氣門搖桿軸支座

河北聯(lián)合大學(xué) 機(jī) 械 制 造 工 藝 學(xué) 課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 題目 ：設(shè)計(jì)“氣門搖桿軸支座”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備（中批量生產(chǎn)） 設(shè)計(jì)人 指導(dǎo)教師 楊文生 河北聯(lián)合大學(xué) 機(jī)械工程教研室 2012年 3月 7日 河北聯(lián)合大學(xué) 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū) 題目 ：設(shè)計(jì)“氣門搖桿軸支座”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝 裝備（中批量生產(chǎn)） 內(nèi)容 ：（ 1）零件圖 1張 （ 2）毛坯圖 1張 （ 3）機(jī)械加工工藝卡片 1套 （ 4）夾具總裝圖 1張 （ 5）夾具零件圖 2張 （ 6）課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū) 1份 班級(jí)： 08機(jī)械（ 3） 班 學(xué)生： _ 指導(dǎo)老師： 楊文生 教研室主任： 楊文生 2012年 3月 7日 設(shè)計(jì)說(shuō)明 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造工藝學(xué) (含機(jī)床夾具設(shè)計(jì) )和大部分專業(yè)課，并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一 個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)使我們能綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，獨(dú)立地分析和解決工藝問(wèn)題。初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件（氣門搖桿軸支座）的工藝規(guī)程的能力和運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，擬訂夾具設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，也是熟悉和運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)，圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件技能的一次實(shí)踐機(jī)會(huì)，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及未來(lái)從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，希望各位老師多加指導(dǎo)。 1、零件的分析 1.1 零件的作用 題目所給的零件是 氣門搖桿軸支座，查閱相關(guān)資料，氣門搖桿軸支座是柴油機(jī)一個(gè)主要零件，是柴油機(jī)搖桿座的結(jié)合部。它的主要作用有： 1）支撐搖桿軸， 0.10.0620孔裝搖桿軸，軸上兩端各裝一進(jìn)氣門搖桿； 2）搖桿座通過(guò)兩個(gè) 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(dòng)。下圖為零件圖： 1.2 零件的工藝分析 由零件圖得知，零件材料為 HT200。該材料具有較高的強(qiáng)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。 該零件上主要加工面為左右端面 ,上端 面，下端面， 2-13mm 孔和 0.10.0620mm 以及 3mm軸向槽的加工。為了保證柴油機(jī)的進(jìn)氣孔與排氣孔的傳動(dòng)精度及密封性 ,對(duì)左右端面及上下端面有著形狀和位置的要求。其中 : 左右端面相對(duì)于 0.10.0620mm孔的中心線的端面圓跳動(dòng)公差為 0.06mm； 下端面相對(duì)于 0.10.0620mm 孔的中心線的平行度公差為 0.05mm 。 2、工藝規(guī)程的設(shè)計(jì) 2.1 確定毛坯，畫毛坯圖 根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件 ，已知零件的生產(chǎn)批次為中批，可采用砂型手工造型成型（參考文獻(xiàn)（ 1）表 2.1-6），造型機(jī)制造成本低，生產(chǎn)率較高，此外為了消除殘余應(yīng)力鑄 造后安排人工時(shí)效處理。