机械工艺夹具毕业设计160气门摇轴支座说明书
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机械工艺夹具毕业设计160气门摇轴支座说明书,机械毕业设计论文
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毕 业 设 计 (论 文 ) 气门摇杆轴支座工艺工装设计 Valve rocker bearing for tooling design 系 名： 机械工程系 专业班级： 机电 学生姓名： 学 号： 指导教师姓名： 指导教师职称： nts 1 目录 摘要 . 3 引 言 . 4 第一章 零件的分析 . 5 第二章 工艺规程的设计 . 6 2.1 确定毛坯的的制造形式 . 6 2.2 制订工艺路线 . 6 2.3 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 6 2.4 确定切削用量及基本工时 . 7 第三章 专用夹具的设计 . 14 3.1 铣 E、 B 端面 的夹具设 计 . 14 3.1.1 问题的提出 . 14 3.1.2 定位基准的选择 . 14 3.1.3 定位元件的设计 . 14 3.1.4 切削力及夹紧力计算 . 14 3.1.5 定向键与对刀装置 设计 . 16 3.1.6 夹具设计及操作简要说明 . 17 3.2 钻 、扩、铰 16 孔 的夹具设计 . 20 3.2.1 问题提出 . 20 3.2.2 定位基准的选择 . 20 3.2.3 定位元 件的设计 . 20 nts 2 3.2.4 切削力及夹紧力计算 . 20 3.2.5 夹具设计及操作简要说明 . 20 总 结 . 23 致 谢 . 24 参 考 文 献 . 25 nts 3 气门摇杆轴 支座 摘 要 ： 本设计所设计的零件是柴油机中摇杆结合部分的气门摇杆轴支座，气门摇杆轴支座是柴油机摇杆座的结合部分，它是柴油机一个重要零件。其中摇杆轴装在 20（ +0.06+0.1）孔中，轴上两端各装一进气门摇杆；摇杆座通过两个 13孔用 M12 螺杆与汽缸盖相连， 3mm 轴向槽用于锁紧摇杆轴，使其不能转动。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。 关键词 ： 气门摇杆轴支座；工艺性；加工工艺性 ABSTRCT： The design of the parts of diesel engine valve rocker shaft rocker with bearing, valve rocker shaft bearing of diesel engine rocker seat is combined, it is one of the important parts of diesel engine. The rocker shaft mounted in a20( + 0.06 - + 0.1) hole, shaft are respectively installed with a valve rocker; rocker seat through two than13holes with screw and cylinder cover connected M12,3mm axial groove for locking rocker shaft, so that it cant move. The inside of the cylinder head of four valve per cylinder combustion chamber inflatable best, valve consists of a rocker cam drive, small friction force and the valve clearance by the hydraulic compensation. This structure can reduce fuel consumption and emission. Key words: valve rocker shaft support; technology; processing technology 引 言 nts 4 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 气门摇杆轴支座 的 加工工艺规程及其 铣 50 底面与粗车、半精车、精车 16孔 的夹具设计 是在学完了机械制图、机械制造技 术基础、机械设计、机械工程材料 等进行 设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。 本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。 第一章 零件的分析 nts 5 气门摇杆轴支座共有六 组 加工表面，现分述如下： 1、 50底 面 2、 上 端面 3、 2- 13孔 4、 轴向槽 5、 2- 32端面 6、 20孔 第二章 工艺规程的设计 nts 6 2.1 、确定毛坯的的制造形式 由 零件 图可知，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，下底面，左右两端面， 2- 13孔， 20（ +0.06+0.10）孔以及 3mm 宽的轴向槽。