K017-油阀座机械加工工艺规程及φ5的孔和φ3mm夹具设计中批量
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K017-油阀座机械加工工艺规程及φ5的孔和φ3mm夹具设计中批量,K017,座机,加工,工艺,规程,mm,夹具,设计,批量
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江南大学机械工程学院 油阀座 课程设计说明书设计题目：油阀座设计 设计者：樊力学号：0401060618指导老师：薛国祥江南大学 2009年6月26日目 录一 课程设计的目的二、零件的分析三、零件的工艺分析四、毛坯设计五、选择加工方法，拟定工艺路线六、加工设备及刀具、夹具、量具的选择七、切削用量的选择八、基本时间的确定九、心得十、参考文献一、设计目的和要求机械制造技术基础课程设计要求学生在设计过程中学会综合运用所学习过的有关书本知识，提高结构设计和解决实际问题的能力，巩固和加深理论教学内容，培养学生综合运用所学理论，解决生产实际中刀具设计问题的能力，为以后搞好毕业设计做好准备其目的和要求是：1.能够熟练运用机械制造技术基础等课程的基本理论，正确地解决一个零件在加工过程中的定位、夹紧以及工艺路线的合理安排等问题；对所编制工艺与设计的夹具进行技术经济分析。2.提高结构设计能力，通过亲手设计夹具的训练，掌握如何根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理的满足加工要求的夹具；3.初步掌握几种典型刀具的设计计算方法，学会绘制刀具工作图，标注必要的技术条件 4.加强识图和工程制图及工程计算等基本技能培养和锻炼。5.培养学生综合运用知识于实践中的能力，锻炼和提高学生结构分析和设计的能力及解决实际生产问题的能力。6.学会使用各种手册、图册等有关参考资料，掌握与本设计有关的各种手册资料的名称出处，能够做到手到拿来，熟练运用。二.零件的工艺分析及生产类型的确定对被加工零件进行工艺分析,原图提供的数据以及公差,粗糙度,尺寸完全.由零件图可知，该零件结构简单，但技术要求多，对基准的选择要求高，零件选用材料ZG45，该材料具有较高的强度，韧性和塑性，切屑性能良好，结构工艺性好。阀门制造工艺有如下特点： 阀门毛坯的制造工艺及检验工艺比较复杂。为了满足上述要求，铸造时应采取一系列工艺措施，如选用高耐火度的造型材料并控制型砂水份、造型时应分层打实以保证砂型硬度，采用合理的浇帽口系统及严格控制浇注速度和温度等。由于技术要求较高，阀门毛坯的铸造工艺远较一般铸件复杂。 此外，阀门毛坯除检查尺寸，位置精度及外观外，有的还有作金相组织、力学性能、耐腐蚀性能及无损探伤等多种检验，故阀门的检验工艺也较复杂。 机械加工难度大 由于阀门材料的各类繁多，除各种铸铁、碳素钢外，其大部分高强、耐腐蚀和高硬材料的切削性能都很差，很难使零件达到规定的加工精度和表面粗糙度。而阀门密封面的几何型状精度和表面粗糙度的要求很高，因此更增加了阀门机械加工难度。 同时，阀门材料的切削性能差，又给阀门的加工方法、刀具材料、切削用量、工艺装备等方面带来了很多新的问题。 阀门零件在机床上安装比较困难 阀门主要零件的结构、形状比较复杂，有些零件属壁薄、细长件，刚性差。在机床上加工时，定位和装夹都比较困难，因此往往需要复杂的专用夹具。有的阀门零件，定位基面的精度较低，表面粗糙度较高，有时甚至采用非加工表面定位。而被加工密封面等部位的精度和表面粗糙度要求都很高，故得难保证加工质量。因此，为满足工艺上的需要，往往须提高定位基面的精度和降低表面粗糙度，或在非加工表面上加工出定位基面，这就增加了阀门制造工艺的复杂性。该零件主要加工表面及技术要求分析：1.22作为基准孔，而且孔径小，要钻出，同一道工序加工24、63、3、5、2。同时保证22与3的距离为23 和22与2的距离22 ，还有保证内孔和外圆同轴。2.上孔加工保证同轴，而且保证16和右端面的距离25。上孔的加工基准为右端面。3.各段孔之间要求相互垂直都是通孔。 零件图三.选择毛坯. 根据零件材料ZG45确定毛坯为铸件1.确定毛坯尺寸,设计毛坯图.利用高技术的铸找技术半径在20mm左右的孔也可以通过铸造完成,故可以在整体的毛坯上再加开半径为16mm的孔, 分型面通过22孔中心线，而且垂直16孔的中心线，铸件进行人工时效后，送机加工车间加工，以免工件切开后发生较大的变形.2.