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氣門搖桿軸支座機械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設計 1、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1.1零件用途 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。汽缸蓋內(nèi)每缸四閥使燃燒室充氣最佳，氣門由搖桿凸輪機構驅動，摩擦力小且氣門間隙由液壓補償。這種結構可能減小燃油 消耗并改善排放。另外一個優(yōu)點是減小噪音，這種結構使3.0升的TDI發(fā)動機運轉極端平穩(wěn)。 1.2零件的工藝分析 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0.05mm。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。 1.3氣門搖桿軸支座的主要技術要求： 表2-1 氣門搖桿軸支座主要技術要求 加工表面 尺寸及偏差/mm 公差及精度等級 表面粗糙度 Ra/μm 形位公差/mm 左端面 Φ32 IT7 1.6 / 0.06 A 右端面 Φ32 IT7 1.6 / 0.06 A 上端面 40() IT10 12.5 Φ13孔 2×Φ13 IT10 12.5 Φ20孔 Φ20() IT12 12.5 下底端面 50 IT9 6.3 // 0.05 A Φ3通 Φ3 IT12 12.5 R10外表面 R10 IT13 12.5 R8外表面 R8 IT13 12.5 漸深槽孔面 R 3 IT13 12.5 注： 1、未注明鑄造圓角為R - R3 2、材料：HT200 1.4確定生產(chǎn)類型： 已知此氣門搖桿軸支座零件的生產(chǎn)綱領為N=6000件/年，重量為3kg，由查《機械制造工藝設計簡明手冊》第2頁表1.1-2，可確定該零件生產(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，為消除殘余應力，鑄造后安排人工時效處理。參考文獻《典型零件機械加工生產(chǎn)實例》表2.3—12；該種鑄造公差等級為CT10~11，MA-H級。所以初步確定工藝安排為：劃分加工階段；工序適當集中；加工設備以通用設備為主，采用專用夾具。 2、確定毛坯、繪制毛坯簡圖 2.1確定毛坯種類： 零件材料為HT200?？紤]零件在機床運行過程中所受沖擊不大，零件結構又比較簡單，生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故選擇砂型機器造型鑄件毛坯。查《機械制造技術基礎課程設計指南》第120頁表5-3選用鑄件尺寸公差等級為CT-10。 2.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量： 查《機械制造技術基礎課程設計指南》，選用加工余量為MA-H級，并查表2.2-4確定各個加工面的鑄件機械加工余量，鑄件的分型面的選用及加工余量，如下表所示： 項目/mm 機械加工余量/mm 尺寸公差/mm 備注 Φ32上端面? 表2-3 1.4 表2-4 支座下底端面 表2-3 1.4 表2-4 Φ32左右端面 表2-3 0.5 表2-4 Φ20孔內(nèi)表面 表2-3 0.5 表2-4 2.3繪制毛坯簡圖： 3、擬定零件工藝路線 3.1定位基準的選擇： 粗基準的選擇：以零件的底面為主要的定位粗基準，以兩個旁孔外圓表面為輔助粗基準。 精基準的選擇：考慮要保證零件的加工精度和裝夾準確方便，依據(jù)“基準重合”原則和“基準統(tǒng)一”原則，以粗加工后的底面為主要的定位精基準，以兩個旁孔外圓柱表面為輔助的定位精基準。下端面既是裝配基準又是設計基準，用它作為精基準，面積大定位穩(wěn)定可靠； 3.2表面加工方法的確定： 根據(jù)氣門搖桿軸支座零件圖上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，確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 Φ32上端面? IT10 12.5 粗銑 支座下底端面 IT9 6.3 粗銑—精銑 Φ32左右端面 IT7 1.6 粗銑—精銑 Φ13 內(nèi)表面 IT10 12.5 鉆—鉸 Φ20 內(nèi)表面 IT12 12.5 鉆—鉸 3mm 軸向槽 IT10 12.5 精銑 體其他各表面 IT13 12.5 粗銑 3.3加工階段的劃分： 該零件加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段劃分成粗加工，半精加工和精加工幾個階段。這是由于粗加工工序的切削余量大，因此切削力、夾緊力必然大，加工后容易產(chǎn)生變形。粗、精加工分開后，粗加工產(chǎn)生的變形可以在半精加工中修正；半精加工中產(chǎn)生的變形可以在精加工中修正。這樣逐步減少加工余量，切削力及內(nèi)應力的作用，逐步修正加工后的變形，就能最后達到零件的技術條件。 3.4工序的集中和分散： 氣門搖桿軸支座加工工序安排應注意兩個影響精度的因素：（1）氣門搖桿軸支座的剛度比較低，在外力作用下容易變形；（2）鑄件切削時會產(chǎn)生較大的殘余內(nèi)應力。因此在氣門搖桿軸支座加工工藝中，各主要表面的粗精加工工序一定要分開，且采用大批生產(chǎn)，減少輔助時間，所以采用工序集中原則。 