氣門搖臂軸支座課程設計

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1、 機械制造技術課程設計 題 目： 氣門搖臂軸支座 院 （系）： 機械設計制造及其自動化 班 級： 機制0912班 姓 名： 學 號： 指導教師： 劉克非 二○一二年九月十五日

2、 《機械制造技術》課程設計任務書 按照分組要求，每組同學在提供的備選題中選擇一種零件。 一、 設計題目： 編制氣門搖臂軸支座零件機械加工工藝規(guī)程及氣門搖臂軸支座工序夾具設計。 二、 設計依據： 零件資料：（每小組）該零件圖樣一張； 生產綱領：年產量30000件； 生產班次：每日1班，全年按300天計算。 三、 設計內容： 1、 繪制毛坯合圖一張（3#圖）； 2、 編制零件工藝規(guī)程，繪制并填寫工藝規(guī)程卡片； 3、 繪制并填寫零件重點工序加工工序卡，并設計相應加工工序的夾具（3#圖）； 4、 編寫零件機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計計算說明書。 四、

3、設計要求： 工藝規(guī)程可行，參數選擇正確，設計計算準確，文字語句通順，視圖繪制規(guī)整。 五、 設計時間： 兩周（有效日10天）。 具體分配如下： 布置任務、準備資料 1.0天 參數選擇及計算 1.5天 繪制毛坯合圖 1.0天 編制工藝規(guī)程并填寫工藝規(guī)程卡片

4、 1.5天 繪制指定重點工序的工序卡片并設計相應工序使用的夾具 2.5天 整理設計計算說明書及答辯 2.5天 六、 參考資料： 1、 機械制造技術相關教材 2、 互換性與技術測量相關教材 3、 機械工藝師設計手冊 4、 機床夾具手冊 目錄 第一章零件的分 第二章毛坯的設計 第三章選擇加工方法，擬定工藝路線 第四章加工設備及刀具、夾具、量具的選擇 第五章確定切削用量設計心得 參考

5、文獻 序言 機械制造業(yè)是國民經濟的支柱產業(yè)，現(xiàn)代制造業(yè)正在改變著人們的生產方式、生活方式、經營管理模式乃至社會的組織結構和文化。生產的發(fā)展和產品更新?lián)Q代速度的加快，對生產效率和制造質量提出了越來越高的要求，也就對機械加工工藝等提出了要求。 在實際生產中，由于零件的生產類型、形狀、尺寸和技術要求等條件不同，針對某一零件，往往不是單獨在一種機床上用某一種加工方法就能完成的，而是需要經過一定的工藝過程。因此，我們不僅要根據零件具體要求，選擇合適的加工方法，還要合理地安排加工順序，一步一步地把零件加工出來。 這次設計的目的： 《機械制造基礎》是一門實踐性很強的一門課程，

6、只有通過實踐性教學環(huán)節(jié)才能使學生對該課程的理論有更深的理解，也只有通過實踐才能培養(yǎng)學生理論聯(lián)系實際的能力和獨立的工作能力，該設計的目的就在與： 在結束了（機械制造基礎）及有關課程的實習后，通過本次設計應該使學生所學到的知識更加鞏固和加深，并培養(yǎng)學生學會全面綜合地應用所學知識，去分析和解決機械制造中的問題的能力 通過課程設計不僅可以提高學生的自學能力，使學生熟悉機械制造中的有關手冊，圖表和技術資料，并學會結合生產實際正確使用這些資料，而且還可以使學生樹立正確的設計思想，懂得合理的設計應該是技術山先進的，經濟上是合理的并且在生產實踐中是可行的。 通過編寫設計說明書，提高學生對技術文件的整理，

7、寫作及編排的能力，為學生將來撰寫技術及科研論文打下基礎。 第一章 零件的分析 1、零件的作用: 由資料查得:該零件是柴油機的一個主要零件,.直徑為18的孔和直徑為16的孔用來裝搖臂,起支撐作用,直徑為11的孔用來裝支持軸,直徑為3的孔主要用來排油. 2、零件的工藝分析: 由零件圖可知，其材料為HT200，該材料為灰鑄鐵，具有較高強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應力和要求耐磨零件。 由零件圖可知尺寸為39的下端面為設計基準和加工基準,以尺寸為39的下端面用來加工18的孔,在以18的孔加工11的孔, 16的孔的加工則以18的孔和尺寸為39的下端面共同

