制造课程设计-设计“阀腔”零件机械加工工艺规程及工艺装备

机械制造技术基础课程设计说明书设计题目：设计“阀腔”零件机械加工工艺规程及工艺装备设计者：王嵩班级：机械0805学号：0401080515指导老师：武美萍江南大学2011年7月6日目录TOC\o"1-5"\h\z机械制造技术基础课程设计任务书3\o"CurrentDocument"零件的工艺分析及生产类型的确定.4\o"CurrentDocument"选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图5.\o"CurrentDocument"选择加工方法，定制工艺路线6\o"CurrentDocument"工序设计7.\o"CurrentDocument"确定切削用量及基本时间9\o"CurrentDocument"夹具体设计11\o"CurrentDocument"设计小结1.2.\o"CurrentDocument"参考文献1.3.\o"CurrentDocument"附录14江南大学机械制造技术基础课程设计任务书题目：阀腔加工工艺规程及工艺装备TOC\o"1-5"\h\z内容：1.零件图张1毛坯图张1机械加工工艺过程卡片张1机械加工工序卡片张2夹具装配图张1\o"CurrentDocument"7.课程设计说明书份1每日一班原始资料：该零件图样，Q=20台/年，n=1件/台,每日一班江南大学2011-07-06零件的工艺分析及生产类型的确定零件的作用题目做给的零件是容积式压缩机用阀腔。容积式压缩机是通过压缩腔的内部容积缩小来提高气体或蒸气压力的压缩机。阀腔即为压缩机内部控制气流的阀门的主要零件。3 * 1 3 * 1 S 2.零件的工艺分析HDP L1 21[0..I侍诈也费令nim-群梆』作财机m廿年靴：.技*务由：・好史，曾作卷国］•耳有也眇•应冒5、施鼠•孔5 I1番T用奸IM村址5.#4:C'TOt-K-通过对该零件图的重新绘制，知原图样的师徒正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该零件属于箱体类零件，其大多数内腔不需要机加工，只需铸造成型即可，而上下表面有粗糙度要求，左侧有三个孔有精度要求和形位公差，这些需要机加工，还有就是一些无法铸造出来的孔需要钻出来，由于大多数孔无粗糙度要求，因此加工方便。图中只有110的沉孔有形位公差，加工较为复杂，其余加工都不成问题。应该说，这个零件加工性较好。3.零件的生产类型Q=20件/年，n=1件/台；结合生产实际，备品率o和废品率阶别取10%和1%。代入公式(2-1)得该零件的生产纲领N=20x1x(1+10%)x(1+1%)=2222件/年零件是压缩机上的阀腔，质量为15Kg，查表2-1可知其属于轻型零件，生产类型为中批生产。二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图选择毛坯该零件材料为QT450-10。为球墨铸铁，且零件年产量为2222件，属于批量生产，且零件尺寸不是很大，因此采用铸模成型，且使用砂型铸造里面的机器造型。确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差求最大轮廓尺寸根据零件图计算轮廓尺寸，长335.5mm，宽198mm，高85mm，故最大轮廓尺寸为140mm。选取公差等级CT由表5-1，铸造方法按机器造型、铸件材料按灰铸铁，得公差等级范围8~12级，取10级。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查得，公差带相对于基本尺寸对称分布。求机械加工余量等级由表5-5,砂型铸造、铸件材料按球墨铸铁，得机械加工余量等级范围E~F级，取F级。求RMA对所有加工表面取同一个熟知，由表5-4查最大轮廓尺寸为335mm、机械加工余量等级为F级，的RMA数值为2.5mm。