气门摇杆轴支座工艺规程及铣底面夹具设计[版本2][含高清CAD图]
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辽宁工程技术大学课程设计18辽宁工程技术大学机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计题 目：气门摇杆支座机械加工工艺规程及底面铣削夹具设计班级：加工09-1班 姓名： 赵 楠 学 号： 907070128 指导教师： 于英华 完成日期：2012年7月21日任 务 书一、设计题目:气门摇杆支座机械加工工艺及底面铣削夹具设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1张(2) 生产类型:（中批或大批大量生产）三、上交材料1所加工的零件图 1张2毛坯图 1张3编制机械加工工艺过程卡片 1套4编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1套5绘制夹具装配图（A0或A1） 1张6绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。 1张7课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。（约5000-8000字） 1份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1第l2天查资料，绘制零件图。2第37天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法，编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。3第810天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4第1113天，完成夹具装配图的绘制。5第1415天，零件图的绘制。6第1618天，整理并完成设计说明书的编写。7第19天21天，完成图纸和说明书的输出打印。答辩五、指导教师评语该生设计的过程中表现 ，设计内容反映的基本概念及计算 ，设计方案 ，图纸表达 ，说明书撰写 ，答辩表现 。综合评定成绩： 指导教师日期摘要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。本文主要论述了气门摇杆轴支座的加工工艺及底面铣削夹具设计。气门摇杆轴支座的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而连杆的刚性比较差，形状复杂，容易产生变形，因此在安排工艺过程时，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开，并使工序集中。逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用，并修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术要求。设计气门摇杆轴支座零件的机械加工工艺规程及低面铣削夹具设计，使我学习到了许多机械加工的专业知识和实践内容。AbstractValve 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 录第1章 零件分析1页1.1 零件作用分析1页1.2 零件工艺分析1页 第2章 确定毛坯、画毛坯零件合图2页第3章 工艺规程设计2页3.1 定位基准的选择2页3.2 制定工艺路线3页3.3 选择加工设备及刀、夹、量具5页3.4 加工工序设计6页3.5 时间定额计算11页3.6 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡12页第4章 摇杆轴支座底面铣削夹具设计12页 4.1 提出问题13页4.2 设计思想14页4.3 夹具设计14页 4.3.1定位分析14页 4.3.2切削力及夹紧力的计算15页4.3.3夹具操作说明16页第5章 结语16页5.1 方案综合评价与结论16页5.2 参考文献17页第1章 零件分析1.1 零件作用分析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孔装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆座通过两个孔用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。其零件图如下图： 图1.1 摇杆轴支座1.2 零件工艺分析由图1.1得知，其材料为HT200。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-孔和以及3mm轴向槽的加工孔的尺寸精度以及下端面0.05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孔的尺寸精度，以上下两端面的平行度0.05。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。第2章 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8000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：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45mmH4mm单侧加工下端面50mmH3mm单侧加工左端面32mmH3mm单侧加工右端面32mmH3mm单侧加工第3章 工艺规程设计3.1 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。