機械制造課程設(shè)計--氣門搖臂軸支座

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機械制造課程設(shè)計氣門搖臂軸支座 姓名： 吳富偉 學(xué)號： 201003050909 班級： 10級機械工程及自動化 3班 指導(dǎo)教師： 閔 潔 日期： 2013年5月 課程設(shè)計學(xué)生成績評定表評 分 指 標(biāo)滿分值評分合計總成績平時表現(xiàn)（權(quán)重25%）學(xué)習(xí)態(tài)度和努力程度5獨立工作能力5工作作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)性5文獻(xiàn)檢索和利用能力5與指導(dǎo)教師探討能力5設(shè)計的數(shù)量和質(zhì)量（權(quán)重30%）方案選擇合理性3方案比較和論證能力3設(shè)計思想和設(shè)計步驟3設(shè)計計算及分析討論3設(shè)計說明書頁數(shù)5設(shè)計說明書內(nèi)容完備性3設(shè)計說明書結(jié)構(gòu)合理性2設(shè)計說明書書寫工整程度2設(shè)計說明書文字內(nèi)容條理性2設(shè)計是否有應(yīng)用價值2設(shè)計是否有創(chuàng)新2工藝規(guī)程卡（權(quán)重15%）填寫是否認(rèn)真規(guī)范5工藝過程是否正確合理10圖紙（權(quán)重10%）圖樣標(biāo)準(zhǔn)化程度及圖面質(zhì)量5圖樣表達(dá)正確程度5答辯（權(quán)重20%）表達(dá)能力4報告內(nèi)容8回答問題情況6報告時間2指導(dǎo)教師評語： 指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日 課程設(shè)計主要內(nèi)容：1. 繪制零件的零件圖及毛坯圖2. 設(shè)計零件的機械加工工藝規(guī)程，并填寫：（1） 整個零件的機械加工工藝過程卡；（2） 最重要表面所屬工序的機械加工工序卡；3. 編寫設(shè)計說明書。設(shè) 計 指 導(dǎo) 教 師 （簽字）： 教學(xué)基層組織負(fù)責(zé)人（簽字）： 年 月 日摘要：現(xiàn)貨機械加工行業(yè)發(fā)生著結(jié)構(gòu)性變化，工藝工裝的設(shè)計與改良已成為企業(yè)生存和發(fā)展的必要條件，工藝工裝的設(shè)計與改良直接影響著氣門搖臂軸支座的質(zhì)量與性能。柴油機行業(yè)作為一個傳統(tǒng)而富有活力的行業(yè)，近十幾年取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在新經(jīng)濟(jì)時代，柴油機行業(yè)呈現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢，由此對其它的質(zhì)量，性能立生了新的變化。第一章 氣門搖臂軸支座的機械加工工藝規(guī)程設(shè)計1.1零件的作用 氣門搖臂之座是柴油機的重要零件之一。該零件是1105柴油機中氣門搖臂座結(jié)合部的氣門搖臂軸支座，18mm孔裝搖臂軸，軸上兩端各裝一進(jìn)，排氣門搖臂，16mm孔內(nèi)裝一減壓軸，用于降低氣缸內(nèi)壓力，便于起動柴油機，兩孔間距為56mm可保證減壓軸在搖臂上打開氣門，實現(xiàn)減壓，該零件通過11mm孔用M10螺桿與氣缸蓋相連。 1.2 零件的工藝分析其材料為HT200，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(yīng)力，要求耐磨的零件。該零件主要加工面為18mm，16mm兩圓柱孔，18mm孔的平等度為0.05直接影響搖臂軸的接觸精度及密封，16mm孔的平行度為0.05，粗糙度都為1.6，所以對軸與孔的接觸精度及密封還是比較高的。有關(guān)面和孔加工的經(jīng)濟(jì)精度用機床能達(dá)到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可達(dá)到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。 第二章 選擇毛坯種類，繪制毛坯圖2.1 選擇毛坯種類 根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，毛坯的鑄造方法選用砂型機器造型，一般成批生產(chǎn)15到30件，由參考文獻(xiàn)知，用查表法確定各表面的總余量如表所示。