氣門搖桿軸支座設(shè)計說明書

機械制造工藝題目：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〕零件一毛坯合圖1張〔2〕機械加工工藝規(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)計說明書一份原始資料：該零件圖樣一張；生產(chǎn)綱領(lǐng)6000件/年。目錄第一局部：設(shè)計目的…………………1第二局部：設(shè)計步驟一、零件的作用…………1二、確定毛坯，畫毛坯——零件合圖………………2三、工藝規(guī)程設(shè)計……3四、加工工序設(shè)計……8五、時間定額計算………10六、夾具設(shè)計…………12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)和大局部專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習的根底上進行的一個教學(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)中的根本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實習中學(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)計的根本原理和方法，擬訂夾具設(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時機，為今后的畢業(yè)設(shè)計及未來從事的工作打下良好的根底。由于能力所限，經(jīng)驗缺乏，設(shè)計中還有許多缺乏之處，希望各位老師多加指導(dǎo)。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。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(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?20〔+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)濟精度機床能到達的位置精度可知上述要求可以到達的零件的結(jié)構(gòu)的工藝性也是可行的。確定毛坯，畫毛坯——零件合圖〔附圖2〕根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為6000件/年，通過計算，該零件質(zhì)量約為3Kg，由參考文獻〔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機器造型。此外，為消除剩余應(yīng)力，鑄造后安排人工時效處理。參考文獻〔1〕表2.3—12；該種鑄造公差等級為CT10~11，MA-H級。參考文獻〔1〕表2.3-12，用查表方法確定各外表的加工余量如下表所示：加工外表根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(shè)計定位基準的選擇：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(shè)計基準，用它作為精基準，能使加工遵循基準重合的原那么，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，這使得工藝路線又遵循“基準統(tǒng)一”的原那么，下端面的面積比擬大，定位比擬穩(wěn)定，夾緊方案也比擬簡單，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。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。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的外圓柱外表進行定位，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。制定加工工藝路線根據(jù)各外表加工要求，和各種加工方法能到達的經(jīng)濟精度，確定各外表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—?13mm孔：鉆孔。3mm軸向槽—精銑?20〔+0.1—+0.006〕mm：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那么，減少裝次數(shù)，提高加工精度。根據(jù)先面后孔，先主要外表后次要外表和先粗加工后精加工的原那么，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１*４５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那么，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)切削容易引起工藝系統(tǒng)的震動，故改動銑削加工。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。修改后的工藝路線如下：序號工序內(nèi)容簡要說明01020304050607080910鑄造時效涂漆精銑上端面精銑下端面鉆兩通孔銑右端面鉆通孔?18鏜孔到?20，孔口倒角1*45度銑左端面銑軸向槽檢驗入庫消除內(nèi)應(yīng)力防止生銹先加工粗基準面加工經(jīng)基準先面后孔先面后孔后鏜削余量次要工序后加工〔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?！矃⒖嘉墨I〔1〕表6-18〕，選擇直徑D為?80mm立銑刀，參考文獻〔1〕表7-88，通用夾具和游標卡尺。