《机械制造技术》课程设计 --气门摇杆轴支座设计

机械制造技术 课程设计说明书 班级： 学生姓名： 学号： 指导教师： XX 学院机械工程学院 2010 年 6 月 11 日 机械制造技术课程设计任务书 按照分组要求（全班同学共 62 人，分为 16 个小组，每组 3-4 名同学） ，每组同学在提供的备选题中选择一 种零件。 一、设计题目： 编制零件机械加工工艺规程。 二、设计依据： 零件资料： （每小组）该零件图样一张； 生产纲领：年产量 6000 件/年； 生产班次：每日 1 班，全年按 300 天计算。 三、设计内容： # 、绘制零件-毛坯合图一张（3 图） ； 、编制零件工艺规程，绘制并填写工艺规程卡片； 、绘制并填写零件重点工序加工工序卡； 、编写零件机械加工工艺规程及工艺装备设计计算说明书。 四、设计要求： 工艺规程可行，参数选择正确，设计计算准确，文字语句通顺，视图绘制规整。 五、设计时间： 两周（有效日 10 天） 。 具体分配如下： 布置任务、准备资料1 天 参数选择及计算2 天 绘制零件-毛坯合图1 天 编制工艺规程并填写工艺规程卡片2 天 绘制指定重点工序的工序卡片2 天 整理设计计算说明书及答辩2 天 六、参考资料： 、机械制造基础相关教材 、互换性与技术测量相关教材 、机械工艺师设计手册 零件图 附图附图 1313：气门摇杆轴支座：气门摇杆轴支座 目录目录 一、零件的分析一、零件的分析.5.5 二、确定毛坯、绘制毛坯简图二、确定毛坯、绘制毛坯简图.5.5 三、工艺路线的设计三、工艺路线的设计6 6 四、机床设备及工艺装备的选用四、机床设备及工艺装备的选用7 7 五、工序尺寸的计算五、工序尺寸的计算8 8 六、加工工序设计六、加工工序设计.9.9 七、时间定额计算七、时间定额计算1010 八、填写机械加工工艺卡和机械加工工序卡八、填写机械加工工艺卡和机械加工工序卡1010 气门摇杆轴支座课程设计气门摇杆轴支座课程设计 一、零件的分析一、零件的分析 1.1.零件的作用零件的作用 气门摇杆支座是柴油机的一个重要零件， 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。 2.2.零件的工艺分析零件的工艺分析 由“零件图”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，2-13mm 孔和 20（+0.1+0.06）mm 以及 3mm 轴向槽的加工。 20（+0.1+0.06）mm 孔的尺寸精度以及下端面 0.05mm 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，213mm 孔的尺寸精度，以上下两端面 的平行度 0.055mm。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。 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。 3.3.确定零件的生产类型确定零件的生产类型 依设计题目知：Q=6000 件/年，结合生产实际，备品率a%和废品率 b%分别取 3%和 0.5%。查表 1-3 知气门摇杆支座属轻型零件，计算后由表 1-4 知，该零件生产类型为大批生产。 二、确定毛坯、绘制毛坯简图二、确定毛坯、绘制毛坯简图 根据零件材料确定毛坯为铸件，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48mmH4mm单侧加工 下端面50mmH3mm单侧加工 左端面35mmH3mm单侧加工 右端面35mmH3mm单侧加工 三、工艺路线的设计三、工艺路线的设计 1.1.定位基准的选择定位基准的选择 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，实现 V 形块十大平面的定位方式（V 形块采用联动夹紧机构夹紧） 。 20（+0.1+0.06）mm 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：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。 2 2镗削镗削 2020（+0.1+0.1+0.06+0.06）mmmm 孔的定位夹紧方案：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。 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 R10 的外圆柱表面进行定位，再加底面实现完全定位，由于13mm 孔的秒个精度不需要很高，故用做定位销孔很难保证精度，所以选择方案二。 3.3.表面加工方法的确定表面加工方法的确定 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： 加工表面加工方案 上端面 下端面 左端面 右端面 213mm 孔 3mm 轴向槽 20（+0.1+0.006）mm 孔 精铣 粗铣 粗铣精铣 粗铣精铣 钻孔 精铣 钻孔粗镗精镗 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 4.4.工艺路线的确定工艺路线的确定 根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将端面的精铣和下端面的粗 铣放在前面，下端面的精铣放在后面，每一阶段要首先加工上端面后钻孔，左右端面上20（+0.1 +0.006）mm 孔放后面加工。初步拟订加工路线如下： 工序号工序内容 铸造 时效 涂漆 00车上端面 01钻两通孔 02精铣下端面 03铣右端面 04钻通孔18mm 05镗孔 20mm，孔口角*度 06铣左端面 07铣轴向槽 08检验 09入库 上述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。如车上 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，故改动铣削加工。 