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阀体课程设计

22
2020年4月19日
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目录
序言
一、 零件的工艺分析及生产类型的确定
二、 选择毛坯、确定毛坯尺寸，设计毛坯图
三、 选择加工方法，制定工艺路线
四、 工序设计
五、 确定切削用量及基本时间
六、 夹具设计

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，是本专业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，并结合以往实习中学到的实践知识，独立的分析和解决了零件机械制造工艺问题，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，希望指导老师多加指教。
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，如图一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。经过阀体内活塞的往复运动，压缩介质，产生压缩作用。

2、零件的工艺分析
经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，可是在外圆上附有两个不同的凸台，二者轴线之间角度为90度，回转中心在同一径向平面上。该工件两端的沉孔和内腔的壁精度要求Ra为3.2，要求高。零件两端的沉孔精度为10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经过机械加工获得。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，且内腔的尺寸较大，可采用镗削加工。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、生产纲领与生产节拍
根据设计要求可知：Q=1 件/年，n=1件/台，а=5%，%。
N=Qn(1+α)(1+β)=1 ×1×﹙1＋5%﹚×﹙1＋2%﹚＝12852件／年
T＝2350h τ＝T／N＝2350／12852＝10.97min
4、生产类型
查表2-1，可知属于轻型零件，大批量生产。
二、 选择毛坯、确定毛坯尺寸，设计毛坯图
三、 选择毛坯
根据零件图要求，该零件材料为HT300，形状简单，故采用铸件毛坯。由于零件的生产类型为大批量生产，故采用砂型铸件，效率高，同时保证了毛坯尺寸，便于加工。
四、 确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差
a) 、最大轮廓尺寸
零件长233.5mm，宽160mm，高160mm,故最大轮廓尺寸为233.5mm
b) 、选取公差等级CT
查表5-1，铸造方法按铸造机器造型，逐渐材料按灰铸铁，得公差等级CT范围8～12，取为10级。
c) 、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得，公差带相对于基本尺寸对称分布。
d) 、求机械加工余量等级
查表5-5，铸造方法按及其造型、逐渐材料按灰铸铁，得机械加工余量等级范围E～G，取为F级。
e) 、求RAM（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140mm、机械加工余量等级为F级，得RAM数值为2mm。
f) 、求毛坯基本尺寸
4×φ14孔较小、4×M8-6H螺纹孔较小，铸成实心。
A面：R＝F＋RMA＋CT／2＝40＋2＋2.8／2＝43.4
B面: R＝F＋RMA＋CT／2＝30＋2＋2.6／2＝33.3
C面：R＝F＋RMA＋CT／2＝68＋2＋3.2／2＝71.6
D面：R＝F＋RMA＋CT／2＝55＋2＋2.8／2＝58.4
φ60：R＝F－2RMA-CT／2＝60－2×2－2.8／2＝54.6
φ48H7: R＝F－2RMA-CT／2＝48－2×2－2.6／2＝42.6
φ54H7: R＝F－2RMA-CT／2＝54－2×2－2.8／2＝48.6
M60×2-6H: R＝F－2RMA-CT／2＝60－2×2－2.8／2－2 ＝52.6
M48×2-6H: R＝F－2RMA-CT／2＝48－2×2－2.8／2－2＝40.6
表1：阀体零件毛坯（铸件）尺寸
项目
A面
B面
C面
D面
φ60
48H7
54H7
M60
M48
公差等级CT
10
10
10
10
10
10
10
10
10
加工面基本尺寸
40
30
68
55
60
48
54
60
48
铸件尺寸公差
2.8
2.6
3.2
2.8
2.8
2.8
2.8
2.8
2.8
机械加工余量等级
F
F
F
F
F
F
F
F
F
RMA
2
2
2
2
2
2
2
2
2
毛坯基本尺寸
43.4
33.3
71.6
58.4
54.6
42.6
48.6
52.6
40.6

五、 设计毛坯图
根据零件图纸要求，未注圆角半径为6mm,其余圆角半径见图纸要求，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（下图）。

