对以前所学各门课程的一次较为深入的综合总复习，同时还要对相关课外知识进行查阅和学习，也是一次对我们实际运用知识解决问题能力的练习。并且，这次课程设计同样也会用到以前的金工实习和认知实习的相关知识，也可以说这是对两次实习效果的一次检验。通过这次课程设计，将会巩固对机械加工工艺规程设计的理论知识，并初步学会自己完成制定简单零件加工工艺规程。这次的工艺规程课程设计，我自己找的题目是回油阀的工艺规程设计。它是一种阀体零件。回油阀，也叫做溢流阀，主要由阀体、阀门、弹簧、端盖等组成，在油路中主要起限压作用。希望通过对回油阀的加工工艺规程的设计，可以进一步学习机械制造工艺学并掌握简单零件的加工工艺设计。虽然这是大学以来的第二次课程设计，但毕竟还是第一次接触制造工艺设计，对知识掌握、熟悉程度以及综合运用还会存在问题，因此在设计中难免会有考虑不周全或错误的地方，这些也是第一次设计时常见的问题，希望老师多多批评和指正。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩目录1、任务介绍 .42、回油阀工艺分析 .43、回油阀工艺规程设计 .53.1、确定回油阀毛坯的制造形式 .53.2、制定工艺路线 .53.3、加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定 .83.4、各种机床与刀具选择 .103.5、确定切屑用量 .103.6、基本工时的确定 .113.7、计算时间定额和提高生产率的工艺途径简介 .213.8、工艺方案的比较与技术经济分析 .224、小结 .235、参考文献 .24机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩1、任务介绍本次机械制造工艺学课程设计我选择的题目是“回油阀工艺规程设计” 。材料为 HT200，生产批量为中批量生产，其他要求及零件参数见回油阀二维零件图，要求设计该回油阀的机械加工工艺规程，具体要求内容为：（1）根据生产类型，对零件进行工艺分析；（2）选择毛坯种类及制造方法，绘制毛坯图；（3）制订零件的机械加工工艺过程，选择工序加工设备及工艺装备，确定各工序切削用量及工序尺寸，并计算工序的工时定额；（4）填写工艺工序过程卡；（5）撰写设计说明书；机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩2、回油阀工艺分析回油阀材料为 HT200，即灰铸铁。根据机械工程材料等相关资料可以知道：HT200 铸造性能好，工艺简单，铸造应力小，易加工，需人工时效；有一定的机械强度及良好的减振性，流动性能好、体收缩和线收缩小；综合力学性能低，抗压强度比抗拉强度高约 3-4 倍；耐热性较好；可承受较大的弯曲应力；主要用于强度、耐磨性要求较高的重要零件和要求气密性的铸件。例如：汽缸、机体、齿条、铸有导轨的床身、中等压力（800N/cm ）的液压缸、泵阀2体。因此回油阀毛坯可选用铸件。生产批量为中批量生产，故毛坯精度应为中等，加工余量中等；加工机床采用通用机床， ；广泛采用专用夹具，可调夹具；按零件产量和精度，部分采用通用刀具和量具，部分采用专用刀具和量具；部分采用划线找正装夹，广泛采用通用或专用夹具装夹；有较详细的工艺规程，用工艺卡管理生产。根据零件图可知，零件整体要求精度不是太高。其中 2 个 140 的端面，左边 120 端面，右边 110 的端面的表面粗糙度要求 Ra 为 6.3，平面度要求为 0.05，通过初铣，半精铣，即可以达到题目粗糙度要求，0.05 的平面度要求通用铣床即可达到要求。题目中 3 个 40 的孔的粗糙度要求为 Ra6.3，通过钻孔加铰孔可以达到题目要求。此外，左右两个孔对左右端面分别有 0.1 的垂直度要求，两孔有相对的 0.1 的平行度要求，因此在加工时，应以端面为基准，加工 40 的孔。65 的孔要求与阀门进行基孔制的 7 级配合，即加工精度应达到 65 ，通过钻孔，粗铰，精铰，可以达到要求。70 的内孔阶面可以03.通过拉刀拉削成型。345的锥面要与阀门对研，表面粗糙度为 Ra0.8，要经过粗镗，半精镗，精镗来实现。左右端面上的通孔粗糙度要求为 Ra6.3，通过钻孔，铰孔可以达到要求。