设计阀体零件的机械加工工艺课程设计说明书

机械制造技术基础

课程设计说明书

设计题目：设计阀体零件的机械加工工艺

设计者：

班级学号:

指导老师:

2011年6月28日

机械制造技术基础课程设计任务书

题目：设计阀体零件的机械加工工艺规程及相关工序的专用夹具

内容：1.被加工零件的零件图1张

2.毛坯图1张

3.机械加工工艺过程综合卡片1张

4.机械加工工序卡片2张

5.夹具设计装配图1张

6.夹具体主要零件图1张

7.课程设计说明书1份

原始资料•：该零件图样，Q=4000件/年，每日1班

2011年6月28日

目录

序言---------------------------------------------4

一、零件的工艺分析及生产类型的确定.......-......5

1,零件的作用...........................................5

2、零件的工艺分析---------------------------------------5

3、零件的生产类型..........……..............5

二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图-----------5

1、选择毛坯--------.........-..........5

2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差--------------------5

3、设计毛坯图..........................................-6

三、选择加工方法，制定工艺路线-------------------6

1定位基准的选择---------------------------------------6

2、零件表面加工方法的选择------------------------------6

3、制定工艺路线----------------------------------------7

四、工序设计-------------------------------------7

五、确定切削用量及基本时间----------------------8

六、夹具设计------------------------------------12

七、设计小结..........---------------------13

八、参考文献-...................................14

序言

机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部分专业

课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们

能综合运用机械制造技术基础中的基本理论，设计了机床专用夹具这一典型的工

艺装备，提高了结构设计能力，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下了良好

的基础。

由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加

指导。

一、零件的工艺分析及生产类型的确定

1.零件的作用

题目所给定的零件是容积式压缩机的阀体，如图1所示。它是将阀内介质

压缩，一端连接压缩活塞，一端与输出口螺纹连接。通过阀体内的活塞的往复运

动，压缩介质，产生压缩作用。

图I

2.零件的工艺分析

通过对该零件的重新绘制，对零件进行分析，该零件属于类回转体零件，

主体部分以中心轴为回转中心，但是在外圆上附有两个尺寸不同的凸台，二者轴

线之间角度为9()度，回转中心在同一径向平面上。该工件两端的沉孔和内控的

壁精度要求高，内腔壁的精度为7级，且粗糙度要求为3.2,要求高。零件两端

的沉孔精度为11级。

该零件属于类回转体的，两个端面和内腔需要加工，各表面的加工精度和

表面粗糙度能够通过机械加工获得。首先加工两个端面，其中大端面为设计基准,

内腔各尺寸以轴线和大端面为设计基准，要求较高的精度，且内腔尺寸较大，可

采用镣削加工。大端的各个孔，位置分布均匀，且大端厚度不大，便于对空的加

工。总的来说，该零件的工艺性较好。

3.零件的生产类型

依设计题目知：Q=4000件/年，且零件总体尺寸适中，为轻型零件，生产

类型为成批生产中的中批生产。

二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图

1.选择毛坯

根据零件图要求，零件材料为HT300,形状简单，故采用铸件毛坯。由

于零件的生产类型为成批生产，故采用砂型铸件，效率高，同时保证了毛坯尺寸,

便于加工。

2.确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差

按第五章第一节《铸件尺寸公差与机械加工余量(摘自GB/T6414-1999)))

