氣門搖桿支座課程設(shè)計說明書

1、<p>　　機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計任務(wù)書</p><p>　　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</p><p><b>　　目錄</b></p><p><b>　　序言 </b></p><p>　　一、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定

2、 </p><p>　　二、選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計毛配圖</p><p><b>　　三、工藝規(guī)程設(shè)計</b></p><p><b>　　四、加工工序設(shè)計</b></p><p><b>　　五、時間定額計

3、算</b></p><p><b>　　六、夾具設(shè)計</b></p><p><b>　　七、參考文獻</b></p><p><b>　　序言</b></p><p>　　機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計是在學完了機械制造技術(shù)基礎(chǔ)和大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習的基礎(chǔ)上進

4、行的一個教學環(huán)節(jié)。這次設(shè)計使我們能綜合運用機械制造技術(shù)基礎(chǔ)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決了零件機械制造工藝問題。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)。</p><p

5、>　　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。</p><p>　　一、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定</p><p><b>　　1.零件的作用</b></p><p>　　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，mm孔裝搖桿軸，軸上兩端各裝一進氣門搖桿，搖桿座通過兩個Ø13m

6、m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。</p><p><b>　　氣門搖桿支座零件圖</b></p><p><b>　　2.零件的工藝分析</b></p><p>　　氣門搖桿軸支座的材料為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。&l

7、t;/p><p>　　該零件上主要加工面為上端面，下端面，左右端面，2個Ø13mm孔和mm以及3mm軸向槽的加工。mm孔的尺寸精度以及下端面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個Ø13mm孔的尺寸精度，以上下兩端面要有較好的的平行度。因此，需要先以下端面為粗基準加工上端面，再以上端面為粗基準加工下端面，再把下端面作為精基準，最后加工 mm孔時以下端面為定位

8、基準，以保證孔軸相對下端面的位置精度。</p><p>　　由參考文獻（1）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。</p><p><b>　　3.零件的生產(chǎn)類型</b></p><p>　　零件年生產(chǎn)量達到4000件，按照設(shè)計要求為中批量生產(chǎn)。</p><p>

9、　　二、選擇毛坯，確定毛坯尺寸，設(shè)計毛坯圖</p><p><b>　　1.選擇毛坯</b></p><p>　　該零件材料是HT200，這種材料適合鑄造，已知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為30000件/年，通過計算，該零件質(zhì)量約為3Kg，由參考文獻（1）表2-34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。這從提高零件生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。此外，為

10、消除殘余應(yīng)力，鑄造后安排人工時效處理。</p><p>　　2.確定機械加工余量、毛坯尺寸和余量</p><p>　　由于生產(chǎn)類型為成批、大批生產(chǎn)，考慮毛坯生產(chǎn)成本和機械加工成本，毛坯制造方法為砂型鑄造， 20孔需精加工，要留加工余量，故孔不宜鑄出，其他小孔不鑄出，所以鑄造時，不鑄造孔。</p><p>　　參考文獻（2）表5-1得該種鑄造公差等級為CT8~12&#

11、183;，MA-H級。參考文獻（1）表2-70確定各表面的加工余量如下表所示：</p><p><b>　　3.設(shè)計毛坯圖</b></p><p><b>　　4.毛坯熱處理方式</b></p><p>　　毛坯鑄造后應(yīng)安排時效處理，以消除殘余應(yīng)力，并是不均勻的金相組織通過重新結(jié)晶而得到細化、均勻的組織，從而改善加工性。&

12、lt;/p><p><b>　　三、工藝規(guī)程設(shè)計</b></p><p>　　擬訂工藝路線的內(nèi)容除選擇定位基準外，還要選擇各加工表面的加工方法，安排工序的先后順序，確定加工設(shè)備，工藝裝備等。工藝路線的的擬定要考慮使工件的幾何形狀精度，尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求得到合理保證，成批生產(chǎn)還應(yīng)考慮采用組合機床，專用夾具，工序集中，以提高效率，還應(yīng)考慮加工的經(jīng)濟性。</p&

13、gt;<p><b>　　1.定位基準的選擇</b></p><p><b>　　精基準的選擇：</b></p><p>　　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）。 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

14、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。</p><p><b>　　粗基準的選擇：</b></p><p>　　考慮到以下幾點要求，選擇零件的重要面和重要孔做基準。</p><p>　　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

