【《安全阀阀体零件工艺规程设计案例》9100字】

安全阀阀体零件工艺规程设计案例目录TOC\o"1-3"\h\u32753安全阀阀体零件工艺规程设计案例 1239751.零件的分析 1144561.1零件的作用 1192281.2零件的工艺性分析 1279302.工艺规程设计 3286242.1确定毛胚的制造形式 326392.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量 4319662.3确定毛胚尺寸，绘制毛胚图 485122.4定位基准的选择 6146832.4.1粗基准的选择 6135592.4.2精基准的选择 6151812.5制定工艺路线 6117722.5.1零件表面加工方法的选择 6126202.5.2制定工艺路线 740792.6确定基本切削用量和基本时间 1326212.6.1工序7（粗镗、半精镗和精镗花键底孔Φ34H7mm）切削用量及基本时间的确定 13104632.6.2工序14（钻孔上端面4×M6螺孔，攻丝上端面4×M6螺孔）切削用量及基本时间的确定 21296342.7编制工艺规程文件 251.零件的分析1.1零件的作用安全阀是一种保护阀，主要用于管道和各种压力设备中。当介质的工作压力超过允许值时，安全阀自动开启，排出介质。随着介质压力的降低，安全阀将再次关闭，以防止管道和设备超压的危险。1.2零件的工艺性分析安全阀阀体零件的二维图如图1-1所示，三维零件图如图1-2所示。图1-1零件二维图图1-2零件三维图从图纸可以看出，安全阀有四组加工表面。现分述如下：1.以下端面Φ20mm孔为中心的加工表面这一组加工表面为：Φ20mm的孔，Φ40mm的内孔，尺寸为Φ62mm的与孔Φ20mm相垂直的平面，还有在平面上的4个均布M6螺纹孔，并以相应螺纹孔为圆心的4个R8mm的半圆。2.以上端面Φ34H7mm的花键孔为中心的加工表面Φ34H7mm的花键孔（4齿矩型花键）及其倒角，其端面为Φ66mm的平面，在平面上还有4个均布M6的螺纹孔，并以相应螺孔为圆心的4个R9mm的半圆。2.以B端面Φ20mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：Φ20mm的孔，B端面，以及B端面上4个Φ9的通孔。3.以C端面Φ20mm孔为中心的加工表面这一组加工表面包括：Φ20mm的孔，C端面，以及C端面上的4个Φ9mm的通孔。由分析可知，这四组加工表面，应当先以下底面Φ20mm的孔为基准的工艺内容，再去加工左右两端面的以Φ20mm孔为基准和上端面的工艺内容。另外，参照相关数据中相关表面和孔的精度以及加工设备在加工过程中所能达到的精度，可以看出满足上述技术要求和加工要求，零件的结构加工性也是可行的。从图纸上可以看出，零件的整体精度要求不高，可以在普通机床上加工。2.工艺规程设计2.1确定毛胚的制造形式2.2确定毛胚的尺寸公差和机械加工余量表1-1主要表面的机械加工余量和尺寸公差数值（单位：mm）主要加工表面基本尺寸加工余量等级MA机械加工余量尺寸公差数值备注Φ34H7花键底孔34H4.02.6孔降一级，双侧加工Φ62下端面62G3.52.8单侧加工Φ66上端面66G3.53.2单侧加工Φ78B端面78G3.53.2单侧加工Φ78C端面78G3.53.2单侧加工Φ26沉头孔26H4.02.6孔降一级，双侧加工Φ20通孔20H4.02.4孔降一级，双侧加工2.3确定毛胚尺寸，绘制毛胚图由零件图纸可知，本零件只有一个沉头孔表面粗糙度为Ra0.8μm，其余表面粗糙度均大于Ra3.2μm。原则上表面的毛胚尺寸等于查出机械加工余量与零件尺寸之和。但为了不必要的零件材料的浪费和多余的加工时间，又能保证加工后零件的技术要求，需要对毛胚的加工余量做出一些调整，调整如下：（1）Φ34H7花键底孔。