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時效。各加工面總余量加工表面零件尺寸加工余量等級總余量36底面36H422頂面22mmH25 28mm兩側(cè)面28mmH426mm兩側(cè)面26mmH36主要毛坯尺寸及公差主要面尺寸零件尺寸總余量尺寸偏差底面360.5頂面22mm0.5頂面距底面392+2.50.528mm兩側(cè)面間距372+20.126mm兩側(cè)面間距161.8+1.80.528mm 26mm兩孔間距56 0.052.2 畫毛坯零件圖 第三章 工藝規(guī)程設(shè)計3.1表面加工方法的確定根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。查機械制造課程設(shè)計指導(dǎo)書10頁表1-7、1-8、1-9，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下： 氣門搖臂軸支座各表面加工方案加工項目尺寸公差等級粗糙度加工方案軸支座上端面GB1804-C12.5粗銑軸支座下端面GB1804-C6.3粗銑11孔IT1112.5鉆18孔兩端面IT73.2粗銑半精銑16孔兩端面IT1112.5粗銑18孔IT71.6鉆擴(kuò)鉸16孔IT71.6鉆擴(kuò)鉸3孔IT1112.5鉆3.2定位基準(zhǔn)的選擇毛坯選擇：根據(jù)零件材料、形狀、尺寸、批量大小等因素，選擇砂型鑄造?；鶞?zhǔn)分析：底面A是零件的主要設(shè)計基準(zhǔn)，也比較適合作零件上眾多表面加工的定位基準(zhǔn)。零件安裝方案：加工底面A、頂面B時，均可采用虎鉗安裝（互為基準(zhǔn)）；11、16、18內(nèi)孔表面加工均采用專用夾具安裝且主要定位基面均為A；加工斜孔仍采用專用夾具安裝，主要加工基準(zhǔn)為18孔兩端面。零件表面加工：底面A、頂面B采用銑削加工。 3.3加工階段劃分搖臂軸支座加工階段劃分加工階段加工內(nèi)容說明基準(zhǔn)面的加工粗、精銑36下底面互為基準(zhǔn)，反復(fù)加工粗銑22上端面粗、半精銑18前端面粗、半精銑18后端面粗加工鉆擴(kuò)18的孔以36下端面及18的前或后端面、11的孔定位鉆擴(kuò)16的孔鉆3的孔以22的上端面及18的前后端面為基準(zhǔn)精加工精鉸18的孔以36下端面及18的前或后端面、11的孔定位精鉸16的孔3.4制定工藝路線機械加工工序的安排在安排加工工序時，應(yīng)根據(jù)加工階段的劃分、基準(zhǔn)的選擇和被加工表面的主次來決定，一般應(yīng)該遵循以下幾個原則：（1）先基準(zhǔn)后其他：即首先應(yīng)加工用作精基準(zhǔn)的表面，再以加工出的精基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)加工其他表面（2）先粗后精：各表面的加工順序，按加工階段，從粗到精進(jìn)行安排（3）先主后次：先加工主要平面，在加工次要平面（4）先面后孔：先加工平面，后加工孔。因為平面定位比較穩(wěn)定、可靠，所以像箱體、支架、連桿等平面輪廓尺寸較大的零件，常先加工平面，然后在加工該平面上的孔，以保證加工質(zhì)量。工序號工 序 內(nèi) 容鑄造時效漆底漆 一二三四 五六七 八九 粗銑22頂面粗銑、半精銑36底面底面 鉆11mm孔 粗26mm 、28mm前端面；半精銑28mm前端面 粗26mm 、28mm后端面；半精銑28mm后端面 鉆,鉸16孔, 倒角1*45度 鉆,鉸18, 倒角1*45度鉆3孔去毛刺清洗檢驗入庫 3.5 加工設(shè)備及工藝裝備選擇氣門搖臂軸支座加工工序機床選擇工序號加工內(nèi)容機床設(shè)備說明一 粗銑22頂面臥式銑床X61工作臺尺寸、機床電動機功率均合適二 粗銑、半精銑36底面底面臥式銑床X61工作臺尺寸、機床電動機功率均合適三 鉆11mm孔立式鉆床Z525工作臺尺寸、機床電動機功率均合適四 粗、精銑26mm 、28mm前側(cè)面臥式銑床X61工作臺尺寸、機床電動機功率均合適五 粗、精銑26mm 、28mm后側(cè)面臥式銑床X61工作臺尺寸、機床電動機功率均合適六 鉆,鉸16孔, 倒角1*45度TX617臥式鏜床工件孔徑、機床電動機功率均合適七 鉆,鉸18, 倒角1*45度TX617臥式鏜床工件孔徑、機床電動機功率均合適八 鉆3孔立式鉆床Z525工件孔徑、機床電動機功率均合適3.6切削用量以及額定時間的計算工序一 粗銑22頂面項目計算（或選擇）依據(jù)計算過程單位計算（或確定）結(jié)果1切削深度查1P208 表10-8傳輸機為一般工作機速度不高級72材料選擇查1P180 