铸件加工余量等级的确定. 查机械工艺人员手册P1012页 ,因为是大批量生产.故采取机械造型,木模造型又因为铸件的最大直径小于250mm.所以加工余量等级为68 选择8级3.铸件机械加工余量的选择.由上可知机械加工余量等级为8级.又因为零件总体的尺寸在50mm以下,且零件外表面的粗糙度为12.5.零件从顶部开始浇注.故可以将零件的机械加工余量选择为双侧为6mm,单侧为3mm加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量数值说明上表面39.6842.6单侧加工63面63869双侧加工下端面55861双侧加工16与右端面尺寸22825单侧加工22与上表面尺寸32838双侧加工22轴22816毛坯图如下三：工艺规程设计3.1.定位基准的选择，（1） 粗基准的选择：粗基准应为一些非加工面,第一步加工63表面时,要选择加工基准,车出与70上表面高度差为16,所以选择70的上表面为粗加工基准.（2） 精基准的选择：选择22的孔以及有端面为精加工基准.3.2.表面加工方法的选择(1)右端面采用粗车，半精车。(2)22孔采用钻孔，粗镗，(3)24.5孔采用粗镗，半精镗 (4)左端面采用粗铣，半精铣，倒角。(5)上端面及缺口采用粗铣，半精铣。(6)5，3,2使用钻床粗糙度为3.2,16.精镗孔。(7)惚平22攻Rc3/4螺孔3.3.制定工艺路线：工艺路线的确定，本着先基准后其它，先孔后面，先主要表面后次要表面，和先粗后精的加工原则。工序一 粗车,精车右端面工序二粗车及半精车外圆63工序三粗铣左端面,工序四车左端面的倒角工序五钻22孔，攻螺纹工序六扩孔24.5，粗镗退刀槽，精镗孔24.5工序七钻5，3，2孔工序八 粗铣，半精铣上表面工序九钻10.5孔,扩16孔工序十 铣16孔下端面，铣上端面平台工序十一 去除全部毛刺工序十二 终检3.4.选择加工设备及工艺装备：由于是大批量生产，故加工设备以通用机床为主，其生产方式以通用机床专用夹具为主，工件在个机床上的装卸及个机床间的传送均由工人完成。（1） 车右端面，考虑到工件的定位加紧方案等问题，选用CA6140车床，端面车刀。（2） 车63、钻22孔，外圆车刀，22麻花钻。（3） 铣左端面、升降台式铣床（4） 车倒角、攻螺纹，端面车刀。（5） 铣上端面，升降台式铣床。（6） 钻16孔、16孔、2孔，16麻花钻，用Z518立式钻床.工序号工序工序内容设备工业装备1粗车，半精车粗车右端面，半精车右端面。CA6140三爪自定心卡盘2粗铣,半精铣粗铣,精铣左端面立式铣床3车床车左端面的倒角CA6140三爪自定心卡盘4粗车，半精车粗车及半精车外圆63CA6140三爪自定心卡盘5钻床.车床钻22孔，倒角、攻螺纹立式钻床钻模6镗床扩孔24.5，粗镗退刀槽，精镗孔24.5卧式镗床7钻床钻5，3，2孔，立式钻床 钻模8粗铣,半精铣粗铣，半精铣上表面立式铣床夹具9钻床钻10.5孔,扩16孔立式钻床钻模10铣床铣16孔下端面，铣上端面平台立式铣床五：确定第一道工序切屑用量及工时制定 工序1：切削用量包括背吃刀量、进给量、 切削速度，确定顺序是先确定、，再确定。粗车:背吃刀量，根据设计指南P20页=（2/33/4）Z Z为单边粗加工余量 则=2/3Z=2进给量，机械加工工艺人员手册表146确定选择刀杆尺寸B H=1625mm 工件直径为60mm时选用外圆车刀（硬质合金）可查得进给量=0.60.8mm/r 选择= 0.7mm/r切削速度，根据机械加工工艺人员手册表14-15铸件的材料为灰口铸铁，且学深度为=3mm。进给量=0.7mm/r 故选择切削速度=105mm/r选择车刀磨钝标准及耐用度，根据表5-119，车刀后刀慢最大磨损量取为1mm，开转位车刀耐用度T=60min主轴转速n, 切削速度的修正系数为各为 0.85 ，0.73，1.0，1.0，1.0 =1050.8573111=65m/minn= =100065 /633.14= 330r/min根据CA6140的转速表确定 转速为320r/min半精车:背吃刀量, =1/2的双边余量=3mm进给量，(查课程设计指南P181页) 技术要求的粗糙度为12.5.但要在此表面加工孔,故在半精车时可以适当提高加工要求.