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：选择零件的重要面和重要孔做基准。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。3.2 制定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：上下端面：粗铣精铣左右端面：粗铣精铣 端面：粗铣精铣2-孔：钻孔 3mm 轴向槽精铣孔：钻孔粗镗精镗因左右两端面均对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。根据先面后孔原则，将上端面下端面的粗铣放在前面，左右端面上孔放后面加工。初步拟订以下两个加工路线方案加工路线方案（一）工序号工序内容1#铸造2#时效3#涂漆4#车上端面5#铣下端面6#钻两通孔 7#铣左右端面8#钻通孔9#镗孔10#轴向槽11#铣检验12#入库（二）以V形块定位的加工路线方案工序号 工序内容1#铸造2#时效3#涂漆4#粗铣下端面5#粗铣上端面6#粗铣左右端面7#钻两通孔8#精铣下端面9#精铣上端面10#精铣左右端面11#钻孔12#镗孔13#铣轴向槽14#入库上述两个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。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，故应当选择铣削加工。因为在零件图纸中要求左右端面的跳动度为0.06，所以需要同时铣削左右端面，保证两端的平行度。工序30#应在工序25#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213通孔加工精度的影响。综上所述选择方案二。最后确定的工件加工工序如下：序号 工序内容定位基准1#铸造2#时效3#涂漆4#粗铣下端面上端面（3）+外圆柱面5#粗铣上端面下端面（3）+外圆柱面6#粗左右端面（同时，不准调头）下端面(3)+ 外圆柱面7#钻两通孔13下端面(3)+ 外圆柱面8#精铣下端面上端面（3）+外圆柱面9#精铣上端面下端面（3）+外圆柱面10#精铣左右端面（同时，不准调头）下端面(3)+ 外圆柱面11#钻通孔18下端面(3)+ 外圆柱面12#镗孔到20 下端面(3)+ 外圆柱面13#粗-精铣轴向槽下端面(3)+ 外圆柱面14#入库 3.3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X51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Z525，参考文献（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711。钻18孔：钻孔直行为18mm，选择摇臂钻床Z525参考文献（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，选择镗通孔镗刀及镗杆，专用夹具，游标卡尺。3.4 加工工序设计（一） 机械加工余量确定根据文献（1）可知计算底面加工余量公式如下。 式中 ： e 余量值； 铸件的最大尺寸； 加工表面最大尺寸； C 系数根据表3-12查表得出各个加工面得加工余量。经查表312可得，铣削上端面的加工余量为4，又由零件对上顶端表面的表面精度Ra=12.5可知，粗铣的铣削余量为4。底面铣削余量为3，粗铣的铣削余量为2，铣余量1，精铣后公差登记为IT7IT8。左右端面的铣削余量为3，粗铣的铣削余量为2，精铣余量1，精铣后公差登记为IT7IT8，根据表312确定余量2。工序40粗镗18工序。粗镗余量表3-83取粗镗为1.8，精镗切削余量为0.2,铰孔后尺寸为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级工序尺寸及公差粗镗_精镗= （二）确定切削用量及基本工时工序20#：粗铣下端面1)加工条件工件材料：HT200,=170240MPa，铸造;工件尺寸：=13，l=36;加工要求：粗铣上端面加工余量4机床：X51立式铣床；刀具：立铣刀。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IT7IT8。取每齿进给量为fz0.2mmz（粗铣）取每齿进给量为f0.5mmr（精铣）粗铣走刀一次ap2mm，精铣走刀一次ap1mm初步取主轴转速为150rmin（粗铣），取精铣主轴的转速为300rmin，又前面已选定直径为80mm，故相应的切削速度分别为：校核粗加工。3.1480150/100037.68m/min=3.1480300/1000=75.36m/min又由机床切削功率P=取Z=10个齿，=1,n=150/60=2.5r/s ,=168mm, =2mm,=0.2mm/z.代入得：=4kw又因前查的机床的功率为4.5kw 若效率为0.85P,则0.85p=3.825kw4kw重新选择主轴的转速为118m/min，则=3.1480118/1000=29.64m/min 将其带入公式得 = =3.15kw3.825kw故机床功率足够2)计算基本工时 ，查切削手册表3. 