1、 阀门加工工艺 Kaizen base 中南大学 工业训练中心 第一章第一章 切削加工的基础知识切削加工的基础知识1.1 钳工与机械加工钳工与机械加工 钳工钳工：通过工人手持工具进行切削加工。通过工人手持工具进行切削加工。 机械加工机械加工：采用不同的机床（如车床、铣采用不同的机床（如车床、铣 床、刨床、磨床、钻床等）对工床、刨床、磨床、钻床等）对工 件进行切削加工。件进行切削加工。1.2硬质合金焊接刀具精度等级精度等级尺寸精度范围尺寸精度范围Ra值范围值范围（m）相应的加工方法相应的加工方法低精度低精度IT13IT 112512.5粗车、粗镗、粗铣、粗刨、钻孔等粗车、粗镗、粗铣、粗刨、钻孔等
2、中等中等精度精度IT10IT 96.33.2半精车、半精镗、半精铣、半精刨、半精车、半精镗、半精铣、半精刨、扩孔等扩孔等IT8IT 71.60.8精车、精镗、精铣、精刨、粗磨、粗精车、精镗、精铣、精刨、粗磨、粗铰等铰等高精度高精度IT7IT 60.80.2精磨、精铰等精磨、精铰等特别特别精密精密精度精度IT5IT2Ra0.2研磨、珩磨、超精加工、抛光等研磨、珩磨、超精加工、抛光等1.3零件精度等级及其相应的加工方法零件精度等级及其相应的加工方法1.4 1.4 常见加工方法的常见加工方法的RaRa表面特征表面特征加工加工方法方法Ra(Ra(微米微米) )表面特征表面特征粗车粗车粗镗粗镗5050
3、可见明显刀痕可见明显刀痕粗铣粗铣粗刨粗刨2525 可见刀痕可见刀痕钻孔钻孔12.512.5 微见刀痕微见刀痕精铣精铣精刨精刨半精半精车车6.36.3 可见加工痕迹可见加工痕迹3.23.2 微见加工痕迹微见加工痕迹精车精车1.61.6 看不清加工痕迹看不清加工痕迹粗磨粗磨0.80.8 可辨加工痕迹方向可辨加工痕迹方向精磨精磨0.40.4 微辨加工痕迹方向微辨加工痕迹方向精密加工精密加工0.1-0.0120.1-0.012 只能按表面光泽辩识只能按表面光泽辩识 机器零件的基本表面包括：外圆、内机器零件的基本表面包括：外圆、内圆（孔）、平面和成型面圆（孔）、平面和成型面 基本表面主要由如下的加工方法
4、获得基本表面主要由如下的加工方法获得2.1切削运动与切削用量 要完成零件表面的切削加工，刀具和工件应具备形成表面的基本运动，即切削运动切削运动：切削运动：刀具和工件的相对运动刀具和工件的相对运动切削运动分为主运动和进给运动切削运动分为主运动和进给运动主运动：主运动：提供切削可能性的运动。主运动只有提供切削可能性的运动。主运动只有 一个一个进给运动：进给运动：提供连续切削可能性的运动。进给提供连续切削可能性的运动。进给 运动可以有多个运动可以有多个2.2切削运动2.3 切削运动机床名称机床名称主运动主运动进给运动进给运动卧式车床卧式车床工件旋转运动工件旋转运动车刀纵向、横向、斜向直线移动车刀纵向
5、、横向、斜向直线移动钻钻 床床钻头旋转运动钻头旋转运动钻头轴向移动钻头轴向移动卧铣、立铣卧铣、立铣铣刀旋转运动铣刀旋转运动工件纵向、横向、斜向直线移动工件纵向、横向、斜向直线移动牛头刨床牛头刨床刨刀往复运动刨刀往复运动工件横向间歇移动或刨刀垂向、斜向工件横向间歇移动或刨刀垂向、斜向间歇移动间歇移动龙门刨床龙门刨床工件往复运动工件往复运动刨刀横向、垂向、斜向间歇移动刨刀横向、垂向、斜向间歇移动外圆磨床外圆磨床砂轮高速旋转砂轮高速旋转工件转动，同时工件往复移动，砂轮工件转动，同时工件往复移动，砂轮横向移动横向移动内圆磨床内圆磨床砂轮高速旋转砂轮高速旋转工件转动，同时工件往复移动，砂轮工件转动，同时