所以查表可知 =0.3切削速度，根据机械加工工艺人员手册表14-15铸件的材料为灰口铸铁，且学深度为=3mm。进给量=0.3mm/r 故选择切削速度=135mm/r选择车刀磨钝标准及耐用度，根据表5-119，车刀后刀慢最大磨损量取为1mm，开转位车刀耐用度T=60min主轴转速n, 切削速度的修正系数为各为 0.85 1.0 0.73 1 1 =1350.8573111=84m/minn= =100084 /633.14= 425r/min根据CA6140的转速表确定转速为450r/min 机动时间计算根据公式T= (L/fn) i L=(d-d1)/2+L1+L2+L3计算机动时间和刀具形成长度L1=39.5 所以粗车基本时间T1=10.6s半精车的时间 T2=35.1s则工序的基本时间为 T= 45.7s确定第二道工序切屑用量及工时制定本工序仍为粗车,已知条件与工序一相同,车端面,外圆仍采用工序1相同的背吃刀量，根据设计指南P20页=（2/33/4）Z Z为单边粗加工余量 则=2/3Z=2进给量，机械加工工艺人员手册表146确定选择刀杆尺寸B H=1625mm 工件直径为60mm时选用外圆车刀（硬质合金）可查得进给量=0.60.8mm/r 选择= 0.7mm/r切削速度，根据机械加工工艺人员手册表14-15铸件的材料为灰口铸铁，且学深度为=3mm。进给量=0.7mm/r 故选择切削速度=105mm/r选择车刀磨钝标准及耐用度，根据表5-119，车刀后刀慢最大磨损量取为1mm，开转位车刀耐用度T=60min主轴转速n, 切削速度的修正系数为各为 0.85 ，0.73，1.0，1.0，1.0 =1050.8573111=65m/minn= =100065 /633.14= 330r/min根据CA6140的转速表确定 转速为320r/min半精车:背吃刀量, =1/2的双边余量=3mm进给量，(查课程设计指南P181页) 技术要求的粗糙度为12.5.但要在此表面加工孔,故在半精车时可以适当提高加工要求.所以查表可知 =0.3切削速度，根据机械加工工艺人员手册表14-15铸件的材料为灰口铸铁，且学深度为=3mm。进给量=0.3mm/r 故选择切削速度=135mm/r选择车刀磨钝标准及耐用度，根据表5-119，车刀后刀慢最大磨损量取为1mm，开转位车刀耐用度T=60min主轴转速n, 切削速度的修正系数为各为 0.85 1.0 0.73 1 1 =1350.8573111=84m/minn= =100084 /633.14= 425r/min根据CA6140的转速表确定转速为450r/min 机动时间计算因为是车端面 查课程设计指南表2-24可得TI=3.75s T2=12.4s 所以T=T1+T2=16.2s确定第三道工序切屑用量及工时制定本工序为粗铣左端面.因为考虑到要在左端面的粗糙度为12.5所以只需粗铣就可以达到加工要求粗铣背吃刀量, =1/2的双边余量=3mm进给量,由查表得铣床的功率小于5kw,工艺系统刚性为中等,又因为加工的铸件材料为铸铁,查机械课程设计手册表5-144可得 圆柱铣刀的进给量为0.2选择车刀磨钝标准及耐用度，根据表5-152，铣刀后刀慢最大磨损量取为1mm，开转位车刀耐用度T=180min 查得Vc=19 n=73 Vf=76查表5-72 得主轴转速为75r/min机动时间计算查表2-28 铣削机动时间的计算公式 T=(L+L1+L2)/FmzL1=0.5d+(12) L2=13 L3=h/ 查表5-73得横向进给量为15mm/min可以算得 T=2.8s确定第四道工序切屑用量及工时制定根据工艺人员制造手册表10-13各种钻头的应用范围选择硬质合金钻头来作为钻床钻头的刀具材料所以根据课程设计指南表5-134 得出进给量=0.2r/mm 切削速度V=60min/m 钻尖角为120度 使用的切削液为干切或乳化液 主轴的转速为275r/min攻螺纹时切削用量的选择 查机械课程设计指南表5-142可得 选择高速钢机动丝锥作为丝锥材料 切削速度为19.5min/m 机动时间的计算T1=L/fn=1.1s 倒角的时间较短可忽略所以 T=1.1s确定第五道工序切屑用量及工时制定扩孔24.5，粗镗退刀槽，精镗孔24.5根据机械设计课程设计指南表5-128 选择扩孔时的进给量为1.0r/mm 表5-130得后刀面的磨损限度为1.2mm 