求毛坯基本尺寸上下面属双侧加工，四个孔属于内腔加工，具体公式由5-1、5-2、5-3给出，这里不做具体计算，求得得结果如下表项目上下面11016520凸台公差等级CT101010101010加工面基本尺寸851101652016.5铸件尺寸公差3.23.63.23.22.42.4机加工余量等级FFFFFFRMA2.52.52.52.52.52.5毛坯基本尺寸91.6103.293.458.413.428.53.设计毛坯图见附录选择加工方法，定制工艺路线定位基准的选择本零件是箱体类零件，遵循“先面后孔、先粗后精”的原则，在加工上下表面的时候应互为基准，直至加工到所要精度。而扩中间孔的时候基准应为下表面、凸台孔和已经铸造好的76mm的孔。最后扩孔和攻丝的时候应为其他面和孔已加工好，基准可以任意选取。零件表面加工方法的选择本零件的加工面有平面、内孔、圆槽等，材料为球墨铸铁。以公差等级和表面粗糙度要求，参考指南有关资料，其加工方法选择如下。上下表面上表面粗糙度要求为Ra6.3um，需要粗铣和半精铣，下表面粗糙度要求为Ra1.6um，需要粗铣、半精铣和精铣。110165的孔已经先行铸好，只需要扩，但是孔径太大，没有合适的扩孔钻，，若使用镗孔则工件偏心较大，不合适转动，因此使用数控铣来进行扩孔，数控精度高，也比较好控制表面粗糙度。(3)20的孔表面粗糙度要求为Ra6.3um，只要进行扩孔即可。(4)剩余10个螺纹孔因没有精度要求，只要进行钻孔和攻丝即可。制定工艺路线工序I：以上表面为基准粗铣下表面。工序II：以下表面为基准粗铣和半精铣上表面。工序III：以上表面为基准半精铣和精铣下表面。工序IV:在数控铣床上以下表面、和凸台孔为基准粗铣和半精铣110的孔，粗铣、半精铣和精铣65和1的孔。工序V:以上表面和扩完的孔为基准，数控粗铣和半精铣底面环槽。工序VI：以下表面和凸台孔为基准，扩20的孔。工序VII：以下表面和凸台孔为基准，钻10个螺纹孔。工序VIII：以下表面和凸台孔为基准，扩4个底面孔。工序IX：以底面孔为基准锪平台工序X：以螺纹孔为基准进行攻丝。工序XI：钳工去毛刺。工序XII：终检。工序设计选择加工设备和工艺装备(1)选择机床根据不同的工序选择机床工序I、II、III是粗铣、半精铣和精铣。各工序工部差不多，成批生产不需要很高的生产率，故选用立式铣床就能满足要求。本零件外廓尺寸不大,精度要求不是很高，选用X52K立式铣床即可。工序IV、V为数控铣扩孔和铣环槽，精度要求较高，加工难度较大,因此选用XK8132数控铣床。工序VI、VII、VIII为钻孔和扩孔，精度不高，数量也不是很大，因此选用Z525立式钻床即可。选择夹具本零件除铣平面、去毛刺使用通用夹具外，其他各工序使用专用夹具。选择刀具在立式铣床上西平面一般选用三面刃铣刀，因为有平面精度较高，所以选择镶齿三面刃铣刀，因为铣削的平面较大，因此使用直径为250mm的大铣刀。在数控铣床铣内圆柱表面是应使用圆柱铣刀，由于需要铣削的内圆柱最小为65mm。因此选用D为50的圆柱铣刀。在铣底面环槽时，因为精度不是很高，只要一次加工，而且槽宽为7.5mm，因此选用直径为4.0的整体硬质合金直柄立铣刀。其余钻孔、扩孔和攻丝因精度不高，只需根据直径找到合适的刀具即可。选择量具本零件为中批量生产，一般尽可能采用通用量具。在铣上下表面时，最后所要的尺寸公差较大，使用游标卡尺即可测量，因此铣面时量具使用游标卡尺。在数控铣扩孔时，其所要精度要求较高，使用普通的游标卡尺无法满足要求，根据表5-109使用三牙锁紧式圆柱塞规。其他加工环槽和钻扩孔的精度要求都不是很高，使用普通游标卡尺测量即可。