氣門搖桿軸支座夾具設計.doc

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1、課程設計摘 要在這幾周時間里，我們進行了機械制造加工工藝設計及夾具設計。機械設計制造基礎課程設計是在學完了機械制造基礎課(含機床夾具設計)和大部分專業(yè)課（材料力學、機械原理等），并在進行了生產(chǎn)實習的基礎上進行的一個教學過程。這次設計使我們能綜合運用機械制造工藝學中的一些基本理論，并結合生產(chǎn)實習中學到的一些實踐知識，獨立地分析和解決工藝上的問題。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，制訂夾具設計方案，完成夾具結構設計的能力，也是熟悉和運用相關手冊，圖表等技術資料及編寫技術文件技能的一次難得的實踐機會，為今后的畢業(yè)設計及未來從事的工作奠

2、定良好的基礎。由于所掌握的知識不全面且能力所限，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關鍵詞：氣門搖桿 夾具 目 錄摘 要I第一章 零件的工藝分析11.1零件的功能、結構及生產(chǎn)類型的確定11.1.1零件的作用11.1.2 零件的工藝分析21.1.3 零件的生產(chǎn)類型2第二章 毛坯的選擇32.1確定毛坯的類型、制造方法和尺寸及其公差32.2毛坯的技術要求3第三章 基準的選擇43.1粗基準的選擇：43.2精基準的選擇4第四章 制訂工藝路線54.1確定各加工面的加工方法54.2擬定加工工藝路線54.2.1工藝路線方案164.2.2工藝路線方案274.3工藝方案的比較與分析7第五章 工序

3、設計95.1工序12 的尺寸鏈計算95.2機械加工余量、工藝尺寸及毛坯尺寸的確定105.3切削余量及基本工時的確定10第六章 夾具設計166.1設計方案166.2加緊方案17設計心得19參考文獻20附錄21第一章 零件的工藝分析1.1零件的功能、結構及生產(chǎn)類型的確定1.1.1零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合部孔裝搖桿軸，軸上兩端各裝一進氣門搖桿，搖桿座通過兩個孔用M12螺桿與汽缸蓋相連，3mm軸向槽用于鎖緊搖桿軸，使之不轉動。其零件圖如下圖： 圖3.1 搖桿軸支座1.1.2 零件的工藝分析由圖3.1得知，其材料為HT200。該材料具有較高的強度，耐磨性，耐熱性

4、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上端面，下端面，左右端面，2-孔和以及3mm軸向槽的加工孔的尺寸精度以及下端面0.05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孔的尺寸精度，以上下兩端面的平行度0.055。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（1）中有關孔的加工的經(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構的工藝性也是可行的。1.1.3 零件的生產(chǎn)類型依照設計題目可知：該零件的生

5、產(chǎn)綱領為5000件/年，查表可知生產(chǎn)類型是大批量生產(chǎn)。第二章 毛坯的選擇2.1確定毛坯的類型、制造方法和尺寸及其公差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。由212可知該種鑄造公差等級為CT1011，MA-H級。2.2毛坯的技術要求1 鑄件必須經(jīng)過時效處理;2 鑄件不得有氣孔、砂眼等鑄造缺陷。 第三章 基準的選擇基準的選擇是工藝規(guī)程設計中的重要工作之一。基準面的選擇是否真確與合理關系到零件的加工質量,以及生產(chǎn)效率的高低。如果選擇不當,在加工過程中出現(xiàn)很多問題,更可能造成零件的大批報廢使生產(chǎn)無法進行。3.1粗基準的選擇：選擇零件的重要面和重要孔做基準。在保證

6、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。3.2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?？准白笥覂啥嗣娑疾捎玫酌孀龌鶞?，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。第四章 制訂工藝路線4.1確定各加工面的加工方法上下端面：粗銑精銑左右端面：粗銑精銑 端面：粗銑精銑2-孔：鉆孔 孔：鉆孔粗鏜精鏜3mm 軸向槽精銑因左右兩端面均對孔有較高的位置要求，故它們的加工宜采用工序

