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闸阀阀体加工工艺设计说明书

目录

一前言 (1)

二设计任务 (1)

三闸阀阀体的工艺分析及生产类型的确定 (2)

(一)闸阀阀体的用途 (2)

(二)闸阀阀体的技术要求 (3)

(三)审查闸阀阀体的工艺性 (3)

(四)确定闸阀阀体的生产类型 (3)

四确定毛坯、绘制毛坯简图 (4)

(一)选择毛坯 (4)

(二)确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 (4)

(三)绘制闸阀阀体铸造毛坯简图 (5)

五拟定闸阀阀体工艺路线 (5)

(一)定位基准的选择 (5)

(二)表面加工方法的确定 (6)

(三)加工阶段的划分 (6)

(四)工序的集中与分散 (6)

(五)工序顺序的安排 (6)

(六)确定工艺路线 (7)

六机床设备及工艺设备的选用 (8)

(一)机床设备的选用 (8)

(二)工艺装备的选用 (8)

七加工余量、工序尺寸和公差的确定 (8)

(一)工序1——车侧法兰 (8)

(二)工序2——车另一侧法兰 (8)

(三)工序3——车上(中)法兰 (9)

(四)工序4——车阀座孔 (9)

(五)工序5——钻上(中)法兰孔 (9)

(六)工序6——钻侧法兰孔 (9)

I

八切削用量、时间定额的计算 (9)

(一)切削用量的计算 (9)

(二)时间定额的计算 (13)

九夹具设计 (14)

(一)工序4——车阀座孔夹具的设计 (15)

(二)工序5——钻上(中)法兰孔夹具的设计 (15)

(三)工序6——钻侧法兰孔夹具的设计 (16)

十阀座的焊接及密封面的研磨 (16)

(一)阀座的焊接 (16)

(二)阀座密封面的研磨 (17)

十一致谢 (17)

参考文献 (19)

附录 (20)

附录一闸阀阀体三维造型效果图 (20)

附录二闸阀阀体三维造型树 (21)

附录三闸阀阀体毛坯三维造型效果图 (22)

附录四闸阀阀体机械加工工艺过程卡片 (23)

附录五工序4的夹具装配图 (24)

附录六工序5的夹具装配图 (25)

附录七工序6的夹具装配图 (26)

II

一前言

毕业设计是一个综合性的教学实践环节,其主要目的是培养学生综合运用所学的基础理论、专业知识和基本技能,提高分析和解决工程实际问题的能力以及从事科学研究的能力,使学生受到一次较为系统的工程实践和科学研究的训练。身为机械工程及自动化专业的学生,本次我的毕业设计为机械加工工艺及工艺装备类的工程设计,以工艺工程师的基本训练为主,侧重典型产品的工艺、工装设计能力的培养,主要要求如下:在教师的指导下,能根据产品的技术要求和加工生产的技术条件,拟定合理的工艺方法和工艺规程方案,并绘制工艺流程图;

能独立完成工艺过程的工装装备设计计算,包括刀具、夹具、量具、模具等。正确地完成绘图工作;

能拟定产品生产工艺、安全技术规程及相关的工艺文件;

能对所拟定的工艺方案进行技术和经济效益的综合分析评价,提出可行性论证报告;

编写工艺、工装设计说明书。

二设计任务

图2-1、图2-2分别为某一16C-DN50型闸阀的阀体零件图的零件图和三维样图。已知:零件材料为WCB,年产量Q=8000台/年(每台一件)。试为该阀体零件编制工艺规程。

图2-1 闸阀阀体零件图

1

2

图2-2 闸阀阀体三维图

阀体三维造型效果详图及造型树参见附录一(闸阀阀体三维造型效果图)、附录二(闸

阀阀体三维造型树)。

三 闸阀阀体的工艺分析及生产类型的确定

(一) 闸阀阀体的用途

阀门是石油、化工、电站、长输管线、造纸、核工业、各种低温工程、宇航以及海洋采油等流体输送系统中的控制部件,具有导流、截止、调节、节流、防止逆流、分流或流 卸压等功能。用于流体控制的阀门,从最简单的截断装置到极为复杂的自控系统,其品种和规格繁多。闸阀是一种比较常见的阀门,其启闭件是闸板,闸板的运动方向与流体方向相垂直,闸阀只能作全开和全关 , 不能作调节和节流。闸阀阀体是闸阀结构中的重要组成部分,介质从阀体内通道流过,阀体内装有阀座密封圈,闸板下降时与阀座密封圈结合,闸阀关闭,介质不能流通,闸板上升时,闸阀开启,介质流通。

