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河 南 機 電 高 等 專 科 學(xué) 校 機 械 制 造 技 術(shù)課 程 設(shè) 計 說 明 書 目 錄 第1章 零件分析 1頁 1.1 零件作用分析 1頁 1.2 零件工藝分析 1頁 第2章 確定毛坯、畫毛坯—零件合圖 3頁 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計 4頁 3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 4頁 3.2 制定工藝路線 4頁 3.3 選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具 6頁 3.4 加工工序設(shè)計 7頁 3.5 時間定額計算 11頁 3.6 填寫機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡 12頁 第4章 搖桿軸支座銑槽專用夾具設(shè)計 13 頁 4.1 工件自由度分析及定位方案的確定 13頁 4.2 夾緊力的計算 13頁 4.3 定位誤差的計算及定位精度分析 14頁 4.4 定位元件及夾緊裝置設(shè)計 14頁 4.5 鏜模與夾具體的設(shè)計 16頁 4.6 操作說明 18頁 第1章 零件分析 1.1 零件作用分析 氣門搖桿軸支座是柴油機一個主要零件。是柴油機搖桿座的結(jié)合部孔裝搖桿軸，軸上兩端各裝一進氣門搖桿，搖桿座通過兩個孔用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。其零件圖如下圖： 圖1.1 搖桿軸支座 1.2 零件工藝分析 由圖1.1得知，其材料為HT200。該材料具有較高的強度，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-孔和以及3mm軸向槽的加工孔的尺寸精度以及下端面0.05的平面度與左右兩端面孔的尺寸精度，直接影響到進氣孔與排氣門的傳動精度及密封，2—孔的尺寸精度，以上下兩端面的平行度0.055。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)，最后加工孔時以下端面為定位基準(zhǔn)，以保證孔軸相對下端面的位置精度。由參考文獻（1）中有關(guān)孔的加工的經(jīng)濟精度機床能達到的位置精度可知上述要求可以達到的零件的結(jié)構(gòu)的工藝性也是可行的。 第2章 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8000件/年，通過計算，該零件質(zhì)量約為3Kg，由參考文獻（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器造型。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后安排人工時效處理。參考文獻（1）表2.3—12；該種鑄造公差等級為CT10~11，MA-H級。參考文獻（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： 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 第3章 工藝規(guī)程設(shè)計 3.1 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?？准白笥覂啥嗣娑疾捎玫酌孀龌鶞?zhǔn)，這使得工藝路線又遵循“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則，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：選擇零件的重要面和重要孔做基準(zhǔn)。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，減少輔助時間，所以粗基準(zhǔn)為上端面。 3.2 制定工藝路線 根據(jù)各表面加工要求，和各種加工方法能達到的經(jīng)濟精度，確定各表面及孔的加工方法如下： 上下端面：粗銑—精銑 左右端面：粗銑—精銑 端面：粗銑—精銑 2-孔：鉆孔 3mm 軸向槽—精銑 孔：鉆孔—粗鏜—精鏜 因左右兩端面均對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)先面后孔原則，將上端面下端面的粗銑放在前面，左右端面上孔放后面加工。初步擬訂以下兩個加工路線方案 加工路線方案（一） 工序號 工序內(nèi)容 05# 鑄造 10# 時效 15# 涂漆 25# 車上端面 30# 銑下端面 35# 鉆兩通孔 40# 銑左右端面 45# 鉆通孔 50# 鏜孔 55# 軸向槽 60# 銑檢驗 65# 入庫 （二）以V形塊定位的加工路線方案 工序號 工序內(nèi)容 05# 鑄造 10# 時效 15# 涂漆 25# 粗銑下端面 30# 粗銑上端面 35# 粗銑左右端面 45# 鉆兩通孔 50# 精銑下端面 55# 精銑上端面 60# 精銑左右端面 65# 鉆孔 65# 鏜孔 70# 銑軸向槽 75# 入庫 上述兩個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一步討論。 