7、集中原則，減少裝次數(shù)，提高加工精度。根據(jù)先面后孔原則，將上端面下端面的粗銑放在前面，左右端面上孔放后面加工。4.2擬定加工工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何尺寸形狀，尺寸精度位置精度等技術要求能得到合理的保證。4.2.1工藝路線方案1加工路線方案工序號工序內容01鑄造02時效03涂漆04車上端面05銑下端面06鉆兩通孔 07銑左右端面08鉆通孔09鏜孔10軸向槽11銑檢驗12入庫4.2.2工藝路線方案2以V形塊定位的加工路線方案工序號 工序內容01鑄造02時效03涂漆04粗銑上下端面05精銑上下端面06鉆兩通孔07鉆兩通孔的螺紋08粗銑左右端面09精銑左右端面10鉆孔11鏜孔12

8、銑軸向槽13清洗14入庫4.3工藝方案的比較與分析上述兩個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。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，故應當選擇銑削加工。因為在零件圖紙中要求左右端面的跳動度為0.06，所以需要同時銑削左右端面，保證兩端的平行度。工序30#應在工序25#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213通孔加工精度的影響。綜上所述選擇方案二。最后確定的工件加工工序如下：序號 工序內容定位基準01鑄造02

9、時效03涂漆04粗銑下端面上端面（3）+左右端（3）05粗銑上端面下端面（3）+左右端（3）06粗左右端面（同時，不準調頭）下端面(3)+ 外圓柱面07鉆兩通孔13下端面(3)+ 外圓柱面08精銑下端面上端面（3）+左右端（3）09精銑上端面下端面（3）+左右端（3）10精銑左右端面（同時，不準調頭）下端面(3)+ 外圓柱面11鉆通孔18下端面(3)+ 兩通孔13（3）12鏜孔到20 下端面(3)+ 兩通孔13（3）13粗-精銑軸向槽下端面(3)+ 外圓柱面14入庫 第五章 工序設計5.1工序12 的尺寸鏈計算加工過程為：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p2

10、4）精鏜，保證工序尺寸p3，達到零件設計尺寸D 的要求， D=20+0.1+0.065）倒角如圖，可找出工藝尺寸鏈求解工序尺寸及公差的順序如下：（1）從圖知，p3=D（2）從圖知，p3=p2+Z2 ，其中Z2 是精鏜的余量，Z2 =0.2mm，則p2=p3- Z2=20-0.2=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1-20知，粗鏜工序的經(jīng)濟加工精度等級為IT12,因此確定該工藝尺寸公差為IT12，其公差值為0.35mm，故p2=（19.80.175）mm；（3）從圖所示的尺寸鏈知，p2=p1+Z1 其中Z1 為粗鏜的余量，Z1 =1.8mm，p1=p2-Z1=

11、19.8-1.8=18mm，查參考資料（5）中表1-20 知，確定鉆削工序的經(jīng)濟加工精度等級為IT13，其公差值為0.54mm，故p1=（180.27）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是封閉環(huán)，故Z1 max=p2max-p1min=（19.8+0.175-（18

12、-0.27）mm=2.245mmZ1 min=p2min-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=18.27-0.540mm，p2=19.9750-0.35mm，p3=20+0.1+0.06mm5.2機械加工余量、工藝尺寸及毛坯尺寸的確定因工件的生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，毛的鑄造方法選用砂型機器造型。根據(jù)表2.3-12確定各表面的加工余量如下表所示：表3.1 各表面加工余量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48H4單側加工下端面50H3單側加工左端面35H3單側加工右

13、端面35H3單側加工5.3切削余量及基本工時的確定（一） 機械加工余量確定根據(jù)文獻（1）可知計算底面加工余量公式如下。 式中 ： e 余量值； 鑄件的最大尺寸； 加工表面最大尺寸； C 系數(shù)根據(jù)表3-12查表得出各個加工面得加工余量。經(jīng)查表312可得，銑削上端面的加工余量為4，又由零件對上頂端表面的表面精度RA=12.5可知，粗銑的銑削余量為4。底面銑削余量為3，粗銑的銑削余量為2，銑余量1，精銑后公差登記為IT7IT8。左右端面的銑削余量為3，粗銑的銑削余量為2，精銑余量1，精銑后公差登記為IT7，根據(jù)表312確定余量2。工序40粗鏜18工序。粗鏜余量表3-83取粗鏜為1.8，粗鏜切削余量為

