球阀阀体机械加工工艺及铣直径36端面夹具设计

1、题 目：球阀阀体机械加工工艺规程及其自动化夹具设计全套图纸加扣 3346389411或3012250582学 号：姓 名：班 级： 专 业：指导教师：学 院：答辩日期： 年 月 日摘 要本次毕业设计的课题是“球阀阀体机械加工工艺规程及其自动化夹具设计”。它主要包括两个方面：一是机械加工工艺规程的设计，首先详细分析了球阀阀体零件的工艺要求，通过工艺方案的比较与分析，拟定了符合技术要求的工艺路线，最后完成了工艺过程卡和加工工序卡片。二是夹具的设计，一套是铣右端面的自动化夹具，以左端面定位，通过液压夹紧装置实现压板对工件的自动化夹紧，保证工件的加工要求；另一套是钻孔的专用夹具，以左端面和35H11孔

2、定位，采用螺旋夹紧机构，完成工件的定位和装夹。最后，利用AutoCAD和UG软件，完成了两套夹具装配图及其主要零件图的二维和三维造型。关键词：球阀阀体；机械加工工艺规程；夹具AbstractThe subject of this graduation design is the mechanical machining process design of the ball valve body and its special fixture design. The process requirement of the workpiece is first analyzed, and a fea

3、sible process route is then developed by comparing and analyzing the process schemes, finally the process card and the machining working procedure card are formed. Furthermore, about the fixture design, two special fixtures are designed. One is the automatic plain milling fixture，which is achieved b

4、y using a hydraulic clamping mechanism to satisfy the processing requirements of the workpiece. The other one is a drilling fixture with the use of a screw clamping unit. Finally, the fixture assembly drawing and its part drawing are drawn in both two- and three-dimensional model. Key words: ball va

5、lve body; machining process; fixtureIV目 录第1章 绪论11.1 设计的背景及意义11.2 设计的内容和思路21.3 关键问题3第2章 机械加工工艺与夹具设计概述42.1工艺规程的拟定42.2夹具的分类52.3工件在夹具中的定位62.4工件在夹具中的夹紧7第3章 球阀阀体机械加工工艺规程设计103.1零件的工艺性分析103.2加工工艺规程的设计113.3机械加工余量及毛坯尺寸的确定153.4工序设计163.5切削用量及基本工时的确定193.6 球阀阀体机械加工工艺过程23第4章 球阀阀体铣床自动化夹具的设计364.1 铣床夹具的典型结构形式与设计要点364

6、.2 定位元件的设计及分析364.3 自动化夹紧装置的设计384.4 夹具体的设计404.5 对刀或引导装置设计414.6 夹具装配图的绘制及操作说明42第5章 钻床专用夹具的设计435.1钻床夹具的典型结构形式与设计要点435.2 定位元件的设计及分析435.3 夹紧装置的设计455.4 夹具体的设计475.5 对刀或引导装置设计475.6 夹具装配图的绘制及操作说明48结 论50参考文献51致 谢5356第1章 绪论1.1 设计的背景及意义1.1.1 设计的背景制造业是一个国家国民经济的支柱产业，也是一个国家综合国力的体现，而机械制造业则是制造业中最重要的组成部分。机械制造业在社会生活中有

7、着举足轻重的地位：一方面，它为国民经济的各行业提供各种生产技术装备；另一方面，它也为消费者提供各种消费品。我国的机械制造业经过长久发展已经具有相当规模和技术基础，也已成为我国最重要的产业之一，是我国经济的战略重点。20世纪60年代以后，随着电子信息技术的高速发展，机械制造业在制造技术和自动化方面取得了重大突破和长足发展。因此，机械制造业不再是传统意义上的机械加工，而是一种集机械、电子、信息科学、材料科学、生物科学等众多科学为一体的新兴技术和新兴工业。现在机械制造技术发展方向主要体现在机械技术自动化、纳米制造技术、仿生机械的科学与技术、绿色制造技术等。我国的现代机械制造技术相比较来说相对落后，具

8、有很大的发展空间。夹具在机械加工中具有重要作用，它提高了工作效率，保证了工件的加工精度，扩大了机床的工艺范围，也减轻了工人的工作强度。因为工件形状各不相同，普通机床夹具已不能满足要求，所以出现了为某一工件的某一工序而特别设计制造的专用夹具。而随着柔性制造系统、加工中心、数控机床和成组加工等技术的推广应用，夹具技术的要求越来越高，朝着精密化、柔性化、标准化、高效化发展。1.1.2 设计的意义球阀问世于20世纪50年代，随者科技的发展，短短数十年之间，它已经发展成为一种主要的阀类。球阀主要用于介质的接通或截止，以及流体的调节与控制，无论是在西方发达国家还是中国，都被广泛应用在石油炼制、化工、水力、