上下端面的螺孔通过钻孔，钻螺纹成型。另外，70 的内腔只作储存油液，起缓冲作用，没有粗糙度和形位公差的要求，通过镗削一次加工即可。零件上面其他包括端面外圆，肋板都是通过铸造直接成型。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩3、回油阀工艺规程设计3.1、确定回油阀毛坯的制造形式根据回油阀材料（HT200）具有铸造性能好，工艺简单，铸造应力小，易加工，需人工时效；有一定的机械强度及良好的减振性，流动性能好、体收缩和线收缩小；综合力学性能低，抗压强度比抗拉强度高约 3-4 倍；耐热性较好；可承受较大的弯曲应力；同时工件作用为连接，不承受外部应力，且没有动载荷之类的影响。为提高加工效率，尽量使毛坯和零件图接近，因此选择毛坯的制造形式为铸件形式。3.2、制定工艺路线根据零件的具体要求和各种加工方法所能够达到的精度和粗糙度能力，以及各种机床的加工特点，查阅和参考机械制造工艺学和机械制造技术基础课程设计指南等资料，可得到各加工面的加工方法（表 1） 。机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩表 1 回油阀各加工面的加工方法加工面 尺寸及偏差 精度 粗糙度 加工方案左右端面 140 Ra6.3 粗铣-半精铣上端面 120 Ra6.3 粗铣-半精铣下端面 110 Ra6.3 粗铣-半精铣340 的孔 40 Ra6.3 钻-扩-铰65 的孔 65 03.H7 Ra3.2 钻-扩-粗铰-精铰70 的内腔 70 Ra12.5 镗削345锥面 345 Ra0.8 粗镗-半精镗-精镗-磨削416 的通孔 16 Ra6.3 钻孔-铰孔4M12-6H 螺孔 M12-6H Ra6.3 钻孔-攻丝可行的加工路线的拟定：方案一：铸件毛培铣削左端面，右端面，上端面，下端面钻 40 的 3个孔加工 4 个端面上的通孔和螺孔镗削 70 的内腔钻铰 65 的孔镗削 345的锥面磨削 345的锥面。方案二：铸件毛培钻扩 3 个 40 的孔铣削上端面，下端面，左端面，右端面钻 65 的孔镗削 345的锥面磨削 345锥面镗削 70 的内腔加工 4 个端面上的螺孔和通孔。两套工艺方案的比较：此回油阀对端面以及内孔表面的粗糙度要求不是很高，端面通过粗铣-半精铣可以达到要求，内孔通过钻铰可以达到要求。有比较高的精度要求的是65H7 这个与阀门配合的孔和 345这个与阀门对研的锥面，需要进行磨削机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩加工，因此这两个地方应该留在工序的后面进行精加工。两套工艺方案的差别主要在于先加工端面还是先加工内孔。回油阀对内孔与端面有垂直度的要求，对左端面和右端面上的孔有平行度要求，对上端面和下端面有平行度要求，对左端面与右端面也有平行度要求，若先加工端面再加工内孔，加工内孔时即可以端面为基准，这样内孔与端面的垂直度容易得到保证，同时，加工端面时采用互为基准的原则，端面之间的平行度也容易得到保证。若先加工内孔，应为此阀不是回转体零件，因此，加工端面时不宜以内孔作为定位基准。同时，先加工端面，在加工内孔时一次装夹可以同时加工端面上的螺孔和通孔，节省了装夹的工时。因此，方案一，先加工端面，再加工内孔的方案较优，综合考虑，选用方案一作为回油阀的工艺加工路线。装夹及基准的选择：根据互为基准的原则，即加工左端面时以右端面作为基准面，再以左端面为基准加工有端面，这样，左右端面的平行度即可得到保证。同理，加工上端面时以下端面作为加工基准面，再以上端面作为基准加工下端面。端面铣削过程中，选用夹具为适用于公称直径 30-150 的夹板。加工内孔时，为了保证内孔与端面的垂直度要求，选择各个段面作为加工内孔时的基准。因为本次设计的对象是中到大批量生产，同时此阀体采用通用夹具不易装夹，可以设计此工序的专用夹具，断面上的通孔和螺孔的加工亦可在此专用夹具上面完成。