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机械制造说明书

西南科技大学城市学院

机械制造技术基础

课程设计

题目：

球阀阀体的制造

班　　级：

过控0901

姓　　名：

　罗刚

指导教师：

　刘锦雄

完成日期：

一、设计题目

　球阀阀体的制造加工工艺。

二、原始资料

（1）被加工零件的零件图1张

（2）生产类型:

（小批或中批小量生产）

三、上交材料

1．绘制零件图1张

2．毛坯图1张

3．编制机械加工工艺过程综合卡片1套

4．编制机械加工工艺卡片（仅编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工艺卡片）1套

5．绘制夹具装配图（A0或A1）1张

6．绘制夹具中1个零件图（A1或A2。

装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。

1张

7．编写课程设计说明书（约5000-8000字）。

1份

四、进度安排

本课程设计要求在3周内完成。

1．第l～2天查资料，熟悉题目阶段。

2．第3～7天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的机械加工工艺卡片。

3．第8～10天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。

4．第11～13天，完成夹具总装图的绘制。

5．第14～15天，零件图的绘制。

6．第16～18天，整理并完成设计说明书的编写。

7．第19天，完成图纸和说明书的输出打印。

8．第20～21天，答辩

五、指导教师评语

成绩：

指导教师　　　　　　　

日　　期　　　　　　　

序言

大三第一学期我们进行了《机械制造技术基础》课程的学习，并且在大二第一学期也进行过金工实习。

为了巩固所学知识，在我们进行毕业设计之前对所学各课程的进行一次深入的综合性的总复习,也是作为一次理论联系实际的训练，我们进行了本次课程设计。

通过这次课程设计，对自己未来将从事的工作进行了一次适应性训

练，从中锻炼了自己分析问题、解决问题的能力，同时，在课程设计过程中，我们通过认真查阅资料，切实地锻炼了我们自我学习的能力。

另外，在设计过程中，经过老师的悉心指导和同学们的热心帮助，我顺利完成了本次设计任务。

由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予批评指

正。

第一章零件的分析

（一）零件的作用

题目所给的零件是球阀的阀体。

球阀主要用于截断或接通管路中的介质，亦可用于流体的调节与控制，阀体内通道平整光滑，可以输送粘性流体、浆液以及固体颗粒。

（二）零件的工艺分析

零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，切削性能良好。

以下是拨叉需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：

第二章确定毛坯

（一）确定毛坯种类：

零件材料为HT200。

考虑零件在管道流体过程中所受冲击不大，零

件结构又比较简单，生产类型为小批生产，故选择木摸手工砂型铸件毛坯。

查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5,选用铸件尺寸公差等级为CT-12。

（二）确定铸件加工余量及形状

查《机械制造工艺设计简明手册》第41页表2.2-5，选用加工余量

为MA-H级，并查表2.2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示：

简图

加工面代号

基本

尺寸

加工余量等级

加工余量

说

明

D3

74

H

3×2

孔降一级双侧加工

D1

136

H

3×2

两侧加工

T1

16

H

3

单侧加工

D2

64

H

3×2

两侧加工

（三）绘制铸件毛坯图（见附件）

第三章工艺规程设计

（一）选择定位基准：

1粗基准的选择：

考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依

据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以孔的中心线为辅助的定位精基准

2精基准的选择：

考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依

据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以孔的中心线为辅助的定位精基准

（二）制定工艺路线

根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。

除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。

查《机械制造工艺设计简明手册》第20页表1.4-7、1.4-8、1.4-11，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：

工序Ⅰ粗车Φ84圆、Φ136右端面、Φ136圆柱面、Φ64圆柱面、倒圆角R4，以中心线和T2为定位基准，采用CA6140卧式车床加四爪夹盘；

工序Ⅱ半精车加工Φ136圆柱面、Φ64圆柱面、倒圆角R4，封闭槽以中心线和T2为定位基准，采用CA6140卧式车床加四爪夹盘

工序Ⅲ粗铣Φ93孔和粗铣、半精铣四边端面，以端面四边T3和中心线为基准，采用X51立式铣床加压板螺栓压紧；

工序Ⅳ粗镗Φ36、半精镗、精镗Φ74孔，以中心线和D1为定位基准，采用T5系立式镗床加压板螺栓压紧；

工序Ⅴ、Φ20孔，以Φ52和中心线为定位基准，采用采用Z550立式钻床加压板螺栓压紧

工序Ⅵ钻Φ12、Φ13孔，以中心线为定位基准，采用Z525立式钻床加压板螺栓压紧和钻孔模具；

工序Ⅶ粗铣Φ24浅孔，以Φ13孔为定位基准，采用X51立式铣床，压板螺栓压紧；

工序Ⅷ去毛刺；

工序Ⅸ终检；

（三）机械加工余量、工序尺寸及公差的确定:

1、圆柱表面工序尺寸：

前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在确定各表面的

各个加工工序的加工余量如下：

加工表面

加工内容

加工余量

精度等级

工序尺寸

表面粗糙度

工序余量

最小

最大

Φ74

铸造

6

CT12

Φ68

粗镗

3

IT12

Φ71

6.3

0.95

5.8

半精镗

2

IT11

Φ73

3.2

精镗

1

IT10

Φ74

2.0

Φ136

（端面）

粗车

4

IT12

Φ137

12.5

半精车

2

IT10

Φ136

6.3

Φ64

粗车

4

IT12

Φ65

12.5

半精车

2

IT10

Φ64

6.5

2、平面工序尺寸：

工序号

工序内容

加工余量

基本尺寸

经济精度

工序尺寸偏差

工序余量

最小

最大

铸造

6

CT12

±2.5

01

粗车Φ84（Φ136）右端面

3

119

IT12

±0.3

02

半精车Φ78封闭槽

0.5

0.5

IT10

±0.04

03

粗铣Φ93端面

5

119

IT12

±0.25

03

粗铣100四边

4

100

IT12

±0.25

03

精铣100四边

2

100

IT10

±0.03

07

粗铣Φ24端面

3

13

IT12

±0.25

3、确定切削用量及时间定额：

工序Ⅰ粗车Φ84圆端面、Φ136右端面、Φ136圆柱面、Φ64圆柱面、倒圆角R4，以中心线和T2为定位基准

机床：

CA6140卧式车床

刀具：

YG8硬质合金车刀（端面，左车刀，右车刀，）

粗车Φ84圆端面

1加工条件

加工材料：

HT200，σb=170~240MPa铸造；

加工要求：

粗车Φ84圆端面

刀具要求：

YG8硬质合金端面车刀，刀具前角γ0＝10°后角α0＝7°，副后角α0’=10°，刃倾角λs=－5°,主偏角Kr=80°,过渡刃偏角Krε=40°,副偏角Kr’=13°，刀尖圆弧半径0.6.卷屑槽尺寸槽宽Wbn=3.5，槽深Cbn=0.4.由CA6140卧式车床H=200mm，根据《切削用量简明手册》表1-1，刀具B=16mm，H=25，刀片厚度5mm。

2切削用量

1）确定切削深度ap

因为余量较小，故选择ap=3mm，一次走刀即可完成。

2）确定进给量fz

由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，为提高进给量提高加工效率。

根据《切削手册》表3.5，使用YG8硬质合金车刀加工，机床功率为4.5kw（据《简明手册》表1-4，车床）时：

f=0.9~1.3mm/r

故选择：

f=1mm/r。

3）确定刀具寿命及磨钝标准

根据《切削手册》表1-4，车刀刀齿后刀面最大磨损量为0.9mm；刀具使用寿命T=80min（据《简明手册》表1-9）。

4）计算车削速度vc

切削速度公式

其中d为加工工件的直径。

由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-1可得Vc=60m/min。

所以n138r/min

5）校验机床功率

由《简明手册》表1-25可得近似Pcc=3.3KW。

根据机床使用说明书，主轴允许功率Pc×m=4.5×0.73kw=3.375kw>Pcc，m为效率修正系数0.73，查《简明手册》表1-28.

6）计算基本工时

式中式中tb——基本时间（min）；

Lj——工作行程式的计算长度，包括加工表面的长度，刀具切出和切入长度（mm）；

Z——工序余量（mm）；

n——工件的旋转速度（r/min）；

f——刀具的进给量（mm/r）；

ap——背吃刀量（mm）。

其中Lj=L+y+Δ=136mm，Z=3mm,n=138r/min，f=1mm/r，ap=3mm，

查《切削手册》表3.26，入切量及超切量为：

y+Δ=136mm，则：

粗车Φ136右端面

1加工条件

加工材料：

HT200，σb=170~240MPa铸造；

加工要求：

粗车Φ136端面

刀具要求：

YG8硬质合金端面车刀，刀具前角γ0＝10°后角α0＝7°，副后角α0’=10°，刃倾角λs=－5°,主偏角Kr=80°,过渡刃偏角Krε=40°,副偏角Kr’=13°，刀尖圆弧半径0.6.卷屑槽尺寸槽宽Wbn=3.5，槽深Cbn=0.4.由CA6140卧式车床H=200mm，根据《切削用量简明手册》表1-1，刀具B=16mm，H=25，刀片厚度5mm。

