第三组课程设计说明书.doc

机械工程课程设计说书设计题目 气门摇杆支座 指导教师： 马苏常 设计者： 系 别： 机械工程学院 班 级： 机自0521班 学 号： 天津工程师范学院课 程 设 计 任 务 书 机械工程 学院 机自0521 班 学生 课程设计课题： “”零件的机械加工工艺规程及工艺装备一、课程设计工作日自 2008 年 6 月 30 日至 2008 年 7 月 11 日二、同组学生： 三、课程设计任务要求（包括课题来源、类型、目的和意义、基本要求、完成时间、主要参考资料等）：1设计目的：(1)能熟练运用机械制造工艺学中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确解决零件加工中的定位、夹紧、工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。 (2)提高结构设计能力。 (3)学会使用手册及图表资科。2设计要求：（生产纲领为大批量生产）(1) 零件图 一张(2) 毛坯图 一张(3) 编制工艺过程卡片和工序卡片 一套(4) 关键工序的工装夹具 一至二张(5) 夹具装配图 一张(6) 设计说明书 一份(7) 设计材料要求提交电子文档和实物资料。3主要参考资料：1 李益民机械制造工艺设计简明手册北京：机械工业出版社，1994.7，1998重印 2 赵家齐机械制造工艺学课程设计指导书北京：机械工业出版社，1986 3 张龙勋机械制造工艺学课程设计指导书及习题北京：机械工业出版社，1999 4 倪森寿机械制造工艺与装备习题集和课程设计指导书北京：化学工业出版社，2003 5 李益民机械制造工艺设计简明手册北京：机械工业出版社，1994.7，1998重印 6 袁长良机械制造工艺装备设计手册北京：中国计量出版社，1992.2 7 王绍俊机械制造工艺设计手册北京：机械工业出版社，1985 杨叔子机械加工工艺师手册北京：机械工业出版社，2002指导教师签字： 教研室主任签字： 目 录序言一、零件的工艺分析二、工艺过程设计 1定位基准的选择 2毛坯的制造形式3制定工艺路线三、加工工序设计 1确定切削用量2确定加工工序四、夹具设计 1确定设计方案 2计算夹紧力 3定位精度分析 4装配尺寸链及公差分配五、机械加工工艺过程卡片六、机械加工工序卡片七、小结八、参考文献附录1：零件图附录2：毛坯图附录3：夹具装配图附录4：夹具中主要零件的零件图(一)计算生产纲领，确定生产类型气门摇杆轴支座，该产品年产量为5000台，设其备品率为16%，机械加工废品率为2%，现判定该零件的机械加工工艺规程。技术要求1铸件应消除内应力。2未注明铸造圆角为R2R3。3铸件表面不得有粘沙，多肉，裂纹等缺陷。4允许有非聚集的孔眼存在，其直径不大于5mm，深度不大于3mm，相距不小于3mm，整个铸件上孔眼数不多于10个。5去毛刺，锐边倒钝。6涂漆按NJ226-31执行。7材料HT200。n=1件/台N=Qn（1+a%+b%）=50001（1+16%+2%）=5900件/年气门摇杆轴支座的年产量为5900件，现通过计算，该零件质量约为1.13kg。参考文献（1）表2-1，气门摇杆轴支座属轻型零件，生产类型为大批量生产。(二)零件的分析1零件的结构分析气门摇杆轴支座是柴油机的一个主要零件,是柴油机摇杆支座的结合部.20（）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螺栓与汽缸盖相连,3mm轴向槽用于锁紧摇杆轴,使之不转动。2零件的技术要求分析其材料为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，213mm孔和20（）孔，以及3mm轴向槽加工。20（）孔的尺寸精度，下端面相对于A面的平行度0.05mm和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。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。将下端面作为精基准。加工20（）孔时以下端面为定位基准，以保证孔轴相对于下端面的位置精度。（三）确定毛坯，画毛坯零件综合图根据零件材料HT200确定毛坯为铸件，又已知零件的生产纲领为5900件/年，该零件质量约为1.13kg,可知,其生产类型为大批量生产,毛坯的铸造方法采用砂型机器造型.