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项目5盖类零件机械加工工艺编制模板

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项目5 盖类零件机械加工工艺编制 目 录
任务1 分析盖类零件的技术资料

任务2 确定盖类零件的生产类型
任务3 选定盖类零件的毛坯类型及其制造方法 任务4 拟定盖类零件的工艺路线 任务5 选择盖类零件的定位基准和工艺装备 任务6 设计盖类零件的加工工序

任务7 填写盖类零件的机械加工工艺文件
项目小结 同步练*5

项目5 盖类零件机械加工工艺编制

项目5 盖类零件机械加工工艺编制

任务1 分析盖类零件的技术资料
5.1.1、盖类零件的工艺特点 1.盖类零件的功用 盖类零件是指回转体零件中的盘状类零件,是机械加工中 常见的一种零件,如支承传动轴的各种形式的轴承盖、端 盖、法兰盘等。盖类零件通常在生产中起支承和导向作用, 有的还有密封或防尘等作用。 2.盖类零件的结构特点 由于功用不同,盖类零件的形状结构和尺寸有很大的差异, 但也有许多的相同点,具体如下: (1)主要表面内孔和外圆基本上都是回转面,它们有较高 的尺寸精度、形状精度和表面粗糙度要求,而且有高的同 轴度要求。 (2)长度L一般小于其外圆直径 d,通常L/ d <5。 (3)结构比较简单,多为扁*的圆形或方形盘状结构,如 图5-2所示。 盖类零件主体一般由多个同轴的回转体,或由一长方体与 几个同轴的回转体组成。此外,在主体上常有沿圆周方向 均匀分布的凸缘、肋条、光孔或螺纹孔等局部结构。

任务1 分析盖类零件的技术资料

3.盖类零件的主要技术要求 (1)孔的技术要求。 孔是盖类零件起支承或导向作用的最主要表面,通常与轴或轴承相配合。孔的直径 尺寸公差等级一般为IT7,精密轴套可取IT6。孔的形状精度,应控制在孔径公差以 内,一些精密盖类零件控制在孔径公差的1/2~1/3,甚至更严。为了保证零件的功用 和提高其耐磨性,孔的表面粗糙度值为Ra1.6~0.16μm。 (2)外圆的技术要求。 外圆是盖类零件的支承面,常以过盈配合或过渡配合与箱体或机架上的孔相连接。 外径尺寸公差等级通常取IT6~IT7,其形状精度控制在外径公差以内,表面粗糙度值 为Ra3.2~0.63μm。 (3)孔与外圆的同轴度要求。 当孔的最终加工是将盖类零件装入箱体或机架后进行时,盖类零件内外圆间的同轴 度要求较低;若最终加工是在装配前完成的,则同轴度要求较高,一般为 Φ0.01~Φ0.05mm。 (4)孔轴线与端面的垂直度要求。 盖类零件的端面(或凸缘端面)若在工作中承受载荷,或在装配和加工时作为定位 基准,则端面与孔轴线垂直度要求较高,一般为0.01~0.05mm。

任务1 分析盖类零件的技术资料

5.1.2、阀盖技术资料分析 1.分析阀盖的结构形状 (1)阀盖零件图(如图5-1所示) 采用了主视图和左视图两个视图来 表达其结构,其中主视图为全剖视 图,主要表达零件的内部结构和各 端面的轴向位置;左视图主要表达 零件的外形轮廓及主体上凸缘、沉 孔分布的情况。 (2)从主视图可以看出,阀盖由 多个同轴内孔和外圆组成。左端要 求加工M36×2外螺纹,另外主体上 沿圆周方向均匀分布有4个台阶沉 孔,由此可以想象出阀盖的结构形 状如图5-3所示。

任务1 分析盖类零件的技术资料

2. 明确阀盖各部分的作用 查阅阀盖的轴测装配图(如图5-4所示),可知 阀盖是常见球阀上的一个零件,阀盖2和阀体1 用四个双头螺柱6和螺母7连接,用调整垫片5调 节阀芯4与密封圈3之间的松紧程度,在阀体上 有阀杆12,阀杆下部有凸块,榫接在阀芯4上的 凹槽中。为了密封,在阀体与阀杆之间加进填 料垫8、填料9和10,旋入填料压紧套11压紧。 经分析可以看出:阀盖(图5-5所示)Φ 50f7 外圆装配于阀体内孔,是阀盖的支承面; Φ30H7台阶孔用于压紧密封圈,是起密封作用 的重要表面;N面(如图5-5所示)为轴向配合 面,与阀芯圆球面配合;M面为装配基面,与阀 体的装配面接合,阀盖用螺柱固定在阀体上。