确定工序尺寸(1)确定圆孔的工序尺寸本零件个圆孔表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表加工表面工序双边余量工序尺寸及公差表面粗糙度/^m粗半精精粗半精精粗半精精110的孔4.82_108+0.5411O0.220_12.56.3_1的孔3.62197^0.220990.087010O0.05406.33.21.665的孔3.6216》0.190640.074065^0.04606.33.21.620的孔3.82_1&0.2702O-0.110_12.56.3(2)确定高度方向工序尺寸确定两加工面的工序加工余量如下表工序加工表面总加工余量工序加工余量I下3.31.8II上3.33.32.3III下3.33.30.5确定工序尺寸：根据每步加工余量、表面粗糙度和经济精度以及偏差入体原则来求得每步的工序尺寸。加工余量为1.8，粗糙度为6.3,精度IT13，所以得11=89.800弭加工余量为2.3,粗糙度为12.5,精度IT13,所以得L21=87.500加工余量为1,粗糙度为6.3,精度IT11，所以得L22=86.500.22加工余量为1,粗糙度为3.2,精度IT11，所以得L31=85.50022加工余量为0.5，粗糙度为1.6,精度IT7，所以得L32=8500.035确定切削用量及基本时间切削用量包括背吃刀量、进给量和切削速度。确定顺序是先确定、,再确定。由于大多数步骤书上都可以查到，这里不一一列举，这里只拿工序IV的数控铣扩孔来说明。本工序为数控铣扩孔，所选刀具为硬质合金圆柱形铣刀。铣刀直御=50mm，宽度L=50mm，齿数z=8。1.粗铣确定每齿进给量。根据表5-146，用YG6圆柱铣刀粗铣铸铁，铣床功率7.5kW,工艺刚性为中等，查得每齿进给量=0.14~0.24mm/z。现取=0.15mm/z。选择铣刀磨钝标准及耐用度。根据表5-149硬质合金钢圆柱铣刀直径小于80mm，耐用度=180。确定切削速度根据表2-17中公式计算：式中，=640,=0.42,=12,④校验机床功率=58,=L0,=3.6,=8,=0.37,=0.23,=0.15，=3.6,=111.6/10X111.6=^50~==0.15x8x710==0.8,=0.9,=1.0。114.88X1.8610符合条件。⑤基本时间205+345+315852=0.19'=°.4,=8,=LO。710/852/=0,=12,=114.88=0.211.01=61=0.14,0.9,半精铣确定每齿进给量。根据表5-146，用YG6圆柱铣刀粗铣铸铁，铣床功率7.5kW,工艺刚性为中等，查得每齿进给量=0.14~0.24mm/z。现取=0.15mm/z。选择铣刀磨钝标准及耐用度。根据表5-149硬质合金钢圆柱铣刀直径小于80mm，耐用度=180。式中，=640,=0.42, =12,确定切削速度根据表式中，=640,=0.42, =12,0.14,0.37,=0.23,=0.19,=0.4,0.14,:0.15,=2,=8,=1.0。=141.2/10X141.210X141.2 ,=9/x50=0.15x8x9=1080/校验机床功率=58， =1.0,=2，=58， =1.0,=2， =8,=0.8, =0.9,=1.0。0，=12， =0.9,=67.6267.62x2.35-~100.16符合条件。⑤基本时间67.62x2.35-~100.16符合条件。⑤基本时间3.精铣205+345+31510800.8=48确定每齿进给量。根据表5-146，用YG6圆柱铣刀粗铣铸铁，铣床功率7.5kW,工艺刚性为中等，查得每齿进给量=0.04~0.075mm/z。现取=0.05mm/z。选择铣刀磨钝标准及耐用度。根据表5-149硬质合金钢圆柱铣刀直径小于80mm，耐用度=180。确定切削速度根据表2-17中公式计算：式中，=640,=0.37,=0.23,=0.19,=0.4,=0.14,=0.42,=12,=0.05,=1,=8,=1.0。=174.6/10X174.610X174.6^5011TOC\o"1-5"\h\z=0.05x8X11=440/校验机床功率=58,=1.0,=0.8,=0.9,=0,=12,=0.9,=1,=8,=1.0。=14.8―10―100.043符合条件。基本时间205+315