与上一工步为同一把车刀。

2切削用量

1）确定切削深度ap

因为余量较小，故选择ap=2mm，一次走刀即可完成。

2）确定进给量fz

由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，为提高进给量提高加工效率。

根据《切削手册》表3.5，使用YG8硬质合金车刀加工，机床功率为4.5kw（据《简明手册》表1-4，车床）时：

f=0.9~1.3mm/r

故选择：

f=1mm/r。

3）确定刀具寿命及磨钝标准

根据《切削手册》表1-4，车刀刀齿后刀面最大磨损量为0.9mm；刀具使用寿命T=80min（据《简明手册》表1-9）。

4）计算车削速度vc

切削速度公式

其中d为加工工件的直径。

由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-1可得Vc=60m/min。

所以n138r/min

5）校验机床功率

由《简明手册》表1-25可得近似Pcc=3.3KW。

根据机床使用说明书，主轴允许功率Pc×m=4.5×0.73kw=3.375kw>Pcc，m为效率修正系数0.73，查《简明手册》表1-28.

6）计算基本工时

式中式中tb——基本时间（min）；

Lj——工作行程式的计算长度，包括加工表面的长度，刀具切出和切入长度（mm）；

Z——工序余量（mm）；

n——工件的旋转速度（r/min）；

f——刀具的进给量（mm/r）；

ap——背吃刀量（mm）。

其中Lj=L+y+Δ=52mm，Z=3mm,n=138r/min，f=1mm/r，ap=2mm，

查《切削手册》表3.26，入切量及超切量为：

y+Δ=26mm，则：

粗车Φ136圆柱面。

1加工条件

加工材料：

HT200，σb=170~240MPa铸造；

加工要求：

粗车Φ136圆柱面。

刀具要求：

YG8硬质合金左端面车刀，刀具前角γ0＝10°后角α0＝7°，副后角α0’=10°，刃倾角λs=－5°,主偏角Kr=80°,过渡刃偏角Krε=40°,副偏角Kr’=13°，刀尖圆弧半径0.6.卷屑槽尺寸槽宽Wbn=3.5，槽深Cbn=0.4.由CA6140卧式车床H=200mm，根据《切削用量简明手册》表1-1，刀具B=16mm，H=25，刀片厚度5mm。

与上工步使用同一把刀。

2切削用量

1）确定切削深度ap

因为余量较小，故选择ap=2mm，一次走刀即可完成。

2）确定进给量fz

由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，为提高进给量提高加工效率。

根据《切削手册》表3.5，使用YG8硬质合金车刀加工，机床功率为4.5kw（据《简明手册》表1-4，车床）时：

f=0.9~1.3mm/r

故选择：

f=1mm/r。

3）确定刀具寿命及磨钝标准

根据《切削手册》表1-4，车刀刀齿后刀面最大磨损量为0.9mm；刀具使用寿命T=80min（据《简明手册》表1-9）。

4）计算车削速度vc

切削速度公式

其中d=139为加工工件的直径。

由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-1可得Vc=60m/min。

所以n138r/min

5）校验机床功率

由《简明手册》表1-25可得近似Pcc=3.3KW。

根据机床使用说明书，主轴允许功率Pc×m=4.5×0.73kw=3.375kw>Pcc，m为效率修正系数0.73，查《简明手册》表1-28.