8、為基準. 3、尺寸和粗糙度要求: 該零件的所需加工面為尺寸為39的上端面,即22的上端面為加工面,其粗糙度為12.5,長度沒有公差要求,要求不是很高,粗銑即可以到達. 尺寸為39的的下端面為基準,其粗糙度為6.3,長度沒有公差要求,粗銑過后,半精銑即可以達到. 28的上端面粗糙度為3.2,下端面粗糙度為3.2,其長度要求為370.1,其尺寸要求為11級,粗銑過后半精銑即可達到. 26的孔上表面粗糙度要求為12.5,下表面粗糙度要求也為12.5,尺寸無精度要求,粗銑即可. 18的孔為重要加工面,其尺寸要求為IT8級,粗糙度為1.6,須在鏜床上加工,采取鉆,鏜,鉸,可以達到其要求.兩端

9、有145的倒角,表面粗糙度為12.5,也無特殊要求,也比較容易達到. 16的孔也為重要加工面,其尺寸要求為IT11級,不是很高,但表面粗糙度為1.6,要求很高, 須在鏜床上加工,采取鉆,鏜,鉸,可以達到其要求. 兩端有145的倒角,表面粗糙度為12.5,也無特殊要求,也比較容易達到. 11的孔尺寸沒有特殊要求,表面粗糙度為12.5,鉆即可以達到. 3孔為排油孔,尺寸無特殊要求,表面粗糙度無要求,鉆即可以達到. 4、位置公差要求: 該零件18的孔的中心線與尺寸為39的下端面有形位公差要求,其要求18的孔的中心線與尺寸為39的下端面的平行度為0.05mm. 28的兩端面相對于其軸線的跳

10、動度為0.01mm. 由以上分析可知，對上述加工表面而言，先加工基準面,在依次加工其他的表面。由參考文獻中有關面和孔加工精度及機床所能達到的位置精度可知，上述技術要求是可以達到的，零件的結構工藝性也是可行的。 第二章 毛坯的設計 1、選擇毛坯 該零件材料為HT200，考慮到零件在工作時要有高的耐磨性，所以選擇鑄鐵鑄造。考慮到年產量為5000件，屬批量生產，而且零件的輪廓尺寸不大，采用砂型鑄造，機器造型。 2、確定機械加工余量、毛坯尺寸和公差 （1）求最大輪廓尺寸 根據零件圖計算輪廓的尺寸，長83mm，寬37mm，高62mm。 （2）選擇鑄

11、件公差等級 查手冊鑄造方法按機器造型，鑄件材料按灰鑄鐵，得鑄件公差等級為8~12級取為10級。 （3）求鑄件尺寸公差 公差帶相對于基本尺寸對稱分布。 （4）求機械加工余量等級 查手冊鑄造方法按機器造型、鑄件材料為HT200得機械加工余量等級E-G級選擇F級。 3、 確定機械加工余量 根據鑄件質量、零件表面粗糙度、形狀復雜程度，取鑄件加工表面的單邊余 量為4mm，孔的加工余量按相關表查找選取。 4、 確定毛坯尺寸 上面查得的加工余量適用于機械加工表面粗糙度Ra≧1.6。Ra﹤1.6 的表面，余量要適當加大。 分析本零件，加工表面Ra≧1.6，因此這些表面的毛坯尺

12、寸只需將零件的尺寸加上所查的余量即可。（由于有的表面只需粗加工，這時可取所查數據的小值） 生產類型為大批量，可采用兩箱砂型鑄造毛坯。由于所有當然孔無需要鑄造出來，故不需要安放型心。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效進行處理。 5、確定毛坯尺寸公差 毛坯尺寸公差根據鑄件質量、材質系數、形狀復雜系數查手冊得，本零件毛坯尺寸允許偏差見下表： 氣門搖臂支座毛坯尺寸允許公差/mm 鑄件尺寸 偏差 參考資料 45 1.3 24 1.1 機械制造工藝設計手冊 47 1.3 6、設計毛坯圖 （1） 確定拔模斜度 根據機械制造工藝設計手冊查出拔模斜度為1.1