9、电力、制药、钢铁等行业，并已部分取代截止阀、节流阀等，并且在我国国民经济中占有重要地位。球阀应用广泛，具有以下优点：（1） 结构简单，质量轻，体积小；（2） 流体阻力小，是各种阀类中最小的一种；（3） 密封性好，能实现完全密封；（4） 操作简单，易于维修，适于远程控制；（5） 适用范围广，可以满足各种应用条件等。正是因为球阀的优点众多，应用广泛，所以球阀阀体作为球阀的重要组成部分，设计制造球阀阀体各工序的专用夹具具有重要的意义。这次的毕业设计使我们对机械制造有了更深的认识，进一步了解了各机械设备的工作原理，认识了夹具的组成和结构，了解了夹具的工作原理，学会了如何进行夹具的设计制造。它是我们大学

10、4年所学的综合应用，让我们更深的了解了这门学科，明白了夹具的设计与制造在实际生产的重要意义，对我们以后的就业也具有重要的意义。1.2 设计的内容和思路1.2.1 设计的主要内容1）绘制球阀阀体毛坯图2）制定工艺过程卡和工序卡3）设计球阀阀体夹具的结构及三维造型4）编写毕业设计说明书1.2.2 设计的方法及措施夹具在零件加工中有重要的作用，一个良好的夹具具有好的工艺和使用性能，可以保证零件的加工精度，减轻工人的工作强度，提高生产效率。要设计一具优秀的夹具，就要有详细的设计步骤：1）分析零件，确定生产类型；2）确定毛坯的种类，计算毛坯尺寸，绘制毛坯图；3）制定加工工艺过程，选择各工序应用的设备（机

11、床、刀具等），计算各工序的加工参数；4）设计各工序的夹具，绘制夹具装配图和夹紧装置图。1.3 关键问题所选的课题为球阀阀体机械加工工艺规程及其自动化夹具设计。夹具设计包含了很多的内容，需要用到我们学过的机械原理、互换性与技术测量、机械设计等科目内容。由于球阀阀体是较为复杂并且不规则的零件，所以一般使用铸造毛坯，设计制造专用夹具进行加工。所要解决的关键问题主要有两个：（1） 工艺路线的制定毛坯加工成为零件需要加工的工序很多，在设计夹具的时候，我们如果不能设计好加工工艺路线，那么毛坯的装夹次数就会增多，加工次数随之增加，使加工过程更复杂，而且亦很难保证工件需要的加工精度，所以制定准确的加工工艺路线

12、是设计夹具的重要内容。（2） 夹紧装置的设计夹紧装置是夹具的核心组成，错误的夹紧装置不仅难以保证工件的加工精度，甚至会损坏零件和机床，并且对操作者造成伤害。夹紧装置不仅要设计其结构，更需要大量的复杂计算，所以是夹具设计的难点、重点。 夹具设计是一个较为复杂的工作，既要设计出夹具的结构，也要通过复杂的公式运算计算出夹紧力等众多参数，更主要的是需要这一方面的知识和经验。对于我们来说，我们所掌握的知识还远远不够，而经验更少，所以就需要我们参考大量的书籍、论著来开阔我们的视野，丰富我们的知识，增加我们的经验，更需要指导老师对我们的指导。第2章 机械加工工艺与夹具设计概述2.1工艺规程的拟定2.1.1定

13、位基准的选择在工艺过程的拟定中，选择正确的定位基准，既能确定加工的先后的顺序，也能保证零件的加工要求。定位基准分为精基准和粗基准，它们的选择都有自己的原则。通常我们先选择精基准，然后才选择粗基准。精基准的选择遵循下面四项原则：（1） 基准重合原则 既尽量选择加工面设计基准做为精基准。（2） 统一基准原则 既尽量用同一精基准加工工件上尽量多的面。（3） 互为基准原则 对于两个加工面之间的位置精度要求较高的工件，可以两个加工面互为基准进行加工。（4） 自为基准原则 对于加工余量小而均匀的面，可以以加工面自身为基准进行加工。粗基准与第一道工序的加工有关，并且对工件的加工过程有重要影响。选择粗基准遵循

