設(shè)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(xué)課程設(shè)計說明書題目：設(shè)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1張(2) 毛坯圖1 張（ 3）機械加工工藝規(guī)程卡片12張（ 4）夾具裝配總圖1張（ 6）夾具零件圖1張（ 7）課程設(shè)計說明書1份原始資料 ：該零件圖樣一張；生產(chǎn)綱領(lǐng)5000 件/ 年。班級：06 級機制（ 4）班學(xué)生：葉軍學(xué)號： 606014035指導(dǎo)老師： 蔣克榮時間： 2009 年 6 月22 日1機械制造技術(shù)課程設(shè)計任務(wù)書機械工程系 06 級機制（ 4）班適用按照分組要求（全班同學(xué)共 39 人，分為 13 個小組，每組 3 名同學(xué)），每組同學(xué)在提供的備選題中選擇一種零件。一、 設(shè)計題目

2、：編制××零件機械加工工藝規(guī)程。二、 設(shè)計依據(jù)：零件資料：（每小組）該零件圖樣一張；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(shè)計內(nèi)容：、繪制零件、毛坯圖各一張（3#圖）；、編制零件工藝規(guī)程，繪制并填寫工藝規(guī)程卡片；、繪制并填寫零件重點工序加工工序卡；、編寫零件機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計計算說明書。四、 設(shè)計要求：工藝規(guī)程可行，參數(shù)選擇正確，設(shè)計計算準(zhǔn)確，文字語句通順，視圖繪制規(guī)整。五、 設(shè)計時間：三周（有效日 21 天）。具體分配如下：布置任務(wù)、準(zhǔn)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

3、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(shè)計計算說明書及答辯3 天六、 參考資料：、機械制造基礎(chǔ)相關(guān)教材、互換性與技術(shù)測量相關(guān)教材、機械工藝師設(shè)計手冊2零件圖附圖 1：氣門搖桿軸支座3目錄 1 1 2 3 8 104第一部分設(shè)計目的：機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在學(xué)完了機械制造工藝學(xué) (含機床夾具設(shè)計 )和大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習(xí)的基礎(chǔ)上進行的一個教學(xué)環(huán)節(jié)。 這次設(shè)計使我們能綜合運用機械制造工藝學(xué)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題。 初步具備了設(shè)計一個中等復(fù)雜程度零件 （氣門搖桿軸支座）的工藝規(guī)程的能力和運用夾具設(shè)計的基本原理和方法， 擬訂夾

4、具設(shè)計方案，完成家具結(jié)構(gòu)設(shè)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(shè)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(shè)計中還有許多不足之處，希望各位老師多加指導(dǎo)。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， ?20（ +0.10+0.16）孔裝搖桿軸，軸上兩端各裝一進氣門搖桿，搖桿座通過兩個 ?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。（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

5、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，直接影響到進氣孔與排氣門的傳動精度及密封， 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 孔時以下端面為定位基準(zhǔn)，以保證孔軸相對下端面的位置精度。

6、由參考文獻(xiàn)（ 1）中有關(guān)孔的加工的經(jīng)濟精度機床能達(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。（三）確定零件的生產(chǎn)類型依設(shè)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 5000 件/ 年，通過計算，該零件質(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5用砂型機器造型。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后安排人工時效處理。參考文獻(xiàn)（ 1）表

7、2.312；該種鑄造公差等級為 CT1011，MA-H 級。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加工余量數(shù)說明級值上端面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（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） 。?20（+0.1 +0.06）mm 孔及左右兩端面都采用底面做基準(zhǔn)

8、，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，夾緊方案也比較簡單，可靠，操作方便。粗基準(zhǔn)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(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，減少輔助時間，所以粗基準(zhǔn)為上端面。第二， 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 ?13mm的孔，再加上底面定位實現(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