任务1 分析盖类零件的技术资料

3.确定阀盖的关键加工表面 对照阀盖零件图(如图5-1所示)可以看出: (1) Φ 30H7台阶孔、Φ 50f7外圆具有较 高的尺寸精度(IT7级)和相互位置精度(同 轴度Φ 0.03),表面粗糙度要求为Ra1.6um, 是加工的关键表面。 (2)M、N面距离尺寸为,尺寸精度要求 不高(查附表1《标准公差数值》可知约为 IT11级),但M面位置精度要求较高(与Φ 30H7内孔轴线垂直度允差为0.04mm), 且为装配基准面,N面为轴向配合面,因此 也应确定为加工的关键表面。 (3)右端Φ40外圆、M36×2外圆螺纹、 左端Φ20内孔及4×Φ 7沉孔的尺寸精度要 求较低(未注公差),表面粗糙度也不高, 是加工的次要表面。

任务2 确定盖类零件的生产类型
1.计算阀盖的生产纲领 阀盖的生产纲领计算如下: N=Qn(1+a)(1+b)=60000×(1+8%)×(1+1%) =65448(件/年) 2.确定阀盖的生产类型及其工艺特征 根据阀盖的生产纲领(65448件/年)及产品类型(球阀属于轻型机械),查附表16《机 加工各种生产类型的生产纲领及工艺特点》可得,阀盖的生产类型为大量生产,工艺特 点见表5-2。

任务3 选定盖类零件毛坯类型及其制造方法
5.3.1 盖类零件毛坯的选定 1.盖类零件的材料 盖类零件材料的选择主要取决于零件的功能要求、结构特点及使用时的工作 条件,常采用铸铁、碳钢、青铜黄铜或粉末冶金等材料制成。 2.盖类零件的毛坯选择 盖类零件毛坯制造方式的选择与毛坯结构尺寸、材料和生产批量的大小等 因素有关。若孔径较大(直径大于 20mm )时,常采用铸件、型材或带孔的 锻件;若孔径较小(直径小于 20mm )时,一般多选择棒料,或采用实心铸 件; 毛坯的铸造方法有很多种,如砂型铸造、压力铸造、离心铸造、金属型铸造、 失腊铸造等,其中砂型铸造是最常用的方法。 当生产批量较小时、砂型铸造一般采用木模手工造型。木模制造投入费用较 低,毛坯尺寸不受限制,适用于大件和小批量生产。 当生产批量较大时,砂型铸造一般采用金属模机械造型,紧砂与起模工序均 采用机械化代替手工操作,生产率高。但需配备金属模板和相应的造型设备, 一次性投入费用较高,适用于大批大量生产。

任务3 选定盖类零件毛坯类型及其制造方法
5.3.2 阀盖毛坯实例分析 1.确定阀盖毛坯的类型及其制造方法 (1)选择毛坯类型。由附表7《常用毛坯类型》可知,铸铁材料的零件一般 情况下只能采用铸件。根据阀盖的制造材料(灰铸铁HT200)可以确定,毛 坯类型为铸件。 (2)选择毛坯制造方法。查附表16《机加工工作各种生产类型的生产纲领 及工艺特点》,由于阀盖的生产类型为大量生产,因此毛坯制造采用金属模 机器造型的铸造方法,可以获得较高的生产效率和精度。 2.估算阀盖毛坯的机械加工余量 根据阀盖毛坯的最大轮廓尺寸(Φ 80)和加工表面的基本尺寸(按最大尺寸 Φ50),查附表2《铸件的机械加工余量》(按中间等级2级精度查表)可得 出,顶面的机械加工余量为4,底面及侧面的机械加工余量为3。为统一起见 各加工表面的机械加工余量统一取4。查附表5《铸件的尺寸偏差》可得出, 阀盖毛坯的尺寸偏差为±0.5。

任务3 选定盖类零件毛坯类型及其制造方法
3.绘制阀盖毛坯简图 阀盖的毛坯简图(如图5-6所示)的绘制步骤如下: (1)用双点划线画出零件主要视图,只画主要结构,次要细节不画,非毛 坯制造的孔可以不画。 (2)将加工余量按尺寸用粗实线画在表面轮廓外。 (3)加粗或加深毛坯轮廓线,在余量层内打上网络线,以区别剖面线。 (4)标注毛坯的主要尺寸。

