机械制造技术课程设计-气门摇杆轴支座工艺及镗φ20孔镗床夹具设计【全套图纸】 .pdf

1 机械制造工艺学课程设计任务书机械制造工艺学课程设计任务书 题目题目：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 原始资料原始资料：该零件图样一张；生产纲领 6000 件/年。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 班级班级： 学生：学生： 2 指导老师指导老师： 时间：时间： 年 月 日 目录目录 第一部分第一部分： 设计目的设计目的 1 第二部分：设计步骤第二部分：设计步骤 一、 零件的作用一、 零件的作用 1 二、确定毛坯，画毛坯零件合图二、确定毛坯，画毛坯零件合图 2 三、 工艺规程设计三、 工艺规程设计 3 四、加工工序设计四、加工工序设计 8 五、 时间定额计算五、 时间定额计算 10 六、夹具设计六、夹具设计 12 3 设计目的：设计目的： 机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学(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。 一一 零件的分析零件的分析 （一）（一） 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（+0.10+0.16）孔装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆， 摇杆座通过两个 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。 （二）（二） 零件的工艺分析零件的工艺分析 由附图 1 得知，其材料为 ht200。该材料具有较高的强度， 4 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 3mm 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，213mm 孔的尺寸精度，以上下两端面的平行度 0.055mm。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） mm 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。 二二 确定毛坯，画毛坯零件合图（附图确定毛坯，画毛坯零件合图（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 14、 表 13 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（1）表 2.312；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： 5 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 48mm h 4mm 单侧加工 下端面 50mm h 3mm 单侧加工 左端面 35mm h 3mm 单侧加工 右端面 35mm h 3mm 单侧加工 三、工艺规程设计三、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 6 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 的孔， 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，再加底面实现完全定位，由于 13mm 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：粗铣精铣 右端面：粗铣精铣 213mm 孔：钻孔。 3mm 轴向槽精铣 20（+0.1+0.006）mm：钻孔粗镗精镗 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。 7 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 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18mm 05 镗孔 20mm，孔口角*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 8 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 213mm 通孔加工精度的 影响。 修改后的工艺路线如下： 序号 工序内容 简要说明 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 铸造 时效 涂漆 精铣上端面 精铣下端面 钻两通孔 铣右端面 钻通孔 18 镗孔到 20，孔口倒角 1*45 度 铣左端面 铣轴向槽 检验 入库 消除内应力 防止生锈 先加工粗基准面 加工经基准 先面后孔 先面后孔 后镗削余量 次要工序后加工 9 （三）（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 621，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：钻孔直行为 118mm，选择摇臂钻床 z3025 参考文献 10 （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=12.5mm 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 it7。 取每齿进给量为 fz.mmz（粗铣） 取每齿进给量为 f.mmr（精铣） 粗铣走刀一次 apmm，精铣走刀一次 apmm 初步取主轴转速为rmin（粗铣） ，取精铣主轴的转速为 rmin，又前面已选定直径为 mm，故相应的切削速度分 别为：校核粗加工。 粗n. . 精n. . 又由机床切削功率 p=167.9*10-5ap0.9f2aeznkpm 11 取 z=10 个齿，pm=1.代入得： pm=.0.9*(0.2)50*2.5*10*1 pm=0.861(km) 又因前查的机床的功率为.kw/h 若效率为.8p,则 .p=6.0pm 故选择主轴的转速为m/min (2)工序中的粗镗 工序。 粗镗余量参考文献表取粗镗为 .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 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 0.2 h8 20h8 孔轴线到底面位置尺寸为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 20.020.08mm，与下底面的位置精度为 0.05mm,与左右端面的位置 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, 查文献表. 4-8 12 取 v=0.4m/s=24m/min 去进给量为 f=002mm/r n=1000v/d=1000*24/3.14*20=380r/min 查文献的 fz=9.81*60nfzcfzapxfzvnfzkfz pm=fzv*10-3 cf2=180, xfz=1 yfz=0.75 nfz=0 rfz=9.81*60*180*2.75*0.20.75*0.4*1 =1452 n p=0.58 kw 取机床效率为. 0.78*0.85=0.89kw0.58kw 故机床的功率足够。 五、时间定额计算五、时间定额计算 下面计算工序的时间定额 （） 机动时间 粗镗时：l/(f*n)=45/0.2*380=7.5s 精镗时：f 取 0.1mm/s l/(f*n)=45/0.1*380=15s 总机动时间:t=7.5+15=22.5s 13 (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 2 1 2 - - 换刀 1 1 1 1 1 测量 0.1 1 0.1 1 0.1 卸夹 1.5 - - 1 1.5 开机到开 始的时间 0.3 1 1 1 0.3 退刀 0.1 1 1 1 0.1 所以辅助时间 ta 为： ta=2+1+0.1+1.5+0.3*2+0.1*0.1*2 =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、夹具设计六、夹具设计 本次设计的夹具为第道工序粗精镗 （+. 14 +.）mm 孔。该夹具为双支承前后引导镗床夹具。 、 确定设计方案确定设计方案 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；另加两形块从前后两方向实现对 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？ 方案方案 在的通孔内插入一现边销限制 一个移动自由度， 再以两孔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。 方案方案 用两个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。 计算夹紧力并确定螺杆直径计算夹紧力并确定螺杆直径 参考文献（）表，因夹具的夹紧力与 切削力方向相反，实际所需夹紧力夹与