15、方便性，減少輔助時間，所以粗基準為下端面的上端面，同時以便保持8mm的厚度。</p><p><b>　　零件表面加工方法</b></p><p>　　幾個主要的定位夾緊方案設(shè)定如下：</p><p><b>　　上下端面的加工：</b></p><p><b>　　方案一：</b&

16、gt;</p><p>　　先以大平面定位，用壓板夾緊下端面，銑上端面；然后以上端面定位，用虎鉗夾緊，加工下端面</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　先以下端面的上端面定位，用V形塊夾住圓柱體夾緊，加工下端面；再以下端面為基準，用壓板夾緊，加工上端面；最后以上端面定位，以虎鉗夾緊，加工下端面。</p>

17、<p><b>　　評價&選擇：</b></p><p>　　方案一加工的下端面比較粗糙，而且無法保證下端面的8mm的厚度要求；方案二不僅保證了下端面8mm的厚度要求，而且下端面更加光滑，使用互為基準加工上下端面是合適的。所以選擇方案二。</p><p>　　2.鏜削 mm孔的定位夾緊方案：</p><p><b>

18、;　　方案一：</b></p><p>　　用一菱形銷加一圓柱銷定位兩個Ø13mm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。</p><p><b>　　方案二：</b></p><p>　　用V形塊十大平面定位</p><p><b>　　評價&選

19、擇</b></p><p>　　V形塊采用聯(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)完全定位，由于Ø13mm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。</p><p>　　3.制定加工工藝路線</p><p>　　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：<

20、/p><p><b>　　上端面：粗銑</b></p><p><b>　　下端面：精銑</b></p><p>　　左端面：粗鏜—精鏜 </p><p><b>　　右端面：粗鏜—精鏜</b></p><p>　　Ø13mm孔：鉆孔。

21、</p><p>　　3mm 軸向槽—精銑</p><p>　　mm孔：鉆孔—粗鏜—精鏜</p><p>　　因左右兩端面均對 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。</p><p>　　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，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

22、后面，每一階段要首先加工上端面后鉆孔，左右端面上 mm孔放后面加工。初步擬訂加工路線如下：</p><p>　　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)切削容易引起工藝系統(tǒng)的震動，故改動銑削加工。</p><p>　　工序03應(yīng)在

23、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—Ø13mm通孔加工精度的影響。</p><p>　　修改后的工藝路線如下：</p><p>　　4.選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具</p><p>　　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

24、工完成。</p><p>　　粗銑下端面：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，由參考文獻（2）表5-71，采用立銑選擇X53K立式銑床，選擇直徑D為Ø80mm立銑刀，專用夾具和游標卡尺。</p><p>　　粗銑上端面：采用上述相同的機床與銑刀，通用夾具及游標卡尺。</p><p>　　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。&

25、lt;/p><p>　　粗銑左端面：采用臥式銑床X53K，采用以前的刀具，專用夾具及游標卡尺。</p><p>　　精銑左端面：采用臥式銑床X53K,專用夾具及游標卡尺。</p><p>　　鉆2-Ø13mm孔：由參考文獻（2）表5-63，采用Z3025，通用夾具。刀具為d為Ø13.0的直柄麻花鉆。</p><p>　　鉆&#

26、216;18孔：鉆孔直行為Ø18mm，選擇搖臂鉆床Z3025，采用錐柄麻花鉆，通用夾具及量具。</p><p>　　鏜 mm孔：粗鏜：采用臥式組合鏜床，選擇功率為1.5KM的ITA20鏜削頭。選擇鏜通孔鏜刀及鏜桿，專用夾具，游標卡尺。</p><p><b>　　四、加工工序設(shè)計</b></p><p>　　(1) 經(jīng)查參考文獻（1）

27、表2-70可得，銑削下端面的加工余量為3mm，又由零件表面的表面精度RA=6.3um可知，粗銑的銑削余量為2.5mm，第一次初加工銑削量為2mm。</p><p>　　取每齒進給量為af＝０.２mm／z.</p><p>　　粗銑走刀一次ap＝3mm，參考文獻（1）表8-27。</p><p>　　初步取主軸轉(zhuǎn)速為１５０r／min（粗銑），取精銑主軸的轉(zhuǎn)速為300r