为消除残余应力,铸造后应安排人工时效。1铸件尺寸公差分为16级，由于是大批量生产，毛坯制造方法采用砂型制造。参考文献（1）表51，铸件尺寸公差CT为10级，选取铸件错箱植为1.0mm。参考文献（1）表53，铸件基本尺寸的公差植见表1。2铸件机械加工余量（RMA）参考文献（1）表55，铸件加工余量等级为G。参考文献（1）表54，铸件基本尺寸的加工余量值见表1参考文献（1）式（52），毛坯基本尺寸R=F+2RAM+CT/2。主要毛坯尺寸及公差表1基本尺寸加工余量等级加工余量公差CT总余量毛坯尺寸828322.632342.63442G0.72.82.844.8502.85078G1.43.24.482.43零件毛坯综合图零件毛坯综合图一般包括以下内容：铸件毛坯形状、尺寸公差、加工余量与工艺余量、铸造斜度和圆度、分型面、浇冒口残根位置、工艺基准及其他工艺要求。零件毛坯综合图上技术条件一般包括以下内容（1）合金牌号。（2）铸造方法。（3）铸造的精度等级。（4）未注明的铸造斜度及圆角半径。（5）铸件的检验等级。（6）铸件的综合技术条件。（7）铸件交货状态。如允许浇冒口残根大小等。（8）铸件是否进行气压或液压实验。（9）热处理硬度。（四）工艺规程设计1定位基准的选择下端面是零件的设计基准,为避免基准不重合而产生的误差，应选下端面为定位基准，即遵循“基准重合”原则。此外，下端面的面积较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。下端面作为精基准应先进行加工，选上端面作为粗基准。2零件加工方法的选择零件的加工面有：端面，孔和轴向槽。材料为HT200。参考有关资料，其加工方法如下。上端面：表面粗糙度为Ra 12.5，粗铣即可。下端面：表面粗糙度为Ra 6.3，需粗铣，半精铣。左右端面：表面粗糙度均为Ra 1.6，需粗铣，精铣。213mm孔：钻孔。为未注公差尺寸，公差等级按IT14，表面粗糙度为Ra 6.3。20（）孔：钻孔，锪孔，铰孔。3mm轴向槽:精铣.3制订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：1.以下端面为粗基准粗铣上端面。2.以上端面为粗基准半精铣下端面。3.以右端面为粗基准精铣左端面。4.以左端面为粗基准精铣右端面。5.以下端面为精基准钻213mm孔。6.钻20（+0.1+0.006）mm孔，铰20mm孔。 7.以下底面为精基准精铣3mm轴向槽。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。选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图。1. 选择毛坯。材料HT200(灰铸铁)。毛坯尺寸：5082.2. 确定加工方法。根据加工表面的粗糙度：上端面Ra=12.5，下端面Ra=6.3, 13的Ra=12.5, 20的 Ra=3.2。切槽的Ra12.5。得各加工面的加工工序为：上端面：粗铣。下端面：半精铣, 13的孔：钻。 20的孔：钻铰。 切槽：精铣。 机床的选择：根据批量数以及加工精度要求：钻床Z3025.铣床：X60.刀具的选择：（1） 铣刀：根据铣面尺寸查表598得：锥柄硬质合金螺旋刃立铣刀： =，=,=,=-,=,=-.D=60,L=225,刃部l=60,morse=5.(2)锯片铣刀；D=500.8，L=30.07,d=130.018, =-, =,=,=-,z=16。（3）钻刀、铰刀的选择： 钻头13的：L=182,螺旋长l=101.14的：L=189,l=108.19的：L=238,l=140.22的：L=248,l=150.铰刀：20的：L=2282,l=601.5,齿数z=8.圆柱韧带f=0.20-0.30。a=.morse=2.量具的选择：7842和20，13的尺寸用精度0.02mm，测量范围0-120mm的游标卡尺。平行度，平面度，粗糙度用精度为0.01mm的百分表。工序1:(1).本工序为粗铣，材料YT200.机床X5021，工件装在V型夹具上。 确定背吃刀量： p=4.4/2=2.2(双边余量为4.4)。 进给量f=0.2-0.1mm/r. 确定铣床的强度机构 铣床允许的功率为1.5kw. 确定转速：粗铣575r/min.