阀体零件机械加工工艺及装备设计(42页).doc
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1、-阀体零件机械加工工艺及装备设计-第 38 页目 录第一章. 零件的工艺分析55第二章. 机械加工工艺规程设计662.2 选择定位基准62.3 阀体零件表面加工方法的选择62.4 工艺路线的制定102.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定172.6 确定切削用量及基本工时18 镗孔夹具18 钻孔夹具252.7 编制工艺规程文件28第三章. 镗孔夹具设计2828 2931313234第四章. 钻孔夹具设计3535363637373940总结41参考文献42致谢43附录1 阀体零件机械加工工艺过程卡片和两套关键工序的工序卡片第一章 零件的工艺分析本次设计的题目是阀体零件的机械加工工艺及装备设
2、计,阀体是在一定条件下,能使液压泵卸荷的阀。 图1-1 阀体零件图 图1-2 阀体零件三维图第二章 机械加工工艺规程设计由于该零件的材料为HT200,且零件的年产量为6000件,已达到大批生产的水平,因此生产类型为大批量生产,为使零件有较好的机械性能,保证零件加工余量等,故采用铸造毛坯。因为零件尺寸不大,形状结构比较复杂,所以我们采用铸造的形式来提高劳动生产率,降低成本。零件的机械加工工艺过程中,其中最关键的两道工序分别为钻4xM8的螺纹孔、镗28mm和30mm阶梯孔。在加工4xM8的螺纹孔时,根据定位基准的选择原则,选择30x30的凸台底面作为定位基准,并且通过心轴为主要定位元件和挡销来实现
3、定位。实现对4xM8孔的加工。在镗28mm和30mm的阶梯孔时,选择一面两销进行定位,实现了完全定位。完成对阶梯孔的加工。任何复杂的表面都是由若干个简单的几何表面组合而成的,零件的加工实质上就是这些简单几何表面加工的组合。对于阀体零件各尺寸的精度等级要求及行为公差要求,具体加工方法如下表:表21 阀体零件加工表面的加工方法加工表面公差等级表面粗糙度Ra(m)加工方法阀体零件的上端面IT9粗铣-精铣阀体零件的下端面IT9粗铣-精铣30x30凸台的前后端面IT9粗铣-精铣30x30凸台的侧面IT8粗铣-精铣50mm圆柱的前端面IT9粗铣-精铣M36x2mm的螺纹孔车底孔-车螺纹25mm内孔IT9粗
4、镗-半精镗28mm内孔IT9粗镗-半精镗30mm内孔IT9粗镗-半精镗M18x2mm的螺纹孔钻-攻螺纹4xM8的螺纹孔钻-攻螺纹底面4x7mm的光孔及背面16mm的锪平孔IT13钻-锪钻因为零件的生产纲领为大批量生产,故采用专用夹具,提高生产率。(1)工艺路线方案一工序1 金属型铸造工序2 清洗毛坯,并检验毛坯工序3 对毛坯进行时效处理工序4 粗、精铣阀体的底平面工序5 粗、精铣阀体的顶面工序6 粗、精铣30x30的凸台工序7 粗、精铣50mm圆柱的前端面工序9 粗镗、半精镗底面25mm内孔、倒角3x30工序10 钻底面的4x7mm的光孔及背面16的锪平孔 工序11 钻、扩、铰M18x2的螺纹
5、孔工序12 精镗、半精镗28mm、30mm的阶梯孔、倒角2x30工序13 钻4xM8的底孔,攻M8的螺纹孔工序14 去毛刺工序15 检验入库(2) 工艺路线方案二工序1 金属型铸造工序2 清洗毛坯,并检验毛坯工序3 对毛坯进行时效处理工序4 粗、精铣阀体的底平面工序5 粗、精铣阀体的顶面,35圆柱凸台的上端面工序6 粗、精铣30x30的凸台工序7 粗、精铣50mm圆柱的前端面工序8 钻底面的4x7mm的光孔及背面16的锪平孔工序10 粗镗、半精镗底面25mm内孔、倒角3x30工序11 钻4xM8的底孔,攻M8的螺纹孔工序12 精镗、半精镗28mm、30mm的阶梯孔、倒角2x30工序13 钻、扩
6、、铰M18x2mm的螺纹孔工序14 去毛刺工序15 检验入库(3) 工艺路线方案的比较与分析通过以上两个方案的比较,方案一是先加工直径25mm的孔以及阀体底面上的7mm的光孔和16mm的锪平孔,然后以25mm的孔作为主要定位基准,再使用工件的底平面上7mm孔作为辅助定位来加工4xM8的螺纹孔及直径28mm、30mm的阶梯孔。而加工工艺方案二则不相同,它是先加工4xM8的螺纹孔,然后再加工25mm的孔及直径28mm、30mm的阶梯孔。两套加工工艺方案经比较可看出,先加工直径25mm的孔及阀体底面7mm的光孔、16mm的锪平孔,然后再以此为定位基准加工M8螺纹孔和直径28mm、30mm的阶梯孔,这