14、以下四项原则：（1） 保证工件加工面相对于不加工面具有一定位置精度的原则（2） 保证加工余量分配合理的原则（3） 保证装夹方便的原则（4） 保证同一尺寸方向上粗基准不会重复使用的原则2.1.2加工工序的安排加工工序的安排对于工件的加工具有重要影响，正确的加工工序安排不仅能够保证工件的加工要求，还能减轻工人的劳动强度，提高生产率。加工工序先后顺序的安排一般遵循下面几项原则：（1） 先基准后其他 既先加工选择的定位基准面，后加工工件的其他面。（2） 先主后次 既先加工工件的主要面，后加工工件的次要面（3） 先粗后精 既先安排工件的粗加工工序，后安排精加工工序。（4） 先面后孔 既先加工工件的平面，

15、后加工工件上的孔。2.2夹具的分类2.2.1夹具的基本类型夹具的种类众多，标准不同，夹具的分类也会不同。按照适应的机床来分类，则夹具可分为钻床夹具、铣床夹具、车床夹具、镗床夹具、磨床夹具、自动机床夹具以及数控机床夹具等，而通常我们按照其使用范围把夹具分为专用夹具、通用夹具、组合夹具、可调夹具以及随行夹具五种基本类型。专用夹具是针对某一特定工件的一定工序而专门设计制造的一类夹具，由于在加工生产过程中，工厂会就某一复杂工件进行大批量加工，所以专用夹具被广泛的应用。通用夹具是那些已经被标准化的夹具，它们已经成为一种加床的附件，在一定范围内，它们可以被用来加工各种不同的工件，我们在实验室用到的夹具大多

16、都是通用夹具，例如车床的三爪自定心卡盘，铣床的平口钳等。组合夹具是指在机床夹具的零部件标准化的基础上发展起来的一种新型夹具，它是由一套尺寸、结构已经标准化的夹具零部件组装而成的。因此。组合夹具更加灵活多变，适应范围也更加广泛。可调夹具是在通用夹具的基础上发展起来的，通过调整或者更换其上的个别零部件，可以用来加工各种不同的零件。随行夹具也是一种在通用夹具上发展起来的新型夹具，其特点是能够通过其具有的工件传送装置将工件传送到指定工位。2.2.2自动化夹具随着科技的发展，夹具的种类越来越多，并出现了很多自动化夹具，它们的出现不仅使加工完的工件更加符合加工要求，同时也进一步提高了生产效率，确保了工人的

17、安全，减轻了劳动强度。现在常见的自动化夹具有以下几种：1）气动夹具 气动夹具是以压缩气体为动力源从而进行定位和夹紧的一种夹具，气动夹具的优点是操作方便，反应快速，制造方便，生产效率高。2）液压夹具 液压夹具是以压缩液体为动力源从而进行定位和夹紧的一种夹具，液压夹具能够减少加工过程中工件的振动和变形，并且能完成手动夹具不能完成的夹紧和快速释放。3）电动夹具 电动夹具是用电动力为动力源从而进行定位和夹紧的一种夹具。4）电磁夹具 电磁夹具是用电磁吸力为动力源从而进行定位和夹紧的一种夹具。5）真空夹具 真空夹具是以真空产生的负压为动力源从而进行定位和夹紧的一种夹具。6）离心夹具 离心夹具是用离心力为动

18、力源从而进行定位和夹紧的一种夹具。2.3工件在夹具中的定位2.3.1定位原理工件的定位就是约束工件的某些自由度，使工件在这一方向上具有正确的位置。虽然在实际夹具上的定位支撑点很少是一个直观的点，但我们可以把它简化成一个个直观的点再来进行分析。我们通常把使用六个约束点限制工件在x、y、z三个坐标轴方向上的自由度的定位方式成为六点定位。图2.1是三种典型工件的六点定位，图2.1a所示是长方形工件的六点定位，在定位过程中，我们要注意两点：一、支承工件底面的三个约束点不能在同一条支线上，二、左侧两个约束点之间的连线不能与底面三个约束点所构成的平面垂直。图2.1b是盘类工件的六点定位，图2.1c是轴类工

19、件的六点定位。在图中我们可以发现，六点定位都是通过六个约束点与工件的接触或者配合来实现的。 a） b）c）图2.1 工件的六点定位2.3.2定位方式定位的目的在于确定工件在夹具中的正确位置，从而保证工件的加工精度。对于一批工件来说，使用夹具对工件进行定位，可以保证每个工件都能在夹具中占据同一位置。工件的典型定位方式主要有四种：1）平面定位。平面定位就是应用工件的一个或几个表面作为基准定位工件的方式，其主要形式是支承定位，有固定支承、可调支承、自位支承和辅助支承四种。2）圆柱孔定位。对于很多工件，其定位不能使用平面定位，而是必须使用圆柱孔定位，例如套筒、拨叉等。圆柱孔定位的定位元件主要是心轴和定

