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機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
題目：設(shè)計(jì)氣門(mén)搖桿軸支座零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及專(zhuān)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(shū) 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(huà)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(zhuān)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(mén)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(xiě)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(mén)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(mén)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(mén)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(huà)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(lèi)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(mén)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(xiāo)加一圓柱銷(xiāo)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(lèi)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(xiāo)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(chē)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(chē)上端面，因工件和夾具的尺寸較大，在臥式車(chē)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(chē)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(lèi)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(zhuān)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(zhuān)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(zhuān)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(zhuān)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T(mén)a+Tb=605+0.37=6.87 min
該工序單位加工時(shí)間為6.87min
五、填寫(xiě)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。
6.夾具設(shè)計(jì)
夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準(zhǔn)確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運(yùn)用于機(jī)械加工，檢測(cè)和裝配等整個(gè)工藝過(guò)程中。在現(xiàn)代化的機(jī)械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標(biāo)。正確地設(shè)計(jì)并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時(shí)也擴(kuò)大各種機(jī)床使用范圍必不可少重要手段。
6.1提出問(wèn)題
（1）怎樣限制零件的自由度；根據(jù)裝配圖得知道,一個(gè)底座限制底面1個(gè)自由度，再加2個(gè)V型塊限制橫向的2個(gè)自由度,3個(gè)自由度保證的零件夾緊的強(qiáng)度,有利于銑刀進(jìn)行加工
（2）怎樣夾緊；設(shè)計(jì)夾具由螺旋夾緊工件。有夾具體底座,將一個(gè)V型塊采用螺釘固定,另一V型塊采用手柄進(jìn)行螺紋加緊,考慮到成本經(jīng)濟(jì)性,故采用這類(lèi)機(jī)械夾緊的方式比較合適.
（3）設(shè)計(jì)的夾具怎樣排屑；此次加工利用銑刀,可以保證加工的穩(wěn)定,達(dá)到表面應(yīng)有的粗糙度,適合批量生產(chǎn),
（4）怎樣使夾具使用合理，便于裝卸。
此夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單方便 ,螺旋手柄加緊和松開(kāi)靈活,工人需要將零件固定安放,保持夾具的清潔,以便多次使用.
6.2設(shè)計(jì)思想
設(shè)計(jì)必須保證零件的加工精度，保證夾具的操作方便，夾緊可靠，使用安全，有合理的裝卸空間，還要注意機(jī)構(gòu)密封和防塵作用，使設(shè)計(jì)的夾具完全符合要求。
本夾具主要用來(lái)氣門(mén)搖桿軸支座底面進(jìn)行加工，這個(gè)精度要求為IT13，表面粗糙度Ra6.3，粗銑-精銑以可滿(mǎn)足其精度。所以設(shè)計(jì)時(shí)要在滿(mǎn)足精度的前提下提高勞動(dòng)生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。
6.3夾具設(shè)計(jì)
6.3.1定位分析
（1）定位基準(zhǔn)的選擇
據(jù)《夾具手冊(cè)》知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。故銑該底平面時(shí)，采用零件倒置的上表面作為定位基準(zhǔn)。
（2）定位誤差的分析
定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一個(gè)面與兩個(gè)孔定位，因?yàn)樵摱ㄎ辉亩ㄎ换鶞?zhǔn)為孔的軸線，所以基準(zhǔn)重合△b=0，由于存在間隙，定位基準(zhǔn)會(huì)發(fā)生相對(duì)位置的變化即存在基準(zhǔn)位移誤差。
△j=（TD+T d+△S）/2
TD =0.050mm
T d =0.011mm
△S=0.010mm
△j=0.0355mm
6.3.2切削力及夾緊力的計(jì)算
刀具：鑲片圓鋸齒銑刀
Fz=9.81CFzae^0.85af^0.72do^-86ap^z
CFz---灰鐵30
ae-------側(cè)吃刀量8
af-----0.1~0.2（0.1）
do---銑刀外徑160
ap----背吃刀量0.55
Fz=113N
個(gè)面和兩個(gè)孔定位時(shí)所需夾緊力計(jì)算公式：
式中 φ───螺紋摩擦角
───平頭螺桿端的直徑
───工件與夾緊元件之間的摩擦系數(shù),0.16
───螺桿直徑
───螺紋升角
Q ───手柄作用力
L ───手柄長(zhǎng)度
則夾緊力
=766（N）
根據(jù)手冊(cè)查得該夾緊力滿(mǎn)足要求，故此夾具可以安全工作。
6.3.3夾具操作說(shuō)明
此次設(shè)計(jì)的夾具夾緊原理為：通過(guò)上表面為定位基準(zhǔn)，在2個(gè)V型塊、平面實(shí)現(xiàn)完全定位，以銑刀進(jìn)行加工
定位元件：
定位元件是用以確定正確位置的元件。用工件定位基準(zhǔn)或定位基面與夾具定位元件接觸或配合來(lái)實(shí)現(xiàn)工件定位。該設(shè)計(jì)用可V型塊加緊
7. 體會(huì)與展望
機(jī)械制造課程設(shè)計(jì)終于結(jié)束了。通過(guò)短短的三周時(shí)間，我們鞏固了上學(xué)期所學(xué)的知識(shí)，提高了應(yīng)用軟件繪圖得能力。課程設(shè)計(jì)作為《機(jī)械制造基礎(chǔ)》課程的重要環(huán)節(jié)，此次課程設(shè)計(jì)是理論與實(shí)踐的結(jié)合，讓我們更加的了解機(jī)械制造技術(shù)的規(guī)程
本次課程設(shè)計(jì)要求繪制零件圖，毛坯圖，夾具裝配圖，夾具零件圖以及工藝過(guò)程卡片和工序卡片.
通過(guò)設(shè)計(jì)，我基本掌握了零件的加工過(guò)程，以及加工過(guò)程文件的編寫(xiě)。在設(shè)計(jì)的過(guò)程中，我遇到了很多困難，但在老師和同學(xué)的幫助下都一一得到了解決，并學(xué)習(xí)到了不少的知識(shí)。
總之，這次設(shè)計(jì)使我不隱隱學(xué)會(huì)了如何進(jìn)行機(jī)械制造的課程設(shè)計(jì)的具體過(guò)程，也讓我了解了將理論知識(shí)應(yīng)用與實(shí)踐中的重要性。如果不能將理論與實(shí)踐相結(jié)合，那么，再好的理論知識(shí)也只能是擺設(shè)而已。
由于我的知識(shí)掌握的還不夠完善，因此我的作業(yè)中還有愈多不足之處，希望老師能夠給予指正。
在此次課程設(shè)計(jì)中，我收獲很多，為我以后的學(xué)習(xí)工作打下了重要的基礎(chǔ)。非常感謝在設(shè)計(jì)的過(guò)程中給予我?guī)椭耐瑢W(xué)們，更要感謝給我們布置設(shè)計(jì)任務(wù)的冷岳峰老師，不僅僅在課程設(shè)計(jì)期間給我們細(xì)心地指導(dǎo)，在我們遇到問(wèn)題時(shí)也為我們悉心解答，讓我們?cè)谡n設(shè)的同時(shí)，獲得了更方面的進(jìn)步。
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