該種鑄造公差等級(jí)為 CT8 10， MA-G級(jí)（參考文獻(xiàn)（ 1）表 2.3-5，表 2.3-6） ，用查表方法確定各表面的加工余量如下表所示： 加工表面 基本尺寸 加工余量等級(jí) 加工余量數(shù)值 說(shuō)明 上端面 45mm H 5mm 單側(cè)加工 下端面 50mm H 5mm 單側(cè)加工 左端面 32mm H 5mm 單側(cè)加工 右端面 32mm H 5mm 單側(cè)加工 零件毛坯圖如下所示： 2.2 定位基準(zhǔn)的選擇： 粗基準(zhǔn)的選擇：選擇零件的重要面和重要孔做基準(zhǔn)。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(shí)間，所以粗基準(zhǔn)為下端面。 精基準(zhǔn)的選擇：左右端面相對(duì)于 0.10.0620mm 孔的中心線的端面圓跳動(dòng)公差為 0.06mm,下端面相對(duì)于 0.10.0620mm 孔的中心線的平行度公差為 0.05mm 由于端面圓跳動(dòng)公差是由端面的平行度公差和端面相對(duì)于孔的中心線的垂直度公差共同作用形成的，并且下端面也對(duì)孔的中心線有著平行度要求，因此應(yīng)以孔的中心線為精基準(zhǔn)。 2.3 制定加工工藝路線 因左右兩端面均對(duì) 0.10.0620mm 孔有較高的位置要求，故它們的加工宜采用工序集中原則，減少裝夾次數(shù)，提高加工精度。 根據(jù)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，初步擬訂加工路線如下： 方案一 工序號(hào) 工序內(nèi)容 鑄 造 時(shí)效 涂漆 方案二 上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是先以下端面為粗基準(zhǔn)加工上端面，然后以上端面為基準(zhǔn)加工出精基準(zhǔn)下端面。而方案二是加工完下端面后先加工孔，然后以孔為基準(zhǔn)加工有精度要求的左、右端面。兩個(gè)方案都遵循了工藝路線擬定的一些原則，但是都存在著一些問(wèn)題。 方案一中，以下端面為定位 基準(zhǔn)，下端面是零件上最大的平面，定位平穩(wěn)、可靠，從裝夾上看比較方便，而且滿足了同一基準(zhǔn)原則，但是加工基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)不重合，產(chǎn)生了基準(zhǔn)不重合誤差由此可能導(dǎo)致零件因?yàn)槌疃鴪?bào)廢。另外方案一中粗加工和精加工混合在一起，考慮到零件的裝夾以及刀具的磨損問(wèn)題，由此可能影響加工精度，所以應(yīng)把粗加工和精加工分開(kāi)。 方案二同方案一相比也是先加工出精基準(zhǔn)下端面，然后加工出 0.10.0620mm 孔，再以孔01 粗銑上端面 以下端面為基準(zhǔn) 02 鉆兩 13mm通孔 03 粗、精銑下端面 以上端面為基準(zhǔn) 04 粗、精銑右端面 以下端面為基準(zhǔn) 05 鉆通孔 18mm 以下端面為基準(zhǔn) 06 鏜孔 20mm，孔口倒角度 07 粗、精銑左端面 以下端面為基準(zhǔn) 08 粗銑軸向槽 工序號(hào) 工序內(nèi)容 鑄造 時(shí)效 涂漆 01 粗銑上端面 以下端面為基準(zhǔn) 02 鉆兩 13mm通孔 03 粗、精銑下端面 以上端面為 基準(zhǔn) 04 鉆通孔 18mm 以上端面為基準(zhǔn) 05 鏜 20mm孔，孔口倒角度 06 粗車左、右端面 以 20mm孔為基準(zhǔn) 07 精車左、右端面 以 20mm孔為基準(zhǔn) 08 粗銑軸向槽 為精基準(zhǔn)加工左右端面，這樣定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合，避免了基準(zhǔn)不重合誤差，能夠保證兩個(gè)端面 的加工精度。但是我們卻忽略了一個(gè)問(wèn)題，在工序 06、 07 中采用了車削加工的方法，由于零件的下端比上面大，在車削加工時(shí)，零件回轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)撞到車刀，所以此方案行不通。 綜合考慮方案一和方案二還存在以下問(wèn)題： 1. 工序 04為鉆 2-13兩通孔，考慮到兩通孔較深，所以一次鉆削并不合理。 2. 工序 05 是在 18mm 通孔的基礎(chǔ)上鏜削到精度要求的，考慮到孔徑較小，鏜削加工并不方便。 綜合兩位指導(dǎo)老師的不同意見(jiàn)，經(jīng)過(guò)小組成員的共同協(xié)商、討論，我們得到以下加工工藝過(guò)程整體思路： 1粗加工和精加工 分開(kāi)； 2保證定位基準(zhǔn)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合； 3零件的形狀和尺寸精度要求在精加工過(guò)程中保證。 