六、 选择加工方法、制定工艺路线
1、定位基准的选择
类回转类零件，以不加工表面为粗基准，故选择外圆表面为粗基准。大端面和内腔孔轴线为设计基准，遵循“基准不重合”原则，采用大端面和内孔及端面小孔为精基准。
2、 零件表面加工方法的选择
（1）大端面 表面粗糙度要求较高，尺寸较大，回转类，采用车削加工，保证精度要求，查表5—16，进行粗车、半精车。
（2）小端面 采用车削加工，外圆定位，保证精度，进行粗车、半精车。
（3）两端面的沉孔 精度较高，尺寸适中，采用车削，半精车加工。
（4）内腔各孔 内腔各孔精度较高，尺寸适中，采用粗镗、半精镗加工。
（5）凸台端面 采用车床加工，粗车保证端面精度，同时进行车螺纹，小凸台端面也粗车，保证端面精度，小凸台的螺纹孔直接打孔而成。
（6）大端面孔 进行钻削加工，划线钻孔，攻螺纹孔。
3、制定工艺路线
工艺路线1：
加工工艺路线由端面至内腔，按照先加工基准面及先粗加工后精加工原则。该零件加工可按下述工艺路线进行：
工序Ⅰ：以外圆定位，粗车大端面，粗镗φ60、φ48*2内孔
工序Ⅱ：半精车大端面，半精车φ70.6H11的沉孔，半精镗φ60、φ48*2内孔，车倒角。
工序Ⅲ：粗车小端面，粗镗φ60、φ54H7内孔。
工序Ⅳ：半精车小端面，半精车φ70.6H11的沉孔，半精镗φ60、φ54内孔，车倒角。
工序Ⅴ：粗车φ75、φ32的端面，车倒角。
工序Ⅵ：车M60×2-6H的螺纹。
工序Ⅶ：粗镗φ48的内孔。
工序Ⅷ：半精镗φ48的内孔，3×φ49的槽。
工序Ⅸ：车M48-6H的螺纹。
工序Ⅹ：钻4×φ14的孔，光孔背面锪面φ26（先划线）。
工序ⅩⅠ：攻4×M8-6H的螺纹孔。
工序ⅩⅡ：钻-精铰φ18的孔。
工序ⅩⅢ：攻M18×1.5的螺纹。

工艺路线2：
加工工艺路线为由大端面至内腔，按照先基准面及先粗后精的原则，零件的加工工序的划分按照以同一把刀具的加工内容划分工序，该零件加工可按下述工艺路线进行加工：
工序Ⅰ：以外圆定位，粗车大端面，半精车大端面。
工序Ⅱ：粗车小端面，半精车小端面。
工序Ⅲ：粗镗孔φ60mm，半精镗孔φ60mm，粗镗孔φ48H7，半精镗孔φ48H7。
工序Ⅳ：粗镗孔φ54H7，半精镗孔φ54H7。
工序Ⅴ：半精车φ70.6H11的沉孔。
工序Ⅵ：车倒角。
工序Ⅶ：车M60×2-6H的螺纹，车M48×2-6H的螺纹。
工序Ⅷ：钻4×φ14的孔，光孔背面，锪平φ26。
工序Ⅸ：攻M8-6H的螺纹孔。
工序Ⅹ：钻-精铰φ18的孔，锪φ32的平面，车倒角。
工序ⅩⅠ：攻M18×1.5的螺纹孔。
工艺路线1的工序划分按一次安装多次加工的方法划分工序，工艺路线2的工序划分按同一把刀具的加工内容划分工序。对两种工艺路线进行比较后，得知工艺路线2重新定位工件的次数较多，会引起因基准不重合而导致的定位误差。然而工艺路线1的装夹次数较少，工件重新定位的次数也相对较少，因此产生的误差也较少。故选择工艺路线1作为最终的工艺加工路线。

四、工序设计
工序Ⅰ、Ⅱ为大端面的加工和内墙加工。Ⅲ~Ⅴ为小端面及内腔的加工。工序Ⅵ、Ⅶ、Ⅷ为大凸台的加工、工序Ⅸ、Ⅹ为小凸台的加工、工ⅩⅠ、ⅩⅡ为大端面孔和螺纹孔德加工
1.选择加工设备
⑴选择机床 根据不同的工序选择机床
工序Ⅰ～工序Ⅷ是粗车、半精车、粗镗、半精镗、各工序的工步数不等。故选用卧式车床就能满足要求，本零件外廓尺寸不大、精度要求不是很高。车削螺纹的最大直径60㎜、选择最常见的C620-1型卧式车床。查表（5-55）
工序Ⅸ～ⅩⅡ、是钻孔、铰孔、攻螺纹孔、且孔直接不大，查表5-64选择立式钻床Z252型号。
⑵选择夹具
本零件除钻小孔需要专用夹具外，其它各工序使用通用夹具即可。前几道车床工序用三抓自定心卡盘。
⑶选择刀具
a) 车床上加工的工序
一般都选用硬质合金车到和镗刀作为加工用刀具，由于本零件材料为HT300、加工方法为粗加工和半精加工。查表2-16（机械制造技术基础），选择刀具材料为硬质合金钢，即YG6刀具。具体加工各表面的刀具见下表：
表2：车床上所用刀具
加工表面
刀具材料
刀具类型
粗车、半精车端面
YG6 90°
端面车刀
粗镗、半精镗内孔φ48H7
YG6
镗刀
粗镗、半精镗内孔φ60
YG6
镗刀
精车φ70.6H11的沉孔
YG6
内孔车刀
车内螺纹M60×2-6H
YG6
螺纹车刀
粗镗、半精镗内孔φ60
YG6
内孔镗刀

b) 钻床上加工的工序
要求刀具热塑性好和受较大冲击载荷、故采用普通普通高速钢。具体刀具选择见下表。

表3：钻床上所用刀具
加工孔径
选择刀具
钻4×φ14孔
高速钢φ14直柄麻花钻

钻M18×1.5-6H孔
高速钢φ14直柄麻花钻
铰M18×1.5-6H孔
手用铰刀φ16
攻M18×1.5-6H孔
手用丝锥M18
攻4×M8-6H螺纹孔
手用丝锥M8