車上端面，因工件和夾具的尺寸較大，在臥式車床上加工時，它們慣性力較大，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，故應(yīng)當(dāng)選擇銑削加工。 因為在零件圖紙中要求左右端面的跳動度為0.06，所以需要同時銑削左右端面，保證兩端的平行度。 工序30#應(yīng)在工序25#前完成，使上端面在加工后有較多的時間進行自然時效，減少受力變形和受熱變形對2—?13通孔加工精度的影響。綜上所述選擇方案二。 最后確定的工件加工工序如下： 序號 工序內(nèi)容 定位基準(zhǔn) 05# 鑄造 10# 時效 15# 涂漆 20# 粗銑下端面 上端面（3）+左右端（3） 25# 粗銑上端面 下端面（3）+左右端（3） 30# 粗左右端面（同時，不準(zhǔn)調(diào)頭） 下端面(3)+ 外圓柱面 35# 鉆兩通孔￠13 下端面(3)+ 外圓柱面 40# 精銑下端面 上端面（3）+左右端（3） 45# 精銑上端面 下端面（3）+左右端（3） 50# 精銑左右端面（同時，不準(zhǔn)調(diào)頭） 下端面(3)+ 外圓柱面 55# 鉆通孔?18 下端面(3)+ 外圓柱面 60# 銑槽到?20 下端面(3)+ 外圓柱面 65# 粗-精銑軸向槽 下端面(3)+ 外圓柱面 70# 入庫 3.3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)備適宜通用機床為主，輔以少量專用機床的流水生產(chǎn)線，工件在各機床上的裝卸及各機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)計等問題，采用立銑選擇X51立式銑床。（參考文獻（1）表6-18），選擇直徑D為?80mm立銑刀，參考文獻（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：采用上述相同的機床與銑刀，通用夾具及游標(biāo)卡尺。 粗銑左端面：采用臥式銑床X1632，參考文獻（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（1）表6—21，專用夾具及游標(biāo)卡尺。 鉆2-?18mm孔：采用Z525，參考文獻（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（1）表7—111。 鉆?18孔：鉆孔直行為?118mm，選擇搖臂鉆床Z525參考文獻（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，選擇鏜通孔鏜刀及鏜桿，專用夾具，游標(biāo)卡尺。 3.4 加工工序設(shè)計 （一） 機械加工余量確定 根據(jù)文獻（1）可知計算底面加工余量公式如下。 式中 ： e ——余量值； ——鑄件的最大尺寸； ——加工表面最大尺寸； C ——系數(shù) 根據(jù)<<機械加工工藝手冊>>表3-12查表得出各個加工面得加工余量。 經(jīng)查<<機械加工工藝手冊>>表3—12可得，銑削上端面的加工余量為4，又由零件對上頂端表面的表面精度RA=12.5可知，粗銑的銑削余量為4。底面銑削余量為3，粗銑的銑削余量為2，銑余量1，精銑后公差登記為IT7～IT8。左右端面的銑削余量為3，粗銑的銑削余量為2，精銑余量1，精銑后公差登記為IT7～IT8，根據(jù)<<機械加工工藝手冊>>表3—12確定余量2。工序40粗鏜?18工序。粗鏜余量表3-83取粗鏜為1.8，粗鏜切削余量為0.2,鉸孔后尺寸為20H8,各工步余量和工序尺寸公差列于下表 表3.2 各工步加工尺寸 加工表面 加工方法 余量 公差等級 工序尺寸及公差 粗鏜 ___ 精鏜 = （二）確定切削用量及基本工時 工序20#：粗銑下端面 1)加工條件 工件材料：HT200,=170~240MPa，鑄造;工件尺寸：=13，l=36; 加工要求：粗銑上端面加工余量4 機床：X51立式銑床；刀具：立銑刀。 經(jīng)查參考文獻（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。 取每齒進給量為fz＝0.2mm／z（粗銑） 取每齒進給量為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。 ＝3.1480150/1000＝37.68m/min =3.1480300/1000=75.36m/min 又由機床切削功率P= 取Z=10個齒，=1,n=150/60=2.5r/s ,=168mm, =2mm,=0.2mm/z. 代入得： 　　　　= =4kw 又因前查的機床的功率為4.5kw/h 若效率為0.85P,則 0.85p=3.825kw<4kw 重新選擇主軸的轉(zhuǎn)速為118m/min，則 =3.1480118/1000=29.64m/min 將其帶入公式得 = =3.15kw<3.825kw 故機床功率足夠 2)計算基本工時 ， 查《切削手冊》表3. 