气门摇杆轴支座课程设计版本D

1、辽宁工程技术大学课程设计气门摇杆轴支座课程设计共4个版本这是第4个1气门摇杆轴支座机械加工工艺规程及工艺装备设计1、零件的工艺分析及生产类型的确定1.1零件用途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,Ø20(+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Ø13mm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

2、件的工艺分析由参考文献(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。1.3气门摇杆轴支座的主要技术要求:表2-1 气门摇杆轴支座主要技术要求加工表面尺寸及偏差/mm公差及精度等级表面粗糙度 Ra/m形位公差/mm左端面 32 IT7 1.6/0.06 A右端面 32IT7 1.6 /0.06A上端面 40(080.0142.0- IT10 12.513孔 2×13IT10 12.520孔20(10.006.0+- IT1212.5下底端面 50 IT9 6.3/0.05A3通 3 IT12 12.5R10外表面 R10 IT13

3、12.5 R8外表面 R8 IT13 12.5 渐深槽孔面 R 3IT1312.5注: 1、未注明铸造圆角为R 452- R3 2、材料:HT2001.4确定生产类型:已知此气门摇杆轴支座零件的生产纲领为N=6000件/年,重量为3kg ,由查机械制造工艺设计简明手册第2页表1.1-2,可确定该零件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。参考文献典型零件机械加工生产实例表2.312;该种铸造公差等级为CT1011,MA-H级。所以初步确定工艺安排为:划分加工阶段;工序适当集中;加工设备以通用设备为主,采用专用夹具。2、确定毛坯、绘制毛坯

4、简图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南第120页表5-3选用铸件尺寸公差等级为CT-10。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南,选用加工余量为MA-H 级,并查表 2.2-4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19525.12.3+-表2-3 1.4表2-4支座下底端面95.125.12.3+-表2-3 1.4表2-43

5、2左右端面425.1175.16.2+-表2-3 0.5表2-420孔内表面075.1325.14.2+- 表2-3 0.5表2-42.3绘制毛坯简图:25两端380.8410.51.41.40.5191.445143、拟定零件工艺路线3.1定位基准的选择:粗基准的选择:以零件的底面为主要的定位粗基准,以两个旁孔外圆表面为辅助粗基准。精基准的选择:考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便,依据“基准重合”原则和“基准统一”原则,以粗加工后的底面为主要的定位精基准,以两个旁孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。下端面既是装配基准又是设计基准,用它作为精基准,面积大定位稳定可靠;3.2表面加工方法的确定:

6、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IT9 6.3粗铣精铣32左右端面IT7 1.6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精铣体其他各表面IT1312.5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

7、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:(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X5

8、020A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

9、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4、加工余量、工序尺寸和公差的确定4.1确定加工余量确定工序尺寸及其公差2Ø13mm 孔各工序尺寸及其公差(根据机械制造技术基础课程设计指导教程 表229表230 工序 名称 工序基本余量 公差等级尺寸工差工序尺寸表面 粗糙度 钻12.0IT120.18(1218.00+12.5铰0.95IT100.07(95.1207.00+12.5由上可得该工序各工步的工序尺寸及工差分别为钻:(1218.00+mm ,铰:(95.1207.0

10、0+mm5、切削用量、时间定额的计算5.1加工2Ø13mm孔根据机械制造工艺设计手册表2.438(41选取数据钻头直径D = 20 mm 切削速度V = 0.99 mm/s 切削深度a p = 10 mm 进给量f = 0.12mm/r 则主轴转速n = 1000v/D = 945 r/min根据表3.130按机床选取n = 1000 r/min 则实际钻削速度V =Dn/(1000×60= 1.04 m/s钻削工时为:按表2.57L = 78mm L1 = 1.5 mm L2 = 2.5mm基本时间t j = L/fn = (78+1.5+2.5/(0.12×1