表面粗糙度为Ra3.2μm，公差等级为7级，需进行粗镗、半精镗和精镗。粗镗，Φ30mm，单边余量3.5mm，半精镗，Φ33，单边余量1mm，精镗，Φ34mm，单边余量0.5mm，故总单边余量修改为5mm。（2）Φ62下端面。表面粗糙度为Ra12.5μm，只需粗铣。查表可知，加工余量为3.5mm。（3）Φ66上端面。表面粗糙度为Ra12.5μm，只需粗铣。查表可知，加工余量为3.5mm。（4）Φ78B端面。表面粗糙度为Ra12.5μm，只需粗车。查表可知，加工余量为3.5mm。（5）Φ78C端面。表面粗糙度为Ra12.5μm，只需粗车。查表可知，加工余量为3.5mm。（6）Φ20通孔。表面粗糙度为Ra12.5μm，只需钻。查表可知，单边加工余量为2mm。（7）Φ26沉头孔。表面粗糙度为Ra0.8μm，需要钻，扩和铰。查《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-21，钻孔，Φ24mm，单边余量1mm，扩孔，Φ25.8mm，单边余量0.9mm，粗铰25.94mm，单边余量0.07mm，精铰26mm，单边余量为0.03mm。因通孔就是Φ20mm，故与毛胚上预制的通孔一致，所以总单边余量为6mm。最后得毛胚尺寸见表1-2表1-2毛胚尺寸主要加工表面零件尺寸（mm）单边加工余量（mm）毛坯尺寸（mm）允许偏差（mm）Φ34H7花键底孔34524±1.3Φ62下端面623.565.5±1.6Φ66上端面663.569.5±1.6Φ78B端面783.581.5±1.6Φ78C端面783.581.5±1.6Φ20通孔20216±1.2Φ26沉头孔26616±1.2由上述表格，确定毛胚图的绘制，毛胚图如图1-3所示。图1-3阀体零件毛胚图2.4定位基准的选择2.4.1粗基准的选择分析零件的技术要求和加工精度，选择Φ62mm的外圆表面作为粗基准。2.4.2精基准的选择精确基准的选择是基于基准重合的原则以Φ34h7mm内孔中心线为精基准。2.5制定工艺路线2.5.1零件表面加工方法的选择本零件材料为灰铸铁HT200，其加工表面主要有内孔、花键、螺孔和端面等。加工方法选择如下：（1）Φ66mm端面。未标注公差尺寸，根据GB1800−79规定其公差等级按IT11，表面粗糙度为Ra12.5μm，需粗铣。（2）Φ62mm端面。未标注公差尺寸，其公差等级按IT11，表面粗糙度为Ra12.5μm，需粗铣。（3）Φ78mmB,C端面。未标注公差尺寸，其公差等级按IT11，表面粗糙度为Ra12.5μm，需粗车。（4）Φ34H7mm花键底孔。公差等级为IT7，表面粗糙度要求为Ra3.2μm，毛胚孔已铸出，需粗镗、半精镗和精镗。（5）Φ20mm通孔。为标注公差尺寸，其公差等级按IT11，表面粗糙度为Ra12.5μm，需钻。（6）Φ26mm沉头孔。未标注公差尺寸，其公差等级按IT11，表面粗糙度为Ra0.8μm，需钻，扩和锪。（7）B，C面Φ20mm孔。未标注公差尺寸，其公差等级按IT11，未标注表面粗糙度，需钻。（8）上端面4×M6螺孔。未标注公差尺寸，其公差等级按IT11，表面粗糙度为Ra3.2μm，需钻和攻丝。（9）下端面4×M6螺孔。未标注公差尺寸，其公差等级按IT11，表面粗糙度为Ra3.2μm，需钻和攻丝。（10）B面4×Φ9mm的通孔。未标注公差尺寸，其公差等级按IT11，表面粗糙度为Ra12.5μm，需钻。（11）C面4×Φ9mm的通孔。未标注公差尺寸，其公差等级按IT11，表面粗糙度为Ra12.5μm，需钻。2.5.2制定工艺路线初步拟定机械加工工艺路线如下：1.