先對(duì)各個(gè)表面進(jìn)行粗加工，然后以下端面為基準(zhǔn)采用鉆 -擴(kuò) -鉸的方法加工出 0.10.0620mm 孔再以孔為精基準(zhǔn)精加工對(duì)孔有著形狀和尺寸要求的左、右端面和下端面。關(guān)于 2-13孔的加工，為了避免對(duì) 0.10.0620mm 的孔產(chǎn)生影響，鉆 2-13孔的在加工 0.10.0620mm孔之前進(jìn)行。以下是最終的加工工藝路線 : 工序號(hào) 工序內(nèi)容 簡(jiǎn)單說(shuō)明 鑄造 時(shí)效 消除內(nèi)應(yīng)力 涂漆 防止生銹 01 粗銑下端面 以上端面為基準(zhǔn) 02 粗銑上端面 以下端面為基準(zhǔn) 03 粗銑左 以下端面為基準(zhǔn) 2.4 選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具 粗銑上下端面：考慮到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問(wèn)題，采用立銑，選擇X51 立式銑床。選擇直徑 D 為 60mm 端銑刀，齒數(shù) z=10（參考文獻(xiàn)（ 2）表 9-66），刀具材料：硬質(zhì)合金 YG8端銑刀，專用夾具和游標(biāo)卡尺。 粗銑左右端面：采用萬(wàn) 能銑床 X60，高速鋼鑲齒三面刃銑刀 dw=100mm，齒數(shù) z=10，專用夾具及游標(biāo)卡尺。 鉆 2-13mm孔：采用搖臂鉆床 Z535，刀具分別為 8mm,13mm的直柄麻花鉆。刀具材料：高速鋼，專用夾具及游標(biāo)卡尺。 精銑下端面：選用 X51立式銑床， 60mm端銑刀，齒數(shù) z=10（參考文獻(xiàn)（ 2）表 9-66），刀具材料：硬質(zhì)合金 YG8端銑刀，專用夾具及游標(biāo)卡尺。 精銑左右端面：采用萬(wàn)能銑床 X60，采用 60mm 錐柄立銑刀 ，專用夾具及游標(biāo)卡尺。 鉆 18mm 孔，鏜到 19.8mm，鏜孔至 0.10.0620mm：選擇搖臂鉆床 Z535，鏜床 T740，采用 18mm直柄麻花鉆，刀具材料高速鋼 W18Cr4V，專用夾具，游標(biāo)卡尺。 倒角的加工：臥式鏜床 T68 機(jī)夾單刃鏜刀，刀具材料 高速鋼。 粗銑軸向槽：選用臥式銑床 X63，高速鋼鑲齒三面刃銑刀 dw=100mm,齒數(shù) z=10，專用夾具及游標(biāo)卡尺。 04 右端面 05 鉆兩 2-13通孔（分兩次） 以下端面為基準(zhǔn) 06 精銑下端面 以孔為基準(zhǔn) 07 精銑左、 以下端面為基準(zhǔn) 08 右端面 以下端面為基準(zhǔn) 09 鉆鉆孔 18 mm 以下端面為 基準(zhǔn) 10 鏜 1.006.020 孔 以下端面為基準(zhǔn) 11 加工孔口倒角 以下端面為基準(zhǔn) 12 加工外倒角 以下端面為基準(zhǔn) 13 銑軸向槽 以下端面為基準(zhǔn) 14 終檢 2.5 加工工序設(shè)計(jì) 2.5.1確定加工余量、 工序尺寸及其公差 查參考資料（ 1）表 2.2-1、表 2.2-2、表 1.4-1可得下表 孔加工 加工表面 加工內(nèi)容 加工余量 加工精度 工序尺寸 表面粗糙度 20 IT8 鉆 18 IT11 0.13018 鏜 1.8 IT10 0.084019.8 6.3 鏜 0.2 IT8 0.10.0620 3.2 2-13兩通孔 鉆 2-13孔 5 IT11 13 12.5 表面加工 加工表面 加工余量 加工精度 工序尺寸偏差 表面粗糙度 粗銑下端面 4 IT12 021.0 6.3 粗銑上端面 4 IT12 021.0 12.5 粗銑左端面 4 IT12 021.0 3.2 粗銑右端面 4 IT12 021.0 3.2 精銑左端面 1 IT8 003.0 1.6 精銑右端面 1 IT8 003.0 1.6 精銑下端面 1 IT8 003.0 6.3 2.5.1確定切削用量及基本工時(shí) 工序 1：粗銑下端面，保證尺寸 84035.0 采用直柄立銑刀（ b =600MPa 的碳素結(jié)構(gòu)鋼），查簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)取 d=50,z=8 fz =0.12mm/z ae=40 ap=5 (參考切削加工工藝手冊(cè) ) 查銑工技師手冊(cè)得： 切削速度 vc=26m/min 使用壽命 T=120min 功率 pm=2.64KW 主軸轉(zhuǎn)速 ns=dwvc1000= m in/6.1655014.0 m in/261000 rm 查機(jī)械加工工藝簡(jiǎn)明手冊(cè)采用 X51 立式銑床 nw=160r/min 實(shí)際切削速度 vc= m in/1.201 0 00 160401 0 00 mnd ww 