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河北聯(lián)合大學 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)程及工藝裝備（中批量生產） 設計人 指導教師 楊文生 河北聯(lián)合大學 機械工程教研室 2012年 3月 7日 河北聯(lián)合大學 機械制造工藝學課程設計任務書 題目 ：設計“氣門搖桿軸支座”零件的機械加工工藝規(guī)程及工藝 裝備（中批量生產） 內容 ：（ 1）零件圖 1張 （ 2）毛坯圖 1張 （ 3）機械加工工藝卡片 1套 （ 4）夾具總裝圖 1張 （ 5）夾具零件圖 2張 （ 6）課程設計說明書 1份 班級： 08機械（ 3） 班 學生： _______ 指導老師： 楊文生 教研室主任： 楊文生 2012年 3月 7日 設計說明 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，并進行了生產實習的基礎上進行的一 個教學環(huán)節(jié)。這次設計使我們能綜合運用機械制造工藝學中的基本理論，并結合生產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，完成夾具結構設計的能力，也是熟悉和運用有關手冊，圖表等技術資料及編寫技術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。 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。 1、零件的分析 件的作用 題目所給的零件是 氣門搖桿軸支座，查閱相關資料，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。它的主要作用有： 1）支撐搖桿軸， ?孔裝搖桿軸，軸上兩端各裝一進氣門搖桿； 2）搖桿座通過兩個 ?13用 之不轉動。下圖為零件圖： 件的工藝分析 由零件圖得知，零件材料為 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左右端面 ,上端 面，下端面， 2和 ?及 3了保證柴油機的進氣孔與排氣孔的傳動精度及密封性 ,對左右端面及上下端面有著形狀和位置的要求。其中 : 左右端面相對于 ?下端面相對于 ?的中心線的平行度公差為 2、工藝規(guī)程的設計 定毛坯，畫毛坯圖 根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件 ，已知零件的生產批次為中批，可采用砂型手工造型成型（參考文獻（ 1）表 造型機制造成本低，生產率較高，此外為了消除殘余應力鑄 造后安排人工時效處理。該種鑄造公差等級為 10， 考文獻（ 1）表 ，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 加工余量等級 加工余量數(shù)值 說明 上端面 45 5側加工 下端面 50 5側加工 左端面 32 5側加工 右端面 32 5側加工 零件毛坯圖如下所示： 位基準的選擇： 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，所以粗基準為下端面。 精基準的選擇：左右端面相對于 ?的中心線的端面圓跳動公差為 端面相對于 ?的中心線的平行度公差為 于端面圓跳動公差是由端面的平行度公差和端面相對于孔的中心線的垂直度公差共同作用形成的，并且下端面也對孔的中心線有著平行度要求，因此應以孔的中心線為精基準。 定加工工藝路線 因左右兩端面均對 ?有較高的位置要求，故它們的加工宜采用工序集中原則，減少裝夾次數(shù)，提高加工精度。 