氣門搖桿軸支座工藝及底面銑削夾具設計[含CAD圖紙和文檔所見所得]

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遼寧工程技術大學課程設計　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　18 遼寧工程技術大學 機 械 制 造 技 術 基 礎 課 程 設 計 題 目：氣門搖桿支座機械加工工藝規(guī)程及底面銑削夾具設計 班　　級：　加工09-1班 姓　　名：　 趙 楠 學 號：　 907070128 指導教師：　 于英華 完成日期：2012年7月21日 任 務 書 一、設計題目:氣門搖桿支座機械加工工藝及底面銑削夾具設計 二、原始資料 (1) 被加工零件的零件圖 1張 (2) 生產(chǎn)類型:（中批或大批大量生產(chǎn)） 三、上交材料 1．所加工的零件圖 1張 2．毛坯圖 1張 3．編制機械加工工藝過程卡片 1套 4．編制所設計夾具對應的那道工序的機械加工工序卡片 1套 5．繪制夾具裝配圖（A0或A1） 1張 6．繪制夾具中1個零件圖（A1或A2。裝配圖出來后，由指導教師為學生指定需繪制的零件圖，一般為夾具體）。 1張 7．課程設計說明書，包括機械加工工藝規(guī)程的編制和機床夾具設計全部內(nèi)容。（約5000-8000字） 1份 四、進度安排 本課程設計要求在3周內(nèi)完成。 1．第l～2天查資料，繪制零件圖。 2．第3～7天，完成零件的工藝性分析,確定毛坯的類型、制造方法，編制機械加工工藝規(guī)程和所加工工序的機械加工工序卡片。 3．第8～10天，完成夾具總體方案設計（畫出草圖，與指導教師溝通，在其同意的前提下，進行課程設計的下一步）。 4．第11～13天，完成夾具裝配圖的繪制。 5．第14～15天，零件圖的繪制。 6．第16～18天，整理并完成設計說明書的編寫。 7．第19天～21天，完成圖紙和說明書的輸出打印。答辯 五、指導教師評語 該生設計的過程中表現(xiàn) ，設計內(nèi)容反映的基本概念及計算 ，設計方案 ，圖紙表達 ，說明書撰寫 ，答辯表現(xiàn) 。 綜合評定成績： 指導教師　　　　　　　 日　　期　　　　　　　 摘　要 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。本文主要論述了氣門搖桿軸支座的加工工藝及底面銑削夾具設計。氣門搖桿軸支座的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，而連桿的剛性比較差，形狀復雜，容易產(chǎn)生變形，因此在安排工藝過程時，就需要把各主要表面的粗精加工工序分開，并使工序集中。逐步減少加工余量、切削力及內(nèi)應力的作用，并修正加工后的變形，就能最后達到零件的技術要求。設計氣門搖桿軸支座零件的機械加工工藝規(guī)程及低面銑削夾具設計，使我學習到了許多機械加工的專業(yè)知識和實踐內(nèi)容。 Abstract Valve rocker bearing is a major diesel engine parts, diesel engine is a combination of the rocker seat. This article discusses the main valve rocker bearing the processing technology and Underside milling fixture design. Valve rocker bearing accuracy of the size, shape and location precision accuracy of the requirements are very high, and the rigid linkage relatively poor, the shape complex, prone to deformation, in the process of arrangement when it needs to the surface of the main crude Finishing processes to separate and focus on processes. Gradually reduce Jiagongyuliang, cutting force and the role of stress and deformation of the amendment process, will be able to reach parts of the final technical requirements. Design-valve rocker bearing parts of the machining process of order and Underside milling fixture design, I learned a lot of machining expertise and practical content. 