氣門搖桿軸支座 (2)

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1、機械制造工藝學課程設計任務書 題目：設計氣門搖桿軸支座零件的機械加工工藝規(guī)程及專用夾具 內(nèi)容：（1）零件一毛坯合圖 1張 （2）機械加工工藝規(guī)程卡片 12張 （3）夾具裝配總圖 1張 （4）夾具零件圖 一張 （5）課程設計闡明書 一份 原始資料：該零件圖樣一張；生產(chǎn)大綱6000件/年。 班級： 學生：

2、 指引教師： 時間： 年 月 日 目錄 第一部分： 設計目的………………………………………………… 1 第二部分：設計環(huán)節(jié) 一、零件的作用………………………………………… 1 二、擬定毛坯，畫毛坯——零件合圖……………… 2 三、工藝規(guī)程設計…………………………………… 3

3、 四、加工工序設計…………………………………… 8 五、時間定額計算……………………………………… 10 六、夾具設計………………………………………… 12 設計目的： 機械制造工藝學課程設計是在學完了機械制造工藝學(含機床夾具設計)和大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習的基本上進行的一種教學環(huán)節(jié)。這次設計使我們能綜合運用機械制造工藝學中的基本理論，并結合生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題。初步具有了設計一種中檔復雜限度零件（氣門搖桿軸支座）的工藝規(guī)程的能力和運用夾具設計的基本原理和

4、措施，擬訂夾具設計方案，完畢家具構造設計的能力，也是熟悉和運用有關手冊，圖表等技術資料及編寫技術文獻技能的一次實踐機會，為此后的畢業(yè)設計及將來從事的工作打下良好的基本。 由于能力所限，經(jīng)驗局限性，設計中尚有許多局限性之處，但愿各位教師多加指引。 一． 零件的分析 （一） 零件的作用 氣門搖桿軸支座是柴油機一種重要零件。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(zhuǎn)動。 （二） 零件的工藝分析 由附圖1得知，其材料為HT200。該材

5、料具有較高的強度，耐磨性，耐熱性及減振性，合用于承受較大應力，規(guī)定耐磨的零件。 該零件上重要加工面為上端面，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，2——?13mm孔的尺寸精度，以上下兩端面的平行度0.055mm。因此，需要先如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孔時如下端面為定位基準，以

6、保證孔軸相對下端面的位置精度。 由參照文獻（1）中有關孔的加工的經(jīng)濟精度機床能達到的位置精度可知上述規(guī)定可以達到的零件的構造的工藝性也是可行的。 二． 擬定毛坯，畫毛坯——零件合圖（附圖2） 根據(jù)零件材料擬定毛坯為鑄件，已知零件的生產(chǎn)大綱為6000件/年，通過計算，該零件質(zhì)量約為3Kg，由參照文獻（5）表1—4、表1—3可知，其生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，毛坯的鍛造措施選用砂型機器造型。此外，為消除殘存應力，鍛造后安排人工時效解決。參照文獻（1）表2.3—12；該種鍛造公差級別為CT10~11，MA-H級。參照文獻（1）表2.3-12，用查表措施擬定各表面的加工余量如下表所示： 加工表

7、面 基本尺寸 加工余量級別 加工余量數(shù)值 闡明 上端面 48mm H 4mm 單側(cè)加工 下端面 50mm H 3mm 單側(cè)加工 左端面 35mm H 3mm 單側(cè)加工 右端面 35mm H 3mm 單側(cè)加工 三、工藝規(guī)程設計 （一） 定位基準的選擇： 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疊的原則，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

8、的面積比較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡樸，可靠，操作以便。 粗基準的選擇：考慮到如下幾點規(guī)定，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，裝夾的以便性，減少輔助時間，因此粗基準為上端面。 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(chǎn)類型中。 方案二：用V形塊十大平面定位 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?

9、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，因此選擇方案二。 （二） 制定加工工藝路線 根據(jù)各表面加工規(guī)定，和多種加工措施能達到的經(jīng)濟精度，擬定各表面及孔的加工措施如下： 上端面：精銑。 下端面：粗銑 左端面：粗銑—精銑 右端面：粗銑—精銑 2—?13mm孔：鉆孔。 3mm 軸向槽—精銑 ?20（+0.1—+0.006）mm：鉆孔—粗鏜—精鏜 因左右兩端面均對?20（+0.1—+0.006）mm孔有較高的位置規(guī)定，故它們的加工宜采用工序集中原則，減少裝次數(shù)，提高加工精度。 根據(jù)先面后孔，先重要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原則，將端面的