半精铣855r/min,精铣1180r/min.n=1000v/d.V粗= nd/1000=605753.14/1000=108.33m/min.V 半精=nd/1000=608553.14/1000=161.08m/min.V精=nd/1000=6011803.14/1000=222.3m/min.切削速度的修正系数：=./(.)=240600.170.8(80.11000)=86.66m/min.切削时间：粗=L/f.n=2.260/(0.1575)=1.14s确定切削用量:=2.2,f=0.2,n=575r/min,v=86.66 m/min. 粗=2.30s工序2:本工序为先粗铣，后半精铣。 确定背吃刀量： 粗=1.7，半精=2.2 进给量f=0.2-0.1mm/r 确定转速：粗铣575r/min.半精铣855r/min 确定切削速度：V粗= nd/1000=605753.14/1000=108.33m/min.V 半精=nd/1000=608553.14/1000=161.08m/min.确定加工时间：粗=L/f.n=1.760/(0.1575)=1.77s半精=L/f.n=0.560/(0.1855)=0.25s切削力：粗=./(.)=582/(60)=586.8N功率：=./1000=586.886.66/(100060)=0.847Kw0.847Kw1.5 Kw所以合格。确定切削用量:粗=1.7, 半精=0.5，f=0.2,n粗=575r/min,=108.33 m/min. V半精=161.08 m/min.粗=1.77s，半精=0.25s. 粗=586.8N，=0.847Kw。工序3和4:确定铣左右圆端面切削用量 ：本工序为精铣； 确定背吃刀量： 精=1.2mm， 确定进给量：f=0.1mm, 确定转速：n=1180r/min 确定切削速度：V精=nd/1000=6011803.14/1000=222.3m/min.切削速度的修正系数：=./(.)=240600.170.8(80.11000)=11.66m/min. 确定加工时间：左右= L/f.n=1.260/(0.11180)=0.7s确定切削用量:精=1.2mm，f=0.1mm,n=1180r/min=11.66 m/min. 精=0.7s。 工序5：本工序为粗加工213mm孔确定加工参数和加工时间： 确定进给量：f=0.52-=0.64mm/r,因为13mm孔和孔深78为6倍关系，查表得修正系数=0.85，所以取f=0.44 mm/r 确定切削速度：=50-70m/min 确定转速：n=1000v/(d)=100070/(3.1413)=1714 r/min.根据实际选n=1600 r/min. 确定切削速度：= nd/1000=3.14131600/1000=65.3 m/min。 确定加工时间：= L/f.n=7860/(0.441600)=6.65s 切削力：=9.8142.71N=9.8142.7131N=2620N。 切削力矩：=9.810.021=9.810.02113=17N.m确定切削用量:f=0.44 mm/r,n=1600r/min，= 65.3 m/min. =6.65s, =2620N, =17N.m工序6本工序为钻19（+0.1+0.006）mm孔，铰20mm孔。 确定进给量：f=0.7-0.86mm/r, 确定切削速度：=50-70m/min 确定转速：n=1000v/(d)=100050/(3.1419)=838 r/min.根据实际选n=1000 r/min. 确定切削速度：= nd/1000=3.14191000/1000=59.66 m/min。 确定加工时间：= L/f.n=4260/(0.71000)=4.3s切削力：=9.8142.71N=9.8142.7191N=5983N。 切削力矩：=9.810.021=9.810.02119=55.86N.m确定切削用量:f=0.7 mm/r, n=1000r/min，= 59.66 m/min. =4.3s, =5983N, =55.86N.m扩孔： 确定进给量：f=1.01.2mm/r, 确定转速：n=1000r/min 确定切削速度：=60-80m/min铰孔： 确定进给量：f=0.8-1.2mm/r, 确定转速：n=1000v/3.14d=100012/3.1420=191r/min实际取200 r/min 确定切削速；=8-12m/min = nd/1000=3.1420200/1000=12.56 