该闸阀阀体在工作过程中因阀体内部介质通道是直通的,介质成直线流动,流动阻力小,因此该零件所需满足的强度、刚度和韧性要求不高。该零件的主要工作表面为两

侧法兰面、上(中)法兰台阶孔φ11022.00+mm (H11)和阀座孔φ6812.00+mm (H10),在设计

3

工艺规程时应重点予以保证,尤其是两个密封面——上(中)法兰台阶孔φ11022

.00+mm (H11)和阀座孔φ6812.00+mm (H10)。

(二) 闸阀阀体的技术要求

将闸阀阀体的全部技术要求列于表3-1中。

表3-1 闸阀阀体的技术要求

加工表面 尺寸及偏差,mm 公差及精度等级

表面粗糙度Ra ,μm

形位公差,mm

两侧法兰端面距 250 IT12

6.3 上(中)法兰台阶孔

Φ11022

.00+

IT11 12.5 阀座孔 φ6812

.00

+

IT10 12.5 侧法兰孔 4-Φ18 IT12 12.5 上(中)法兰孔 6-Φ16 IT12 12.5 其余加工表面

IT12

12.5

(三) 审查闸阀阀体的工艺性

分析零件图可知,两侧法兰端面作为连接密封作用,故而粗糙度要求稍微高些(Ra6.3

μm );上(中)法兰Φ11022.00+mm 台阶孔要与阀盖配合,采用基孔制H11;φ6812.00+mm 阀

座孔要与阀座配合,采用基孔制H10;侧法兰4-Φ18mm 孔和上(中)法兰6-Φ16孔的端面均为平面,可以防止加工过程中钻头钻偏,以保证孔的加工精度;另外,该阀体零件除主要工作表面(两侧法兰端面、上法兰台阶孔、阀座孔)外,其余加工表面均较低,不需要高精度机床加工,通过车、钻床的粗加工就可以达到加工要求;而主要工作表面虽然加工精度相对较高,但也可以在正常生产条件下,采用较经济的方法保质保量地加工出来。由此可见,该阀体零件的工艺性好。

(四) 确定闸阀阀体的生产类型

零件的年生产纲领N 可按下式计算:

N=Qm (1+a%)(1+b%) (3-1)

式中 N ——零件的生产纲领(件/年);

Q——产品的年产量(台、辆/年);

m——每台(辆)产品中该零件的数量(件/台、辆);

a%——备品率,一般取2%~4%;

b%——废品率,一般取0.3%~0.7%。

依设计题目知:Q=8000台/年,m=1件/台;结合生产实际,备品率a%和废品率b%分别取3%和0.5%。代入公式(3-1)得

N=8000台/年×1件/台×(1+3%)×(1+0.5%)=8281.2件/年

阀体的质量估算约为7kg,查表知,该阀体属轻型零件;由表可知,该阀体的生产类型为大批生产。

四确定毛坯、绘制毛坯简图

(一)选择毛坯

由于闸阀阀体工作过程中流体阻力小, 密封面受介质的冲刷和侵蚀小,且其外形复杂,毛坯选用铸件。实际生产中大多采用熔模铸造方法制造毛坯。

(二)确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量

要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量,应先确定如下各项因素。

1. 公差等级

铸件公差有16级,代号为CT1~CT16,常用的为CT4~CT13,该阀体零件毛坯采用熔模铸造,查大批量生产的毛坯铸件的公差等级表可得WCB铸钢采用此铸造方法通常能达到的公差等级为CT4~CT9,取CT7,进而根据毛坯铸件基本尺寸(略大于250mm)查铸件尺寸公差表得相应的铸件尺寸公差为1.6mm。