-440-205+315

-440-1.18=71夹具体设计本夹具是工序IV用数控铣床铣扩孔的专用夹具。相关说明如下：定位方案工件是以底面凸缘上的13.mm的孔作为定位基准，采用一面两销的定位方案。在左上侧的孔用圆柱销定位，在其对角孔中利用菱形销或者削边销定位，在已经加工好的底面上用精度较高的平面定位，组成一面两销定位。其中平面限制3个自由度，圆柱销限制2个自由度，削边销限制一个自由度。夹紧机构根据生产率的要求该零件生产批量较高，且在数控机床上加工，需要较高的效率，以求节省时间。因此普通的机械式或者手动式夹紧机构不符合要求。由于整个铣削过程中切削力不是很大，且方向基本为水平，已经被两个定位销定位了，所以铣削力可以忽略不计。因此适合使用气动夹紧机构，方便、动作迅速且比较洁净，夹紧力也不是很大，不会损伤到工件。对刀装置因为是数控铣床，刀具由程序控制，因此不需要对刀装置。（4）夹具与机床连接元件采用标准定位键固定在夹具体底面同一直线的键槽中，并保证定位键宽度与机床工作台丁形槽相匹配的要求。（5）夹具体定位板与夹具体用螺钉连接，定位销在定位板上，定位板装在夹具体上后应先进行磨削，保证平面度和精度要求，定位销与定位板之间要保持垂直度要求。（6）使用说明安装工件时，按下放气按钮，气缸不充气，手抓在弹簧的作用下打开，然后将工件从上到下安放在夹具体中，主要是要将定位销对齐，然后将底面紧靠定位板，然后按下充气按钮，气缸活塞运动带动滑块使手抓夹紧工件。然后铣床开始工作。松开时仍然是按放气按钮便可使手抓松开，然后由下到上取出工件即可。（7）结构特点该夹具最主要的特点就是操作方便，只需按按钮即可，但是可能机械方面结构稍显复杂，不过为大批零件加工，省时是最重要的。由于采用了气动夹紧，精度较高，且与机床可以一起进行机电控制。设计小结经过了两周的课程设计，感觉自己收获颇丰。首先是进一步将强了对机械制造的认识，懂得了编制工艺规程的全过程，也深知这整个过程的不易。然后便是在整个设计过程并不是一帆风顺的，有的时候虽然向前走了，但是会后退去解决以前没有解决的问题，不过在这个过程中确实能够对问题有更深的理解。最后便是非常感谢老师细心的指导，哪怕对于我们很细小的问题也耐心解答，没有老师的指导我们也不能学习到如此之多的知识。八・参考文献略九.附录1.数控程序G01X26.639X27.435Y20.919%G03X27.435Y20.919I-27.435J-20.919G71O01Z-41.(F:\ProEWorkplace\class_design\class_design_2011_2\op010.ncl.1)X-26.639(07/08/11-:24:56)G03X-32.742Y7.083I26.639J-20.312N10T1M06G01X32.742S710M03G02X32.931Y-6.146I-32.742J-7.083GX170.5Y0.G01X-32.931G43Z20.H01G03X-27.328Y-19.375I32.931J6.146Z0.G01X27.328Z20.G01X-7.693G01Z-2.1F850.X-11.749G01X-7.693Y-32.604G01X31.882Z-71.X7.693G01X38.062G03X27.328Y-19.375I-7.693J32.604X-38.062G01X-27.328G03X-37.877Y-7.937I38.062J-7.G02X-32.931Y-6.146I27.328J19.375G01X37.877G01X32.931G03X32.743Y7.083I-32.931J6.146G01X31.215G01X-32.742X-31.215G01X26.639G01X8.245Z-73.Z-11.X-26.639X7.693G01X32.74