氣門搖桿軸支座課

1、第3章 搖桿軸支座機械加工工藝規(guī)程設計3.1零件的圖紙與工藝分析 3.1.1零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合部孔裝搖桿軸，軸上兩端各裝一進氣門搖桿，搖桿座通過兩個孔用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。其零件圖如下圖： 圖3.1 搖桿軸支座3.1.2零件的工藝分析由圖3.1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-孔和以及3mm軸向槽的加工孔的尺寸精度以及下端面0.05的平面度與左右兩端面孔的尺寸精度，直接影響到進氣

2、孔與排氣門的傳動精度及密封，2孔的尺寸精度，以上下兩端面的平行度0.055。因此，需要先以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構的工藝性也是可行的。3.2工藝規(guī)程定性設計3.2.3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合的原則?？准白笥覂啥嗣娑疾捎玫酌孀龌鶞?，這使得工藝路線又遵循“基準統(tǒng)一”的原則，下端面的面積比較大，定位比較穩(wěn)定

3、，夾緊方案也比較簡單，可靠，操作方便。粗基準的選擇：選擇零件的重要面和重要孔做基準。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。3.2.2生產(chǎn)類型與毛坯制造方法的確定根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，已知零件的生產(chǎn)綱領為1000件/年，通過計算，該零件質(zhì)量約為3Kg，由表14、表13可知，其生產(chǎn)類型為成批生產(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。由212可知該種鑄造公差等級為CT1011，MA-H級。3.2.4工藝路線的擬定根據(jù)各表面加工要求，和各種加工方

4、法能達到的經(jīng)濟精度，確定各表面及孔的加工方法如下：上下端面：粗銑精銑左右端面：粗銑精銑 端面：粗銑精銑2-孔：鉆孔 3mm 軸向槽精銑孔：鉆孔粗鏜精鏜因左右兩端面均對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。根據(jù)先面后孔原則，將上端面下端面的粗銑放在前面，左右端面上孔放后面加工。初步擬訂以下兩個加工路線方案加工路線方案（一）工序號工序內(nèi)容05#鑄造10#時效15#涂漆25#車上端面30#銑下端面35#鉆兩通孔 40#銑左右端面45#鉆通孔50#鏜孔55#軸向槽60#銑檢驗65#入庫（二）以V形塊定位的加工路線方案工序號 工序內(nèi)容05#鑄造10#時效15#涂漆

5、25#粗銑下端面30#粗銑上端面35#粗銑左右端面45#鉆兩通孔50#精銑下端面55#精銑上端面60#精銑左右端面65#鉆孔65#鏜孔70#銑軸向槽75#入庫上述兩個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步討論。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；又由上端面不是連續(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，故應當選擇銑削加工。因為在零件圖紙中要求左右端面的跳動度為0.06，所以需要同時銑削左右端面，保證兩端的平行度。工序30#應在工序25#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

6、213通孔加工精度的影響。綜上所述選擇方案二。最后確定的工件加工工序如下：序號 工序內(nèi)容定位基準05#鑄造10#時效15#涂漆20#粗銑下端面上端面（3）+左右端（3）25#粗銑上端面下端面（3）+左右端（3）30#粗左右端面（同時，不準調(diào)頭）下端面(3)+ 外圓柱面35#鉆兩通孔13下端面(3)+ 外圓柱面40#精銑下端面上端面（3）+左右端（3）45#精銑上端面下端面（3）+左右端（3）50#精銑左右端面（同時，不準調(diào)頭）下端面(3)+ 外圓柱面55#鉆通孔18下端面(3)+ 外圓柱面60#鏜孔到20 下端面(3)+ 外圓柱面65#粗-精銑軸向槽下端面(3)+ 外圓柱面70#入庫 3.3工

