气门摇杆支座机械制造课程设计说明书

1、机械制造课程设计任务书题目：设计气门摇杆轴支座零件的机械加工工艺规程及专用夹具内容：(1)零件一毛坯合图1张(2)机械加工工艺规程卡片12张(3)夹具装配总图1张(4)夹具零件图一张(5)课程设计说明书一份原始资料：该零件图样一张；生产纲领 6000件/年。班级：学生：指导老师：时间：年 月曰目录第一部分：设计目的 1第二部分：设计步骤一、 零件的作用 1二、 确定毛坯，画毛坯一一零件合图 2三、工艺规程设计 3四、加工工序设计 8五、时间定额计算 10六、 夹具设计 12设计目的：机械制造课程设计是在学完了机械制造 （ 含机床夹具设计 ） 和大部分专 业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个

2、教学环节。这次设计使我们 能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践 知识，独立地分析和解决工艺问题。初步具备了设计一个中等复杂程度零 件（气门摇杆轴支座）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方 法，拟订夹具设计方案，完成家具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关 手册，图表等技术资料及编写技术文件技能的一次实践机会，为今后的毕 业设计及未来从事的工作打下良好的基础。由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师 多加指导。一 零件的分析（一） 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（+0.10 +0.16 ）孔装

3、摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆座通 过两个？13mn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。（二） 零件的工艺分析由附图1得知，其材料为HT2O0该材料具有较高的强度，耐磨性，耐 热性及减振性，适用于承受较大应力，要求耐磨的零件。该零件上主要加工面为上端面，下端面，左右端面，2-?13mm孔和？20（+0.1 +0.06）mm以及3mn轴向槽的加工。?20 （+0.1 +0.06） mm孔的尺寸精度以及下端面 0.05mm的平面度与左右两端面孔的尺寸精度，直接影响到进气孔与排气门的传动精度及密封，2?13mn孔的尺寸精度，以上下两端面的平行度 0.055m

4、m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 ？20（ +0.1+0.06）mn孔时以下端面为定位基准，以保证孔轴相对下端面的位置精度。由参考文献（1）中有关孔的加工的经济精度机床能达到的位置精度可知上述要求可以达到的零件的结构的工艺性也是可行的。二. 确定毛坯，画毛坯一一零件合图（附图 2）根据零件材料确定毛坯为铸件，已知零件的生产纲领为6000件/年，通过计算，该零件质量约为3Kg,由参考文献（5）表1 4、表1 3可知， 其生产类型为大批生产，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。此外，为消 除残余应力，铸造后安排人工时效处理。参考文献

5、（1）表2.3 12;该种 铸造公差等级为CT1011 MA-H级。参考文献（1）表2.3-12，用查表方法 确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级加工余量数值说明上端面48mmH4mm单侧加工下端面50mmH3mm单侧加工左端面35mmH3mm单侧加工右端面35mmH3mm单侧加工三、工艺规程设计(一) 定位基准的选择：精基准的选择：气门摇杆轴支座的下端面既是装配基准又是设计基准，用它作为精基准，能使加工遵循基准重合的原则，实现V形块十大平面的定位方式(V形块采用联动夹紧机构夹紧)。？20( +0.1 - +0.06)mm孔及左右两端面都采用底面做基准，这使得工艺路线又

6、遵循“基 准统一”的原则，下端面的面积比较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较 简单，可靠，操作方便。粗基准的选择：考虑到以下几点要求，选择零件的重要面和重要孔做 基准。第一，在保证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尽量均匀，此外，还要保证定位夹紧的可靠性，装夹的方便性，减 少辅助时间，所以粗基准为上端面。镗削?20( +0.1 +0.06)mm孔的定位夹紧方案：方案一：用一菱形销加一圆柱销定位两个 ？13mm勺孔，再加上底面定位实现，两孔一面完全定位，这种方案适合于大批生产类型中。方案二：用V形块十大平面定位V形块采用联动夹紧机构实现对 R10的外圆柱表面进行定位，再加底面实现