20、位销两种。3）外圆柱面定位。对于很多工件，在定位过程中，我们既不能使用平面定位，也不能使用圆柱孔定位，常常只能使用外圆柱面定位，例如轴套零件等。外圆柱面定位元件通常是V形块和定位套。4）组合表面定位。在实际生产中，我们通常遇到的定位都不是单一表面的定位，而是两个甚至几个表面的组合定位。常见的组合表面定位有平面与平面组合定位、平面与孔组合定位、平面与外圆表面组合定位等。2.4工件在夹具中的夹紧2.4.1夹紧要求由于工件在加工中会受到切削力、重力、离心力等众多外力的作用，所以夹具不仅要有定位的作用，还要有足够的夹紧力，而夹紧力是否合理，对工件的夹紧定位、加工质量等有很大的影响。夹具的夹紧机构是夹具

21、最重要的组成部件，夹紧机构对夹紧力的大小有重要影响。常见的夹具夹紧机构有斜楔夹紧机构、螺旋夹紧机构、偏心夹紧机构等，然而不论是什么类型的夹紧机构，工件的夹紧力必须满足以下条件：1）工件在夹紧时不能影响在定位是已经得到的准确位置。2）工件的夹紧要可靠并且适当，既要保证工件已经夹紧，不会出现松动移位，又要保证夹紧力不会导致工件损坏。3）夹具夹紧工具的过程既要省力、方便又要安全。4）夹具的夹紧机构要具有良好的工艺性，并且尽量使用标准件。5）夹具的夹紧机构的自动化程度和复杂程度既要与工件的生产批量相适应，也要与工厂的生产条件相适应。2.4.2典型夹紧机构（1） 斜楔夹紧机构斜楔夹紧机构是指利用斜楔直接

22、夹紧工件或者与其他元件组合夹紧工件的机构，它是一种最基本的夹紧机构，其他夹紧机构均可以看作是它的变形。斜楔夹紧机构的夹紧行程小，并且手动操作不方便。斜楔夹紧机构一般都具有自锁性，但应用在气动、液压夹紧装置中不需要自锁。（2） 螺旋夹紧机构螺旋夹紧结构是采用螺旋装置直接或者间接夹紧工件的机构，其所用的螺母、螺钉、螺栓等元件都已标准化，结构简单，易于操作，增力比大，自锁性好，适用与手动夹紧。（3） 偏心夹紧机构偏心夹紧机构是指使用偏心件直接或者间接夹紧工件的机构，它是斜楔夹紧机构的一种变形。偏心夹紧机构的结构简单，夹紧迅速，但是它的夹紧行程和增力倍数较斜楔夹紧机构小，自锁性能也差，常用于切削力小，

23、振动不大的场合。（4） 定心夹紧机构定心夹紧机构能够同时实现工件定心和夹紧，它的工作原理主要分为两类：一是通过等速移动来实现定心和夹紧，二是通过均匀的弹性变形来实现定心和夹紧。（5） 铰链夹紧机构铰链夹紧机构是一种具有增力作用的装置，它的增力倍数大，动作迅速，易于改变方向，摩擦损失小，但是自锁性差，适用于气动夹具。（6） 联动夹紧机构联动夹紧机构能够通过一个操作手柄或者一个动力装置对工件的多个夹紧点进行夹紧或者同时夹紧若干工件，可以简化夹具的结构，减少装夹时间，它包括了多件联动夹紧机构、多点联动夹紧机构等。2.4.3夹紧力方向的确定夹紧力方向与工件的结构特点以及加工要求有关，要确定夹紧力方向，

24、还要结合定位元件的布置和结构以及切削条件等来进行。夹紧力方向的确定要注意以下几点：（1） 夹紧力的方向垂直于第一定位基准面。（2） 夹紧力的方向要尽量与工件刚度较大的方向一致，从而减小工件的变形。（3） 夹紧力的方向要尽量与工件的切削力方向、重力方向等一致，从而减小所需夹紧力。第3章 球阀阀体机械加工工艺规程设计3.1零件的分析3.1.1零件的作用球阀问世于20世纪50年代，主要用于介质的接通或截止，以及流体的调节与控制，无论是在西方发达国家还是中国，都被广泛应用在石油炼制、化工、水力、电力、制药、钢铁等行业，并已部分取代截止阀、节流阀等，并且在我国国民经济中占有重要地位。而球阀阀体作为球阀最

