機械制造課程設(shè)計說明書重慶理工大學(xué)

1、 目錄第一部分：設(shè)計目的 2 第二部分：設(shè)計步驟一、零件的分析 4 二、確定毛坯，畫毛坯、零件圖 6 三、工藝規(guī)程設(shè)計 7 四、加工工序設(shè)計 11 五、確定切削用量時及基本工時 13六、夾具設(shè)計 24七、總結(jié) 30八、致謝及參考文獻 33第三部分：填寫機械加工工藝卡和機械加工工序卡第四部分：零件圖、毛坯圖、夾具裝配圖、夾具零件圖第一部分設(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

2、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，希望老師多加指導(dǎo)。 第二部分氣門搖桿軸支座共有六組加工表面，現(xiàn)分述如下：1、50 底面2、上端面3、2-13 孔4、軸向槽5、2-32 端面6、20 孔一、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，Ø20（+0.10+0.16）孔裝搖桿軸，軸上兩端各裝

3、一進氣門搖桿，搖桿座通過兩個Ø13mm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 由零件圖得知，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-Ø13mm孔和Ø20（+0.1+0.06）mm以及3mm軸向槽的加工。Ø20（+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×Ø13mm孔的尺寸精度，以

4、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Ø20（+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。由參考文獻實用加工工藝手冊中有關(guān)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(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=4000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)類型為中批生產(chǎn)。二、確定毛坯的制造形式 由零件圖可知，其材料為H

5、T200，該材料具有較高的強度、耐磨性、耐熱性及減震性，適用于承受較大的應(yīng)力，要求耐磨的零件。該零件上主要加工表面為上端面，下底面，左右兩端面，2×13孔，20（+0.06+0.10）孔以及3mm 寬的軸向槽的加工。其中20（+0.06+0.10）孔的尺寸精度以及下端面相對于20（+0.06+0.10）孔軸線的平行度及左右端面的尺寸精度，直接影響到進氣孔與排氣門的轉(zhuǎn)動精度和密封性。因此，需要先以上端面為粗基準加工下端面，再以下端面為精基準加工上端面，最后加工20（+0.06+0.10）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。由機械加工工藝手冊中有關(guān)孔的加工的經(jīng)濟精度機床

6、能達到的位置精度可知，上述要達到的零件結(jié)構(gòu)的工藝性也是可行的。根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，已知零件的類型為大批量生產(chǎn)，故毛坯的鑄造方法用砂型機器造型。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后安排人工時效處理。由機械加工工藝手冊查得該種鑄造公差等級為CT1011，加工余量等級MA 選擇H級。實用加工工藝手冊實用加工工藝手冊機械加工工藝手冊三、工藝規(guī)程的設(shè)計（一）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）。Ø20（+0.1+0.06）mm孔及左右兩端面都采用底面做

7、基準，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，夾緊方案也比較簡單，可靠，操作方便。粗基準的選擇：在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量生產(chǎn)類型中。方案二：用V形塊十大平面定位V型塊采用聯(lián)動夾緊機構(gòu)實現(xiàn)對R10的外圓柱表面進行定位，再加底面實現(xiàn)

8、完全定位，由于13mm的孔的加工精度不需要很高，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下端面粗銑左端面粗銑精銑右端面粗銑精銑2Ø13mm孔鉆孔3mm 軸向槽精銑Ø20（+0.1+0.006）mm孔鉆孔粗鏜精鏜因左右兩端面均對Ø20（+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，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原

9、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Ø20（+0.1+0.006）mm孔放后面加工。初步擬訂加工路線如下：（1）、工藝路線方案一：工序10：鑄造工序20：時效工序30：粗、精銑50 底面工序40：粗銑上端面工序50：鉆2-13 通孔工序60：銑軸向槽工序70：粗車、半精車、精車左右兩32 端面工序80：鉆18 的孔，擴孔至19.8、鉸孔至20，倒角工序90：清洗去毛刺工序100：驗收工序110：入庫（2）、工藝路線方案二：工序10：鑄造工序20：時效工序30：粗、精銑50 底面工序40：粗銑上端面工序50：銑軸向槽

10、工序60：粗車、半精車、精車左右兩32 端面工序70：鉆18 的孔，擴孔至19.8、鉸孔至20，倒角工序80：鉆2-13 通孔工序90：清洗去毛刺工序100：驗收工序110：入庫（3）、工藝方案的分析：上述兩個工藝方案的特點在于：方案一與方案二的區(qū)別是：方案一把鉆2-13孔放的相對靠前，這樣做為后面工序的加工提供了定位基準，節(jié)約了夾具設(shè)計的時間，提高了生產(chǎn)效率，故我們采用方案一：具體的工藝過程如下：工序10：鑄造工序20：時效工序30：粗、精銑50 底面工序40：粗銑上端面工序50：鉆2-13 通孔工序60：銑軸向槽工序70：粗車、半精車、精車左右兩32 端面工序80：鉆18 的孔，擴孔至19