14、0.2,鉸孔后尺寸為20H8,各工步余量和工序尺寸公差列于下表表3.2 各工步加工尺寸加工表面加工方法余量公差等級工序尺寸及公差粗鏜_精鏜（二）確定切削用量及基本工工序04：粗銑下端面(1)加工條件工件材料：HT200,=170240MPa，鑄造;工件尺寸：=13，l=36;加工要求：粗銑上端面加工余量4機床：X51立式銑床；刀具：立銑刀。銑削寬度ae90,深度ap6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)機械制造工藝設計簡明手冊表3.1，取刀具直徑d0=80。根據(jù)切削用量手冊后表3.16，選擇刀具前角00后角016，副后角0=8，刃傾角：s=10,主偏角Kr=60,過渡刃Kr=30,副偏角Kr=5。(2)切削

15、用量1）確定切削深度ap 根據(jù)手冊等，選擇ap=1.15，兩次走刀即可完成。2）確定每齒進給量fz 由于本工序為粗加工，尺寸精度和表面質量可不考慮，從而可采用不對稱端機床功率為4.5kw（據(jù)簡明手冊表4.2-35，X51立式銑床）選擇： fz=83.9mm/min。3）確定刀具壽命及磨鈍標準 根據(jù)切削手冊表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm；由于銑刀直d0=80，故刀具使用壽命T=180min（據(jù)簡明手冊表3.8）。4）計算切削速度vc和每分鐘進給量vf根據(jù)切削手冊表3.16，當d0=80，Z=12，ap7.5，fz0.18mm/z時，vt=98m/min,nt=250r/min,v

16、ft=471mm/min。各修正系數(shù)為：kMV= 1.0，kSV= 0.8。 切削速度計算公式為：其中 ，將以上數(shù)據(jù)代入公式：確定機床主軸轉速： 。根據(jù)簡明手冊表4.2-36，選擇,因此，實際進給量和每分鐘進給量為：=5)校驗機床功率 根據(jù)切削手冊表3.24，近似為,根據(jù)機床使用說明書，主軸允許功率。故校驗合格。最終確定:6)計算基本工時，查切削手冊表3. 26，入切量及超切量為：則：工序05：粗銑上端面： 刀具，機床與上到工序相同，得出 , 工序0:6粗銑左右端面：同時粗銑左右端面，圓盤銑刀一次加工完成不準調頭計算切削用量： =2由 機械加工工藝手冊表15.53可知：由切削用量手冊表9.4-

17、8可知： 各系數(shù)為 所以有 取 所以實際切削速度： 確定主軸轉速： 切削工時： 工序07：鉆孔查機械制造工藝設計手冊表3-38，取查機械制造工藝設計手冊表3-42，取 查表機械制造工藝設計簡明手冊4.2-15，機床為Z525，選擇轉速實際切削速度：v= 切削工時帶入公式：工序08：精銑下端面與工序5#相同。工序45# 精銑上端面與工序10#相同.工序50# 精銑左右端面與工序15#相同工序11：鉆通孔18，工序步驟與工序20#相同，代入數(shù)據(jù)得出結果: , 工序12鏜孔到20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20.020.08，與下底面的位置精度為0.05,與左右端面的位置精度

