设计kcsj-08阀体的机械加工工艺规程及工艺装备

机械制造基础课程设计(论文)题目: 设计kcsj-08阀体的机械加工工艺规程及工艺装备 学生姓名 专 业 机械设计制造及其自动化学 号 班 级 指导教师 成 绩 2010年12月目录1前言2课程设计目的3阀体的工艺分析3.1阀体的结构及工艺性分析3.2阀体的加工技术要求分析4阀体毛胚的选择5拟定阀体的加工工艺路线5.1基准的选择5.2加工方案的确定5.3拟定加工工艺路线5.4确定各工序加工余量、毛胚尺寸、公差5.5选择机床及刀具5.5切削用量的确定和时间定额6夹具设计6.1确定设计方案6.2定位误差的分析与夹紧力计算7 课程设计心得体会参考文献设计阀体的机械加工工艺规程及工艺装备西南大学工程技术学院，重庆 4007161引言机械制造技术基础是机械类专业的一门主干专业基础课，内容覆盖金属切削原理和刀具、机械加工方法及设备、互换性与测量技术、机械制造工艺学及工艺装备等，因而也是一门实践性和综合性很强的课程，必须通过实践性教学环节才能使学生对该课程的基础理论有更深刻的理解，也只有通过实践才能培养学生理论联系实际的能力和独立工作能力。因此，机械制造技术基础课程设计应运而生，也成为机械类专业的一门重要实践课程。2 课程设计的目的机械制造技术基础课程设计旨在继承材料成形技术基础课程设计的基础上，让学生完成一次机械零件的机械加工工艺规程和典型夹具设计的锻炼，其目的如下。 （1） 在结束了机械制造基础等前期课程的学习后，通过本次设计使学生所学到的知识得到巩固和加深。培养学生全面综合地应用所学知识去分析和解决机械制造中的问题的能力。（2） 通过设计提高学生的自学能力，使学生熟悉机械制造中的有关手册、图表和技术资料，特别是熟悉机械加工工艺规程设计和夹具设计方面的资料，并学会结合生产实际正确使用这些资料。（3） 通过设计使学生树立正确的设计理念，懂得合理的设计应该是技术上先进的，经济上合理的，并且在生产实践中是可行的。（4） 通过编写设计说明书，提高学生的技术文件整理、写作及组织编排能力，为学生将来撰写专业技术及科研论文打下基础。3阀体的工艺分析3.1阀体的结构及工艺性分析阀体零件图如下：图3-1 由零件图分析知，该零件为阀体类零件。其主要加要素为面和孔，加工要求较高。3.2阀体的加工技术要求分析该阀体零件的主要加工技术要求如下 1面A粗糙度要求Ra6.3；2面B粗糙度要求Ra6.3；3面C粗糙度要求Ra6.3；4面D粗糙度要求Ra6.3，相对于底面A垂直度公差要求0.06；5孔E 28的精度等级为H7，粗糙度要求Ra3.2，35粗糙度要求为Ra12.5；6. 孔F22的精度等级为H8，粗糙度要求Ra3.2，32粗糙度要求Ra3.2，孔中心线与底面A尺寸公差为0.01，与面D垂直度公差要求为0.06；7. 孔E孔与孔F中心线尺寸偏差0.02；8. 面B加工两个螺纹孔G，中心距尺寸偏差0.02；9. 面C加工四个螺纹孔H，无尺寸、位置公差要求；各表面的精度要求和表面粗糙度要求可以通过机械加工的方法来获得。初步确定平面采用铣床加工，孔采用镗床加工，螺纹空采用钻床，攻丝的方法加工。阀体的材料为灰铸铁，为了改善灰铸铁的加工工艺性，可在进行机械加工前，进行退火处理，用以改善灰铸铁的切削性能。4毛胚的选择零件形状较复杂，生产规模为中批生产或大批生产，毛胚材料为HT250,因此，选择毛胚制造方式为机械造型砂型铸造，金属模，由机械加工工艺手册查得：毛胚公差等级为CT10级，加工余量等级为6级。5拟定阀体的加工工艺路线5.1基准的选择一般情况下，平面的面积较大，作为精基面定位时稳定、可靠、定位精度也较高，且孔加工及其位置的确定都较平面的加工难度要大，所以，一般情况下是，现以孔作为粗基准加工平面，再以平面作为精基准加工孔。由零件图分析，选择面A作为精基准，选择孔F作为粗基准。5.2加工方案的确定由阀体零件的各加工要素的技术要求分析，初步确定，面A、B、C、D可以通过粗铣、半精铣就可以达到加工技术要求；孔E、F可以通过粗镗、半粗镗、精镗就可以达到加工技术要求；B、C两面的螺纹可以通过钻孔、攻丝的方法达到加工技术要求。5.3拟定加工工艺路线工序安排一般遵循以下原则：1. 基准先行。2. 先主后次。3. 现粗后精。4. 先面后孔。在机械加工前，进行退火处理。综上，确定阀体的加工工艺路线如下：工序名称工序内容基准设备夹具工序1铸造工序2粗铣A面B面铣床专用夹具工序3粗铣B面A面铣床专用夹具工序4半精铣A面B面铣床专用夹具工序5半精铣B面A面铣床专用夹具工序6粗铣C面B面铣床专用夹具工序7半精铣C面B面铣床专用夹具工序8粗铣D面B面铣床专用夹具工序9半精铣D面B面铣床专用夹具工序10粗镗32B面镗床专用夹具工序11半精镗32B面镗床专用夹具工序12粗镗22B面镗床专用夹具工序13半精镗22B面镗床专用夹具工序14粗镗36B面和孔F镗床专用夹具工序15粗镗28B面和孔F镗床专用夹具工序16半精镗28B面和孔F镗床专用夹具工序17粗镗35B面和孔F镗床专用夹具工序18钻孔G孔E和孔F钻床专用夹具工序19钻孔HB面和孔F钻床专用夹具工序20加工A面螺纹B面和孔F钳工台专用夹具工序21加工C面螺纹B面和孔F钳工台专用夹具工序22去毛刺钳工台专用夹具工序23终检钳工台专用夹具5.4确定各工序加工余量、毛坯尺寸、公差 阀体零件的毛胚制造方式为机械造型砂型铸造，金属模，由机械加工工艺手册查得：毛胚公差等级为CT10级，加工余量等级为6级。