其中 20（ +0.06+0.10）孔的尺寸精度以及下端面相对于 20（ +0.06+0.10）孔轴线的平行度及左右端面的尺寸精度，直接影响到进气孔与排气门的转动精度和密封性。因此，需要先以上端面为粗基准加工下端面，再以下端面为精基准加工上端面，最后加工 20（ +0.06+0.10）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。由机械加工工艺手册中有关孔的加工的经济精度机床能达到的位置精度可知，上述要深圳市可以达到的零件结构的工艺性也是可行的。 根据零件材料确定毛坯为铸件，已知零件的类型为大批量生产，故毛坯的铸造方法用砂型机器造型。此外，为消除残余应力，铸造后安排人工时效处理。由机械加工工艺手册查得该种铸造公差等级为 CT1011，加工余量等级 MA 选择 H级。 2.2 、制订工艺路线 （ 1）、工艺路线方案一： 工序 10：铸造 工序 20：时效 工序 30： 粗、精铣 50底面 工序 40： 粗铣上端面 工序 50： 钻 2- 13 通孔 工序 60： 铣轴向槽 工序 70：粗车、半精车、精车 左右两 32 端面 工序 80：钻 18 的孔，扩孔至 19.8、铰孔至 20，倒角 工序 90： 清洗去毛刺 工序 100：验收 工序 110：入库 （ 2）、工艺路线方案二： 工序 10：铸造 工序 20：时效 工序 30： 粗、精铣 50底面 工序 40： 粗铣上端面 工序 50： 铣轴向槽 工序 60：粗车、半精车、精车 左右两 32 端面 工序 70：钻 18 的孔，扩孔至 19.8、铰孔至 20，倒角 工序 80： 钻 2- 13 通孔 工序 90： 清洗去毛刺 工序 100：验收 工序 110：入库 （ 3）、工艺方案的分析： 上述两个工艺方案的特点在于： 方案一与方案二的区别是：方案一把钻 2- 13nts 7 孔放的相对靠前，这样做为后面工序的加工提供了定位基准，节约了夹具设计的时间，提高了生产效率，故我们采用方案一： 具体的工艺过程如下： 工序 10：铸造 工序 20：时效 工序 30： 粗、精铣 50底面 工序 40： 粗铣上端面 工序 50： 钻 2- 13 通孔 工序 60： 铣轴向槽 工序 70：粗车、半精车、精车 左右两 32 端面 工序 80：钻 18 的孔，扩孔至 19.8、铰孔至 20，倒角 工序 90： 清洗去毛刺 工序 100：验收 工序 110：入库 2.3、机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 “ 气门摇轴支座”零件材料 HT200，毛坯的重量约为 1.4g，生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。 1、 50 底 面，表面粗糙度为 Ra6.3，查切削用量手册表 2-8 得，单边总余量 Z=2.0 粗铣 单边余量 Z=1.5 精铣 单边余量 Z=0.5 2、 上 端面，表面粗糙度为 Ra6.3，查切削用量手册表 2-8 得，单边总余量 Z=2.0 粗铣 单边余量 Z=1.5 精铣 单边余量 Z=0.5 3、 2- 13孔 ，因孔的尺寸不大，很难铸造成型，故采用实心铸造 4、 轴向槽 ， 因尺寸不大，很难铸造成型，故采用实心铸造 5、 32 端面 ，表面粗糙度为 Ra1.6，查切削用量手册表 2-8 得，单边总余量 Z=2.0 粗车 单边余量 Z=1.5 半 精 车 单边余量 Z=0.4 精车 单边余量 Z=0.1 6、 20孔 ，因孔的尺寸不大，很难铸造成型，故采用实心铸造 7、 不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。 2.4、 确定切削用量及基本工时 工序 10：铸造 工序 20：时效 工序 30： 粗、精铣 50底面 工步一：粗铣 50 底面 1. 选择刀具 刀具选取端铣刀，刀片采用 YG8, mma p 5.1 ， mmd 600 ， min/85 mv ， 4z 。 nts 8 2. 决定铣削用量 1） 决定铣削深度 因为加工精度相对较高，故分两次（即粗铣、精铣）完成，则 mma p 5.1 2） 决定每次进给量及切削速度 根据 X51型铣床说明书，其功率为为 4.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 mmf z ，则 m in/2.45160 8510001000 rd vn s 按机床标准选取wn 475 min/r m in/5.89m in/1000 475601000 mmdnv w 3） 计算工时 切削工时： mml 25 ， mml 5.11 ， mml 32 ，则机动工时为 m in311.02.0475 35.12521 fn llltwm工步二：精铣 50底面 1. 选择刀具 刀具选取端铣刀，刀片采用 YG8, mma p 5.0 ， mmd 400 ， min/85 mv ， 4z 。 2. 决定铣削用量 1） 决定铣削深度 因为加工精度相对较高，故分两次（即粗铣、精铣）完成，则 mma p 5.0 2） 决定每次进给量及切削速度 根据 X51型铣床说明书，其功率为为 4.