9、外圓柱表面進行定位，再加底面實現(xiàn)完全定位，由于 ?13mm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(dá)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銑6下端面粗銑左端面粗銑 精銑右端面粗銑 精銑2 ?13mm孔鉆孔3mm軸向槽精銑?20（ +0.1 +0.006 ）mm孔鉆孔 粗鏜 精鏜因左右兩端面均對 ?20 （+0.1 +0.006 ）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

10、要表面和先粗加工后精加工的原則， 將上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：工序號工序內(nèi)容鑄造時效涂漆00車上端面01鉆兩通孔02精銑下端面03銑右端面04鉆通孔 18mm05鏜孔 ?20mm，孔口角 * 度06銑左端面07銑軸向槽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；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

11、易引起工藝系統(tǒng)的震動，故改動銑削加工。工序 02 應(yīng)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 2?13mm通孔加工精度的影響。7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(yīng)力涂漆防止生銹01精銑上端面先加工粗基準(zhǔn)面02精銑下端面加工精基準(zhǔn)03鉆兩通孔先面后孔04銑右端面先面后孔5 鉆通孔 ?1806鏜孔到 ?20，孔口倒角 1*45 度后鏜削余量7 銑左端面08銑軸向槽次要工序后加工9 檢驗10 入庫四、機床設(shè)備及工藝裝備的選用由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故加工設(shè)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

12、機床間的傳動均由人工完成。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)計等問題，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 X6132，參考文獻(xiàn)（ 1）表 6 21，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 X6132, 參考文獻(xiàn)（ 1）表 621，專用夾具及游標(biāo)卡尺。鉆 2- ?13mm孔：采用 Z3025B*10，

13、參考文獻(xiàn)（ 1）表 626，通用夾具。刀具為 d 為 ?13.0 的直柄麻花鉆，參考文獻(xiàn)（ 1）表 7 111。鉆 ?18 孔：鉆孔直行為 ?118mm，選擇搖臂鉆床 Z3025 參考文獻(xiàn)（ 1）表 6 26，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 88。選擇鏜通孔鏜刀及鏜桿，專用夾具，游標(biāo)卡尺。8五、工序尺寸的計算工序 06 的尺寸鏈計算加工過程為：1）銑右端面2）鉆通孔 ?18，保證工序尺寸p13）粗鏜，保證工序尺寸p2+0.14）精鏜，保證工序尺寸p3，達(dá)

14、到零件設(shè)計尺寸 D的要求， D=20+0.065）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 是精鏜的余量， Z2 =0.2mm，則 p2=p3- Z2 =20-0.2=19.8mm，由于工序尺寸 p2 是在粗鏜中保證的，查參考資料（ 5）中表1-20 知，粗鏜工序的經(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 0.35mm，故 p2=（19.8 ±0.175 ）mm；=1.8mm，p1=p2-（ 3）從圖所示的尺寸鏈知， p2=p1+Z 其中 Z 為粗鏜的余量，

15、Z119Z1=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 p1=（ 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 Z1 的校核，在圖 a 所示的尺寸鏈中 Z1 是封閉環(huán)，故

16、Z1 max=p2max-p1min=（ 19.8+0.175- （18-0.27 ） mm=2.245mm Z1 min =p2min-p1max=（ 19.8-0.175- （18+0.27 ） mm=1.355mm余量校核結(jié)果表明，所確定的工序尺寸公差是合理的。00+0.1將工序尺寸按“入體原則”表示：p1=18.27 -0.54mm，p2=19.975 -0.35 mm，p3=20+0.06mm六、確定切削用量及基本工時工序：粗銑上端面，保證表面粗糙度要求Ra12.5 um經(jīng)查參考文獻(xiàn)（ 1）表 3 12 可得，銑削上端面的加工余量為 4mm，又由零件對上頂端表面的表面精度 RA=12

