机械制造技术课程设计-气门摇杆轴支座零件的工艺规程及铣轴向槽夹具设计【全套图纸】 .pdf

设计说明书设计说明书 题目： 气门摇杆支座零件的工艺规程及其铣 3 槽夹具设计 摘 要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切 削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 气门摇臂轴加工工艺规程及钻孔的夹具设计是包括零件加工 的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计 中要首先对零件进行分析， 了解零件的工艺再设计出毛坯的结构， 并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件 各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装 备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各 个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床 的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差， 分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。 关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 abstrct this design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal- cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. the reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; after that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. keywords: the craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目目 录录 序言序言1 一一. 零件分析零件分析 2 1.1 零件作用 2 1.2 零件的工艺分析 2 二二. 工艺规程设计工艺规程设计3 2.1 确定毛坯的制造形式 4 2.2 基面的选择 5 2.3 制定工艺路线 5 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 6 2.5 确定切削用量及基本工时8 三三 夹具设计夹具设计14 3.1 问题的提出14 3.2 定位基准的选择15 3.3 切削力及夹紧力计算16 3.4 定位误差分析17 3.5 夹具设计及简要操作说明18 总 结20 致 谢21 参考文献参考文献 22 第 1 页 共 27 页 序序 言言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品， 并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接 供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各 种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业， 因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展 的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低 是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 气门摇杆支座的加工工艺规程及其夹具设计是在学完了机械 制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程 设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定 位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专 用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与 创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所 以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的 需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次 设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评 指正。 第 2 页 共 27 页 一、一、 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 气门摇杆轴支座是柴油机一个主要零件。是柴油机摇杆座的 结合部，20 孔装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆座 第 3 页 共 27 页 通过两个 13mm 孔用 m12 螺杆与汽缸盖相连， 3mm 轴向槽用于 锁紧摇杆轴，使之不转动。 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 该零件上主要加工面为上端面、下端面，左、右端面，2- 13mm 孔和20mm 以及 3mm 轴向槽的加工。20mm 孔的尺寸 精度与下端面 0.05mm 的平行度与左右两端面孔的尺寸精度，直 接影响到进气门与排气门的传动精度及密封， 213mm 孔的尺寸 精度，以上下两端面的平行度 0.05mm。因此，需要先以下端面为 粗基准加工上端面，再以上端面为粗基准加工下端面，再把下端 面作为精基准，最后加工20mm 孔与左右两端面时以下端面为 定位基准，以保证孔轴线与两端面相对下端面的位置精度。 第 4 页 共 27 页 二二. 工艺规程设计工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料为 ht200，考虑到拖拉机运行时经常需要挂倒档以 倒行或辅助转向，因此零件在工作过程中经常受到冲击性载荷， 采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零 件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精 度为 2 级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工 精度上考虑也是应该的。 2.2 基面的选择基面的选择 粗基准选择应当满足以下要求： （1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证 加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好 几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度 要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹 等。 （2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如： 机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选 择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加 工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而 细致的组织，以增加耐磨性。 （3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。 这样可以保证 该面有足够的加工余量。 