當(dāng) nw=160r/min 時(shí)，工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量 fm應(yīng)為 f m in/6.153160812.0 mmznfwzm 查簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè) min/150 mmfm 切削工時(shí) Llll 21 13)3405050(5.0)31(5.0 22221 eaddl 3)31(2 l 663135021 lllL 則機(jī)動(dòng)工時(shí)為 m in44.01 5 06621 mm f lllt 工序 2：粗銑上端面，與工序 1相同 保證尺寸 03.079 m in34.0150 33413150 21 llltm 工序 3：粗銑左端 保證尺寸 025.048 采用立銑刀 ,查簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)取 40d 8z 查切削加工工藝手冊(cè)得 06.0zf 40ea 5pa 查銑工手冊(cè)得切削速度cv=36m/min 使用壽命 T=90min 功率 kwpm 86.2 則主軸轉(zhuǎn)速 m in/r6.2 8 64014.3 m in/361 0 0 01 0 0 0 md vn w cs 現(xiàn)采用萬(wàn)能銑床 X60，根據(jù)簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)， 取 min/280 rnw ，故實(shí)際切削速度為 m in/2.351000 2804014.31000 mndv wwc 當(dāng) 時(shí)min/400 rnw ，工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量 m in/4.134280806.0 mmznffwzm 查簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)取 min/125 mmfm 切削工時(shí)： mmlllL 453321021 ，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為 m in36.01 2 545211 mmf lllt mm 工序 4：掉頭粗銑右端面 保證尺寸 025.044 由于本工序與工序 3（粗銑左端面）相同，故 min36.02 mt 則 總切削工時(shí) m in72.036.036.021 mmm ttt 工序 5： 鉆 132 的孔 鉆孔 13 mm。確定進(jìn) 給量 f ：根據(jù)簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)，當(dāng)鑄鐵的ab MP200， mmd 130 時(shí)， rmmf /4.02.0 。由于本零件在加工 mm13 孔時(shí)屬于低剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù) 0.75，則 ）（ rmmf /3.015.075.0)4.02.0( 根據(jù) Z535 機(jī)床說(shuō)明書(shū)，現(xiàn)取 rmmf /15.0 。 切削速度：根據(jù)切削加工工藝手冊(cè)差得切削速度 min/50 mv 。 所以 ）（ m in/1 2 2 513 501 0 0 01 0 0 0 rd Vn ws 根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取 min/1100 rnw ，故實(shí)際切削速度為 ）（ m in/9.441000 1100131000 mndv ww 切削工時(shí) mmlmmlmml 4,5.8,79 21 ）（ m in579.015.01 1 0 0 4979211 fn lllt wm 以上為鉆一個(gè)孔時(shí)的機(jī)動(dòng)時(shí)間。 故本工序的機(jī)動(dòng)工時(shí)為 16.12579.021 mm tt 工序 6：精銑下端面：保證尺寸 046.078 查切削加工工藝手冊(cè) zf =0.1 ea=40 pa=3 查銑工技師手冊(cè) ev=36 m/min mp=2.13 T=120 min 主軸轉(zhuǎn)速：sn=wcdv1000=5014.3 361000 =229.3 r/min 查簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè) wn=210 r/min 實(shí)際 v=1000wwnd=1000 2105014.3 =33 m/min 當(dāng)wn=210時(shí) 工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量 