7、完全定位，由于？13mn孔的秒个精度不需要很高，故用做定位销孔很 难保证精度，所以选择方案二。(二) 制定加工工艺路线根据各表面加工要求，和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面及孔的加工方法如下：上端面：精铣。下端面:粗铣左端面：粗铣一精铣右端面:粗铣一精铣2 ?13mm孔:钻孔。3mm轴向槽一精铣?20( +0.1 +0.006)mm 钻孔一粗镗一精镗因左右两端面均对？20( +0.1 +0.006)mm孔有较高的位置要求，故 它们的加工宜采用工序集中原则，减少装次数，提高加工精度。根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则， 将端面的精铣和下端面的粗铣放在前面，下端面的

8、精铣放在后面，每一阶 段要首先加工上端面后钻孔，左右端面上？20( +0.1 +0.006)mm孔放后面加工。初步拟订加工路线如下：工序号工序内容铸造时效涂漆00车上端面01钻两通孔02精铣下端面03铣右端面04钻通孔08mm05镗孔？20mm孔口角1 * 4 5度06铣左端面07铣轴向槽08检验09入库上述方案遵循了工艺路线拟订的一般原则，但某些工序还有一些问题 还值得进一步讨论。如车上端面，因工件和夹具的尺寸较大，在卧式车床 上加工时，它们惯性力较大，平衡困难；又由上端面不是连续的圆环面， 车削中出现断续切削容易引起工艺系统的震动，故改动铣削加工。工序03应在工序02前完成，使上端面在加工

9、后有较多的时间进行自然时效，减少受力变形和受热变形对 2 ?13mniS孔加工精度的影响修改后的工艺路线如下：序号工序内容简要说明铸造时效消除内应力涂漆防止生锈01精铣上端面先加工粗基准面02精铣下端面加工经基准03钻两通孔先面后孔04铣右端面先面后孔05钻通孔?1806镗孔到?20，孔口倒角1*45度后镗削余量07铣左端面08铣轴向槽次要工序后加工09检验10入库（三）选择加工设备及刀、夹、量具由于生产类型为大批生产，故加工设备适宜通用机床为主，辅以少量 专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传动均由人 工完成。粗铣上端面：考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立

10、铣选择X1632立式铣床。（参考文献（1）表6-18），选择直径D为？80mm 立铣刀，参考文献（1）表7-88，通用夹具和游标卡尺。粗铣下端面：采用上述相同的机床与铣刀，通用夹具及游标卡尺。精铣下端面：采用上述相同的机床与铣刀，通用夹具及游标卡尺。粗铣左端面：采用卧式铣床 X1632,参考文献（1）表621,采用以前的刀具，专用夹具及游标卡尺精铣左端面：采用卧式铣床 X1632, 参考文献（ 1）表 6 21，专用夹具 及游标卡尺。钻2-?18mm孔：采用Z3025B*10,参考文献（1）表626,通用夹具。 刀具为 d 为 ?18.0 的直柄麻花钻，参考文献（ 1）表 7111。钻？18孔

11、：钻孔直行为?118mm选择摇臂钻床Z3025参考文献（1）表 626,采用锥柄麻花钻,通用夹具及量具。镗?20（ +0.1 +0.06）mm孔：粗镗：采用卧式组合镗床，选择功率为1.5KM的ITA20镗削头，参考文献（1）白喔一88。选择镗通孔镗刀及镗 杆,专用夹具,游标卡尺。四、加工工序设计经查参考文献（1）表312可得，铣削上端面的加工余量为 4mm又 由零件对上顶端表面的表面精度 RA=12.5mr可知，粗铣的铣削余量为 4mm底面铣削余量为3mm粗铣的铣削余量为2mm精铣余量1mm精铣后 公差登记为IT7IT8。取每齿进给量为fz = 0 . 2 mncZz （粗铣）取每齿进给量为f

12、 = 0 . 5 mnZ r （精铣）粗铣走刀一次 ap=2 mm 精铣走刀一次 ap=l mm初步取主轴转速为15 0 r/min （粗铣）,取精铣主轴的转速为3 0 0 r/min,又前面已选定直径D为？8 0 mm故相应的切削速度分别为：校核 粗加工。V粗=nD n/ 1 0 0 0 = 3 . 1480150/1000 = 37V精=nD n/ 1 0 0 0 = 3 . 14*80*300/1000 = 753 6又由机床切削功率 P=167.9*10八-5apP.9f2aeznkpm取Z=10个齿，pm=1代入得：pm=16 7 . 9*2 . 0 八0.9*(0.2)八50*2.