目 錄 第1章 零件分析……………………………………1頁 1.1 零件作用分析……………………………………………1頁 1.2 零件工藝分析……………………………………………1頁 第2章 確定毛坯、畫毛坯—零件合圖…………………2頁 第3章 工藝規(guī)程設計……………………………………2頁 3.1 定位基準的選擇…………………………………………2頁 3.2 制定工藝路線……………………………………………3頁 3.3 選擇加工設備及刀、夾、量具…………………………5頁 3.4 加工工序設計……………………………………………6頁 3.5 時間定額計算……………………………………………11頁 3.6 填寫機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡…………12頁 第4章 搖桿軸支座底面銑削夾具設計…………………12頁 4.1 提出問題………………………………………………13頁 4.2 設計思想………………………………………………14頁 4.3 夾具設計………………………………………………14頁 4.3.1定位分析………………………………………………14頁 4.3.2切削力及夾緊力的計算………………………………15頁4.3.3夾具操作說明…………………………………………16頁 第5章 結語………………………………………………16頁 5.1 方案綜合評價與結論…………………………………16頁 5.2 參考文獻………………………………………………17頁 第1章 零件分析 1.1 零件作用分析 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(zhuǎn)動。其零件圖如下圖： 圖1.1 搖桿軸支座 1.2 零件工藝分析 由圖1.1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0.05。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。 第2章 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)綱領為8000件/年，通過計算，該零件質(zhì)量約為3Kg，由參考文獻（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器造型。此外，為消除殘余應力，鑄造后安排人工時效處理。參考文獻（1）表2.3—12；該種鑄造公差等級為CT10~11，MA-H級。參考文獻（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 加工余量數(shù)值 說明 上端面 45mm H 4mm 單側(cè)加工 下端面 50mm H 3mm 單側(cè)加工 左端面 32mm H 3mm 單側(cè)加工 右端面 32mm H 3mm 單側(cè)加工 第3章 工藝規(guī)程設計 3.1 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計基準，用它作為精基準，能使加工遵循基準重合的原則。孔及左右兩端面都采用底面做基準，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：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。 3.2 制定工藝路線 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： 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 3mm 軸向槽—精銑 孔：鉆孔—粗鏜—精鏜 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。初步擬訂以下兩個加工路線方案 加工路線方案（一） 工序號 工序內(nèi)容 1# 鑄造 2# 時效 3# 涂漆 4# 車上端面 5# 銑下端面 6# 鉆兩通孔 7# 銑左右端面 8# 鉆通孔 9# 鏜孔 10# 軸向槽 11# 銑檢驗 12# 入庫 （二）以V形塊定位的加工路線方案 工序號 工序內(nèi)容 1# 鑄造 2# 時效 3# 涂漆 4# 粗銑下端面 5# 粗銑上端面 6# 粗銑左右端面 7# 鉆兩通孔 8# 精銑下端面 9# 精銑上端面 10# 精銑左右端面 11# 鉆孔 12# 鏜孔 13# 銑軸向槽 14# 入庫 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2—?13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(nèi)容 定位基準 1# 鑄造 2# 時效 3# 涂漆 4# 粗銑下端面 上端面（3）+外圓柱面 5# 粗銑上端面 下端面（3）+外圓柱面 6# 粗左右端面（同時，不準調(diào)頭） 下端面(3)+ 外圓柱面 7# 鉆兩通孔?13 下端面(3)+ 外圓柱面 8# 精銑下端面 上端面（3）+外圓柱面 9# 精銑上端面 下端面（3）+外圓柱面 10# 精銑左右端面（同時，不準調(diào)頭） 下端面(3)+ 外圓柱面 11# 鉆通孔?18 下端面(3)+ 外圓柱面 12# 鏜孔到?20 下端面(3)+ 外圓柱面 13# 粗-精銑軸向槽 下端面(3)+ 外圓柱面 14# 入庫 3.3選擇加工設備及刀、夾、量具 由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故加工設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工完成。 粗銑上端面：考慮到工件的定位夾緊方案及夾具結構設計等問題，采用立銑選擇X51立式銑床。（參考文獻（1）表6-18），選擇直徑D為?80mm立銑刀，參考文獻（1）表7-88，通用夾具和游標卡尺。 粗銑下端面：采用上述相同的機床與銑刀，通用夾具及游標卡尺。 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。 粗銑左端面：采用臥式銑床X1632，參考文獻（1）表6—21，采用以前的刀具，專用夾具及游標卡尺。 