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 mmf z ，则 m in/2.45160 8510001000 rd vn s 按机床标准选取wn 675 min/r m in/5.89m in/1000 475601000 mmdnv w 3） 计算 工时 nts 9 切削工时： mml 25 ， mml 5.01 ， mml 32 ，则机动工时为 m in30.02.0475 35.02521 fn llltwm工序 40： 粗铣上端面 1. 选择刀具 刀具选取端铣刀，刀片采用 YG8, mma p 0.2 ， mmd 300 ， min/85 mv ， 4z 。 2. 决定铣削用量 1） 决定铣削深度 因为加工精度相对不高，故一次加工即可完成，则 mma p 0.2 2） 决定每次进给量及切削速度 根据 X51型铣床说明书，其功率为为 4.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 mmf z ，则 m in/3.90230 8510001000 rd vn s 按机床标准选取wn 900 min/r m in/8.84m in/1000 900301000 mmdnv w 3） 计算工时 切削工时： mml 45 ， mml 0.21 ， mml 32 ，则机动工时为 m in278.02.0900 30.24521 fn llltwm工序 50： 钻 2- 13 通孔 确定进给量 f ：根据参考文献 表 2-7，当钢的 MPab 800，mmd 130 时， rmf /47.039.0 。由于本零件在加工 13 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 0.75，则 rmmf /35.029.075.047.039.0 根据 Z525 机床说明书，现取 rmmf /25.0 切削速度：根据参考文献 表 2-13 及表 2-14，查得切削速度min/18 mv 所以 nts 10 m in/9.44013 1810001000 rd vnws 根据机床说明书，取 min/475 rnw ，故实际切削速度为 m in/4.19100 0 47513100 0 mndv ww 切削工时： mml 78 ， mml 5.61 ， mml 32 ，则机动工时为 m in736 8.025.047535.67821 fnllltwm总的工时： T=2 mt=1.474min 工序 60： 铣轴向槽 选择刀具 刀具选 取锯片铣刀，刀片采用 YG8, mma p 0.3 ， mmd 800 ， min/75 mv ， 4z 。 2. 决定铣削用量 1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mma p 0.3 2） 决定每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2.0 mmf z ，则 m in/6.2 9 880 751 0 0 01 0 0 0 rd vn s 按机床标准选取wn 275 min/r min/1.691000 275801000 mdnv w 当wn 275r/min 时 rmmznff wzm /2 2 02 7 542.0 按机床标准选取 rmmfm /2003） 计算工时 切削工时： mml 451 ， mml 22 ，则机动工时为 nts 11 m in909.02.0275 24521 fn lltwm工序 70：粗车、半精车、精车 左右两 32 端面 工步一：粗车 左右两 32端面 1） 车削深度，表面粗糙度为 Ra1.6，故可以选择 ap=1.5mm，三次走刀（粗车、半精车、精车）即可完成所需长度。 2）机床功率为 7.5kw。查切削手册 f=0.140.24mm/z。选较小量 f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为 1.01.5mm。 查切削手册表 3.8， 寿命 T=180min 4） 计算切削速度 按切削手册，查得 Vc 98mm/s， n=439r/min,Vf=490mm/s 据 CA6140卧式车床 车床参数，选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s 则实际切削速度 V c=3.14 80 475/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=475/(300 10)=0.16mm/z。 5)校验机床功率 查切削手册 Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为 PcmPcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.5mm， nc=475r/min,Vfc=475mm/s， V c=119.3m/min， f z=0.16mm/z。 6）计算基本工时 tm L/ Vf=(16+1.5+3)/（ 475 0.16） =0.2697min。 