11、000 = 0.68min按表2.541 辅助时间t a = 0.68×0.18=0.123min按表2.54 其他时间t q = 0.2min根据机械制造工艺设计手册表2.481选取数据铰刀直径 D = 30 mm 切削速度V = 0.22 m/s 切削深度a p= 0.10 mm 进给量f = 0.8 mm/r则主轴转速n = 1000v/D = 140 r/min根据表3.131按机床选取n = 200 r/min 则实际切削速度V =Dn/(1000×60= 0.32 m/s铰削工时为:按表2.57L=78 mm L1 =0L2=3mm基本时间t j = L/f n

12、 = (78+3/(0.8×200 = 0.52 min 按表2.541 辅助时间t a = 0.52 ×0.18=0.093min6、机床夹具设计6.1 2Ø13mm孔夹具设计: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。经过与指导老师协商,钻2Ø13mm孔的钻床专用夹具。由气门摇杆轴支座工作图可知,工件材料为HT200,年产量6000件。根据设计任务的要求,本夹具将用于Z3025摇臂钻床。刀具为麻花钻。本夹具主要钻2Ø13mm孔,内表面有粗糙度要求,由于工艺要求不高,因此,在本道工序加工时,主要应考虑如何提高劳动生产率

13、,降低劳动强度。(1定位基准的选择由零件图可知,在钻2Ø13mm孔之前,气门摇杆轴支座的两个上下端面、Ø13mm孔的两侧面都已加工,且表面粗糙要求较高。为了使定位误差为零,按基准重合原则选气门摇杆轴支座的下端面为设计基准。对2Ø13mm孔为对称分布的外圆柱表面再加底面进行定位,从而使各个表面和轴槽均完全定位。为了提高加工效率,现决定采用联动夹紧工件快换装置,并采用快换钻套以利于在钻稳定加工。(2夹紧方案由于零件小,所以采用开口垫圈的螺旋夹紧机构,装卸工件方便、迅速。(3夹具体设计夹具体的作用是将定位、夹具装置连接成一体,并能正确安装在机床上,加工时,能承受一部分切

14、削力。夹具体为铸造件,安装稳定,刚度好,但制造周期较长。(4切削力及夹紧力的计算切削力的计算:,由组合机床(表7-24得:刀具:高速钢麻花钻头,尺寸为13.5。则轴向力:见工艺师手册表28.4F=CF dFz f F y kF3.1式中:CF =420,ZF=1.0,yF=0.8, f=0.35kF=(07.1190200(1903.1=FnHBF=420(212307.135.05.138.00.1N=转矩T=CT dTZ f T y kT式中: CT =0.206, ZT=2.0,yT=0.8T=0.206(34.1707.135.05.138.00.2MN=功率Pm=KWdTV726.0

15、5.133095.1634.1730=在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数K=K1K2K3K4式中K1基本安全系数,1.5;K2加工性质系数,1.1;K3刀具钝化系数, 1.1;K4断续切削系数, 1.1则F/=KF=1.5(423921231.11.11.1N=夹紧力的计算:由机床夹具设计手册(表1-2-25得:用扳手的六角螺母的夹紧力:M=8mm, P=1.75mm,L=140mm,作用力: F=70N,夹紧力:W0=5380N所以,由于夹紧力大于切削力,钻削时工件不会转动,故本夹具可安全工作。6.2定位误差分析:由加工工序知,加工2Ø13mm孔。夹具的主要定位元件为销十2

16、大平面,由于大平面的设计基准与定位基准重合,故其尺寸无基 准 不 重 合 度 误 差 。销 有 基 准 不 重 合 误 差 Dj= d/sina，取 决 于 Ø 20 圆 柱 的 公 差 ，规 定 工 件 上 母 线 为 基 准 ，制 造 精 度 和 安 装 精 度 要 求 在 合 理的范围内。而孔径尺寸为自由尺寸精度要求，可满足加工要求。 7、体会与展望： 通 过 对 气 门 摇 杆 轴 支 座 的 机 械 加 工 工 艺 及 对 Ø13mm 孔 夹 具 的 设 计 ， 使 我 学 到 了 许 多 有 关 机 械 加 工 的 知 识 ,这 对 于 我 以 后 的 学 习