第 5 页 共 27 页 （4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基 准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表 面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。 （5） 粗基准应避免重复使用， 因为粗基准的表面大多数是粗 糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。 基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的 生产是非常重要的。先选取上端面作为定位基准。 精基准的选择应满足以下原则： （1） “基准重合” 原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定 位基准，避免基准不重合引起的误差。 （2） “基准统一” 原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基 准定位， 以保证各表面的位置精度， 避免因基准变换产生的误差， 简化夹具设计与制造。 （3） “自为基准” 原则 某些精加工和光整加工工序要求加工 余量小而均匀，应选择该加工表面本身为精基准，该表面与其他 表面之间的位置精度由先行工序保证。 （4）“互为基准” 原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、 形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。 （5） 所选的精基准 应能保证定位准确、 夹紧可靠、 夹具简单、 操作方便。 以已经加工好的13 孔和一端面为定位精基准， 加工其它表 面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基 准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专 门的计算，在此不再重复。 第 6 页 共 27 页 2.3 制定工艺路线制定工艺路线 制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精 度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定 为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具， 并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效 果，以便使生产成本尽量降下来。 制定以下两种工艺方案： 方案一 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 粗铣下端面 4 铣 精铣下端面 5 钻 钻 2- 13 通孔 6 车 车32 外圆，倒角 7 铣 粗精铣左32 端面 8 铣 粗精铣右32 端面 9 镗 粗镗孔到20 10 镗 精镗孔到20，倒角 11 铣 铣轴向槽 12 检验 检验 第 7 页 共 27 页 方案二 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 铣下端面 4 钻 钻 2- 13 通孔 5 车 车32 外圆，倒角 6 铣 铣左32 端面 7 铣 铣右32 端面 8 镗 镗孔到20，倒角 9 铣 铣轴向槽 10 检验 检验 工艺方案一和方案二的区别在于方案一把粗加工和精加工分 开加工，这样可以更好的保证加工精度，方案二只有一步加工， 对于粗糙度为 3.2 的20 孔和粗糙度为 1.6 的32 端面， 不能很 好的达到精度要求，综合考虑要保证加工精度要求和加工效率的 情况下，我们选择方案一。 具体的加工路线如下： 1 铸造 铸造 2 时效 处理 时效处理 3 铣 粗铣下端面 4 铣 精铣下端面 5 钻 钻 2- 13 通孔 6 车 车32 外圆，倒角 7 铣 粗精铣左32 端面 第 8 页 共 27 页 8 铣 粗精铣右32 端面 9 镗 粗镗孔到20 10 镗 精镗孔到20，倒角 11 铣 铣轴向槽 12 检验 检验 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 气门摇杆支座零件材料为 ht200 重量为 1 生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。 1、不加工表面毛坯尺寸 不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直 接获得。 2、气门摇杆支座的底面 由于气门摇杆支座底面要与其他接触面接触， 同时和13 孔的垂 直关系。粗糙度要求为 6.3，查相关资料知余量留 2.5 比较合适。 3、气门摇杆支座的孔 毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于 it7it8 之间，参照 参数文献，确定工艺尺寸余量为 2mm 第 9 页 共 27 页 2.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 工序工序 1：铸造：铸造 工序工序 2：时效处理：时效处理 工序工序 3：粗铣下端面：粗铣下端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=， 0 50dmm=，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 mmap5 . 1= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 10001000 125 796 / min 50 s v nr d = 按机床标准选取 w n 800min/r 50 800 125.6/ min 10001000 w dn vm = 当 w n 800r/min 时 0.2 4 800640/ mzw ff znmm r= = 按机床标准选取640/ m fmm r= 3）计算工时 切削工时：mml50=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 第 10 页 共 27 页 12 5493 0.41min 800 0.2 m w lll t n fx + = 工序工序 4：精铣下端面与粗铣下端面相同，：精铣下端面与粗铣下端面相同， 工序工序 5：钻：钻 2- 13 通孔通孔 确定进给量 f ： 根据参考文献表 2- 7， 当钢的mpa b 800， mmd31 0 =时，rmf/47 . 0 39 . 0 =。由于本零件在加工31 孔 时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 0.75，则 ()rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 = 根据 z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 = 切削速度：根据参考文献表 2- 13 及表 2- 14，查得 切削速度min/18mv =所以 10001000 18 440 / min 13 s w v nr d = 根据机床说明书，取480 / min w nr=，故实际切削速度为 13 480 20/ min 10001000 ww d n vm = 切削工时：78lmm=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时 为 12 7893 0.75min 480 0.25 m w lll t n f + = 工序工序 7：粗精铣左：粗精铣左32 端面端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=，mmd25 0 =，min/125mv =，4=z。 第 11 页 共 27 页 2. 决定铣削用量 4）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 mmap5 . 