7、藝規(guī)程定量設計3.3.1機械加工余量、工藝尺寸及毛坯尺寸的確定因工件的生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，毛的鑄造方法選用砂型機器造型。根據(jù)表2.3-12確定各表面的加工余量如下表所示： 表3.1 各表面加工余量 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48H4 單側加工下端面50H3 單側加工左端面35H3 單側加工右端面35H3 單側加工3.3.2切削余量及基本工時的確定（一） 機械加工余量確定根據(jù)文獻（1）可知計算底面加工余量公式如下。 式中 ： e 余量值； 鑄件的最大尺寸； 加工表面最大尺寸； C 系數(shù)根據(jù)表3-12查表得出各個加工面得加工余量。經(jīng)查表312可得，銑削上端面的加工余量為4，

8、又由零件對上頂端表面的表面精度RA=12.5可知，粗銑的銑削余量為4。底面銑削余量為3，粗銑的銑削余量為2，銑余量1，精銑后公差登記為IT7IT8。左右端面的銑削余量為3，粗銑的銑削余量為2，精銑余量1，精銑后公差登記為IT7，根據(jù)表312確定余量2。工序40粗鏜18工序。粗鏜余量表3-83取粗鏜為1.8，粗鏜切削余量為0.2,鉸孔后尺寸為20H8,各工步余量和工序尺寸公差列于下表表3.2 各工步加工尺寸加工表面加工方法余量公差等級工序尺寸及公差粗鏜_精鏜（二）確定切削用量及基本工工序20#：粗銑下端面(1)加工條件工件材料：HT200,=170240MPa，鑄造;工件尺寸：=13，l=36;

9、加工要求：粗銑上端面加工余量4機床：X51立式銑床；刀具：立銑刀。銑削寬度ae90,深度ap6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)機械制造工藝設計簡明手冊表3.1，取刀具直徑d0=80。根據(jù)切削用量手冊后表3.16，選擇刀具前角00后角016，副后角0=8，刃傾角：s=10,主偏角Kr=60,過渡刃Kr=30,副偏角Kr=5。(2)切削用量1）確定切削深度ap 根據(jù)手冊等，選擇ap=1.15，兩次走刀即可完成。2）確定每齒進給量fz 由于本工序為粗加工，尺寸精度和表面質(zhì)量可不考慮，從而可采用不對稱端機床功率為4.5kw（據(jù)簡明手冊表4.2-35，X51立式銑床）選擇： fz=83.9mm/min。3）確定刀

10、具壽命及磨鈍標準 根據(jù)切削手冊表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm；由于銑刀直d0=80，故刀具使用壽命T=180min（據(jù)簡明手冊表3.8）。4）計算切削速度vc和每分鐘進給量vf根據(jù)切削手冊表3.16，當d0=80，Z=12，ap7.5，fz0.18mm/z時，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系數(shù)為：kMV= 1.0，kSV= 0.8。 切削速度計算公式為：其中 ，將以上數(shù)據(jù)代入公式：確定機床主軸轉(zhuǎn)速： 。根據(jù)簡明手冊表4.2-36，選擇,因此，實際進給量和每分鐘進給量為：=5)校驗機床功率 根據(jù)切削手冊表3.24，近似為,根據(jù)機床

11、使用說明書，主軸允許功率。故校驗合格。最終確定: 6)計算基本工時 ，查切削手冊表3. 26，入切量及超切量為：則： 工序25# 粗銑上端面： 刀具，機床與上到工序相同，得出 , 工序30#粗銑左右端面：同時粗銑左右端面，圓盤銑刀一次加工完成不準調(diào)頭計算切削用量： =2由 機械加工工藝手冊表15.53可知：由切削用量手冊表9.4-8可知： 各系數(shù)為 所以有 取 所以實際切削速度： 確定主軸轉(zhuǎn)速： 切削工時： 工序35# 鉆孔查機械制造工藝設計手冊表3-38，取查機械制造工藝設計手冊表3-42，取 查表機械制造工藝設計簡明手冊4.2-15，機床為Z525，選擇轉(zhuǎn)速實際切削速度：v= 切削工時帶入

