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

1、機械制造工藝學課程設計說明書題目：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）零件圖IX毛坯圖IX（3）機械加工工藝規(guī)程卡片12X（4）夾具裝配總圖IX（6）夾具零件圖IX（7）課程設計說明書1份原始資料：該零件圖樣一 X；生產(chǎn)綱領(lǐng)5000件/年。班級：06級機制（4）班學生：吐至學號：606014035指導老師：蔣克榮時間：2009年6月 22日機械制造技術(shù)課程設計任務書機械工程系06級機制（4）班適用按照分組要求（全班同學共39人，分為13個小組，每組3名同學），每組 同學在提供的備選題中選擇一種零件。一、設計題目：編制X X零件機械加工工藝規(guī)程。二、設計依據(jù)：零件資料：

2、（每小組）該零件圖樣一 X：生產(chǎn)綱領(lǐng)：年產(chǎn)量5000件/年；生產(chǎn)班次：每日1班，全年按300天計算。三、設計內(nèi)容：（D、繪制零件、毛坯圖各一 X （3'圖）；（2）、編制零件工藝規(guī)程，繪制并填寫工藝規(guī)程卡片；（3）、繪制并填寫零件重點工序加工工序卡；（4）、編寫零件機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計計算說明書。四、設計要求：工藝規(guī)程可行，參數(shù)選擇正確，設計計算準確，文字語句通順，視圖繪制規(guī)整。五、設計時間：三周（有效日21天）。具體分配如下：布置任務、準備資料1天參數(shù)選擇及計算5天繪制零件、毛坯合圖3天編制工藝規(guī)程并填寫工藝規(guī)程卡片4天繪制指定重點工序的工序卡片3天整理設計計算說明書及答辯

3、3天六、參考資料：、機械制造基礎(chǔ)相關(guān)教材（2）、互換性與技術(shù)測量相關(guān)教材（3）、機械工藝師設計手冊零件圖11/17r附圖T:氣門搖桿軸支座技術(shù)要求1.未注明鑄造圓角R2R3i2.材料：HT200o目錄第一部分:設計目的1第二部分：設計步驟一、零件的作用 1二、確定毛坯，畫毛坯、零件圖2三、工藝規(guī)程設計3四、加工工序設計 8五、工序尺寸的計算 10六、確定切削用量時及基本工時七、夾具設計八、填寫機械加工工藝卡和機械加工工序卡第一部分設計目的：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)實習的基礎(chǔ)上進行的一個教學環(huán)節(jié)。這次設計使我們 能綜合運用機械

4、制造工藝學中的基本理論，并結(jié)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。初步具備了設計一個中等復雜程度零件（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方法，擬訂夾具設計方 案，完成家具結(jié)構(gòu)設計的能力，也是熟悉和運用有關(guān)手冊，圖表等技術(shù)資料及編 寫技術(shù)文件技能的一次實踐機會，為今后的畢業(yè)設計及未來從事的工作打下良好 的基礎(chǔ)。由于能力所限，經(jīng)驗不足，設計中還有許多不足之處，希望各位老師多加指 導。第二部分一.零件的分析（一）零件的作用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(jié)合部，020 （+0.10-+0.16）孔裝搖桿軸，軸上兩端各裝一進氣門搖桿，搖桿

5、座通過兩 個013mm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，2-013mm孔和020 （+0.1 +0.06） mm以及3mm軸向槽的加工。020 （+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，2一 013mm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

6、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020 （+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。由參考文獻（1）中有關(guān)孔的加工的經(jīng)濟精度機床能達到的位置精度可知上述要 求可以達到的零件的結(jié)構(gòu)的工藝性也是可行的。（三）確定零件的生產(chǎn)類型依設計題目知：Q=5000件/年，結(jié)合生產(chǎn)實際，備品率a%和廢品率b%分別 取3%和0.5%°查表1-3知氣門搖桿支座屬輕型零件，計算后由表1-4知, 該零件生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。二確定毛坯，畫零件圖、毛坯根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，已知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為5000件/年，通 過計算，該

7、零件質(zhì)量約為3Kg,其生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，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。參考 文獻（1）表2.312；該種鑄造公差等級為CT10ll, MA-H級。參考文獻（1）表2.3-12,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：加工表面基本尺寸加工余量等 級加工余量數(shù) 值說明上端面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乂是設計基準, 用它作為精基準，能使加工遵循基準重合的

8、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(gòu)夾緊）。020 （+0.1+0.06） mm孔及左右兩端面都采用底面做基準，這使得工藝路線乂遵循“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。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，鍵削020 （+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013mm的孔，再加上

