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機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書
題目：設(shè)計(jì)氣門搖桿軸支座零件的機(jī)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(jī)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(jì)說(shuō)明書 一份
原始資料：該零件圖樣一張；生產(chǎn)綱領(lǐng)6000件/年。
班級(jí)：
學(xué)生：
指導(dǎo)老師：
時(shí)間： 年 月 日
目錄
第一部分：
設(shè)計(jì)目的………………………………………………… 1
第二部分：設(shè)計(jì)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(jì)…………………………………… 3
四、加工工序設(shè)計(jì)…………………………………… 8
五、時(shí)間定額計(jì)算……………………………………… 10
六、夾具設(shè)計(jì)………………………………………… 12
設(shè)計(jì)目的：
機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造工藝學(xué)(含機(jī)床夾具設(shè)計(jì))和大部分專業(yè)課，并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)使我們能綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，獨(dú)立地分析和解決工藝問(wèn)題。初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)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(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，擬訂夾具設(shè)計(jì)方案，完成家具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，也是熟悉和運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)，圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件技能的一次實(shí)踐機(jī)會(huì)，為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及未來(lái)從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。
由于能力所限，經(jīng)驗(yàn)不足，設(shè)計(jì)中還有許多不足之處，希望各位老師多加指導(dǎo)。
一． 零件的分析
（一） 零件的作用
氣門搖桿軸支座是柴油機(jī)一個(gè)主要零件。是柴油機(jī)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(jìn)氣門搖桿，搖桿座通過(guò)兩個(gè)?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(dòng)。
（二） 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(qiáng)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(jìn)氣孔與排氣門的傳動(dòng)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(zhǔn)加工上端面，再以上端面為粗基準(zhǔn)加工下端面，再把下端面作為精基準(zhǔn)，最后加工?20（+0.1——+0.06）mm孔時(shí)以下端面為定位基準(zhǔn)，以保證孔軸相對(duì)下端面的位置精度。
由參考文獻(xiàn)（1）中有關(guān)孔的加工的經(jīng)濟(jì)精度機(jī)床能達(dá)到的位置精度可知上述要求可以達(dá)到的零件的結(jié)構(gòu)的工藝性也是可行的。
二． 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，已知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為6000件/年，通過(guò)計(jì)算，該零件質(zhì)量約為3Kg，由參考文獻(xiàn)（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(jī)器造型。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后安排人工時(shí)效處理。參考文獻(xiàn)（1）表2.3—12；該種鑄造公差等級(jí)為CT10~11，MA-H級(jí)。參考文獻(xiàn)（1）表2.3-12，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(jí)
加工余量數(shù)值
說(shuō)明
上端面
48mm
H
4mm
單側(cè)加工
下端面
50mm
H
3mm
單側(cè)加工
左端面
35mm
H
3mm
單側(cè)加工
右端面
35mm
H
3mm
單側(cè)加工
三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
（一） 定位基準(zhǔn)的選擇：
精基準(zhǔn)的選擇：氣門搖桿軸支座的下端面既是裝配基準(zhǔn)又是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，用它作為精基準(zhǔn)，能使加工遵循基準(zhǔn)重合的原則，實(shí)現(xiàn)V形塊十大平面的定位方式（V形塊采用聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)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(zhǔn)，這使得工藝路線又遵循“基準(zhǔn)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(jiǎn)單，可靠，操作方便。
