氣門搖桿軸支座設(shè)計(jì)

1、機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書題目：設(shè)計(jì)氣門搖桿軸支座零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及專用夾具內(nèi)容：（ 1）零件一毛坯合圖1 張（2）機(jī)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(shè)計(jì)說(shuō)明書一份原始資料 ：該零件圖樣一張；生產(chǎn)綱領(lǐng) 6000 件/年。班級(jí)：學(xué)生：指導(dǎo)老師 ：時(shí)間： 年 月 日目錄第一部分 ：設(shè)計(jì)目的 1第二部分：設(shè)計(jì)步驟一、零件的作用 1二、確定毛坯，畫毛坯一一零件合圖 2三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3四、加工工序設(shè)計(jì) 8五、時(shí)間定額計(jì)算 10六、夾具設(shè)計(jì) 12設(shè)計(jì)目的：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

2、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 家具結(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)。一 零件的分析（一） 零件的作用 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

3、結(jié)合 部，?20（+0.10+0.16）孔裝搖桿軸，軸上兩端各裝一進(jìn)氣門搖桿， 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)。（二） 零件的工藝分析由附圖1得知，其材料為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(jìn)氣孔與排氣門的傳動(dòng)精 度及密封

4、，2 ?13mm孔的尺寸精度，以上下兩端面的平行度 0.055mm因此，需要先以下端面為粗基準(zhǔn)加工上端面，再以上端面 為粗基準(zhǔn)加工下端面，再把下端面作為精基準(zhǔn)，最后加工？20（ +0.1+0.06）mm孔時(shí)以下端面為定位基準(zhǔn)，以保證孔軸相對(duì)下端面的 位置精度。由參考文獻(xiàn)（1）中有關(guān)孔的加工的經(jīng)濟(jì)精度機(jī)床能達(dá)到的位置精度 可知上述要求可以達(dá)到的零件的結(jié)構(gòu)的工藝性也是可行的。二.確定毛坯，畫毛坯一一零件合圖（附圖2）根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，已知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為6000件/年，通過(guò)計(jì)算，該零件質(zhì)量約為3Kg，由參考文獻(xiàn)（5）表1 4、 表1 3可知，其生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，毛坯的鑄造方法選用砂型

5、機(jī)器造型。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后安排人工時(shí)效處理。參考文獻(xiàn)（1）表2.312;該種鑄造公差等級(jí)為 CT1011, MA-H級(jí)。參考文獻(xiàn)（1）表2.3-12，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加工余量數(shù)說(shuō)明等級(jí)值上端面48mmH4mm單側(cè)加工下端面50mmH3mm單側(cè)加工左端面35mmH3mm單側(cè)加工右端面35mmH3mm單側(cè)加工三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（一）定位基準(zhǔn)的選擇：精基準(zhǔn)的選擇：氣門搖桿軸支座的下端面既是裝配基準(zhǔn) 又是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，用它作為精基準(zhǔn)，能使加工遵循基準(zhǔn)重 合的原則，實(shí)現(xiàn)V形塊十大平面的定位方式（V形塊采 用聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)夾緊）。？20 （ +0.1

6、+0.06） mm孔及左右兩端面都采用底面做基準(zhǔn)，這使得工藝路線又遵循“基準(zhǔn) 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(jiǎn)單，可靠，操作方便。粗基準(zhǔn)的選擇：考慮到以下幾點(diǎn)要求，選擇零件的重要面和重要孔做基準(zhǔn)。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(shí)間，所以粗基準(zhǔn)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(gè) ？13mm勺孔, 再加上底面定位實(shí)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

7、定位V形塊采用聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì) R10的外圓柱表面進(jìn) 行定位，再加底面實(shí)現(xiàn)完全定位，由于 ？13mm孔的秒 個(gè)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。二) 制定加工工藝路線 根據(jù)各表面加工要求，和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度， 確定各表面及孔的加工方法如下：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?13mn孔：鉆孔。3mm 軸向槽一精銑?20( +0.1 +0.006)mm 鉆孔一粗鏜一精鏜因左右兩端面均對(duì)？20 (+0.1 +0.006) mm孔有較咼的位置要求，故它們的加工宜采用工序集中原則，減少裝次數(shù)，提 咼加工精度。根據(jù)先面后孔，先主要表面

8、后次要表面和先粗加工后精加工的原則，將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：工序號(hào)工序內(nèi)容鑄造時(shí)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0 18mm05鏜孔?20mm,孔口角1 * 4 5度06銑左端面07銑軸向槽08檢驗(yàn)09入庫(kù)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(wèn)題 還值得進(jìn)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(shí)，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

