机械制造技术课程设计-气门摇杆轴支座加工工艺及铣Φ32平面夹具设计.doc

辽宁工程技术大学课程设计23辽宁工程技术大学机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计题 目：气门摇杆轴支座机械加工工艺规程及铣32平面夹具设计全套图纸加扣3012250582 班级：流体11-1班 姓名： 学 号： 指导教师： 完成日期：2014年7月10日23任 务 书一、设计题目:气门摇杆轴支座机械加工工艺规程及铣32平面夹具设计二、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，完成图纸和说明书的输出打印。8第2021天，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 。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其夹具设计。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铣左端面工艺装备夹具设计，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 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 milling 3mm groove equipment fixture design process, I learned a lot of machining expertise and practical content.目 录1零件的分析81.1零件的作用81.2零件的工艺分析82.1确定毛坯种类82.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量：92.3绘制铸件零件图：103、 拟定零件工艺路线103.1定位基准的选择：103.2表面加工方法的确定：113.3加工阶段的划分：113.4工序的集中和分散：113.5工序顺序的安排：123.5.1、机械加工工序123.6确定工艺路线：123.7选择加工设备及刀、夹、量具134、 切削用量、时间定额的计算135、 机床夹具设计165.1问题的提出：165.2夹具设计的有关计算：165、 学习体会196、 参考文献201零件的分析1.1零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。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发动机运转极端平稳。1.2零件的工艺分析零件的材料为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。以下是气门摇杆轴支座需要加工的表面以及加工表面之前的位置要求。该零件上主要加工面为上端面，下端面，左右端面。1、2*13mm孔和20（+0.1+0.06）mm孔以及3mm轴向槽的加工。2、 左右端面0.06mm的平面度3、 上端面的加工精度及下表面加工精度与平行度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。2确定毛坯2.1确定毛坯种类零件材料为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。查机械制造技术基础课程设计指导书表2-1选用铸件尺寸公差等级为CT-10。表2-5选用加工余量等级1为G。2.2确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量：查机械制造技术基础课程设计指导书，选用加工余量为MA-G级，并查表2-4确定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示：项目/mm机械加工余量/mm尺寸公差/mm备注32上端面表2-31.4表2-4支座下底端面表2-31.4表2-432左右端面表2-30.5表2-42.3绘制铸件零件图：3、 拟定零件工艺路线3.1定位基准的选择：定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，定位基准选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。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，所以粗基准为上端面。加工左右两端平面时,为了保证位置度求,采用一面两孔定位,限制六个自由度,用下端面与两13孔作为定位基准. 镗削20mm孔的定位夹紧方案为：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。精基准的选择：主要考虑基准重合问题，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。20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。3.2表面加工方法的确定：根据气门摇杆轴支座零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法如表加工表面尺寸精度表面粗糙度加工方案32上端面IT1012.5粗铣支座下底端面IT96.3 粗铣精铣32左右端面IT71.6粗铣精铣13 内表面IT1012.5钻铰20 内表面IT1212.5钻铰3mm 轴向槽IT1012.5粗铣3.3加工阶段的划分：该零件加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工，半精加工和精加工几个阶段。这是由于粗加工工序的切削余量大，因此切削力、夹紧力必然大，加工后容易产生变形。粗、精加工分开后，粗加工产生的变形可以在半精加工中修正；半精加工中产生的变形可以在精加工中修正。这样逐步减少加工余量，切削力及内应力的作用，逐步修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术条件。3.4工序的集中和分散：气门摇杆轴支座加工工序安排应注意两个影响精度的因素：（1）气门摇杆轴支座的刚度比较低，在外力作用下容易变形；（2）铸件切削时会产生较大的残余内应力。因此在气门摇杆轴支座加工工艺中，各主要表面的粗精加工工序一定要分开，且采用大批生产，减少辅助时间，所以采用工序集中原则。3.5工序顺序的安排：3.5.1、机械加工工序 （1）先基准后其他 （2）先粗后精 （3）先主后次 （4）先面后孔3.6确定工艺路线：表3-2 气门摇杆轴支座工艺路线及设备、工装的选用工序号工序名称机床设备刀具量具1铣支座上端面X5020A立式铣床端面铣刀游标卡尺2粗铣支座下端面X5020A立式铣床端面铣刀游标卡尺3精铣支座下端面X5020A立式铣床端面铣刀游标卡尺4粗铣支座32左右表面X5020A立式铣床端面铣刀游标卡尺5精铣支座32左右表面X5020A立式铣床端面铣刀游标卡尺6粗磨支座32左右表面M7350立式磨床砂轮游标卡尺7精磨支座32左右表面M7350立式磨床砂轮游标卡尺8加工13的孔Z5125A立式钻床13麻花钻，铰刀塞规卡尺、内径百分表9加工20的孔Z5125A立式钻床20麻花钻扩刀，铰刀塞规卡尺、内径百分表10锪有平行度要求表面X62W 立式锪床锪刀游标卡尺11倒角平锉深度游标卡尺12精铣3mm 轴向槽X62组合夹具或专用工装槽铣刀卡规，深度游标卡尺13清洗清洗机14检验百分表,三用游标卡尺检验样板,三棱平尺塞规3.7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，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，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，专用夹具及游标卡尺。