10、精銑和下端面的粗銑放在前面，下端面的精銑放在背面，每一階段要一方面加工上端面后鉆孔，左右端面上?20（+0.1—+0.006）mm孔放背面加工。初步擬訂加工路線如下： 工序號 工序內(nèi)容 鍛造 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￠18mm 05 鏜孔?20mm，孔口角１*４５度 06 銑左端面 07 銑軸向槽 08 檢查 09 入庫 上述方案遵循了工藝路線擬訂的一般原則，但某些工序尚有某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

11、力較大，平衡困難；又由上端面不是持續(xù)的圓環(huán)面，車削中浮現(xiàn)斷續(xù)切削容易引起工藝系統(tǒng)的震動，故改動銑削加工。 工序03應在工序02前完畢，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2—?13mm通孔加工精度的影響。 修改后的工藝路線如下： 序號 工序內(nèi)容 簡要闡明 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 鍛造 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 檢查 入庫 消除內(nèi)應力 避免生銹 先加

12、工粗基準面 加工經(jīng)基準 先面后孔 先面后孔 后鏜削余量 次要工序后加工 （三）選擇加工設備及刀、夾、量具 由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故加工設備合適通用機床為主，輔以少量專用機床的流水生產(chǎn)線，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳動均由人工完畢。 粗銑上端面：考慮到工件的定位夾緊方案及夾具構造設計等問題，采用立銑選擇X1632立式銑床。（參照文獻（1）表6-18），選擇直徑D為?80mm立銑刀，參照文獻（1）表7-88，通用夾具和游標卡尺。 粗銑下端面：采用上述相似的機床與銑刀，通用夾具及游標卡尺。 精銑下端面：采用上述相似的機床與銑刀，通用夾具及游標卡

13、尺。 粗銑左端面：采用臥式銑床X1632，參照文獻（1）表6—21，采用此前的刀具，專用夾具及游標卡尺。 精銑左端面：采用臥式銑床X1632,參照文獻（1）表6—21，專用夾具及游標卡尺。 鉆2-?18mm孔：采用Z3025B*10，參照文獻（1）表6—26，通用夾具。刀具為d為?18.0的直柄麻花鉆，參照文獻（1）表7—111。 鉆?18孔：鉆孔直行為?118mm，選擇搖臂鉆床Z3025參照文獻（1）表6—26，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，參照文獻（1）白喔—88。選擇鏜

14、通孔鏜刀及鏜桿，專用夾具，游標卡尺。 四、加工工序設計 經(jīng)查參照文獻（1）表3—12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。 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IT7～ＩＴ８。 取每齒進給量為fz＝０.２mm／z（粗銑） 取每齒進給量為f＝０.５mm／r（精銑） 粗銑走刀一次ap＝２mm，精銑走刀一次ap＝１mm 初步取主軸轉(zhuǎn)速為１５０r／min（粗銑），取精銑主軸的轉(zhuǎn)速為３００r／min，又前面已選定直徑Ｄ為?８０mm，故相應的切削速度分別為：校核粗加工。

15、 Ｖ粗＝πＤn／１０００＝３.１４＊８０＊１５０／１０００＝３７.６８ Ｖ精＝πＤn／１０００＝３.１４＊８０＊３００／１０００＝７５.３６ 又由機床切削功率P=167.9*10^-5ap^0.9f2aeznkpm 取Z=10個齒，pm=1.代入得： 　　　　pm=１６７.９＊２.０^0.9*(0.2)^50*2.5*10*1 pm=0.861(km) 又因前查的機床的功率為１.５kw/h 若效率為０.8P,則 ０. ８P=6.0>pm 故選擇主軸的轉(zhuǎn)速為１５０m/min (2)工序５中的粗鏜?１８工序。 ?１８粗鏜余量參照文獻［１］表３－８３取粗鏜為１.８mm，粗鏜切削余

16、量為0.2mm,鉸孔后尺寸為　　20H8,各工部余量和工序尺寸公差列于表２－３ 加工表面 加工措施 余量 公差級別 工序尺寸及公差 ?18 粗鏜 1.8 ____ ?19.8 ?19.2 精鏜 0.2 H8 20H8 孔軸線究竟面位置尺寸為６0mm 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20.02±0.08mm，與下底面的位置精度為0.05mm,與左右端面的位置精度為0.06mm,且定位夾緊時基準重疊，故不需保證。0.06mm跳動公差由機床保證。 粗鏜孔時因余量為1.9mm,故ap=1.9mm, 查文獻［１］表２. 4-8 取V=0.4