确定，步骤如下：

①求最大轮廓尺寸根据零件图计算轮廓尺寸，长233.5mm,宽160mm,高

160mm,故最大轮廓尺寸为233.5mm

②选取公差等级CT由表5-1,铸造方法按机器造型、铸件材料按灰铸铁，得公

差等级CT范围8〜12级，取为11级。

③求铸件尺寸公差根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT,由表5-3查得,

公差带相对于基本尺寸对称分布。

④求机械加工余量等级由表5-5,铸造方法按机器造型、铸件材料按灰铸铁,

得机械加工余量等级范围E~G级，取为G级。

⑤求RMA（要求的机械加工余量）对所有加工表面取同一个数值，由表5-4

查最大轮廓尺寸为233.5、机械加工余量等级为G级，得RMA数值为2.8mm。

⑥求毛坯基木尺寸4乂巾14孔较小，铸成实心

R=F+2RMA+CT/2,R=F-2RMA-CT/2

表1阀体零件毛坯（铸件）尺寸

零件尺寸（mm）单面加工余生（mm）毛坯尺寸（mm）

233.55244

060452

①48H7X2440

⑴54H7446

M60446

6K573

M48436

55560

M1840

4X01440

4xM840

3.设计毛坯图

根据零件尺寸，确定外圆角半径为3mm,内圆角半径为3mm,是圆角

尺寸能保证各表面的加工余量。确定分模位置零件为类回转体零件，结构简单。

为便于起模，分模位置选在零件的中心轴线上.，分型面为过零件轴心和大凸台轴

线的面。热处理方式采用时效处理，消除毛坯内部应力，以保证加工精度。

综上所述，具体毛坯见毛坯图。

三、选择加工方法，制定工艺路线

1.定位基准的选择

该零件为类回转类零件，故选择外圆为粗基准。由大端面和内腔孔轴线

为设计基准，故遵循“基准重合”原则，采用大端面和内孔及端面的小孔为精基

准。

2.零件表面加工方法的选择

（1）大端面表面粗糙度要求高，尺寸较大，且为回转类，故采用车削加

工，进行粗车。

（2）小端面采用车削加工，外圆定位，进行粗车。

（3）两端面的沉孔由于精度高，为10级精度，尺寸适中，故采用车削，

旦为半精车加工。

（4）内腔各孔内腔各孔精度高，为7级精度，尺寸适中，故采用半精链

加工，保证精度。

（5）凸台端面采用车床加工，同时进行左螺纹，小凸台的螺纹孔直接打

孔而成.