6、工件往复移动，砂轮横向移动横向移动平面磨床平面磨床砂轮高速旋转砂轮高速旋转工件往复移动，砂轮横向、垂向移动工件往复移动，砂轮横向、垂向移动机床的切削运动机床的切削运动2.4切削用量切削用量包括切削速度、进给量和背吃刀量切削速度切削速度：切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬切削刃上选定点相对于工件主运动的瞬 时速度时速度, ,用用V V表示，单位为表示，单位为m/sm/s 进进 给给 量量：刀具在进给运动方向上相对于工件的位刀具在进给运动方向上相对于工件的位 移量，用移量，用f f表示，车、钻和铣削时单位表示，车、钻和铣削时单位 为为mm/rmm/r背吃刀量背吃刀量: : 已加工表面和待加工表面之
7、间的垂直距已加工表面和待加工表面之间的垂直距 离，用离，用a ap p表示，单位为表示，单位为mmmm，如下图：，如下图：转速进给被吃刀量选择2.5车削切削速度、背吃刀量的计算V:切削速度切削速度d:工件直径工件直径n:工件转速工件转速)(2minmaxmmddap背吃刀量：背吃刀量：切削速度：切削速度：dmax:待加工表面待加工表面直径直径dmin:已加工表面已加工表面直径直径ap:背吃刀量背吃刀量(m/s)dnv1000602.6 切削用量的合理选择问题(1)(1)粗加工按粗加工按a ap pf fv v的顺序选择的顺序选择 a、粗加工的主要目的是用最少的走刀次数尽快切除多、粗加工的主要目
8、的是用最少的走刀次数尽快切除多 余金属，只留后续工序的加工余量，所以应根据毛余金属，只留后续工序的加工余量，所以应根据毛 坯尺寸首先选择坯尺寸首先选择ap b、粗加工不必考虑表面粗糙度，在、粗加工不必考虑表面粗糙度，在ap确定后，选取大确定后，选取大 的的f，减少走刀时间，减少走刀时间 c、ap和和f确定后，在机床功率和刀具耐用度允许的前提确定后，在机床功率和刀具耐用度允许的前提 下选择下选择v(2)(2)精加工按精加工按v v f f a ap p的顺序选择的顺序选择 精加工的主要目的是保证产品质量和降低零件的精加工的主要目的是保证产品质量和降低零件的表面粗糙度。因此首先应选择尽可能高的表面
9、粗糙度。因此首先应选择尽可能高的v，然后选择，然后选择达到表面粗糙度要求的达到表面粗糙度要求的f，最后再根据精加工余量决定，最后再根据精加工余量决定ap 3.1切切 削削 刀刀 具具 刀具性能的好坏也是直接影响切削效果的一个重要因素，刀具性能主要取决于刀具性能的好坏也是直接影响切削效果的一个重要因素，刀具性能主要取决于两个因素：即两个因素：即刀具材料刀具材料和和刀具的几何角度刀具的几何角度4.1 刀具材料应具备如下五个基本特性刀具材料应具备如下五个基本特性：1.高硬度：高硬度：HRC60 HRC60 以上以上; ;2.2.高的强度与韧性：保证能够承受切削力的作用而不破高的强度与韧性：保证能够承