25、重要的组成部分之一，球阀阀体的质量直接影响到球阀的性能。3.1.2 零件的工艺分析球阀阀体零件图及其三维示意图如下图3.1和图3.2所示。图3.1球阀阀体零件图图3.2球阀阀体的三维示意图零件的材料为灰铸铁，属于阀体类零件。其主要技术要求为：1）18H11孔轴线对35H11孔轴线的垂直度公差为0.08 mm。为保证两孔的垂直度，以35H11孔作为定位基准，加工18H11孔。2）35H11孔台阶面对35H11孔轴线的垂直度公差为0.08 mm。为保证垂直度，需一次装夹后镗削加工台阶面及内孔；3）左端面到18H11孔轴线及35H11孔台阶面的距离为、，尺寸公差等级为6级，以18H11孔为定位基准，

26、磨削左端面可以满足要求。3.2加工工艺规程的设计3.2.1定位基准的选择1）精基准的选择精基准的选择主要考虑基准重合和基准统一的问题。由图3.1可知，零件的左端面和35H11孔的轴线是设计基准。按照基准重合原则，选择零件的左端面和35 H11孔为精基准。2）粗基准的选择选择粗基准时，应使工件装夹方便，合理分配加工表面的加工余量。本零件中，由于左端面和35H11孔作为精基准应先进行加工，所以选右端面和M36外圆为粗基准。3.2.2 零件表面加工方法的选择零件表面的加工方法，主要由该表面的加工精度（尺寸、形状和位置精度）、表面粗糙度及零件的结构特点来确定。本零件的加工表面主要有外圆、内孔、端面、螺

27、纹等。查阅实用机械加工工艺手册加工经济精度章节，本零件加工方法选择如下：1）端面（1）左、右端面尺寸75为未注公差尺寸，表面粗糙度为Ra 25 m，粗铣（车）即可；（2）上端面表面粗糙度Ra 12.5 m，粗铣（车）即可；（3）左端面到18H11孔轴线及35H11孔台阶面的距离为、，尺寸公差等级为6级，精度要求高，需粗铣精铣磨削。2）以35H11轴线为中心的水平孔系加工方法的选择：（1）20孔，未注公差、表面粗糙度Ra 25m，钻孔即可；（2）28.5孔及台阶面，未注公差，台阶面表面粗糙度Ra 12.5 m，粗镗即可；（3）35H11孔及台阶面，公差等级为11级、表面粗糙度为Ra 12.5 m

28、，台阶面对孔垂直度公差为0.06mm，垂直度公差等级9级，需粗镗半精镗；（4）43孔，未注公差，粗镗即可；（5）50孔及台阶面，公差等级为11级，台阶面尺寸公差为0.18、公差等级为13级、粗糙度为Ra 12.5 m，需粗镗半精镗；3）26等垂直孔系加工方法的选择（1）18H11孔，公差等级为11级，表面粗糙度Ra 6.3 m，垂直度公差0.08、公差等级为9级，需钻孔铰孔；（2）22H11孔，公差等级为11级、表面粗糙度为Ra 6.3 m，台阶面表面粗糙度Ra 12.5 m，需粗镗半精镗；（3）24.3孔，未注公差，粗镗即可；（4）26孔及台阶面表面粗糙度为Ra 25 m，粗镗即可；4）外螺

29、纹及螺纹孔加工方法的选择（1）M36×2外螺纹，未注公差，粗车即可；（2）M24×1.5内螺纹，未注公差，粗车即可；（3）4×M12螺纹孔，未注公差，钻孔、攻螺纹即可。3.2.3工艺路线的拟定和分析按照先粗后精、先基面后其他、先面后孔的原则，初步拟定以下两个工艺路线方案：1）工艺方案一工序05：铸造毛坯工序10：时效处理工序15：粗铣、精铣左端面工序20：粗铣右端面工序22：磨削左端面工序25：钻20孔，粗镗、半精镗35H11孔及台阶面，粗镗43孔，粗镗、半精镗50H11孔及台阶面工序30：钻、铰18H11孔，粗镗、半精镗22H11孔及台阶面，粗镗24.3沟槽、2

30、6孔、车M24×1.5螺纹孔工序40：粗铣上端面、及角台阶面工序45：粗镗28.5孔及台阶面、车外螺纹M36×2及倒角C1.5工序50：钻孔、攻螺纹4×M12工序55：去毛刺，检验2）工艺路线方案二：工序05：铸造毛坯工序10：时效处理工序15：粗铣、精铣左端面工序20：粗铣右端面工序25：钻20孔，粗镗、半精镗35H11孔及台阶面，粗镗43孔，粗镗、半精镗50H11孔及台阶面工序30：钻、铰18H11孔，粗镗、半精镗22H11孔及台阶面，粗镗24.3沟槽、26孔、车M24×1.5螺纹孔工序35：磨削左端面工序40：粗镗28.5孔及台阶面，车外螺纹M36

