回油閥閥體《機械制造工藝學》課程設(shè)計說明書

機電及自動化學院《機械制造工藝學》課程設(shè)計說明書設(shè)計題目：回油閥工藝規(guī)程設(shè)計2023年7月前言《機械制造工藝學》課程設(shè)計是我們學完了機械制圖、機械制造工藝學、工程材料、機械設(shè)計、CAD/CAM等專業(yè)根底課和主要專業(yè)課，又經(jīng)過了機械設(shè)計課程設(shè)計之后，進行的又一次實踐性環(huán)節(jié)，特別強調(diào)對機械制造工藝學和工程材料這兩門課程的運用，同時也有對刀具和切屑的局部知識的綜合，因此這是我們對以前所學各門課程的一次較為深入的綜合總復(fù)習，同時還要對相關(guān)課外知識進行查閱和學習，也是一次對我們實際運用知識解決問題能力的練習。并且，這次課程設(shè)計同樣也會用到以前的金工實習和認知實習的相關(guān)知識，也可以說這是對兩次實習效果的一次檢驗。通過這次課程設(shè)計，將會穩(wěn)固對機械加工工藝規(guī)程設(shè)計的理論知識，并初步學會自己完成制定簡單零件加工工藝規(guī)程。這次的工藝規(guī)程課程設(shè)計，我自己找的題目是回油閥的工藝規(guī)程設(shè)計。它是一種閥體零件?；赜烷y，也叫做溢流閥，主要由閥體、閥門、彈簧、端蓋等組成，在油路中主要起限壓作用。希望通過對回油閥的加工工藝規(guī)程的設(shè)計，可以進一步學習《機械制造工藝學》并掌握簡單零件的加工工藝設(shè)計。雖然這是大學以來的第二次課程設(shè)計，但畢竟還是第一次接觸制造工藝設(shè)計，對知識掌握、熟悉程度以及綜合運用還會存在問題，因此在設(shè)計中難免會有考慮不周全或錯誤的地方，這些也是第一次設(shè)計時常見的問題，希望老師多多批評和指正。目錄1、任務(wù)介紹42、回油閥工藝分析43、回油閥工藝規(guī)程設(shè)計53.1、確定回油閥毛坯的制造形式53.2、制定工藝路線53.3、加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸確實定83.4、各種機床與刀具選擇103.5、確定切屑用量103.6、根本工時確實定113.7、計算時間定額和提高生產(chǎn)率的工藝途徑簡介213.8、工藝方案的比擬與技術(shù)經(jīng)濟分析224、小結(jié)235、參考文獻241、任務(wù)介紹本次《機械制造工藝學》課程設(shè)計我選擇的題目是“回油閥工藝規(guī)程設(shè)計〞。材料為HT200，生產(chǎn)批量為中批量生產(chǎn)，其他要求及零件參數(shù)見回油閥二維零件圖，要求設(shè)計該回油閥的機械加工工藝規(guī)程，具體要求內(nèi)容為：〔1〕根據(jù)生產(chǎn)類型，對零件進行工藝分析；〔2〕選擇毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖；〔3〕制訂零件的機械加工工藝過程，選擇工序加工設(shè)備及工藝裝備，確定各工序切削用量及工序尺寸，并計算工序的工時定額；〔4〕填寫工藝工序過程卡；〔5〕撰寫設(shè)計說明書；2、回油閥工藝分析回油閥材料為HT200，即灰鑄鐵。根據(jù)《機械工程材料》等相關(guān)資料可以知道：HT200鑄造性能好，工藝簡單，鑄造應(yīng)力小，易加工，需人工時效；有一定的機械強度及良好的減振性，流動性能好、體收縮和線收縮??；綜合力學性能低，抗壓強度比抗拉強度高約3-4倍；耐熱性較好；可承受較大的彎曲應(yīng)力；主要用于強度、耐磨性要求較高的重要零件和要求氣密性的鑄件。例如：汽缸、機體、齒條、鑄有導軌的床身、中等壓力〔800N/cm〕的液壓缸、泵閥體。因此回油閥毛坯可選用鑄件。生產(chǎn)批量為中批量生產(chǎn)，故毛坯精度應(yīng)為中等，加工余量中等；加工機床采用通用機床，；廣泛采用專用夾具，可調(diào)夾具；按零件產(chǎn)量和精度，局部采用通用刀具和量具，局部采用專用刀具和量具；局部采用劃線找正裝夾，廣泛采用通用或?qū)Ｓ脢A具裝夾；有較詳細的工藝規(guī)程，用工藝卡管理生產(chǎn)。