機械制造工藝基礎裝備課程設計

1、機械制造技術課程設計設計題目：說明書設計氣門搖桿軸支座零件的機械加工工藝規(guī)程及粗一一精鏜?20孔工序的專用夾具 姓名：別國輝 學號：090114425班級：機制094指導教師：程雪 利河南機電高等專科學校2011年12月26日1機械制造技術課程設計任務書設計題目：設計氣門搖桿軸支座零件的機械加工工藝規(guī)程及粗一一精鏜?20孔工序的專用夾具內容：（1）零件一毛坯合圖1張（2）機械加工工藝規(guī)程卡片1套（3）夾具裝配總圖1張（4）夾具體零件圖1張（5）課程設計說明書1份原始資料：該零件圖樣一張；生產綱領為 8000件/年；每日一班。姓名：學號：班級：指導教師：2010年12月25日 目錄第1章零件的分

2、析11.1零件的作用11.2零件的工藝分析1第2章確定毛坯、畫毛坯一零件合圖 3第3章工藝規(guī)程設計43.1定位基準的選擇43.2制定工藝路線43.3選擇加工設備及刀、夾、量具 63.4加工工序設計63.5機械加工工藝過程卡和機械加工工藝卡 10第4章夾具設計114.1確定設計方案114.2計算夾緊力并確定螺桿直徑114.3定位精度分析 124.4操作說明參考文獻1第1章零件的分析1.1零件作用分析0.10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。20 mm 孔 0.06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，寬度為3mm軸向槽用于

3、鎖緊搖桿軸，使之不轉動。其零件圖如 下圖：1.2零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。0.10該零件上主要加工面為上端面、下端面、左右端面、13r2r孔、20 mm 以 0.06及寬度為3mm軸向槽的加工。20 0.06mm孔的尺寸精度、與下端面的平行度 0.05與左右兩端面的圓跳動0.06,直 0.10接影響到進氣孔與排氣門的傳動精度及密封；213mm孔的尺寸精度；下端面相對0.10于20孔軸線的平行度。因此，需要先以下端面為粗基準加工上端面，再 以上端 0.06面為粗基準加工下端面，再把下端面作為

4、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1相對下端面的位置精度。由參考文獻(1)中有關孔和面加工的經濟精度及機床能達到的位置精度可知, 上述技術要求可以達到的，零件的結構的工藝性也是可行的。2第2章確定毛坯、畫毛坯一一零件合圖（附圖）根據零件材料確定毛坯為鑄件，又有題目已知零件的生產綱領為8000件/年。通過計算，該零件質量約為3Kg，其生產類型為大批大量生產，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2.3-6,該種鑄件的尺寸公差等級 CT為10-11級，加工余量等級 MA為H級。參考文獻【1

5、】表2.3-5,用查表法確定各表面的總余量如下表所示。加工我面聯(lián)本尺寸加匚余秦瓣t加氽鈦等級 數值說明4SminH4 inm單削加工卜腳輻H? Ill nilTKJUI I.H5 mmE?5mniH3 mm卑側加E3第3章工藝規(guī)程設計3.1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，實現 V形塊十大平面的定位方式（V形 塊采0.10用聯(lián)動夾緊機構夾緊）。20 mm孔及左右兩端面都采用底面做基準，這使得工藝 0.06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，夾緊方 案也比較簡單，可靠，操作方便。粗基

6、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。0.10第二鏜削 20 mm孔的定位夾緊方案：0.06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，兩孔一面完全定位，這種方案適合于大批生產類型中。方案二：用V形塊十大平面定位V形塊采用聯(lián)動夾緊機構實現對 R10的外圓柱表面進行定位，再加底面 實現完全定位，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。3.2制定工藝路線

7、1表面加工方法的確定根據各表面加工要求，和各種加工方法能達到的經濟精度，確定各表面及孔的 工方法如下：bii 1.農 ifti期匸甘案M *卜軸面右M粗桃一轉桃2X咖仇幫40.10因左右兩端面相對于20孔有較高的位置精度，故加工兩端面時應采用工序集中 0.06的原則，減少裝夾次數，提高精度。2、工藝路線的確定根據先面后孔，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0.10后鉆孔，左右端面上20 mm孔放后面加工。1序號【:序內浮潔jfiH效涂淒Q51 0-1 51 &譙右空面2 5f占岫孔存flifin

8、叮伽.迖別*20洞耕厘幾倒匍IX柞唯N S4 O4、檢腔500.06|巴-辺弊_ I 同矍祝酬T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10應在工序05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 x 13mm通孔加工精度的影響。修改后的工藝路線如下：5牯扎一軌邃科悅3.3選擇加工設備及刀、夾、量具由于生產類型為大批生產，故加工設備適宜通用機床為主

9、，輔以少量專用機床 的流水生產線，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構設計等問題，采用立銑選擇X1632立式銑床。（參考文獻（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 X6132,參考文獻（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 X6132參考文獻（1）表6 21,專用夾具及游標卡 尺。鉆2- 13mm

10、孔：采用Z30，參考文獻（1）表6 26,通用夾具。刀具為d為 ?13.0 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。0.10鏜 20 mm孔：粗鏜：采用臥式組合鏜床，選擇功率為1.5kw的ITA20鏜削 0.06頭。選擇鏜通孔鏜刀及鏜桿，專用夾具，游標卡尺。3.4加工工序設計 工序30的尺寸鏈計算6051015202530334045 鮒時效涂漆輔恍上刪血苗曲通亂読富端面僮孔搦也扎口創(chuàng)角IX巧度 銃坨端山i戢軸向糟消陳內啣力防11生銹 先捌匸粗墓準面先面府扎；先而品孔k 1

