氣門搖桿軸支座設(shè)計(jì)
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1、 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)任務(wù)書 題目:設(shè)計(jì)氣門搖桿軸支座零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及專用夾具 內(nèi)容:(1)零件一毛坯合圖 1張 (2)機(jī)械加工工藝規(guī)程卡片 12張 (3)夾具裝配總圖 1張 (4)夾具零件圖 一張 (5)課程設(shè)計(jì)說明書 一份 原始資料:該零件圖樣一張;生產(chǎn)綱領(lǐng)6000件/年。 班級: 學(xué)生:
2、 指導(dǎo)老師: 時(shí)間: 年 月 日 目錄 第一部分: 設(shè)計(jì)目的………………………………………………… 1 第二部分:設(shè)計(jì)步驟 一、零件的作用………………………………………… 1 二、確定毛坯,畫毛坯——零件合圖……………… 2 三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)……………………………………
3、 3 四、加工工序設(shè)計(jì)…………………………………… 8 五、時(shí)間定額計(jì)算……………………………………… 10 六、夾具設(shè)計(jì)………………………………………… 12 設(shè)計(jì)目的: 機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在學(xué)完了機(jī)械制造工藝學(xué)(含機(jī)床夾具設(shè)計(jì))和大部分專業(yè)課,并進(jìn)行了生產(chǎn)實(shí)習(xí)的基礎(chǔ)上進(jìn)行的一個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計(jì)使我們能綜合運(yùn)用機(jī)械制造工藝學(xué)中的基本理論,并結(jié)合生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識,獨(dú)立地分析和解決工藝問題。初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件(氣門搖桿軸支座)的工藝規(guī)程
4、的能力和運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法,擬訂夾具設(shè)計(jì)方案,完成家具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力,也是熟悉和運(yùn)用有關(guān)手冊,圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件技能的一次實(shí)踐機(jī)會,為今后的畢業(yè)設(shè)計(jì)及未來從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。 由于能力所限,經(jīng)驗(yàn)不足,設(shè)計(jì)中還有許多不足之處,希望各位老師多加指導(dǎo)。 一. 零件的分析 (一) 零件的作用 氣門搖桿軸支座是柴油機(jī)一個(gè)主要零件。是柴油機(jī)搖桿座的結(jié)合部,20(+0.10—+0.16)孔裝搖桿軸,軸上兩端各裝一進(jìn)氣門搖桿,搖桿座通過兩個(gè)13mm孔用M12螺桿與汽缸蓋相連,3mm軸向槽用于鎖緊搖桿軸,使之不轉(zhuǎn)動。 (二) 零件的工藝分析 由附圖1得知,
5、其材料為HT200。該材料具有較高的強(qiáng)度,耐磨性,耐熱性及減振性,適用于承受較大應(yīng)力,要求耐磨的零件。 該零件上主要加工面為上端面,下端面,左右端面,2-13mm孔和20(+0.1——+0.06)mm以及3mm軸向槽的加工。 20(+0.1——+0.06)mm孔的尺寸精度以及下端面0.05mm的平面度與左右兩端面孔的尺寸精度,直接影響到進(jìn)氣孔與排氣門的傳動精度及密封,2——13mm孔的尺寸精度,以上下兩端面的平行度0.055mm。因此,需要先以下端面為粗基準(zhǔn)加工上端面,再以上端面為粗基準(zhǔn)加工下端面,再把下端面作為精基準(zhǔn),最后加工20(+0.1——+0.06)mm孔時(shí)以下端面
