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機械制造工藝學課程設計任務書 題目：設計氣門搖桿軸支座零件的機械加工工藝規(guī)程及專用夾具 內容：（1）零件一毛坯合圖 1張 （2）機械加工工藝規(guī)程卡片 12張 （3）夾具裝配總圖 1張 （4）夾具零件圖 一張 （5）課程設計說明書 一份 原始資料：該零件圖樣一張；生產綱領6000件/年。 班級： 學生： 指導老師： 時間： 年 月 日 目錄 第一部分： 設計目的………………………………………………… 1 第二部分：設計步驟 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)程設計…………………………………… 3 四、加工工序設計…………………………………… 8 五、時間定額計算……………………………………… 10 六、夾具設計………………………………………… 12 設計目的： 機械制造工藝學課程設計是在學完了機械制造工藝學(含機床夾具設計)和大部分專業(yè)課，并進行了生產實習的基礎上進行的一個教學環(huán)節(jié)。這次設計使我們能綜合運用機械制造工藝學中的基本理論，并結合生產實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題。初步具備了設計一個中等復雜程度零件（氣門搖桿軸支座）的工藝規(guī)程的能力和運用夾具設計的基本原理和方法，擬訂夾具設計方案，完成家具結構設計的能力，也是熟悉和運用有關手冊，圖表等技術資料及編寫技術文件技能的一次實踐機會，為今后的畢業(yè)設計及未來從事的工作打下良好的基礎。 由于能力所限，經(jīng)驗不足，設計中還有許多不足之處，希望各位老師多加指導。 一． 零件的分析 （一） 零件的作用 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合部，?20（+0.10—+0.16）孔裝搖桿軸，軸上兩端各裝一進氣門搖桿，搖桿座通過兩個?13mm孔用M12螺桿與汽缸蓋相連，3mm軸向槽用于鎖緊搖桿軸，使之不轉動。 （二） 零件的工藝分析 由附圖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加工上端面，再以上端面為粗基準加工下端面，再把下端面作為精基準，最后加工?20（+0.1——+0.06）mm孔時以下端面為定位基準，以保證孔軸相對下端面的位置精度。 由參考文獻（1）中有關孔的加工的經(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構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，已知零件的生產綱領為6000件/年，通過計算，該零件質量約為3Kg，由參考文獻（5）表1—4、表1—3可知，其生產類型為大批生產，毛坯的鑄造方法選用砂型機器造型。此外，為消除殘余應力，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 單側加工 下端面 50mm H 3mm 單側加工 左端面 35mm H 3mm 單側加工 右端面 35mm H 3mm 單側加工 三、工藝規(guī)程設計 （一） 定位基準的選擇： 精基準的選擇：氣門搖桿軸支座的下端面既是裝配基準又是設計基準，用它作為精基準，能使加工遵循基準重合的原則，實現(xiàn)V形塊十大平面的定位方式（V形塊采用聯(lián)動夾緊機構夾緊）。?20（+0.1——+0.06）mm孔及左右兩端面都采用底面做基準，這使得工藝路線又遵循“基準統(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。 粗基準的選擇：考慮到以下幾點要求，選擇零件的重要面和重要孔做基準。 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，減少輔助時間，所以粗基準為上端面。 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?13mm的孔，再加上底面定位實現(xiàn)，兩孔一面完全定位，這種方案適合于大批生產類型中。 方案二：用V形塊十大平面定位 V形塊采用聯(lián)動夾緊機構實現(xiàn)對R10的外圓柱表面進行定位，再加底面實現(xiàn)完全定位，由于?13mm孔的秒個精度不需要很高，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到的經(jīng)濟精度，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 工序內容 鑄造 時效 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 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，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，故改動銑削加工。 