任务4 拟定盖类零件的工艺路线
5.4.1 内孔表面的加工方法 1.钻孔 用钻头在工件实体部位加工孔称为钻孔。钻孔属粗加工,可达到的尺寸公差 等级为IT13~IT11,表面粗糙度值为Ra50~12.5μm。由于麻花钻长度较长, 钻芯直径小而刚性差,又有横刃的影响,故钻孔有以下工艺特点: (1)钻头容易偏斜。(2)孔径容易扩大。(3)孔的表面质量较差。钻削时 切屑较宽,在孔内被迫卷为螺旋状,流出时与孔壁发生摩擦而刮伤已加工表 面。(4)钻削时轴向力大。

任务4 拟定盖类零件的工艺路线
2.扩孔 扩孔是用扩孔钻对已钻出的孔做进一步加工,以扩大孔径并提高精度和降低表面粗糙 度值。扩孔可达到的尺寸公差等级为IT11~IT10, 表面粗糙度值为Ra12.5~6.3μm, 属于孔的半精加工方法,常作铰削前的预加工,也可作为精度不高的孔的终加工。 扩 孔钻的结构与麻花钻相比有以下特点: (1)刚性较好。(2)导向性好。(3)切屑条件较好。因此扩孔与钻孔相比,加工 精度高,表面粗糙度值较低,且可在一定程度上校正钻孔的轴线误差。适用于扩孔的 机床与钻孔相同。

任务4 拟定盖类零件的工艺路线

3.铰孔 铰孔是在半精加工(扩孔或半精镗)的基础上对较小的孔进行的一种精加工方 法。铰孔的尺寸公差等级可达IT9~IT6,表面粗糙度值可达Ra3.2~0.2μm。 铰孔的方式有机铰和手铰两种。在机床上进行铰削称为机铰,如图5-11所示; 用手工进行铰削称为手铰,如图5-12所示。

任务4 拟定盖类零件的工艺路线

4.镗孔 镗孔是用镗刀对已钻出、铸出或锻出的孔做进一步的加工。可在车床、镗床 或铣床上进行。镗孔是常用的大孔加工方法之一,可分为粗镗、半精镗和精 镗。粗镗的尺寸公差等级为IT13~IT12,表面粗糙度值为Ra12.5~6.3μm; 半精镗的尺寸公差等级为IT10~IT9,表面粗糙度值为Ra6.3~3.2μm;精镗 的尺寸公差等级为IT8~IT7,表面粗糙度值为Ra1.6~0.8μm。如图5-13所 示为在车床上镗孔。 在车床上镗孔多用于加工轴类、盖类和小型叉架类零件的孔。由于是工件旋 转、车刀移动,孔径大小可由车刀的切深量和走刀次数予以控制,操作较为 方便。

任务4 拟定盖类零件的工艺路线
5.磨孔 磨孔是孔的常用精加工方法,在内圆磨床进行,如图5-14所示。磨孔不仅能获得较高 的尺寸精度和表面质量,而且还可以提高孔的位置精度和孔的轴线的直线度。内圆磨削 与外圆磨削相比,工作条件较差:砂轮直径小,刚性差,排屑和散热困难,生产率低。 精度可达IT7,Ra1.6~0.4 μm。 6.拉孔 拉孔是大批大量精加工孔的方法,在拉床上进行,如图5-15所示。加工时以孔本身定 位,不能修正孔的轴线歪斜。生产率高,但刀具复杂。精度可达IT8~IT7,Ra0.8~ 0.4μm。 7.光整加工孔 (1)研磨孔。研磨是一种光整加工方法。孔的形状精度有相应的提高,但不能提高位 置精度,精度可达IT7~IT6,Ra0.4~0.025μm。 (2)珩磨孔。珩磨是用珩磨头对孔施加一定压力,当其旋转及作直线往复运动时, 即可切除极小的加工余量。 精度可达IT7~IT6,Ra0.4~0.025μm。

任务4 拟定盖类零件的工艺路线

5.4.2、盖类零件的一般加工工艺路线 盖类零件加工中的主要难点是如何保证主要表面的同轴度及装配基面与内孔 轴线的垂直度。可以采取以下三种方案: 1.在一次安装中完成内、外主要表面及端面的全部加工 内、外主要表面及端面的全部加工在一次安装中完成,这样可消除工件的安 装误差,并获得很高的相互位置精度。但由于盖类零件长度短,不一定有足 够的装夹长度,故多用于尺寸较长的盖类零件或多件合并车削加工。 2.先加工孔,主要表面的加工分在几次安装中进行 先加工孔至零件图尺寸,然后以孔为精基准加工外圆。由于使用的夹具 ( 通常为心轴 ) 结构简单,而且制造和安装误差较小,因此可保证较高的 相互位置精度,在盖类零件加工中应用较多。 3、先加工外圆,主要表面的加工分在几次安装中进行 先加工外圆至零件图尺寸,然后以外圆为精基准完成内孔的全部加工。该方 法工件装夹迅速可靠,但一般卡盘安装误差较大,使得加工后工件的相互位 置精度较低。如果欲使同轴度误差较小,则须采用定心精度较高的夹具,如 弹性膜片卡盘、液性塑料夹头、经过修磨的三爪自定心卡盘和软爪等。