6、為定位基準(zhǔn),以保證孔軸相對下端面的位置精度。 由參考文獻(xiàn)(1)中有關(guān)孔的加工的經(jīng)濟(jì)精度機(jī)床能達(dá)到的位置精度可知上述要求可以達(dá)到的零件的結(jié)構(gòu)的工藝性也是可行的。 二. 確定毛坯,畫毛坯——零件合圖(附圖2) 根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件,已知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為6000件/年,通過計(jì)算,該零件質(zhì)量約為3Kg,由參考文獻(xiàn)(5)表1—4、表1—3可知,其生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn),毛坯的鑄造方法選用砂型機(jī)器造型。此外,為消除殘余應(yīng)力,鑄造后安排人工時(shí)效處理。參考文獻(xiàn)(1)表2.3—12;該種鑄造公差等級為CT10~11,MA-H級。參考文獻(xiàn)(1)表2.3-12,用查表方法確定各表面的加工余量如下表所示:
7、 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量數(shù)值 說明 上端面 48mm H 4mm 單側(cè)加工 下端面 50mm H 3mm 單側(cè)加工 左端面 35mm H 3mm 單側(cè)加工 右端面 35mm H 3mm 單側(cè)加工 三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì) (一) 定位基準(zhǔn)的選擇: 精基準(zhǔn)的選擇:氣門搖桿軸支座的下端面既是裝配基準(zhǔn)又是設(shè)計(jì)基準(zhǔn),用它作為精基準(zhǔn),能使加工遵循基準(zhǔn)重合的原則,實(shí)現(xiàn)V形塊十大平面的定位方式(V形塊采用聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)夾緊)。20(+0.1——+0.06)mm孔及左右兩端面都采用底面做基準(zhǔn),這使得工藝路線又遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的
8、原則,下端面的面積比較大,定位比較穩(wěn)定,夾緊方案也比較簡單,可靠,操作方便。 粗基準(zhǔn)的選擇:考慮到以下幾點(diǎn)要求,選擇零件的重要面和重要孔做基準(zhǔn)。 第一, 在保證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盡量均勻,此外,還要保證定位夾緊的可靠性,裝夾的方便性,減少輔助時(shí)間,所以粗基準(zhǔn)為上端面。 鏜削20(+0.1——+0.06)mm孔的定位夾緊方案: 方案一:用一菱形銷加一圓柱銷定位兩個(gè)13mm的孔,再加上底面定位實(shí)現(xiàn),兩孔一面完全定位,這種方案適合于大批生產(chǎn)類型中。 方案二:用V形塊十大平面定位 V形塊采用聯(lián)動夾緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對R10的外圓柱表面進(jìn)行定位,再加底面實(shí)現(xiàn)完全定位
9、,由于13mm孔的秒個(gè)精度不需要很高,故用做定位銷孔很難保證精度,所以選擇方案二。 (二) 制定加工工藝路線 根據(jù)各表面加工要求,和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度,確定各表面及孔的加工方法如下: 上端面:精銑。 下端面:粗銑 左端面:粗銑—精銑 右端面:粗銑—精銑 2—13mm孔:鉆孔。 3mm 軸向槽—精銑 20(+0.1—+0.006)mm:鉆孔—粗鏜—精鏜 因左右兩端面均對20(+0.1—+0.006)mm孔有較高的位置要求,故它們的加工宜采用工序集中原則,減少裝次數(shù),提高加工精度。 根據(jù)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則,將端面的
10、精銑和下端面的粗銑放在前面,下端面的精銑放在后面,每一階段要首先加工上端面后鉆孔,左右端面上20(+0.1—+0.006)mm孔放后面加工。初步擬訂加工路線如下: 工序號 工序內(nèi)容 鑄造 時(shí)效 涂漆 00 車上端面 01 鉆兩通孔 02 精銑下端面 03 銑右端面 04 鉆通孔18mm 05 鏜孔20mm,孔口角1*45度 06 銑左端面 07 銑軸向槽 08 檢驗(yàn) 09 入庫 上述方案遵循了工藝路線擬訂的一般原則,但某些工序還有一些問題還值得進(jìn)一步討論。如車上端面,因工件和夾具的尺寸較大,在臥式車床上加工時(shí),它們慣性力較大,
11、平衡困難;又由上端面不是連續(xù)的圓環(huán)面,車削中出現(xiàn)斷續(xù)切削容易引起工藝系統(tǒng)的震動,故改動銑削加工。 工序03應(yīng)在工序02前完成,使上端面在加工后有較多的時(shí)間進(jìn)行自然時(shí)效,減少受力變形和受熱變形對2—13mm通孔加工精度的影響。 修改后的工藝路線如下: 序號 工序內(nèi)容 簡要說明 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 鑄造 時(shí)效 涂漆 精銑上端面 精銑下端面 鉆兩通孔 銑右端面 鉆通孔18 鏜孔到20,孔口倒角1*45度 銑左端面 銑軸向槽 檢驗(yàn) 入庫 消除內(nèi)應(yīng)力 防止生銹 先加工粗基準(zhǔn)面