工序03應在工序02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—?13mm通孔加工精度的影響。 修改后的工藝路線如下： 序號 工序內容 簡要說明 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 鑄造 時效 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 入庫 消除內應力 防止生銹 先加工粗基準面 加工經(jīng)基準 先面后孔 先面后孔 后鏜削余量 次要工序后加工 （三）選擇加工設備及刀、夾、量具 由于生產類型為大批生產，故加工設備適宜通用機床為主，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構設計等問題，采用立銑選擇X1632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，專用夾具及游標卡尺。 鉆2-?18mm孔：采用Z3025B*10，參考文獻（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Z3025參考文獻（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，參考文獻（1）白喔—88。選擇鏜通孔鏜刀及鏜桿，專用夾具，游標卡尺。 四、加工工序設計 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 初步取主軸轉速為１５０r／min（粗銑），取精銑主軸的轉速為３００r／min，又前面已選定直徑Ｄ為?８０mm，故相應的切削速度分別為：校核粗加工。 Ｖ粗＝πＤn／１０００＝３.１４＊８０＊１５０／１０００＝３７.６８ Ｖ精＝πＤn／１０００＝３.１４＊８０＊３００／１０００＝７５.３６ 又由機床切削功率P=167.9*10^-5ap^0.9f2aeznkpm 取Z=10個齒，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 故選擇主軸的轉速為１５０m/min (2)工序５中的粗鏜?１８工序。 ?１８粗鏜余量參考文獻［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　　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20.02±0.08mm，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,且定位夾緊時基準重合，故不需保證。0.06mm跳動公差由機床保證。 粗鏜孔時因余量為1.9mm,故ap=1.9mm, 查文獻［１］表２. 4-8 取V=0.4m/s=24m/min 去進給量為f=002mm/r n=1000V/πd=1000*24/3.14*20=380r/min 查文獻的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 　　　　取機床效率為０.８５ 0.78*0.85=0.89kw>0.58kw 故機床的功率足夠。 五、時間定額計算 下面計算工序５的時間定額 （１） 機動時間 粗鏜時：L/(f*n)=45/0.2*380=7.5s 精鏜時：f取0.1mm/s L/(f*n)=45/0.1*380=15s 總機動時間:T=7.5+15=22.5s (2)輔助時間： 操作內容 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 1 1 0.3 退刀 0.1 1 1 1 0.1 所以輔助時間Ta為： 　　　　　　　Ta=2+1+0.1+1.5+0.3*2+0.1*0.1*2 =6.5min 作業(yè)時間為Ta+Tb=605+0.37=6.87 min 該工序單位加工時間為6.87min　　　　　　　　　　　 五、填寫機械加工工藝卡和機械加工工序卡 工藝文件詳見附表。 6.夾具設計 夾具是一種能夠使工件按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產率，降低制造成本，一直都是生產廠家所追求的目標。正確地設計并合理的使用夾具，是保證加工質量和提高生產率，從而降低生產成本的重要技術環(huán)節(jié)之一。