回油阀加工工艺的具体安排：表 2 回油阀加工工艺工序安排工序号工序内容 定位基准 设备粗铣、半精铣左端面 右端面粗铣、半精铣右端面 左端面粗铣、半精铣上端面 下端面01粗铣、半精铣下端面 上端面铣床机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩钻、扩、铰下端面上40 的内孔（由上端面钻通）钻、攻丝上端面的螺孔下端面及 120 的外圆钻、攻丝下端面的螺孔 上端面及 110 的外圆钻、扩、铰左端面上40 的内孔钻、铰左端面上416 的通孔右端面及 140 的外圆钻、扩、铰右端面上40 的内孔02钻、铰右端面上416 的通孔左端面及 140 的外圆钻床03 镗削 70 的内腔 下端面及 120 的外圆 镗床04 扩、铰 65 的孔 下端面及 120 的外圆 钻床05 镗削 345的锥面 下端面及 120 的外圆 镗床06 磨削 345的锥面 下端面及 120 的外圆 磨床3.3、加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸的确定结合回油阀尺寸及查阅机械制造技术基础课程设计指南等资料得到相关数据可计算得到加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸如表 3：机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩表 3 回油阀加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸等参数表加工面最终尺寸 单边余量 工序尺寸 毛坯尺寸3.0 粗铣140、120、110 的各个端面 1.5 半精铣左右端面 189上下端面 14540 的孔1.00.125钻38.0扩39.75铰40065 03.2.50.250.05钻60.0扩64.5粗铰64.9精铰65 03.016 的通孔 0.5钻15.0铰16.0 04M12 的螺孔钻10.2攻丝 0345锥面0.30.10.1粗镗2.545半精镗2.845精镗2.945磨削3.04570 的内腔 15 粗镗70 40据此可得到毛坯尺寸，故可得毛坯图形如图 1机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩图 1：回油阀毛坯图加工时需要保证留有加工余量,最终尺寸加上各道工序加工余量即得到工序尺寸。3.4、各种机床与刀具选择综合考虑所要加工零件的尺寸及要加工表面所要达到的粗糙度机床与刀具如下：万能升降台铣床硬质合金端面铣刀 摇臂钻床 Z3050高速钢钻头卧式镗床 T6113硬质合金单刃镗刀 立式内拉床专用拉刀卧式内圆磨床 砂轮#10机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩3.5、确定切屑用量根据工件尺寸和相关要求，并参考实用机械加工工艺手册 、 机械工程手册等资料，可得工件尺寸和切屑深度的选择为：端面 粗铣每齿的进给量为 0.2mm/z，进给速度为 90m/min,半精铣的进给量为 1.0mm/n,进给速度为 60m/min。40 的孔 钻削进给量为 1.0mm/r，进给速度为 20m/min。16 的通孔 钻削进给量为 0.7mm/r,进给速度为 15m/min。65 的孔 钻削量为 1.0mm/r，进给速度为 20m/min。70 的内腔 镗削进给量为 0.5mm/r,进给速度为 50m/min。345锥面 粗镗的进给量为 0.5mm/r,进给速度为 50m/min,半精镗的进给量为 0.4mm/r，精镗的进给量为 0.3mm/r，磨削的横向进给量为 40mm/st，纵向进给量为 0.01mm/r,工件的运动速度为 0.2 m/s。攻丝的进给量为 0.3mm/r,速度为 0.3m/s。