氣門搖桿軸支座課程設計

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1、目 錄一、計算生產綱領，確定生產類型二、零件分析1、零件作用(含用途)2、零件的工藝分析（含技術要求、工藝性）三、確定毛坯的制造方法、初步確定毛坯的形狀四、工藝規(guī)程的設計1、定位基準的選擇（1）粗基準的選擇（2）精基準的選擇2、零件表面加工方法的選擇3、加工階段的劃分4、工序的集中與分散5、制定工藝路線（1）工藝路線方案一（2）工藝路線方案二（3）工藝路線方案比較、分析（4）確定具體的工藝路線（含機床、工藝裝備的選用）6、確定機械加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸7、繪制毛坯圖 8、計算確定切削用量及基本工時（1）切削用量的計算（2）時間定額的計算五、機床夾具設計1、問題的提出2、夾具設計的有關計算

2、（1）定位基準的選擇（2）切削力與夾緊力的計算（3）定位誤差的分析六、總結七、參考文獻一、計算生產綱領，確定生產類型1、零件名稱： 氣門搖桿軸支座 （見零件附圖）。2、生產綱領： 8000 件/年；單班制，平時周日休息。3、備件與廢品率： 備品率 3 %，廢品率， 0.5 %。二、零件分析1、零件作用(含用途)氣門搖桿軸支座是柴油機一個主要零件。是柴油機搖桿座的結合部，20（+0.10+0.16）孔裝搖桿軸，軸上兩端各裝一進氣門搖桿，搖桿座通過兩個13mm孔用M12螺桿與汽缸蓋相連，3mm軸向槽用于鎖緊搖桿軸，使之不轉動。2、零件的工藝分析（含技術要求、工藝性）由圖1得知，其材料為HT200。

3、該材料具有較高的強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應力，要求耐磨的零件。 該零件上主要加工面為上端面，下端面，左右端面，2-13mm孔和20（+0.1-0.06）mm以及3mm軸向槽的加工。20（+0.1-0.06）mm孔的尺寸精度以及下端面0.05mm的平面度與左右兩端面孔的尺寸精度，直接影響到進氣孔與排氣門的傳動精度及密封，213mm孔的尺寸精度，以上下兩端面的平行度0.05mm。因此，需要先以下端面為粗基準加工上端面，再以上端面為粗基準加工下端面，再把下端面作為精基準，最后加工20（+0.1-0.06）mm孔時以下端面為定位基準，以保證孔軸相對下端面的位置精度。3、設計對象：1

4、、零件名稱： 氣門搖桿軸支座 （見圖1）。2、生產綱領： 8000 件/年；單班制，平時周日休息。3、備件與廢品率： 備品率 3 %，廢品率， 0.5 %。圖1、氣門搖桿軸支座三、確定毛坯的制造方法、初步確定毛坯的形狀根據零件材料確定毛坯為鑄件，已知零件的生產綱領為8000件/年，通過計算，該零件質量約為3Kg，其生產類型為大批生產，毛坯的鑄造方法選用砂型機器造型。此外，為消除殘余應力，鑄造后安排人工時效處理。查參考文獻（1）表2.7，該種鑄造公差等級為CT1011，MA-H級。參考文獻（1）表2.10，用查表方法確定各表面的加工余量確定各表面的加工余量如下表所示：表1加工表面基本尺寸加工余量

5、等級加工余量數值說明上端面48mmH4mm單側加工下端面50mmH3mm單側加工左端面35mmH3mm單側加工右端面35mmH3mm單側加工四、 工藝規(guī)程的設計1、定位基準的選擇：(1)粗基準的選擇：考慮到以下幾點要求，選擇零件的重要面和重要孔做基準。第一， 在保證各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量盡量均勻，此外，還要保證定位夾緊的可靠性，裝夾的方便性，減少輔助時間，所以粗基準為上端面。第二，鏜削20（+0.1-0.06）mm孔的定位夾緊方案：方案一：用一菱形銷加一圓柱銷定位兩個13mm的孔，再加上底面定位實現(xiàn)，兩孔一面完全定位，這種方案適合于大批生產類型中。方案二：用V形塊