2. 要求的机械加工余量

除非另有规定,要求的机械加工余量适用于整个毛坯铸件。要求的机械加工余量等级有10级,称之为A、B、C、D、E、F、G、H、J和K级,其中A、B级仅用于特殊场合。根据毛坯材料WCB铸钢和熔模铸造方法查毛坯铸件典型的机械加工余量等级表得要求的铸件加工余量等级为E级,根据毛坯最大尺寸查要求的铸件机械加工余量(RMA)表得要求的铸件机械加工余量(RMA)为1.4mm。

3. 在图样上的标注

(1)铸造公差的标注

用公差代号统一标注为“一般公差GB/T 6414-CT7”

(2)机械加工余量的标注应在图样上标出需机械加工的表面和要求的机械加工余

4

量值,并在括号内标出要求的机械加工余量等级。要求的机械加工余量应按下列方式标注在图样上。

用公差和要求的机械加工余量代号统一标注本阀体零件毛坯为轮廓最大尺寸在250~400mm范围内的铸件,要求的机械加工余量等级为E,要求的机械加工余量值为1.4mm (同时铸件的一般公差为GB/T 6414-CT7)为“GB/T 6414-CT7-RMA1.4(E)”,也可以在图样上直接标注经计算后得出的尺寸值。

(三)绘制闸阀阀体铸造毛坯简图

绘制毛坯简图如图4-1所示。

图4-1 闸阀阀体毛坯图

闸阀阀体毛坯三维造型详图参加附录三。

五拟定闸阀阀体工艺路线

(一)定位基准的选择

定位基准有粗基准和精基准之分,通常先确定精基准,然后再确定粗基准。

1. 精基准的选择

5

根据该阀体零件的技术要求和装配要求,选择两侧法兰端面和外圆作为精基准加工上

mm(H10)和法兰孔4-φ18mm;以上法法兰;选择侧法兰面作为精基准加工阀座孔φ6812.0

兰面为精基准加工法兰孔6-φ16mm。

2. 粗基准的选择

作为粗基准的表面应平整,没有飞边、毛刺或其他表面缺欠。本阀体零件以一侧法兰作为粗基准,加工另一侧法兰,之后又可以这已加工的侧法兰作为精基准加工原先作粗基准的侧法兰。

(二)表面加工方法的确定

表5.1 阀体零件各表面加工方案

加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra,μm 加工方案备注两侧法兰端面IT12 6.3 粗车—精车

上(中)法兰端面IT12 12.5 粗车—精车

上(中)法兰台阶孔IT11 12.5 粗车—精车

阀座孔IT10 12.5 粗车—精车上(中)法兰孔IT12 12.5 钻

侧法兰孔IT12 12.5 钻

(三)加工阶段的划分

该阀体零件加工质量要求较低,机械加工余量不大,大多粗加工一次即可达到要求,但由于习惯还是将加工阶段划分成粗加工和精加工两个阶段。

在加工过程中,基本上粗加工完一个面随后便进行精加工。

(四)工序的集中与分散

该阀体零件选用工序分散原则安排加工工序。该阀体零件的生产类型为大批生产,可以采用普通机床配以专用工、夹具,以提高生产效率;而且运用工序分散原则使工件在每道工序中的工步内容减少,对工人技能要求降低,有利于降低劳动成本。