(6)大端面孔进行钻削加工，在钻床上打孔，攻螺纹孔。

3.制定工艺路线

加工工艺路线为有端面至内腔，按照先加工基准面级先粗后精的原则，

零件的加工工艺路线确定：

⑴工序一：粗车大端面，粗锋中60,①48H7义2的内孔

⑵工序二：半一车①70.6H11的沉孔,①48H7义2的内孔,车倒角

⑶工序三：粗车小端面，粗馍中60,中54H7的内孔

(4)工序四：半精车中70.6H11的沉孔，①54H7的内孔，车倒角

⑸工序五：车M60X2的螺纹

⑹工序六：粗车大凸台，粗键①48,①36的内孔，3X①49的槽

⑺工序七：钩①75端面，车倒角

⑻工序八：车M48X2-6H的螺纹

⑼工序九：粗车小凸台

⑩工序十:钻-精锐①18的孔,一①32平面,车倒角

⑴)工序H^一：攻M18X1.5的螺纹

⑫工序十二:钻4义614的孔,光孔背面钩平226

⑬工序十三：攻M8-6H的螺纹孔

四、工序设计

1.选择加工设备与工艺装备

①工序一、二、三。四是粗车和半精车，粗镇，半精镣。各工序的工步

数不多，成批生产不要求很高的生产率，故选用卧式车床就能满足要

求。本零件外廓尺寸较大，精度要求较高，选用C620-1型卧式车床即

可。

②工序七、十为钻，惚，故采用Z525机床

⑵选择夹具本零件除钻孔、钩等工序需要专用夹具外，其他各工序使

用通用夹具即可，前两道车床工序用三小卡盘。

⑶选择刀具根据不同的工序选择刀具

零件材料为HT3OO,故选用刀具材料为YG6刀具。

工步一YG690°端面车刀。

工步二YG6镜刀。

工步三YG6镇刀。

⑷选用量具

两面/双面游标卡尺：公称规格300X0.05,测量范围0~300,读数值0.05。

外径千分尺:公称规格125〜175,测量范围125T75,读数值外01

公称规格75〜10(),测量范围75~100,读数值0.01

根据表5・108,选择加工孔用量具，为070.6选择读数值为0.01,测量范

围50~100的内径百分表,为648选择读数值为0.01,测量范围25~5。的

内径千分尺，为4)54选择读数值为0.01,测量范围50〜175的内径千分尺。

2.确定工序尺寸

(1)确定各端面的加工余量

加工表面工序单边余量工序尺寸表面粗糙度

粗半精粗半精粗半精

大端面523912.56.3

小端面5233.512.56.3

大凸台端面56812.5

小凸台端面55512.5

（2）确定各内孔的加工余量

加工表面工序双边余量工序尺寸表面粗糙度

粗半精粗半精粗半精

小70.6H112<1>70.66.3

<1)6084)606.3

666154>66

力5764>57

648H7624>464)486.33.2

66021660

“48H7626466486.33.2

“56114>56

(1)54H762<i>50<1>526.33.2

66413651

M60x2-6H6.3

“70.6HU17.62小68.6币70.66.3

M48x2-6H

3x64913“49

五、确定切削用量及基本时间

工序I：

1.确定切削用量

根据表5-112,由于C620-1车床的中心高度为200mm（表5-55）,故选用刀杆尺

寸BxH=16mmx25nlm，刀片厚度为4.5mm。根据表5-113,选择车刀几何形状

为平面带倒棱型，前角7。印2,后角4=6,主偏角监二30,副偏角储'=15,

刃倾角儿=-1°o

（1）背吃刀量与

小端面由于粗加工余量为5mm，故背吃刀量"p=5/2=2.5mm。

内孔060mm粗加工单边余量为4mm,加工一次，故背吃刀量二4mm。

内孔（l）54mm粗加工单边余量为3mm,加工一次，故背吃刀量"p=3mm。

（2）进给量f

根据《机械制造技术基础课程设计指南》表5-114,表5-115,查得本工序

中各工步进给量f。

工步一：粗车小端面进给量f=lmm/r

工步二：粗镀内孔660mm进给量f=0.5mm/r

工步三：粗镇内孔654mm进给量f=0.5mm/r

(3)切削速度1

根据《机械制造技术基础课程设计指南》表5-121,根据工件材料、切削深

度和进给量，初步确定工步一的切削速度匕=63m/min。

v=―

按表2-8的计算公式,〃簿广确定工步二及工步三的切削速度，式

中，C'=158,m=0.2,4=0.15,=0.4,T=60min,1=0.9,贝ij

C1

工步二v=--------k=—————-------x0.9=67.2m/min

户'60°-2X40J5X0.5(W

risx

工步三v=--------k=-——------rrx0.9=71.66"?/min

7%；"“v54°-2X3°-,5X0,5，14

lOOOv

根据公式n二^一计算出初定的机床转速，然后根据表5-56所选机床

的各级转速，确定各个工步的机床转速。

工步一n=23()r/min

工步二n=370r/min

工步三n=460r/min

mid

根据确定的机床转速和公式v=Tooo再次确定各个工步的精确切削速度：

工步一Vf=62.14m/min

工步二匕二69.74m/min

工步三Vf=78.()4m/min

2.确定基本时间

(1)工步一

T=4iL=_4+/+/,+/

根据表2-21,车端面基本时间为0，2~-