9、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(gòu)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013mm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。（二）制定加工工藝路線1、表面加工方法的確定根據(jù)各表面加工要求，和各種加工方法能達到的經(jīng)濟精度，確定各表面及孔的 加工方法如下：加工表面加工方案上端面精銃下端面粗銃左端面粗銃一精銃右端面粗銃一精銃21013mm 孔鉆孔3mm軸向槽精銃020 (+0. 1+0. 006) mm 孔鉆孔一粗鑲一精鑲因左右.兩端面均對020 (+0.1+0.006

10、) 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(shù)，提高加工精度2、工藝路線的確定根據(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，將上端面的 精銃和下端面的粗銃放在前面，下端面的精銃放在后面，每一階段要首先加工上 端面后鉆孔，左右.端面上020 (+0. 1+0.006) mm孔放后面加工。初步擬訂加工 路線如下：工序號工序內(nèi)容鑄造時效涂漆00車上端面01鉆兩通孔02精銃下端面03銃右端面04鉆通孔C 18mm05慳孔020mm,孔口角1 *4 5度06銃左端面07銃軸向槽08檢驗09入庫上述方案遵循了工藝路線擬訂的一般原則，但某些工序還有一些問題還值得進一

11、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；乂由上端面不是連續(xù)的圓環(huán)面，車削中出現(xiàn)斷續(xù)切削容易 引起工藝系統(tǒng)的震動，故改動銃削加工。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2013mm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)容簡要說明鑄造時效消除內(nèi)應力涂漆防止生銹01精銃上端面先加工粗基準面02精銃下端面加工精基準03鉆兩通孔先面后孔04銃右端面先面后孔05鉆通孔01806鏡孔到020,孔口倒角1*45度后鑲削余量07銃左端面08銃軸向槽次要工序后加工09檢驗10入庫四、機床設備

12、及工藝裝備的選用由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，牧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(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成。粗銃上端面：考慮到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設計等問題，采用立 銃選擇X1632立式銃床。（參考文獻（1）表6-18）,選擇直徑D為080mm立銃刀， 參考文獻（1）表7-88,通用夾具和游標卡尺。粗銃下端面：采用上述相同的機床與銃刀，通用夾具及游標卡尺。精銃下端面：采用上述相同的機床與銃刀，通用夾具及游標卡尺。粗銃左端面：采用臥式銃床X6132,參考文獻（1）表621,采用以前的 刀具，專用夾具及游標卡尺。精銃左端面：采用臥式銃床X6132,

13、參考文獻（1）表621,專用夾具及游 標卡尺。鉆2-013mm孔：采用Z3025B*10,參考文獻（1）表626,通用夾具。刀 具為d為013.0的直柄麻花鉆，參考文獻（1）表7111。鉆018孔：鉆孔直行為0118mm,選擇搖臂鉆床Z3025參考文獻（1）表6 26,采用錐柄麻花鉆，通用夾具及量具。鎮(zhèn)020 （+0.1+0. 06） mm孔：粗鏈：采用臥式組合鍵床，選擇功率為 L5KM的ITA20鍵削頭，參考文獻（1）白喔一88。選擇鍵通孔鑲刀及鏢桿，專 用夾具，游標卡尺。五、工序尺寸的計算工序06的尺寸鏈計算加工過程為：1）銃右端面2）鉆通孔018,保證工序尺寸pl3）粗膛，保證工序尺寸p

14、24）精鏤，保證工序尺寸p3,達到零件設計尺寸D的要求，D=205）倒角如圖，可找出工藝尺寸鏈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是精神的余量，Z2=0. 2mm,則p2=p3- Z2 =20-0.2=19.8nmb由于工序尺寸p2是在粗鏈中保證的，查參考資料（5）中表 1-20知，粗鍍工序的經(jīng)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 035mm,故 p2= （19. 8±0. 175） mm：（3）從圖所示的尺寸鏈知，p2=pl+Z1其中Zi為粗鏡的余量，Zi =1. 8mm, pl=p2-

15、Zx=19. 8-1. 8=18mm,查參考資料（5）中表1-20知，確定鉆削工序的經(jīng)濟加工精度 等級為IT13,其公差值為0.54mm,故pl=（18±0.27） 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=0.475mm Z2min=p3min-p2max= (20-0.1- (19.8+0.175) mm=-0.075mm(2)余量辦的校核，在圖a所示的尺寸鏈中辦是封閉環(huán)，故Zj 皿=p2max-plmin=(