13、7度。 （2） 確定分型面 由于毛坯形狀前后對稱，且最大截面在中截面，為了起模及便于發(fā)現(xiàn)上下模在鑄造過程中的錯移所以選前后對稱的中截面為分型面。 （3） 毛坯的熱處理方式 為了去除內應力，改善切削性能，在鑄件取出后要做時效處理。 用查表法確定鑄造各表面的的加工總余量： 加工表面 基本尺寸 鑄件尺寸公差 機械加工余量(單側) 鑄件尺寸 22上端面 39 2.6 4 36下端面 39 2.6 4 471.3 28上端面 37 2.6 4 28下端面 37 2.6 4 371.3 26上端面 16 2.2 4

14、 26下端面 16 2.2 4 241.1 氣門搖臂軸支座零件圖如下： 第三章 選擇加工方法，擬定工藝路線 1、基面的選擇 基面選擇是工藝規(guī)程設計中的重要設計之一，基面的選擇正確與合理，可以使加工質量得到保證，生產率得到提高。否則，加工工藝過程會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產無法進行。 2、精基面的選擇 精基準的選擇主要考慮基準重合的問題。選擇加工表面的設計基準為定位基準，稱為基準重合的原則。采用基準重合原則可以避免由定位基準與設計基準不重合引起的基準不重合誤差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保證。為使基準統(tǒng)一，先選擇φ3

15、2的孔和φ16的孔作為精基準。 3、制定機械加工工藝路線： 工藝路線一： 工序一、 1、粗銑22上端面，加工經濟精度IT12，粗糙度12.5 2、銑36下端面，加工經濟精度IT12，粗糙度12.5 3、半精銑36下端面，加工經濟精度IT11，粗糙度6.3 工序二、 鉆11的孔，經濟精度IT13，粗糙度12.5（專用夾具） 工序三、 1、粗銑28、26的上端面，加工經濟精度IT12，粗糙度12.5 2、反轉工作臺，粗銑28、26的下端面，加工經濟精度IT12，粗糙度12.5 3、半精銑28兩端面，加工經濟精度IT11，粗糙度3.2 3、麻花鉆，鉆出孔1

16、8、16尺寸到17、15，粗糙度25 4、擴孔鏜，保證尺寸18、16到17.85、15.85，粗糙度6.3 5、半粗鉸，保證尺寸18、16到18H8、16 H8，粗糙度1.6 6、倒28，26兩端145 工序四、 鉆斜油孔，保證尺寸3到3，粗糙度12.5 工序五、鉗工去毛刺 工序六、抽檢 工藝路線二： 1、粗銑22上端面，加工經濟精度IT12，粗糙度12.5 2、先粗銑36下端面，加工經濟精度IT12，粗糙度12.5，后半精銑，加工經濟精度IT11，粗糙度6.3 3、先粗銑28兩端面，加工經濟精度IT12，粗糙度12.5，后半精銑，粗糙度3.2 4、粗銑26的兩端面，加

17、工經濟精度IT12，粗糙度12.5， 5、鉆，擴，鉸28，26兩孔 6、倒28，26兩端145 7、鉆11的孔 8、鉆3的孔 9、鉗工去毛刺 10、抽檢 工藝路線三： 工序一、 1、粗銑18、16前端面，粗糙度12.5，保證尺寸370.1為43， 16尺寸為20 2、旋轉工作臺，粗銑18、16后端面，粗糙度12.5，保證尺寸370.1為39，16為16 3、半精銑28的兩個端面，保證尺寸到38再到37，粗糙度為3.2 4、鉆孔18、16，加工經濟精度IT13，粗糙度12.5，麻花鉆：保證尺寸到17、15，粗糙度25，擴孔鏜：保證尺寸到17.85、15.85，粗糙度6.3