工艺路线方案一：工序1：铸造工序2：人工时效处理工序3：粗铣下端面工序4：粗铣上端面工序5：粗镗Φ20mm通孔工序6：钻下端面4×M6螺纹底孔工序7：粗镗、半精镗和精镗花键底孔Φ34H7mm，工序8：拉花键工序9：锪C1倒角，粗锪和精锪锥型沉头孔Φ26mm工序10：粗车B端面工序11：粗车C端面工序12：钻B端面Φ20mm孔，钻4×Φ9mm的通孔工序13：锪C端面Φ20mm孔，钻4×Φ9mm的通孔工序14：钻孔上端面4×M6螺孔，攻丝上端面4×M6螺孔工序15：攻丝下端面4×M6螺孔工序16：去毛刺、清洗工序17：检验入库2.工艺路线方案二：工序1：铸造工序2：人工时效处理工序3：粗铣下端面工序4：钻Φ20mm通孔，钻下端面孔4×M6螺孔，攻丝4×M6螺孔工序5：粗铣上端面工序6：粗镗、粗拉、半精拉和精拉花键底孔Φ34H7mm，并拉花键，切倒角C1工序7：扩和铰Φ26mm的锥型沉头孔工序8：粗铣B端面工序9：钻Φ20mm孔，钻4×Φ9mm的通孔工序10：粗铣C端面工序11：钻Φ20mm孔，钻4×Φ9mm的通孔工序12：去毛刺、清洗工序13：检验入库以上两种方案区别在于是否分开操作以及安排加工螺孔的顺序，方案一工序安排较方案二更为集中，且工序一粗加工和精加工安排分明，螺纹孔属于次要表面，加工安排分别符合“先粗后精”、“先主后次”的加工原则，因此，综合考虑，工艺路线选择方案一。阀体零件的机械加工如下表：工序号工序名称工序内容工序简图工艺装备1下料铸造毛坯02热处理人工时效3铣平面粗铣下端面，保证尺寸80.5mmXA5032立式铣床，镶齿套式面铣刀，专用夹具，游标卡尺。4铣平面粗铣上端面，保证尺寸77mmXA5032立式铣床，镶齿套式面铣刀，专用夹具，游标卡尺5镗孔1粗镗下端面Φ20mm孔CA6140卧式车床、专用夹具、YG8镗孔刀、游标卡尺、深度千分尺、内径千分尺。6钻孔1.钻孔4xφ5.2mm保证尺寸Z3025摇臂钻床，钻孔专用分度夹具，直柄麻花钻，深度游标卡尺、内径千分尺。7镗孔1粗镗Φ30mm，保证尺寸2.半精镗Φ33mm，保证尺寸3.精镗Φ34mm，保证尺寸CA6140卧式车床，专用夹具，YG6硬质合金刀具，YG6x硬质合金刀具，深度游标卡尺、内径千分尺。8拉花键1.拉花键4齿宽14mmL6132卧式拉床、专用夹具，四孔花键拉刀9钻孔1.倒角，2.粗锪锥型沉头孔Φ26mm3.精锪锥型沉头孔Φ26mmZ3025摇臂钻床、钻专用夹具、90°锥柄锥面锪钻。10车端面1.粗车B端面，保证52mm长度CA6140卧式车床、车专用夹具、高速钢端面车刀、游标卡尺11车端面1.粗车C端面，保证52mm长度CA6140卧式车床、车专用夹具、高速钢端面车刀、游标卡尺12钻孔1.钻φ20mm内孔2.钻4xφ9mm通孔Z3025摇臂钻床、高速钢锥柄麻花钻Φ9mm、钻专用夹具、内径千分尺、深度千分尺。13钻孔1.钻φ20mm内孔2.钻4xφ9mm通孔Z3025摇臂钻床、90°锥柄锥面锪钻、高速钢锥柄麻花钻Φ9mm、钻专用夹具、内径千分尺、深度千分尺。14钻孔1.钻4xφ5.2mm孔2.攻螺纹M6Z3025摇臂钻床，钻孔专用夹具，高速钢直柄麻花钻φ5.1mm、M6细柄机用丝锥。15攻丝1.攻螺纹4xM6Z3025摇臂钻床钻孔专用夹具，M6细柄机用丝锥。16最终处理去毛刺、清洗17检验入库2.6确定基本切削用量和基本时间2.6.1工序7（粗镗、半精镗和精镗花键底孔Φ34H7mm）切削用量及基本时间的确定本道工序所需加工材料为灰铸铁HT200，硬度为200HB，抗拉强度σb工步1粗镗花键底孔Φ34H7mm的切削用量选用YG6硬质合金刀具，根据《机械制造工艺及设备设计指导手册》表5-1选用前角γ0=10°，后角α0=6°，根据表5-2选用主偏角κr=60°，根据表5-3选用副偏角κr'=10°，根据表5-4选用刃倾角（1）确定背吃刀量aap（2）选择进给量根据《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-91可得车刀尺寸为20X20mm，进给量为3.5mm，进给量f可选范围为0.12~0.25mm之间，查车床铭牌进给量表，选取进给量f=0.25mm/r（3）计算切削速度f根据表5-62，切削速度的计算公式为：vckv根据表：Cv=189.8，xv=0.15，yv=0.2，m=0.2。