12、加工經(jīng)基準(zhǔn) 先面后孔 先面后孔 后鏜削余量 次要工序后加工 (三)選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具 由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn),故加工設(shè)備適宜通用機(jī)床為主,輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線,工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳動均由人工完成。 粗銑上端面:考慮到工件的定位夾緊方案及夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問題,采用立銑選擇X1632立式銑床。(參考文獻(xiàn)(1)表6-18),選擇直徑D為80mm立銑刀,參考文獻(xiàn)(1)表7-88,通用夾具和游標(biāo)卡尺。 粗銑下端面:采用上述相同的機(jī)床與銑刀,通用夾具及游標(biāo)卡尺。 精銑下端面:采用上述相同的機(jī)床與銑刀,通用夾具及游標(biāo)卡尺。 粗銑左端
13、面:采用臥式銑床X1632,參考文獻(xiàn)(1)表6—21,采用以前的刀具,專用夾具及游標(biāo)卡尺。 精銑左端面:采用臥式銑床X1632,參考文獻(xiàn)(1)表6—21,專用夾具及游標(biāo)卡尺。 鉆2-18mm孔:采用Z3025B*10,參考文獻(xiàn)(1)表6—26,通用夾具。刀具為d為18.0的直柄麻花鉆,參考文獻(xiàn)(1)表7—111。 鉆18孔:鉆孔直行為118mm,選擇搖臂鉆床Z3025參考文獻(xiàn)(1)表6—26,采用錐柄麻花鉆,通用夾具及量具。 鏜20(+0.1——+0.06)mm孔:粗鏜:采用臥式組合鏜床,選擇功率為1.5KM的ITA20鏜削頭,參考文獻(xiàn)(1)白喔—88。選擇鏜通孔鏜刀及鏜桿,專用夾具,
14、游標(biāo)卡尺。 四、加工工序設(shè)計(jì) 經(jīng)查參考文獻(xiàn)(1)表3—12可得,銑削上端面的加工余量為4mm,又由零件對上頂端表面的表面精度RA=12.5mm可知,粗銑的銑削余量為4mm。 底面銑削余量為3mm,粗銑的銑削余量為2mm,精銑余量1mm,精銑后公差登記為IT7~IT8。 取每齒進(jìn)給量為fz=0.2mm/z(粗銑) 取每齒進(jìn)給量為f=0.5mm/r(精銑) 粗銑走刀一次ap=2mm,精銑走刀一次ap=1mm 初步取主軸轉(zhuǎn)速為150r/min(粗銑),取精銑主軸的轉(zhuǎn)速為300r/min,又前面已選定直徑D為80mm,故相應(yīng)的切削速度分別為:校核粗加工。 V粗=πDn/1000=3
15、.14*80*150/1000=37.68 V精=πDn/1000=3.14*80*300/1000=75.36 又由機(jī)床切削功率P=167.9*10^-5ap^0.9f2aeznkpm 取Z=10個(gè)齒,pm=1.代入得: pm=167.9*2.0^0.9*(0.2)^50*2.5*10*1 pm=0.861(km) 又因前查的機(jī)床的功率為1.5kw/h 若效率為0.8P,則 0. 8P=6.0>pm 故選擇主軸的轉(zhuǎn)速為150m/min (2)工序5中的粗鏜18工序。 18粗鏜余量參考文獻(xiàn)[1]表3-83取粗鏜為1.8mm,粗鏜切削余量為0.2mm,鉸孔后尺寸為
16、20H8,各工部余量和工序尺寸公差列于表2-3 加工表面 加工方法 余量 公差等級 工序尺寸及公差 18 粗鏜 1.8 ____ 19.8 19.2 精鏜 0.2 H8 20H8 孔軸線到底面位置尺寸為60mm 因精鏜與粗鏜的定位的下底面與V型塊,精鏜后工序尺寸為20.020.08mm,與下底面的位置精度為0.05mm,與左右端面的位置精度為0.06mm,且定位夾緊時(shí)基準(zhǔn)重合,故不需保證。0.06mm跳動公差由機(jī)床保證。 粗鏜孔時(shí)因余量為1.9mm,故ap=1.9mm, 查文獻(xiàn)[1]表2. 4-8 取V=0.4m/s=24m/min 去進(jìn)給量為f=
17、002mm/r n=1000V/πd=1000*24/3.14*20=380r/min 查文獻(xiàn)的Fz=9.81*60^nFzCFzapXFzV^nFzKFz pm=FzV*10^-3 CF2=180, XFz=1 Yfz=0.75 nFz=0 Rfz=9.81*60*180*2.75ˊ*0.2^0.75*0.4*1 =1452 N P=0.58 kw 取機(jī)床效率為0.85 0.78*0.85=0.89kw>0.58kw 故機(jī)床的功率足夠。 五、時(shí)間定額計(jì)算 下面計(jì)算工序5的時(shí)間定額 (1) 機(jī)動時(shí)間 粗鏜時(shí):L/(f*n)=45/0.2*3