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，通用夾具及游標卡尺。粗銑左端面：采用臥式銑床X1632，參考文獻〔1〕表6—21，采用以前的刀具，專用夾具及游標卡尺。精銑左端面：采用臥式銑床X1632,參考文獻〔1〕表6—21，專用夾具及游標卡尺。鉆2-?18mm孔：采用Z3025B*10，參考文獻〔1〕表6—26，通用夾具。刀具為d為?18.0的直柄麻花鉆，參考文獻〔1〕表7—111。鉆?18孔：鉆孔直行為?118mm，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。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〔1〕白喔—88。選擇鏜通孔鏜刀及鏜桿，專用夾具，游標卡尺。四、加工工序設(shè)計經(jīng)查參考文獻〔1〕表3—12可得，銑削上端面的加工余量為4mm，又由零件對上頂端外表的外表精度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，精銑余量1mm，精銑后公差登記為IT7～ＩＴ８。取每齒進給量為fz＝０.２mm／z〔粗銑〕取每齒進給量為f＝０.５mm／r〔精銑〕粗銑走刀一次ap＝２mm，精銑走刀一次ap＝１mm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Ｄ為?８０mm，故相應(yīng)的切削速度分別為：校核粗加工。Ｖ粗＝πＤn／１０００＝３.１４＊８０＊１５０／１０００＝３７.６８Ｖ精＝πＤn／１０００＝３.１４＊８０＊３００／１０００＝７５.３６又由機床切削功率P=167.9*10^-5ap^0.9f2aeznkpm取Z=10個齒，pm=1.代入得：pm=１６７.９＊２.０^0.9*(0.2)^50*2.5*10*1pm=0.861(km)又因前查的機床的功率為１.５kw/h假設(shè)效率為０.8P,那么８P=6.0>pm應(yīng)選擇主軸的轉(zhuǎn)速為１５０m/min(2)工序５中的粗鏜?１８工序。?１８粗鏜余量參考文獻［１］表３－８３取粗鏜為１.８mm，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加工外表加工方法余量公差等級工序尺寸及公差?18粗鏜1.8____?19.8?19.2精鏜0.2H820H8孔軸線到底面位置尺寸為６0mm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,且定位夾緊時基準重合，故不需保證。0.06mm跳動公差由機床保證。粗鏜孔時因余量為1.9mm,故ap=1.9mm,查文獻［１］表２.4-8取V=0.4m/s=24m/min去進給量為f=002mm/rn=1000V/πd=1000*24/3.14*20=380r/min查文獻的Fz=9.81*60^nFzCFzapXFzV^nFzKFzpm=FzV*10^-3CF2=180,XFz=1Yfz=0.75nFz=0Rfz=9.81*60°*180*2.75ˊ*0.2^0.75*0.4°*1=1452NP=0.58kw取機床效率為０.８５0.78*0.85=0.89kw>0.58kw故機床的功率足夠。五、時間定額計算下面計算工序５的時間定額機動時間粗鏜時：L/(f*n)=45/0.2*380=7.5s精鏜時：f取0.1mm/sL/(f*n)=45/0.1*380=15s總機動時間:T=7.5+15=22.5s(2)輔助時間：操作內(nèi)容每次時間(min)粗鏜精鏜操作次數(shù)時間min操作次數(shù)時間min裝夾212--換刀11111測量0.110.110.1卸夾1.5--11.5開機到開始的時間0.31110.3退刀0.11110.1所以輔助時間Ta為：Ta=2+1+0.1+1.5+0.3*2+0.1*0.1*2=6.5min作業(yè)時間為Ta+Tb=605+0.37=6.87min該工序單位加工時間為6.87min五、填寫機械加工工藝卡和機械加工工序卡工藝文件詳見附表。六、夾具設(shè)計本次設(shè)計的夾具為第５道工序粗——精鏜?２０〔+０.１—+０.０６〕mm孔。該夾具為雙支承前后引導(dǎo)鏜床夾具。確定設(shè)計方案該孔的設(shè)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”原那么；另加兩Ｖ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(jié)構(gòu)形狀分析，假設(shè)工件以下端面朝下放置在支承板上，定位夾緊就比擬穩(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—?１３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。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。２計算夾緊力并確定螺桿直徑參考文獻〔３〕表１－２－１１，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力Ｆ夾與切削力Ｆ之間的關(guān)系Ｆ夾＝ＫＦ平安系數(shù)Ｋ在夾緊力與切削力方向相反后時，Ｋ＝３，由前面的計算可知Ｆ＝１４５２.３Ｎ所以Ｆ夾＝ＫＦ＝３*１４５２.３＝４３５６.９ＮF0=F夾/2=1178.4〔N〕參考文獻3表1-24，從強度考慮，用一個M10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)的夾具機構(gòu)，機床與鏜桿之間所采用的是浮動連接，故機床主軸振動可略不計，?20〔+0.10—+0.16〕孔的加工精度主要由鏜模來保證。圖見附表。因為孔的軸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，又因為鏜套與鏜桿?18H6〔+0.03