m/min取=12m/min 确定背吃刀量： =0.030.06mm， 确定加工时间：= L+l1+l2/f.nl1=(D-d) cot /2+2=(20-19)/20+2=2l2=12= L+l1+l2/f.n=(42+4+2)60/(0.21600)=9s确定切削用量:f=0.8 mm/r, n=200r/min，= 12 m/min. =9s, 工序7本工序为精铣槽： 确定进给量：f=0.2mm/r, 确定转速：n=1180r/min 确定切削速度：= nd/1000=3.14501180/1000=185.53 m/min 切削力：=.z/.=30/=1616=257N 确定加工时间：= L.i/f.nI=h/=6/3=2=42602/(0.216)=26.3s确定切削用量:f=0.2 mm/r, n=1180r/min，= 185.53 m/min. =26.3s.夹具设计（一）本次设计的夹具为第1,2道工序铣削上下两端面,该夹具适用于X5012。1. 零件本工序的加工要求分析(1)以下端面为粗基准粗铣上端面.(2)以上端面为粗基准粗铣,半精铣下端面。(3)以右端面为基准铣左端面。(4)以左端面为基准铣右端面。(5)以下底面为精基准钻213孔。(6)钻19孔，铰20孔。(7)以下底面为精基准铣3mm轴向槽。2确定设计方案这道工序所加工的下端面对20（）孔轴线有较高的平行度要求。按基准重合原则并考虑到重复使用基准，则以上下端面互为基准加工。从对工件的结构形状分析，若工件以上、下端面互为基准，定位比较稳定，可靠，也容易实现。3拟订定位方案和选择定位元件（）定位方案。根据工件结构特点，其定位方案如下以下底面为定位面，在下端铸造面用夹紧元件夹紧，限制了个自由度，过定位，但当工件翻转加工时，不好夹紧，有碍定位。以下端面及浮动型块定位夹紧，限制工件个自由度，有过定位，但有利于互为基准加工，且不影响主要加工尺寸方向的定位。（）选择定位元件选择台阶面与型块作为定位面，可限制个自由度，有过定位，但不影响要加工表面的质量。（）定位误差计算。工序尺寸定位误差分析如下由于设计基准与工艺基准重合，所以，k=3.2mm由于工件表面与轴有.的平行度，则基准位移误差.mm因此定位精度足够由于加工要求不高，则其它精度可不必计算。（）确定夹紧方案根据图示气门摇杆轴支座结构，用浮动型块将工件夹紧。型块具体结构如图示。所需夹紧力公式:-实际所需夹紧力，N; K- 安全系数： f- 工件与支撑面间的摩擦系数; M-切削转矩。d =18mmf =0.3M=17N.M故 （5） 确定对刀装置1） 、根据加工要求采用JB/T8031.4-1999侧装对刀块； 塞规符合JB/T8032.1-19999,基本尺寸及偏差。2） 、计算对刀尺寸H和B将尺寸化为双相对称偏差，既 H=77.63-2=75.63mm公差取工件相应公差的1/3，既： 1/3x3.21.06mm H=75.630.53mm B=1/2x8+2=6mm其公差取为1/3 x 2mm=0.6mm故 B=60.6mm(6) 、夹具精度分析和计算本夹具总图上与工件加工精度直接有关的技术要求如下：定位件与对刀间的位置尺寸75.630.53mm，60.6mm。对刀塞规厚度尺寸2mm。对刀装置工作表面对夹具安装面的平行度和垂直度公差为0.05mm。（7） 尺寸78h14的精度分析：定位误差 调整误差 安装误差 按式 故此夹具能保证T8mm的尺寸。（8） 绘制夹具总图及夹具零件图样夹具设计（二）1、 零件本工序的加工要求分析：这道工序所加工的是第六道工序钻铰。左右端面及上下端面对孔轴线都有较高的行位要求。本工序使用机床为Z3025，刀具为锥柄麻花钻、通用铰刀。2、 确定夹具类型本工序所加工孔，其轴线平行于上下端面，垂直于左右端面，孔径不大，工件质量较小，生产质量较大，因此采用快换钻套。3、 拟定定位方案根据工件结构特点，其定位方案如下1） 用浮动V型块对R10的外圆柱表面进行定位，再加上下地面实现完全定位，用镗削方法加工。2） 用圆柱销与菱形销定位两个的孔，再加上下地面定位实现，两空一面实现完全定位。比较上述两种定位方案，因孔为较小，所以不宜用镗削。初步确定用方案二。4、 选择定位元件选择下底面定位及圆柱销与菱形销定位。5、 定位误差计算1） 加工孔时定位误差计算由于基准重合，故。基准位移误差为孔的加工精度和下地面与轴线的平行度：故 定位误差为 由