10、受切削力的作用而不破坏；坏；3.3.高的热硬性：材料在高温下仍然保持高硬度的性能，高的热硬性：材料在高温下仍然保持高硬度的性能，热硬性用热硬温度表示；热硬性用热硬温度表示；4.4.良好的耐磨性；良好的耐磨性；5.5.良好的工艺性和经济性；良好的工艺性和经济性；3.2 常用的刀具材料常用的刀具材料 常用的硬质合金有：常用的硬质合金有： 钨钴钛类（牌号钨钴钛类（牌号YT）硬质合金）硬质合金：适合于加工钢等：适合于加工钢等塑性材料，其代号有塑性材料，其代号有YT5、YT15、YT30等，粗等，粗加工用加工用YT5, 精加工用精加工用YT30; 钨钴类（牌号钨钴类（牌号YG）硬质合金：）硬质合金：适合
11、于加工铸铁适合于加工铸铁、青铜等脆性材料，其代号有、青铜等脆性材料，其代号有YG3、YG6、YG8等，粗加工用等，粗加工用YG8，精加工用，精加工用YG3。前角前角。 ：在正交平面中，：在正交平面中，前刀面与基面之间的夹角；前刀面与基面之间的夹角；后角后角。：在正交平面中，：在正交平面中，主后刀面与切削平面之间主后刀面与切削平面之间的夹角；的夹角；主偏角主偏角Kr ： 在基面上，主在基面上，主切削刃的投影与进给方向切削刃的投影与进给方向的夹角。的夹角。副偏角副偏角Kr ：在基面上，副：在基面上，副切削刃的投影与进给反方切削刃的投影与进给反方向的夹角。向的夹角。刃倾角刃倾角s3.3 车刀的几何角
12、度车刀的几何角度3.4 刀具角度的合理选择问题刀具角度的合理选择问题 原原 则：则：粗加工时，为了提高切削效率，切削力粗加工时，为了提高切削效率，切削力会较大，因此强度要高；精加工时，切削力较小会较大，因此强度要高；精加工时，切削力较小，为了保证零件质量因此刀具较锋利，为了保证零件质量因此刀具较锋利。 粗加工：前角、后角均小，强度高粗加工：前角、后角均小，强度高 精加工：前角、后角均大，刀具锋利精加工：前角、后角均大，刀具锋利 主偏角：车台阶轴：取主偏角：车台阶轴：取9090度度 既车外圆又车端面，取既车外圆又车端面，取4545度度 副偏角：为降低表面粗糙度，取小值：一般为：副偏角：为降低表面
13、粗糙度，取小值：一般为： 5-155-15度度 刃倾角：粗加工常取负值，精加工取正值刃倾角：粗加工常取负值，精加工取正值 3.5车削的加工范围车削的加工范围 车削是以加工回转体为主要加工目的。在车床上可以加工：外圆、端面、车削是以加工回转体为主要加工目的。在车床上可以加工：外圆、端面、锥度、钻孔、钻中心孔、镗孔、铰孔、切断、切槽、滚花、车螺纹、车成型锥度、钻孔、钻中心孔、镗孔、铰孔、切断、切槽、滚花、车螺纹、车成型面、绕弹簧等。面、绕弹簧等。3.6车削的工艺特点车削的工艺特点1.1.粗加工：经济精度可达到粗加工：经济精度可达到IT10IT10，表面粗糙度在，表面粗糙度在25-12.525-12
14、.5之间之间; ; 精加工：经济精度可达精加工：经济精度可达IT7IT7左右，表面粗糙度左右，表面粗糙度Ra6.3-1.6Ra6.3-1.6之间。之间。2. 2. 易于保证相互位置精度要求。一次装夹可加工几个不同的表面，避免安易于保证相互位置精度要求。一次装夹可加工几个不同的表面，避免安装误差。装误差。3. 3. 刀具简单，制造、刃磨和安装方便，容易选用合理的几何形状和角度，刀具简单，制造、刃磨和安装方便，容易选用合理的几何形状和角度，有利于提高生产率。有利于提高生产率。4. 4. 应用范围广泛，几乎所有绕定轴心旋转的内外回转体表面及端面，均可应用范围广泛，几乎所有绕定轴心旋转的内外回转体表面