7、样可以很好地定位夹紧并达到良好的表面粗糙度要求。结合上述的方案一和方案二的比较,因此工艺路线方案一更加合理。以上工艺过程见下表2-2:表2-2 机械加工工艺过程综合卡片工序号工序名称工序内容工序简图机床工艺装备1金属型铸造铸造 2清洗检验清洗毛坯并检验3热处理时效处理4铣底面粗、精铣阀体的底面X5032型立铣三爪卡盘硬质合金端面铣刀游标卡尺5铣顶面粗、精铣阀体的顶面X5032型立铣三爪卡盘硬质合金端面铣刀游标卡尺6铣凸台粗、精铣30x30的凸台X5032型立铣台虎钳立铣刀游标卡尺7铣端面粗、精铣50mm圆柱的前端面X5032型立铣台虎钳 硬质合金端面铣刀游标卡尺8车内孔、螺纹孔车M36x2mm
8、底孔、车螺纹、倒角CA614045内圆车刀60内螺纹车刀倒角车刀游标卡尺专用夹具9镗内孔粗镗、半精镗25mm的孔、倒角3x30CA6140专用夹具单刃镗刀倒角车刀游标卡尺10钻孔钻47mm通孔、锪平孔16mmZ525型立式钻床7高速钢麻花钻 16 高速钢 锪钻 游标卡尺 台虎钳11钻、扩、铰螺纹孔钻、扩、铰M18x2mm的螺纹孔Z525型立式钻床16高速钢麻花钻扩孔钻铰刀游标卡尺台虎钳12镗阶梯孔精镗、半精镗28mm30mm的阶梯孔、倒角2x30CA6140专用夹具单刃镗刀倒角车刀游标卡尺13钻底孔、攻螺纹钻4XM8的底孔、攻M8螺纹孔 Z525型立式钻床6.7高速钢麻花钻M8丝锥游标卡尺专用
9、夹具14去毛刺去毛刺 15 检验 入库 检验 入库2.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定阀体零件的生产类型为批量生产,为了保证零件的生产效率以及加工质量,该零件的生产宜采用铸造。阀体零件上M36x2的螺纹底孔、25mm的内孔、28mm,30mm的阶梯孔都可以通过铸造得到预先孔;而M18的螺纹内孔、阀体底面4x7的光孔,16锪平孔、以及螺纹M8-7H的孔则是由后续的机械加工所得到的。在阀体零件图1-1中可以看出25内孔表面、35圆柱凸台的上端面、以及28、30的阶梯孔的表面粗糙度要求最高,表面粗糙度为Ra1.6,所以加工过程中对于几个内孔而言分别要经过粗镗-精镗;对于上端面来说则需要经过
10、粗铣-精铣来完成。所得机械加工余量及毛坯尺寸表2-3所示和毛坯图见图2-1:表23 机械加工余量及毛坯尺寸(mm)加工表面基本尺寸加工余量毛坯尺寸上下端面80686前后端面7067625内孔2561935上端面33628内孔2862230内孔30624图2-1 阀体零件毛坯图2.6 确定切削用量及基本工时 按照指导教师下发的毕业设计任务书的内容,下面仅对其中两道关键的工序的基本工时进行设计分析与计算。镗孔夹具工序12:粗镗、半精镗28mm、30mm的阶梯孔。选择的机床:CA6140型车床;因为零件的材料为HT200,故选择阀体的毛坯为铸件。阀体零件选择的毛坯为铸件,而且待加工的内孔的表面粗糙度
11、要求也比较高,已达到Ra1.6的精度要求,因此在加工此阶梯孔的时候需要先进行粗镗加工,之后再用半精镗来达到的Ra1.6的精度。所以整个加工过程要分四次走刀,粗镗内孔时的加工余量为2mm,精镗内孔时的加工余量为1mm。(单边)1. 粗镗工步一:粗镗内孔28mm,孔深为15mm(1)刀具的选择此次阶梯孔的加工所用的刀具是单刃镗刀,查切削用量手册表1.1,选择的机床是CA6140。由于孔深为15mm,查切削用量手册表1.5,应选用圆形镗刀,刀片厚度为4.5mm,刀杆直径为16mm。根据切削用量手册中表1.2,选择镗刀材料为硬质合金,YG6。镗刀可选择:Kr=60,0=25,0=10,r =15, =
12、 10, =0.4mm。镗刀的卷屑槽的各个参数为:Rn=5mm、 =0.7mm、 =5mm。(2)切削用量的选择1)确定切削深度因为粗加工时的加工余量仅为4mm,即单边余量为2mm,考虑到孔的表面粗糙度及精度要求,即 = (2-1)式中: 切削深度 需要加工的孔径 未经加工的孔径故 =2mm2)确定进给量f经参考切削用量手册中表1.5可知,在对阀体零件进行粗镗时,因为镗刀杆的直径为16mm,孔深为15mm。即当结合CA6140机床的说明书可确定进给量 f=/r对切削加工时的进给量是否满足镗刀的强度和机床的强度要求进行校核。 镗刀刀片的强度校核:根据切削用量手册中的表1.9可以得出,在对灰口铸铁