总的工时： T=2 tm =0.539min 工步二：半精车 左右两 32端面 1） 车削深度，表面粗糙度为 Ra1.6，故可以选择 ap=0.4mm，三次走刀（粗车、半精车、精车）即可完成所需长度。 2）机床功率为 7.5kw。查切削手册 f=0.140.24mm/z。选较小量 f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后刀面最大磨损为 1.01.5mm。 查切削手册表 3.8，寿命 T=180min 4） 计算切削速度 按切削手册，查得 Vc 98mm/s， n=439r/min,Vf=490mm/s 据 CA6140卧式车床 车床参数，选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s 则实际切削 速度 V c=3.14 80 475/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=475/(300 10)=0.16mm/z。 5)校验机床功率 查切削手册 Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为 PcmPcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.5mm， nc=475r/min,Vfc=475mm/s， V c=119.3m/min， f z=0.16mm/z。 6）计算基本工时 tm L/ Vf=(16+0.4+3)/（ 475 0.16） =0.2553min。 总的工时： T=2 tm =0.511min 工步三 ： 精车左右两 32端面 1） 车削深度，表面粗糙度为 Ra1.6，故可以选择 ap=0.1mm，三次走刀（粗车、半精车、精车）即可完成所需长度。 2）机床功率为 7.5kw。查切削手册 f=0.140.24mm/z。选较小量 f=0.14 mm/z。 nts 12 3） 查后刀面最大磨损及寿命 查切削手册表 3.7，后 刀面最大磨损为 1.01.5mm。 查切削手册表 3.8，寿命 T=180min 4） 计算切削速度 按切削手册，查得 Vc 98mm/s， n=439r/min,Vf=490mm/s 据 CA6140卧式车床 车床参数，选择 nc=475r/min,Vfc=475mm/s 则实际切削速度 V c=3.14 80 475/1000=119.3m/min,实际进给量为 f zc=V fc/ncz=475/(300 10)=0.16mm/z。 5)校验机床功率 查切削手册 Pcc=1.1kw,而机床所能提供功率为 PcmPcc。故校验合格。 最终确定 ap=1.5mm， nc=475r/min,Vfc=475mm/s， V c=119.3m/min， f z=0.16mm/z。 6）计算基本工时 tm L/ Vf=(16+0.1+3)/（ 475 0.16） =0.2513min。 总的工时： T=2 tm =0.503min 工步四：倒角 工序 80：钻 18 的孔，扩孔至 19.8、铰孔至 20，倒角 工步一钻孔至 18 确定进给量 f ：根据参考文献表 2-7，当钢的 MPab 800，mmd 180 时， rmf /47.039.0 。由于本零件在加工 18 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数 0.75，则 rmmf /35.029.075.047.039.0 根据 Z525 机床说明书，现取 rmmf /25.0 切削速 度：根据参考文献表 2-13 及表 2-14，查得切削速度min/18 mv 所以 m in/5.31818 1810001000 rd vnws 根据机床说明书，取 min/275 rnw ，故实际切削速度为 m in/5.15100 0 27518100 0 mndv ww 切削工时： mml 42 ， mml 91 ， mml 32 ，则机动工时为 m in785.025.0275394221 fnllltwm工步二：扩孔 mm8.19 利用钻头将 mm18 孔扩大至 mm8.19 ，根据有关手册规定，扩钻的切nts 13 削用量可根据钻孔的切削用量选取 rmmff/87.0585.075.065.08.12.18.12.1 钻 根据机床说明书，选取 rmmf /15.0 m in/461231213121 mvv 钻则主轴转速为 m i n/346.51 rn ，并按机床说明书取min/68 rn w ，实际切削速度为 min/2.41000 688.191000 mndv ww 切削工时： mml 42 ， mml 9.01 ， mml 32 ，则机动工时为 m in184.157.06839.04221 fnllltwm工步三：铰 mm10.006.020 孔 根据参考文献表 2-25， rmmf /4.02.0 ， min/128 mv ，得 m in/65.2548.169 rns 查参考文献表 4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取rmmf /10.0 ， min/198 rn w ，实际切削速度 min/33.9 mv 。 