18、為0.06, 且定位夾、緊時基準重合，故不需保證。0.06跳動公差由機床保證。粗鏜孔時因余量為1.9,故,查機械制造工藝設計手冊2-8 取進給量為 故實際切削速度為： 此時作臺每分鐘進給量應為：計算切削基本工時：工序13銑槽：加工條件：機床：x6132臥式銑.床.刀具：直齒三面刃銑刀其中 , 計算切削用量： 由機械加工工藝手冊表15-53，表15-55可知： 確定主軸轉速： 切削工時： 第六章 夾具設計本本次設計的夾具為第4、5道工序，粗精銑上下端面，要求使上下兩端面的平行度為0.055。該夾具為V型塊和U型壓板來加緊加工。6.1設計方案以外圓面作為定位基準，實現(xiàn)“基準重合”原則；另加兩形塊從

19、前后兩方向實現(xiàn)對的外圓柱面進行定位，平面定位用壓板進行壓緊，定位夾緊就比較穩(wěn)定，可也容易實現(xiàn)。方案： 用兩個同樣的形塊固定在底座上，將工件橫放在V型塊上，然后用兩個壓板壓緊，這樣就限制了移動自由度和轉動自由度，然后用鏜刀加工，這種方案可以減少加工步驟，同時能夠確保上下表面的平行度，定位可靠，容易到達加工定位加緊的要求。定位；定位元件是用來確定工件正確位置的元件。被加工工件的定位基面與夾具定位元件直接接觸或相配合。工件定位方式不同，夾具定位元件的結構形式也不同，V形塊定位，工件的定位基準始終在V型塊兩定位面的對稱中心平面內，對中性好，能使工件的定位基準軸線在V形塊兩斜面的對稱平面上，而不受定位基

20、準直徑誤差的影響，其次V形塊定位安裝方便。本設計中采用兩個形塊（圖4.1）夾緊前后兩外圓柱面，用壓板壓在工件的下端，這樣就限制了兩個移動自由度和一個轉動自由度。其次設計中，采用了定位塊保證工件在加工時，螺桿和工件不會偏移。 1-v形塊 2-支座 圖4.1 v形塊6.2加緊方案夾緊方案采用兩個壓板夾緊，圖紙如下 圖 4.2 壓板6.3計算夾緊力并確定螺桿直徑參考文獻（）表11，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力夾與切削力之間的關系夾安全系數(shù)在夾緊力與切削力方向相反后時，K=3 ，由前面的計算可知F=1452.3所以F = KF = 31452.3 = 4356.9N 夾0 F = F

21、 / 2 =1178.4N 夾參考文獻3 表1-24，從強度考慮，用一個M10 的螺柱完全可以滿足要求，M10的許應夾緊為3924N，所以螺桿直徑為d=10mm6.4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的夾具機構，機床與鏜桿之間所采用的是浮動連接，故機床主軸振動可略不計，20（+0.10+0.16）孔的加工精度主要由鏜模來保證。因為孔的軸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小于0.05，又因為鏜套與鏜桿.18 H6（+0.030）/h5(0-0.009)，其最大間隙為Xmax=0.013+0.009=0.022

22、mmmin X =0.022/310=0.00007被加工孔的長度為42mm取兩孔同軸度誤差為0.03mm則DT1 = 2* 42*0.00007 = 0.006mmT2 =0.03mm所以 DT=T 1+DT 2=0.036mm又因為：0.0360.050.0060.06所以夾具能滿足零件加工精度的要求則DT1 = 2* 42*0.00007 = 0.006mmT2 =0.03mm所以 DT=T 1+DT 2=0.036mm又因為：0.0360.050.0060.06所以夾具能滿足零件加工精度的要求 設計心得經(jīng)過三個星期的課程設計讓我懂得了很多，非常感謝張老師的精心指導，讓我真正的學到了很多

23、不太懂得的知識，并熟練掌握這些知識。這次課程設計是我大學最有意義的事情之一，每一次課程設計都會讓你有一個新的了解，新的突破，不斷超越自己。在設計中才能發(fā)現(xiàn)自己的不足，這次設計中我們也遇到了很多的問題，但是由于我們不斷地探討和研究，我們最終堅信的完成了這次課程設計。課程設計的過程如下：1當我拿到課題的時候不知從何下手，感覺自己面前的任務是自己無法完成的，隨即查閱了很多資料，這才讓我慢慢的了解到了這個課題。2經(jīng)過我們小組的探討和研究，我們慢慢清晰了我們的思路，最終確定了我們的工序，同時張老師給予了我們極大的幫助。3我們確定工序后，我們小組就各自分配了自己的任務，確定自己要做的夾具，我們開始了自己的