26，入切量及超切量为：则： 工序25# 粗铣上端面： 刀具，机床与上到工序相同，得出 , 工序30#粗铣左右端面：同时粗铣左右端面，圆盘铣刀一次加工完成不准调头计算切削用量： 由 机械加工工艺手册表15.53可知：由切削用量手册表9.4-8可知： 各系数为 所以有 取 所以实际切削速度： 确定主轴转速： 切削工时： 工序35# 钻孔查机械制造工艺设计手册表3-38，取查机械制造工艺设计手册表3-42，取 查表机械制造工艺设计简明手册4.2-15，机床为Z525，选择转速实际切削速度：v= 切削工时带入公式：工序40# 精铣下端面与工序20#相同。工序45# 精铣上端面与工序25#相同.工序50# 精铣左右端面与工序30#相同工序55#钻通孔18，工序步骤与工序35#相同，代入数据得出结果: , 工序60#镗孔到20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20.020.08，与下底面的位置精度为0.05,与左右端面的位置精度为0.06, 且定位夹、紧时基准重合，故不需保证。0.06跳动公差由机床保证。粗镗孔时因余量为1.9,故,查机械制造工艺设计手册2-8 取进给量为 故实际切削速度为： 此时作台每分钟进给量应为：查文献得 取 =950.6N取机床功率为0.85故机床效率足够精镗孔时，因余量为0.2mm，取取v=1.2m/s=72m/min f=0.1mm/r工序65#铣槽：加工条件：机床：x6132卧式铣.床.刀具：直齿三面刃铣刀其中 , 计算切削用量： 由机械加工工艺手册表15-53，表15-55可知： 确定主轴转速： 切削工时： 3.5 时间定额计算下面计算工序60的时间定额1）机动时间 粗镗时： L/(fn)=45/（0.2*386）=0.58min 精镗时： L/(fn)=45/（0.1*386）=1.17min 总机动时间：=0.58+1.17=1.75min 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0.310.310.3退刀0.110.110.1所以辅助时间3）作业时间 1.75+6.4=8.15min4）布置工作地时间 取 则5）休息与生理需要时间 取 则6）单件时间 =（1.75+6.4+0.24+0.24）min=8.63min3.6 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡 工件文件详见附表。第4章 摇杆轴支座底面铣削夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。4.1提出问题（1）怎样限制零件的自由度；根据装配图得知道,一个底座限制底面3个自由度，再加2个V型块限制3个自由度,6个自由度保证的零件夹紧的强度,有利于铣刀进行加工（2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧工件。有夹具体底座,将一个V型块采用螺钉固定,另一V型块采用手柄进行螺纹加紧,考虑到成本经济性,故采用这类机械夹紧的方式比较合适.（3）设计的夹具怎样排屑；此次加工利用铣刀,可以保证加工的稳定,达到表面应有的粗糙度,适合批量生产,（4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。此夹具设计简单方便 ,螺旋手柄加紧和松开灵活,工人需要将零件固定安放,保持夹具的清洁,以便多次使用.4.2设计思想设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。本夹具主要用来气门摇杆轴支座底面进行加工，这个精度要求为IT13，表面粗糙度Ra6.3，粗铣-精铣以可满足其精度。所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。4.3夹具设计4.3.1定位分析（1）定位基准的选择据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。故铣该底平面时，采用零件倒置的上表面作为定位基准。（2）定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个面与两个孔定位，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合b=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。j=（TD+T d+S）/2TD =0.050mmT d =0.011mmS=0.010mmj=0.0355mm4.3.2切削力及夹紧力的计算刀具：镶片圆锯齿铣刀Fz=9.81CFzae0.85af0.72do-86apzCFz-灰铁30ae-侧吃刀量8af-0.10.2（0.1）do-铣刀外径160ap-背吃刀量0.55Fz=113N 个面和两个孔定位时所需夹紧力计算公式：式中 螺纹摩擦角平头螺杆端的直径工件与夹紧元件之间的摩擦系数,0.16螺杆直径 螺纹升角Q 手柄作用力L 手柄长度则夹紧力 =766（N）根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。4.3.3夹具操作说明此次设计的夹具夹紧原理为：通过上表面为定位基准，在2个V型块、平面实现完全定位，以铣刀进行加工定位元件：定位元件是用以确定正确位置的元件。用工件定位基准或定位基面与夹具定位元件接触或配合来实现工件定位。该设计可用V型块加紧第五章. 结 语 5.1体会与展望机械制造课程设计终于结束了。通过短短的三周时间，我们巩固了上学期所学的知识，提高了应用软件绘图得能力。课程设计作为机械制造基础课程的重要环节，此次课程设计是
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