26，入切量及超切量為：則： 工序25# 粗銑上端面： 刀具，機床與上到工序相同，得出 , 工序30# 粗銑左右端面：同時粗銑左右端面，圓盤銑刀一次加工完成不準(zhǔn)調(diào)頭 計算切削用量： =2 由 《機械加工工藝手冊》表15.53可知： 由《切削用量手冊》表9.4-8可知： 各系數(shù)為 所以有 取 所以實際切削速度： 確定主軸轉(zhuǎn)速： 切削工時： 工序35# 鉆孔 查《機械制造工藝設(shè)計手冊》表3-38，取 查《機械制造工藝設(shè)計手冊》表3-42，取 查表《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》4.2-15，機床為Z525，選擇轉(zhuǎn)速 實際切削速度： v== 切削工時帶入公式： 工序40# 精銑下端面與工序20#相同。 工序45# 精銑上端面與工序25#相同. 工序50# 精銑左右端面與工序30#相同 工序55# 鉆通孔?18，工序步驟與工序35#相同，代入數(shù)據(jù)得出結(jié)果: , 工序60# 銑槽到?20 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20.02±0.08，與下底面的位置精度為0.05,與左右端面的位置精度為0.06, 且定位夾、緊時基準(zhǔn)重合，故不需保證。0.06跳動公差由機床保證。 粗銑槽時因余量為1.9,故, 查《機械制造工藝設(shè)計手冊》2-8 取進給量為 故實際切削速度為： 此時作臺每分鐘進給量應(yīng)為： 查文獻得 取 =950.6N 取機床功率為0.85 故機床效率足夠 精銑槽時，因余量為0.2mm，取 取v=1.2m/s=72m/min f=0.1mm/r 工序65# 銑槽： 加工條件：機床：x6132臥式銑.床. 刀具：直齒三面刃銑刀其中 , 計算切削用量： 由《機械加工工藝手冊》表15-53，表15-55可知： 確定主軸轉(zhuǎn)速： 切削工時： 3.5 時間定額計算 下面計算工序60的時間定額 1）機動時間 粗鏜時： 精鏜時： 總機動時間：=0.58+1.17=1.75min 2）輔助時間： 操作內(nèi)容 每次時間 (min) 粗鏜 精鏜 操作次數(shù) 時間min 操作次數(shù) 時間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 開機到開始的時間 0.3 1 0.3 1 0.3 退刀 0.1 1 0.1 1 0.1 所以輔助時間 3）作業(yè)時間 1.75+6.4=8.15min 4）布置工作地時間 取 則 5）休息與生理需要時間 取 則 6）單件時間 =（1.75+6.4+0.24+0.24）min=8.63min 3.6 填寫機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡 工件文件詳見附表。 第4章 搖桿軸支座專用銑槽夾具設(shè)計 4.1 工件自由度分析及定位方案的確定 本次設(shè)計的夾具為工序——銑槽 該孔的設(shè)計基準(zhǔn)為下端面，故以下端平面做定位基準(zhǔn)，實現(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上，定位夾緊就比較穩(wěn)定，可靠，也容易實現(xiàn)。工件以下端面在夾具上定位，限制了三個自由度，其余三個自由度也必須限制。用哪種方案合理呢？ 方案1　在2-孔內(nèi)插入一現(xiàn)邊銷限制一個移動自由度，再以兩孔的另一個孔內(nèi)側(cè)面用兩個支承釘限制一個移動自由度和一個轉(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。這個方案不宜采用。 方案2　用兩個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，這樣就限制了兩個移動自由度和一個轉(zhuǎn)動自由度，這種方案定位可靠，可實現(xiàn)完全定位。 4.2 夾緊力的計算 計算切削力與夾緊力的計算及螺桿的直徑： 根據(jù)《機床夾具設(shè)計手冊》表5-37 查表可知： 根據(jù)《機床夾具設(shè)計手冊》表2-4-8 取取 在計算切削力時，必須考慮安全系數(shù) 式中： 基本安全系數(shù)；取1.4 加工性質(zhì)系數(shù)；取0.9 刀具鈍化系數(shù)；取0.9 斷續(xù)切削系數(shù)；取1.0 安全系數(shù)在夾緊力與切削力方向相反后時： 由《機床夾具設(shè)計手冊》表1-2-11緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力與切削力之間的關(guān)系。安全系數(shù)在夾緊力與切N削力方向相反后時，由前面的計算可知 由《機床夾具設(shè)計手冊》表1-24，從強度考慮，用一個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=10。 