带底阀的圆筒形容器工艺设计.doc

2009年全国大学生工程训练综合能力竞赛

带底阀的圆筒形容器工艺设计

一、单件、小批量生产工艺规程制定
1、 毛坯选择
由于是是单间小批量生产，选择毛坯尺寸为直接能在市场上能买到的，且切削性能较好。选择如下：
阀体85mm，长87.5mm的 硬铝ly12 。
阀芯Ø45×60mm 6061-T6铝棒材 。
2、 使用设备、夹具、刀具、量具
机床：立式加工中心
刀具：40镶片式盘铣刀，100镶片式盘铣刀，10硬质合金立铣刀，16硬质合金立铣刀，20硬质合金立铣刀，45°倒角刀，4.5硬质合金麻花钻，M5×0.5螺旋丝锥，20麻花钻
夹具：三爪卡盘，平口钳
量具：千分尺，精度0.05mm深度游标卡尺，米尺。
3、 工艺流程
由于阀芯侧面和阀体透孔要求配合较精确且粗糙的要求较高，总加工余量较小，因此应分为粗加工和精加工，且精加工时加工余量及其公差应较小、主轴转速应较快而进给速度应较慢，分别为S5000、F200,使用手工编程。
（1）、阀体
工序1，用三爪卡盘夹住毛坯任意一头，编程原点为工件上表面的截面圆心处；加工阀体上表面、外形，粗加工 700.1内孔1，粗加工截面为正六边形倒圆角的透孔；采用游标卡尺和米尺测量。
工序号
01
零件名称
阀体
材料
硬铝Ly12
制表

程序号
O001

夹具
三爪卡盘
时间

工序内容
序号
刀具号
刀具型号
主轴转速
进给速度
粗铣上表面
1
T01
100镶片式盘铣刀
S2500
F400
精铣上表面
1
T01
100镶片式盘铣刀
S3000
F300
打预孔
2
T02
20麻花钻
S600
F60
粗铣内孔1
3
T03
16硬质合金立铣刀
S3000
F800
精铣内孔1
4
T04
10硬质合金立铣刀
S3000
F600
粗铣透孔
5
T03
16硬质合金立铣刀
S3000
F600
粗铣外形
6
T03
16硬质合金立铣刀
S3000
F1000
其中内孔1为70深680.1mm的圆孔（见结构分析方案），透孔为截面为正六边形的通孔（见结构分析方案）。
精铣内孔1的深度加工余量为1mm、直径加工余量为1，精铣外形的高度加工余量为1mm。

工序2，改用平口钳夹工件另一头，编程原点为下表面圆心处；加工阀体下表面，精加工内腔，加工底面70深3mm的孔（内孔2）；采用千分尺测量。
工序号
02
零件名称
阀体
材料
硬铝Ly12

程序号
O002

夹具
平口钳

工序内容
序号
刀具号
刀具型号
主轴转速
进给速度
铣下表面
1
T01
100镶片式盘铣刀
S2500
F400
粗铣内孔2
2
T03
16硬质合金立铣刀
S3000
S800
精铣内孔2
3
T03
10硬质合金立铣刀
S3000
S600
半精铣透孔
4
T04
10硬质合金立铣刀
S4500
F400
精铣透孔
5
T04
10硬质合金立铣刀
S5000
F200
其中内孔2为底面30深3mm的孔
精铣内孔的深度加工余量为10.1mm，半精铣透空的加工余量为1mm，精铣透空的宽度加工余量为0.5mm、深度加工余量为1mm。

（2） 阀芯

工序1 使用三爪卡盘夹住工件任意一头；编程原点为工件上表面的圆心处。 加工上表面，粗、精加工20×10凸台，钻M5×0.5的螺纹孔；采用米尺测量。
工序号
1
零件名称
阀芯
材料
6061-T6铝
程序号
O001