31、×2及倒角C1.5工序45：粗铣上端面、及角台阶面工序50：钻孔、攻螺纹4×M12工序55：去毛刺，检验上述两个方案遵循了工艺路线拟订的一般原则，但某些工序还有一些问题还值得进一步讨论。工艺路线方案一：左端面的磨削工艺安排在左、右端面的铣削工艺之后，此时35H11孔台阶面及18H11孔还未加工，磨削工艺对保证左端面到35H11孔台阶面及18H11孔轴线距离达6级公差等级精度不起作用，应将磨削工艺安排在两孔加工之后进行。 考虑方案一存在的不足，工艺路线方案二作了相应改进，但仍有一些不足：按照基准重合原则，将上端面的铣削加工安排在钻孔和镗孔之后，但考虑到上端面铣削为未注公差，加

32、工精度要求低，一般粗铣即可满足要求，可将上端面的铣削加工安排在左右端面铣削工序后进行，以减少工件的搬运和安装时间，提高工作效率。综上所述，最后确定的加工工序如下：序号工序内容定位基准05铸造10时效15粗铣、精铣左端面右端面20粗铣右端面左端面25粗铣上端面、及角台阶面左端面及43孔30钻20孔，粗镗、半精镗35H11孔及台阶面，粗镗43孔，粗镗、半精镗50H11孔及台阶面36外圆面及右端面35钻、铰18H11孔，粗镗、半精镗22H11孔及台阶面，粗镗24.3沟槽、26孔、车M24×1.5螺纹孔35H11孔及左端面40磨削左端面18H11孔45粗镗28.5孔及台阶面，车外螺纹M36&

33、#215;2及倒角C1.535H11孔50钻、攻螺纹4×M12孔35H11孔55去毛刺，检验3.3机械加工余量及毛坯尺寸的确定3.3.1 确定机械加工余量“球阀阀体”零件的材料为灰铸铁，生产类型为中批或大批生产，采用砂型机器造型铸造。（1） 尺寸公差等级 按标准GB/T 6414-1999，材料为灰铸铁、采用砂型机器造型铸造方法公差等级范围为810，选择公差等级为9级。（2） 铸件机械加工余量等级 按标准GB/T 6414-1999，材料灰铸铁、砂型机器造型铸造方法的加工余量等级为G级。（3） 机械加工余量 查实用机械制造工艺设计手册表2-4“铸件的机械加工余量”可得尺寸公差等级为9

34、级、加工余量等级为G级、基本尺寸100所对应的机械加工余量单侧为3.0 mm、双侧为2.5 mm。3.3.2 确定毛坯尺寸及公差1）毛坯尺寸对于直径小于30 mm的孔，毛坯一般不制出，第一次加工由钻孔制出。则根据以上所确定的机械加工余量，本零件毛坯（铸件）尺寸如表3.1所示。表3.1阀体铸件毛坯尺寸公差与加工余量 单位：mm加工表面零件尺寸单面加工余量毛坯基本尺寸说明左、右端面752.5及2.580双侧加工122.514.5单侧加工152.517.5单侧加工2.523.5单侧加工上端面563.059 单侧加工43孔432.538双侧加工2）毛坯的尺寸公差由于零件图上左、右端面、上端面及43孔等

35、尺寸都为未注公差，尺寸精度要求低，所以其毛坯尺寸公差可不必标注，为未注公差。对于零件尺寸来说，查铸件尺寸公差数值表，可得尺寸公差等级为9级所对应的公差数值为1.7，其毛坯基本尺寸和公差为。根据表3.1及其所确定的尺寸公差，可以画出球阀阀体的毛坯图，如图3.3所示。图3.3球阀阀体零件的毛坯图3.4工序设计3.4.1 工艺装备的选择工艺装备的选择主要包括机床和刀具的选择。1）机床的选择（1） 工序15、20、25为铣平面，选用XA5032立式铣床；（2） 工序30、35、50为钻孔、镗孔及螺纹加工，可在钻床上完成，选用Z5163立式钻床；（3） 工序40为磨孔台阶面，选用MD215A内圆磨床（4

36、） 工序45为车外螺纹和镗孔，选用CKA6136I数控车床2）刀具的选择（1）工序15、20、25为铣平面，切削平面面积较小，选用直柄立铣刀；（2）工序30、35、45、50主要为孔及螺纹的加工：选用麻花钻进行钻孔；而铰孔采用锥柄机用铰刀；采用复合镗刀完成镗孔及台阶面的加工；采用切槽刀进行24.3切槽加工；而对于螺纹加工，采用高速钢螺纹车刀完成内、外螺纹的加工。3.4.2 确定工序尺寸确定工序尺寸一般的方法是，由加工表面的最后工序往前推算。最后工序尺寸及公差即是零件图规定的尺寸及公差。当无基准转换时，同一表面多次加工的工序尺寸只与工序（工步）的加工余量有关。当基准不重合时，工序尺寸应按工艺尺寸

