阀体零件机械制造工艺学课程设计说明书.doc

阀体零件机械制造工艺学课程设计说明书

19
2020年4月19日
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机电及自动化学院

《机械制造工艺学》课程设计说明书

设计题目：阀体零件工艺方案设计
姓 名：
学 号：
班 级：机电（1）班
届 别：
指导教师

年 7月

目录(共12页)
一、零件的分析…………………………………………1
（一） 零件的作用…………………………………………………………………………………..1
（二） 零件的工艺分析…………………………………………………………………………..1
二 确定生产类型………………………………………1
三 确定毛坯……………………………………………1
四 工艺规程设计………………………………………2
（一）选择定位基准：……………………………………………………………………………..2
（二）制定工艺路线………………………………………………………………………………..3
（三）选择加工设备和工艺设备……………………………………………………………..8
（四）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定……………………………………….9
（五）确定切削用量及时间定额………………………………………………………………9
五 余量表格……………………………………………10
参考资料：《机械制造工艺设计手册》
《机械制造工艺学》
《机械加工余量手册》
《热加工工艺基础》
《金属工艺学实习教材》
《互换性与测量技术》
《机械制图》

一、零件的分析

（三） 零件的作用
阀体，泵体等均属于箱体类零件。其主要作用是用于支承，包容，保护运动零件或其它零件。
本题目的阀体是球阀中的主体零件，它容纳阀芯，密封圈，阀杆，填料压紧套等零件。它的大致形状类似于三通管，左端方形凸缘上有直径为50，公差等级为11级的孔与阀盖配合，右端外螺纹作用连接管道，上部直径18H11孔与阀杆配合，从而起到调节流量的作用。
（四） 零件的工艺分析
经过查找手册和热加工工艺基础课本，中碳铸钢ZG230-450具有良好的性能，适用于受力不大，要求韧性的零件制造，例如轴承盖，阀体等，因此零件材料选ZG230.
1：根据零件图分析，为了便于铸造，毛胚只铸造出水平方向的孔，竖直方向的孔用钻床加工，为了铸造效率，选择用金属型铸造。
2：因为水平方向的孔很多，且在同一中心线上，因此在加工时用水平方向的外圆做粗基准进行加工，则能够保证所有的孔同轴。
3：因为竖直方向的孔中心线跟水平方向的孔中心线有垂直度要求，因此应先对水平方向的孔加工，然后再加工竖直方向的孔。利用水平方向的外圆进行粗加工，然后以内孔表面做精基准加工外圆；再用加工好的外圆面精加工内孔。这样水平方向上才有足够的精度做基准。
4：内孔表面粗糙度要求较高，因此都需精加工；与外零件配合的端面粗糙度也要求较高，因此都要精加工。
5螺纹加工为最后加工，这样便于装夹。

二 确定生产类型

因为本次设计零件加工为大批量生产，因此初步确定工艺安排为：加工过程划分阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，大量采用专用工装。
三 确定毛坯
1 确定毛坯种类：零件材料为中碳铸钢ZG230。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为批量生产，故选择铸件毛坯。查《机械加工余量手册》3页表1-4选用铸件尺寸公差等级CT12级。
2 确定铸件加工余量及形状：
根据《机械加工余量手册》查表确定各个加工面的铸件机械加工余量，因为铸件为对称结构，因此其分型面的选则其对称面。根据每道工序的余量确定的毛胚图如下表所示：

四工艺规程设计

（一）选择定位基准：
1 粗基准的选择：先以毛胚水平方向的外圆柱面为粗基准，对水平方向的孔进行粗加工，然后再以内孔面为基准加工外圆柱面；
2 精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“互为基准”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的水平方向的内孔面和外圆柱面为基准加工左右两端面，然后以左端面和水平方向的圆柱面作为主要的定位精基准加工其它工序。

（二）制定工艺路线
根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,经过几类常见机床配以专用工具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。根据零件要求选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：