（4） 选择量具
半精车沉孔φ70.6H11 选读数值为0.01mm，测量范围50～175mm的内径千分尺。
孔深96.5mm，可用分度值为0.05的深度游标卡尺进行测量，测量范围0～300mm。
2、 确定工序尺寸
（1） 确定圆柱面的工序尺寸
圆柱表面多次加工的工序尺寸只与加工余量有关。前面以确定各圆柱面的总加工余量（毛坯余量），应将毛坯余量分为各工序加工余量，然后由后往前计算工序尺寸。中间工序尺寸的公差按加工方法的经济精度确定。
本零件各圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表：
表4：内孔工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度
加工表面
工序双边余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
粗
半精
精
粗
半精
精
粗
半精
精
φ60孔
4
1.4

12.5
6.3

48H7孔
3
1.4
1

12.5
6.3
3.2
54H7孔
3
1.4
1

12.5
6.3
3.2
M60螺纹孔
3

M48螺纹孔
3

（2） 端面工序尺寸
本零件的端面工序尺寸见下表

表5：端面工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度
加工表面
工序单边余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度
粗
半精
粗
半精
粗
半精
A面
2
1.4

12.5
6.3
B面
2
1.3

12.5
6.3
C面
3.6

12.5

D面
3.4

12.5

机械加工工艺过程卡片

机械加工工艺过程卡片
产品型号

零（部）件图号

产品名称
容积式压缩机
零（部）件名称
阀体
共（ 10 ）页
第（ 1）页
材料牌号
HT300
毛坯种类
铸件
毛坯外型尺寸
φ160×240.2
每毛坯可制件数
1
每台件数
1
备注

工序号
工序名称
工序内容
车间
工段
设备
工艺装备
工步工时

1
铸造
用砂型铸造的方法获得毛坯
铸造

2
检验
清洗毛坯，并检验毛坯
检验

3
热处理
对毛坯进行时效处理
金工

4
车
粗车大断面，粗镗φ60、φ48×2内孔
金工

C620-1车床
通用夹具

5
车
半精车大端面，半精车φ70.6H11的沉孔，半精镗φ60、φ48×2内孔，车倒角
金工

C620-1车床
通用夹具

6
车
粗车小端面，粗镗φ60、φ48×2内孔
金工

C620-1车床
通用夹具

7
车
半精车小端面，半精镗车φ70.6H11的沉孔，半精镗φ60、φ54内孔，车倒角
金工

C620-1车床
通用夹具

8
车
粗车φ75、φ32的端面，车倒角
金工

C620-1车床
通用夹具

9
车
车M60×2-6H的螺纹
金工

C620-1车床
通用夹具

10
车
粗镗φ18的内孔
金工

C620-1车床
通用夹具

11
车
半精镗φ48的内孔，3×φ49的槽
金工

C620-1车床
通用夹具

12
车
车M48-6H的螺纹
金工

C620-1车床
通用夹具

13
钻
钻4×φ14的孔，光孔背面锪平φ26
金工

Z525钻床
专用夹具

14
攻
攻4×M8-6H的螺纹孔
金工

Z525钻床
专用夹具

15
铰
钻-精铰φ18的孔
金工

Z525钻床
专用夹具

16
攻
攻M18×1.5螺纹
金工

Z525钻床
专用夹具

描图
17
检验
按零件图进行检验

18

入库

底图号

设计日期
审核日期
标准化日期
会签日期

装订号

王天煜

标记
处数
更改文件号
签字
日期
指导

.6.24

机械加工工序卡片1

机械加工工艺卡片
产品型号

零部件图号
1

产品名称

零部件名称
阀体
共 4 页
第 1 页

车间
工序号
工序号称
材料牌号

1
粗车端面、镗内孔
HT300
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每毛坯可制件数
每台件数
铸件
240.2×φ160
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
卧式车床
C620-1

1
夹具编号
夹具名称
切削液

三爪卡盘

工位器具编号
工位器具名称
工布工时
准终
单件

10.97
工步号
工步内容

工艺装备
主轴速度(r/min)
切削速度(m/min)
进给量(mm/r)
背吃刀量(mm)
进给次数
工步工时
机动
辅助
1
粗车大端面并保证尺寸41.4mm
YG6 端面车刀，游标卡尺，外径千分尺

1
6

2
粗镗内孔Φ60至尺寸φ58.45mm

1
6

3
粗镗内孔至尺寸45.57mm

1
75

.06.24

设计（日期）
校对（日期）
审核（日期）
标准化（日期）
会签（日期）