(五)工序顺序的安排

6

1. 机械加工工序

(1)遵循“先基准后其他”原则,首先加工精基准——两侧法兰端面。

(2)遵循“先粗后精”原则,先安排粗加工工序,后安排精加工工序。

(3)遵循“先主后次”原则,先加工主要表面——两侧法兰端面,后加工次要表面——上(中)法兰面和阀座孔面。

(4)遵循“先面后孔”原则,先加工两侧法兰端面和上(中)法兰面,再加工上(中)法兰台阶孔和法兰孔。

2. 热处理工序

铸造成型后清砂,去应力退火。

3. 辅助工序

在车上(中)法兰和阀座孔时,都要安排校正工序;精加工后,安排去毛刺、清洗和终检工序。

(六)确定工艺路线

在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上,下表列出了阀体的工艺路线。

表5.2 阀体的工艺路线

工序号工序名称机床设备刀具量具

1 车侧法兰CA6140 外圆车刀、45°车刀游标卡尺

2 车另一侧法兰CA6140 外圆车刀、45°车刀游标卡尺

3 车上(中)法兰CA6140 外圆车刀、内孔刀、45°车刀游标卡尺

4 车阀座孔C630 内孔刀

5 钻上(中)法兰孔Z3040 麻花钻游标卡尺

6 钻侧法兰孔Z3040 麻花钻游标卡尺

7 钳

8 清洗清洗机

9 送检游标卡尺

7

详细工艺过程参见附录四。

六机床设备及工艺设备的选用

(一)机床设备的选用

该阀体零件的加工选用普通机床即可,选用卧式车床CA6140、C630和液压摇臂钻床Z3040。

(二)工艺装备的选用

工艺装备主要包括刀具、夹具、和量具。加工该阀体零件所需刀具有外圆车刀、内孔刀、45°车刀和麻花钻,所需夹具除四爪卡盘外其余均为专用夹具,所需量具为游标卡尺。

七加工余量、工序尺寸和公差的确定

(一)工序1——车侧法兰

此工序的加工过程为粗车端面至中心尺寸125.4mm,粗车外圆φ160.8mm,粗车凸面φ105.8mm,凸台高度2.9mm,随后精车去掉0.4mm的单边余量;换右偏刀粗车法兰内侧再精车,保证法兰厚度18mm,最后法兰外圆倒角,凸台倒角。

此道工序内加工精度均较低,最终加工要求也不过IT12,故查表确定粗加工的经济加工精度等级为IT13。查尺寸公差表确定粗加工各相关尺寸的工序尺寸按“入体原则”表示

为:125.40

63

.0

-mm,φ160.80

63

.0

-

mm,φ105.40

54

.0

-

mm。

查尺寸公差表确定精加工各相关尺寸的工序尺寸按“入体原则”表示为:1250

4.0

-

mm,

φ1600

4.0

-mm,φ1050

35

.0

-

mm。

(二)工序2——车另一侧法兰

此工序的加工过程为粗车端面至总长250.4mm,粗车外圆φ160.8mm,粗车凸面φ105.8mm,凸台高度2.9mm,随后精车去掉0.4mm的单边余量;换右偏刀粗车法兰内侧再精车,保证法兰厚度18mm,最后法兰外圆倒角,凸台倒角。

此道工序内加工精度均较低,最终加工要求也不过IT12,故查表确定粗加工的经济加工精度等级为IT13。查尺寸公差表确定粗加工各相关尺寸的工序尺寸按“入体原则”表示

为:250.40

81

.0

-mm,φ160.80

63

.0

-

mm,φ105.40

54

.0

-

mm。

查尺寸公差表确定精加工各相关尺寸的工序尺寸按“入体原则”表示为:2500

52

.0

-

mm,

φ1600

4.0

-mm,φ1050

35

.0

-

mm。

8

(三)工序3——车上(中)法兰

此工序的加工过程为粗车端面至距φ50孔中心轴线99.4mm,粗车外圆φ160.8mm,随后精车去掉0.4mm的单边余量;换右偏刀粗车法兰内侧再精车,保证法兰厚度15.5mm;换内孔刀粗车台阶孔至Φ109mm,再精车至Φ11022.0

+mm;最后外圆倒角。

此道工序只有台阶孔最终加工精度要求达到H11,其他只要求IT12,故查表确定粗加工的经济加工精度等级为IT13。查尺寸公差表确定粗加工各相关尺寸的工序尺寸为:

99.40

54

.0

-mm、φ160.80

63

.0

-

mm,φ10954.0

+mm。

查尺寸公差表确定精加工各相关尺寸的工序尺寸为:990

35

.0

-mm、φ1600

4.0

-

mm,Φ

11022.0

+mm。

(四)工序4——车阀座孔

此工序的加工过程为粗车阀座孔至φ67mm,精车阀座孔至φ6812.0

+mm。

此道工序中阀座孔最终加工精度要求达到H10,查表确定粗加工的经济加工精度等级

为IT13。查尺寸公差表确定粗加工的工序尺寸为:φ6746.0

+mm。

查尺寸公差表确定精加工的工序尺寸为:φ6712.0

+mm。

(五)工序5——钻上(中)法兰孔

由于法兰孔为光孔,尺寸加工精度不高,钻即可达到要求,钻上(中)孔余量为Z

钻=16mm,精度等级为IT12。根据上述结果,再查标准公差数值表可确定其公差值为0.18mm。

综上所述,该工序的工序尺寸及公差为φ1618.0

+mm。

(六)工序6——钻侧法兰孔

由于法兰孔为光孔,尺寸加工精度不高,钻即可达到要求,钻上(中)孔余量为Z

钻=18mm,精度等级为IT12。根据上述结果,再查标准公差数值表可确定其公差值为0.18mm。

综上所述,该工序的工序尺寸及公差为φ1818.0

+mm。

八切削用量、时间定额的计算

(一)切削用量的计算

9

转速n(r/min)的计算公式如下:

n=1000v/πd (8-1)式中 d——刀具(或工件)直径(mm)

V——切削速度(m/min)

1. 工序1——车侧法兰

(1)粗加工

1)背吃刀量的确定取a P=1mm

2)进给量的确定查表,按工件材料为WCB(相当于25)的条件选取,该工步的每转进给量f选为0.2mm/r。

3)切削速度的计算查表,按工件材料为WCB(相当于25)的条件选取,切削速度v可取为30m/min。由公式(8-1)n=1000v/πd可求得该工序主轴转速n=191.1r/min,参照卧式车床CA6140主轴转范围,取转速n=200r/min。再将此转速代入公式(8-1),可求出该工序的实际切削速度

v=nπd/1000=200r/min×π×50mm/1000=31.4m/min

(2)精加工

1)背吃刀量的确定取a P=0.4mm

2)进给量的确定取f=0.2mm/r

3)切削速度的计算查表,按工件材料为WCB(相当于25)的条件选取,切削速度v可取为50m/min。由公式(8-1)n=1000v/πd可求得该工序主轴转速n=318.5r/min,参照卧式车床CA6140主轴转范围,取转速n=350r/min。再将此转速代入公式(8-1),可求出该工序的实际切削速度

v=nπd/1000=350r/min×π×50mm/1000=55m/min

(3)倒角

进给量f取0.1mm/r,车床主轴转速取与精加工一样的转速n=350r/min。再将此转速代入公式(8-1),可求出该工序的实际切削速度

v=nπd/1000=350r/min×π×100mm/1000=110m/min

2. 工序2——车另一侧法兰

因为阀体两端对称,故此工序的切削用量与工序1相同。

3. 工序3——车上(中)法兰

(1)粗加工面

1)背吃刀量的确定取a P=1mm

10

2)进给量的确定查表,按工件材料为WCB(相当于25)的条件选取,该工步的每转进给量f选为0.2mm/r。

3)切削速度的计算查表,按工件材料为WCB(相当于25)的条件选取,切削速度v可取为30m/min。由公式(8-1)n=1000v/πd可求得该工序主轴转速n=119.4r/min,参照卧式车床CA6140主轴转范围,取转速n=150r/min。再将此转速代入公式(8-1),可求出该工序的实际切削速度

v=nπd/1000=150r/min×π×80mm/1000=37.7m/min

(2)精加工面

1)背吃刀量的确定取a P=0.4mm

2)进给量的确定取f=0.2mm/r

3)切削速度的计算查表,按工件材料为WCB(相当于25)的条件选取,切削速度v可取为50m/min。由公式(8-1)n=1000v/πd可求得该工序主轴转速n=199r/min,参照卧式车床CA6140主轴转范围,取转速n=200r/min。再将此转速代入公式(8-1),可求出该工序的实际切削速度

v=nπd/1000=200r/min×π×80mm/1000=50.2m/min

(3)粗加工台阶孔

1)背吃刀量的确定取a P=3mm

2)进给量的确定查表,按工件材料为WCB(相当于25)的条件选取,该工步的每转进给量f选为0.25mm/r。

3)切削速度的计算车削内孔时切削速度取加工外圆时速度的70%~80%,查表,按工件材料为WCB(相当于25)的条件选取,切削速度v可取为22m/min。由公式(8-1)n=1000v/πd可求得该工序主轴转速n=87.6r/min,参照卧式车床CA6140主轴转范围,取转速n=100r/min。再将此转速代入公式(8-1),可求出该工序的实际切削速度