17、.5mm可知，粗銑的銑削余量為 4mm。確定每齒進給量及銑削深度取每齒進給量為fz 0.2mm z（粗銑）銑削寬度 a e =2.5mm，銑削深度 a P =50mm切削速度： 初步取主軸轉(zhuǎn)速為150r min（粗銑）又前面已選定直徑為?80mm，故相應(yīng)的切削速度分別為：v粗 3.14Dn /10003.1480150 /1000 37.68m / min切削工時：2 (ll1l 2 )276粗銑： tcfz1505.07 minnc0.2工序：銑削底面10底面銑削余量為3mm，粗銑的銑削余量為2mm，精銑余量 1mm，精銑后公差登記為 IT7 IT8 。確定每齒進給量及銑削深度取每齒進給量為

18、 fz 0.2mm z（粗銑）取每齒進給量為 fz 0.05mmz（精銑）（參考切削手冊表 3-3 ）粗銑走刀一次 ap2mm，精銑走刀一次 ap1mm切削速度： 初步取主軸轉(zhuǎn)速為150r min（粗銑），取精銑主軸的轉(zhuǎn)速為300r min。又前面已選定直徑為?80mm，故相應(yīng)的切削速度分別為：v粗3.14Dn /10003.1480150 /100037.68m / minv精3.14 Dn /10003.1480300 /100075.36m / min符合要求。切削工時：粗銑：2(ll1l 2 )281tcncfz1505.4 min0.2精銑：2(ll1l 2 )281tcncfz30

19、02.7 min0.2故：基本時間 t基本tC t j5.4 2.7 8.1min工序：鉆 2× 13兩通孔切削用量刀具選擇：選擇高速鋼麻花鉆，do=13mm，查切削手冊 f0.70 0.86mm / rl262.03，所以 f0.70mm / r ，d13按鉆頭強度選擇 f1.55mm / r按機床強度選擇 f0.63mm / r ，最終決定選擇機床已有的進給量 f0.48mm / r經(jīng)校驗 F f7085Fmax 校驗成功。鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及壽命：，壽命 T60min 。后刀面最大磨損限度（查切削手冊 ）為 0.50.8mm切削速度，查切削手冊 ：vc10mm / r修正系數(shù) K T

20、V1.0K MV1.0K tv1.0Kxv1.5K 1v1.0K apv10故 vc15mm / r111000v1000 x15ns367.4r / mind03.14 13查切削手冊機床實際轉(zhuǎn)速為nc420r / min故實際的切削速度d0ns11.87mm / rvc1000校驗扭矩功率M c73Nm M m144.2Nm所以 M c M mPc1.7 2.0kwPE 故滿足條件，校驗成立。切削工時：L l7810tm4200.30minnf0.7工序：銑 32mm圓拄的右端面右端面銑削余量為 3mm，粗銑的銑削余量為 2mm，精銑余量 1mm，精銑后公差登記為 IT7 IT8 。確定每

21、齒進給量及銑削深度取每齒進給量為fz 0.2mm z（粗銑）取每齒進給量為fz 0.05mmz（精銑）（參考切削手冊表3-3 ）粗銑走刀一次 ap2mm，精銑走刀一次ap1mm切削速度： 初步取主軸轉(zhuǎn)速為150r min（粗銑），取精銑主軸的轉(zhuǎn)速為300r min。又前面已選定直徑為?80mm，故相應(yīng)的切削速度分別為：v粗3.14Dn /10003.1480150 /100037.68m / minv精3.14 Dn /10003.1480300 /100075.36m / min符合要求。切削工時：粗銑：2(ll1l 2 )263tcncfz1504.2 min0.2精銑：2(ll1l 2

22、)263tcncfz3002.1min0.2故：基本時間 t基本tC t j4.2 2.1 6.3min12工序：鉆通孔 18mm本工序為鉆 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/r。選擇鉆頭磨鈍標(biāo)準(zhǔn)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。確定切削速度V由表 5-132，=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/min 。根據(jù)Z3