根據(jù)零件圖可知，零件整體要求精度不是太高。其中2個Ф140的端面，左邊Ф120端面，右邊Φ110的端面的外表粗糙度要求Ra為6.3，平面度要求為0.05，通過初銑，半精銑，即可以到達題目粗糙度要求，0.05的平面度要求通用銑床即可到達要求。題目中3個Φ40的孔的粗糙度要求為Ra6.3，通過鉆孔加鉸孔可以到達題目要求。此外，左右兩個孔對左右端面分別有0.1的垂直度要求，兩孔有相對的0.1的平行度要求，因此在加工時，應(yīng)以端面為基準，加工Φ40的孔。Φ65的孔要求與閥門進行基孔制的7級配合，即加工精度應(yīng)到達Φ65，通過鉆孔，粗鉸，精鉸，可以到達要求。Φ70的內(nèi)孔階面可以通過拉刀拉削成型。3×45°的錐面要與閥門對研，外表粗糙度為Ra0.8，要經(jīng)過粗鏜，半精鏜，精鏜來實現(xiàn)。左右端面上的通孔粗糙度要求為Ra6.3，通過鉆孔，鉸孔可以到達要求。上下端面的螺孔通過鉆孔，鉆螺紋成型。另外，Φ70的內(nèi)腔只作儲存油液，起緩沖作用，沒有粗糙度和形位公差的要求，通過鏜削一次加工即可。零件上面其他包括端面外圓，肋板都是通過鑄造直接成型。3、回油閥工藝規(guī)程設(shè)計3.1、確定回油閥毛坯的制造形式根據(jù)回油閥材料〔HT200〕具有鑄造性能好，工藝簡單，鑄造應(yīng)力小，易加工，需人工時效；有一定的機械強度及良好的減振性，流動性能好、體收縮和線收縮??；綜合力學性能低，抗壓強度比抗拉強度高約3-4倍；耐熱性較好；可承受較大的彎曲應(yīng)力；同時工件作用為連接，不承受外部應(yīng)力，且沒有動載荷之類的影響。為提高加工效率，盡量使毛坯和零件圖接近，因此選擇毛坯的制造形式為鑄件形式。3.2、制定工藝路線根據(jù)零件的具體要求和各種加工方法所能夠到達的精度和粗糙度能力，以及各種機床的加工特點，查閱和參考《機械制造工藝學》和《機械制造技術(shù)根底課程設(shè)計指南》等資料，可得到各加工面的加工方法〔表1〕。表1回油閥各加工面的加工方法加工面尺寸及偏差精度粗糙度加工方案左右端面Φ140Ra6.3粗銑-半精銑上端面Φ120Ra6.3粗銑-半精銑下端面Φ110Ra6.3粗銑-半精銑3×Φ40的孔Φ40Ra6.3鉆-擴-鉸Φ65的孔Φ65H7Ra3.2鉆-擴-粗鉸-精鉸Φ70的內(nèi)腔Φ70Ra12.5鏜削3×45°錐面3×45°Ra0.8粗鏜-半精鏜-精鏜-磨削4×Φ16的通孔Φ16Ra6.3鉆孔-鉸孔4×M12-6H螺孔M12-6HRa6.3鉆孔-攻絲可行的加工路線的擬定：方案一：鑄件毛培——銑削左端面，右端面，上端面，下端面——鉆Φ40的3個孔——加工4個端面上的通孔和螺孔——鏜削Φ70的內(nèi)腔——鉆鉸Φ65的孔——鏜削3×45°的錐面——磨削3×45°的錐面。方案二：鑄件毛培——鉆擴3個Φ40的孔——銑削上端面，下端面，左端面，右端面——鉆Φ65的孔———鏜削3×45°的錐面——磨削3×45°錐面——鏜削Φ70的內(nèi)腔——加工4個端面上的螺孔和通孔。兩套工藝方案的比擬：此回油閥對端面以及內(nèi)孔外表的粗糙度要求不是很高，端面通過粗銑-半精銑可以到達要求，內(nèi)孔通過鉆鉸可以到達要求。有比擬高的精度要求的是Φ65H7這個與閥門配合的孔和3×45°這個與閥門對研的錐面，需要進行磨削加工，因此這兩個地方應(yīng)該留在工序的后面進行精加工。兩套工藝方案的差異主要在于先加工端面還是先加工內(nèi)孔?；赜烷y對內(nèi)孔與端面有垂直度的要求，對左端面和右端面上的孔有平行度要求，對上端面和下端面有平行度要求，對左端面與右端面也有平行度要求，假設(shè)先加工端面再加工內(nèi)孔，加工內(nèi)孔時即可以端面為基準，這樣內(nèi)孔與端面的垂直度容易得到保證，同時，加工端面時采用互為基準的原那么，端面之間的平行度也容易得到保證。假設(shè)先加工內(nèi)孔，應(yīng)為此閥不是回轉(zhuǎn)體零件，因此，加工端面時不宜以內(nèi)孔作為定位基準。同時，先加工端面，在加工內(nèi)孔時一次裝夾可以同時加工端面上的螺孔和通孔，節(jié)省了裝夾的工時。