盘盖类零件毕业设计说明书Word下载.docx
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该零件属于盘盖类零件,该阀盖起到连接液体管道、保护阀体、遮拦灰尘进入的作用。
它有多个基准,主要的基准面是左端面,Φ20的孔。
需要加工的孔有3个,Φ20、Φ28.5、和36。
右端有需要加工的3个回转台阶面。
其表面粗糙度的要求只有两种较高的为Ra12.5,较低的为Ra25。
选择材质为ZG25钢为常用的阀盖材料,硬度HRC30~45。
最大长度尺寸75mm,最大宽度尺寸75mm,最大高度尺寸53mm。
阀盖的主要工作表面为Φ20内孔的表面,在Φ36内孔安装密封圈,Φ41外圆柱面与阀体配合接触,Φ50台阶面与阀体配合,中间隔着一层调整垫,4个Φ14孔与阀体通过4个螺柱连接紧固在一起,左侧的螺纹与管道连接,流体从中流入或流出。
图1-1零件图在球阀装配图中的位置
1.1.2主要加工表面及其要求
1.孔径Φ20的孔
Φ20孔是与阀体相连通的通道,流体从中通过。
在加工过程中,Φ20孔是车螺纹M36×
2的工序基准也是钻4×
Φ14孔的加工基准。
表面粗糙度Ra为25μm。
2.Φ36沉孔
Φ36沉孔是阀盖与阀体连接时,其间安装密封圈的位置,孔深8mm。
孔内表面粗糙度为Ra12.5μm。
台阶面粗糙度Ra12.5μm。
3.Φ28.5沉孔
Φ28.5沉孔是与液体管道连接处。
深度为5mm。
孔内表面粗糙度为Ra12.5μm,台阶面Ra12.5μm。
4.75×
75右侧的台阶面
与Φ53孔相连的75×
75台阶面。
到右端面距离10mm。
表面粗糙度Ra25。
5.Φ53外圆柱面和端面
Φ53外圆柱台阶高度为1mm,外圆表面粗糙度Ra12.5μm,台阶面表面粗糙度Ra25μm。
6.Φ50圆柱面和端面
Φ50外圆柱面也是和阀体起配合作用的一个面,高度尺寸5mm,外圆表面粗糙度Ra12.5μm,台阶面Ra12.5μm。
7.Φ41圆柱面和端面
Φ41台阶高度尺寸4mm,外圆表面粗糙度Ra25μm,端面Ra25μm。
8.M36×
2螺纹和左端面
螺纹牙高2mm,螺纹长度16mm,左端面Ra25μm。
9.4个Φ14孔
4×
Φ14通孔长度为12mm。
图1-2球阀阀盖零件图
1.2毛坯的选择
1.2.1确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及其公差
①球阀阀盖零件材料为ZG25含碳量0.25%的铸钢,属大批量生产。
轮廓尺寸不大。
且有较多不需要切削加工表面,毛坯选用金属模砂型机器造型铸造成型。
②选择左侧75×
75平面为分型面,采用带型芯的分模造型,可多件同时浇注。
③由于75×
75方形块的四周侧面和左侧端面没有表面质量要求,所以不留切削余量,不需要切削。
加工过程中有利用不加工表面进行定位的,零件毛坯选为精铸件。
铸件尺寸公差等级为CT10。
查表Φ53端面和Φ36端面均留加工余量3.5mm。
Φ53外圆留加工余量7mm,Φ36外圆留加工余量75×
75方形面厚度尺寸12留单边加工余量4.5mm。
1.2.2确定毛坯的技术要求
①铸件不应有裂纹,砂眼和局部缩松、气孔及夹渣等缺陷。
铸件表面应清除毛刺、结瘤和粘砂等。
②退火处理硬度为174~207HBS,以消除内应力,改善切削加工性能。
③未注圆角为R1~R3㎜
④起模斜度为30′。
1.2.3绘制零件-毛坯合图
根据图1.1所示阀盖零件图,在各加工表面上加上机械加工的余量,绘制毛坯图,并标注尺寸和技术要求,如下图所示。
图1.2球阀阀盖毛坯图
1.3基准的选择
表1-1加工表面的基准
序号
加工部位
基准选择
1
Φ53外圆及端面
毛坯面Φ42外圆及端面
2
Φ20孔
3
Φ36外圆及端面
Φ53外圆
4
Φ28.5沉孔
Φ53外圆及Φ36端面
5
Φ50外圆及右端面
Φ36外圆
6
Φ41外圆及右端面
7
Φ36沉孔
Φ36外圆及Φ41端面
8
螺纹M36×
9
75×
75右表面
75左表面
10
Φ14孔
1.4拟订机械加工工艺路线
1.4.1确定各表面的加工方法
根据各加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求,选定如下加工方法:
Φ53外圆及端面选择车削,Φ36外圆及端面、Φ50外圆及端面、Φ41外圆及端面均选择车削。
Φ20通孔选择在车床上钻削。
Φ28.5沉孔、Φ36沉孔选择车削,螺纹M36×
2选择车削,75×
75右表面选择铣削,4×
Φ14孔选择在钻床上钻削。
具体加工方法的分析如下:
Φ53外圆:
表面粗糙度Ra12.5μm,端面表面粗糙度Ra25μm,公差等级IT11,查表可知粗车可达到要求。
Φ36外圆及端面:
端面的表面粗糙度为Ra25μm,公差等级IT11,Φ36外圆为后道工序车M36×
2螺纹作准备,外圆和端面均采用粗车。
Φ50外圆及端面:
此面为配合面,外圆和端面的表面粗糙度Ra均为12.5μm。
公差等级IT11。
Φ41外圆及端面:
外圆和端面表面粗糙度Ra均为25μm,公差等级IT11。
采用粗车。
Φ20孔:
表面粗糙度Ra25μm,公差等级IT12,采用在车床上钻削可达到要求。
Φ28.5沉孔:
孔深5mm,内圆柱面表面粗糙度Ra为12.5μm,台阶面表面粗糙度Ra12.5μm,公差等级IT12。
粗车可达到要求。
Φ36沉孔:
内圆柱面和台阶面的表面粗糙度Ra为12.5μm,公差等级IT11,查表知粗车及可。
2:
选择车削。
75右表面:
表面粗糙度Ra为25μm,公差等级IT12,采用粗铣。
Φ14孔,公差等级IT14,表面粗糙度为非去除材料方式获得。
1.4.2拟定加工艺路线
加工方案有以下两种,分别如表1-2、1-3。
表1-2加工方案一
工序号
内容
定位基准
装备
铸造
20
时效并毛坯复查
30
车Φ62端面至总长为56.5mm
毛坯Φ42外圆及端面
回轮式转塔车床、三爪卡盘
车Φ62外圆至Φ53
Φ42外圆
钻Φ20通孔
40
车Φ45左端面至总长53mm
车床、三爪卡盘
车Φ45外圆至Φ36
车Φ20孔至Φ28.5深5mm
50
铣75×
75左表面、Φ36端面
铣床、平口钳
60
车出Φ50外圆
Φ36外圆、右端面
车出Φ41外圆
车Φ20孔至Φ36深8mm
70
车螺纹M36×
心轴
80
钻4×
Φ40孔
专用夹具
90
去毛刺
100
清洗
表1-3加工方案二
1.4.3工艺路线方案的分析与比较
方案一
按工序集中原则组织工序,该零件在车床上只需装夹四次即可以完成大部分的部位,减少工件的装夹词素,工艺路线短,易于保证加工面的相互位置精度,减少工件在工序间的运输、辅助和准备时间。
效率高,更经济。
方案二
按照该加工方案加工,加工工序分散,在加工75×
75右表面时,定位采用了粗基准,影响到加工精度,后面又重复用到75×
75右表面为工序基准,影响更多的工序精度。
而且该表面为次要表面,不符合加工原则中的“先主要后次要的”加工原则。
该零件加工面分散要适应大批量生产,可以尽量采自动机床或专用机床配以专用夹具,尽量使工序集中以满足生产率和保证质量的要求,综合上面比较选择方案一更为合理。
1.5确定机械加工余量、工序尺寸及公差
加工余量可采用查表修正法确定。
确定工序尺寸的一般方法是:
由加工表面的最后工序往前推算,最后工序的工序尺寸按零件图样的要求标注。
当无基准转换时,同一表面多次加工的工序尺寸只与工序(或工步)的加工余量有关。
当基准不重合时,工序尺寸用工艺尺寸链求算。
中间工序尺寸按“单向、入体”原则标注,但毛坯和孔心距公差带一般取双向对称布置。
中间工序尺寸的公差可从相应的加工经济精度表中查得。
阀盖零件第一道工序各工步无基准转换,其余各表面加工均用统一基准且基准重合,故只需查得加工余量,便可确定工序尺寸。
根据上述资料和加工工艺,查各种表面的加工余量表分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差,如下表1-4所示。
表1-4机械加工余量及工序尺寸
工序内容
单边余量(mm)
工序尺寸
(mm)
表面粗糙度(μm)
3.5
56.5
25
4.5
Φ53
12.5
Φ20
53
Φ36
4.25
Φ28.5
12
1.5
Φ50
Φ41
M36*2
Φ14
1.6选择机床及工艺装备
1.6.1选择机床
(1)工序30、40、50、60
由于加工零件轮廓尺寸不大,该工序中又包含了十个工步,为减少装卸刀时间,因此,都选用C336-1型回轮式转塔车床比较合适。
(2)工序70
粗铣台阶侧面,为提高效率且考虑到是大批量生产,以所选用的机床使用范围较广为宜,因此,选用XA6132型卧式铣床能满足加工要求。
(3)工序80
由于孔的尺寸不大,故采用在摇臂钻床上在钻用夹具的辅助下进行钻孔效率更高,在钻模板上设计出四个孔,钻四个孔所用时间最短。
1.6.2选择刀具
该零件无特形表面,为适应大批生产,一般采用通用或标准刀具。
车床上粗车阀盖端面和外圆可以用95º
偏头车刀,加工Φ28.5和Φ36孔采用95º
偏头车刀。
75台阶面可以用粗齿圆柱形铣刀。
钻Φ20孔可选用Φ20mm直柄长麻花钻。
Φ14孔用Φ14mm直柄长麻花钻。
1.6.3选择夹具
该阀盖零件加工中,工序30、40、50、60采用三爪自定心卡盘,工序70采用铣夹具平口钳,工序80需用专用钻孔夹具。