16、19. 8+0. 175- (18-0. 27) mm=2. 245mm Zi ain=p2min-plmax= (19. 8-0. 175- (18+0. 27) mm=l. 355mm 余量校核結(jié)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：pl=18. 27f;mm, p2=19. 9751v mm, p3=20mm六、確定切削用量及基本工時工序I：粗銃上端面，保證表面粗糙度要求Ral2.5 um經(jīng)查參考文獻（1）表312可得，銃削上端面的加工余量為4mm, 乂由零件對 上頂端表面的表面精度RA=12. 5mm可知，粗銃的銃削余量為4mm。確定每齒進給量及銃削深度取

17、每齒進給量為fz = 0.2mm/z （粗銃）銃削寬度a”2.5mm,銃削深度ap=50mm切削速度：初步取主軸轉(zhuǎn)速為150r/min （粗銃）乂前面已選定直徑D為080mm,故相應的切削速度分別為：v, = 3.14Dn/1000 = 3.14x80x150/1000 = 37.68/7/min Hl切削工時：粗銃：tc= + -4）= 2至6 =5.07minne x f:150x0.2工序n：銃削底面底面銃削余量為3mm,粗銃的銃削余量為2mlii,精銃余量1mm,精銃后公差登記 為 IT7IT8。確定每齒進給量及銃削深度取每齒進給量為fz = 0.2mm/z （粗銃）取每齒進給量為fz

18、 = 0.05mm/z （精銃）（參考切削手冊表3-3）粗銃走刀一次ap=2mm,精銃走刀一次ap = lmm切削速度：初步取主軸轉(zhuǎn)速為150r/min （粗銃），取精銃主軸的轉(zhuǎn)速為300r / mine乂前面已選定直徑D為080mm,故相應的切削速度分別為：,1=3.140 71000 = 3.14x80x150/1000 = 37.68" min% =3.14£>/1000 = 3.14x80x300/1000= 75.36m / min符合要求。切削工時：業(yè)口2x（/+/+/）2x81.粗銃：tc =-!-= 5.4minnc x f,150x0.2貼就2x（/

19、 + /+/）2x81.梢銃：tc =!=2.7 minne x /,300x0.2故：基本時間，基本=tc + tj = 5.4 + 2.7 = 8.1 min工序山：鉆2 X 013兩通孔切削用量刀具選擇：選擇高速鋼麻花鉆，do=4）13mm,查切削手冊f = 0.70 0.86/wn/r % = 2.0 < 3 ,所以/ = 0.70/r ,按鉆頭強度選擇/ = l.55w/r按機床強度選擇f = 0.63mm/r ,最終決定選擇機 床已有的進給量/=0.48"經(jīng)校驗3=7085 <乙共校驗成功。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. 8

20、mm,壽命丁 = 60min。切削速度，查切削手冊：vc=10mm/r 修正系數(shù) K1y =1.0 KMV =1.0 K” =1.0心v = L5 儲”1.0 Kapv = 10故匕=15mm/ rlOOOv1000x15、3.14x13= 367.4r/min19 / 17查切削手冊機床實際轉(zhuǎn)速為 勺=420"min故實際的切削速度匕=型也=11.87 / r,1000校驗扭矩功率Me = 73Nm M,” = 144.2M” 所以 M. < M加E=L72.0Zwv&故滿足條件,校驗成立。切削工時:78 + 10420x0.7=0.30 min工序IV：銃C 32m

21、m圓拄的右端面右端面銃削余量為3mm,粗銃的銃削余量為2mm,精銃余量1mm,精銃后公差登 記為IT7"8。確定每齒進給量及銃削深度取每齒進給量為fz = 0.2mm/z （粗銃）取每齒進給量為fz = 0.05mm/z （精銃）（參考切削手冊表3-3）粗銃走刀一次ap = 2mm,精銃走刀一次ap = lmm切削速度：初步取主軸轉(zhuǎn)速為150r/min （粗銃），取精銃主軸的轉(zhuǎn)速為300r / min。乂前面已選定直徑D為080mm,故相應的切削速度分別為：% =3.140 71000 = 3.14x80x150/1000 = 37.68" min 1% =3.142)/7

22、/1000 = 3.14x80x300/1000 = 75.36/n/min符合要求。切削工時：粗銃:2x (/ + / +4)2 X，2x63150x0.2=4.2 min2x(/ + /, + /)& X -2x63300x0.2=2.1 min故：基本時間/基本=rc+r( = 4.2+ 2.1 = 6.3min工序V：鉆通孔018mm本工序為鉆巾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/ro選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度根據(jù)表5-130,鉆頭后刀面最大磨損量為0.8mm,耐用度T=50min。確定切