24、夾具設計。4在這次設計中，我們熟悉了CAD和PROE的使用，也懂得了CAD和PROE的重要性，并發(fā)現(xiàn)自己在這方面的能力實在是太薄弱了，在這段時間通過不斷地努力和學習終于掌握了它們的用法。5也學會怎么去查找資料和去翻閱手冊?？傊哼@次課程設計讓我學會了很多，也讓我學到了以前在書本上學不到的知識。讓我對我們專業(yè)有了更多的了解和認識，這次設計過程中，老師給予了我們極大的幫助，讓我們更加順利的完成了這次設計。最后非常感謝張志強老師對我們的悉心指導 參考文獻1 李昌年. 機床夾具設計與制造M.機械工業(yè)出版社,2007.2 李益民.機械制造工藝設計簡明手冊M.機械工業(yè)出版社,1999.3 艾興,肖詩綱.切

25、削用量簡明手冊第三版M.機械工業(yè)出版社,2007.4 孫麗媛.機械制造工藝及專用夾具M.冶金工業(yè)出版社,2002.5 吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊M.高等教育出版社,2006.6 李洪.機械加工工藝手冊M.北京出版社,1996.7 孟少龍.機械加工工藝手冊M.機械工業(yè)出版社,1991.8 崇凱.機械制造技術基礎課程設計指南M.化學工業(yè)出版社,2007.9 肖繼德，陳寧平.機床夾具設計M. 機械工業(yè)出版社,2004.附錄機械加工工藝過程卡片長沙大學機電工程系機械加工工藝過程卡片產(chǎn)品型號零件圖號第 1 頁產(chǎn)品名稱氣門搖桿軸支座零件名稱氣門搖桿軸支座共 1 頁材料牌號HT200毛坯種類鑄件毛

26、坯外型尺寸每毛坯可制件數(shù)1每臺件數(shù)1備注工序號工序名稱工序內容加工車間設備名稱及編號工藝設備名稱及編號技術等級時間定額/min夾具刀具量具單件準備-終結10鑄造采用砂型鑄造機器造型鑄造車間20熱處理時效處理熱處理車間30粗銑端面粗銑上端面金工車間X52K型銑床專用夾具直齒端銑刀兩用游標卡尺IT1340粗銑端面粗銑下端面金工車間X52K型銑床專用夾具直齒端銑刀兩用游標卡尺IT1350粗銑端面粗銑兩側面,兩端面倒角金工車間X6130A臥式銑床專用夾具直齒端銑刀兩用游標卡尺IT1160粗加工孔鉆20mm的孔金工車間Z3025搖臂鉆床專用夾具莫氏麻花鉆內徑千分尺70半精銑端面半精銑下端面金工車間X52

27、K型銑床專用夾具直齒端銑刀兩用游標卡尺IT1180精銑端面半精銑，精銑兩側面金工車間X6130A臥式銑床專用夾具直齒端銑刀兩用游標卡尺IT1190粗加工孔鉆13mm的孔（其孔軸線距離20孔軸線14mm）金工車間Z3025搖臂鉆床專用夾具莫氏麻花鉆內徑千分尺IT8100粗加工孔鉆另一13mm的孔金工車間Z3025搖臂鉆床專用夾具莫氏麻花鉆內徑千分尺IT8110半精加工孔擴 鉸的通孔，兩端孔口倒角;金工車間Z3025搖臂鉆床專用夾具莫氏麻花鉆內徑百分表IT80120粗銑槽粗銑3.5mm的橫槽金工車間X52K型銑床專用夾具高速鋼立銑刀兩用游標卡尺IT7130去毛刺平銼140清洗清洗機清潔液150檢驗塞規(guī)百分表卡尺更改內容編制抄寫校對審核批準22