37、链解算。1）确定圆柱面的工序尺寸圆柱面主要包括外圆及内孔。圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面根据有关资料已查出本零件毛坯孔的总加工余量（机械加工余量），应将总加工余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序的余量可参阅相关机械工艺手册“机械加工工序间加工余量”章节获得。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定，并按入体原则标注（即内表面（孔）按基孔制标注、外表面（轴）按基轴制标注）。本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度的确定如表3.2所示。表3.2 圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸公差、表面粗糙度和形位公差 （mm）加工表面工序工序加工余量（

38、单边）基本工序尺寸工序加工精度等级（公差）工序尺寸及公差表面粗糙度20孔钻102020Ra 25m28.5孔粗镗4.2528.528.5Ra 12.5m35H11孔粗镗53030半精镗2.535H1135H11Ra 12.5m41（孔轴线与左端面距离）H1141H1143孔毛坯38粗镗2.54328.550H11孔粗镗2.54848半精镗150H1150H11Ra 12.5m18H11孔钻8.7517.517.5铰0.2518H1118H11Ra 6.3m21（与左端面距离）H821H822H11孔粗镗1.52121半精镗0.522H1122H11Ra 6.3m24.3槽孔切槽1.1524.3

39、24.3M24孔车螺纹124M24×1.526孔镗126262）确定轴向工序尺寸当轴向工序尺寸不是独立的，而是与其他尺寸有关联时，需利用工艺尺寸链原理计算器大小及上下偏差。在本零件中，轴向工序尺寸主要为左、右端面铣削、磨削加工及上端面的铣削加工，其工序尺寸如下：表3.3 零件轴线尺寸的工序加工余量、工序尺寸公差及表面粗糙度加工表面工序工序加工余量（单边）基本工序尺寸工序加工精度等级（公差）工序尺寸及公差表面粗糙度左端面毛坯8080粗铣1.878.278Ra 25m精铣0.477.877.8右端面粗铣2.575.375.3Ra 25m左端面粗磨0.275.175.1精磨0.175752

40、1（与18孔轴线距离）H641（与35孔台阶面距离）H6上端面毛坯5959粗铣35656Ra 25m3.5 确定切削用量切削用量包括切削深度、进给量及切削速度（主轴转速）三项。确定方法是先确定切削深度、进给量，再确定切削速度。可根据实用机械加工工艺手册确定本零件各工序的切削用量如下。 工序15、20、25切削用量的确定加工条件：1）粗铣左端面机床为X5032A型立式铣床，刀具选用高速钢直柄立铣刀，根据机械加工工艺手册·第二卷表2.1-20和表2.1-40，选择刀具参数：直径d=63mm，L=192mm，l=90mm，齿数z=10，前角o=10°，后角o=14°,螺

41、旋角 =35°。 确定切削深度ap：由表3.3可得粗铣左端面单边余量z = 1.8 mm，可一次切除，则切削深度ap = 1.8 mm。 确定进给量f：X5032A型立式铣床机床功率为7.5kw，工艺系统的刚度为中等，所以由机械加工工艺手册·第二卷表2.1-71得到进给量为f=0.10.15mm/z，故选择进给量f=0.12 mm/z。 确定切削速度v及主轴转速n：铣削速度可以根据机械加工工艺手册·第二卷表2.1-85得到，铣削速度=22m/min。由机床主轴转速，可得机床主轴转速n=111.16r/min，故取机床主轴转速n=120r/min，则实际铣

42、削速度=23.75m/min，工作台每分钟进给量=fzn=120*0.12*10=144mm/min，故取 =145mm/min，则实际每齿进给量为f= =0.12mm/z。2）精铣左端面 确定切削深度ap：可得精铣左端面单边余量z = 0.4 mm，可一次切除，则切削深度ap = 1.8 mm。 确定进给量f：根据机械加工工艺手册·第二卷表2.1-71，得=1.02.3 mm/r，取=1.5 mm/r 。 确定切削速度v及主轴转速n：确定切削速度为2030m/min，取=25m/min，则主轴转速=126.31r/min，取主轴转速为130r/min，则=25.73m/min。工序