6、十大平面定位V形塊采用聯(lián)動夾緊機構實現(xiàn)對R10的外圓柱表面進行定位，再加底面實現(xiàn)完全定位，由于13mm孔的秒個精度不需要很高，故用做定位銷孔很難保證精度，所以選擇方案二。(2)精基準的選擇：氣門搖桿軸支座的下端面既是裝配基準又是設計基準，用它作為精基準，能使加工遵循基準重合的原則，實現(xiàn)V形塊十大平面的定位方式（V形塊采用聯(lián)動夾緊機構夾緊）。20（+0.1-0.06）mm孔及左右兩端面都采用底面做基準，這使得工藝路線又遵循“基準統(tǒng)一”的原則，下端面的面積比較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡單，可靠，操作方便。2、 零件表面加工方法的選擇根據各表面加工要求，和各種加工方法能達到的經濟精度，確定各

7、表面及孔的加工方法如下：表2加工表面加工方案上端面精銑下端面粗銑左端面粗銑精銑右端面粗銑精銑213mm孔鉆孔3mm 軸向槽精銑20（+0.1-0.006）mm孔鉆孔粗鏜精鏜因左右兩端面均對20（+0.1-0.006）mm孔有較高的位置要求，故它們的加工宜采用工序集中原則，減少裝次數，提高加工精度3、加工階段的劃分該零件加工質量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工，半精加工和精加工幾個階段。這是由于粗加工工序的切削余量大，因此切削力、加緊力必然大，加工后容易產生變形。粗、精加工分開后，粗加工產生的變形可以在半精加工中修正；半精加工中產生的變形可以在精加工中修正。這樣逐步減少加工余量，切削力及內應力

8、的作用，逐步修正加工后的變形，就能最后達到零件的技術要求。4、工序的集中與分散氣門搖桿軸支座加工工序安排應注意兩個影響精度的因素：（1）氣門搖桿軸支座的剛度比較低，在外力作用下容易變性；（2）鑄件切削時會產生較大的殘余應力。因此在氣門搖桿軸支座加工工藝中，各主要表面的粗糙加工工序一定要分開，且采用大批生產，減少輔助時間，所以采用工序集中原則。5、制定工藝路線根據先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原則，將上端面的精銑和下端面的粗銑放在前面，下端面的精銑放在后面，每一階段要首先加工上端面后鉆孔，左右端面上20（+0.1-0.006）mm孔放后面加工。初步擬訂加工路線如下：（1）工藝

9、路線方案一工序號工序內容鑄造時效涂漆00車上端面01鉆兩通孔02精銑下端面03銑右端面04鉆通孔18mm05鏜孔20mm，孔口角*度06銑左端面07銑軸向槽08檢驗09入庫（2）工藝路線方案二工序號工序內容鑄造時效涂漆00車上端面01精銑下端面02鉆兩通孔03銑右端面04鉆通孔18mm05鏜孔20mm，孔口角*度06銑左端面07銑軸向槽08檢驗09入庫（3）工藝路線方案比較、分析上述方案遵循了工藝路線擬訂的一般原則，但某些工序還有一些問題還值得進一步討論。如車上端面，因工件和夾具的尺寸較大，在臥式車床上加工時，它們慣性力較大，平衡困難；又由上端面不是連續(xù)的圓環(huán)面，車削中出現(xiàn)斷續(xù)切削容易引起工藝

10、系統(tǒng)的震動，故改動銑削加工。工序02應在工序01前完成，使上端面在加工后有較多的時間進行自然時效，減少受力變形和受熱變形對213mm通孔加工精度的影響。修改后的工藝路線如下：序號工序內容簡要說明01020304050607080910鑄造時效涂漆精銑上端面精銑下端面鉆兩通孔銑右端面鉆通孔18鏜孔到20，孔口倒角1*45度銑左端面銑軸向槽檢驗入庫消除內應力防止生銹先加工粗基準面加工精基準先面后孔先面后孔后鏜削余量次要工序后加工（4）確定具體的工藝路線（含機床、工藝裝備的選用）由于生產類型為大批生產，故加工設備適宜通用機床為主，輔以少量專用機床的流水生產線，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳動均由