12、公式：工序40# 精銑下端面與工序5#相同。工序45# 精銑上端面與工序10#相同.工序50# 精銑左右端面與工序15#相同工序55#鉆通孔18，工序步驟與工序20#相同，代入數(shù)據(jù)得出結果: , 工序60#鏜孔到20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20.020.08，與下底面的位置精度為0.05,與左右端面的位置精度為0.06, 且定位夾、緊時基準重合，故不需保證。0.06跳動公差由機床保證。粗鏜孔時因余量為1.9,故,查機械制造工藝設計手冊2-8 取進給量為 故實際切削速度為： 此時作臺每分鐘進給量應為：計算切削基本工時：工序65#銑槽：加工條件：機床：x6132臥式銑.

13、床.刀具：直齒三面刃銑刀其中 , 計算切削用量： 由機械加工工藝手冊表15-53，表15-55可知： 確定主軸轉(zhuǎn)速： 切削工時： 3.4.1搖桿軸支座機械加工工藝過程卡3.4.2搖桿軸支座機械加工工序卡 第4章 搖桿軸支座專用鏜孔夾具設計4.1鏜夾具的結構形式與設計要點。4.1.1鏜床夾具的典型結構形式鏜床夾具又稱為鏜模，主要用于加工箱體或支座類零件上的精密孔和孔系。主要由鏜模底座、支架、鏜套、鏜桿及必要的定位和夾緊裝置組成。鏜床夾具的種類按導向支架的布置形式分為雙支承鏜模、單支承鏜模和無支承鏜模.（1）前后雙支承鏜模；（2）無支承鏜床夾具。4.1.2鏜床夾具的設計要點(1) 導引方式及導向支

14、架鏜桿的引導方式分為單、雙支承引導。單支承時，鏜桿與機床主軸采用剛性連接，主軸回轉(zhuǎn)精度影響鏜孔精度，故適于小孔和短孔的加工。雙支承時，鏜桿和機床主軸采用浮動聯(lián)接。所鏜孔的位置精度取決于模兩導向孔的位置精度，而與機床主軸精度無關。鏜模導向支架主要用來安裝鏜套和承受切削力。因要求其有足夠的剛性及穩(wěn)定性，故在結構上一般應有較大的安裝基面和必要的加強筋；而且支架上不允許安裝夾緊機構來承受夾緊反力，以免支架變形而破壞精度。(2) 鏜套鏜套的結構形式和精度直接影響被加工孔的精度。常用的鏜套有：固定式鏜套 固定式鏜套外形尺寸小，結構簡單，導向精度高，但鏜桿在鏜套內(nèi)一邊回轉(zhuǎn)，一邊作軸向移動，鏜套易磨損，故只適

15、用于低速鏜孔?；剞D(zhuǎn)式鏜套 隨鏜桿一起轉(zhuǎn)動，與鏜桿之間只有相對移動而無相對轉(zhuǎn)動的鏜套。這種鏜套大大減少了磨損，也不會因摩擦發(fā)熱而“卡死”。因此，它適合于高速鏜孔。(3) 鏜桿和浮動接頭鏜桿是鏜模中一個重要部分。鏜桿直徑d及長度主要是根據(jù)所鏜孔的直徑D及刀具截面尺寸BB來確定。鏜桿直徑d應盡可能大，其雙導引部分的L/d10為宜；而懸伸部分的L/d45，以使其有足夠的剛度來保證加工精度。用于固定鏜套的鏜桿引進結構有整體式和鑲條式兩種。 當雙支承鏜模鏜孔時，鏜桿與機床主軸通過浮動接頭而浮動連接。4.2搖桿軸支座專用鏜孔夾具總體結構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

16、；另加兩形塊從前后兩方向?qū)崿F(xiàn)對R10的外圓柱面進行夾緊，從對工件的結構形狀分析， 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。用哪種方案合理呢？方案1在2-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。這種定位方案從定位原理上分析是合理的，夾具結構也簡單。但由于孔和其內(nèi)側面均不規(guī)定其精密度，又因結構原因，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接觸不好，使定位不穩(wěn)定。這個方案不宜采用。方案2用兩個形塊夾緊前后