23、削速度V由表5-132, o=670MPa的HT200的加工性為5類，根據(jù)表5-127,進給 量 f=0.20mm/r,由表 5-131,可查得 V=17m/min, n=1082r/mino 根據(jù) Z3025立式鉆床說明書選擇主軸實際轉(zhuǎn)速.基本時間42 + 101082x0.2= 0.24 min工序VI：鏈孔。20mllI,孔口倒角1X45。0 1 8粗鎮(zhèn)余量參考文獻1 表3 8 3取粗鏢為1.8 mm,精慳切削余量為0. 2mm,較孔后尺寸為 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工序尺寸及公 差018粗鎮(zhèn)1.8019.8019.8精鎮(zhèn)0.2H820

24、H8孔軸線到底面位置尺寸為6 0mm因精像與粗鏈的定位的下底面與V型塊，精獴后工序尺寸為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。確定每齒進給量及銃削深度粗鎮(zhèn)孔時因余量為L 8mm，故ap=l. 8mm,查文獻1 表2 . 4-8取 V = OAm/s = 24m/ min取進給量為/' = 0.2mm / r轉(zhuǎn)速：n=1000V/ n d=1000*24/ (3. 14*20) =380r/min 功率校驗：查文獻的 E =9.81x60ECE%

25、X£SWAE/?/n = EVxlO-3CFz=180,XF:=YF_ =0.75nF: =0Rfz =9.81x60" xl80x2.75/ x0.2x0.75x0.4" x 1 = 1452NP = 0.58hi，取機床效率為0. 850. 78*0. 85=0. 66kw>0. 58kw故機床的功率足夠。工序W：銃，32mm圓拄的左端面左端面銃削余量為3mm,粗銃的銃削余量為2mm,精銃余量1mm,精銃后公差登 記為IT7IT8。確定每齒進給量及銃削深度取每齒進給量為fz = 0.2mm/z （粗銃）取每齒進給量為fz = 0.05mm/z （精銃）（

26、參考切削手冊表3-3）粗銃走刀一次ap = 2mm,精銃走刀一次ap = lmm切削速度：初步取主軸轉(zhuǎn)速為150r/min （粗銃），取精銃主軸的轉(zhuǎn)速為300r / mino乂前面已選定直徑D為080mm,故相應的切削速度分別為：v?)| =3.14Dn/1000 = 3.14x80xl50/I000 = 37.68/h / minV,. =3.14Dn/1000 = 3.14x80x300/1000 = 75.36 min符合要求。切削工時：業(yè)dm2x(/ + /+/)2x43- cr .粗銃：tc =-!二= 2.87 minnc x f:150x0.22x, + *)= 2x43 = 1

27、.43 min nc x /,300x0.2故：基本時間叫本=rc + tj = 2.87 + 1.43 = 4.3min工序而：銃寬度為3皿軸向槽本工序為銃深12mm，寬3mm的槽。所選刀具為切槽銃刀，銃刀直徑d=3mm, 確定每齒進給量fz根據(jù)資料所知，用切槽銃刀加工鑄鐵，查得每齒進給量fz=0.52 0.10mm/z、現(xiàn)取 f 7 =0.52mm/zo選擇銃刀磨損標準及耐用度根據(jù)資料所知，用切槽銃刀加工鑄鐵，銃刀刀齒后刀面的最大磨損量為 0.20mm,耐用度 T=60min。zc確定切削速度和每齒進給量f根據(jù)資料所知，依據(jù)銃刀直徑d=3mm,銃削寬度%=3mm,銃削深度 =12mm,耐用

28、度 T=60min 時查取 Vc = 98mm/s, n=439r/min, Vf=490mm/so 根據(jù)XA6132型立式銃床主軸轉(zhuǎn)速表查取，nc=300r/min, Vfc=475mm/so 則實際切削：乂=也 1000.3.14x3x475 1.Vc=4. 25m/min1000校驗機床功率據(jù)資料可知,切削功率的修正系數(shù)k叱=1,則Py 2.8kw, P,=0.8kw, 可知機床功率能滿足要求。基本時間根據(jù)資料所知高速鋼圓柱銃刀銃面基本時間為：2x1凡X fz2x(42 + 5)300x0.16=1. 96min七、夾具設計本次設計的夾具為第5道工序粗精償0 2 0 (+ 0. 1 + 0. 0 6 ) mm孔。該 夾具為雙支承前后引導鍵床夾具。1、確定設計方案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?qū)崿F(xiàn)對R I 0的外圓柱面進行夾緊，從對工件的結(jié)構(gòu) 形狀分析，若工件以下端面朝下放置在支承板上，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J。 用哪種方案合理呢？方案1在20 1 3的通孔內(nèi)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(nèi)側(cè)面用兩個支承釘限制一個移動自由度和一個轉(zhuǎn)動自由度。