夹具
三爪卡盘
工序内容
序号
刀具号
刀具型号
主轴转速
进给速度
粗铣上表面
1
T05
40镶片式盘铣刀
S2500
F500
粗铣凸台
3
T03
20硬质合金立铣刀
S3000
F800
精铣凸台
4
T04
16硬质合金立铣刀
S3000
F600
打中心孔带倒角
5
T07
90°硬质合金点孔钻
S2500
F400
打螺纹底孔
6
T08
4.5硬质合金麻花钻
S3000
F300
攻螺纹
7
T09
M5×0.5螺旋丝锥
S2000
F1000
粗铣侧面
8
T04
10硬质合金立铣刀
S4500
F500
精铣侧面
9
T04
10硬质合金立铣刀
S5000
F200
工序2 使用三爪卡盘夹住凸台，编程原点为底面圆心处；加工阀芯下表面，侧面，倒角面；采用千分尺测量。
工序号
2
零件名称
阀芯
材料
6061-T6铝
程序号
O002

夹具
三爪卡盘
工序内容
序号
刀具号
刀具型号
主轴转速
进给速度
粗铣下表面
1
T05
40镶片式盘铣刀
S2500
F500
精铣下表面
2
T05
40镶片式盘铣刀
S2500
F300
倒角
3
T06
45°倒角刀
S1000
F300

精铣下表面的加工余量应为10.5。

二、月产3000件生产工艺规程制定

（一）生产纲领及确定生产类型

该阀年产量为N=3000×12=36000件/年，确定其生产类型为中批量生产。

（二）审查零件图样的工艺性

该阀体零件图样的视图正确、完整，公差及技术要求齐全，但是两零件的配合面即阀体的透孔和阀芯的侧面的形状为正六边形倒圆角，其精度（尺寸精度：截面直线、圆弧半径；形位精度：柱体素线平行度、柱面平面度）和表面粗糙度（ra=1.6）要求较高，若采用一般机床加工难以保证其精度，因此应选择在数控铣床上加工完成。但是由于阀体壁较薄，装夹和加工时易变形，所以加工应先加工底端面，加工孔1和外表面时应采用小的切削深度和小的进给量，装夹的部位应为靠近底部壁较厚的部分。

(三）毛坯的选择
阀体
毛坯图：
考虑到若用一般棒材作为毛坯，由于阀体壁较薄，腔体相对较大，因而切削量也较大，这样既浪费了材料、运费，加工时间也较长、刀具磨损较大,成本升高。若采用铸造毛坯（金属型铸造）的方法，上述问题可得到解决。
本工艺采用铸造铝合金 ZL105A，该材料有良好的铸造性能、切削性能和耐蚀性能。毛坯图如右图，铸造圆角R1,毛坯公差等级为CT6，对应公差为0.78mm，顶面留4.5mm的加工余量，内侧留3.5mm的加工余量，底面留加工余量3mm.

阀芯
由于阀芯尺寸较小，为了节约成本和便于装夹、加工，毛坯形状选择为45长度2m的6061-T6铝棒材
（四）选择夹具和刀具

车床和铣床上加工的夹具均为自定心三爪卡盘和平口钳。
在车床上加工的工序，都采用硬质合金车刀YT30，切断车刀Q12，45°倒角刀倒角, 攻丝时用5麻花钻和丝锥。在数控铣床上加工用16硬质合金立铣刀
（五）工艺过程设计