11、.8、鉸孔至20，倒角工序90：清洗去毛刺工序100：驗收工序110：入庫四、加工工序的計算“氣門搖軸支座”零件材料HT200，毛坯的重量約為1.4g，生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用砂型機鑄造毛坯。機械加工余量：1、50底面，表面粗糙度為Ra6.3，查切削用量手冊表2-8得，單邊總余量Z=2.0粗銑 單邊余量Z=1.5精銑 單邊余量Z=0.52、上端面，表面粗糙度為Ra6.3，查切削用量手冊表2-8 得，單邊總余量Z=2.0粗銑 單邊余量Z=1.5精銑 單邊余量Z=0.53、2×13 孔，因孔的尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實心鑄造。4、軸向槽，因尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實心鑄造。

12、5、32 端面，表面粗糙度為Ra1.6，查切削用量手冊表2-8 得，單邊總余量Z=2.0粗車 單邊余量Z=1.5 半精車 單邊余量Z=0.4 精車 單邊余量Z=0.1 6、20 孔，因孔的尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實心鑄造。 7、不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鑄造可直接獲得。 五、確定切削用量時及基本工時工序10：鑄造工序20：時效工序30：粗、精銑50底面工步一：粗銑50底面1. 選擇刀具 刀具選擇端銑刀，刀片采用YG8，ap = 1.5mm ，d0 =60mm ，v = 85m /min，z =4。2. 決定銑削用量1)決定銑削深度因為加工精度相對較高，故分兩次（即粗

13、銑、精銑）完成，則ap = 1.5mm2) 決定每次進給量及切削速度根據(jù)X51 型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度.根據(jù)表查出 fz =0.2mm /齒，則 按機床標準選取nw 475r /min 3)計算工時切削工時：l=25mm ，l1 =1.5mm ，l2 =3mm，則機動工時為 工步二：精銑50底面1. 選擇刀具刀具選擇端銑刀，刀片采用YG8ap =0.5 mm，d0=40mm, v=85m/min, z=42. 決定銑削用量1) 決定銑削深度因為加工精度相對較高，故分兩次（即粗銑，精銑）完成，則ap = 0.5 mm2）決定每次進給量及切削速度根據(jù)X51 型銑床說明書，

14、其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 fz =0.2mm /齒 ，則 按機床標準選取nw675r /min 2) 計算工時切削工時：l= 25mm， l1 =0.5mm, l2 =3mm,則機動工時為工序40：粗銑上端面1. 選擇刀具刀具選取端銑刀，刀片采用YG8ap = 2.0 mm ，d 0 =30mm ，v = 85m /min，z = 4。2. 決定銑削用量1）決定銑削深度因為加工精度相對不高，故一次加工即可完成，則ap = 2.0 mm2）決定每次進給量及切削速度根據(jù)X51 型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 fz = 0.2mm /齒，則 按機床

15、標準選取nw=900r/min 3）計算工時切削工時: l=45mm ，l1 =2.0mm ，l2 =3mm ，則機動工時為工序50：鉆2×13 通孔 確定進給量f ：根據(jù)參考文獻機床夾具設(shè)計手冊表2-7，當鋼的MPa b < 800 ，d0 =13mm 時， f = 0.39 0.47m / r 。由于本零件在加工13 孔時屬于低剛度零件，故進給量應(yīng)乘以系數(shù)0.75，則f = (0.39 0.47)× 0.75 = 0.29 0.35mm / r根據(jù) Z525 機床說明書，現(xiàn)取 f = 0.25mm /r切削速度： 根據(jù)參考文獻機床夾具設(shè)計手冊表2-13 及表2-1

16、4 ，查得切削速度v = 18m /min 所以根據(jù)機床說明書，取nw =475r /min，故實際切削速度為 切削工時：l= 78mm ，l1 =6.5mm ，l2 =3mm, 則機動工時為 總的工時：T=2 tm =1.474min工序60：銑軸向槽1、選擇刀具刀具選取鋸片銑刀，刀片采用YG8,ap =3.0 mm，d0 =80mm ，v = 75m /min，z = 4。 2. 決定銑削用量1）決定銑削深度因為加工余量不大，故可在一次走刀內(nèi)銑完，則ap = 3.0 mm2）決定每次進給量及切削速度根據(jù)X51 型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 fz = 0.2m