精銑左端面：采用臥式銑床X1632,參考文獻（1）表6—21，專用夾具及游標卡尺。 鉆2-?18mm孔：采用Z525，參考文獻（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（1）表7—11。 鉆?18孔：鉆孔直行為?18mm，選擇搖臂鉆床Z525參考文獻（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，選擇鏜通孔鏜刀及鏜桿，專用夾具，游標卡尺。 3.4 加工工序設計 （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)<<機械加工工藝手冊>>表3-12查表得出各個加工面得加工余量。 經(jīng)查<<機械加工工藝手冊>>表3—12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IT7～IT8。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～IT8，根據(jù)<<機械加工工藝手冊>>表3—12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，精鏜切削余量為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時 工序20#：粗銑下端面 1)加工條件 工件材料：HT200,=170~240MPa，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。 經(jīng)查參考文獻（1）表3—12可得，銑削上端面的加工余量為4mm，又由零件對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。 取每齒進給量為fz＝0.2mm／z（粗銑） 取每齒進給量為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，故相應的切削速度分別為：校核粗加工。 ＝3.1480150/1000＝37.68m/min =3.1480300/1000=75.36m/min 又由機床切削功率P= 取Z=10個齒，=1,n=150/60=2.5r/s ,=168mm, =2mm,=0.2mm/z. 代入得： 　　　　= =4kw 又因前查的機床的功率為4.5kw 若效率為0.85P,則 0.85p=3.825kw<4kw 重新選擇主軸的轉(zhuǎn)速為118m/min，則 =3.1480118/1000=29.64m/min 將其帶入公式得 = =3.15kw<3.825kw 故機床功率足夠 2)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25# 粗銑上端面： 刀具，機床與上到工序相同，得出 , 工序30# 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(diào)頭 計算切削用量： 由 《機械加工工藝手冊》表15.53可知： 由《切削用量手冊》表9.4-8可知： 各系數(shù)為 所以有 取 所以實際切削速度： 確定主軸轉(zhuǎn)速： 切削工時： 工序35# 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(zhuǎn)速 實際切削速度： v== 切削工時帶入公式： 工序40# 精銑下端面與工序20#相同。 工序45# 精銑上端面與工序25#相同. 工序50# 精銑左右端面與工序30#相同 工序55# 鉆通孔?18，工序步驟與工序35#相同，代入數(shù)據(jù)得出結果: , 工序60# 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20.02±0.08，與下底面的位置精度為0.05,與左右端面的位置精度為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： 查文獻得 取 =950.6N 取機床功率為0.85 故機床效率足夠 精鏜孔時，因余量為0.2mm，取 取v=1.2m/s=72m/min f=0.1mm/r 工序65# 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(zhuǎn)速： 切削工時： 3.5 時間定額計算 下面計算工序60的時間定額 1）機動時間 粗鏜時： L/(f·n)=45/（0.2*386）=0.58min 精鏜時： L/(f·n)=45/（0.1*386）=1.17min 總機動時間：=0.58+1.17=1.75min 2）輔助時間： 操作內(nèi)容 每次時間 (min) 粗鏜 精鏜 操作次數(shù) 時間min 操作次數(shù) 時間min 裝夾 2 1 2 - - 換刀 1 1 1 1 1 測量 0.1 1 0.1 1 0.1 卸夾 1.5 - - 1 1.5 開機到開始的時間 0.3 1 0.3 1 0.3 退刀 0.1 1 0.1 1 0.1 所以輔助時間 3）作業(yè)時間 1.75+6.4=8.15min 4）布置工作地時間 取 則 5）休息與生理需要時間 取 則 6）單件時間 =（1.75+6.4+0.24+0.24）min=8.63min 3.6 填寫機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡 工件文件詳見附表。 