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，初步擬訂加工路線如下： 方案一 工序號 工序內容 鑄 造 時效 涂漆 方案二 上述兩個工藝方案的特點在于：方案一是先以下端面為粗基準加工上端面，然后以上端面為基準加工出精基準下端面。而方案二是加工完下端面后先加工孔，然后以孔為基準加工有精度要求的左、右端面。兩個方案都遵循了工藝路線擬定的一些原則，但是都存在著一些問題。 方案一中，以下端面為定位 基準，下端面是零件上最大的平面，定位平穩(wěn)、可靠，從裝夾上看比較方便，而且滿足了同一基準原則，但是加工基準與設計基準不重合，產生了基準不重合誤差由此可能導致零件因為超差而報廢。另外方案一中粗加工和精加工混合在一起，考慮到零件的裝夾以及刀具的磨損問題，由此可能影響加工精度，所以應把粗加工和精加工分開。 方案二同方案一相比也是先加工出精基準下端面，然后加工出 ?，再以孔01 粗銑上端面 以下端面為基準 02 鉆兩 ?1303 粗、精銑下端面 以上端面為基準 04 粗、精銑右端面 以下端面為基準 05 鉆通孔 ￠18 以下端面為基準 06 鏜孔 ?20口倒角１×４５度 07 粗、精銑左端面 以下端面為基準 08 粗銑軸向槽 工序號 工序內容 鑄造 時效 涂漆 01 粗銑上端面 以下端面為基準 02 鉆兩 ?1303 粗、精銑下端面 以上端面為 基準 04 鉆通孔 ￠18 以上端面為基準 05 鏜 ?20口倒角１×４５度 06 粗車左、右端面 以 ?2007 精車左、右端面 以 ?2008 粗銑軸向槽 為精基準加工左右端面，這樣定位基準與設計基準重合，避免了基準不重合誤差，能夠保證兩個端面 的加工精度。但是我們卻忽略了一個問題，在工序 06、 07 中采用了車削加工的方法，由于零件的下端比上面大，在車削加工時，零件回轉時會撞到車刀，所以此方案行不通。 綜合考慮方案一和方案二還存在以下問題： 1. 工序 04為鉆 2慮到兩通孔較深，所以一次鉆削并不合理。 2. 工序 05 是在 ￠18孔的基礎上鏜削到精度要求的，考慮到孔徑較小，鏜削加工并不方便。 綜合兩位指導老師的不同意見，經(jīng)過小組成員的共同協(xié)商、討論，我們得到以下加工工藝過程整體思路： ○ 1粗加工和精加工 分開； ○ 2保證定位基準與設計基準重合； ○ 3零件的形狀和尺寸精度要求在精加工過程中保證。 先對各個表面進行粗加工，然后以下端面為基準采用鉆 鉸的方法加工出 ?再以孔為精基準精加工對孔有著形狀和尺寸要求的左、右端面和下端面。關于 2了避免對 ?孔產生影響，鉆 2620???下是最終的加工工藝路線 : 工序號 工序內容 簡單說明 鑄造 時效 消除內應力 涂漆 防止生銹 01 粗銑下端面 以上端面為基準 02 粗銑上端面 以下端面為基準 03 粗銑左 以下端面為基準 擇加工設備及刀、夾、量具 粗銑上下端面：考慮到工件的定位夾緊方案及夾具結構設計等問題，采用立銑，選擇式銑床。選擇直徑 D 為 ?60銑刀，齒數(shù) z=10（參考文獻（ 2）表 9刀具材料：硬質合金 用夾具和游標卡尺。 粗銑左右端面：采用萬 能銑床 速鋼鑲齒三面刃銑刀 00數(shù) z=10，專用夾具及游標卡尺。 鉆 2用搖臂鉆床 具分別為 ?813具材料：高速鋼，專用夾具及游標卡尺。 精銑下端面：選用 ?60數(shù) z=10（參考文獻（ 2）表 9刀具材料：硬質合金 用夾具及游標卡尺。 精銑左右端面：采用萬能銑床 用 ?60柄立銑刀 ，專用夾具及游標卡尺。 鉆 ?18，鏜到 ? 孔至 ?擇搖臂鉆床 床 用 ?18具材料高速鋼 用夾具，游標卡尺。 倒角的加工：臥式鏜床 機夾單刃鏜刀，刀具材料 高速鋼。 粗銑軸向槽：選用臥式銑床 速鋼鑲齒三面刃銑刀 00數(shù) z=10，專用夾具及游標卡尺。 04 右端面 05 鉆兩 2孔（分兩次） 以下端面為基準 06 精銑下端面 以孔為基準 07 精銑左、 以下端面為基準 08 右端面 以下端面為基準 09 鉆鉆孔 18? 