1.6.4选择量具
该零件属批量生产,一般采用通用的量具。
分析零件个表面质量及公差等级要求,此零件各表面公差等级中最高为IT11的尺寸有Φ36沉孔,Φ41,Φ51,Φ53外圆。
最低为IT12的尺寸有75×
75、Φ28.5孔、Φ20孔。
在所有尺寸中公差值最小的Φ36公差值T=0.16mm,Φ41公差值T=0.16mm,Φ51和Φ53公差值T=0.19mm,Φ20公差值T=0.21mm,Φ28.5公差值T=0.25mm,75×
75公差值T=0.3mm。
查【6】表5-56工件公差在0.100~0.180计量器具不确定度允许值U1=0.009mm,公差数值0.180~0.320计量器具不确定度允许值U1=0.016mm。
查【6】表5-57可得出0~50尺寸范围分度值0.01内径千分尺不确定度U=0.008,分度值0.01外径千分尺不确定度U=0.004,50~100尺寸范围度值0.01外径千分尺不确定度U=0.005,均能满足U<
U1。
故选用量具如下:
75表面、Φ41、Φ51、Φ53外圆选用分度值0.01外径千分尺。
Φ36沉孔、Φ28.5孔、Φ20孔选用分度值0.01内径千分尺。
表1-6机床设备和工艺装备选择
机床设备和工艺装备
1.车Φ62端面至总长为56.5mm
2.车Φ62外圆至Φ53
3.钻Φ20通孔
C336-1型回轮式转塔车床,95º
偏头车刀,分度值0.01外径千分尺
95º
Φ20mm直柄长麻花钻,分度值0.01内径千分尺
1.车Φ45左端面至总长53mm
2.车Φ45外圆至Φ36
3.车Φ20孔至Φ28.5深5mm
偏头车刀,分度值0.01内径千分尺
铣75×
XA6132型卧式铣床,粗齿圆柱形铣刀,分度值0.01外径千分尺
1.车出Φ50外圆
2.车出Φ41外圆
3.车Φ20孔至Φ36深8mm
车螺纹M36×
钻4×
摇臂钻床,Φ14mm直柄长麻花钻,分度值0.01内径千分尺
1.7确定切削用量及基本工时
切削用量应在机床、刀具、加工余量等确定以后,综合考虑工序的具体内容、加工精度、生产率、刀具寿命等因素正确选择。
选择切削用量的基本原则是:
首先选取尽可能大的背吃刀量(即切削深度),其次要根据机床动力和刚性限制条件或已加工表面粗糙度的规定等,选取尽可能大的进给量f,最后利用切削用量手册选取或用公式计算确定最佳切削速度v
工序30
车Φ62右端面
步骤如下。
①确定被吃刀量
:
右端面总加工余量为3.5mm,一次走刀加工,
=3.5mm。
②确定进给量f:
根据【6】表5-102查得f=0.4~0.6mm/r;
查表【6】5-5根据机床的横向进给量,取f=0.39mm/r。
③确定切削速度Vc:
根据表5-109和表5-110,查得Cv=242,Xv=0.15,Yv=0.35,m=0.2修正系数KMv=1.18,KHv=1,Khv=0.85,Kkrv=0.81,
Ktv=1.0,刀具寿命选T=60min,故
Vc=
=99.9m/min
④确定机床主轴转速n:
n=
=513.1m/min
根据表5-5查得相近较小的机床转速为n=400r/min,所以实际的切削速度为Vc=77.9m/min。
⑤计算基本时间Tj:
切削加工长度L=60mm,端面车刀选用的主偏角Kr=95°
背吃刀量
=3.5mm,查表5-138和表5-139得:
l1=
/tanKr+(2~3),取l1=4mm;
l2=(3~5)mm;
批量生产l3=0。
L=(d-d1)/2+l1+l2+l3=68mm
Tj=Li/(nf)=0.39min
⑥辅助时间Tf:
查表5-152得,装夹工件的时间为0.8min,启动机床的时间是0.02min,启动调节切削液的时间为0.05min,取量并测量尺寸的时间为0.5min,共计Tf=1.37min。
Φ62外圆总加工余量为4.5mm,一次走刀加工,
=4.5mm。
根据表5-102查得f=0.4~0.6mm/r;
查表5-5根据机床的横向进给量,取f=0.39mm/r。
根据表5-109和表5-110,查得Cv=242,Xv=0.15,Yv=0.35,m=0.2,修正系数KMv=1.18,KHv=1,Khv=0.8,Kkrv=0.83,Ktv=1,刀具寿命选T=60min,故
=101.5m/min
=521.4m/min
根据表5-5查得相近较小的机床转速为n=400r/min,所以实际的切削速度为Vc=77.5m/min。
切削加工长度L=62mm,外圆车刀选用的主偏角Kr=95°
被吃刀量
=
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