表10-1小齒輪40Cr(調(diào)質(zhì))大齒輪45鋼(調(diào)質(zhì))小齒輪280HBS,大齒輪240HBS3選擇齒數(shù)ZZ1=24Z2=4.169x24=100.056U=117/24=4.167個24100U4.1675按齒面接觸疲勞強度設(shè)計（1）試選Kt試選1.3Kt=1.3(2)計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1T=9550XP1/n1T=9550x70307/1460=5.90706X10N/mmT1=5.9071X10(3)齒寬系數(shù)d由1P201表10-7d=0.71.15d=1(4)材料的彈性影響系數(shù)ZE由1 P201表10-6鍛鋼MP1/2ZE=189.8(5) 齒輪接觸疲勞強度極限由1P210圖 600550600550（6）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N由1式N1=60n1jLh=60X1460X24X330X106.937908X109 =6.93792X109/4.169=1.275X109N1=6.93792X109N2=1.664X109（7）接觸疲勞強度壽命系數(shù)KHN由1P203圖10-19KHN1 = 0.90KHN2 = 0.95 KHN1 = 0.90KHN2 = 0.95（8）計算接觸疲勞強度許用應(yīng)力H取失效概率為，安全系數(shù)為S=1，由1式得H1= =0.90X600/1=540 H2= =0.95X550/1=522.5 H1= 540H2= 522.5（9）試算小齒輪分度圓直徑按1式（1021）試算53.935mm53.935（10）計算圓周速度vV=3.14X53.935X1460/60X1000=4.121034m/sV=4.121（11）計算齒寬Bb = dd1tB1=153.935mmB1=53.935（12）模數(shù)53.935/242.247h = 2.25mnt =5.05125b/h =53.935/5.05125=10.678度=2.247h =5.05125b/h= 10.678（13）計算載荷系數(shù)K由1表10-2查得使用系數(shù)根據(jù)v= 4.121級精度，由1P190圖10-8查得動載荷系數(shù)1.20由1表P194查得KH=1.12+0.18(1+0.6d2) d2+0.2310-3b=1.12+0.18(1+0.6X)+0.23X10-3X53.935=1.42由1圖P195查得KF=1.34假定，由1P195表10-3查得1.2故載荷系數(shù)K=KAKVKHKH=1X1.10X1.2X1.42=2.0448K=2.0448（14）按實際的載荷系數(shù)校正分度圓直徑由1式10-10d1=d1t=62.725d1=62.725（15）計算模數(shù)62.725/24=2.61mmmn=2.616按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計（1）計算載荷系數(shù)KK=KAKVKFKFK1x1.10x1.2X1.35=1.944K1.944(2)齒形系數(shù)Fsa由1P200 表10-5Fsa1=2.65Fsa2=2.20+(2.18-2.20)(99-90)/(100-90)=2.182Fsa1=2.65Fsa2=2.182（3）應(yīng)力校正系數(shù)YSa由1 P197 表YSa1=1.58YSa2=1.78+(1.79-1.78)(99-90)/(100-99)=1.789YSa1=1.58YSa2=1.789（4）齒輪的彎曲疲勞強度極限由1P204 圖500380500380（5）彎曲疲勞強度壽命系數(shù)由1P202 圖0.840.880.840.88（6）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力F取彎曲疲勞安全系數(shù)S1.35，由式10-12得F1= 0.85X500/1.35=314.8148F2= 0.88X380/1.35=247.7037F1=314.815F2=247.704（7）計算大小齒輪的并加以比較2.65x1.58/314.815=0.0132992.182x1.804/247.704=0.01577499結(jié)論：取0.015770.01330=0.01577大齒輪值大（8）齒根彎曲強度設(shè)計計算由1式5=1.845mm1.845結(jié)論：對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，取 2mm，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，須按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1= 62.725應(yīng)有的齒數(shù)。