4.3 定位誤差的計算及定位精度分析 ?20孔的精加工是在一次裝夾下完成的，具體采用的是前后支撐引導(dǎo)的夾具機構(gòu)，機床與鏜桿之間所采用的是浮動連接，故機床主軸振動可略不計，?20孔的加工精度主要由鏜模來保證。因為孔的軸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，其最大間隙為 被加工孔的長度為 ,取兩孔同軸度誤差為 則 所以 因為 ， 由以上計算可知夾具能滿足零件加工精度的要求 4.4 定位元件及夾緊裝置設(shè)計 （1） 定位元件 定位元件是用來確定工件正確位置的元件。被加工工件的定位基面與夾具定位元件直接接觸或相配合。工件定位方式不同，夾具定位元件的結(jié)構(gòu)形式也不同，V形塊定位，工件的定位基準(zhǔn)始終在V型塊兩定位面的對稱中心平面內(nèi)，對中性好，能使工件的定位基準(zhǔn)軸線在V形塊兩斜面的對稱平面上，而不受定位基準(zhǔn)直徑誤差的影響，其次V形塊定位安裝方便。本設(shè)計中采用兩個Ｖ形塊（圖4.1）夾緊前后兩外圓柱面，用壓板壓在工件的下端，這樣就限制了兩個移動自由度和一個轉(zhuǎn)動自由度。其次設(shè)計中，采用了定位塊保證工件在加工時，螺桿和工件不會偏移 。 1-v形塊 2-支座 圖4.1 v形塊 （2）夾緊裝置的設(shè)計 夾緊裝置是使工件在外力作用下仍能保持其正確定位位置的裝置。本設(shè)計采用的夾緊裝置是一對螺旋壓板夾緊機構(gòu)。螺旋夾緊機構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡單、制造容易、自鎖性能好、夾緊可靠，是手動夾緊中常用的一種夾緊機構(gòu) 。其結(jié)構(gòu)如圖4.2所示 1-螺桿 2 圓銷柱 3-大頭螺栓 圖4.2 螺旋夾緊機構(gòu) 4.5鏜模與夾具體的設(shè)計 (1)鏜模的設(shè)計 ①鏜套 本設(shè)計鏜套采用軸承外滾式鏜套，作用：回轉(zhuǎn)精度低，但是剛性好，適合適合轉(zhuǎn)速高的粗加工和精加工。其與鏜桿的配合主要采用H7/h6/h5。精加工時，鏜套內(nèi)孔的圓度公差取被加工孔的圓度公差的1/6或者1/5。鏜套內(nèi)外圓的同軸度一般小于0.005～0.01。如圖4.3所示，滾動軸承外滾式回轉(zhuǎn)鏜套，鏜套2支承在兩個滾動軸承上，軸承安裝在鏜模支架 1的軸承孔中，軸承孔的兩端用軸承端蓋3封住。這種鏜套采用標(biāo)準(zhǔn)滾動軸承，所以設(shè)計、制造和維修方便，鏜桿轉(zhuǎn)速高，一般摩擦面線速度 v＞ 0.4m/s 。但徑向尺寸較大，回轉(zhuǎn)精度受軸承精度影響?？刹捎脻L針軸承以減小徑向尺寸，采用高精度軸承提高回轉(zhuǎn)精度。 1-鏜模支架 2-鏜套 3-軸承套 圖4.3 鏜套 ②鏜桿 鏜桿的直徑按經(jīng)驗公式一般去d=（0.7～0.8）D，一般應(yīng)大于25，不得小于15。同根鏜桿的直徑應(yīng)相同，便于制造和保證加工加工精度。 主要的技術(shù)參數(shù)： 導(dǎo)向部分的圓度和圓柱度的公差為其直徑的1/2； 鏜桿的同軸度在500內(nèi)為0.01； 鏜桿的傳動銷孔軸線和鏜桿軸線的垂直度和位置度均小于0.01； 導(dǎo)向部分的表面粗糙度R一般在0.8～0.4，刀孔的表面粗糙度在0.4.[17] (2)夾具體 夾具體是用于連接夾具各元件及裝置,使其成為一個整體的基礎(chǔ)件,并與機床有關(guān)部位連接,以確定夾具相對于機床的位置. 其在設(shè)計時應(yīng)滿足以下基本要求: ①應(yīng)有足夠的強度和剛度保證在加工過程中, 夾具體在夾緊力,切削力等外力作用下,不至于產(chǎn)生不允許的變形和震動. ②結(jié)構(gòu)應(yīng)簡單,具有良好工藝性. 在保證強度和剛度條件下,力求結(jié)構(gòu)簡單,體積小,重量輕,以便于操作. ③尺寸要穩(wěn)定.對于鑄造夾具體,要進行時效處理,以消除內(nèi)應(yīng)力.保證夾具體加工尺寸的穩(wěn)定. ④便于排屑為防止加工中切削聚積在一起定位元件工作表面或其他裝置中,而影響工件的正確定位和夾具的 正常工作,在設(shè)計夾具體時,要考慮切削的排除問題. 選擇夾具體毛坯結(jié)構(gòu)時,應(yīng)以結(jié)構(gòu)合理性,工藝性,經(jīng)濟性,標(biāo)準(zhǔn)化的可能性以及工廠的具體條件為依據(jù)綜合考慮.其夾具體設(shè)計見附圖4.4。 圖4.4夾具體 4.6使用操作說明 夾具的操作：該夾具是用于精加工的，裝配完成后，安裝在鏜床工作臺上，。安裝后要檢查安裝是否存在誤差，如有應(yīng)設(shè)法消除，以免造成加工誤差。安裝工件時，將工件放置底板上，后順時針旋轉(zhuǎn)搖柄，旋進V形塊夾緊工件。后壓板壓住工件下端，旋緊螺桿螺母。鏜桿通過鏜套和工件已鉆好的18孔，從另一鏜套出。鏜刀沿鏜桿加工工件。加工完成后，退出鏜刀，退出鏜桿。松開螺母螺桿。搖柄逆時針旋出后取出工件。 19