机械制造技术课程设计-195柴油机摇臂轴座加工工艺及铣顶面夹具设计【全套图纸】.doc

机械制造技术基础课程设计说明书年产量为8000件的 摇臂轴座 的机械加工工艺规程设计内容摘要本次课程设计课题是摇臂轴座（195柴油机）加工工艺规程设计，设计中综合应用了工程图学，机械设计，机械制造工程学，机械几何精度设计等相关课程知识。本课程设计在摇臂轴座（195柴油机）工艺规程设计过程中，详细的分析了摇杆轴支座的加工工艺，通过工艺方案的比较与分析选择得到了符合技术要求的工序，形成了机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡。全套图纸，加153893706序言机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。 本次课程设计是在学习了机械制造技术基础的基础上，为了进一步巩固所学知识，并且在我们进行毕业设计之前对所学各科课程进行一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，我们进行了本次课程设计。通过本次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，能够更深入理解课本知识，并能够很好的应用到实际工作之中，为以后更好地胜任我的工作岗位打好基础。同时，在课程设计过程中，我们认真查阅资料，切实锻炼了我们自我学习的能力。由于能力有限，设计尚有诸多不足之处，恳请老师给予批评指正。目录一、零件的分析11、零件的作用12、零件的工艺分析1二、工艺规程定性设计11、定位基准的选择12、制定加工工艺路线2三、工艺规程定量设计31、机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定32、切削余量及基本工时的确定5四、夹具设计91、确定设计方案102计算夹紧力并确定螺杆直径113定位精度分析11五、心得体会12参考文献13机械制造课程设计一、零件的分析1、零件的作用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M10螺杆与汽缸盖相连，1.5mm轴向槽用于锁紧摇杆轴，使之不转动。汽缸盖内每缸四阀使燃烧室充气最佳，气门由摇杆凸轮机构驱动，摩擦力小且气门间隙由液压补偿。这种结构可能减小燃油 消耗并改善排放。另外一个优点是减小噪音，这种结构使3.0升的TDI发动机运孔的尺寸精度以及下端面0.1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0.08。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。2、零件的工艺分析该零件其材料为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。HT200的机械加工工艺性很好，切削非常容易，普通的高速钢刀具就可以满足要求，当然用硬质合金刀具更好。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1.5mm轴向槽的加工。二、工艺规程定性设计1、定位基准的选择定位基准的选择：精基准的选择：该零件摇臂轴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。16mm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。此外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。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，而且此处很明显上端面的面积比较大，很适合做粗基准，所以粗基准为上端面。镗削16mm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。此种定位方案须在两个螺钉孔（10.5）已经打好之后再加工16mm孔的时候才能使用，并且考虑到两个螺钉孔的精度要求不是很高，螺钉孔是非重要面，先面后空原则，先重要后其他原则都与其冲突，所以此种方案此处不适宜。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R12的外圆柱表面进行定位，再加底面实现完全定位。此方案也不好，因为此零件R12的外圆处有筋板，还有凸台，所以v型块不好放置。方案吗三：用底面定位高度方向自由度，用事先加工好的左（或右）两端面定位旋转自由度，R12外圆的宽度方向上的母线定位宽度方向的移动自由度。此方案最好因为观察16mm孔位虽垂直度要求比较高，但置度要求非常不高，高度38的公差为0.4，自由公差（12级0。25）之外，所以这样保证精度上是没问题的。操作方便，简单。所以以此种方法定位。2、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：上下端面粗铣精铣左右端面粗铣精铣镗孔粗镗精镗2-10.5孔钻孔1.5mm槽精铣拟订加工路线方案，如下表：工序号工序名称机床设备刀具量具定位基准01铸造02时效03涂漆04粗精铣下端面X51铣床立铣刀游标卡尺上端面05粗精铣上端面X51铣床立铣刀游标卡尺下端面06粗精铣左端面X51铣床立铣刀游标卡尺下端面和底座侧面07粗精铣右端面X51铣床立铣刀游标卡尺下端面和左端面08粗精镗孔卧式镗床镗刀游标卡尺和塞规下端面和左（右）端09钻孔摇臂钻床麻花钻游标卡尺下端面和16孔10割槽X613卧铣锯片铣刀塞尺和游标卡尺下端面三、工艺规程定量设计1、机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择砂型机器造型铸件毛坯。查机械加工余量手册第120页表5-3选用铸件尺寸公差等级为CT11。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。