17、m /齒，則按機床標準選取nw 275r /min切削用量手冊表2-8X51銑床說明書X51銑床說明書機床夾具設(shè)計手冊表2-7、2-13及2-14當nw 275r/min 時 f m = f z zn w = 0.2×4×275 = 220 mm /r按機床標準選取 f m = 200mm /r3) 計算工時 切削工時： l 1 = 45mm ，l 2 = 2mm ，則機動工時為 工序70：粗車、半精車、精車左右兩32 端面工步一：粗車左右兩32 端面1） 車削深度，表面粗糙度為Ra1.6，故可以選擇ap=1.5mm，三次走刀（粗車、半精車、精車）即可完成所需長度。2） 機

18、床功率為7.5kw。查切削手冊f=0.140.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨損及壽命查切削手冊表3.7，后刀面最大磨損為1.01.5mm。查切削手冊表3.8，壽命T=180min4） 計算切削速度按切削手冊，查得Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s據(jù)CA6140 臥式車床車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s則實際切削速度Vc=3.14 × 80 × 475/1000=119.3m/min,實際進給量為fzc=Vfc/ncz=475/(300 × 10)=0.16mm/z。5)校驗機

19、床功率查切削手冊Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。最終確定ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z6）計算基本工時tmL/ Vf=(16+1.5+3)/（475 × 0.16）=0.2697min總的工時：T=2tm =0.539min工步二：半精車左右兩32 端面1） 車削深度，表面粗糙度為Ra1.6，故可以選擇ap=0.4mm，三次走刀（粗車、半精車、精車）即可完成所需長度。2）機床功率為7.5kw。查切削手冊f=0.140.24mm/z。選較小量f=0.14

20、mm/z。3） 查后刀面最大磨損及壽命查切削手冊表3.7，后刀面最大磨損為1.01.5mm。查切削手冊表3.8，壽命T=180min4） 計算切削速度按切削手冊，查得Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s據(jù)CA6140 臥式車床車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s則實際切削速度V c=3.14 × 80 × 475/1000=119.3m/min,實際進給量為fzc=Vfc/ncz=475/(300 × 10)=0.16mm/z。5)校驗機床功率查切削手冊Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故

21、校驗合格。最終確定ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/s，Vc=119.3m/min，fz=0.16mm/z。6）計算基本工時tmL/ Vf=(16+0.4+3)/（475 × 0.16）=0.2553min?？偟墓r：T=2 tm =0.511min工步三：精車左右兩32 端面1） 車削深度，表面粗糙度為Ra1.6，故可以選擇ap=0.1mm，三次走刀（粗車、半精車、精車）即可完成所需長度.2)機床功率為7.5kw。查切削手冊f=0.140.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。3） 查后刀面最大磨損及壽命查切削手冊表3.7，后刀面最大磨損為1.0

22、1.5mm。查切削手冊表3.8，壽命T=180min4） 計算切削速度按切削手冊，查得Vc98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s據(jù)CA6140 臥式車床車床參數(shù)，選擇nc=475r/min,Vfc=475mm/s則實際切削速度V c=3.14 × 80 × 475/1000=119.3m/min,實際進給量為fzc=Vfc/ncz=475/(300 × 10)=0.16mm/z。5)校驗機床功率查切削手冊Pcc=1.1kw,而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。最終確定ap=1.5mm，nc=475r/min,Vfc=475mm/

23、s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。6）計算基本工時tmL/ Vf=(16+0.1+3)/（475 × 0.16）=0.2513min。總的工時：T=2 tm =0.503min工步四：倒角工序80：鉆18 的孔，擴孔至19.8、鉸孔至20，倒角工步一鉆孔至18 確定進給量：根據(jù)參考文獻切削手冊表 2-7，當鋼的 b < 800MPa d 0 =18mm 時， f = 0.39 0.47m / r 由于本零件在加工18 孔時屬于低剛度零件，故進給量應(yīng)乘以系數(shù)0.75，則f = (0.39 0.47)× 0.75 = 0.29 0.35mm /

24、r根據(jù) Z525 機床說明書，現(xiàn)取 f = 0.25mm /r切削速度：根據(jù)參考文獻切削手冊表2-13 及表2-14，查得切削速度v = 18m /min所以根據(jù)機床說明書，取nw = 275r /min，故實際切削速度為 切削工時：l= 42mm，l1 =9mm ，l2 =3mm ，則機動工時為工步二：擴孔19.8mm利用鉆頭將18mm孔擴大至19.8mm，根據(jù)有關(guān)手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取 根據(jù)機床說明書，選取 f = 0.15mm /r則 主 軸 轉(zhuǎn) 速 為 n = 51.6 34r /min ， 并按機床說明 書取nw = 68r /min，實際切削速度為切削工時