于是由=62.725/2 =31.36，取Z1=31,Z2 = Z1i齒1 =31x4.169=129取Z2 =1293幾何尺寸計算（1）計算中心距aA=(31+129)2/2=160mma=160（2）計算齒輪的分度圓直徑dd=zmnd1=2x31=62d2=2x129=258mmd1=62d2=2583）計算齒輪的齒根圓直徑df=62-5=57=258-5=253mmdf1=57df2=199（4）計算齒輪寬度Bb = dd1圓整后?。築1 = 65B2 = 60mm B1 = 65B2 = 60（5）驗算=2x59886/62N =1905.52N=1x1905.52/60N/mm = 31.76N/mm100N/mm合適第四章 氣門搖臂軸支座零件專用夾具的設(shè)計4.1夾具選擇夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標(biāo)。正確地設(shè)計并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時也擴(kuò)大各種機床使用范圍必不可少重要手段。（夾具裝配圖41）4.2 夾具設(shè)計4.2.1 定位分析（1）定位基準(zhǔn)的選擇據(jù)夾具手冊知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。故加工11圓柱孔時，采用曲柄右端面和12孔內(nèi)圓柱面作為定位基準(zhǔn)。（2）定位誤差的分析定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一個面與兩個孔定位，因為該定位元件的定位基準(zhǔn)為孔的軸線，所以基準(zhǔn)重合b=0，由于加工向下孔即不存在基準(zhǔn)位移誤差j=0。4.3夾具操作說明此次設(shè)計的夾具夾緊原理為：通過22孔的下端面為定位基準(zhǔn)，在螺栓、平面實現(xiàn)完全定位，以鉆模板引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工。采用壓緊塊夾緊工件。定位元件：定位元件是用以確定正確位置的元件。用工件定位基準(zhǔn)或定位基面與夾具定位元件接觸或配合來實現(xiàn)工件定位。4.4.確定導(dǎo)向裝置本工序要求對被加工的孔依次進(jìn)行鉆的加工，最終達(dá)到工序簡圖上規(guī)定的加工要求，故選用可換鉆套作為刀具的導(dǎo)向元件，查表9-13，確定鉆套高度H=d=1.411=15.4mm，排泄空間h=0.7d=7.7mm。d：基本偏差F7(0.0100.022);D=10mm，偏差m6（0.0010.010）。 第四章 總結(jié)在本次設(shè)計中，要用到許多基礎(chǔ)理論，由于有些知識已經(jīng)遺忘，這使我們要重新溫習(xí)知識，因此設(shè)計之前就對大學(xué)里面所涉及到的有關(guān)該課題的課程認(rèn)真的復(fù)習(xí)了一遍，開始對本課題的設(shè)計任務(wù)有了大致的了解，并也有了設(shè)計的感覺。同時，由于設(shè)計的需要，要查閱并收集大量關(guān)于機械制造方面的文獻(xiàn)，進(jìn)而對這些文獻(xiàn)進(jìn)行分析和總結(jié)，這些都提高了我們對于專業(yè)知識的綜合運用能力和分析解決實際問題的能力。通過本次設(shè)計還使我更深切地感受到了團(tuán)隊的力量，在與同學(xué)們的討論中發(fā)現(xiàn)問題并及時解決問題，這些使我們相互之間的溝通協(xié)調(diào)能力得到了提高，團(tuán)隊合作精神也得到了增強?？梢哉f，畢業(yè)設(shè)計體現(xiàn)了我們大學(xué)四年所學(xué)的大部分知識，也檢驗了我們的綜合素質(zhì)和實際能力。同時也跨出了我的工程師之路的第一步。第五章 參考文獻(xiàn)1.崇 凱 主編. 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南M.北京：化學(xué)工業(yè)出版社，20062.鄒 青 主編.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程M.北京：機械工業(yè)出版社，20043.李洪 主編 機械加工工藝手冊 北京出版社4.艾興 主編 切削用量簡明手冊 機械工業(yè)出版社15