现确定各工序加工余量、毛坯尺寸、公差如下： 名称加工余量基本尺寸加工经济精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度半精铣B面0.52410240-0.084Ra12.5粗铣B面224.51224.50-0.21Ra6.3毛胚尺寸26.526.51.3名称加工余量基本尺寸加工经济精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度半精铣C面0.528.51028.50-0.084Ra12.5粗铣C面32912290-0.21Ra6.3毛胚尺寸32321.3名称加工余量基本尺寸加工经济精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度半精铣D面0.528.51028.50-0.084Ra12.5粗铣D面32912290-0.21Ra6.3毛胚尺寸32321.3名称加工余量基本尺寸加工经济精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度半精铣A面17210720-0.12Ra12.5粗铣A面3.57312730-0.3Ra6.3毛胚尺寸76.576.51.1.6工序名称加工余量工序基本尺寸加工经济精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度半精镗221.1228220.033ORa3.2粗镗223.420.91220.90.210Ra12.5毛胚孔17.517.51.2工序名称加工余量工序基本尺寸加工经济精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度半精镗321.3328320.039ORa3.2粗镗3213.230.71230.70.25ORa12.5毛胚孔17171.2工序名称加工余量工序基本尺寸加工经济精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度半精镗281.1287280.021ORa3.2粗镗283.426.91226.90.210Ra12.5毛胚孔2823.523.51.2工序名称加工余量工序基本尺寸加工经济精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度粗镗36193612360.250Ra3.2毛胚孔3617171.2Ra6.3工序名称加工余量工序基本尺寸加工经济精度（IT）工序尺寸及公差表面粗糙度粗镗3511.53512350.250Ra12.5毛胚孔23.5231.25.5选择机床及刀具根据阀体零件的技术要求，及工艺路线的设计，在保证满足技术要求的前提下，选择机床及刀具型号如下：机床类别型号刀具及参数铣床X5020A高速钢镶齿圆柱铣刀镗床T618钻床Z5125A麻花钻5.5切削用量的确定和时间定额粗铣B面的切削用量的确定：已选用铣刀类型为高速钢镶齿圆柱铣刀，毛胚加工余量为h=2mm，由资料查得当切削宽度ae5mm，aP70mm时，铣刀直径取d0为80mm，由于选用标准镶齿圆柱铣刀，故齿数选择z=8, 铣刀几何形状：。由于加工余量不大，可在一次走刀内切完，取ae=h=2mm。根据铣床X6120功率3kW，中等系统刚度，根据资料查得，fz=0.18。根据刀具磨钝标准及刀具寿命，取铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.65mm，刀具寿命T为180min。由资料确定：当d0=80mm，z=8，aP=41 130mm，ae=3mm，fz0.24mm/z时，vt=22m/min，n=70r/min，vft=86mm/min。各修正系数为kmv=kmn=0.85，ksv=ksn=0.8。 可求得：vc=vtkv=220.850.8=14.96m/minn=ntkn=700.850.8=48.96r/minvf=vftkv=860.850.8=58.48mm/min根据铣床6120使用说明书，得 nc=50 r/min vfc=60 mm/min。因此，实际切削速度和没齿进给量为vc=12.56 m/minfzc=mm/z.