1= 5）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/17.796 50 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 750min/r 50 750 117/ min 10001000 w dn vm = 当 w n 750r/min 时 rmmznff wzm /60075042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 6）计算工时 切削工时：mml15=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min18 . 0 2 . 0750 3915 21 = + = + = xfn lll t w m 工序工序 8：粗精铣右：粗精铣右32 端面和粗精铣左端面和粗精铣左32 端面相同端面相同 工序工序 9：镗孔到：镗孔到20 孔孔 1.加工条件 工件材料：ht200，时效处理，砂型铸造 加工要求：镗孔20mm 第 12 页 共 27 页 机 床：卧式镗床 t716 刀 具：弯头镗刀 2.计算切削用量 查简明手册表 4.2-19 和 4.2-20,4.2-21 得 v =25mm/min m f =0.07mm/z p a =9.6mm 10001000 25 398 / min 3.143.14 20 v nr d = 根据 t716 镗床说明书，取 w n =400 r/min 切削工时：l=2mm 2 0.07min 400 0.07 m f l t v = 工序工序 11：铣轴向槽：铣轴向槽 1. 选择刀具 刀具选取立铣刀，刀片采用 yg8, mmap5 . 1=， 0 3dmm=，8/ minvm=，4=z。 2. 决定铣削用量 7）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap5 . 1= 8）决定每次进给量及切削速度 根据 x51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 第 13 页 共 27 页 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 10001000 25 849 / min 3 s v nr d = 按机床标准选取 w n 900min/r 3 900 8.5/ min 10001000 w dn vm = 当 w n 900r/min 时 0.2 4 900720/ mzw ff znmm r= = 按机床标准选取720/ m fmm r= 9）计算工时 切削工时：mml180=，mml5 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min82 . 0 ) 460 35180 (2)(2 21 = + = + =x fn lll xt w m 第 14 页 共 27 页 三三 夹具设计夹具设计 为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,通常需 要用专用夹具.经过老师的考虑,决定设计第 11 道工序中的铣纵向 3mm 槽。 3.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用来铣纵向 3mm 槽, 因为可以采用 r10 的外圆定 位，用 v 型块定位。 3.2.定位基准的选择定位基准的选择 本夹具主要用来铣纵向 3mm 槽，我们采用两个 v 型块定位， 下底面用支撑钉支撑，这样空间的 6 个自由度都已经限制完了， 同时我们采用铰链压板压紧，我们就可以开始加工工件。 定位方案如下： 第 15 页 共 27 页 3.3 切削力及夹紧力的计算切削力及夹紧力的计算 切削力及夹紧力计算 粗铣时受力最大， 选用 x51 立式铣床 刀具：立铣刀，3mm。 铣时的轴向力 查文献表 15-31， nf kyzc kfdcf ffff f y z f f f 6400 . 13 . 04 7 . 4281 . 9 0 . 1, 8 . 0, 0 . 1, 7 .42 81 . 9 8 . 00 . 1 0 = = = 由于工件所受加紧力与切削力方向相互垂直， 为防止工件 在切削力作用下沿较小平面侧边倾斜，使工件离开基面所需 的夹紧力 lhf kl q + = 1 81 . 9 ， 第 16 页 共 27 页 摩擦系数 1 f 查4表 3-19， 1 f=0.25。 安全系数 54321 kkkkkk =， 式中 k1基本安全系数 1.5； k2加工状态系数 1.2； k3刀具钝化系数 1.5，由文献4表 3-20 查得； k4切削特点系数 1.0； k5考虑加紧动力稳定性系数 1.3。 l=20mm, h=42mm, l=34mm nq9904 344225. 0 206403 . 10 . 15 . 12 . 15 . 181. 9 = + = 查文献4表3-26， 知d=14mm的螺栓许用加紧力12425q= 许 ， 因此选用该螺栓加紧足以满足加紧要求。 3.4 定位误差分析定位误差分析 夹具的主要定位元件为 v 型块，该 v 型块是根据零件定位方案设 计的专用件，定位精度较高，同时铣面时，面自身没有精度要求， 因此定位误差可以不予考虑。 第 17 页 共 27 页 3.5 夹具设计及操作的简要说明夹具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，为提高生产率，首先想到是怎么 样方便的安装和拆卸， 本道工序就是采用了开口压板压紧的方式。 由于本夹具是对工件进行铣上端面，因此在铅直方向受到很大的 冲击力，故在其相应的方向上应适当的考虑强度上的要求。并设 法减少夹具的的占地面积， 使之很方便的操作和快速的切换工件。 夹具用 v 型块定位，加一支撑钉定位，靠铣削时的里来限挤进 工件，即满足定位要求又能增加定位稳定性。夹紧装置使用移动 压板，操作方便。夹具体也是由定位夹紧需要设计而成，工件的 拆装也比较方便，总体上这套夹具方案能够满足生产要求。 装配图附图如下装配图附图如下 第 18 页 共 27 页 夹具体附图如下夹具体附图如下 第 19 页 共 27 页 总总 结结 这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大 学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体 考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械 加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结 合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综 合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概 念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实 践相结合，来完成本次设计。 这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解 决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所 有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次 设计虽然只有三个月时间，但在这三个月时间中使我对这次课程 设计有了很深的体会。 这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件 加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。 比如参数的确定、 计算、 材料的选取、 加工方式的选取、 刀具选择、 量具选择等； 也 培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识； 以及自己独立思 考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论 与实践相结合时，理论与实践也存在差异。 回顾起此次设计，至今我仍感慨颇多，的确，从选题到完成 定稿，从理论到实践，在整整一学期的日子里，可以说学到了很 多很多的的东西，同时巩固了以前所学过的知识，而且学到了很 多在书本上所没有学到过