因此，方案一，先加工端面，再加工內(nèi)孔的方案較優(yōu)，綜合考慮，選用方案一作為回油閥的工藝加工路線。裝夾及基準的選擇：根據(jù)互為基準的原那么，即加工左端面時以右端面作為基準面，再以左端面為基準加工有端面，這樣，左右端面的平行度即可得到保證。同理，加工上端面時以下端面作為加工基準面，再以上端面作為基準加工下端面。端面銑削過程中，選用夾具為適用于公稱直徑30-150的夾板。加工內(nèi)孔時，為了保證內(nèi)孔與端面的垂直度要求，選擇各個段面作為加工內(nèi)孔時的基準。因為本次設(shè)計的對象是中到大批量生產(chǎn)，同時此閥體采用通用夾具不易裝夾，可以設(shè)計此工序的專用夾具，斷面上的通孔和螺孔的加工亦可在此專用夾具上面完成?；赜烷y加工工藝的具體安排：表2回油閥加工工藝工序安排工序號工序內(nèi)容定位基準設(shè)備01粗銑、半精銑左端面右端面銑床粗銑、半精銑右端面左端面粗銑、半精銑上端面下端面粗銑、半精銑下端面上端面02鉆、擴、鉸下端面上Φ40的內(nèi)孔〔由上端面鉆通〕下端面及Φ120的外圓鉆床鉆、攻絲上端面的螺孔鉆、攻絲下端面的螺孔上端面及Φ110的外圓鉆、擴、鉸左端面上Φ40的內(nèi)孔右端面及Φ140的外圓鉆、鉸左端面上4×Φ16的通孔鉆、擴、鉸右端面上Φ40的內(nèi)孔左端面及Φ140的外圓鉆、鉸右端面上4×Φ16的通孔03鏜削Φ70的內(nèi)腔下端面及Φ120的外圓鏜床04擴、鉸Φ65的孔下端面及Φ120的外圓鉆床05鏜削3×45°的錐面下端面及Φ120的外圓鏜床06磨削3×45°的錐面下端面及Φ120的外圓磨床3.3、加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸確實定結(jié)合回油閥尺寸及查閱《機械制造技術(shù)根底課程設(shè)計指南》等資料得到相關(guān)數(shù)據(jù)可計算得到加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸如表3：表3回油閥加工余量、工序尺寸和毛坯尺寸等參數(shù)表加工面最終尺寸單邊余量工序尺寸毛坯尺寸Φ140、Φ120、Φ110的各個端面3.0粗銑左右端面189上下端面1451.5半精銑Φ40的孔1.00.125鉆→38.0擴→39.75鉸→400Φ652.50.250.05鉆→60.0擴→64.5粗鉸→64.9精鉸→650Φ16的通孔0.5鉆→15.0鉸→16.004×M12的螺孔鉆→10.2攻絲03×45°錐面0.30.10.1粗鏜→2.5×45°半精鏜→2.8×45°精鏜→2.9×45°磨削→3.0×45°Φ70的內(nèi)腔15粗鏜→7040據(jù)此可得到毛坯尺寸，故可得毛坯圖形如圖1圖1：回油閥毛坯圖加工時需要保證留有加工余量,最終尺寸加上各道工序加工余量即得到工序尺寸。3.4、各種機床與刀具選擇綜合考慮所要加工零件的尺寸及要加工外表所要到達的粗糙度機床與刀具如下：萬能升降臺銑床—————硬質(zhì)合金端面銑刀搖臂鉆床Z3050—————高速鋼鉆頭臥式鏜床T6113—————硬質(zhì)合金單刃鏜刀立式內(nèi)拉床———————專用拉刀臥式內(nèi)圓磨床——————砂輪3.5、確定切屑用量根據(jù)工件尺寸和相關(guān)要求，并參考《實用機械加工工藝手冊》、《機械工程手冊》等資料，可得工件尺寸和切屑深度的選擇為：端面粗銑每齒的進給量為0.2mm/z，進給速度為90m/min,半精銑的進給量為1.0mm/n,進給速度為60m/min。Ф40的孔鉆削進給量為1.0mm/r，進給速度為20m/min。Ф16的通孔鉆削進給量為0.7mm/r,進給速度為15m/min。Ф65的孔鉆削量為1.0mm/r，進給速度為20m/min。Ф70的內(nèi)腔鏜削進給量為0.5mm/r,進給速度為50m/min。3×45°錐面粗鏜的進給量為0.5mm/r,進給速度為50m/min,半精鏜的進給量為0.4mm/r，精鏜的進給量為0.3mm/r，磨削的橫向進給量為40mm/st，縱向進給量為0.01mm/r,工件的運動速度為0.2m/s。