查表5-64，刀具为硬质合金，工件材料为铸铁，耐用指数m=0.2，耐用度T=60min，κr>0°，查得kTv=1，工件硬度为200HB，查得将上述修正系数带入式（2-2），计算得：k由于是内表面加工，故要用外圆的车削速度乘以系数0.9。由（2-1）式计算切削速度𝑣为：ν（4）确定机床主轴转速n：n=由表5-131可得CA6140车床主轴转速可选相近的有710rmin和900rmin，如选n=710r则实际切削速度为ν：ν=πdn（5）检验机床功率由表5-58得切削力公式：FckFc根据表5-58：CFc=900，xFc=1kMF工件材料为灰铸铁，刀具材料为硬质合金，由表可知nF=0.4k由表5-61可得kκrFkCFcF切削时所消耗的功率P由表5-131可知CA6140电机功率为7.5kW，满足要求，所以所切削用量合理，所以最后确定切削用量：ap=3.5（6）粗镗工时查表5‒133得的机动时间计算公式：T式中，𝑙——切削加工长度（mm）；l1l2——刀具切出长度（mm）=l3𝑖——进给次数，𝑖=1由apll2选用4mm，由于是大批生产零件，由表可得l3=0mmT所以工步1的工时为：T工步2半精镗花键底孔Φ34H7mm的切削用量选用YG6硬质合金刀具，根据《机械制造工艺及设备设计指导手册》表5-1选用前角γ0=10°，后角α0=6°，根据表5-2选用主偏角κr=60°，根据表5-3选用副偏角κr'=10°，根据表5-4选用刃倾角λs（1）背吃刀量aap（2）进给量f根据《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-53可得表面粗糙度为Ra6.3μm，副偏角κr'=10°，刀尖半径rε=0.8mm，进给量f（3）计算切削速度查表5−62，切削速度的计算公式为：vckv根据表：Cv=189.8，xv=0.15，yv=0.2，m=0.2。查表5-64，刀具为硬质合金，工件材料为铸铁，耐用指数m=0.2，耐用度T=60min，κr>0°，所以kTv=1，工件硬度为200HB，所以将上述修正系数带入式（2-2），计算得：k由于是内表面加工，故需用外圆的车削速度乘以系数0.9。由（2-1）式计算切削速度𝑣为：v(4)确定机床主轴转速n由表5-131可得CA6140车床主轴转速可选相近的有560（r/min）和710（r/min），如选n1=560r则实际切削速度为：v（5）检验机床功率由表5-58得切削力公式：FckF根据表5-58：CFc=900，xFc=1kMF工件材料为灰铸铁，刀具材料为硬质合金，由表可知nF=0.4k由表5-61可得kκrF k将CFc=900，xFc=1，F切削时所需消耗的功率P由表5-131可知CA6140电机功率为7.5kW，完全满足要求，所以所切削用量合理，所以最后确定切削用量：ap=1（6）半精镗工时查表5-133得机动时间的计算公式：Tj式中，𝑙——切削加工长度（mm）；l1l2——刀具切出长度（mm）l2l3𝑖——进给次数。由表可知：l1由apll2选用4mm，由于是大批生产零件，由表可得l3=0mmT计算工步3精镗花键底孔Φ34H7mm的切削用量选用YG6X硬质合金刀具，根据《机械制造工艺及设备设计指导手册》表5-1选用前角γ0=10°，后角α0=6°，根据表5-2选用主偏角κr=60°，根据表5-3选用副偏角κr'=10°，根据表5-4选用刃倾角λs（1）背吃刀量aap（2）进给量f根据《机械制造技术基础课程设计指导书》表5-53可得表面粗糙度为Ra3.2，副偏角κr'=10°，刀尖半径rε=0.8mm，进给量f（3）计算切削速度根据表5-62，切削速度的计算公式为：vkv根据表：Cv=189.8，xv=0.15，yv=0.2，m=0.2。