18、，半精鉸保證尺寸18、16到18H8、16 H8，粗糙度1.6 5、倒28，26兩端145 工序二： 1、 粗銑22的上端面，保證尺寸39為43，粗糙度12.5，加工經濟精度IT12 2、 粗銑22的下端面，保證尺寸39為39，粗糙度12.5，加工經濟精度IT12 3、 半精銑22的下端面，保證尺寸39為39，粗糙度6.3，加工經濟精度IT11 4、 鉆11的孔，加工經濟精度IT13，保證尺寸到11 工序三、 鉆斜油孔，保證尺寸3到3，粗糙度12.5 工序四、鉗工去毛刺 工序五、抽檢 工藝路線比較：上述三個工藝路線，前兩個都是先加工22的上端面和36的下端面，不同的是第二

19、個先加工11的孔，而第一個后加工11的孔，這對于保證重要加工面18的孔，16的孔，第三個工藝路線是先加工重要面28，26的兩個面，這樣后面加工的工序，就非常簡單了，而且它的定位夾緊要比其它兩個方案簡單，加工設備也相對精確，綜上所述：選擇工藝路線三。 5、 確定工藝過程方案 擬定工藝過程 工序號 工序內容 簡要說明 01 沙型鑄造 02 進行人工時效處理 消除內應力 03 涂漆 防止生銹 04 銑，鉸28，26的端面和孔 先加工面，后加工孔 05 粗銑22上端面 06 粗銑，半精銑36下端面 07 鉆11的孔 08

20、 鉆3的孔 09 去毛刺 鉗工 10 檢驗 11 入庫 第四章 加工設備及刀具、夾具、量具的選擇 由于生產類型為大批量，故加工設備以通用機床為主，輔以少量專用機床，其生產方式以通用機床專用夾具為主，輔以少量專用機床的流水生產線，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。 1、選擇機床，根據不同的工序選擇機床： 04工序是粗銑28、26的兩端面，它是兩個端面互為基準，再半精銑28的兩端面，然后再分別鉆18、16，精度要求很高，宜采用臥式鏜床，選擇TA617臥式鏜床。 05工序是粗銑22上端面。它是以36的端面為粗基準，工序的步數不多，宜

21、采用臥式銑床，選擇X6012臥式銑床。 06工序粗銑，半精銑36下端面，它是以22上端面為基準，選擇X6012臥式銑床。 07工序孔的精度要求不是很高，采用一般鉆床即可以了，選擇用Z535立式鉆床加工。 08工序孔的精度不是很高，采用一般鉆床即可，選用Z525立式鉆床加工。 選擇夾具： 在上述所有的工序中，除04，05工序采用通用夾具平口虎鉗，其它采用專用夾具。 2、選擇刀具： 選用硬質合金銑刀，硬質合金鉆頭，硬質合金擴孔鉆、硬質合金鉸刀、硬質合金锪鉆,加工鑄鐵零件采用YG類硬質合金，粗加工用YG8，半精加工為YG6。 粗銑圓柱前后端面的銑刀，粗銑圓柱前后端面銑刀選擇鑲齒套式面

22、銑刀，JB/T 7954-1999。D=80mm，D1=70mm d=27mm L=36mm L1=30mm，齒數為10，材料為YG8。半精銑圓柱前后端面的銑刀選擇鑲齒套式面銑刀，JB/T 7954-1999。D=80mm，D1=70mm d=27mm L=36mm L1=30mm，齒數為10，材料為YG6。 鉆 、孔分別選擇、15的莫式錐柄麻花鉆。 擴孔至 、擴孔至 的擴孔鉆分別為選擇硬質合金錐柄擴孔鉆，d分別為18mm和16mm。 半精鉸孔至 半精鉸孔至 精鉸至 精鉸至 選用硬質合金錐柄鉸刀。GB/T4252-1984 粗銑圓柱下端面至44粗銑圓柱上端面至39選擇鑲齒套式面銑刀，J