6）计算基本工时

式中式中tb——基本时间（min）；

Lj——工作行程式的计算长度，包括加工表面的长度，刀具切出和切入长度（mm）；

Z——工序余量（mm）；

n——工件的旋转速度（r/min）；

f——刀具的进给量（mm/r）；

ap——背吃刀量（mm）。

其中Lj=L+y+Δ=32mm，Z=3mm,n=138r/min，f=1mm/r，ap=2mm，

查《切削手册》表3.26，入切量及超切量为：

y+Δ=16mm，则：

粗车Φ64圆柱面

粗车Φ64圆柱面与粗车Φ136圆柱面相似。

粗车倒圆角R4。

工序Ⅱ半精车加工Φ136圆柱面、Φ64圆柱面、倒圆角R4，封闭槽以中心线和T2为定位基准。

机床：

CA6140卧式车床

刀具：

YG8硬质合金车刀（端面车刀，左偏车刀，右偏车刀）

半精车加工Φ136圆柱面

1加工条件：

工件材料：

HT200,σb=170~240MPa，铸造;工件尺寸：

d=137mm，ap=1mm;

加工要求：

半精车加工Φ136圆柱面

刀具要求：

YG8硬质合金车刀.刀具前角γ0＝10°后角α0＝7°，副后角α0’=10°，刃倾角λs=3°,主偏角Kr=75°,过渡刃偏角Krε=40°,副偏角Kr’=8°，刀尖圆弧半径0.6，卷屑槽尺寸槽宽Wbn=3.5，槽深Cbn=0.4.。

由CA6140卧式车床H=200mm，根据《切削用量简明手册》表1-1，刀具B=16mm，H=25，刀片厚度5mm。

。

2切削用量

1）确定切削深度ap

因为余量较小，故选择ap=1mm，一次走刀即可完成。

2）确定进给量fz

由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，为提高进给量提高加工效率。

根据《切削手册》表3.5，使用YG8硬质合金车刀加工，机床功率为4.5kw（据《简明手册》表1-4）时：

f=0.4~0.6mm/r

故选择：

f=0.5mm/r。

3）确定刀具寿命及磨钝标准

根据《切削手册》表1-4，车刀刀齿后刀面最大磨损量为0.7mm；刀具使用寿命T=80min（据《简明手册》表1-9）。

4）计算车削速度vc

切削速度公式

其中d为加工工件的直径。

由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-1可得Vc=80m/min。

所以n187r/min

5）校验机床功率

由《简明手册》表1-25可得近似Pcc=3.3KW。

根据机床使用说明书，主轴允许功率Pc×m=4.5×0.73kw=3.375kw>Pcc，m为效率修正系数0.73，查《简明手册》表1-28.

6）计算基本工时

式中式中tb——基本时间（min）；

Lj——工作行程式的计算长度，包括加工表面的长度，刀具切出和切入长度（mm）；

Z——工序余量（mm）；

　　n——工件的旋转速度（r/min）；

　　f——刀具的进给量（mm/r）；

　　ap——背吃刀量（mm）。

其中Lj=L+y+Δ=32mm，Z=1mm,n=187r/min，f=0.5mm/r，ap=1mm，L=16

查《切削手册》表3.26，入切量及超切量为：

y+Δ=16mm，则：

半精车Φ64圆柱面

1加工条件：

工件材料：

HT200,σb=170~240MPa，铸造;工件尺寸：

d=65mm，ap=1mm;

加工要求：

半精车加工Φ136圆柱面

刀具要求：

YG8硬质合金车刀.刀具前角γ0＝10°后角α0＝7°，副后角α0’=10°，刃倾角λs=3°,主偏角Kr=75°,过渡刃偏角Krε=40°,副偏角Kr’=8°，刀尖圆弧半径0.6，卷屑槽尺寸槽宽Wbn=3.5，槽深Cbn=0.4.。

由CA6140卧式车床H=200mm，根据《切削用量简明手册》表1-1，刀具B=16mm，H=25，刀片厚度5mm。

与上一工步使用同一把刀。

。

2切削用量

1）确定切削深度ap

因为余量较小，故选择ap=1mm，一次走刀即可完成。

2）确定进给量fz

由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，为提高进给量提高加工效率。

根据《切削手册》表3.5，使用YG8硬质合金车刀加工，机床功率为4.5kw（据《简明手册》表1-4，车床）时：

f=0.4~0.6mm/r

故选择：

f=0.5mm/r。

3）确定刀具寿命及磨钝标准

根据《切削手册》表1-4，车刀刀齿后刀面最大磨损量为0.7mm；刀具使用寿命T=80min（据《简明手册》表1-9）。

4）计算车削速度vc

切削速度公式

其中d为加工工件的直径。

由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-1可得Vc=80m/min。

所以n187r/min

5）校验机床功率

由《简明手册》表1-25可得近似Pcc=3.3KW。

根据机床使用说明书，主轴允许功率Pc×m=4.5×0.73kw=3.375kw>Pcc，m为效率修正系数0.73，查《简明手册》表1-28.