检验机床功率，当fz=0.140.22时mm/z时，aP70mm，ae=2mm，vf60mm/min时，Pct=1.1kW,切削功率的修正系数，kMPe=1，故实际的切削功率为Pcc= Pct=1.1kW根据XA6120型铣床说明书，机床主轴允许的功率为Pcm3 kW, 因Pcc,Pcm ,故所决定的切削用量可以采用,即：ae=2mm，vfc=60mm/min，n=50r/min，vc=12.56m/min，fz=0.15mm/min。计算基本工时tm=Lvf式中，L=l+y+，l=83.5mm，查资料得，y+=15mm，骨可求得，tm=83.5+1560=1.64min。钻A面和H面孔，阀体零件为HT250，分析零件的工艺要求可知，需加工的空的尺寸与数量为：孔径（4个），（2个）。选择高速钢麻花钻头，其直径为，钻头几何形状为，取为。，取，取，取，刀具为标准刀具。2选择切削用量(1)决定进给量f由于内孔无粗糙度要求，起粗加工为1213级精度，铸铁强度为195HBS, 由于故不乘孔深修正系数。(2)按钻头强度决定进给量，查资料的，当，钻头强度允许的进给量f=0.72mm/r(3)按机床进给机构强度决定进给量，查资料得：进给量为1.6mm/r，机床允许的轴向力为8830，故可选f=0.360.44mm/r，取f=0.36mm/r 查表2.19，可查出钻孔时的轴向力，当f=0.36mm/r，轴向力为2500N，轴向力修正系数，故，根据Z525钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力为，由于，故f=0.4mm/r可用。(4)决定钻头磨顿标准及寿命，由表2.12，当，钻头后力面最大磨损量为取为0.8mm,寿命T=35min(5)切削速度，查表2.5,得，削速度的修正系数为故V= 查Z525钻床说明书 取n=545r/min,因所选转数较计算转数为高，会使刀具寿命下降，故可将进给量降低一级，取f=0.28mm/r,也可选择较低一级转数，仍用f=0.36mm/r，比较这两种方案第一方案：f=0.28 ， 第二方案：f=0.36 第一方案值大，基本工时较少，故第一方案好，这(6)检验机床扭矩及功率查表2.20 当，修正系数，查Z525钻床说明书，当时，。查表资料得 根据Z525钻床说明书，由于故所选的切削用量可用计算基本工时，L= 查表2.29查出=5 6夹具设计该阀体零件加工需要设计专用夹具，专用家具设计的基本要求是：1保证被加工要素的加工精度。采用合理的定位、夹紧方案，选择适当的定位元件、夹紧元件，确定合适的尺寸，形位公差，是从夹具设计角度来保证加工要素加工精度的基础。2提高劳动生产率。通过设计合理的夹具夹具结构，可以简化操作过程，有效的减少辅助时间，提高生产率。3具有良好的使用性能。简单的整体结构、合理的结构工艺性、加工工艺性、使加工、装配、检验、维修和使用更加简便、安全、可靠。4经济性要更好。在满足加工精度的前提下，夹具结构越简单，元件标准化程度越高，制造成本越低周期越短，就可以争取到更好的经济性。本设计选择镗加工孔F的夹具设计。6.1确定设计方案由零件图分析孔F的加工要求，必须保证孔轴向和径向的加工尺寸，得出，夹具必须限制工件的六个自由度，才可以达到加工要求。先设计夹具模型如下：图6-1图6-2选择定位元件为：支承板，支撑钉。支撑板限制了X,Y,Z方向的移动自由度，X,Y方向的转动自由度，支撑钉限制了Z方向的转动自由度。可见，定位方案选择合理。选择工件的夹紧方案，夹紧方案的选择原则是夹得稳，夹得劳，夹得快。选择夹紧机构时，要合理确定夹紧力的三要素：大小、方向、作用点。夹紧装置的基本要求如下：1. 加紧时不能破坏工件在夹具中占有的正确位置；2. 夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中不移动、不转动、不震动，又不因夹紧力过大而使工件表面损伤、变形。3. 夹紧机构的操作应安全、方便、迅速、省力。4. 机构应尽量简单，制造、维修要方便。分析零件加工要素的性质，确定夹紧动力源类型为手动夹紧，夹紧装置为压板，压紧力来源为螺旋力。夹具的具体结构与参数见夹具装配图和零件图。6.2定位误差的分析与夹紧力计算 使用夹具加工时，影响被加工零件位置精度的误差因素很多，其中来之夹具方面的有：定位误差，夹紧误差，对刀或导向误差以及夹具的制造与安装误差等；来之加工方面的误差有：工艺系统的几何误差，受力变形，磨损以及各种随机因素所造成的各种加工误差。上述各项因素所造成的误差总和应该不超过工件允许的工序误差，才能使工件加工合格。 定位误差及其产生的原因：1. 由基准不重合误差引起的定位误差。2. 有基准位置误差引起的定位误差。7 课程设计心得体会参考文献1熊良山，严晓光，张福润.机械制造技术基础M.第1版. 武汉：华中科技大学出版社2007.2柯建宏.机械制造技术基础课程设计M.第1版. 武汉：华中科技大学出版社2008.3 孟少农.机械加工工艺手册M. 北京：机械工业出版社，19991.