任务4 拟定盖类零件的工艺路线
5.4.3、转塔车床介绍 1.转塔车床是一种多刀、多工位加工的高效机床,能完成普通车床上的各 种加工工序。工件一次装夹,可完成多个圆柱面和端面的车削加工(见图516),加工质量稳定,生产效率比普通车床高2~3倍,非常适合大批大量生 产。

任务4 拟定盖类零件的工艺路线

5.4.4、阀盖工艺路线实例分析 1.选择阀盖各表面的加工方法

任务4 拟定盖类零件的工艺路线

2.初步拟定阀盖机械加工工艺路线 (1)划分加工阶段 根据表5-3和相关知识可知,阀盖主要表面的加工可划分为粗加工、 半精加工和精加工三个阶段。由于没有高于IT7级的高精度表面,考 虑到工序过于分散,装夹次数太多,反而影响生产效率,所以合并 为粗加工、精加工两个阶段即可。 根据阀盖的生产类型为大量生产,组合工序既可按工序分散原则, 也可按工序集中原则。考虑到要充分利用现有资源中的半自动转塔 车床,因此尽量采用多刀多工位加工,组合工序遵循工序集中原则。 (2)安排加工顺序 根据盖类零件的一般加工工艺路线,阀盖宜先安排基准表面(内孔) 的加工,然后再安排主要外圆表面的加工,最后安排次要表面的加 工,这样既可保证较高的位置精度,又使专用夹具的设计制造比较 简单。

任务4 拟定盖类零件的工艺路线
5.4.4、阀盖工艺路线实例分析 1.选择阀盖各表面的加工方法

任务4 拟定盖类零件的工艺路线
通过上述两个方案的综合比较,选择方案一。 3.选择加工设备 根据阀盖的大批生产的工艺特点,工序70建议设计专用多轴钻孔机床,其余 采用现有通用设备。

任务5 选择盖类零件的定位基准和工艺装备
5.5.1、盖类零件定位基准和工艺装备的选择 1.盖类零件定位基准的选择 (1)盖类零件的粗基准。一般选择不加工的或重要的外圆表面作为定位粗基 准,先加工内孔和端面,为后续工序以内孔为作精基准做好准备。 (2)盖类零件的精基准。盖类零件的加工,多以主要内孔作为精基准。因为 盖类零件的设计基准通常是内孔,利用内孔定位装夹较为方便,易于保证内、 外圆的同轴度及端面的垂直度。 当不能用内孔定位装夹时,可采用外圆表面及一端面作为精基准。如果内、外 圆同轴度要求较高,则须采用精度较高的定心夹具。 2.选择盖类零件的工艺装备 (1)夹具的选择。在单件小批生产中,盖类夹具应尽量选用通用心轴(圆柱 心轴及圆锥心轴等),在大批、大量生产中应根据工序加工要求设计制造高效 专用夹具。 (2)刀具的选择。在盖类零件加工中,内孔加工占重要地位。内孔加工的刀 具种类很多,按其用途可分为两类:一类是在实心材料上加工出孔的刀具,如 麻花钻、扁钻、深孔钻等;另一类是对工件已有孔进行再加工的刀具,如扩孔 钻、铰刀、镗刀等,尽可能选择标准刀具。 (3)量具的选择。

任务5 选择盖类零件的定位基准和工艺装备
5.5.2、阀盖加工定位基准和工艺装备选择实例分析 1. 选择阀盖的粗基准 如先加工阀盖的右端,则选择不加工的L面及Φ42外圆作为粗基准,能方便地 加工出M面和Φ30H7孔(精基准),还可以保证L面与Φ30内孔的轴线垂直,符 合粗基准的要求,如图5-17(a)所示方案一。 如先加工阀盖的左端,则选择不加工的Φ70外圆和没加工的M面为粗基准, 定 位面较短,装夹不太可靠,如图5-17(b)所示方案二。

任务5 选择盖类零件的定位基准和工艺装备
选择阀盖的精基准 (1) 对阀盖零件图(如图5-1所示)分析,Φ30H7孔轴线是高度 和宽度方向的设计基准,M面是长度方向的设计基准,如图 5-18所示。