粗基準(zhǔn)的選擇：考慮到以下幾點(diǎn)要求，選擇零件的重要面和重要孔做基準(zhǔn)。
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(shí)間，所以粗基準(zhǔn)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(gè)?13mm的孔，再加上底面定位實(shí)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(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)R10的外圓柱表面進(jìn)行定位，再加底面實(shí)現(xiàn)完全定位，由于?13mm孔的秒個(gè)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
根據(jù)各表面加工要求，和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，確定各表面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(duì)?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則，減少裝次數(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，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(hào)
工序內(nèi)容
鑄造
時(shí)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￠18mm
05
鏜孔?20mm，孔口角１*４５度
06
銑左端面
07
銑軸向槽
08
檢驗(yàn)
09
入庫(kù)
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(wèn)題還值得進(jìn)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(shí)，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(dòng)，故改動(dòng)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(shí)間進(jìn)行自然時(shí)效，減少受力變形和受熱變形對(duì)2—?13mm通孔加工精度的影響。
修改后的工藝路線如下：
序號(hào)
工序內(nèi)容
簡(jiǎn)要說(shuō)明
01
02
03
04
05
06
07
08
09
10
鑄造
時(shí)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(yàn)
入庫(kù)
消除內(nèi)應(yīng)力
防止生銹
先加工粗基準(zhǔn)面
加工經(jīng)基準(zhǔn)
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(jī)床為主，輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線，工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳動(dòng)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(jì)等問(wèn)題，采用立銑選擇X1632立式銑床。（參考文獻(xiàn)（1）表6-18），選擇直徑D為?80mm立銑刀，參考文獻(xiàn)（1）表7-88，通用夾具和游標(biāo)卡尺。
粗銑下端面：采用上述相同的機(jī)床與銑刀，通用夾具及游標(biāo)卡尺。
精銑下端面：采用上述相同的機(jī)床與銑刀，通用夾具及游標(biāo)卡尺。
粗銑左端面：采用臥式銑床X1632，參考文獻(xiàn)（1）表6—21，采用以前的刀具，專用夾具及游標(biāo)卡尺。
精銑左端面：采用臥式銑床X1632,參考文獻(xiàn)（1）表6—21，專用夾具及游標(biāo)卡尺。
鉆2-?18mm孔：采用Z3025B*10，參考文獻(xiàn)（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(xiàn)（1）表7—111。
鉆?18孔：鉆孔直行為?118mm，選擇搖臂鉆床Z3025參考文獻(xiàn)（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(xiàn)（1）白喔—88。選擇鏜通孔鏜刀及鏜桿，專用夾具，游標(biāo)卡尺。
四、加工工序設(shè)計(jì)
經(jīng)查參考文獻(xiàn)（1）表3—12可得，銑削上端面的加工余量為4mm，又由零件對(duì)上頂端表面的表面精度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(jìn)給量為fz＝０.２mm／z（粗銑）
取每齒進(jìn)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＝３７.６８
Ｖ精＝πＤn／１０００＝３.１４＊８０＊３００／１０００＝７５.３６
又由機(jī)床切削功率P=167.9*10^-5ap^0.9f2aeznkpm
取Z=10個(gè)齒，pm=1.代入得：
pm=１６７.９＊２.０^0.9*(0.2)^50*2.5*10*1
pm=0.861(km)
又因前查的機(jī)床的功率為１.５kw/h 若效率為０.8P,則
０. ８P=6.0>pm
故選擇主軸的轉(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(xiàn)［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
加工表面
加工方法
余量
公差等級(jí)
工序尺寸及公差
?18
粗鏜
1.8
____
?19.8
?19.2
精鏜
0.2
H8
20H8