3.6、基本工时的确定(1)、粗铣、半精铣 140 的端面采用 W18Cr4V 硬质合金端铣刀，齿数 z=10，D=160mm切屑深度分别为:=3.0mm1pa=1.5mm2粗铣每齿的进给量 =0.2mm/zzf半精铣的进给量为 =1.0mm/nz进给速度：=90m/min=1.5m/s1v=60m/min=1m/s2则粗铣每转的进给量为：f= z=0.210=2mm/rzf机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩转速： 106/minvnrD代人相关数据可得:=179.05r/min1=119.37r/min2n根据机床型号，选择转速：=150r/min1=118r/min2n基本时间 jltifn其中，=160+140+10=310mml代人相关数据得：=62s1jt=157.63s2j本工序的基本时间为：=219.63s12jjTt（2） 、粗铣、半精铣 120 的端面，采用齿数 z=8，D=125 的端面铣刀切屑深度分别为:=3.0mm1pa=1.5mm2粗铣每齿的进给量 =0.2mm/zzf半精铣的进给量为 =1.0mm/nz进给速度：机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩=90m/min=1.5m/s1v=60m/min=1m/s2则粗铣每转的进给量为：f= z=0.210=2mm/rzf转速： 106/minvnrD代人相关数据可得:=235r/min1=152.79r/min2n根据机床型号，选择转速：=235r/min1=150r/min2n基本时间 jltifn其中，=125+120+10=255mml代人相关数据得：=40.67s1jt=124s2j本工序的基本时间为：=164.67s12jjTt（3） 、粗铣、半精铣 110 的下端面采用与工序（2）中相同的铣刀和切削速度。=125+110+10=245mml代人相关数据得：机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩=39.07s1jt=98s2j本工序的基本时间为：=137.07s12jjTt（4） 、钻上下端面上 40 的通孔钻削过程为钻孔到 25，再钻到 38，扩孔到 39.75，铰孔至 40。分别选用 25 的高速钢钻头，38 的高速钢钻头，39.75 的扩孔刀具，40 的铰刀。进给量 =1.0mm/rzf切削速度:=20m/min=0.33m/scv转速： 106/minnrD代人相关数据可得:=252.1r/min1=165.86r/min2n=158.55r/min3=157.56r/min4根据机床型号，选择转速:=250r/min1n=160r/min2=125r/min3=125r/min4n切削速度 v=fn：机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩=4.17mm/s1v=2.67mm/s2=2.08mm/s3v=2.08mm/s4基本时间 jltiv其中，=95+10=105mml代人相关数据得：=25.18s1jt=39.33s2j=50.48s3jt=50.48s4j本工序的基本时间为：+ + =165.47s12jjTt3jt4（5） 、钻削左端面上 40 的孔，钻削过程和步骤与工序（4）相同其中，=90+10=100mml代人相关数据得：=23.98s1jt=37.45s2j=48.08s3jt=48.08s4j本工序的基本时间为：+ + =157.59s12jjTt3jt4机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩（6） 、钻削右端面上 40 的孔，钻削过程和步骤与工序（4）相同其中，=90+10=100mml代人相关数据得：=23.98s1jt=37.45s2j=48.08s3jt=48.08s4j本工序的基本时间为：+ + =157.59s12jjTt3jt4（7） 、钻削左右端面上 416 均布的通孔钻削过程为先钻孔到 15，再铰至 16。钻削的进给量为 0.7mm/r进给速度：=15m/min=0.25m/scv转速： 106/minnrD代人相关数据可得:=318.31r/min1=298.42r/min2n根据机床型号，选择转速：=320r/min1=250r/min2n切削速度 v=fn：=3.73mm/s1v机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩=2.92mm/s2v基本时间 jltiv其中，=15+10=25mml代人相关数据得：=6.70s1jt=8.56s2j工件上共有 8 个 16 的通孔本工序的基本时间为：=122.08s128()jjTt（8） 