v=nπd/1000=100r/min×π×80mm/1000=25.1m/min

(4)精加工面台阶孔

1)背吃刀量的确定取a P=0.5mm

2)进给量的确定取f=0.15mm/r

3)切削速度的计算车削内孔时切削速度取加工外圆时速度的70%~80%,查表,按工件材料为WCB(相当于25)的条件选取,切削速度v可取为40m/min。由公式(8-1)n=1000v/πd可求得该工序主轴转速n=115.8r/min,参照卧式车床CA6140主轴转范围,取转速n=150r/min。再将此转速代入公式(8-1),可求出该工序的实际切削速度

v=nπd/1000=150r/min×π×110mm/1000=51.8m/min。

(5)倒角

进给量f取0.1mm/r,车床主轴转速取与精加工面一样的转速n=200r/min。再将此转

11

速代入公式(8-1),可求出该工序的实际切削速度

v=nπd/1000=200r/min×π×160mm/1000=100.5m/min

4. 工序4——车阀座孔

(1)粗加工

1)背吃刀量的确定取a P=3mm

2)进给量的确定查表,按工件材料为WCB(相当于25)的条件选取,该工步的每转进给量f选为0.3mm/r。

3)切削速度的计算车削内孔时切削速度取加工外圆时速度的70%~80%,查表,按工件材料为WCB(相当于25)的条件选取,切削速度v可取为22m/min。由公式(8-1)n=1000v/πd可求得该工序主轴转速n=140.1r/min,参照卧式车床C630主轴转范围,取转速n=150r/min。再将此转速代入公式(8-1),可求出该工序的实际切削速度

v=nπd/1000=150r/min×π×50mm/1000=23.6m/min

(2)精加工

1)背吃刀量的确定取a P=0.5mm

2)进给量的确定查表,按工件材料为WCB(相当于25)的条件选取,该工步的每转进给量f选为0.2mm/r。

3)切削速度的计算车削内孔时切削速度取加工外圆时速度的70%~80%,查表,按工件材料为WCB(相当于25)的条件选取,切削速度v可取为40m/min。由公式(8-1)n=1000v/πd可求得该工序主轴转速n=187.3r/min,参照卧式车床C630主轴转范围,取转速n=200r/min。再将此转速代入公式(8-1),可求出该工序的实际切削速度

v=nπd/1000=200r/min×π×68mm/1000=42.7m/min

5. 工序5——钻上(中)法兰孔

(1)背吃刀量的确定取a P=16mm

(2)进给量的确定查表,选取该工步的每转进给量f=0.26mm/r

(3)切削速度的计算查表,按工件材料为WCB(相当于25)的条件选取,切削速度v取为24m/min。由公式(8-1)n=1000v/πd可求得该工序钻头转速n=477.7r/min,参照摇臂钻床主轴转速表所列Z3040型液压摇臂钻床的主轴转速,取转速n=500r/min。再将此转速代入公式(8-1),可求出该工序的实际钻削速度

v=nπd/1000=500r/min×π×16mm/1000=25.1m/min

6. 工序6——钻侧法兰孔

(1)背吃刀量的确定取a P=18mm

(2)进给量的确定查表,选取该工步的每转进给量f=0.26mm/r

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(3) 切削速度的计算 查表,按工件材料为WCB (相当于25)的条件选取,切削速度v 取为24m/min 。由公式(8-1)n=1000v/πd 可求得该工序钻头转速n=424.6r/min ,参照摇臂钻床主轴转速表所列Z3040型液压摇臂钻床的主轴转速,取转速n=500r/min 。再将此转速代入公式(8-1),可求出该工序的实际钻削速度

v=n πd/1000=500r/min ×π×18mm/1000=28.3m/min

(二) 时间定额的计算

由于工序1、2、3内所包含的加工内容比较多,计算困难,故以下只计算出另外3道工序的时间定额。

1. 基本时间t m 的计算

(1) 工序4——车阀座孔 1) 粗车阀座孔

根据车外圆和镗孔基本时间的计算表,车孔的基本时间可由公式t j =

i fn

l l l i fn L 2

1++=求得。式中l=10mm ;l 2=0mm ;l 1=3

)3~2(tan =+r P

a κmm ;f=0.3mm/r ;n=150r/min ,i=3。将上述结果代入公式,则该工序的基本时间t j =(10mm+3mm+0mm )/(0.3mm/r ×150r/min )×3≈0.87min=52.2s 。 2) 精车阀座孔