11、人工完成。粗銑上端面：考慮到工件的定位夾緊方案及夾具結構設計等問題，采用立銑選擇X1632立式銑床。（參考文獻（1）表6-18），選擇直徑D為80mm立銑刀，參考文獻（1）表7-88，通用夾具和游標卡尺。粗銑下端面：采用上述相同的機床與銑刀，通用夾具及游標卡尺。精銑下端面：采用上述相同的機床與銑刀，通用夾具及游標卡尺。粗銑左端面：采用臥式銑床X6132，參考文獻（1）表621，采用以前的刀具，專用夾具及游標卡尺。精銑左端面：采用臥式銑床X6132,參考文獻（1）表621，專用夾具及游標卡尺。鉆2-13mm孔：采用Z3025B*10，參考文獻（1）表626，通用夾具。刀具為d為13.0的直柄麻花

12、鉆，參考文獻（1）表7111。鉆18孔：鉆孔直行為118mm，選擇搖臂鉆床Z3025參考文獻（1）表626，采用錐柄麻花鉆，通用夾具及量具。鏜20（+0.1+0.06）mm孔：粗鏜：采用臥式組合鏜床，選擇功率為1.5KM的ITA20鏜削頭，參考文獻（1）表588。選擇鏜通孔鏜刀及鏜桿，專用夾具，游標卡尺。6、確定機械加工余量、工序尺寸、毛坯尺寸、加工余量工序：粗銑上端面，保證表面粗糙度要求Ra12.5 um經查參考文獻（1）表312可得，銑削上端面的加工余量為4mm，又由零件對上頂端表面的表面精度RA=12.5mm可知，粗銑的銑削余量為4mm。確定每齒進給量及銑削深度取每齒進給量為fz0.2m

13、mz（粗銑）銑削寬度a=2.5mm，銑削深度a=50mm切削速度：初步取主軸轉速為150rmin（粗銑）又前面已選定直徑為80mm，故相應的切削速度分別為：切削工時：粗銑：工序：銑削底面底面銑削余量為3mm，粗銑的銑削余量為2mm，精銑余量1mm，精銑后公差登記為IT7IT8。確定每齒進給量及銑削深度取每齒進給量為fz0.2mmz（粗銑）取每齒進給量為fz0.05mmz（精銑）（參考切削手冊表3-3）粗銑走刀一次ap2mm，精銑走刀一次ap1mm切削速度：初步取主軸轉速為150rmin（粗銑），取精銑主軸的轉速為300rmin。又前面已選定直徑為80mm，故相應的切削速度分別為：符合要求。切削

14、工時：粗銑：精銑：故：基本時間工序：鉆213兩通孔切削用量刀具選擇：選擇高速鋼麻花鉆，do=13mm， 查切削手冊 ， 所以，按鉆頭強度選擇 按機床強度選擇，最終決定選擇機床已有的進給量 經校驗 校驗成功。鉆頭磨鈍標準及壽命：后刀面最大磨損限度（查切削手冊）為0.50.8mm，壽命。切削速度，查切削手冊： 修正系數 故查切削手冊機床實際轉速為 故實際的切削速度 校驗扭矩功率 所以 故滿足條件，校驗成立。切削工時：工序：銑32mm圓拄的右端面右端面銑削余量為3mm，粗銑的銑削余量為2mm，精銑余量1mm，精銑后公差登記為IT7IT8。確定每齒進給量及銑削深度取每齒進給量為fz0.2mmz（粗銑）

15、取每齒進給量為fz0.05mmz（精銑）（參考切削手冊表3-3）粗銑走刀一次ap2mm，精銑走刀一次ap1mm切削速度：初步取主軸轉速為150rmin（粗銑），取精銑主軸的轉速為300rmin。又前面已選定直徑為80mm，故相應的切削速度分別為：符合要求。切削工時：粗銑：精銑：故：基本時間工序：鉆通孔18mm本工序為鉆18mm通孔，采用錐柄麻花鉆，直徑d=18mm，使用切削液確定進給量f 由于孔徑和深度都很大，宜采用自動進給，fz=0.20mm/r。選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度 根據表5-130，鉆頭后刀面最大磨損量為0.8mm，耐用度T=50min。確定切削速度V 由表5-132，=670MPa