17、兩外圓柱面，用兩鉸鏈壓板壓在工件的下端，這樣就限制了兩個移動自由度和一個轉(zhuǎn)動自由度，這種方案定位可靠，可實現(xiàn)完全定位。4.3定位元件與夾緊裝置的設計4.3.1 定位元件定位元件是用來確定工件正確位置的元件。被加工工件的定位基面與夾具定位元件直接接觸或相配合。工件定位方式不同，夾具定位元件的結構形式也不同，V形塊定位，工件的定位基準始終在V型塊兩定位面的對稱中心平面內(nèi)，對中性好，能使工件的定位基準軸線在V形塊兩斜面的對稱平面上，而不受定位基準直徑誤差的影響，其次V形塊定位安裝方便。本設計中采用兩個形塊（圖4.1）夾緊前后兩外圓柱面，用壓板壓在工件的下端，這樣就限制了兩個移動自由度和一個轉(zhuǎn)動自由度

18、。其次設計中，采用了定位塊保證工件在加工時，螺桿和工件不會偏移。 1-v形塊 2-支座圖4.1 v形塊4.2.2夾緊裝置的設計夾緊裝置是使工件在外力作用下仍能保持其正確定位位置的裝置。本設計采用的夾緊裝置是一對螺旋壓板夾緊機構。螺旋夾緊機構具有結構簡單、制造容易、自鎖性能好、夾緊可靠，是手動夾緊中常用的一種夾緊機構 。其結構如圖4.2所示1-螺桿 2 圓銷柱 3-大頭螺栓 圖4.2 螺旋夾緊機構 4.4鏜模與夾具體的設計(1)鏜模的設計鏜套 本設計鏜套采用軸承外滾式鏜套，作用：回轉(zhuǎn)精度低，但是剛性好，適合適合轉(zhuǎn)速高的粗加工和精加工。其與鏜桿的配合主要采用H7/h6/h5。精加工時，鏜套內(nèi)孔的圓

19、度公差取被加工孔的圓度公差的1/6或者1/5。鏜套內(nèi)外圓的同軸度一般小于0.0050.01。如圖4.3所示，滾動軸承外滾式回轉(zhuǎn)鏜套，鏜套2支承在兩個滾動軸承上，軸承安裝在鏜模支架 1的軸承孔中，軸承孔的兩端用軸承端蓋3封住。這種鏜套采用標準滾動軸承，所以設計、制造和維修方便，鏜桿轉(zhuǎn)速高，一般摩擦面線速度 v 0.4m/s 。但徑向尺寸較大，回轉(zhuǎn)精度受軸承精度影響?？刹捎脻L針軸承以減小徑向尺寸，采用高精度軸承提高回轉(zhuǎn)精度。1-鏜模支架 2-鏜套 3-軸承套圖4.3 鏜套鏜桿鏜桿的直徑按經(jīng)驗公式一般去d=（0.70.8）D，一般應大于25，不得小于15。同根鏜桿的直徑應相同，便于制造和保證加工加工精度。主要的技術參數(shù)：導向部分的圓度和圓柱度的公差為其直徑的1/2；鏜桿的同軸度在500內(nèi)為0.01；鏜桿的傳動銷孔軸線和鏜桿軸線的垂直度和位置度均小于0.01；導向部分的表面粗糙度R一般在0.80.4，刀孔的表面粗糙度在0.4.17(2)夾具體夾具體是用于連接夾具各元件及裝置,使其成為一個整體的基礎件,并與機床有關部位連接,以確定夾具相對于機床的位置.其在設計時應滿足以下基本要求:應有足夠的強度和剛度保證在加工過程中, 夾具體在夾緊力,切削力等外力作用下,不至于產(chǎn)生不允許的變形和震動.結構應簡單,具有良好工藝性. 在保證強度和剛度條件下,力求結構簡單,體積小,重量輕,以便于操作.尺寸要穩(wěn)