工序 03 应在工序 02 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 213mm 通孔加工精度的影响。 修改后的工艺路线如下： 序号工序内容简要说明 铸造 时效消除内应力 涂漆防止生锈 01精铣上端面先加工粗基准面 02精铣下端面加工精基准 03钻两通孔先面后孔 04铣右端面先面后孔 05钻通孔 18 06镗孔到 20，孔口倒角 1*45 度后镗削余量 07铣左端面 08铣轴向槽次要工序后加工 09检验 10入库 四、机床设备及工艺装备的选用四、机床设备及工艺装备的选用 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。 （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 X1632X1632，参考文献（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 X1632X1632,参考文献（1）表 621，专用夹具及游标卡尺。 钻 2-18mm 孔：采用 Z3025B*10Z3025B*10，参考文献（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 7111。 钻 18 孔：钻孔直行为118mm，选择摇臂钻床Z3025 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，参考文献（1）表 88。选择镗通孔镗刀及镗杆，专用夹具，游标卡尺。 五、工序尺寸的计算五、工序尺寸的计算 工序 06 的尺寸链计算 加工过程为： 1）镗右端面 2）钻通孔 18，保证工序尺寸 p1 3）粗镗，保证工序尺寸 p2 4）精镗，保证工序尺寸 p3，达到零件设计尺寸 D 的要求，D=20 +0.1 +0.06 5）倒角 如图，可找出工艺尺寸链 求解工序尺寸及公差的顺序如下： （1）从图知，p3=D （2）从图知，p3=p2+Z2，其中 Z2是精镗的余量，Z2=0.2mm，则 p2=p3- Z2=20-0.2=19.8mm，由 于工序尺寸 p2 是在粗镗中保证的，查参考资料（5）中表 1-20 知，粗镗工序的经济加工精度等级 为 IT12,因此确定该工艺尺寸公差为 IT12，其公差值为 0.35mm，故 p2=（19.80.175）mm； （3）从图所示的尺寸链知，p2=p1+Z 1 其中 Z 1 为粗镗的余量，Z 1 =1.8mm，p1=p2- Z 1 =19.8-1.8=18mm，查参考资料（5）中表 1-20 知，确定钻削工序的经济加工精度等级为 IT13，其 公差值为 0.54mm，故 p1=（180.27）mm。 为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。 （1）余量 Z2的校核，在图 b 所示的尺寸链里 Z2是封闭环，故 Z2max=p3max-p2min=（20+0.1-（19.8-0.175） ）mm=0.475mm Z2min=p3min-p2max=（20-0.1-（19.8+0.175） ）mm=-0.075mm （2）余量 Z 1 的校核，在图 a 所示的尺寸链中 Z 1 是封闭环，故 Z 1 max=p2max-p1min=（19.8+0.175-（18-0.27） ）mm=2.245mm Z 1 min=p2min-p1max=（19.8-0.175-（18+0.27） ）mm=1.355mm 余量校核结果表明，所确定的工序尺寸公差是合理的。 将工序尺寸按“入体原则”表示：p1=18.27 -0.54 mm，p2=19.975 -0.35 mm，p3=20 00+0.1 +0.06 mm 六、加工工序设计六、加工工序设计 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 IT7。 取每齿进给量为 fz.mmz（粗铣） 取每齿进给量为 f.0mmz（精铣） 粗铣走刀一次 apmm，精铣走刀一次 apmm 初步取主轴转速为rmin（粗铣） ，取精铣主轴的转速为rmin，又前面已选定直 径为 mm，故相应的切削速度分别为：校核粗加工。 粗 n.m/min 精 n.m/min 工序 06 中的粗镗 工序。 粗镗余量参考文献表取粗镗为 .mm，精镗切削余量为0.2mm,铰孔后尺 寸为20H8,各工部余量和工序尺寸公差列于表 工序尺寸及公 加工表面加工方法余量公差等级 差 18 19.2 粗镗 精镗 1.8 0.2 _ H8 19.8 20H8 孔轴线到底面位置尺寸为0mm 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 20.020.08mm，与下底面 的位置精度为 0.05mm,与左右端面的位置精度为 0.06mm,且定位夹紧时基准重合，故不需保证。 0.06mm 跳动公差由机床保证。 粗镗孔时因余量为 1.9mm,故 ap=1.9mm, 查文献表. 4-8 取 V=0.4m/s=24m/min 取进给量为 f=0.2mm/r n=1000V/ d=1000*24/（3.14*20）=380r/min 查文献的 Fz=9.81*60nFzCFzapXFzVnFzRFz pm=FzV*10-3 CFz=180, XFz=1 Yfz=0.75 nFz=0 Rfz=9.81*60*180*2.75*0.20.75*0.4*1 =1452 N P=0.58 kw 取机床效率为 0.85 0.78*0.85=0.66kw0.58kw 故机床的功率足够。 七、时间定额计算七、时间定额计算 下面计算工序 06 的时间定额 参考（5）中表 5-39 镗孔基本时间计算公式 （） 基本时间 粗镗时：L/（f*n）=45/(0.2*380)=0.59min 精镗时：f 取 0.1mm/s L/(f*n)=45/(0.1*380)=1.18min 总基本时间 T j =0.59+1.18=1.77min (2)辅助时间： 操作内容 每次时间 (min) 粗镗 操作次数时间 min 精镗 操作次数 - 1 1 1 1 1 时间 min - 0.5 0.1 1 0.3 0.1 装夹1.