25、：l = 42mm，l1 = 0.9mm，l2 =3mm ，則機動工時為 根據(jù)參考文獻切削手冊表 2-25， f = 0.2 0.4mm /r ，v = 8 12m /min，得n s =169.8 254.65r /min查參考文獻切削手冊 表4.2-2 ， 按機床實際進給量和實際轉(zhuǎn)速， 取f = 0.10mm /r ，n w = 198r /min ，實際切削速度v = 9.33m /min。切削工時：l = 42mm，l 1 = 0.1 mm，l 2 = 3mm ，則機動工時為 工序90：清洗去毛刺工序100：驗收 工序110：入庫切削手冊表3.7 3.8CA6140臥式車床說明書CA6

26、140臥式車床說明書CA6140臥式車床說明書切削手冊表2。7Z525機床說明書切削手冊表2-13及2-14切削手冊表2-25切削手冊表4.2-2六、夾具設(shè)計 本次設(shè)計的夾具為第30道工序：粗、精銑50下端面。銑50下端面的夾具設(shè)計一、 問題的提出：本夾具主要用于粗、精銑50下端面，屬于工序二、定位基準的選擇：以上端面為定位基準，工件的2×20外圓面作為輔助基準，來實現(xiàn)工件的完全定位。三、定位元件的設(shè)計：定位基準為上端面及工件的2×20外圓面，對應(yīng)的定位元件分別為：夾具體表面、固定V型塊、活動V型塊。四、切削力及夾緊力的計算：（1） 刀具：采用端銑刀60mm（2） 機床：X

27、51立式銑床 由公式 查表9.4-8得其中：修正系數(shù) 因在計算切削力時，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù)K= K1 K 2 K 3 K 4 其中： K1 為基本安全系數(shù)1.5K2 為加工性質(zhì)系數(shù)1.1K3 為刀具鈍化系數(shù)1.1K4 為斷續(xù)切削系數(shù)1.1所以 F= KF = 1775.7N(3)夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由N (f1 + f2 ) = KF 其中f為夾緊力面上的摩擦系數(shù)，取f1=f2=0.25 F=P2+G G為工件自重 夾緊螺釘：公稱直徑d=8,材料45鋼，性能級數(shù)為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應(yīng)力幅： 許用應(yīng)力幅： 螺釘?shù)膹姸刃：耍郝葆數(shù)脑S用切應(yīng)力為 s=3.54

28、取s=4 得 =120MPa經(jīng)校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠五、定向鍵與對刀裝置設(shè)計定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中， 一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。根據(jù)GB220780 定向鍵結(jié)構(gòu)如圖所示： 圖 夾具體槽形與螺釘圖根據(jù)T形槽的寬度a=18mm定向鍵的結(jié)構(gòu)尺寸如下：查表9.4-8機床夾具設(shè)計手冊切削力F=1775.7N夾緊力：N=3551.4許用切應(yīng)力為120MPa 表1定向鍵數(shù)據(jù)表 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。塞尺選用平塞尺，其結(jié)構(gòu)圖如下圖所示： 圖 1

29、平塞尺圖塞尺尺寸為： 表2 平塞尺尺寸表六、夾具設(shè)計及操作簡要說明 本工件采用夾具體表面，固定V型塊，活動V型塊來實現(xiàn)工件的定位，夾緊則是通過調(diào)節(jié)活動V型塊來實現(xiàn)，這樣操作簡單，迅速，特別適合中批量生產(chǎn)，總體來說這套夾具是非常不錯的，可以滿足批量生產(chǎn)要求。七、總結(jié)通過對氣門搖桿軸支座的機械加工工藝及對Ø13mm孔夾具的設(shè)計，使我們學(xué)到了許多有關(guān)機械加工的知識,這對于我們以后的學(xué)習(xí)和實踐都起到了至關(guān)重要的作用，使我們對學(xué)習(xí)夾具和工藝性設(shè)計產(chǎn)生了濃厚的興趣，相信這次課程設(shè)計過后我們才能有夯實基礎(chǔ)的感覺，遇到難題不放棄不膽怯的決心，對于實際的內(nèi)容，我們主要歸納為以下兩個方面：第一方面：氣門

30、搖桿軸支座件外形較復(fù)雜，而剛性較差。且其技術(shù)要求很高，所以適當?shù)倪x擇機械加工中的定位基準,是能否保證氣門搖桿軸支座技術(shù)要求的重要問題之一。在氣門搖桿軸支座的實際加工過程中，選用氣門搖桿軸支座的底面作為定位基面，為保證2Ø13mm孔尺寸精度和形狀精度，可采用自為基準的加工原則；保證兩孔的中心距精度要求，可采用互為基準原則加工。對于加工主要表面，按照“先基準后一般”的加工原則。氣門搖桿軸支座的主要加工表面為旁端面，較重要的加工表面為上表面，次要的加工表面是體表面、下表面等。氣門搖桿軸支座機械加工路線是圍繞主要加工表面來安排的，氣門搖桿軸支座加工路線為工序集中。第二方面：主要是關(guān)于夾具的設(shè)計方法及其步驟