参考文献表2.3-12；用查表方法确定各表面的加工余量如下表所示： 下端面的加工 工序名称工序间余量经济精度与粗糙度基本尺寸标注工序尺寸精铣下端面0.5IT8 Ra6.35858h8(0/-0.046)粗铣下端面1.5IT12 Ra12.558.558.5h12(0/-0.3) 上端面的加工工序名称工序间余量经济精度与粗糙度基本尺寸标注工序尺寸精铣下端面0.5IT8 Ra6.36060h8(0/-0.046)粗铣下端面1.5IT12 Ra12.560.562h12(0/-0.3)由此可得到铸件的标注，由上面分析可得铸造公差是CT11,可知上下端面的余量是4mm，根据GB/T6414-1999可以写出高度方向铸件尺寸的标注应为64（+2/-2）。左端面的加工工序名称工序间余量经济精度与粗糙度基本尺寸标注工序尺寸精铣左端面0.5IT7 Ra6.316.516.5h7(0/-0.018)粗铣左端面1.5IT11 Ra12.517.017h11(0/-0.11)机加工前要求基本尺寸18.5铸造公差CT11，公差值3.2所以毛抷应该为20.1(1.6/-1.6),调整成20(1.6/-1.6).右端面的加工工序名称工序间余量经济精度与粗糙度基本尺寸标注工序尺寸精铣右端面0.5IT7 Ra6.314.514.5h8(0/-0.018)粗铣右端面1.5IT11 Ra12.515.015h11(0/-0.11)右端面到中心线的距离和左端面相差2，为方便起见，毛抷做成对称结构，所以基本尺寸取40，查的铸造公差为(CT11)3.6,所以毛抷两端面标注为40(+1.8/-1.8)。16孔的加工工序名工序余量经济精度和粗糙度基本尺寸工序尺寸标注半精扩孔0.5IT10 Ra3.21616H10(+0.01/0)粗扩孔1IT11 Ra12.51515H11(+0.11/0)铸造公差CT11(3.0mm)，由此得铸件尺寸标注应为11.5(+1.5/-1.5)确定毛坯图：详见毛坯图2、切削用量及基本工时的确定2.1确定切削用量及基本工时工序：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3机床：X51立式铣床；刀具：立铣刀。铣削宽度ae90,深度ap6,齿数z=12,故根据机械制造工艺设计简明手册表3.1，取刀具直径d0=80。根据切削用量手册后表3.16，选择刀具前角00后角016，副后角0=8，刃倾角：s=10,主偏角Kr=60,过渡刃Kr=30,副偏角Kr=5。(2)切削用量1）确定切削深度ap 根据手册等，选择ap=1.15，两次走刀即可完成。2）确定每齿进给量fz 由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端机床功率为4.5kw（据简明手册表4.2-35，X51立式铣床）选择： fz=83.9mm/min。3）确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直d0=80，故刀具使用寿命T=180min（据简明手册表3.8）。4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf根据切削手册表3.16，当d0=80，Z=12，ap7.5，fz0.18mm/z时，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：kMV= 1.0，kSV= 0.8。 切削速度计算公式为：其中 ，将以上数据代入公式：确定机床主轴转速： 。根据简明手册表4.2-36，选择,因此，实际进给量和每分钟进给量为：=5)校验机床功率 根据切削手册表3.24，近似为,根据机床使用说明书，主轴允许功率。故校验合格。最终确定: 6)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 粗铣上端面粗铣上端面： 刀具，机床与上到工序相同，得出 , 工序 粗铣左右端面计算切削用量： =2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：钻孔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08# 精铣下端面与工序01#相同。工序09# 精铣上端面与工序02#相同.工序10# 精铣左右端面与工序03#相同工序11#钻通孔16，工序步骤与工序20#相同，代入数据得出结果: , 工序：镗孔镗孔到16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160.08，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：计算切削基本工时：工序：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： 四、夹具设计 本次设计的夹具为第2道工序粗精铣顶面。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切削力之间的关系夹安全系数在夹紧力与切削力方向相反后时，由前面的计算可知所以参考文献3表1-24，从强度考虑，用一个M10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，又因为镗套与镗杆18 H6（+0.030）/h5(0-0.009)，其最大间隙为Xmax=0.013+0.009=0.022mm=0.022/310=0.00007被加工孔的长度为42mm取两孔同轴度误差为0.03mm则 所以又因为：0.0360.050.0060.06所以夹具能满足零件加工精度的要求。五、心得体会为期两周的机械制造技术基础课程设计已经结束了，这次课程设计，使我有了一次接近实战的经历，一遍又一遍计算，错了又重来，一次又一次的修改设计方案，但每当看到自己的设计成果，心中总有一丝成就感。这次设计中我选择的课题是195柴油机摇臂轴座，由于以前接触的知识不多，所以的借了好几本书，查找有关资料，吸取了以往的盲目计算的经验，在做整个的设计前我先对设计题目进行了分析，大致确定了设计方案。在设计过程中，我对设计思路的把握能力也得