23、B/T 7954-1999。D=80mm，D1=70mm d=27mm L=36mm L1=30mm，齒數為10，材料為YG8。半精銑圓柱下端面至43選擇鑲齒套式面銑刀，JB/T 7954-1999。D=80mm，D1=70mm d=27mm L=36mm L1=30mm，齒數為10，材料為YG6。 鉆的孔用莫式錐柄麻花鉆。鉆孔選擇的直柄麻花鉆 3、選擇量具 本零件屬于成批生產，一般情況下盡量采用通用量具。根據零件的表面的精度要求，尺寸和形狀特點，參考相關資料，選擇如下： 粗銑28兩端面，26的兩端面，采用游標卡尺和標準粗糙度塊。 鉆，擴，鉸28孔和26孔采用內徑千分尺和標準粗糙度

24、塊。 倒角度，采用萬能角度卡尺。 粗銑22的上端面和粗銑，半精銑36的下端面采用游標卡尺和標準粗糙度塊。 鉆11的孔采用游標卡尺，標準粗糙度塊。 鉆3的孔塞規(guī)。 4、確定工序尺寸： 加工步驟 1 粗銑Φ28的上端面 2 粗銑Φ26的上端面 3 粗銑Φ28的下端面 4 粗銑Φ26下端面 5 半精銑Φ28上端面 6 半精銑Φ28下端面 7 鉆Φ18的孔 8 擴Φ18的孔 9 鉸Φ18的孔 10 鉆Φ16的孔 11 擴Φ16的孔 12 鉸Φ16的孔 13 粗銑22的上端面

25、 14 粗銑36下端面 mm 15 半精銑36下端面 16 鉆Φ11的孔 17 鉆Φ3的孔 第五章 確定切削用量 切削用量確定 工序一、 1、第一工步為銑φ28mm的前端面。已知工件材料為HT200，選擇鑲齒套式面銑刀,齒數z=10，材料YG8，f=0.2～0.29mm/齒，取0.2 mm/齒。 1） 確定每齒進給量和背吃刀量 查表取每齒進給量，查表取 背吃刀量取4mm 查表得： V=64m/min 計算實際主軸轉速 主軸轉速n=r/min，查表得n=281r/min， 計算Vc= m/min 功率校核PM=1.33k

26、w＜P 經檢查所有要求符合要求 2）本工步為粗銑端φ26mm的前面，刀具、主軸轉速同上 確定每齒進給量 查表取每齒進給量，查表取， 查表得： V=64m/min 計算實際主軸轉速 n==255 r/min 功率校核PM=1.33kw＜P 經檢查所有要求符合要求 3）半精銑φ28的后端面, 選擇鑲齒套式面銑刀,齒數z=10，材料YG6，f=0.1mm/齒。 Vc=124 m/min， 計算實際主軸轉速 計算得n=494r/min，實際轉速V=530m/min，經檢查所有參數符合要求 4）鉆孔工序如下： 工步 加工面尺寸 尺寸公差 1

27、0.27 2 0.27 3 0.07 4 0.07 5 0.052 6 0.052 7 0.027 8 0.027 ① 工步1、 αp=8.5mm， f= 0.1mm/r Vc=60m/min主軸轉速n=r/min，查表得n=1017r/min，計算Vc= m/min 。 ②工步2、 αp=7.5mm， f= 0.1mm/r Vc=50m/min主軸轉速n=r/min，查表得 n=1017r/min，計算Vc= m/min 。 ③ 工步3、 αp=0.425mm， f= 0.1mm/r Vc=60m/min主軸轉速n=

28、r/min，查表得n=1017r/min，計算Vc= m/min 。 ④ 工步4、 αp=0.425mm f= 0.1mm/r Vc=50m/min主軸轉速n=r/min，查表得 n=1017r/min，計算Vc= m/min 。 ⑤ 工步5、 αp=0.045mm， f= 0.4mm/r Vc=10m/min主軸轉速n=r/min，查表得n=147r/min，計算Vc= m/min 。 ⑥ 工步6、 αp=0.045mm， f= 0.4mm/r Vc=10m/min主軸轉速n=r/min，查表得n=203r/min，計算Vc= m/min 。 ⑦ 工步7、 αp=0.