根据零件特点，与上述方案不同的另一方案是将金属型铸造改成砂型铸造，且上述中钻直径17毫米的孔改成直接铸造出来。其它的基本相同。虽然直接铸出直径17毫米的孔会比较节省材料，可是砂型铸造时其型芯较金属复杂，而且每铸造出一个毛胚就得破坏一个型芯，这样综合起来不经济，而且加工效率也较前者低，因此工艺方案选择第一种。
（三）选择加工设备和工艺设备
1 机床的选择：
工序3粗镗孔，采用CA6140卧式车床；
工序4车外圆，采用CA6140卧式车床；
工序5铣左右端面，采用X5036B立式铣床；
工序6精镗孔，采用CA6140卧式车床；
工序7钻孔和车退刀槽，采用CA6140卧式车床；
工序8孔加工，采用CA6140卧式车床；
工序9孔加工，采用CA6140卧式车床；
工序10铣上端面，采用X5036B立式铣床；
工序11攻丝，采用CA6140卧式车床；
工序12外圆加工，采用CA6140卧式车床；
工序13钻孔攻丝，采用CA6140卧式车床；

2 选择夹具：该阀体的生产纲领为批量生产，因此采用专用夹具。
3 选择刀具：在铣床上加工的各工序，采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。在孔加工时的各工序可采用硬质合金镗刀，车刀。外圆柱面加工用硬质合金车刀。内螺纹工序加工用硬质合金丝锥。车推刀槽用切槽刀。

4选择量具：中间孔均采用极限量规，外圆柱面用游标卡尺，内螺纹用螺纹塞规，外螺纹用环规。
5其它：对垂直度误差采用千分表进行检测，对角度尺寸利用专用夹具保证，其它尺寸采用通用量具即可。
（四）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定
见最后的余量表格
（五）确定切削用量及时间定额：
水平方向的孔加工以水平方向的外圆柱面为粗精基准，因此该外圆柱面的加工为主要工序，先计算其工时：
1. 加工条件
工件材料：ZG230,σb =0.45GPa HB=190~241,铸造。
加工要求：粗车φ38外圆柱面至φ36。
机床：CA6140卧式车床。
刀具：W18Cr4V硬质合金钢外圆车刀,牌号YG6。
2. 切削用量
1）车削深度 因为切削量较小，根据机械加工余量手册知当粗车余量小于5 mm时能够直接一次走刀，故能够选择ap=2mm，一次走刀即可完成所需长度。
2）计算切削速度 按《机械制造工艺设计手册》，
根据表3-19得Vc在1.667—2.17 m/s
选得 Vc＝1667mm/s，n=837r/min
根据CA6140车床参数，选择nc=800r/min,则实际切削速度V c=3.14*38*800/1000=95.5m/min,实际进给量为f zc= 0.15mm/ r。
最终确定 ap=2mm，nc=837r/min, V c=95.5m/min，f z=0.15mm/ r。
3）计算基本工时
tm＝=22.5*2/(0.15*800*2)=0.1875min。(i=余量/ ap)
竖直方向的孔孔中心线跟水平方向孔孔中心线有垂直度要求，要求偏差小于0.08 mm，因此钻φ17的孔是保证垂直度误差不超过0.08mm重要工序。
1. 选择钻头
选择高速钢麻花钻钻头，粗钻时do=17mm，钻头采用双头刃磨法，后角αo＝12°，二重刃长度bε=2.5mm,横刀长b=1.5mm,宽l=3mm,棱带长度 ° ° °
2.选择切削用量
（1）决定进给量
查《机械制造工艺设计手册》
因此，选 。