切削工时： mml 42 ， mml 1.01 ， mml 32 ，则机动工时为 m in782.210.019831.04221 fnllltwm工序 90： 清洗去毛刺 工序 100：验收 工序 110：入库 第三章 专用夹具的设计 nts 14 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹 具。有老师分配的任务，我被要求设计 工序 30:粗、精铣 50底面 工序 70： 粗车、半精车、精车 32两端面， 选用机床： X51铣床， CA6140车床 3.1、 铣 50 底 面的夹具设计 3.1.1 问题的提出 本夹具主要用于粗、精铣 50 底面 ， 属于工序 30 3.1.2 定位基准的选择 以上端面作为定位基准，工件的 2- 20 外圆面作为辅助基准，来实现工件的完全定位。 3.1.3 定位元件的设计 定位基准为上端面及工件 2- 20 外圆面，对应该的定位元件分别为：夹具体表面，固定 V型块，活动 V型块。 3.1.4 切削力及夹紧力计算 （ 1）刀具： 采用 端铣刀 60mm 机床： X51立式 铣床 由 3 所列公式 得 FVFzFwqueyzXpFndzafaCF0 查表 9.4 8 得其中： 修正系数 0.1vk30FC 83.0Fq 0.1FX 65.0Fy 83.0Fu 8Pa z=24 0Fw 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。 安全系数 K=4321 KKKK其中： 1K 为基本安全系数 1.5 nts 15 2K 为加工性质系数 1.1 3K为刀具钝化系数 1.1 4K 为断续切削系数 1.1 所以 NKFF 7.1775 （ 2） 夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 FKffN 21 其中 f为夹紧面上的摩擦系数，取 25.021 ff F= zP +G G为工件自重 Nff FN 4.355121 夹紧螺钉： 公称直径 d=8，材料 45钢 性能级数为 6.8级 MPaB 1006 M P aBs 480108 螺钉疲劳极限： M P aB 19260032.032.01 极限应力幅： M Pakkk ma 76.511l i m 许用应力幅： M P aS aaa 3.17l i m 螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 ss s=3.54 取 s=4 得 MPa120 8.2242c HdF 满足要求 M P adNc1543.1 2 nts 16 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠， 3.1.5定向键与对刀装置设计 定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台 T形槽 的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。 根据 GB2207 80定向键结构如图所示： o图 3.3 夹具体槽形与螺钉图 根据 T形槽的宽度 a=18mm 定向键的结构尺寸如下 ： 表 3.1 定向键 数据表 B L H h D 1h 夹具体槽形尺寸 2B 2h 公称尺寸 允差 d 允差 4d 公称尺寸 允差 D 18 -0.011 -0.027 25 12 5 12 6.8 17 +0.023 6 对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。 塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示： nts 17 标记 四周倒圆图 3.5 平塞尺 图 塞尺尺寸为： 表 3.2 平塞尺 尺寸表 公称尺寸 H 允差 d C 2 -0.006 0.25 3.1.6 夹具设计及操作简要说明 本工件采用夹具体表面、固定 V 型块、活动 V 型 块来实现工件的定位， 夹紧则是通过调节活动 V 型块来实现， 这样操作简单，迅速，特别适合 大 批量生产，总体来说这套夹具是非常不错的。能满足批量生产要求 nts 18 夹具装配图如下 ： nts 19 夹具图附图如下： nts 20 3.2、 粗车、半精车、精车 32 两端面 的夹具设计 3.2.1问题提出 本夹具主要用来 粗车、半精车、精车 32两端面，属于工序 70. 3.2.2 定位基准的选择 以 50底面及 2- 13孔作为定位基准。 3.2.3定位元件的设计 本工序选用的定位基准为 50底面及 2- 13孔， 工件被完全定，所选的定位元件为：分度盘表面、圆柱销、菱形销（即削边销）。 3.2.4切削力和夹紧力的计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔 加工， 钻 削力。由切削手册得： 钻削力 6.08.026 HBDfF 式（ 5-2） 钻削力矩 6.08.09.110 HBfDT 式（ 5-3） 式中： 10.5D mm m a x m a x m i n11 1 8 7 1 8 7 1 4 9 1 7 433H B H B H B H B 10 .2 0f m m r 代入公式
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