任务5 选择盖类零件的定位基准和工艺装备
3.选择加工工艺装备 由于阀盖是大批大量生产,为提高生产率最好多采用专用工艺 装备,包括专用夹具、专用刀具和专用量具,根据需要,建 议在以下工序设计专用工艺装备,详见表5-6。

任务6

设计盖类零件的加工工序

5.6.1.工序简图的绘制方法 工序图是工序卡片上重要的内容,是操作工人的加工依据,它 明确了本工序的加工任务和技术要求,并指导岗位工人合理 选择定位基准和夹紧方式。在绘制工序简图时要注意以下问 题: 1工序图不必像零件图那样严格按照比例绘制,只需画出清晰的 加工部位示意图。 2.只绘制本工序的零件轮廓,可略去图中次要结构,加工表面 用粗实线表示,零件的结构、尺寸以本工序加工后的情况绘 出。 3.主视图与加工位置相一致。 4.工序简图应完整标注本工序尺寸精度、形位公差以及粗糙度, 工件定位及夹紧等内容也应标明。

任务6

设计盖类零件的加工工序

5.6.2 阀盖加工工序设计实例分析 1.确定阀盖各工序的加工余量及工序尺寸 (1)确定Φ30H7孔的加工余量及工序尺寸 ① Φ30H7孔的加工过程:先钻Φ20通孔,后分粗车、半精车、 精车三次完成,如图5-22所示。 ② 毛坯尺寸D 毛坯 =Φ20。 ③精车工序尺寸及其公差D精=Φ30H7。

任务6

设计盖类零件的加工工序

任务6

设计盖类零件的加工工序

(2).确定Φ50f7外圆的加工余量及工序尺寸

任务6
3. 确定各工序轴向尺寸

设计盖类零件的加工工序

任务6

设计盖类零件的加工工序

4.选择阀盖各工序的切削用量

任务6

设计盖类零件的加工工序

5.计算各工序工时定额 (1)计算各工序基本工时 根据附表15《典型加工情况下T基本的计算》查得, 车削工序的基本公式定额按下式计算: T基 = · i · 60 (秒)

任务6
(2) 计算各工序辅助工时

设计盖类零件的加工工序

任务6

设计盖类零件的加工工序

(3)计算各工序总工时 工序总工时=基本工时+各辅助工时

任务7

填写盖类零件的机械加工工艺文件

5.7 任务7

填写盖类零件的机械加工工艺文件

任务7

填写盖类零件的机械加工工艺文件

任务7

填写盖类零件的机械加工工艺文件

任务7

填写盖类零件的机械加工工艺文件

任务7

填写盖类零件的机械加工工艺文件

任务7

填写盖类零件的机械加工工艺文件

项目5 盖类零件机械加工工艺编制 项目小结
盖类零件的种类较多,如法兰盘、轴套、挡圈等均可归入这一类,其 工艺编制考虑的重点内容是内孔加工和内外圆同轴度要求的保证。 阀盖的毛坯简图与传动轴的基本相同,不同的是对于盖类零件需选用铸件 毛坯,要充分考虑铸造的工艺性,从结构上考虑减少铸造缺陷。 编制机械加工工序卡片其实就是机械加工过程卡片的细化,由于零件 是大量生产,因此确定定位基准、计算工序尺寸、绘制工序简图、选择工 艺装备、确定切削用量和工时定额等更需要合理准确,否则由于工艺文件 错误或不完善,将会带来很巨大的浪费。 工序简图是工人操作的依据及本工序检验的要求,为清晰起见,一般 只标注本工序相关的尺寸、形位公差粗糙度,对于工件的定位及夹紧则需 在视图中注明。 切削用量和工时定额的确定,在大量生产时为增加其准确性,在理论 计算的基础上需要不断实践来加以调整修改。 阀盖是大批生产类型,与单件小批生产传动轴的工艺特征大不相同。需要 填写的工艺文件除了工艺过程卡外,还需填写工序卡片。

项目5 盖类零件机械加工工艺编制
同步练* 5 一.问答题 5.1. 说明盖类零件的功用及结构特点。 5.2. 如何估算盖类零件的毛坯机械加工余量? 5.3. 转塔车床有哪些功用?与普通车床相比有哪些特点? 5.4. 为什么阀盖机械加工工艺编制提供了工艺过程卡和工序卡?而传动轴只需要提供工艺过程卡? 二.编工艺题 5.5 根据表5-1的编制依据,编制图5-25及图5-26所示零件的机械加工工艺。

项目5 盖类零件机械加工工艺编制




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