根据车外圆和镗孔基本时间的计算表,车孔的基本时间可由公式t j =

i fn

l l l i fn L 2

1++=求得。式中l=10mm ;l 2=0mm ;l 1=3

)3~2(tan =+r P

a κmm ;f=0.2mm/r ;n=200r/min ,i=1。将上述结果代入公式,则该工序的基本时间t j =(10mm+3mm+0mm )/(0.2mm/r ×200r/min )≈0.33min=20s 。

(2) 工序5——钻上(中)法兰孔

根据钻削基本时间的计算表,钻孔的基本时间可由公式t j =L/fn=(l+l 1+l 2)/fn 求得。

式中l=15.5mm ;l 2=2mm ;l 1=8.5154cot 2

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)2~1(cot 2

≈+?=+mm r D κmm ;f=0.26mm/r ;n=500r/min 。将上述结果代入公式,则该工序的基本时间t j =(15.5mm+5.8mm+2mm )/(0.26mm/r ×500r/min )≈0.18min=10.8s 。 (3) 工序6——钻侧法兰孔

根据钻削基本时间的计算表,钻孔的基本时间可由公式t j =L/fn=(l+l 1+l 2)/fn 求得。

式中l=15.5mm ;l 2=2mm ;l 1=5.7154cot 2

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)2~1(cot 2

≈+?=+mm r D κmm ;f=0.26mm/r ;

n=500r/min。将上述结果代入公式,则该工序的基本时间t j=(15.5mm+7.5mm+2mm)/(0.26mm/r×500r/min)≈0.19min=11.4s。

2. 辅助时间t f的计算

辅助时间t f与基本时间t j之间的关系为t f=(0.15~0.2)t j,此次取t f=0.2t j,则各工序的辅助时间分别为:

工序4粗车工步辅助时间:t f=0.2×52.2=10.4s;

工序4精车工步辅助时间:t f=0.2×20s=4s;

工序5钻孔工步的辅助时间:t f=0.2×10.8s=2.2s;

工序6钻孔工步的辅助时间:t f=0.2×11.4s=2.3s;

3. 其他时间的计算

除了作业时间(基本时间与辅助时间之和)以外,每道工序的单件时间还包括布置工作地时间、休息与生理需要时间和准备与终结时间。由于本零件的生产类型为大批生产,分摊到每个工件上的准备与终结时间甚微,可忽略不计;布置工作地时间t b是作业时间的2%~7%,休息与生理需要时间t x时作业时间的2%~4%,此处均取3%,则各工序的其他时间(t b+t x)可按关系式(3%+3%)×(t j+t f)计算,它们分别为:

工序4粗车工步的其他时间:t b+t x=6%×(52.2s+10.4s)=3.8s;

工序4精车工步的其他时间:t b+t x=6%×(20s+4s)=1.4s;

工序5钻孔工步的其他时间:t b+t x=6%×(10.8s+2.2s)=0.8s;

工序6钻孔工步的其他时间:t b+t x=6%×(11.4s+2.3s)=0.8s;

4. 单件时间t dj的计算

各工序的单件时间分别为:

工序4的单件时间t dj为两个工步单件时间之和乘以2,其中

=52.2s+10.4s+3.8s=66.4s;

粗车工步t dj

粗车

=20s+4s+1.4s=25.4s;

精车工步t dj

精车

因此,工序4的单件时间t dj=(t dj粗车+t dj精车)×2=(66.4s+25.4s)×2=183.6s 工序5共有1面6个孔,故单件时间t dj=(10.8s+2.2s+0.8s)×6=82.8s