43、20、工序25为粗铣右端面和上端面及台阶面，切削条件和计算公式与工序15相同，则通过计算可得工序15、20及25所用的切削用量如表3.4所示。表3.4 工序10、15及20的切削用量工序工步切削深度（mm）进给量（mm/z）切削速度（m/min）主轴转速（r/min）15粗铣左端面1.80.1223.75120精铣左端面0.41.5mm/r25.7313020粗铣右端面2.50.1223.7512025粗铣上端面30.1223.75120粗铣台阶面20.1223.75120 工序30、35、45、50切削用量确定1) 钻20的孔机床选择Z5163A立式钻床，刀具选择20的高速钢直柄长麻花钻，参

44、数：d=20mm，l=254， =166。 确定进给量查机械加工工艺手册·第二卷表3.4-1，可得进给量f=0.70.86mm/r，孔深小于直径的3倍，故不需要修正系数。故取进给量f=0.8mm/r。确定主轴转速和钻削速度。查机械加工工艺手册·第二卷表3.4-15，可得=13m/min。则机床主轴转速，则n=206.9 r/min。 选取主轴转速210r/min，则实际钻削速度=13.19m/min。2）粗镗、半精镗35H11及台阶面机床为Z5163A立式钻床，根据实用机械制造工艺设计手册表11-15得，刀具选择高速钢浮动镗刀块D=20mm，B=20mm，H=8mm。单边粗

45、镗5mm，故=5mm，故查机械加工工艺手册·第二卷表1.2-33，则f=0.30.8mm，取f=0.5mm，切削速度2540m/min。 主轴转速，则=265.26424.41m/min。取=300m/mm，则实际铣削速度=28.27m/min。可得工序30其余工步及工序35、45、50也主要为钻孔和镗孔，则通过计算可得工序30、35、45、50切削用量如表3.5所示。表3.5 工序30、35、45、50切削用量工序工步切削深度（mm）进给量（mm/r）切削速度（m/min）主轴转速（r/min）30钻20孔100.813.19210粗镗35H11孔50.528.27300半粗镗35

46、H11孔2.50.331.42500粗镗43孔2.50.528.27300粗镗50H11孔2.50.528.27300半精镗50H11孔10.331.4250035钻 18H11孔8.750.813.19240铰18H11孔0.251.611.31200粗镗22H11孔1.50.528.27300半粗镗22H11孔0.50.331.42500粗镗26孔10.528.2730045粗镗28.5孔4.250.528.2730050钻12孔5.50.612.06320 工序40切削用量确定1) 粗磨左端面此工艺为平面磨削，采用圆周磨削加工方法加工，根据实用机械制造工艺设计手册表8-27，粗磨砂轮速度

47、2022 m/min, 取砂轮速度20 m/min。根据实用机械制造工艺设计手册表8-28，粗磨工件速度v在1020 m/min,取v=15 m/min，由表8-28可得磨削深度进给量f=0.015 mm/r。按上以上过程，查表可得精磨左端面的切削量。工序40切削用量如表3.6所示。表3.6 工序40切削用量加工表面磨削深度（mm）进给量（mm/r）磨削速度（m/min）粗磨削左端面0.20.01520精磨削左端面0.10.0081233.6 球阀阀体机械加工工艺过程3.6.1球阀阀体机械加工工艺过程卡台州学院机械工程学院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共2页第1页材 料

48、牌 号HT200毛 坯 种 类铸铁毛坯外形尺寸每毛坯件数每 台 件 数备 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05铸造铸造毛坯10时效时效处理15铣粗，精铣左端面XA5032立式铣床专用夹具，高速钢直柄立铣刀，游标卡尺20铣粗铣右端面XA5032立式铣床专用夹具，高速钢直柄立铣刀，游标卡尺25铣粗铣上端面XA5032立式铣床专用夹具，高速钢直柄立铣刀，游标卡尺30钻、镗钻20孔，粗，精镗35H11及台阶面，粗镗43，粗，精镗50H11及台阶面Z5163A立式钻床专用夹具，高速钢直柄长麻花钻，高速钢浮动镗刀块，游标卡尺,设计（日期）审核（日期）标准

49、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台州学院机械工程学院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共2页第2页材 料 牌 号HT200毛 坯 种 类铸铁毛坯外形尺寸每毛坯件数每 台 件 数备 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35钻、铰、镗、车钻，铰18H11孔，粗，精镗22H11孔及台阶面，粗镗24.3沟槽、26孔、车M 241.5螺纹孔Z5163A立式钻床，CKA6136I数控车床专用夹具，高速钢直柄立铣刀，锥柄机用铰刀，高速钢车刀，游标卡尺40磨磨削左端面MD215A内圆磨床专用夹具，砂轮，游标卡尺45镗、车粗镗28.5孔及台阶面，车外螺