查表5-64，刀具为硬质合金，工件材料为铸铁，耐用指数m=0.2，耐用度T=60min，κr>0°，所以kTv=1，工件硬度为200HB，所以将上述修正系数带入式（2-2），计算得：k由于是内表面加工，故要用外圆的车削速度乘以系数0.9。由（2-1）式计算切削速度𝑣为：v（4）确定机床主轴转速n由表5-131可得CA6140车床主轴转速可选相近的有560rmin和710rmin，如选则实际切削速度为：v（5）检验机床功率由表5-58得切削力公式：Fk根据表5-58：CFc=900，xFc=1kMF工件材料为灰铸铁，刀具材料为硬质合金，由表可知nF=0.4k由表5-61可得kκrFk将CFc=900，xFc=1，F切削时所消耗的功率Pm由表5-131可知CA6140电机功率为7.5kW，满足要求，切削用量合理，最后确定切削用量：ap=0.5mm，（6）精镗工时查表5‒133得的机动时间计算公式：T式中，l—切削加工长度（mm）l1——刀具切入长度（mm）l2——刀具切出长度（mm）=l3——单件小批量生产的试切附加长度（mm）𝑖——进给次数。由表可知：l由ap=0.5mml1l2选用5mm，由于是大批生产零件，由表可得l3=0mmTj=2.6.2工序14（钻孔上端面4×M6螺孔，攻丝上端面4×M6螺孔）切削用量及基本时间的确定本道工序为钻4×M6螺纹底孔和攻螺纹4×M6。两个工步均使用Z3025摇臂钻床。查《机械制造工艺学课程设计指导书》（第2版）表5-19，工步1可选取d=5.2mm，L=133mm，l=52mm，莫氏圆锥号为1号的高速钢锥柄麻花钻（GB/T1438.1−2008）作为刀具，由指导书表5-48查得麻花钻参数β=28°,2ϕ=118°，αf=16°，取ψ=50°，由表5-49可知，当d0≤20mm时，高速钢钻头加工铸铁材料后刀面最大磨损限度为0.5~0.8mm，取0.8mm，单刀加工刀具耐用度T=20min。工步2采用M6细柄机用高速钢丝锥（GB/T3464.1−2007），根据表5-21可知，其l=19mm，L=55mm，又由表5-59可知，取丝锥前角γ工步1钻孔上端面4×M6螺纹底孔的切削用量（1）确定背吃刀量aa（2）选择进给量由加工要求来决定进给量。钻头直径为d0=5.2mm，工件材料为灰铸铁且硬度为200HB，小于等于200HB，由指导书表5-50，进给量f取值范围为0.27~0.33mm/r。因为钻孔后还要用丝锥攻螺纹，进给量ff=(0.27~0.33)×0.50由表5-51选取f=0.16mm/r（3）计算切削速度查指导书表5−52得切削速度计算公式如下v=式中，Cv=8.1，zv=0.25，xv=0，yv=0.55，m=0.125。需对切削速度进行修正，由指导书表5-53可知：根据刀具耐用度T=20min，按照实际耐用度和标准耐用度近似相等来确定，修正系数取为kTv=1.0；加工材料为灰铸铁，硬度为200HB，修正系数取为kMv=0.88；钻孔时，工件为铸件且未经过酸蚀，修正系数取为ksv=0.75；刀具材料为高速钢，修正系数取为kv=n=查Z3025机床使用说明书，选取n=1600r/min，由式（2−2）v=（4）检验机床功率查指导书表5-55得转矩T和切削功率PmT=P式中，CT=0.206，zT=2.0，yT=0.8，kT=kMTkk所以由式（2−10）可得钻孔时转矩T为T=0.206×由式（2-11）可得切削功率PmP查Z3025摇臂钻床使用说明书主轴最大转矩为Tm=196.2N∙m，主电动机功率为PE=2.2kW。因T<T（5）计算钻