15、及端面，均可以用车削方法达到要求。以用车削方法达到要求。5. 5. 可以用精细车的办法实现有色金属零件的高精度的加工（有色金属的高可以用精细车的办法实现有色金属零件的高精度的加工（有色金属的高精度零件不适合采用磨削）精度零件不适合采用磨削）3.7 夹具的组成夹具的组成夹具一般由以下部分组成：夹具一般由以下部分组成： 1、定位装置：、定位装置：用来确定工件正确位置的装置，它用来确定工件正确位置的装置，它 包括定位元件或定位元件的组合；包括定位元件或定位元件的组合；2、夹紧装置：、夹紧装置：工件定位后，用夹紧的力来承受切工件定位后，用夹紧的力来承受切 削力的机构。它包括夹紧元件或其组合；削力的机构
16、。它包括夹紧元件或其组合；3、导向元件：、导向元件：用来确定刀具位置，并引导刀具进用来确定刀具位置，并引导刀具进 行加工的元件。行加工的元件。4、夹具体：、夹具体：用来联系并固定上述各种装置和元件用来联系并固定上述各种装置和元件， 使之成为一个整体的零件。使之成为一个整体的零件。4.1工艺规程的拟定工艺规程的拟定A.工艺分析工艺分析检查图纸检查图纸做出修改做出修改审查材料审查材料审查零件的审查零件的结构工艺性结构工艺性下一步下一步B.毛坯的选择及加工余量的确定毛坯的选择及加工余量的确定 4.2 毛坯选择及加工余量的确定毛坯选择及加工余量的确定 加工余量加工余量：为了加工出合格零件，必须从毛坯上
17、切为了加工出合格零件，必须从毛坯上切去一层金属，称加工余量。加工余量分为工序余量去一层金属，称加工余量。加工余量分为工序余量和总余量。某道工序切除的余量称为和总余量。某道工序切除的余量称为工序余量工序余量，各，各工序余量的和称工序余量的和称总余量总余量。 工序余量的确定工序余量的确定：决定工序余量的大小，是在保证决定工序余量的大小，是在保证加工质量的前提下，使余量尽可能的小。过大影响加工质量的前提下，使余量尽可能的小。过大影响生产效率，过小不能切去工件表面的缺陷层。加工生产效率，过小不能切去工件表面的缺陷层。加工余量的确定可采用如下方法：余量的确定可采用如下方法： 1.根据生产经验估计根据生产
18、经验估计 2.查表：根据工艺手册查表查表：根据工艺手册查表 3.计算法：可查阅计算法：可查阅“机制工艺学机制工艺学”有关内容。有关内容。4.3 定位基准的选择定位基准的选择 在机械加工中，无论采用哪种安装方法，都在机械加工中，无论采用哪种安装方法，都必须使工件在机床或夹具上正确地定位必须使工件在机床或夹具上正确地定位 六点定位六点定位：任何一个未被约束的物体，在空任何一个未被约束的物体，在空间有六个自由度。而要使物体在空间有确定间有六个自由度。而要使物体在空间有确定的位置，必须约束这六个自由度的位置，必须约束这六个自由度4.4 工艺基准工艺基准 工艺基准分为工序基准、定位基准、测量基准、装工艺
19、基准分为工序基准、定位基准、测量基准、装配基准。配基准。1、工序基准：、工序基准：在工艺文件上用以标定加工表面在工艺文件上用以标定加工表面 位置的基位置的基 准。准。2、定位基准：、定位基准：在机械加工中，用来使工件在机床或夹具在机械加工中，用来使工件在机床或夹具中中 占有正确位置的点、线或面。它是工艺基准占有正确位置的点、线或面。它是工艺基准 中最主中最主要的基准。要的基准。 定位基准选择是否合理，对保证工件加工后的尺定位基准选择是否合理，对保证工件加工后的尺寸精度和形位精度、安排加工顺序、提高生产率以及降寸精度和形位精度、安排加工顺序、提高生产率以及降低生产成本起着决定性的作用，它是制定工