16、的HT200的加工性為5類，根據表5-127，進給量f=0.20mm/r，由表5-131，可查得V=17m/min，n=1082r/min。根據Z3025立式鉆床說明書選擇主軸實際轉速.基本時間工序：鏜孔20mm，孔口倒角14518粗鏜余量參考文獻1表3-83取粗鏜為1.8mm，精鏜切削余量為0.2mm,鉸孔后尺寸為20H8,表2-3 各工部余量和工序尺寸公差加工表面加工方法余量公差等級工序尺寸及公差18粗鏜1.8_19.819.8精鏜0.2H820H8孔軸線到底面位置尺寸為0mm因精鏜與粗鏜的定位的下底面與V型塊，精鏜后工序尺寸為20.020.08mm，與下底面的位置精度為0.05mm,與左

17、右端面的位置精度為0.06mm,且定位夾緊時基準重合，故不需保證。0.06mm跳動公差由機床保證。確定每齒進給量及銑削深度粗鏜孔時因余量為1.8mm,故ap=1.8mm,查文獻表. 4-8取取進給量為轉速：n=1000V/d=1000*24/（3.14*20）=380r/min功率校驗：查文獻的CFz=180, 取機床效率為0.850.78*0.85=0.66kw0.58kw故機床的功率足夠。工序：銑32mm圓拄的左端面左端面銑削余量為3mm，粗銑的銑削余量為2mm，精銑余量1mm，精銑后公差登記為IT7IT8。確定每齒進給量及銑削深度取每齒進給量為fz0.2mmz（粗銑）取每齒進給量為fz0

18、.05mmz（精銑）（參考切削手冊表3-3）粗銑走刀一次ap2mm，精銑走刀一次ap1mm切削速度：初步取主軸轉速為150rmin（粗銑），取精銑主軸的轉速為300rmin。又前面已選定直徑為80mm，故相應的切削速度分別為：符合要求。切削工時：粗銑：精銑：故：基本時間工序：銑寬度為3mm軸向槽本工序為銑深12mm,寬3mm的槽。所選刀具為切槽銑刀，銑刀直徑d=3mm， 確定每齒進給量f根據資料所知，用切槽銑刀加工鑄鐵，查得每齒進給量f=0.520.10mm/z、現(xiàn)取f=0.52mm/z。選擇銑刀磨損標準及耐用度 根據資料所知，用切槽銑刀加工鑄鐵，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.20mm，耐用

19、度T=60min。確定切削速度和每齒進給量f根據資料所知，依據銑刀直徑d=3mm，銑削寬度a=3mm，銑削深度a =12mm，耐用度T=60min時查取Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s。根據XA6132型立式銑床主軸轉速表查取，nc=300r/min,Vfc=475mm/s。則實際切削：Vc =Vc=4.25m/min校驗機床功率 據資料可知，切削功率的修正系數k=1，則P= 2.8kw，P=0.8 kw，可知機床功率能滿足要求?；緯r間 根據資料所知高速鋼圓柱銑刀銑面基本時間為： t= t=1.96min 工序尺寸工序06的尺寸鏈計算加工過程為：1）銑右端面2）鉆

20、通孔18，保證工序尺寸p13）粗鏜，保證工序尺寸p24）精鏜，保證工序尺寸p3，達到零件設計尺寸D的要求，D=20 +0.1 +0.065）倒角如圖，可找出工藝尺寸鏈圖2求解工序尺寸及公差的順序如下：（1）從圖知，p3=D（2）從圖知，p3=p2+Z2 ，其中Z2是精鏜的余量，Z2 =0.2mm，則p2=p3- Z2 =20-0.2=19.8mm，由于工序尺寸p2是在粗鏜中保證的，查參考資料（5）中表1-20知，粗鏜工序的經濟加工精度等級為IT12,因此確定該工藝尺寸公差為IT12，其公差值為0.35mm，故p2=（19.80.175）mm；（3）從圖所示的尺寸鏈知，p2=p1+Z1 其中Z1