攻絲的進給量為0.3mm/r,速度為0.3m/s。3.6、根本工時確實定(1)、粗銑、半精銑Ф140的端面采用W18Cr4V硬質(zhì)合金端銑刀，齒數(shù)z=10，D=160mm切屑深度分別為:=3.0mm=1.5mm粗銑每齒的進給量=0.2mm/z半精銑的進給量為=1.0mm/n進給速度：=90m/min=1.5m/s=60m/min=1m/s那么粗銑每轉(zhuǎn)的進給量為：f=×z=0.2×10=2mm/r轉(zhuǎn)速：代人相關(guān)數(shù)據(jù)可得:=179.05r/min=119.37r/min根據(jù)機床型號，選擇轉(zhuǎn)速：=150r/min=118r/min根本時間其中，=160+140+10=310mm代人相關(guān)數(shù)據(jù)得：=62s=157.63s本工序的根本時間為：=219.63s〔2〕、粗銑、半精銑Ф120的端面，采用齒數(shù)z=8，D=125的端面銑刀切屑深度分別為:=3.0mm=1.5mm粗銑每齒的進給量=0.2mm/z半精銑的進給量為=1.0mm/n進給速度：=90m/min=1.5m/s=60m/min=1m/s那么粗銑每轉(zhuǎn)的進給量為：f=×z=0.2×10=2mm/r轉(zhuǎn)速：代人相關(guān)數(shù)據(jù)可得:=235r/min=152.79r/min根據(jù)機床型號，選擇轉(zhuǎn)速：=235r/min=150r/min根本時間其中，=125+120+10=255mm代人相關(guān)數(shù)據(jù)得：=40.67s=124s本工序的根本時間為：=164.67s〔3〕、粗銑、半精銑Ф110的下端面采用與工序〔2〕中相同的銑刀和切削速度。=125+110+10=245mm代人相關(guān)數(shù)據(jù)得：=39.07s=98s本工序的根本時間為：=137.07s〔4〕、鉆上下端面上Ф40的通孔鉆削過程為鉆孔到Ф25，再鉆到Ф38，擴孔到Ф39.75，鉸孔至Ф40。分別選用Ф25的高速鋼鉆頭，Ф38的高速鋼鉆頭，Ф39.75的擴孔刀具，Ф40的鉸刀。進給量=1.0mm/r切削速度:=20m/min=0.33m/s轉(zhuǎn)速：代人相關(guān)數(shù)據(jù)可得:=252.1r/min=165.86r/min=158.55r/min=157.56r/min根據(jù)機床型號，選擇轉(zhuǎn)速:=250r/min=160r/min=125r/min=125r/min切削速度v=fn：=4.17mm/s=2.67mm/s=2.08mm/s=2.08mm/s根本時間其中，=95+10=105mm代人相關(guān)數(shù)據(jù)得：=25.18s=39.33s=50.48s=50.48s本工序的根本時間為：+ +=165.47s〔5〕、鉆削左端面上Ф40的孔，鉆削過程和步驟與工序〔4〕相同其中，=90+10=100mm代人相關(guān)數(shù)據(jù)得：=23.98s=37.45s=48.08s=48.08s本工序的根本時間為：+ +=157.59s〔6〕、鉆削右端面上Ф40的孔，鉆削過程和步驟與工序〔4〕相同其中，=90+10=100mm代人相關(guān)數(shù)據(jù)得：=23.98s=37.45s=48.08s=48.08s本工序的根本時間為：+ +=157.59s〔7〕、鉆削左右端面上4×Ф16均布的通孔鉆削過程為先鉆孔到Ф15，再鉸至Ф16。鉆削的進給量為0.7mm/r進給速度：=15m/min=0.25m/s轉(zhuǎn)速：代人相關(guān)數(shù)據(jù)可得:=318.31r/min=298.42r/min根據(jù)機床型號，選擇轉(zhuǎn)速：=320r/min=250r/min切削速度v=fn：=3.73mm/s=2.92mm/s根本時間其中，=15+10=25mm代人相關(guān)數(shù)據(jù)得：=6.70s=8.56s工件上共有8個Ф16的通孔本工序的根本時間為：=122.08s〔8〕、鉆孔、攻絲4×M12-6H深15的螺孔工藝過程為先鉆孔到Ф10，再攻絲鉆