式中d=86mm,4=52mm,4=2mm,-mm,4一°,f=lmm/r,n=3.8r/s,

i=l

则由于进给次数为2,故7；=27=2^i=2x9.2=12.1s

执

(2)工步二

1=匕=4+k+h

根据表2-21,像孔的基本时间为mm

式中/=31mm,4=2mm,’2-4mm,41°,仁。5,n=6.17r/s

31+2+4

=125

fnfn-0.5x6.17

(3)工步三

Y=_t」+L+12+I

根据表2-21,粮孔的基本时间为加

式中/=50mm,4=2mm,%-'mm,41°,f=Q5,n=7.67r/s

则（=;=/+J+[+&=5°+2+4

=14.6s

'mfn0.5x7.67

辅助时间根据《金属加工工艺及工装设计》表4-106计算得

工序一为12.1s,工序二为12s,工序三为14.6so

至此，工序卡一各个主要参数确定，具体见附卡工序卡一。

工序n：

i.确定切削用量

根据表5-112,由于C620-1车床的中心高度为200mm(表5-55),故选用刀杆尺

寸BxH=16mmx25n】m,刀片厚度为4.5mm。根据表5-113,选择车刀几何形状

为平面带倒棱型，前角九二12,后角4=6,主偏角5二30,副偏角的'=15,

刃倾角4=7°。

(1)背吃刀量与

大凸台由于粗加工余量为5mm,故背吃刀量"，=5/2=2.5mm。

内孔力48mm粗加工单边余量为3mm,加工•次，故背吃刀量"〃=3mm。

内孔3x①49mm粗加工单边余量为6.5mm,加工一次，故背吃刀量=6.5mm。

(2)进给量f

根据《机械制造技术基础课程设计指南》表5-114,表5-115,查得本工序

中各工步进给量fo

工步一：粗车小凸台进给量f=lmmk

工步二：粗镂内孔648mm进给量f=0.5mm/r

工步二：粗镣内孔3x649mm进给量f=0.5mm/r

(3)切削速度1

根据《机械制造技术基础课程设计指南》表5-121,根据工件材料、切削深

度和进给量，初步确定工步一的切削速度匕=63m/min。

v=―

按表2-8的计算公式,〃簿广确定工步二及工步三的切削速度，式

中，C'=158,m=0.2,4=0.15,=0.4,T=60min,1=0.9,贝ij

r1

工步二v=———k=―——----x().9=73.37m/min

T"簿广v48(,2X3OI5XO,5(W

1CQ

工步三kv=———1——-x0.9=65.06/7?/min

()154

v49-2X6.5OXO.5°-

l()(X)v

根据公式n=就计算出初定的机床转速，然后根据表5-56所选机床

的各级转速，确定各个工步的机床转速。

工步一n=230i7min

工步二n=480r/min

工步三n=460r/min

n兀d

根据确定的机床转速和公式v=1000再次确定各个工步的精确切削速度:

工步一匕二62.14m/min

工步二=72.38m/min

工步三=70.81m/min

2.确定基本时间

(1)工步一

T~~ZiL=d+/+.+4

根据表2-21,车大凸台基本时间为力，2-

式中〃=75mm,4二36mm,=2mm,mm,4一°,f=\mm/r,n=3.8r/s,

i=l

则由于进给次数为2,故7；=27=2Ki=2x6.71=13.42s

（2）工步二

1=匕=4+k+h

根据表2-21,像孔的基本时间为mm

式中/=31mm,4=2mm,’2-4mm,41°,仁。5,n=8r/s

则工二£=上上41431+2+4

=9.25s

fnfn0.5x8

（3）工步三

Y=_t」+L+12+I

根据表2-21,粮孔的基本时间为fn加

式中/=3mm,§=2mm,%-4mm,4一°,f=o.5,n=7.67r/s

则K一二巴三△=3+2+4=235$

fnfn0.5x7.67

辅助时间根据《金属加工工艺及工装设计》表4-106计算得

工序一为13.42s,工序二为9.25s,工序三为6.75s。

至此，工序卡二各个主要参数确定，具体见附卡工序卡二。

六、夹具设计

本夹具是工序6使用的加工大凸台内孔、端面的车床专用夹具，在C620-1

车床上加工，进行车端面，链内孔和车内槽的加工。所设计的夹具装配图和零件

图如附图所示。有关说明如下。

（1）定位方案

工件以加工过的大端面为设计基准，采用大端面和内腔孔定位，其中以大端

面定位，消除3个自由度，以内腔孔定位，消除2个自由度，以侧面小凸台定位,

消除1个自由度，共限制了6个自由度。

（2）夹紧机构

根据零件结构和定位方案，通过手动夹紧即可满足要求。采用钩形压板压住

工件，再旋紧螺母将工件夹紧。

（3）夹具与机床的连接元件

全部采用螺栓连接，可保证机床的稳定性。

（4）夹具体

工件的定位元件与夹紧元件由夹具体连接起来，保证了定位精度和加紧的

可靠性，实现定位和夹紧功能。

（5）使用说明

安装工件时，松开钩形压板上的紧固螺母，压板上升，自动转过90度，装

上V形块，安放零件，保证定位，然后旋下螺母，使两个压板联动加紧。

（6）机构特点

该夹具结构简单，操作方便，联动夹紧精度高，定位准确，加紧可靠。夹具

结构紧凑，而且与机床连接方便。

（7）切削力的计算

分析可知，车削端面时，轴向力最大。

式中06二450,询=3,