17、和 实 践 都 起 到 了 至 关 重 要 的 作 用 ，使 我 对 学 习 夹 具 和 工 艺 性 设 计 产 生 了 浓 厚 的 兴 趣 ，相 信 这 次 课 程 设 计 过 后 我 才 能 有 夯 实 基 础 的 感 觉 ，遇 到 难 题 不 放 弃 不 胆 怯 的 决 心 ，对 于 实 际 的 内 容 ，我 主 要 归 纳 为 以 下 两 个 方 面 ：第 一 方 面 ：气 门 摇 杆 轴 支 座 件 外 形 较 复 杂 ，而 刚 性 较 差 。且 其 技 术 要 求 很 高 ， 所 以 适 当 的 选 择 机 械 加 工 中 的 定 位 基 准 ,是 能 否 保 证 气 门 摇 杆

18、轴 支 座 技 术 要 求 的 重 要 问 题 之 一 。在 气 门 摇 杆 轴 支 座 的 实 际 加 工过程中，选用气门摇杆轴支座的底面作为定位基面，为保证 2Ø13mm 孔尺寸精度和形状精度，可采用自为基准的加工原则； 保证两孔的中心距精度要求，可采用互为基准原则加工。 对 于 加 工 主 要 表 面 ，按 照“ 先 基 准 后 一 般 ”的 加 工 原 则 。 气 门 摇 杆 轴 支 座 的 主 要 加 工 表 面 为 旁 端 面 ，较 重 要 的 加 工 表 面 为 上 表 面 ，次 要的加工表面是体表面、下表面等。 气 门 摇 杆 轴 支 座 机 械 加 工 路 线 是

19、围 绕 主 要 加 工 表 面 来 安 排 的 ，气 门摇杆轴支座加工路线为工序集中。 第二方面：主要是关于夹具的设计方法及其步骤。 （ 1） 定 位 方 案 的 设 计 ： 主 要 确 定 工 件 的 定 位 基 准 及 定 位 基 面 ； 、 工件的六点定位原则；定位元件的选用等。 （ 2） 、导 向 及 对 刀 装 置 的 设 计 ：由 于 本 设 计 主 要 设 计 的 是 扩 大 头 孔 夹 具 和 铣 结 合 面 夹 具 ，所 以 主 要 考 虑 的 是 选 用 钻 套 的 类 型 及 排 屑 问 题，以及对刀块的类型，从而确定钻套和对刀块的位置尺寸及公差。 （ 3） 、夹 紧 装

20、 置 的 设 计 ：针 对 连 杆 的 加 工 特 点 及 加 工 的 批 量 ，对 11 连 杆 的 夹 紧 装 置 应 满 足 装 卸 工 件 方 便 、迅 速 的 特 点 ，所 以 一 般 都 采 用 自动夹紧装置。 （ 4） 、夹 具 体 设 计 ：连 杆 的 结 构 特 点 是 比 较 小 ，设 计 时 应 注 意 夹 具体结构尺寸的大小。夹具体的作用是将定位及夹具装置连接成一 体 ，并 能 正 确 安 装 在 机 床 上 ，加 工 时 能 承 受 一 部 分 切 削 力 。 所 以 夹 具 体的材料一般采用铸铁。 （ 5） 、定 位 精 度 和 定 位 误 差 的 计 算 ：对 用

21、 于 粗 加 工 的 夹 具 ，都 应 该 进 行 定 位 误 差 和 稳 定 性 的 计 算 ，以 及 设 计 的 夹 具 能 否 满 足 零 件 加 工 的各项尺寸要求。 （ 6） 绘 制 夹 具 装 备 图 及 夹 具 零 件 图 。 、 课 程 设 计 是 对 我 们 学 习 的 补 充 和 扩 展 ，实 现 自 我 完 善 和 独 立 工 作 的 过 程 ，是 大 学 学 习 的 特 色 和 优 势 ，展 望 未 来 ，我 们 机 械 的 学 子 必 将 是 社 会 发 展 的 有 力 力 量 ，靠 的 就 是 专 著 的 态 度 ，良 好 的 学 习 习 惯 和 真 实 的 设 计 实 力 。而 这 一 切 的 得 来 都 是 努 力 的 结 果 ，所 以 我 要 继 续