同時也擴大各種機床使用范圍必不可少重要手段。 6.1提出問題 （1）怎樣限制零件的自由度；根據(jù)裝配圖得知道,一個底座限制底面1個自由度，再加2個V型塊限制橫向的2個自由度,3個自由度保證的零件夾緊的強度,有利于銑刀進行加工 （2）怎樣夾緊；設計夾具由螺旋夾緊工件。有夾具體底座,將一個V型塊采用螺釘固定,另一V型塊采用手柄進行螺紋加緊,考慮到成本經(jīng)濟性,故采用這類機械夾緊的方式比較合適. （3）設計的夾具怎樣排屑；此次加工利用銑刀,可以保證加工的穩(wěn)定,達到表面應有的粗糙度,適合批量生產, （4）怎樣使夾具使用合理，便于裝卸。 此夾具設計簡單方便 ,螺旋手柄加緊和松開靈活,工人需要將零件固定安放,保持夾具的清潔,以便多次使用. 6.2設計思想 設計必須保證零件的加工精度，保證夾具的操作方便，夾緊可靠，使用安全，有合理的裝卸空間，還要注意機構密封和防塵作用，使設計的夾具完全符合要求。 本夾具主要用來氣門搖桿軸支座底面進行加工，這個精度要求為IT13，表面粗糙度Ra6.3，粗銑-精銑以可滿足其精度。所以設計時要在滿足精度的前提下提高勞動生產效率，降低勞動強度。 6.3夾具設計 6.3.1定位分析 （1）定位基準的選擇 據(jù)《夾具手冊》知定位基準應盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道工序中，應盡量采用同一定位基準進行加工。故銑該底平面時，采用零件倒置的上表面作為定位基準。 （2）定位誤差的分析 定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一個面與兩個孔定位，因為該定位元件的定位基準為孔的軸線，所以基準重合△b=0，由于存在間隙，定位基準會發(fā)生相對位置的變化即存在基準位移誤差。 △j=（TD+T d+△S）/2 TD =0.050mm T d =0.011mm △S=0.010mm △j=0.0355mm 6.3.2切削力及夾緊力的計算 刀具：鑲片圓鋸齒銑刀 Fz=9.81CFzae^0.85af^0.72do^-86ap^z CFz---灰鐵30 ae-------側吃刀量8 af-----0.1~0.2（0.1） do---銑刀外徑160 ap----背吃刀量0.55 Fz=113N 個面和兩個孔定位時所需夾緊力計算公式： 式中 φ───螺紋摩擦角 ───平頭螺桿端的直徑 ───工件與夾緊元件之間的摩擦系數(shù),0.16 ───螺桿直徑 ───螺紋升角 Q ───手柄作用力 L ───手柄長度 則夾緊力 =766（N） 根據(jù)手冊查得該夾緊力滿足要求，故此夾具可以安全工作。 6.3.3夾具操作說明 此次設計的夾具夾緊原理為：通過上表面為定位基準，在2個V型塊、平面實現(xiàn)完全定位，以銑刀進行加工 定位元件： 定位元件是用以確定正確位置的元件。用工件定位基準或定位基面與夾具定位元件接觸或配合來實現(xiàn)工件定位。該設計用可V型塊加緊 7. 體會與展望 機械制造課程設計終于結束了。通過短短的三周時間，我們鞏固了上學期所學的知識，提高了應用軟件繪圖得能力。課程設計作為《機械制造基礎》課程的重要環(huán)節(jié)，此次課程設計是理論與實踐的結合，讓我們更加的了解機械制造技術的規(guī)程 本次課程設計要求繪制零件圖，毛坯圖，夾具裝配圖，夾具零件圖以及工藝過程卡片和工序卡片. 通過設計，我基本掌握了零件的加工過程，以及加工過程文件的編寫。在設計的過程中，我遇到了很多困難，但在老師和同學的幫助下都一一得到了解決，并學習到了不少的知識。 總之，這次設計使我不隱隱學會了如何進行機械制造的課程設計的具體過程，也讓我了解了將理論知識應用與實踐中的重要性。如果不能將理論與實踐相結合，那么，再好的理論知識也只能是擺設而已。 由于我的知識掌握的還不夠完善，因此我的作業(yè)中還有愈多不足之處，希望老師能夠給予指正。 在此次課程設計中，我收獲很多，為我以后的學習工作打下了重要的基礎。非常感謝在設計的過程中給予我?guī)椭耐瑢W們，更要感謝給我們布置設計任務的冷岳峰老師，不僅僅在課程設計期間給我們細心地指導，在我們遇到問題時也為我們悉心解答，讓我們在課設的同時，獲得了更方面的進步。 8.參考文獻 【1】《機械制造技術基礎課程設計指導書》 【2】李昌年主編 《機床夾具設計與制造》 機械工業(yè)出版社 2006 【3】王光斗主編 《機床夾具手冊》上?？茖W技術出版社 2000 【4】吳拓主編 《現(xiàn)代機床夾具設計》 化學工業(yè)出版社 2009 【5】曾志新 《機械制造技術基礎》 武漢理工大學出版社 2001 【6】艾興主編 《切削用量簡明實用手冊》 化學工業(yè)出版社 2000 【7】楊峻峰主編 《機床及夾具》 清華大學出版社 2005 18