下端面為 基準 10 鏜 ? 孔 以下端面為基準 11 加工孔口倒角 以下端面為基準 12 加工外倒角 以下端面為基準 13 銑軸向槽 以下端面為基準 14 終檢 工工序設計 工序尺寸及其公差 查參考資料（ 1）表 孔加工 加工表面 加工內容 加工余量 加工精度 工序尺寸 表面粗糙度 ?20 18 ? 鏜 ?? 620??? 鉆 2 5 ?13 面加工 加工表面 加工余量 加工精度 工序尺寸偏差 表面粗糙度 粗銑下端面 4 銑上端面 4 銑左端面 4 銑右端面 4 銑左端面 1 銑右端面 1 銑下端面 1 確定切削用量及基本工時 工序 1：粗銑下端面，保證尺寸 用直柄立銑刀（σ b =600碳素結構鋼），查《簡明機械加工工藝手冊》取 d=50,z=8 z 0 (參考《切削加工工藝手冊》 ) 查《銑工技師手冊》得： 切削速度 6m/ 使用壽命 T=120功率 主軸轉速 ns=000= m m 61000 ??查《機械加工工藝簡明手冊》采用 式銑床 60r/際切削速度 m 00 160401 0 00 ??? ??當 60r/，工作臺的每分鐘進給量 f m ????查《簡明機械加工工藝手冊》 50 切削工時 ?? 21 13)3405050(3~1([2221 ????????? 3)3~1(2 ??l 663135021 ??????? 則機動工時為 m 06621 ????? mm f ：粗銑上端面，與工序 1相同 保證尺寸 m 3413150 21 ??????? ：粗銑左端 保證尺寸 用立銑刀 ,查《簡明機械加工工藝手冊》取 40?d 8?z 查《切削加工工藝手冊》得 06.0? 40?工手冊》得切削速度6m/ 使用壽命 T=90 功率 主軸轉速 m in/ 64014.3 m 61 0 0 01 0 0 0 ????? md vn w 現(xiàn)采用萬能銑床 據(jù)《簡明機械加工工藝手冊》， 取 80 ，故實際切削速度為 m ???? ?當 時00 ，工作臺的每分鐘進給量 m ????查《簡明機械加工工藝手冊》取 25 切削工時： 53321021 ??????? ，則機動工時為 m 545211 ????? ：掉頭粗銑右端面 保證尺寸 于本工序與工序 3（粗銑左端面）相同，故 總切削工時 m ???? ： 鉆 132 ?? 的孔 鉆孔 13? 定進 給量 f ：根據(jù)《簡明機械加工工藝手冊》，當鑄鐵的， 30 ??時， 。由于本零件在加工 孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘系數(shù) ）（ ??? 根據(jù) 床說明書，現(xiàn)取 。 切削速度：根據(jù)《切削加工工藝手冊》差得切削速度 0 。 所以 ）（ m 2 2 513 501 0 0 01 0 0 0 n ? ??? ??根據(jù)機床說明書，取 100 ，故實際切削速度為 ）（ m 100131000 ???? ??切削工時 ,9 21 ??? ）（ m 0 0 4979211 ?? ?????? fn 故本工序的機動工時為 ???? mm ：精銑下端面：保證尺寸 《切削加工工藝手冊》 0 查《銑工技師手冊》 6 m/ T=120 主軸轉速：sn=000=61000 ??=229.3 r/《簡明機械加工工藝手冊》 10 r/際 v=10001000 ?=33 m/ 當10時 工作臺的每分鐘進給量 mf=zf 8? 210=168 mm/查《簡明機械加工工藝手冊》0 mm/ mt=? 21 = 150 50313 ?? =序 7：精銑左端面 保證尺寸 《銑工技師手冊》和《切削加工工藝手冊》 得 7 m/ 0 T=60 主軸轉速： 000=2014.3 71000 ?? m=907.6 r/《簡明機械加工工藝手冊》 采用萬能銑床 00 r/際切削速 度 V=10001000 ?