孔的進給量為0.6mm/r切削速度:=15m/min=0.25m/s轉(zhuǎn)速：代人相關(guān)數(shù)據(jù)可得:=468.10r/min根據(jù)機床型號，選擇轉(zhuǎn)速:=400r/min切削速度v=fn：=4mm/s根本時間其中，=15+5=20mm代人相關(guān)數(shù)據(jù)得：=5s攻絲的進給量為0.3mm/r切削速度:=0.3m/s轉(zhuǎn)速：代人相關(guān)數(shù)據(jù)可得:=477.46r/min根據(jù)機床型號，選擇轉(zhuǎn)速:=400r/min切削速度v=fn：=2mm/s根本時間其中，=15+5=20mm代人相關(guān)數(shù)據(jù)得：=10s工件匯總需加工M12的螺孔8個本工序的根本時間為：=120s〔8〕、加工Ф65H7的孔該工序的工藝過程為先擴孔至Ф64.5，粗鉸至Ф64.9，精鉸至Ф65H7。鉆、擴、鉸選擇相同的進給量和進給速度。鉆孔的進給量為1mm/r切削速度:=20m/min=0.33m/s轉(zhuǎn)速：代人相關(guān)數(shù)據(jù)可得:=97.71r/min=97.11r/min=96.96r/min根據(jù)機床型號，選擇相同的轉(zhuǎn)速:=100r/min切削速度v=fn：=1.66mm/s根本時間其中，=40+5=45mm代人相關(guān)數(shù)據(jù)得：=27.11s本工序的根本時間為：T=4×=108.43〔9〕、鏜削3×45°錐面工藝過程為粗鏜、半精鏜、精鏜。進給量分別為：=0.5mm/r=0.4mm/r=0.3mm/s進給速度：=50m/min=0.83m/s轉(zhuǎn)速：代人相關(guān)數(shù)據(jù)可得:=396.30r/min根據(jù)機床型號，選擇轉(zhuǎn)速:=400r/min切削速度v=fn：=3.33mm/s=2.67mm/s=2mm/s粗銑使用2次走刀=1.80s=1.23s=1.5s〔10〕、磨削3×45°的錐面切削深度為0.1mm，工作臺單行程縱向進給量為fx1=40mm/st，縱向進給量為fy=0.01mm/r，工件的運動速度為v=0.2m/s根本時間：tj=帶入相關(guān)數(shù)據(jù)的：=20s〔11〕、鏜削Ф70的內(nèi)腔鏜削的進給量為0.5mm/r進給速度：=50m/min=0.83m/s轉(zhuǎn)速：代人相關(guān)數(shù)據(jù)可得:=396.30r/min根據(jù)機床型號，選擇轉(zhuǎn)速:=400r/min切削速度v=fn：=3.33mm/s其中，l=40+23=63mm從Ф40到Ф70的單邊加工余量為15，選擇每次走刀的加工量為1.5，需10次走刀。根本時間帶入相關(guān)數(shù)據(jù)得：=189.19s3.7、計算時間定額和提高生產(chǎn)率的工藝途徑簡介單件時間的計算公式為：由于生產(chǎn)批量為中批量，所以時間定額為：本次設(shè)計沒有具體計算輔助時間QUOTE、布置工作地點時間QUOTE和休息和生理需要時間QUOTE，在中批量生產(chǎn)中，輔助時間QUOTE可按根本時間的百分比進行估算，并在實際中修改，使之趨于合理。根本時間QUOTE和輔助時間QUOTE總和稱為操作時間，布置工作地點時間QUOTE一般按操作時間的2%QUOTE7%來計算，休息和生理需要時間QUOTE一般按操作時間的2%來計算。另外，由于生產(chǎn)批量為中批量，故忽略了準備與終結(jié)時間QUOTE。為了提高生產(chǎn)率，必須盡量減少時間定額，由于此處加工工藝已確定，故不能再減少根本時間，應(yīng)從以下三方面著手來減少時間定額以提高生產(chǎn)效率：〔1〕減少輔助時間和輔助時間與根本時間重疊；〔2〕減少布置工作地點時間；〔3〕減少準備于終結(jié)時間。3.8、工藝方案的比擬與技術(shù)經(jīng)濟分析在工藝規(guī)程設(shè)計最后一般還應(yīng)該對所設(shè)計工藝方案進行比擬與技術(shù)經(jīng)濟分析，主要評價指標為零件〔或工序〕的全年工藝本錢QUOTE和單個零件〔