23、025 立式鉆床說明書選擇主軸實際轉(zhuǎn)速.基本時間L l4210tm10820.24minnf0.2工序：鏜孔 20mm，孔口倒角 1×45°?粗鏜余量參考文獻(xiàn)表取粗鏜為 . mm，精鏜切削余量為 0.2mm,鉸孔后尺寸為20H8,各工部余量和工序尺寸公差列于表加工表面加工方法余量公差等級工序尺寸及公差?18粗鏜1.8_?19.8?19.8精鏜0.2H820H8孔軸線到底面位置尺寸為0mm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 ± 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(zhǔn)重

24、合，故不需保證。 0.06mm跳動公差由機床保證。確定每齒進給量及銑削深度粗鏜孔時因余量為1.8mm,故 ap=1.8mm,查文獻(xiàn)表 . 4-8取 V0.4m / s24m / min取進給量為f0.2mm / r13轉(zhuǎn)速： n=1000V/d=1000*24/ （3.14*20 ） =380r/min 功率校驗：查文獻(xiàn)的Fz 9.8160zzapzzznFCFXF VnF RFpmFzV103 CFz=180,XFz1YFz0.75nFz0o/oRfz9.81601802.750.20.750.41P 0.58kw取機床效率為 0.85故機床的功率足夠。工序：銑 32mm圓拄的左端面左端面銑

25、削余量為 3mm，粗銑的銑削余量為 2mm，精銑余量 1mm，精銑后公差登記為 IT7 IT8 。確定每齒進給量及銑削深度取每齒進給量為fz 0.2mm z（粗銑）取每齒進給量為fz 0.05mmz（精銑）（參考切削手冊表3-3 ）粗銑走刀一次 ap2mm，精銑走刀一次ap1mm切削速度： 初步取主軸轉(zhuǎn)速為150r min（粗銑），取精銑主軸的轉(zhuǎn)速為300r min。又前面已選定直徑為?80mm，故相應(yīng)的切削速度分別為：v粗3.14Dn /10003.1480150 /100037.68m / minv精3.14 Dn /10003.1480300 /100075.36m / min符合要求。

26、切削工時：2 (ll1 l 2 )243粗銑： tcfz1502.87 minnc0.2142 (ll1 l 2 )243精銑： t jfz3001.43minnc0.2故：基本時間 t基本tC t j2.87 1.43 4.3min工序：銑寬度為3mm軸向槽本工序為銑深 12mm,寬 3mm 的槽。所選刀具為切槽銑刀，銑刀直徑 d=3mm，確定每齒進給量 f Z根據(jù)資料所知，用切槽銑刀加工鑄鐵，查得每齒進給量f Z =0.520.10mm/z 、現(xiàn)取 f Z =0.52mm/z。選擇銑刀磨損標(biāo)準(zhǔn)及耐用度根據(jù)資料所知，用切槽銑刀加工鑄鐵，銑刀刀齒后刀面的最大磨損量為0.20mm，耐用度 T=6

27、0min。zc確定切削速度和每齒進給量f根據(jù)資料所知，依據(jù)銑刀直徑d=3mm，銑削寬度 a e =3mm，銑削深度 a P=12mm，耐用度 T=60min 時查取 Vc98mm/s， n=439r/min,V f =490mm/s。根據(jù) XA6132 型立式銑床主軸轉(zhuǎn)速表查取，nc=300r/min,V fc =475mm/s。則實際切削：d 0ncVc =1000Vc= 3.143475 =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 mpc =1，則 Pcc = 2.8kw， Pct =0.8 kw，可知機床功率能滿足要求?；緯r間根據(jù)資料所知高速鋼圓柱銑刀銑面

28、基本時間為：tm =2lncf ztm =2(42 5) =1.96min3000.1615七、夾具設(shè)計本次設(shè)計的夾具為第道工序粗精鏜 ?（ + . +. ）mm孔。該夾具為雙支承前后引導(dǎo)鏜床夾具。1、確定設(shè)計方案該孔的設(shè)計基準(zhǔn)為下端面，故以下端平面做定位基準(zhǔn)，實現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則；另加兩形塊從前后兩方向?qū)崿F(xiàn)對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。用哪種方案合理呢？方案在 ?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