　（2）切削速度
查《机械制造工艺设计手册》高速钢钻头钻孔时的切削速度 因此
查《机械制造工艺设计手册》机床实际转速为
故实际的切削速度
３.计算工时

余量表
加工表面
工序名称
工序间余量
/mm
工 序
工序基本
尺寸/mm
标注工序
尺寸公差
/mm
经济精度/mm
表面粗糙度/μm
Φ28.5
孔
毛胚
—
—
—
26.5
Φ26.5±1.8
粗镗
1.8
H12(+0.280/0)
Ra6.3
26.5+1.8=28.3
Φ28.3(+0.280/0)
精镗
0.2
H11(+0.130/0)
Ra3.2
28.3+0.2=28.5
Φ28.5(+0.130/0)
Φ20.0
孔
毛胚
—
—
—
18
Φ18±1.6
粗镗
1.8
H12(+0.180/0)
Ra6.3
18+1.8=19.8
Φ19.8(+0.180/0)
精镗
0.2
H11(+0.130/0)
Ra3.2
19.8+0.2=20.0
Φ20.0(+0.130/0)
Φ35.0
孔
毛胚
—
—
—
33
Φ33±1.8
粗镗
1.75
H12(+0.250/0)
Ra6.3
33+1.75=34.75
Φ34.75(+0.25/0)
精镗
0.25
H11(+0.160/0)
Ra3.2
34.75+0.25=35
Φ35(+0.160/0)
Φ43
孔
毛胚
—
—
—
41
Φ41±2
粗镗
1.75
H12(+0.250/0)
Ra6.3
41+1.75=42.75
Φ42.75(+0.25/0)
精镗
0.25
H11(+0.160/0)
Ra3.2
42.75+0.25=43
Φ43(+0.160/0)
Φ50
孔
毛胚
—
—
—
48
Φ48±2
粗镗
1.75
H12(+0.250/0)
Ra6.3
48+1.75=49.75
Φ49.75(+0.25/0)
精镗
0.25
H11(+0.160/0)
Ra3.2
49.75+0.25=50
Φ50(+0.160/0)

Φ18
孔
毛胚
—
—
—
0
0
钻孔
17
H12(+0.180/0)
Ra12.5
0+17=17
Φ17(+0.180/0)
粗镗
0.85
H12(+0.180/0)
Ra6.3
17+0.85=17.85
Φ17.85(+0.18/0)
精镗
0.15
H11(+0.110/0)
Ra6.3
17.85+0.15=18
Φ18(+0.110/0)
Φ24.3
孔
已钻孔
17
H12(+0.180/0)
Ra12.5
17
Φ17(+0.180/0)
切槽
7.3
H11(+0.130/0)
Ra6.3
17+7.3=24.3
Φ24.3(+0.130/0)
Φ22
孔
已钻孔
17
H12(+0.180/0)
Ra12.5
17
Φ17(+0.180/0)
粗镗
4.8
H12(+0.210/0)
Ra6.3
17+4.8=21.8
Φ21.8(+0.21/0)
精镗
0.2
H11(+0.130/0)
Ra6.3
21.8+0.2=22
Φ22(+0.130/0)
M24*1.5
螺纹孔
已钻孔
17
H12(+0.180/0)
Ra12.5
17
Φ17(+0.180/0)
粗镗
3
H12(+0.210/0)
Ra6.3
17+3=20
Φ20(+0.21/0)
精镗
0.4
H11(+0.130/0)
Ra6.3
20+0.4=20.4
Φ20.4(+0.130/0)
攻丝

24

Φ26
孔
已钻孔
17
H12(+0.180/0)
Ra12.5
17
Φ17(+0.180/0)
粗镗
8.8
H12(+0.210/0)
Ra6.3
17+8.8=25.8
Φ25.8(+0.21/0)

左右两端面
毛坯
—
—
─
79
79±3.6
粗铣
.2.8
h12(-0.180/-0.27)
Ra12.5
79-2.8=76.2
76.2(-0.180/-0.27)
精铣
1.2
h11(0/-0.11)
Ra3.2
76.2-1.2=75
75(0/-0.11)
竖直方向的端面（以水平轴线为基准）
毛坯
—
—
─
58.5
58.5±3.6
粗铣
2
h12(-0.180/-0.27)
Ra12.5
58.5-2=56.5
56.5(-0.180/-0.27)
精铣
0.5
h11(0/-0.11)
Ra3.2
56.5-0.5=56
56(0/-0.11)
粗铣
1.4
h12(-0.180/-0.27)
Ra12.5
56-1.4=54.6
54.6(-0.180/-0.27)
精铣
0.6
(+0.46/0)
Ra3.2
54.6-0.6=54
54(+0.46/0)
M36*2
毛胚
—
—
—
38
Φ38
车削
2
H11(0/-0.160)
Ra12.5
38-2=36
Φ36(0/-0.160)
车螺纹

4*M12
螺纹孔
毛坯
—
—
─
0
—
扩孔钻
10.2
H11（+0.120/0）
Ra25
0
Φ10.2(+0.120/0)
攻丝
—

12