刀具寿命为40min查表5-133可得切削速度为10mim/m 根据表5-65查得主轴转速为100r/min 计算机动时间 T= L/fn=0.2s精镗孔 根据表5-139查得 进给量f=0.5mm/r 进给速度为80mim/m镗刀的主轴转速为100r/min 计算机动时间T=L/fn=0.4s所以T=T1+T2=0.6s确定第六道工序切屑用量及工时制定钻5，3，2孔根据工艺人员制造手册表10-13各种钻头的应用范围选择硬质合金钻头来作为钻床钻头的刀具材料所以根据课程设计指南表5-134 得出进给量=0.08r/mm 切削速度V=40min/m 钻尖角为120度 使用的切削液为干切或乳化液 主轴的转速为275r/minT=T1+T2+T3=1.6s确定第七道工序切屑用量及工时制定选择的刀具及切削用量与工序一的刀具选择及切削用量一致车左端面的倒角时间很短 可省略确定第八道工序切屑用量及工时制定本工序为粗铣左端面.因为考虑到要在左端面的粗糙度为12.5所以只需粗铣就可以达到加工要求粗铣背吃刀量, =1/2的双边余量=3mm进给量,由查表得铣床的功率小于5kw,工艺系统刚性为中等,又因为加工的铸件材料为铸铁,查机械课程设计手册表5-144可得 圆柱铣刀的进给量为0.2选择车刀磨钝标准及耐用度，根据表5-152，铣刀后刀慢最大磨损量取为1mm，开转位车刀耐用度T=180min 查得Vc=19 n=73 Vf=76查表5-72 得主轴转速为75r/min机动时间计算查表2-28 铣削机动时间的计算公式 T=(L+L1+L2)/FmzL1=0.5d+(12) L2=13 L3=h/ 查表5-73得横向进给量为15mm/min可以算得 T=1.5s确定第九道工序切屑用量及工时制定钻10.5孔,扩16孔根据工艺人员制造手册表10-13各种钻头的应用范围选择硬质合金钻头来作为钻床钻头的刀具材料所以根据课程设计指南表5-134 得出进给量=0.16r/mm 切削速度V=60min/m 钻尖角为120度 使用的切削液为干切或乳化液 主轴的转速为100r/min机动时间的计算T1=L/fn=2.1s扩孔根据机械设计课程设计指南表5-128 选择扩孔时的进给量为1.0r/mm 表5-130得后刀面的磨损限度为0.8mm 刀具寿命为20min查表5-133可得切削速度为10mim/m 根据表5-65查得主轴转速为100r/min 计算机动时间 T= L/fn=0.3sT=T1+T2=2.4s确定第十道工序切屑用量及工时制定粗铣背吃刀量, =1/2的双边余量=3mm进给量,由查表得铣床的功率小于5kw,工艺系统刚性为中等,又因为加工的铸件材料为铸铁,查机械课程设计手册表5-144可得 圆柱铣刀的进给量为0.2选择车刀磨钝标准及耐用度，根据表5-152，铣刀后刀慢最大磨损量取为1mm，开转位车刀耐用度T=180min 查得Vc=19 n=73 Vf=76查表5-72 得主轴转速为75r/min半精铣查机械设计课程指南表5-144可得要求的表面的粗糙度为3.2 圆柱铣刀的直径在4080 所以选择进给量为1主轴选择为450r/min六、夹具设计1定位基准的选择由零件图知，因为要加工5的孔和3mm的孔，要求为了减少定位误差，并满足与中心轴距离23.5的要求，选择中心轴为定位基准 定位销，螺钉与螺母约束了工件5个自由度，削边销约束了工件1个自由度，总共6个自由度，因此这一定位方案可行。为了提高加工效率，缩短辅助时间，将钻套设计成可换钻套。因孔离钻模板较远，所以采用特殊钻套。2夹紧元件工件的轴向夹紧可用夹紧螺母进行夹紧；3夹紧力计算查机床夹具设计手册第30页查得计算公式为：实际夹紧力安全系数 查机床夹具设计手册第56页，表1225，夹紧力W=7870N,查机床夹具设计手册第30页，表121：式中 基本安全系数1.5；加工性质系数1.2；刀具钝化系数1.0，由表122查得；切削特点系数1.0；考虑加紧动力稳定性系数1.3。手动夹紧时的手柄位置1.0工件与支承面接触的情况1.5即K3.51=7870N3.5127624N所以满足定位的要求4误差分析钻5mm孔的设计基准为轴线，定位基准也为轴线，则定位误差主要由定位销的公差产生的。由基孔制计算，查机床夹具设计手册P264页 确定上下偏差为0.011，故基准
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