13、的材料进行加工时,它的强度为200MPa,r =35, 4mm,刀片厚度为4.5mm,因为加工的工件材料为灰口铸铁,所以应该将查得的进给量乘上系数k=1.6; 故镗刀刀片的强度所允许的进给量为 查阅切削用量手册中表1.9,当镗刀的 =60时,进给量应该乘上修正系数k=0.6,由于加工时有冲击,因此进给量应该减小20%,所以镗刀的刀片所能够允许的实际进给量为 经过校验刀片的强度能够允许的进给量要比所加工时的进给量大,因此f=0.20mm/r满足。 CA6140机床的进给强度的校核通过查切削用量手册当中的表1.27,CA6140机床的进给机构能够满足的走刀力为F =3530N。由于200MPa,而
14、且f=0.20mm/r, 2.8mm,查切削用量手册中表1.17,可以得到走刀力为=670N因此在切削加工过程中,镗刀的实际走刀力为: = KMF 式中:修正系数;查切削用量手册知: : 理论走刀量故 =670x1.0=670N 经过校验因为切削加工时镗刀所受的走刀力比CA6140机床的进给机构所允许的走刀力要小。因此,所选择的进给量f=/r在切削加工过程中是可用的。(3)镗刀的磨钝标准和耐用度的选择 根据加工材料及加工方法,镗刀后刀面的最大磨损限度为;切削加工时的耐用度为T=3600s。 (4)切削速度v通过查切削用量手册中的表12得,当使用YG6牌号的镗刀加工时,由于阀体零件的强度200M
15、Pa,HT200的灰口铸铁,f=0.20mm/r, 4mm。可得到切削速度为Vt =1.5m/s。因为 V= (2-2)式中: 为理论切削速度 为切削速度的修正系数根据查阅切削用量手册可以得到切削速度的修正系数为=1.0(表21-6)、=1.0(表11)、=1.0(表21-9)、=0.88(表21-7)、=0.8(表21-5)因此 V= 主轴转速: (2-3)式中: D为孔的直径 V为理论切削速度所以主轴转速查阅切削用量手册中表1.27可知,CA6140车床在切削过程中的转速可以选择为:此时,可以算出实际的切削速度为:根据切削用量手册中的表1.21中的计算公式也可以算出切削速度。 其计算公式为
16、 (2-4)式中: 切削速度系数; m、分别是T、和 f的指数;根据切削用量手册当中表1.21可知,所有的系数和指数分别是:,。由于加工的是内圆柱面,最后应该要以加工外圆时的切削速度乘上系数0.9。所以因此,通过查阅切削用量手册当中的表1.27,选择相应的转速,此结果与上述的查表法所得到的结果类似,故主轴转速为。(5)对机床的功率进行校核查切削用量手册当中表1.19可得到,由于灰口铸铁的强度为200MPa,时,可知。切削过程中的切削功率的修正系数查切削用量手册表22-3得:,。所以 。加工过程中的切削功率也可通过公式计算得到即: (2-5)式中: 为硬质合金车刀加工时的主切削力; V为切削速度
17、。查切削用量手册当中的表1.13可知,由于阀体零件的材料强度200MPa,f=0.20mm/r, 2.8mm;时,可以得到主切削力=840N,且主切削力的修正系数为,。所以,因此,查切削用量手册当中表1.27得,当转速n=15r/s时,CA6140车床的主轴所允许的功率为,所以。因此之前选择的切削用量可以在CA6140车床上进行。综上所述:、。(6)计算基本工时 (2-6)式中:L=,l=15mm,查阅切削用量手册中表1.20可以得镗削加工时的入切量以及超长量,因此 工步二:粗镗内孔30mm,孔深为40mm。 (1)刀具的选择同粗镗内孔30mm的所选用的刀具:YG6硬质合金;选择圆形镗刀,刀片
18、厚度4.5mm,刀杆直径16mm。查阅切削用量手册镗刀可选择:Kr=60,0=25,0=10,r =15, = 10, =0.4mm。镗刀的卷屑槽的各个参数为:Rn=5mm、 =0.7mm、 =5mm。(2)切削用量的选择1)确定切削深度因为粗加工时的加工余量仅为4mm,即单边余量为2mm,考虑到孔的表面粗糙度及精度要求,由公式(2-1)故 =2mm2)确定进给量f参考切削用量手册中表1.5可知,在对阀体零件进行粗镗时,因为镗刀杆的直径为16mm,孔深为40mm。即当结合CA6140机床的说明书可确定进给量 f=/r对切削加工时的进给量是否满足镗刀的强度和机床的强度要求进行校核。 镗刀刀片的强
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- 阀体 零件 机械 加工 工艺 装备 设计 42
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