13、5*10*1pm=0.861(km)又因前查的机床的功率为1. 5 kw/h若效率为0 .8P,则0 .8 P=6.0>pm故选择主轴的转速为15 0 m/mi n(2)工序5中的粗镗?18 工序。?18粗镗余量参考文献1表3 83取粗镗为1. 8 mm粗镗切削余量为0.2mm铰孔后尺寸为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级工序尺寸及公差?18粗镗1.8?19.8?19.2精镗0.2H820H8孔轴线到底面位置尺寸为6 0mm因精镗与粗镗的定位的下底面与 V型块，精镗后工序尺寸为20.02 士 0.08mm,与下底面的位置精度为0.05mm与左右端面

14、的位置精度为 0.06mm, 且定位夹紧时基准重合，故不需保证。0.06mm跳动公差由机床保证。粗镗孔时因余量为1.9mm,故ap=1.9mm,查文献1表2 . 4-8取 V=0.4m/s=24m/min去进给量为 f=002mm/rn=1000V/n d=1000*24/3.14*20=380r/min查文献的 Fz=9.81*60八nFzCFzapXFzV"nFzKFzpm=FzV*10A-3CF2=180,XFz=1Yfz=0.75nFz=0Rfz=9.81*60 ° *180*2.75 / *0.2八° *1=1452 NP=0.58 kw取机床效率为0

15、. 8 5故机床的功率足够。五、时间定额计算面计算工序5的时间定额(1)机动时间粗镗时：L/(f*n )=45/0.2*380=7.5s精镗时：f 取 0.1mm/sL/(f*n )=45/0.1*380=15s总机动时间:T=7.5+15=22.5s(2)辅助时间：操作内容每次时间(min)粗镗精镗操作次数时间min操作次数时间min装夹212-换刀11111测量0.110.110.1卸夹1.5-11.5开机到开始的时间0.31110.3退刀0.11110.1所以辅助时间Ta为:=6.5min作业时间为 Ta+Tb=605+0.37=6.87 min该工序单位加工时间为 6.87min五、填

16、写机械加工工艺卡和机械加工工序卡 工艺文件详见附表。六、夹具设计本次设计的夹具为第5道工序粗一一精镗 ？2 0 ( +0 .1 + 0 . 0 6 ) mmFLo该夹具为双支承前后引导镗床夹具。1、确定设计方案该孔的设计基准为下端面，故以下端平面做定位基准，实现“基准重 合”原则；另加两V形块从前后两方向实现对R10的外圆柱面进行夹紧， 从对工件的结构形状分析，若工件以下端面朝下放置在支承板上，定位夹 紧就比较稳定，可靠，也容易实现。工件以下端面在夹具上定位，限制了三个自由度，其余三个自由度也 必须限制。用哪种方案合理呢？方案1 在2 ? 13的通孔内插入一现边销限制一个移动自由度， 再以两孔

17、的另一个孔内侧面用两个支承钉限制一个移动自由度和一个转动 自由度。这种定位方案从定位原理上分析是合理的，夹具结构也简单。但 由于孔和其内侧面均不规定其精密度，又因结构原因，夹紧力不宜施加在 这样的定位元件上，故工件定位面和定位元件之间很可能会接触不好，使 定位不稳定。这个方案不宜采用。方案2 用两个V形块夹紧前后两外圆柱面，用两铰链压板压在工件 的下端，这样就限制了两个移动自由度和一个转动自由度，这种方案定位 可靠，可实现完全定位。2计算夹紧力并确定螺杆直径参考文献(3)表1 2 11,因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力F之间的关系F夹=KF安全系数K在夹紧力与切削力方

18、向相反后时，K=3，由前面的计算 可知F =14 5 2 . 3N所以F 夹=KF = 3 * 1 4 5 2 . 3 = 4 3 5 6 . 9 NF0= F 夹/2=1178.4( N)参考文献3表1-24，从强度考虑，用一个Mo的螺柱完全可以满足要求，M10的许应夹紧为3924N所以螺杆直径为d=10mm3. 定位精度分析?20(+0.10+0.16)孔的精加工是在一次装夹下完成的，具体采用的 是前后支撑引导的夹具机构，机床与镗杆之间所采用的是浮动连接，故机 床主轴振动可略不计， ?20(+0.10+0.16)孔的加工精度主要由镗模来保 证。图见附表。因为孔的轴线与底面的平行度要求为 0.05。故两镗模装配后同轴度要 求应小于 0.05，又因为镗