28、／min，又前面已選定直徑Ｄ為Ø８０mm，故相應(yīng)的切削速度分別為：校核粗加工。確定切削速度和工作臺每分鐘進給量fMz 根據(jù)表2-17（銑削時切削速度的計算公式）： 查得 Cv =18.9 ，qv=0.2 ，xv =0.1 ，yv=0.4 ，uv=0.1 ，Pv=0.1， m=0.15 ，T=180min ，ap=1.3mm ，fz=0.30mm/z ，ae=15mm ，z=10 ，d=160mm ，kv=1.0 代入公

29、式得 </p><p>　　V= =94.5m/min </p><p>　　n==188r/min</p><p>　　擇X53K型立式銑床主軸n=150r/min，則實際切削速度 V=75.3m/min，工作臺每分鐘進給量為 fMz=0.7×10×60=420mm/min 根據(jù)表 5-73（立式銑床工作臺進給量），選擇X51 型立式銑床 fM

30、z=500mm/min，則實際的每齒進給量為fz= =0.83mm/z。</p><p>　　(2)經(jīng)查參考文獻（1）表2-70可得，銑削上端面的加工余量為4mm，又由零件表面的表面精度RA=12.5um可知，粗銑的銑削余量為3mm。</p><p>　　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。</p><p>

31、　　取每齒進給量為af＝０.２mm／z.</p><p>　　粗銑走刀一次ap＝2mm，精銑走刀一次ap＝1mm，參考文獻（1）表8-27。</p><p>　　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Ø８０mm，故相應(yīng)的切削速度分別為：校核粗加工。</p><p>　　V=75.3m/min<

32、;/p><p>　　Ｖ精=150.6m/s</p><p>　　(3) 鉆2×¢13兩通孔</p><p>　　進給量，后刀面最大磨損限度（查《切削手冊》）為0.5～0.8mm，壽命。</p><p>　　切削速度，查《切削手冊》：</p><p><b>　　修正系數(shù) </b>

33、;</p><p><b>　　故</b></p><p>　　查《切削手冊》機床實際轉(zhuǎn)速為 </p><p>　　故實際的切削速度 </p><p><b>　　校驗扭矩功率</b></p><p><b>　　所以 </b><

34、;/p><p>　　故滿足條件，校驗成立。</p><p><b>　　切削工時：</b></p><p>　　(4)鉆Φ18孔 鏜孔至Φ20 </p><p>　　本工序為鉆φ18mm通孔，采用莫氏錐柄麻花鉆，直徑d=18mm， </p><p><b>　　確定進給量f :</b

35、></p><p>　　由于孔徑和深度都很大，宜采用自動進給，fz=0.70mm/r。</p><p>　　選擇鉆頭磨鈍標準及耐用度 </p><p>　　根據(jù)表5-130，鉆頭后刀面最大磨損量為0.8mm，耐用度T=60min。</p><p>　　確定切削速度V </p><p>　　由表5-132，

36、σ=670MPa的HT200的加工性為5類，根據(jù)表5-127，進給量f=0.70mm/r，由表5-131，可查得V=11m/min，n=1082r/min。根據(jù)Z3025立式鉆床說明書選擇主軸實際轉(zhuǎn)速.</p><p><b>　　基本時間</b></p><p>　　(5)銑Φ32mm圓拄的右端面 鏜內(nèi)孔角 外孔角</p><p>　　右端面

37、銑削余量為3mm，粗銑的銑削余量為2mm，精銑余量1mm</p><p>　　確定每齒進給量及銑削深度</p><p>　　取每齒進給量為fz＝0.2mm／z（粗銑）</p><p>　　取每齒進給量為fz＝0.05mm／z（精銑）（參考《切削手冊》表3-3）</p><p>　　粗銑走刀一次ap＝2mm，精銑走刀一次ap＝1mm</p

38、><p>　　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。</p><p>　　又前面已選定直徑Ｄ為Ø80mm，故相應(yīng)的切削速度分別為：</p><p>　　V粗=75.3m/min</p><p>　?。志?150.6m/s</p><p><b>　　符合

39、要求。</b></p><p><b>　　切削工時：</b></p><p><b>　　粗銑：</b></p><p><b>　　精銑：</b></p><p><b>　　故：基本時間</b></p><p>&