20、艺过程的主低生产成本起着决定性的作用，它是制定工艺过程的主要任务之一。要任务之一。 定位基准可分为定位基准可分为粗基准粗基准和和精基准精基准两种两种 4.5 工艺基准工艺基准3、测量基准：、测量基准：用以测量已加工表面尺寸及用以测量已加工表面尺寸及 位置的基准。位置的基准。4、装配基准：、装配基准：用来确定零件或部件在机器用来确定零件或部件在机器 中的位置的基准。中的位置的基准。4.6 定位基准的选择定位基准的选择 粗基准粗基准：毛坯表面的定位基准。毛坯表面的定位基准。 1. 选取不加工的表面作粗基准：这样可使加工表面具选取不加工的表面作粗基准：这样可使加工表面具有较正确的相对位置，并有可能在
21、一次安装中把大部有较正确的相对位置，并有可能在一次安装中把大部分加工表面加工出来。分加工表面加工出来。 选择定位基准是为了保证工件的位置精度，因此，选择定位基准总是从有位选择定位基准是为了保证工件的位置精度，因此，选择定位基准总是从有位置精度要求的表面开始进行选择的置精度要求的表面开始进行选择的4.7粗基准的选择原则粗基准的选择原则2. 选取要求加工余量均匀的表面作为粗基准：这样可以保选取要求加工余量均匀的表面作为粗基准：这样可以保证作为粗基准的表面加工时余量均匀。证作为粗基准的表面加工时余量均匀。 4.8粗基准的选择原则粗基准的选择原则3. 对于所有表面都要加工的表面，选取余量和公差最小对于
22、所有表面都要加工的表面，选取余量和公差最小的表面作粗基准，以避免余量不足而造成废品。的表面作粗基准，以避免余量不足而造成废品。4.9粗基准的选择原则粗基准的选择原则4.选取光洁、平整、面积大的表面作粗基准；选取光洁、平整、面积大的表面作粗基准；5.粗基准不应重复使用。一般情况下，粗基准只允许使粗基准不应重复使用。一般情况下，粗基准只允许使用一次。用一次。精基准的选择原则精基准的选择原则 对于形位公差精度要求较高的零件，应采对于形位公差精度要求较高的零件，应采用已加工过的表面作为定位基准。这种定位基准用已加工过的表面作为定位基准。这种定位基准面叫做精基准。面叫做精基准。 精基准的选择原则：精基准
23、的选择原则： 1. 基准重合原则：基准重合原则：选用定位基准与设计基准重合选用定位基准与设计基准重合 的原则的原则 精基准的选择原则精基准的选择原则 2. 基准统一原则：基准统一原则：位置精度要求较高的各加工表面，位置精度要求较高的各加工表面，尽可能在多数工序中统一用同一基准。尽可能在多数工序中统一用同一基准。精基准的选择原则精基准的选择原则 3、互为基准原则：、互为基准原则：在需要加工的各表面中，加工时在需要加工的各表面中，加工时互相以对方为定位基准。互相以对方为定位基准。精基准的选择原则精基准的选择原则4、自为基准原则：、自为基准原则：以加工表面自身作为定位基准。以加工表面自身作为定位基准。 总之，无论是粗基准还是精基准的选择，都必须总之，无论是粗基准还是精基准的选择，都必须首先使工件定位稳定，安全可靠，然后再考虑夹具设首先使工件定位稳定，安全可靠，然后再考虑夹具设计容易、结构简单、成本低廉等技术经济原则。计容易、结构简单、成本低廉等技术经济原则。5.1典型阀门加工工艺DN小于等于100闸阀5.2大尺寸闸阀 .5.3楔式闸板5.4球体加工工艺支撑轴球体加工5.5阀座加工工艺