29、03mm， f= 0.4mm/r手動進給。 ⑧ 工步8、 αp=0.03mm， f= 0.4mm/r手動進給。 工序2： 1）工步1 αp=3mm，fz=0.2-0.29mm/z取0.2mm/z， f=zfz=100.2=2mm Vc=64m/min 主軸轉速n=r/min，查表得n=235r/min，計算Vc= m/min 2）工步2 αp=1mm，fz=0.1mm/z， f=zfz=100.1=1mm/r Vc=124m/min主軸轉速n=r/min，查表得n=600r/min，計算Vc=m/min 工步3同工步1 4）鉆孔 αp=5.5mm，Vc=50～7

30、0m/min，取Vc=50 m/min n= r/min， 主軸最大轉速1400 r/min，所以取n=1400 r/min，Vc=m/min， 本工序為鉆φ11mm的孔，選用Z525立式鉆床加工 切削用量 刀具采用莫氏錐柄麻花鉆鉆頭，直徑d=11mm，使用切削液。 1.確定進給量f 由于孔徑和深度均很小，宜采用手動進給 2.選用鉆頭磨鈍標準及耐用度 根據表5-130，鉆頭后刀面最大磨損量為0.6mm，耐用度為60min。 3.確定切削速度V 由表5-132，=670MPa的HT200的加工性為5類，據表5-127，暫定進給量f=0.16mm/r。由表5-131

31、，可查v=16m/min。根據Z525立式鉆床說明書選擇主軸實際轉速n=1400r/min。 本工序為鉆φ3mm的孔，選用Z525立式鉆床加工 切削用量 刀具采用莫氏錐柄麻花鉆，直徑d=3mm，使用切削液。 1.確定進給量f 由于孔徑和深度均很小，宜采用手動進給 2.選用鉆頭磨鈍標準及耐用度 根據表5-130，鉆頭后刀面最大磨損量為0.6mm，耐用度為15min。 3.確定切削速度V 由表5-132，=670MPa的HT200的加工性為5類，據表5-127，暫定進給量f=0.13mm/r。由表5-131，可查v=13m/min。根據Z525立式鉆床說明書選擇主軸實際

32、轉速n=832r/min。 第六章 基本時間的確定 1）工時定額的計算 工時定額是指完成零件加工的就一個工序的時間定額 其中：是指但見時間定額 是指基本時間（機動時間），通過計算求得 是指輔助時間，一般取（15~20）%；與和稱為作業(yè)時間 是指布置工作時間，一般按作業(yè)時間的（2~7）%估算 是指休息及生理需要時間，一般按作業(yè)時間（2~4）%估算 是準備與終結時間，大量生產時，準備與終結時間忽略不計 N是指一批零件的

33、個數 下表是各個工步基本時間的計算公式及其結果 工序 工步 計算公式 計算結果 （min） 工序一 1 銑： =90 ：銑削寬度 d：銑刀直徑 0.24 2 0.25 3 0.172 4 0.114 5 鉆： ：（1~4） 擴、鉸： 锪： ：（1~2） 0.13 6 0.13 7 0.066 8 0.052 9 0.538 10 0.56 11 鏜： ：（3~5） 時， 锪： ：（1~2） 0.38 12 0.51 13 0.22

34、 工序二 1 銑： =90 ：銑削寬度 d：銑刀直徑 鉆： ：（1~4） 0.063 2 0.18 3 0.09 4 0.06 5 0.14 工序三 1 鉆： ：（1~4） 0.049 2）、工序定額的確定 （1）、工序一的工序定額： =+5% =2.48 （2）、工序二的時間定額： =+5% =+ （3）、工序三的工序定額： =+5% =+ 參考文獻 1〕機械零件課程設計 ： 主編：任青劍 賀敬宏 〔2〕機床夾具設計手冊： 主編：楊黎明 〔3〕公差配合與技術測量： 主編：徐茂功 桂定一 〔4〕機械加工工藝設計資料；主編：張征祥 〔5〕刀具設計： 主編：袁哲俊 劉華明 〔6〕機械制造工藝學： 主編： 鄭修本 〔7〕機械加工工藝裝備設計手冊：編委會編制 〔8〕光面量規(guī)及技術條件：中華人民共和國第五工業(yè)部標準 21