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(shí)基準(zhǔn)重合，故不需保證。0.06mm跳動(dòng)公差由機(jī)床保證。
粗鏜孔時(shí)因余量為1.9mm,故ap=1.9mm,
查文獻(xiàn)［１］表２. 4-8
取V=0.4m/s=24m/min
去進(jìn)給量為f=002mm/r
n=1000V/πd=1000*24/3.14*20=380r/min
查文獻(xiàn)的Fz=9.81*60^nFzCFzapXFzV^nFzKFz
pm=FzV*10^-3
CF2=180,
XFz=1
Yfz=0.75
nFz=0
Rfz=9.81*60°*180*2.75ˊ*0.2^0.75*0.4°*1
=1452 N
P=0.58 kw
取機(jī)床效率為０.８５
0.78*0.85=0.89kw>0.58kw
故機(jī)床的功率足夠。
五、時(shí)間定額計(jì)算
下面計(jì)算工序５的時(shí)間定額
（１） 機(jī)動(dòng)時(shí)間
粗鏜時(shí)：L/(f*n)=45/0.2*380=7.5s
精鏜時(shí)：f取0.1mm/s
L/(f*n)=45/0.1*380=15s
總機(jī)動(dòng)時(shí)間:T=7.5+15=22.5s
(2)輔助時(shí)間：
操作內(nèi)容
每次時(shí)間
(min)
粗鏜
精鏜
操作次數(shù)
時(shí)間min
操作次數(shù)
時(shí)間min
裝夾
2
1
2
-
-
換刀
1
1
1
1
1
測(cè)量
0.1
1
0.1
1
0.1
卸夾
1.5
-
-
1
1.5
開(kāi)機(jī)到開(kāi)始的時(shí)間
0.3
1
1
1
0.3
退刀
0.1
1
1
1
0.1
所以輔助時(shí)間Ta為：
Ta=2+1+0.1+1.5+0.3*2+0.1*0.1*2
=6.5min
作業(yè)時(shí)間為Ta+Tb=605+0.37=6.87 min
該工序單位加工時(shí)間為6.87min
五、填寫機(jī)械加工工藝卡和機(jī)械加工工序卡
工藝文件詳見(jiàn)附表。
六、夾具設(shè)計(jì)
本次設(shè)計(jì)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。
１、 確定設(shè)計(jì)方案
該孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為下端面，故以下端平面做定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則；另加兩Ｖ形塊從前后兩方向?qū)崿F(xiàn)對(duì)Ｒ１０的外圓柱面進(jìn)行夾緊，從對(duì)工件的結(jié)構(gòu)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(shí)現(xiàn)。
工件以下端面在夾具上定位，限制了三個(gè)自由度，其余三個(gè)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(gè)移動(dòng)自由度，再以兩孔的另一個(gè)孔內(nèi)側(cè)面用兩個(gè)支承釘限制一個(gè)移動(dòng)自由度和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)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(jiǎn)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(huì)接觸不好，使定位不穩(wěn)定。這個(gè)方案不宜采用。
方案２ 用兩個(gè)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(gè)移動(dòng)自由度和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，這種方案定位可靠，可實(shí)現(xiàn)完全定位。
２計(jì)算夾緊力并確定螺桿直徑
參考文獻(xiàn)（３）表１－２－１１，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力Ｆ夾與切削力Ｆ之間的關(guān)系Ｆ夾＝ＫＦ
安全系數(shù)Ｋ在夾緊力與切削力方向相反后時(shí)，Ｋ＝３，由前面的計(jì)算可知Ｆ＝１４５２.３Ｎ
所以Ｆ夾＝ＫＦ＝３*１４５２.３＝４３５６.９Ｎ
F0= F夾/2=1178.4（N）
參考文獻(xiàn)3表1-24，從強(qiáng)度考慮，用一個(gè)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=10mm
3.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(jī)構(gòu)，機(jī)床與鏜桿之間所采用的是浮動(dòng)連接，故機(jī)床主軸振動(dòng)可略不計(jì)，?20（+0.10—+0.16）孔的加工精度主要由鏜模來(lái)保證。
圖見(jiàn)附表。
因?yàn)榭椎妮S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?yàn)殓M套與鏜桿?18 H6（+0.03—0）/h5(0—-0.009)，其最大間隙為
Xmax=0.013+0.009=0.022mm
=0.022/310=0.00007
被加工孔的長(zhǎng)度為42mm
取兩孔同軸度誤差為0.03mm
則 ΔT1=2×42×0.00007=0.006
ΔT2=0.03mm
所以ΔT=ΔT1+ΔT2=0.036
又以為
0.036<0.05
0.006<0.06
所以?shī)A具能滿足零件加工精度的要求。
零件圖，零件——毛坯合圖另附
參考文獻(xiàn)：
（１） 陳宏均 主編 實(shí)用加工工藝手冊(cè)
（２） 孟少農(nóng) 主編 機(jī)械加工工藝手冊(cè)
（3） 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)
（4） 鄭修本 主編 機(jī)械制造工藝學(xué)
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