工序6共有2面8个孔,故单件时间t dj=(11.4s+2.3s+0.8s)×8=116s

九夹具设计

以下夹具均为结合本人实习所在公司生产实践所用夹具设计得出,且不仅仅适用于本规格型号的阀体,其他类型或规格的阀体同样可采用以下夹具装夹。

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(一) 工序4——车阀座孔的夹具设计

1. 定位基准的选择

通过定位圆盘φ160mm 的台阶孔定位并限制阀体4个自由度,再通过压板限制阀体X 轴方向的移动并压紧。

2. 切削力及夹紧力计算

夹紧力)

tan(221?αη

+=

l d l M F c J

由于数据不足计算困难,夹紧力以实践经验为准。

3. 定位误差分析

定位误差主要是斜度板中心孔位置度误差、定位圆盘台阶孔与定位孔同轴度以及斜度板与定位圆盘安装配合误差造成。

4. 夹具结构设计及操作简要说明

夹具结构设计见附录五。

操作说明:松开压板螺母,压板后移,取出已加工好的工件,放入未加工的工件,压板前移,稍微旋紧螺母压住,用校正工具校正阀体,随后拧紧螺母压紧即可加工。

(二) 工序5——钻上(中)法兰孔的夹具设计

1. 定位基准的选择

先通过H 型钢定位限制阀体3个自由度,再用钻模板定位钻孔,校正后用压杆压紧。

2. 切削力及夹紧力计算

钻孔切削力较小,仅需较小的夹紧力来防止工件在加工过程中产生振动和转动。

3. 定位误差分析

定位误差主要是阀体侧法兰同心度和圆跳动度误差、钻模板孔位置精度造成。

4. 夹具结构设计及操作简要说明

夹具结构设计见附录六。

夹具操作说明:将阀体侧法兰外圆放于H 型钢上,盖上钻模板,通过校正工具或划线调整钻模板孔位置,再用校正工具使上(中)法兰竖直,最后通过压杆压紧即可加工。

(三)工序6——钻侧法兰孔的夹具设计

1. 定位基准的选择

先通过工件托盘定位限制阀体2个自由度,再用钻模板定位钻孔,最后用压杆压紧。

2. 切削力及夹紧力计算

钻孔切削力较小,仅需较小的夹紧力来防止工件在加工过程中产生振动和转动。

3. 定位误差分析

定位误差主要是工件托盘φ160mm台阶孔台阶平面度误差、钻模板孔位置精度以及其与工件接触面平面度误差造成。

4. 夹具结构设计及操作简要说明

夹具结构设计见附录七。

夹具操作说明:将阀体侧法兰悬挂于工件托盘正确位置,盖上钻模板,通过校正工具或划线调整钻模板孔位置,最后通过压杆压紧即可加工。

十阀座的焊接及密封面的研磨

闸阀结构中阀座装于阀体上,与闸板构成密封副。

(一)阀座的焊接

阀座与阀体的主要连接形式有光孔焊接和螺纹连接后焊接,本阀体零件阀座连接处为光孔,故采用前者。图10-1为对应阀座零件图,图10-2为焊接阀座后的阀体示意图。

图10-1 阀座零件图

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图10-2 焊接阀座后的阀体示意图

(二)阀座密封面的研磨

由于阀座要与闸板构成密封副,以至于对阀座密封面要求很高,所以阀座密封面需要进行精细的加工和研磨,当其与闸板密封面紧密接触时吻合度应不小于50%-60%,表面粗糙度Ra不低于0.4μm,并不得出现刀痕、划伤等缺陷。研磨方法主要有手工研磨和机械研磨。

十一致谢

转眼间毕业在即,为期12周的毕业设计也进入收尾阶段。这次毕业设计主体部分是在我的实习单位完成的,结合的是生产实践,而非单单只是书本上纯理论的东西,所以这次毕业设计不仅提高了我的设计能力,而且让我增长了不少见识,让我受益匪浅。

能够顺利完成此次的毕业设计,首先得助于蔡乐安老师的悉心指导,还有周围其他师生的帮助支持。此外,我实习所在的公司也给了我莫大的帮助,在那里,老师傅们领我参观车间并细心讲解,同事领导耐心帮我解答问题,不然我做出的成果无疑只是纸上谈兵。在此,我十分感谢他们,在以后的学习生活中,我将继续刻苦努力,不段提高自己。

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我的大学生涯即将结束,想到这内心不由有些惆怅不舍,由衷感谢陪伴我走过人生这段美好历程的每一个人。

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