6）计算基本工时

式中式中tb——基本时间（min）；

Lj——工作行程式的计算长度，包括加工表面的长度，刀具切出和切入长度（mm）；

Z——工序余量（mm）；

　　n——工件的旋转速度（r/min）；

　　f——刀具的进给量（mm/r）；

　　ap——背吃刀量（mm）。

其中Lj=L+y+Δ=50mm，Z=1mm,n=187r/min，f=0.5mm/r，ap=1mm，L=25

查《切削手册》表3.26，入切量及超切量为：

y+Δ=25mm，则：

半精车倒圆角R4

同上

半精车封闭槽

同上

工序Ⅲ粗铣Φ93孔和粗铣、半精铣四边端面，以端面四边T3和中心线为基准

机床：

X51立式铣床

刀具：

高速钢圆盘铣刀

粗铣Φ93孔

1.加工条件

工件材料：

HT200,σb=170~240MPa，铸造;工件尺寸：

d=93mm，ap=5mm;

加工要求：

粗铣Φ93孔。

刀具：

高速钢圆盘铣刀（端齿）。

铣削宽度ae=93,深度ap≤6,齿数z=12,故根据《机械制造工艺设计简明手册》（后简称《简明手册》）表3.1，取刀具直径d0=93mm。

根据《切削用量手册》（后简称《切削手册》）表3.16，选择刀具前角γ0＝8°后角α0＝6°，主偏角Kr=60°,过渡刃偏角Krε=30°,副偏角Kr’=2°，刀齿螺旋角β=15°。

2.切削用量

1）确定切削深度ap

因为余量较小加工精度低，故选择ap=5mm，一次走刀即可完成。

2）确定每齿进给量fz

由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端

铣，以提高进给量提高加工效率。

根据《机械制造技术基础指导教程》表5-9，

fz=0.03~0.12mm/z

故选择：

fz=0.1mm/z。

齿数为z=10.

3）确定刀具寿命及磨钝标准

根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.65mm；由于铣刀直径

d0=93mm，故刀具使用寿命T=120min（据《简明手册》表3.8）。

4）计算切削速度vc

切削速度计算公式为：

其中d为加工工件的直径。

由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-1可得Vc=42m/min。

所以n138r/min

5）计算基本工时

式中式中tb——基本时间（min）；

Lj——工作行程式的计算长度，包括加工表面的长度，刀具切出和切入长度（mm）；

　　f——刀具的进给量（mm/r）；f=fz×z（z是齿数）

其中Lj=L+y+Δ=10mm，f=0.1×10=1mm/r，ap=5，L=5

查《切削手册》表3.26，入切量及超切量为：

y+Δ=5mm，则：

粗铣四边端面

工件材料：

HT200,σb=170~240MPa，铸造;工件尺寸：

d=100mm，ap=2mm;

加工要求：

粗铣四边端面。

刀具：

高速钢立铣刀（周齿）。

铣削宽度ae=40,深度ap≤6,齿数z=12,故根据《机械

制造工艺设计简明手册》（后简称《简明手册》）表3.1，取刀具直径d0=20mm。

根据《切削用量手册》（后简称《切削手册》）表3.16，选择刀具前角γ0＝8°后角α0＝20°，主偏角Kr=60°,过渡刃偏角Krε=30°,副偏角Kr’=1°，刀齿螺旋角β=30°。

2.切削用量

1）确定切削深度ap

因为余量较小加工精度低，故选择ap=2mm，一次走刀即可完成。

2）确定每齿进给量fz

由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端

铣，以提高进给量提高加工效率。

根据《切削手册》表3.5，高速钢立铣刀（周齿）加工，机床功率为4.5kw<据机械制造技术>表5-11，X51立式铣床）时：

fz=0.1~0.14mm/z

故选择：

fz=0.14mm/z。

3）确定刀具寿命及磨钝标准

根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.4mm；由于铣刀直径

d0=20mm，故刀具使用寿命T=60min（据《简明手册》表3.8）。

4）计算切削速度vc

切削速度计算公式为：

其中d为加工工件的直径。

由《机械制造技术基础课程设计指导教程》表5-1可得Vc=35m/min。

所以n558r/min

5）计算基本工时

式中式中tb——基本时间（min）；

Lj——工作行程式的计算长度，包括加工表面的长度，刀具切出和切入长度（m