mf=zf zwn =0.1 8 210=168 mm/min 查簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)mf=50 mm/min mt=mflll 21 = 150 50313 =0.44 min 工序 7：精銑左端面 保證尺寸 039.043 查銑工技師手冊(cè)和切削加工工藝手冊(cè) 得 zf =0.03 cv=57 m/min mp=2.31 ea=40 pa=3 T=60 min 主軸轉(zhuǎn)速： sn =wcdv1000=2014.3 min/571000 m=907.6 r/min 查簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè) 采用萬(wàn)能銑床 X60 ：wn=800 r/min 實(shí)際切削速 度 V=1000wwnd=1000 8002014.3 =50.2 m/min 當(dāng) min/800 rnw 時(shí)，工作臺(tái)的每分鐘進(jìn)給量 m in/144800603.0 mmznffwzm 查簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)得 min/125 mmfm 切削工時(shí)： m in36.01 2 5 32310211 mm f lllt 工 序 8：調(diào)頭精銑右端面 保證尺寸 039.042 本工序與工序 7（精銑左端面）相同，故切削工時(shí) min36.02 mt 總工時(shí) min72.036.02 mt 工序 9： 鉆孔 18 確定 f ：根據(jù)簡(jiǎn)明機(jī)械加工工藝手冊(cè)得， mmd 180 時(shí)，rmmf /4.02.0 由于本零件在加工 mm18 孔時(shí)屬于低剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘系數(shù) 0.75， 則 ）（ rf /mm3.015.075.0)4.02.0( 根據(jù)鉆床 Z535 說(shuō)明書(shū)，現(xiàn)取 15.0f 切削速度：根據(jù)切削加工工藝手冊(cè)查得 min/50 mV 則 m in )/(88518 501 0 0 01 0 0 0 rd vn ws 根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)取 min/750 rnw ，故實(shí)際切削速度 V 為 m in/4.421 0 00 750181 0 00 mndV ww 切削工時(shí) mml 42 mml 111 mml 42 m in51.015.07 5 0 5721 fn lllt wm 工序 10：鏜 1.006.020孔，選用 T740金剛鏜床 （ 1）粗鏜孔至 mm8.19 ，單邊余量 mmz 9.0 ，一次鏜去全部余量 9.0pa 進(jìn)給量 rmmf /1.0 根據(jù)手冊(cè)確定金剛鏜床的切削速度 min/100 mv 則 m in/15922010010001000 rd vn w 由于 T740 金剛鏜主軸轉(zhuǎn)速為無(wú)極調(diào)速，故以上轉(zhuǎn)速可以作為加 工時(shí)使用的轉(zhuǎn)速。 切削工時(shí) mml 42 mml 111 mml 42 則 m in36.01.01 5 9 2 57211 fn lllt w （ 2）共用一個(gè)鏜桿鏜至 1.006.020 mmap 1.0 rmmf /1.0 min/1592 rnw min/100 mv min36.0t 工序 11：倒內(nèi)倒角 工序 12：倒外倒角 工序 13：銑軸向槽 加工條件： X6132 臥式銑床 刀具：直尺三面刃銑刀 其中 50d 18z 計(jì)算切削用量： 10pa 由機(jī)械加工工藝手冊(cè)可知： min/136fa min/6.132 mv 確定主軸轉(zhuǎn)速： min/37510000rd vn 切削工時(shí)： min75.0mt 最后，將以上各工序切削用量、工時(shí)定額的結(jié)果，連同其他加工 數(shù)據(jù)，一并填入機(jī)械加工工 藝過(guò)程綜合卡片。 3.專用夾具設(shè)計(jì) 為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。 經(jīng)過(guò)與指導(dǎo)教師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第三道工序 鉆 8mm和 13mm二孔的鉆床夾具。 本夾具將用 Z3025 搖臂式鉆床。刀具分別為 8mm 和 13mm 的直柄麻花鉆，刀具材料為高速鋼 w18Cr4v。 3.1 問(wèn)題的指出 本夾具主要用來(lái)鉆 8mm 和 13mm 的兩孔（注：圖紙只給出了