9、續(xù)切削容易引起工藝系統(tǒng)的震動(dòng)， 故改動(dòng)銑削加工工序03應(yīng)在工序02前完成，使上端面在加工后有較多的時(shí)間進(jìn) 行自然時(shí)效，減少受力變形和受熱變形對(duì) 2?13mmil孔加工精度的 影響。修改后的工藝路線如下:序號(hào)工序內(nèi)容簡(jiǎn)要說(shuō)明鑄造時(shí)效消除內(nèi)應(yīng)力涂漆防止生銹01精銑上端面先加工粗基準(zhǔn)面02精銑下端面加工經(jīng)基準(zhǔn)03鉆兩通孔先面后孔04銑右端面先面后孔05鉆通孔?1806鏜孔到?20,孔口倒角1*45度后鏜削余量07銑左端面08銑軸向槽次要工序后加工09檢驗(yàn)10入庫(kù)三） 選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)， 故加工設(shè)備適宜通用機(jī)床為主， 輔以 少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線， 工件在各機(jī)床上的裝

10、卸及各機(jī)床間的傳 動(dòng)均由人工完成。粗銑上端面：考慮到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問(wèn) 題，采用立銑選擇 X1632 立式銑床。（參考文獻(xiàn)（ 1）表 6-18），選擇 直徑D為？80mm立銑刀，參考文獻(xiàn)（1）表7-88，通用夾具和游標(biāo)卡 尺。粗銑下端面：采用上述相同的機(jī)床與銑刀， 通用夾具及游標(biāo)卡尺。 精銑下端面：采用上述相同的機(jī)床與銑刀， 通用夾具及游標(biāo)卡尺。 粗銑左端面：采用臥式銑床 X1632,參考文獻(xiàn)（1）表621,采 用以前的刀具，專用夾具及游標(biāo)卡尺。精銑左端面：采用臥式銑床 X1632參考文獻(xiàn)（1）表621,專 用夾具及游標(biāo)卡尺。鉆2-?18mn孔：采用Z3025B*10,參考文

11、獻(xiàn)（1）表626,通用夾具。刀具為d為?18.0的直柄麻花鉆，參考文獻(xiàn)（1）表7111。鉆?18孔：鉆孔直行為?118mm選擇搖臂鉆床Z3025參考文獻(xiàn) （ 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(xiàn)（1）白喔一88。選擇鏜 通孔鏜刀及鏜桿,專用夾具,游標(biāo)卡尺。四、加工工序設(shè)計(jì)經(jīng)查參考文獻(xiàn)（ 1）表 312 可得，銑削上端面的加工余量為 4mm， 又由零件對(duì)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

12、余量1mm精銑 后公差登記為IT7 IT8。取每齒進(jìn)給量為fz = 0 . 2 mncZz （粗銑）取每齒進(jìn)給量為f = 0 . 5 mnZ r （精銑）粗銑走刀一次 ap=2 mm 精銑走刀一次 ap=l mm 初步取主軸轉(zhuǎn)速為15 0 r/min （粗銑），取精銑主軸的轉(zhuǎn)速為30 0 r/min,又前面已選定直徑D為 ？8 0 mm故相應(yīng)的切削速度分 別為：校核粗加工。V粗=nD n/ 1000 = 3 . 1480150/1000 = 37 . 6 8V精=nD n/ 1 0 0 0 = 3 . 14*80*300/1000 = 75 .36又由機(jī)床切削功率 P=167.9*10A-5a

13、pA0.9f2aeznkpm取Z=10個(gè)齒，pm=1代入得：pm=16 7 . 9*2 . 0 八0.9*（0.2）八50*2.5*10*1 pm=0.861（km）又因前查的機(jī)床的功率為1 . 5 kw/h 若效率為0 .8P, 則0 . 8 P=6.0pm故選擇主軸的轉(zhuǎn)速為15 0 m/mi n工序5中的粗鏜?18 工序。? 18粗鏜余量參考文獻(xiàn)1表3 83取粗鏜為1 . 8 mm粗鏜切削余量為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加工表面加工方法余量公差等級(jí)工序尺寸及公差?18粗鏜1.8?19.8?19.2精鏜0.2H820H8孔軸線到底面位置尺寸為6 0