40、lt;b>　　銑左端面</b></p><p>　　粗銑2mm 精銑1mm</p><p>　　確定每齒進給量及銑削深度</p><p>　　取每齒進給量為fz＝0.2mm／z（粗銑）</p><p>　　取每齒進給量為fz＝0.05mm／z（精銑）（參考《切削手冊》表3-3）</p><p>　　粗

41、銑走刀一次ap＝2mm，精銑走刀一次ap＝1mm</p><p>　　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。</p><p>　　又前面已選定直徑Ｄ為Ø80mm，故相應(yīng)的切削速度分別為：</p><p>　　V粗=75.3m/min</p><p>　?。志?150.6m/s<

42、/p><p><b>　　符合要求。</b></p><p><b>　　切削工時：</b></p><p><b>　　粗銑：</b></p><p><b>　　精銑：</b></p><p><b>　　故：基本時間&l

43、t;/b></p><p><b>　　鏜內(nèi)孔角 外孔角</b></p><p>　　(6)銑寬度為3mm軸向槽</p><p><b>　　六、夾具設(shè)計</b></p><p>　　本次設(shè)計的夾具為第1道工序粗——粗銑下端面。該夾具為銑床夾具。</p><p><

44、;b>　　確定設(shè)計方案</b></p><p>　　該孔的設(shè)計基準為上端面，故以上端平面做定位基準，實現(xiàn)“基準重合”原則；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，若工件以上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)。</p><p>　　工件以上端面在夾具上定位，限制了三個自由度，其余三個自由度也必須限制。用兩個V

45、形塊夾緊限制其余三個自由度.實現(xiàn)完全定位.</p><p><b>　　六、總結(jié)</b></p><p>　　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，使我們學到了許多有關(guān)機械加工的知識,這對于我們以后的學習和實踐都起到了至關(guān)重要的作用，使我們對學習夾具和工藝性設(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

46、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2——Ø13mm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。</p>

47、<p>　　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。</p><p>　　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。</p><p>　　第二方面：主要是關(guān)于夾具的設(shè)計方法及其步驟。</p><p>　　

48、（1）、定位方案的設(shè)計：主要確定工件的定位基準及定位基面；工件的六點定位原則；定位元件的選用等。</p><p>　?。?）、導向及對刀裝置的設(shè)計：由于本設(shè)計主要設(shè)計的是擴大頭孔夾具和銑結(jié)合面夾具，所以主要考慮的是選用鉆套的類型及排屑問題，以及對刀塊的類型，從而確定鉆套和對刀塊的位置尺寸及公差。</p><p>　?。?）、夾緊裝置的設(shè)計：針對連桿的加工特點及加工的批量，對連桿的夾緊裝置應(yīng)

49、滿足裝卸工件方便、迅速的特點，所以一般都采用自動夾緊裝置。</p><p>　?。?）、夾具體設(shè)計：連桿的結(jié)構(gòu)特點是比較小，設(shè)計時應(yīng)注意夾具體結(jié)構(gòu)尺寸的大小。夾具體的作用是將定位及夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機床上，加工時能承受一部分切削力。所以夾具體的材料一般采用鑄鐵。</p><p>　?。?）、定位精度和定位誤差的計算：對用于粗加工的夾具，都應(yīng)該進行定位誤差和穩(wěn)定性的計算，以及

50、設(shè)計的夾具能否滿足零件加工的各項尺寸要求。</p><p>　?。?）、繪制夾具裝備圖及夾具零件圖。</p><p>　　課程設(shè)計是對我們學習的補充和擴展，實現(xiàn)自我完善和獨立工作的過程，是大學學習的特色和優(yōu)勢，展望未來，我們機械的學子必將是社會發(fā)展的有力力量，靠的就是專著的態(tài)度，良好的學習習慣和真實的設(shè)計實力。而這一切的得來都是努力的結(jié)果，所以我們要繼續(xù)發(fā)揚這種精神，就像我們總結(jié)的知識點一

51、樣，以后還會更多更全面更有規(guī)律性，也希望我們學校以及學院給予我們更多的這樣的機會，再此也感謝指導老師辛勤的工作和熱心的幫助。</p><p><b>　　七、參考文獻</b></p><p>　　陳宏均 主編 實用加工工藝手冊</p><p>　　鄒 清主編.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導教程.北京：機械工業(yè)出版社，2003</p>