钻2-18mm孔：采用Z3025B*10，通用夹具。刀具为d为18.0的直柄麻花钻。钻18孔：钻孔直行为18mm，选择摇臂钻床Z3025采用锥柄麻花钻，通用夹具及量具。铣3mm槽：采用3mm的锯片铣刀，选择X61卧式铣床。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4、 切削用量、时间定额的计算定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，定位基准选择得正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。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，所以粗基准为上端面。加工左右两端平面时,为了保证位置度求,采用一面两孔定位,限制六个自由度,用下端面与两13孔作为定位基准. 镗削20mm孔的定位夹紧方案为：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。精基准的选择：主要考虑基准重合问题，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。20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。工序 粗、精铣左右端面 （1） 粗铣1）、选择刀具：根据工艺手册表3.1-27，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，其参数为：铣刀外径d0=100mm，铣刀齿数Z=10。2）、确定铣削深度a p：单边加工余量Z=0.27，余量不大，一次走刀内切完，则：a p=mm3）、确定每齿进给量fz:根据切削手册表3.5，用硬质合金铣刀在功率为4.5kw的X51铣床加工时，选择每齿进给量fz=0.140.24mm/z，由于是粗铣，取较大的值。现取：fz=0.18mm/z4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.01.5mm，现取1.2mm，根据切削手册表3.8铣刀直径d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。5）、确定切削速度Vc：根据切削手册表3.16可以查Vc：由 ap=mm fz=0.18mm/z，查得Vc=77mm/z n=245mm/z V=385mm/z根据X1632型立铣床说明书（表4.2-35）nc=255 r/min Vc=400 mm/min (横向)6）、计算基本工时：l=47mm l2=2 T=0. min）精铣1）、选择刀具：根据工艺手册表3.1-27，选择用一把YG6硬质合金端铣刀，铣刀外径d0=100mm，铣刀齿数Z=102）、确定铣削深度ap：由于单边加工余量Z=1，故一次走刀内切完，则：a p= 1 mm3）、确定每齿进给量fz:由切削手册表3.5，用硬质合金铣刀在功率为4.5kw的X51铣床加工时，选择每齿进给量fz=0.140.24mm/z，半精铣取较小的值。现取：fz=0.14mm/z4）、选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度：根据切削手册表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.01.5mm，现取1.2mm，根据切削手册表3.8铣刀直径d0=100mm的硬质合金端铣刀的耐用度T=180min。5）、确定切削速度Vc：根据切削手册表3.16可以查Vc：由 ap4mm z=0.14mm/z，查得：Vc=110mm/z n=352mm/z V=394mm/z根据X1632型立铣床说明书（表4.2-35）nc=380 r/min Vc=400 mm/min (横向)6）、计算基本工时：l=40 mm l2 =2 所以本工序的基本时间为： T=t1+t2=0.14+0.12=0.26min5、 机床夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设计专用夹具。按指导老师的布置，设计第07与道工序粗，精铣mm左右两端面铣床夹具。本夹具将用于X51立式铣床，刀具为YG6硬质合金端铣刀，对工件mm端面。5.1问题的提出：本夹具主要用于铣mm端面，由于该端面精度要求高，所以，在本道工序加工时，应该考虑其精度要求，同时也要考虑如何提高劳动生产率。5.2夹具设计的有关计算：5.2.1定位基准的选择： 由零件图可知，mm端面应对下端面有垂直度要求，并且左右两端面有平行度要求。为了使定位误差为零，应该选择以20孔定位的定心夹具。但这种定心夹具在结构上将过于复杂，因此这里只选用以13和下端面为主要定位基面。5.2.2切削力及夹紧力计算：刀具：YG6硬质合金端铣刀(见切削手册表3.28)其中：CF=54.5，ap=4.5，XF=0.9，fZ=0.18，YF=0.74，ae=28，UF=1.0，d0=100，qF=1.0，n=255，WF=0，Z=10F=54.54.50.90.180.742810/(1002550)166.1(N)水平分力：FH=1.1F实182.7(N)垂直分力：FV=0.3F实49.8(N)在计算切削力时，必须安全系数考虑在内。安全系数: K=K1K2K3K4。其中：K1=1.5 K2=1.1 K3=1.1 K4=1.1F=KFH=（1.51.11.11.1）182.7=364.8 (N)实际加紧力为F加= KFH/（U1*U2）=364.8/0.5=729.6 (N)其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1=U2=0.025螺母选用M16X1.5细牙三角螺纹，产生的加紧力为W=2M/D2tg(a+6055)+0.66(D3- d3 )/（D2- d2)其中： M=19000 N.M D2=14.8mm a=2029， D=23mm d=16mm解得： W=1O405 (N)此时螺母的加紧力W已大于所需的729.6的加紧力F加，故本夹具可安全工作。心轴取材料为Q235查表得Q235的许用弯曲应力为： 158Mpa弯曲应力=M/Wz=32FL/ 3.14 d3=99.4X32X0.028/3.14X(0.022)2=2.67 许用弯曲应力158Mpa 5.3定位误差分析 由于基准重合,故轴,径向尺寸无极限偏差、形状和位置公差，故径向尺寸无基准不重合度误差。即不必考虑定位误差，只需保证夹具的心轴的制造精度和安装精度。且工件是以内孔在心轴上定位，下端面靠在定位块上，该定位心轴的尺寸及公差现规定为与零件内孔有公差相同。因为夹紧与原定位达到了重合，能较好地保证了铣mm端面所得到的尺寸和下端面形位公差要求。（三）夹具结构设计及操作简要说明： 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动率。为此，在螺母夹紧时采用活动手柄，以便装卸，夹具体底面上的一对定位槽可使整个夹具在机床工作台上有正确的安装位置，以利于铣削加工。结果，本夹具总体的感觉还比较紧凑。 为了保证零件加工精度，我们采用