18、80=7.5s 精鏜時(shí):f取0.1mm/s L/(f*n)=45/0.1*380=15s 總機(jī)動時(shí)間:T=7.5+15=22.5s (2)輔助時(shí)間: 操作內(nèi)容 每次時(shí)間 (min) 粗鏜 精鏜 操作次數(shù) 時(shí)間min 操作次數(shù) 時(shí)間min 裝夾 2 1 2 - - 換刀 1 1 1 1 1 測量 0.1 1 0.1 1 0.1 卸夾 1.5 - - 1 1.5 開機(jī)到開始的時(shí)間 0.3 1 1 1 0.3 退刀 0.1 1 1 1 0.1 所以輔助時(shí)間Ta為:
19、 Ta=2+1+0.1+1.5+0.3*2+0.1*0.1*2 =6.5min 作業(yè)時(shí)間為Ta+Tb=605+0.37=6.87 min 該工序單位加工時(shí)間為6.87min 五、填寫機(jī)械加工工藝卡和機(jī)械加工工序卡 工藝文件詳見附表。 六、夾具設(shè)計(jì) 本次設(shè)計(jì)的夾具為第5道工序粗——精鏜20(+0.1—+0.06)mm孔。該夾具為雙支承前后引導(dǎo)鏜床夾具。 1、 確定設(shè)計(jì)方案 該孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為下端面,故以下端平面做定位基準(zhǔn),實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則;另加兩V形塊從前后兩方向?qū)崿F(xiàn)對R10的外圓柱面進(jìn)行夾緊,從對工件的結(jié)構(gòu)形狀分析,若工件以下端面朝下放置在支承板
20、上,定位夾緊就比較穩(wěn)定,可靠,也容易實(shí)現(xiàn)。 工件以下端面在夾具上定位,限制了三個(gè)自由度,其余三個(gè)自由度也必須限制。用哪種方案合理呢? 方案1 在2—13的通孔內(nèi)插入一現(xiàn)邊銷限制一個(gè)移動自由度,再以兩孔的另一個(gè)孔內(nèi)側(cè)面用兩個(gè)支承釘限制一個(gè)移動自由度和一個(gè)轉(zhuǎn)動自由度。這種定位方案從定位原理上分析是合理的,夾具結(jié)構(gòu)也簡單。但由于孔和其內(nèi)側(cè)面均不規(guī)定其精密度,又因結(jié)構(gòu)原因,夾緊力不宜施加在這樣的定位元件上,故工件定位面和定位元件之間很可能會接觸不好,使定位不穩(wěn)定。這個(gè)方案不宜采用。 方案2 用兩個(gè)V形塊夾緊前后兩外圓柱面,用兩鉸鏈壓板壓在工件的下端,這樣就限制了兩個(gè)移動自由度和一個(gè)轉(zhuǎn)動自由度,
21、這種方案定位可靠,可實(shí)現(xiàn)完全定位。 2計(jì)算夾緊力并確定螺桿直徑 參考文獻(xiàn)(3)表1-2-11,因夾具的夾緊力與切削力方向相反,實(shí)際所需夾緊力F夾與切削力F之間的關(guān)系F夾=KF 安全系數(shù)K在夾緊力與切削力方向相反后時(shí),K=3,由前面的計(jì)算可知F=1452.3N 所以F夾=KF=3*1452.3=4356.9N F0= F夾/2=1178.4(N) 參考文獻(xiàn)3表1-24,從強(qiáng)度考慮,用一個(gè)M10的螺柱完全可以滿足要求,M10的許應(yīng)夾緊為3924N,所以螺桿直徑為d=10mm 3.定位精度分析 20(+0.10—+0.16)孔的精加工是在一次裝夾下完成的,具體采用的是前后
22、支撐引導(dǎo)的夾具機(jī)構(gòu),機(jī)床與鏜桿之間所采用的是浮動連接,故機(jī)床主軸振動可略不計(jì),20(+0.10—+0.16)孔的加工精度主要由鏜模來保證。 圖見附表。 因?yàn)榭椎妮S線與底面的平行度要求為0.05。故兩鏜模裝配后同軸度要求應(yīng)小于0.05,又因?yàn)殓M套與鏜桿18 H6(+0.03—0)/h5(0—-0.009),其最大間隙為 Xmax=0.013+0.009=0.022mm =0.022/310=0.00007 被加工孔的長度為42mm 取兩孔同軸度誤差為0.03mm 則 ΔT1=2420.00007=0.006 ΔT2=0.03mm 所以ΔT=ΔT1+ΔT2=0.036
23、 又以為 0.036<0.05 0.006<0.06 所以夾具能滿足零件加工精度的要求。 零件圖,零件——毛坯合圖另附 參考文獻(xiàn): (1) 陳宏均 主編 實(shí)用加工工藝手冊 (2) 孟少農(nóng) 主編 機(jī)械加工工藝手冊 (3) 機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊 (4) 鄭修本 主編 機(jī)械制造工藝學(xué) 16 附件圖紙 零件圖 毛坯圖 軸 裝配圖 工序1 工序2 工序3 工序4 工序5 工序6 工序7 工序8 工序9 工序10 謝謝朋友對我文章的賞識,充值后就可以下載說明書,我這里還有一個(gè)壓縮盤,里面有相應(yīng)的word說明書和CAD圖紙。下載后請留上你的郵箱號,我可以將壓縮盤送給你。歡迎朋友下次光臨!?。?
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