11、tt削余ft次罌【.序后拗1.加工過程：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p20.104精鏜，保證工序尺寸p3,達到零件的設計尺寸 D的要求：D 20 mm0.065）倒角如右圖，可找出工藝尺寸鏈求解工序尺寸及公差的順序如下：1從圖中知，p3=D2） 從圖知，p3=p2+Z2，其中Z2是精鏜的余量，Z2=0.2mm,則p2=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120知，粗鏜工序的經濟加 工精度為IT12，因此確定該工序尺寸公差為IT12，其公差值為0.35mm,故p2=（19.8 0.175mm。3） 從圖所示的尺寸鏈知，p2

12、=p1+Z1其中Z1為粗鏜的余量，Z仁1.8mm，p仁p2- Z1=18mm。查參考資料（5）中表1-20知，確定鉆削工序的經濟加工精度等級為 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=0.475mmZ2min=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

13、環(huán)，故Z1 max=p2max-p1min= （19.8+0.175-（ 18-0.27 ） mm=2.245mmZ1 min=p2mi n-p1max= （ 19.8-0.175-（ 18+0.27） mm=1.355mm余量校核結果表明，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： p1=180 mm p2=19.9750mm p3=200mm 0.54 0.06 0.36工序05:粗銑上端面，保證表面粗糙度要求 Ra=12.5 um經參考文獻（1）表312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=12.5mm可知，粗銑的銑削余量為4mm。

14、確定每齒進給量及銑削深度7取每齒進給量為fz = 0.2mm/z （粗銑）銑削寬度ae =2.5mm,銑削深度aP =4mm切削速度：初步取主軸轉速為150/ min （粗銑）又前面已選定直徑D為80mm,故相應的切削速度分別為：v 粗 3.14Dn/10003.14 80 150/100037.68m/min工序10 :銑削底面底面的銑削余量為3mm粗銑的銑削余量為2mm精銑的銑削余量為1mm,精銑后 的公差等級為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 = 0.05mm/z （精銑）（參考切削手冊表 3-3）粗銑走刀一次 a

15、p= 2mm,精銑走刀一次 ap= 1mm切削速度：初步取主軸轉速為150r/ min （粗銑），取精銑主軸的轉速為 300r/ min。又前面已選定直徑D為？80mm,故相應的切削速度分別為：v 粗 3.14Dn/1000 3.14 80 150/1000 37.68m/minv 精 3.14Dn/10003.14 80 300/100075.36m/min符合要求。工序15 :刀具選擇：高速鋼麻花鉆，d0 13mm切削用量：查切削手冊得 f=0.700.86mm/r,l/d 2.03所以f=0.70mm/r,按鉆 頭強度選擇f=1.55mm/r,按機床強度選擇f=0.63mm/r,最終選擇

16、f=0.48mm/r。經校 核符合條件。經計算：機床的實際轉速為：nc=420r/min,刀具的切削速度vc=11.87mm/r工序20 :右端面的銑削余量為3mm粗銑削余量為2mm精銑削余量為1mm,銑削 后的公差等級為IT7 IT8。確定每齒進給量和切削深度：同工序 10。工序25 :本工序采用錐柄麻花鉆，直徑 d 18mm,使用切削液。確定進給量f：由于孔徑深度都很大，宜采用自動進給，fz=0.20mm/r。選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度：根據表5130,鉆頭后端面的磨損量為0.80mm,耐用度為50min。8確定切削速度：由表 5132,5-127,5-131,計算查得 f=0.20mm/r

17、,v=17m/min,n=1082r/min。根據 立式鉆的說明書選擇主軸的實際轉速。工序30 :18孔粗鏜余量參考文獻【1】表383取粗鏜為1.8mm,精鏜的余量為0.2mm鉸孔后的尺寸為20H8。各工部的余量和加工尺寸公差列表如下：孔軸線到下地面的距離為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）.05mm與左右端面的位置 精度為0.06m m且定位夾緊時基準重合，故不需保證。 0.06m m跳動公差由機床保 證。確定每齒進給量和切削深度： 經計算查表得，各類數據如下：粗鏜孔時，ap=1.8mm v=0.4m/s f=0

18、.2mm/r n=380r/min 工序 35 :同工序 20。工序40 :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fZ根據資料所知，用切槽銑刀加工鑄鐵，查得每齒進給量fZ =0.520.10mm/z選擇銑刀磨損標準及耐用度根據資料所知，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, 耐用度為60min。確定切削速度和每齒進給量f根據資料所知，依據銑刀直徑d=3mm，銑削寬度ae=3mm,銑削深度aP=12mm,耐用度 T=60min 時查取 V = 98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s 。 根據XA6132

19、型立式銑床主軸轉速表查取， nc=300r/min,Vfc=475mm/s。MIT應面Jta匸方法余訊e 15.80.2HS9則實際切削：v=4.25m/mi n。3.5機械加工工藝過程卡和機械加工工藝卡（見附圖）10第4章夾具的設計0.10設計的夾具為第25道工序粗一一精鏜 20孑L。該夾具為雙支承前后引導鏜 床 0.06夾具。4.1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“基準重合”原則；另加兩V形塊從前后兩方向實現對 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。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？萬案1在213的通孔內插入一現邊銷限制一個移動自由度，再以兩孔的另一個孔內側面用兩個支承釘限制一個移動自由度和一個轉動自由度。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。Z萬2用兩個V形塊夾