21、 為粗鏜的余量，Z1 =1.8mm，p1=p2- Z1 = 19.8-1.8=18mm，查參考資料（5）中表1-20知，確定鉆削工序的經濟加工精度等級為IT13，其公差值為0.54mm，故p1=（180.27）mm。為驗證確定的工序尺寸及公差是否合理，還需對加工余量進行校核。（1）余量Z2的校核，在圖b所示的尺寸鏈里Z2是封閉環(huán)，故Z2max=p3max-p2min=（20+0.1-（19.8-0.175）mm=0.475mmZ2min=p3min-p2max=（20-0.1-（19.8+0.175）mm=-0.075mm（2）余量Z1的校核，在圖a所示的尺寸鏈中Z1是封閉環(huán)，故Z1 max=

22、p2max-p1min=（19.8+0.175-（18-0.27）mm=2.245mmZ1 min=p2min-p1max=（19.8-0.175-（18+0.27）mm=1.355mm余量校核結果表明，所確定的工序尺寸公差是合理的。將工序尺寸按“入體原則”表示：p1=18.27-0.540 mm，p2=19.9750-0.35 mm，p3=20 +0.1+0.06 mm五、 機床夾具設計1、問題的提出為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。鉆 2 0 (+0. 1一-0. 0 6)mm孔的鉆床專用夾具。由氣門搖桿軸支座工作圖可知，工件材料為 HT200，年產量800

23、0件。根據設計任務的要求，本夾具將用于Z5125搖臂鉆床。刀具為麻花鉆。該夾具為雙支承前后引導鎖床夾具。2、夾具設計的有關計算（1）定位基準的選擇該孔的設計基準為下端面，故以下端平面做定位基準，實現(xiàn)“基準重合”原則;另加兩V形塊從前后兩方向實現(xiàn)對R 1 0的外圓柱面進行夾緊，從對工件的結構形狀分析，若工件以下端面朝下放置在支承板上，定位夾緊就比較穩(wěn)定，可靠，也容易實現(xiàn)。工件以下端面在夾具上定位，限制了三個自由度，其余三個自由度也必須限制。用哪種方案合理呢?方案1在2- l 3的通孔內插入一現(xiàn)邊銷限制一個移動自由度，再以兩孔的另一個孔內側面用兩個支承釘限制一個移動自由度和一個轉動自由度。這種定位

24、方案從定位原理上分析是合理的，夾具結構也簡單。但由于孔和其內側面均不規(guī)定其精密度，又因結構原因，夾緊力不宜施加在這樣的定位元件上，故工件定位面和定位元件之間很可能會接觸不好，使定位不穩(wěn)定。這個方案不宜采用。方案2用兩個V形塊夾緊前后兩外圓柱面，用兩鉸鏈壓板壓在工件的下端，這樣就限制了兩個移動自由度和一個轉動自由度，這種方案定位可靠，可實現(xiàn)完全定位。（2）切削力與夾緊力的計算參考文獻(3)表1一2一1 1，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力F夾與切削力F之間的關系F夾=KF安全系數K在夾緊力與切削力方向相反后時，K=3，由前面的計算可知F=1452.3所以 F夾=KF=3x1452.

25、3=4356.9NFo=F夾/2=1178.4N參考文獻3表1-24，從強度考慮，用一個M10的螺柱完全可以滿足要求，M10的許應夾緊為3924N，所以螺桿直徑為d=10mm（3）定位誤差的分析 20 (+0.10-0.16)孔的精加工是在一次裝夾下完成的，具體采用的是前后支撐引導的夾具機構，機床與鎖桿之間所采用的是浮動連接，故機床主軸振動可略不計， 20 (+0. 10-0. 16 )孔的加工精度主要由鎖模來保證。因為孔的軸線與底面的平行度要求為0. 05。故兩鎖模裝配后同軸度要求應小于0. 05，又因為鎖套與鎖桿 18 H6（+O. 03-0） /h5 (0一一0. 009)，其最大間隙為