14、mm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 士 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(shí)基準(zhǔn)重合，故不需保證。 0.06mm跳動(dòng) 公差由機(jī)床保證。粗鏜孔時(shí)因余量為1.9mm,故ap=1.9mm,查文獻(xiàn)1表2 . 4-8取 V=0.4m/s=24m/min去進(jìn)給量為f=002mm/rn=1000V/ n d=1000*24/3.14*20=380r/min查文獻(xiàn)的 Fz=9.81*60八nFzCFzapXFzVnFzKFzpm=FzV*10A-3CF2=180,XFz=1Yfz=0.75n Fz=0Rfz=9.81*

15、60 *180*2.75 / *0.2八0.75*0.4 *1=1452 NP=0.58 kw取機(jī)床效率為0 . 8 50.78*0.85=0.89kw0.58kw故機(jī)床的功率足夠。五、時(shí)間定額計(jì)算下面計(jì)算工序5的時(shí)間定額(1)機(jī)動(dòng)時(shí)間粗鏜時(shí)：L/(f*n)=45/0.2*380=7.5s精鏜時(shí)：f取0.1mm/sL/(f* n)=45/0.1*380=15s總機(jī)動(dòng)時(shí)間：T=7.5+15=22.5s(2)輔助時(shí)間：操作內(nèi)容每次時(shí)間粗鏜精鏜(mi n)操作次數(shù)時(shí)間min操作次數(shù)時(shí)間min裝夾212-換刀11111測(cè)量0.110.110.1卸夾1.5-11.5開(kāi)機(jī)到開(kāi)始的時(shí)間0.31110.3退刀

16、0.11110.1所以輔助時(shí)間Ta為:Ta=2+1+0.1 + 1.5+0.3*2+0.1*0.1*2=6.5min作業(yè)時(shí)間為 Ta+Tb=605+0.37=6.87 min該工序單位加工時(shí)間為 6.87mi n五、填寫機(jī)械加工工藝卡和機(jī)械加工工序卡工藝文件詳見(jiàn)附表。六、夾具設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的夾具為第5道工序粗一一精鏜？2 0( +0 . 1+0 . 0 6) mn孔。該夾具為雙支承前后引導(dǎo)鏜床夾具。1、確定設(shè)計(jì)方案該孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為下端面，故以下端平面做定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則；另加兩V形塊從前后兩方向?qū)崿F(xiàn)對(duì)R10的外圓柱面進(jìn)行夾緊，從對(duì)工件的結(jié)構(gòu)形狀分析, 若工件以下端面朝下放置在支承板上

17、， 定位夾緊就比較穩(wěn) 定，可靠，也容易實(shí)現(xiàn)。工件以下端面在夾具上定位， 限制了三個(gè)自由度， 其 余三個(gè)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 一個(gè)移動(dòng)自由度， 再以兩孔的另一個(gè)孔內(nèi)側(cè)面用兩個(gè)支承 釘限制一個(gè)移動(dòng)自由度和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。 這種定位方案 從定位原理上分析是合理的， 夾具結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單。 但由于孔 和其內(nèi)側(cè)面均不規(guī)定其精密度， 又因結(jié)構(gòu)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(huì)接觸不好， 使定位不穩(wěn)定。這個(gè)方案不宜采用。方案2 用兩個(gè)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(gè)

18、移動(dòng)自由度和 一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，這種方案定位可靠，可實(shí)現(xiàn)完全定位。2計(jì)算夾緊力并確定螺桿直徑參考文獻(xiàn)（3）表1 2 1 1,因夾具的夾緊力與 切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力F夾與切削力F之間的 關(guān)系F夾=KF安全系數(shù)K在夾緊力與切削力方向相反后時(shí)，K =3,由前面的計(jì)算可知F=1452. 3N所以F 夾= KF = 3 * 1 4 5 2 . 3 = 4 3 5 6 . 9 NF0= F 夾/2=1178.4 （N）參考文獻(xiàn)3表1-24，從強(qiáng)度考慮，用一個(gè) Mo的螺柱完全可以滿足要求，M10的許應(yīng)夾緊為3924N所以螺桿直徑為d=10mm3. 定位精度分析?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(dǎo)的夾具機(jī)構(gòu)，機(jī)床與鏜桿之間所采用的是浮動(dòng)連接， 故機(jī)床主軸振動(dòng)可略不計(jì)， ?20(+0.10-+0.16)孔的加工精度主要由 鏜模來(lái)保證。圖見(jiàn)附表。因?yàn)榭椎妮S線與底面的平行度要求為 0.05。故兩鏜模裝配后同軸度要求應(yīng)小于 0.05，又因?yàn)殓M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(zhǎng)度為 42mm取兩孔同軸度誤差為 0.03mm則