、钻孔、攻丝 4M12-6H 深 15 的螺孔工艺过程为先钻孔到 10，再攻丝钻孔的进给量为 0.6mm/r切削速度:=15m/min=0.25m/scv转速： 106/minnrD代人相关数据可得:=468.10r/min根据机床型号，选择转速:=400r/minn切削速度 v=fn：=4mm/sv基本时间 jltiv其中，=15+5=20mml代人相关数据得：机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩=5s1jt攻丝的进给量为 0.3mm/r切削速度:=0.3m/scv转速： 106/minnrD代人相关数据可得:=477.46r/min根据机床型号，选择转速:=400r/minn切削速度 v=fn：=2mm/sv基本时间 jltiv其中，=15+5=20mml代人相关数据得：=10s2jt工件汇总需加工 M12 的螺孔 8 个本工序的基本时间为：=120s12()jjTt（8） 、加工 65H7 的孔该工序的工艺过程为先扩孔至 64.5，粗铰至 64.9，精铰至 65H7 。钻、扩、铰选择相同的进给量和进给速度。钻孔的进给量为 1mm/r切削速度:=20m/min=0.33m/scv转速：机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩 106/minvnrD代人相关数据可得:=97.71r/min1=97.11r/min2n=96.96r/min3根据机床型号，选择相同的转速:=100r/minn切削速度 v=fn：=1.66mm/sv基本时间 jltiv其中，=40+5=45mml代人相关数据得：=27.11sjt本工序的基本时间为：T=4 =108.43jt（9） 、镗削 345锥面工艺过程为粗镗、半精镗、精镗。进给量分别为：=0.5mm/r1zf=0.4mm/r2z=0.3mm/s3zf进给速度：=50m/min=0.83m/scv转速：机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩 106/minvnrD代人相关数据可得:=396.30r/min根据机床型号，选择转速:=400r/minn切削速度 v=fn：=3.33mm/s1v=2.67mm/s2=2mm/s3v粗铣使用 2 次走刀=1.80s1jt=1.23s2j=1.5s3jt（10） 、磨削 345的锥面切削深度为 0.1mm，工作台单行程纵向进给量为 fx1=40mm/st，纵向进给量为 fy=0.01mm/r，工件的运动速度为 v= 0.2m/s基本时间：tj= vfapx带入相关数据的：=20sjt（11） 、镗削 70 的内腔镗削的进给量为 0.5mm/r进给速度：=50m/min=0.83m/scv转速： 106/minnrD机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩代人相关数据可得:=396.30r/minn根据机床型号，选择转速:=400r/min切削速度 v=fn：=3.33mm/sv其中，l=40+23=63mm从 40 到 70 的单边加工余量为 15，选择每次走刀的加工量为 1.5，需10 次走刀。基本时间 jltifn带入相关数据得：=189.19sjt3.7、计算时间定额和提高生产率的工艺途径简介单件时间的计算公式为：由于生产批量为中批量，所以时间定额为：本次设计没有具体计算辅助时间 、布置工作地点时间 和休息和生理需要时间 ，在中批量生产中，辅助时间 可按基本时间的百分比进行估算，并在实际中修改，使之趋于合理。基本时间 和辅助时间 总和称为操作时间，机械机电专业本科优秀毕业设计通过答辩布置工作地点时间 一般按操作时间的 2% 7%来计算，休息和生理需要时间一般按操作时间的 2%来计算。另外，由于生产批量为中批量，故忽略了准备与终结时间 。为了提高生产率，必须尽量减少时间定额，由于此处加工工艺已确定，故不能再减少基本时间，应从以下三方面着手来减少时间定额以提高生产效率：（1）减少辅助时间和辅助时间与基本时间重叠；（2）减少布置工作地点时间；（3）减