17、m/s=24m/min 去進給量為f=002mm/r n=1000V/πd=1000*24/3.14*20=380r/min 查文獻的Fz=9.81*60^nFzCFzapXFzV^nFzKFz pm=FzV*10^-3 CF2=180, XFz=1 Yfz=0.75 nFz=0 Rfz=9.81*60°*180*2.75ˊ*0.2^0.75*0.4°*1 =1452 N P=0.58 kw 　　　　取機床效率為０.８５ 0.78*0.85=0.89kw>0.58kw 故機床的功率足夠。 五、時間定額計算 下面計算工序５的時間定額 （１） 機動時間

18、 粗鏜時：L/(f*n)=45/0.2*380=7.5s 精鏜時：f取0.1mm/s L/(f*n)=45/0.1*380=15s 總機動時間:T=7.5+15=22.5s (2)輔助時間： 操作內(nèi)容 每次時間 (min) 粗鏜 精鏜 操作次數(shù) 時間min 操作次數(shù) 時間min 裝夾 2 1 2 - - 換刀 1 1 1 1 1 測量 0.1 1 0.1 1 0.1 卸夾 1.5 - - 1 1.5 開機到開始的時間 0.3 1 1 1 0.3 退刀 0.1 1 1 1

19、 0.1 因此輔助時間Ta為： 　　　　　　　Ta=2+1+0.1+1.5+0.3*2+0.1*0.1*2 =6.5min 作業(yè)時間為Ta+Tb=605+0.37=6.87 min 該工序單位加工時間為6.87min　　　　　　　　　　　 五、填寫機械加工工藝卡和機械加工工序卡 工藝文獻詳見附表。 六、夾具設計 本次設計的夾具為第５道工序粗——精鏜?２０（+０.１—+０.０６）mm孔。該夾具為雙支承前后引導鏜床夾具。 １、 擬定設計方案 該孔的設計基準為下端面，故如下端平面做定位基準，實現(xiàn)“基準重疊”原則；另加兩Ｖ形塊從前后兩方向?qū)崿F(xiàn)對Ｒ１０的外圓柱面進行夾緊，從對工件

20、的構造形狀分析，若工件如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)。 工件如下端面在夾具上定位，限制了三個自由度，其他三個自由度也必須限制。用哪種方案合理呢？ 　方案１　在２—?１３的通孔內(nèi)插入一現(xiàn)邊銷限制一種移動自由度，再以兩孔的另一種孔內(nèi)側(cè)面用兩個支承釘限制一種移動自由度和一種轉(zhuǎn)動自由度。這種定位方案從定位原理上分析是合理的，夾具構造也簡樸。但由于孔和其內(nèi)側(cè)面均不規(guī)定其精密度，又因構造因素，夾緊力不適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也許會接觸不好，使定位不穩(wěn)定。這個方案不適宜采用。 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

21、的下端，這樣就限制了兩個移動自由度和一種轉(zhuǎn)動自由度，這種方案定位可靠，可實現(xiàn)完全定位。 ２計算夾緊力并擬定螺桿直徑 參照文獻（３）表１－２－１１，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(shù)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＝１４５２.３Ｎ 因此Ｆ夾＝ＫＦ＝３*１４５２.３＝４３５６.９Ｎ F0= F夾/2=1178.4（N） 參照文獻3表1-24，從強度考慮，用一種M10的螺柱完全可以滿足規(guī)定，M10的許應夾緊為3924N，因此螺桿直徑為d=10mm 3.定位精度分析 ?20（+0.10—+0.

22、16）孔的精加工是在一次裝夾下完畢的，具體采用的是前后支撐引導的夾具機構，機床與鏜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）孔的加工精度重要由鏜模來保證。 圖見附表。 由于孔的軸線與底面的平行度規(guī)定為0.05。故兩鏜模裝配后同軸度規(guī)定應不不小于0.05，又由于鏜套與鏜桿?18 H6（+0.03—0）/h5(0—-0.009)，其最大間隙為 Xmax=0.013+0.009=0.022mm =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 ΔT1=2×42×0.00007=0.006 ΔT2=0.03mm 因此ΔT=ΔT1+ΔT2=0.036 又覺得 0.036<0.05 0.006<0.06 因此夾具能滿足零件加工精度的規(guī)定。 零件圖，零件——毛坯合圖另附 參照文獻： （１） 陳宏均 主編 實用加工工藝手冊 （２） 孟少農(nóng) 主編 機械加工工藝手冊 （3） 機床夾具設計手冊 （4） 鄭修本 主編 機械制造工藝學