=50.2 m/ 當 00 時，工作臺的每分鐘進給量 m 44800603.0 ????查《簡明機械加工工藝手冊》得 25 m 5 32310211 ??????? mm f 8：調頭精銑右端面 保證尺寸 工序與工序 7（精銑左端面）相同，故切削工時 ??： 鉆孔 18? 確定 f ：根據(jù)《簡明機械加工工藝手冊》得， 80 ??時，由于本零件在加工 孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘系數(shù) 則 ）（ ??? 根據(jù)鉆床 明書，現(xiàn)取 15.0?f 切削速度：根據(jù)《切削加工工藝手冊》查得 0 則 m (88518 501 0 0 01 0 0 0 rd vn ? ??? ??根據(jù)機床說明書取 50 ，故實際切削速度 V 為 m 00 750181 0 00 ??? ??切削工時 2? 11 ? 2 ? m 0 5721 ?????? fn 0：鏜 ?孔，選用 （ 1）粗鏜孔至 ，單邊余量 ，一次鏜去全部余量 9.0?進給量 根據(jù)手冊確定金剛鏜床的切削速度 00 則 m 5922010010001000 rd vn w ?? ??? ??由于 剛鏜主軸轉速為無極調速，故以上轉速可以作為加 工時使用的轉速。 切削工時 2? 11 ? 2 ? 則 m 9 2 57211 ?????? fn w（ 2）共用一個鏜桿鏜至 ?.0? 592 00 ?t 工序 11：倒內倒角 工序 12：倒外倒角 工序 13：銑軸向槽 加工條件： 式銑床 刀具：直尺三面刃銑刀 其中 50?d 18?z 計算切削用量： 10?械加工工藝手冊》可知： 36? 確定主軸轉速： 7510000rd ? 切削工時： ?以上各工序切削用量、工時定額的結果，連同其他加工 數(shù)據(jù)，一并填入機械加工工 藝過程綜合卡片。 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。 經(jīng)過與指導教師協(xié)商，決定設計第三道工序 —— 鉆 ?813 本夾具將用 臂式鉆床。刀具分別為 ?8 ?13直柄麻花鉆，刀具材料為高速鋼 題的指出 本夾具主要用來鉆 ?8 ?13兩孔（注：圖紙只給出了鉆?13時的家具圖，故以下均是在此條件下的討論）。因此兩孔對工件中心線位置不對稱，故采用特殊鉆套，除此外無其他特殊技術要求。 因在鉆此兩孔前只對上下地面進行了粗加工，所以在本道工序加工時主要考慮如何提高勞動生產率，降低勞動強度。 具設計 定位基準的選擇。 由零件圖可知，由于 ?13選用此中心線為基準安裝鉆套，以保證位置要求。 鉆套選擇。 由于兩孔中心線過近，無法使用一般鉆套，所以設計連體特殊鉆套予以保證加工要求。 夾緊裝置選擇。 為了提高加工效率，采用手動快速夾緊裝置。考慮到機床加工條件，現(xiàn)把工件縱向加緊（即按底座長度方向加緊）。 (4) 鉆模的選取 因為要鉆的孔的直徑大于 10削轉矩大，人力擋不住鉆模，且鉆模在夾具體上不需要移動，所以選用固定式鉆模。其具體形狀尺寸見裝配圖。材料為 45 鋼。 （ 5）鉆削力和夾緊力的計算。 工件材料 —— 灰鑄鐵 200 加工方式 — 鉆削 , 刀具材料 ——高速鋼 。 鉆削力計算公式 ? (見《機床夾具手冊》 ) 其中 ? z / 50?D 60 8?z 20?B ??????????????慮安全系數(shù) K 4321 查《機床夾具手冊》得 K K K K 則 ????K 所以 717 ???? 查《機床夾具手冊》 得所需夾緊力 21'?? ?? 1? —— 夾緊元件與工件的摩擦因數(shù) 2? —— 工件與夾具支撐面間的摩擦因數(shù) 由《機床夾具手冊》得 ? ?? 實際夾緊力： 1'k ???? ?? 則單個螺栓的夾緊力 NW k 74W 'k ??