26、Xmax=0. 013+0. 009=0. 022mmX=0. 022/310=0. 00007 被加工孔的長度為42mm取兩孔同軸度誤差為0. 03mm則T1=2 x 42 x 0.00007=0.006mmT2=0.03mm所以T=T1 +TZ=0.036mm又因為:0. 0360. 050. 0060. 06所以夾具能滿足零件加工精度的要求。六、總結通過對氣門搖桿軸支座的機械加工工藝及對13mm孔夾具的設計，使我們學到了許多有關機械加工的知識,這對于我們以后的學習和實踐都起到了至關重要的作用，使我們對學習夾具和工藝性設計產生了濃厚的興趣，相信這次課程設計過后我們才能有夯實基礎的感覺，遇到

27、難題不放棄不膽怯的決心，對于實際的內容，我們主要歸納為以下兩個方面：第一方面：氣門搖桿軸支座件外形較復雜，而剛性較差。且其技術要求很高，所以適當的選擇機械加工中的定位基準,是能否保證氣門搖桿軸支座技術要求的重要問題之一。在氣門搖桿軸支座的實際加工過程中，選用氣門搖桿軸支座的底面作為定位基面，為保證213mm孔尺寸精度和形狀精度，可采用自為基準的加工原則；保證兩孔的中心距精度要求，可采用互為基準原則加工。對于加工主要表面，按照“先基準后一般”的加工原則。氣門搖桿軸支座的主要加工表面為旁端面，較重要的加工表面為上表面，次要的加工表面是體表面、下表面等。氣門搖桿軸支座機械加工路線是圍繞主要加工表面來

28、安排的，氣門搖桿軸支座加工路線為工序集中。第二方面：主要是關于夾具的設計方法及其步驟。（1）、定位方案的設計：主要確定工件的定位基準及定位基面；工件的六點定位原則；定位元件的選用等。（2）、導向及對刀裝置的設計：由于本設計主要設計的是擴大頭孔夾具和銑結合面夾具，所以主要考慮的是選用鉆套的類型及排屑問題，以及對刀塊的類型，從而確定鉆套和對刀塊的位置尺寸及公差。（3）、夾緊裝置的設計：針對連桿的加工特點及加工的批量，對連桿的夾緊裝置應滿足裝卸工件方便、迅速的特點，所以一般都采用自動夾緊裝置。（4）、夾具體設計：連桿的結構特點是比較小，設計時應注意夾具體結構尺寸的大小。夾具體的作用是將定位及夾具裝置

29、連接成一體，并能正確安裝在機床上，加工時能承受一部分切削力。所以夾具體的材料一般采用鑄鐵。（5）、定位精度和定位誤差的計算：對用于粗加工的夾具，都應該進行定位誤差和穩(wěn)定性的計算，以及設計的夾具能否滿足零件加工的各項尺寸要求。（6）、繪制夾具裝備圖及夾具零件圖。課程設計是對我們學習的補充和擴展，實現(xiàn)自我完善和獨立工作的過程，是大學學習的特色和優(yōu)勢，展望未來，我們機械的學子必將是社會發(fā)展的有力力量，靠的就是專著的態(tài)度，良好的學習習慣和真實的設計實力。而這一切的得來都是努力的結果，所以我們要繼續(xù)發(fā)揚這種精神，就像我們總結的知識點一樣，以后還會更多更全面更有規(guī)律性，也希望我們學校以及學院給予我們更多的這樣的機會，再此也感謝指導老師辛勤的工作和熱心的幫助。七、參考文獻1 陳宏均 主編 實用加工工藝手冊2 鄒 清主編.機械制造技術基礎課程設計指導教程.北京：機械工業(yè)出版社，20033 艾興等編切削用量簡明手冊北京：機械工業(yè)出版社，20024 徐鴻本主編機床夾具設計手冊沈陽：遼寧科學技術出版社，20045 李益民主編機械制造工藝設計簡明手冊北京：機械工業(yè)出版社，20036 于駿一等編.機械制造技術基礎.北京：機械工業(yè)出版社，2006加工工序卡片 加工工藝過程卡片裝配圖毛胚圖手柄V型塊