（1）、定位基准的选择
阀体截面为中心对称形，其加工基准、测量基准和装配基准均选700.1孔及阀体上端面，并且作为精基准
(2)制定工艺路线

阀体
厂名
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
阀体

材料牌号
1050A
毛坯种类
铸件
毛坯外形尺寸
86×87.5
毛坯件数
1
每台件数
1
备注

工序号
工序名称
工序内容
车间
工段
工艺装备
工 时
准终
单件
1
铸造
铸造毛坯
铸造

2
车削
车削下端面和70×3的孔2
金工

C6140

3
粗车
掉头装夹，粗车上端面、内孔1及其底面，各留1mm的加工余量
金工

C6140

4
精车
精车端面、700.1内孔1及其底面，保证孔1深度68，阀体高80
金工

C6140

5
粗铣
粗铣透孔，留1mm加工余量
金工

VMC1300A（立式加工中心）

6
精铣
精铣透孔，保证各素线0.02的平行度，各平面的平面度、斜度和圆弧面的面轮廓度
金工

VMC1300A（立式加工中心）

7
检验
按图样检验尺寸精度、形位公差及表面粗糙度
金工

阀芯
厂名
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
阀芯

材料牌号
6061-T6铝合金
毛坯种类
铸件
毛坯外形尺寸
Ø45×60mm
毛坯件数
1
每台件数
1
备注

工序号
工序名称
工序内容
车间
工段
工艺装备
工 时
准终
单件
1
车削
车削20×10的凸台
金工

C6140

2
钳
在凸台正中钻4.5的底孔深15，孔口倒角，攻丝，深10
金工

台钻、夹具

3
粗铣
粗铣阀芯外形，外形按工程图，高度大于工程图上所标尺寸，为20mm，径向留1mm的加工余量
金工

VMC1300A（立式加工中心）

4
精铣
精铣外形，保证各素线0.02的平行度，各平面的平面度、斜度和圆弧面的面轮廓度
金工

VMC1300A（立式加工中心）

5
车
按图样长度尺寸切断阀芯，车端面45°倒角
金工

C6140

6
检验
按图样检验尺寸精度、形位公差及表面粗糙度
金工

工步设计

阀体
工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数

1
铸造毛坯

2
车削下端面
C6140
4r/s
1m/s
0.7mm/r
3mm
1

3
车削孔2
C6140
4r/s
1m/s
0.7mm/r
3mm
1

4
粗车上端面
C6140
4r/s
1m/s
0.7mm/r
2.5mm
1

5
精车上端面
C6140
4r/s
1m/s
0.7mm/r
1mm
1

6
粗车孔1
C6140
4r/s
1m/s
0.7mm/r
2.5mm
1

7
精车孔1
C6140
4r/s
1m/s
0.7mm/r
1mm
1

8
粗铣透孔
VMC1300A（立式加工中心）
8r/s
120m/min
25mm/min
留1mm加工余量
1

粗铣透孔
VMC1300A（立式加工中心）

9
检验

阀芯

工步号
工步内容
工艺装备
主轴转速
切削速度
进给量
切削深度
进给次数

1
车削凸台
C6140

26r/s
4m/s
0.7mm/r
3mm 最后一次3.5
4

2
钻底孔
台钻
95r/s
1.5m/s
0.2mm/r
10mm
1

3
攻螺纹
台钻

4
粗铣阀芯外形
VMC1300A（立式加工中心
8r/s
120m/min
25mm/min
留1mm加工余量
1

5
精铣阀芯外形
VMC1300A（立式加工中心
8r/s
120m/min
25mm/min
1mm
1

6
切断
C6140
4r/s
1m/s
0.2mm/r

1

7
倒角
C6140
4r/s
1m/s

1

8
检验

（六）质量评定
量具选择
选用通用量具,米尺，分度为0.05的深度游标卡尺，千分尺。
2、质量评定
将阀体固定，用千分尺检测透孔的平行度和平面度，线轮廓度是否符合要求。
按图样用分度值0.05的游标卡尺测量各孔尺寸及其公差是否符合要求。
用米尺检验其他未注公差尺寸是否合格。
采用印模法测量表面粗糙的是否符合要求。

参考文献
1、任嘉卉主编，公差与配合手册，北京，机械工业出版社，1990
2、徐圣群主编，简明机械加工工艺手册，上海，上海科学技术出版社，1991
3、任玉田、包杰、俞逸军、焦振学编著，新编机床数控技术 北京，北京理工大学出版社2004
4、王平嶂主编，机械制造工艺与刀具，北京 清华大学出版社 ，2005
5、杨叔子主编，机械加工工艺师手册，北京，机械工业出版社，2001.8
6、钱东东主编，实用数控编程与操作，北京，北京大学出版社，2007.12
7、李益民主编，机械制造工序设计简明手册，北京，机械工业出版社，1994.7
2009年全国大学生工程训练综合能力竞赛