第4章 搖桿軸支座底面銑削夾具設計 夾具是一種能夠使工件按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機械和儀器的制造業(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。正確地設計并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術環(huán)節(jié)之一。同時也擴大各種機床使用范圍必不可少重要手段。 4.1提出問題 （1）怎樣限制零件的自由度；根據(jù)裝配圖得知道,一個底座限制底面3個自由度，再加2個V型塊限制3個自由度,6個自由度保證的零件夾緊的強度,有利于銑刀進行加工 （2）怎樣夾緊；設計夾具由螺旋夾緊工件。有夾具體底座,將一個V型塊采用螺釘固定,另一V型塊采用手柄進行螺紋加緊,考慮到成本經(jīng)濟性,故采用這類機械夾緊的方式比較合適. （3）設計的夾具怎樣排屑；此次加工利用銑刀,可以保證加工的穩(wěn)定,達到表面應有的粗糙度,適合批量生產(chǎn), （4）怎樣使夾具使用合理，便于裝卸。 此夾具設計簡單方便 ,螺旋手柄加緊和松開靈活,工人需要將零件固定安放,保持夾具的清潔,以便多次使用. 4.2設計思想 設計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，還要注意機構密封和防塵作用，使設計的夾具完全符合要求。 本夾具主要用來氣門搖桿軸支座底面進行加工，這個精度要求為IT13，表面粗糙度Ra6.3，粗銑-精銑以可滿足其精度。所以設計時要在滿足精度的前提下提高勞動生產(chǎn)效率，降低勞動強度。 4.3夾具設計 4.3.1定位分析 （1）定位基準的選擇 據(jù)《夾具手冊》知定位基準應盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道工序中，應盡量采用同一定位基準進行加工。故銑該底平面時，采用零件倒置的上表面作為定位基準。 （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面與兩個孔定位，因為該定位元件的定位基準為孔的軸線，所以基準重合△b=0，由于存在間隙，定位基準會發(fā)生相對位置的變化即存在基準位移誤差。 △j=（TD+T d+△S）/2 TD =0.050mm T d =0.011mm △S=0.010mm △j=0.0355mm 4.3.2切削力及夾緊力的計算 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 個面和兩個孔定位時所需夾緊力計算公式： 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 ───手柄長度 則夾緊力 =766（N） 根據(jù)手冊查得該夾緊力滿足要求，故此夾具可以安全工作。 4.3.3夾具操作說明 此次設計的夾具夾緊原理為：通過上表面為定位基準，在2個V型塊、平面實現(xiàn)完全定位，以銑刀進行加工 定位元件： 定位元件是用以確定正確位置的元件。用工件定位基準或定位基面與夾具定位元件接觸或配合來實現(xiàn)工件定位。該設計可用V型塊加緊 第五章. 結 語 5.1體會與展望 機械制造課程設計終于結束了。通過短短的三周時間，我們鞏固了上學期所學的知識，提高了應用軟件繪圖得能力。課程設計作為《機械制造基礎》課程的重要環(huán)節(jié)，此次課程設計是理論與實踐的結合，讓我們更加的了解機械制造技術的規(guī)程 本次課程設計要求繪制零件圖，毛坯圖，夾具裝配圖，夾具零件圖以及工藝過程卡片和工序卡片. 通過設計，我基本掌握了零件的加工過程，以及加工過程文件的編寫。在設計的過程中，我遇到了很多困難，但在老師和同學的幫助下都一一得到了解決，并學習到了不少的知識。 總之，這次設計使我不隱隱學會了如何進行機械制造的課程設計的具體過程，也讓我了解了將理論知識應用與實踐中的重要性。如果不能將理論與實踐相結合，那么，再好的理論知識也只能是擺設而已。 由于我的知識掌握的還不夠完善，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。 在此次課程設計中，我收獲很多，為我以后的學習工作打下了重要的基礎。非常感謝在設計的過程中給予我?guī)椭耐瑢W們，更要感謝給我們布置設計任務的冷岳峰老師，不僅僅在課程設計期間給我們細心地指導，在我們遇到問題時也為我們悉心解答，讓我們在課設的同時，獲得了更方面的進步。 5.2參考文獻 [1] 陳宏鈞,方向明,馬素敏 等編 典型零件機械加工生產(chǎn)實例 機械工業(yè)出版社 2004.8 [2] 王季琨,沈中偉,劉錫珍 主編 機械制造工藝學 天津大學出版社 2004.1 [3] 哈爾濱工業(yè)大學,上海工業(yè)大學 主編 機床夾具設計 上?？茖W技術出版社 1991.3 [4] 李 洪 主編 機械加工工藝手冊 北京出版社 1996.1 [5] 龔定安,蔡建國 編著 機床夾具設計手冊 陜西科學技術出版社 1981.7 [6] 《金屬機械加工工藝人員手冊》 修訂組 金屬機械加工工藝人員手冊 上海科學技術出版社1979.1 [7] 孫麗嬡 主編 機械制造工藝及專用夾具 冶金工業(yè)出版社 2003.9 [8] 楊叔子 主編 機械加工工藝師手冊 機械工業(yè)出版社 2004.9 [9] 王紹俊 主編 機械制造工藝設計手冊 哈爾濱工業(yè)大學 1981.5 [10] 劉文劍 曹天河 趙維緩 編2008-7-1 夾具工程師手冊 黑龍江科學技術出版社 1987.12 [11] 上海市金屬切削技術協(xié)會 編 金屬切削手冊 上?？茖W技術出版社 1991.10 [12] 于駿一　主編 典型零件制造工藝　　機械工業(yè)出版社 1989.1