3.5工序順序的安排： 3.5.1、機械加工工序 （1）先基準后其他 （2）先粗后精 （3）先主后次 （4）先面后孔 3.5.2、熱處理工序 3.5.3、輔助工序 3.6確定工藝路線： 表3-2 氣門搖桿軸支座工藝路線及設備、工裝的選用 工序號 工序名稱 機床設備 刀具 量具 1 銑支座上端面 X5020A立式銑床 端面銑刀 游標卡尺 2 粗銑支座下端面 X5020A立式銑床 端面銑刀 游標卡尺 3 精銑支座下端面 X5020A立式銑床 端面銑刀 游標卡尺 4 粗銑支座Φ32左右表面 X5020A立式銑床 端面銑刀 游標卡尺 5 精銑支座Φ32左右表面 X5020A立式銑床 端面銑刀 游標卡尺 6 粗磨支座Φ32左右表面 M7350立式磨床 砂輪 游標卡尺 7 精磨支座Φ32左右表面 M7350立式磨床 砂輪 游標卡尺 8 加工Φ13的孔 Z5125A立式鉆床 Φ13麻花鉆，鉸刀 塞規(guī)卡尺、內(nèi)徑百分表 9 加工Φ20的孔 Z5125A立式鉆床 Φ20麻花鉆擴刀，鉸刀 塞規(guī)卡尺、內(nèi)徑百分表 10 锪有平行度要求表面 X62W 立式锪床 锪刀 游標卡尺 11 倒角 平銼 深度游標卡尺 12 精銑3mm 軸向槽 X62組合夾具或專用工裝 槽銑刀 卡規(guī)，深度游標卡尺 13 清洗 清洗機 14 檢驗 百分表,三用游標卡尺檢驗樣板,三棱平尺塞規(guī) 4、加工余量、工序尺寸和公差的確定 4.1確定加工余量 確定工序尺寸及其公差 2—?13mm孔各工序尺寸及其公差 （根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計指導教程》 表2—29表2—30） 工序 名稱 工序基本余量 公差等級 尺寸工差 工序尺寸 表面 粗糙度 鉆 12.0 IT12 0.18 12.5 鉸 0.95 IT10 0.07 12.5 由上可得該工序各工步的工序尺寸及工差分別為鉆：mm，鉸：mm 5、切削用量、時間定額的計算 5.1加工2—?13mm孔 5.1.1 、 鉆2—?13mm孔 選用鉆床Z5125 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—38(41)選取數(shù)據(jù) 鉆頭直徑D = 20 mm 切削速度V = 0.99 mm/s 切削深度ap = 10 mm 進給量f = 0.12 mm/r 則主軸轉速n = 1000v/D = 945 r/min 根據(jù)表3.1—30 按機床選取n = 1000 r/min 則實際鉆削速度V = Dn/（1000×60） = 1.04 m/s 鉆削工時為：按表2.5—7 L = 78 mm L1 = 1.5 mm L2 = 2.5mm 基本時間tj = L/fn = (78+1.5+2.5)/(0.12×1000) = 0.68 min 按表2.5—41 輔助時間ta = 0.68×0.18=0.123min 按表2.5—4 其他時間tq = 0.2 min 5.1.2、鉸2—?13mm孔 選用鉆床Z5125 根據(jù)《機械制造工藝設計手冊》表2.4—81選取數(shù)據(jù) 鉸刀直徑D = 30 mm 切削速度V = 0.22 m/s 切削深度ap = 0.10 mm 進給量f = 0.8 mm/r 則主軸轉速n = 1000v/D = 140 r/min 根據(jù)表3.1—31 按機床選取n = 200 r/min 則實際切削速度V = Dn/（1000×60） = 0.32 m/s 鉸削工時為： 按表2.5—7 L=78 mm L1 =0 L2=3 mm 基本時間tj = L/fn = (78+3)/(0.8×200) = 0.52 min 按表2.5—41 輔助時間ta = 0.52 ×0.18=0.093min 6、機床夾具設計 6.1 2—?13mm孔夾具設計： 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。經(jīng)過與指導老師協(xié)商，鉆2——?13mm孔的鉆床專用夾具。由氣門搖桿軸支座工作圖可知，工件材料為 HT200，年產(chǎn)量6000件。根據(jù)設計任務的要求，本夾具將用于Z3025搖臂鉆床。刀具為麻花鉆。 6.1.1問題的指出： 本夾具主要鉆2——?13mm孔，內(nèi)表面有粗糙度要求，由于工藝要求不高，因此，在本道工序加工時，主要應考慮如何提高勞動生產(chǎn)率，降低勞動強度。 6.1.2夾具設計： （1）定位基準的選擇 由零件圖可知，在鉆2——?13mm孔之前，氣門搖桿軸支座的兩個上下端面、?13mm孔的兩側面都已加工，且表面粗糙要求較高。為了使定位誤差為零，按基準重合原則選氣門搖桿軸支座的下端面為設計基準。對2——?13mm孔為對稱分布的外圓柱表面再加底面進行定位，從而使各個表面和軸槽均完全定位。為了提高加工效率，現(xiàn)決定采用聯(lián)動夾緊工件快換裝置，并采用快換鉆套以利于在鉆穩(wěn)定加工。 （2）夾緊方案 由于零件小，所以采用開口墊圈的螺旋夾緊機構，裝卸工件方便、迅速。 （3）夾具體設計 夾具體的作用是將定位、夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機床上，加工時，能承受一部分切削力。夾具體為鑄造件，安裝穩(wěn)定，剛度好，但制造周期較長。 （4）切削力及夾緊力的計算 切削力的計算：，由《組合機床》（表7-24）得： 刀具：高速鋼麻花鉆頭，尺寸為13.5。 則軸向力：見《工藝師手冊》表28.4 F=Cdfk……………………………………3.1 式中： C=420， Z=1.0, y=0.8, f=0.35 k=( F=420 轉矩 T=Cdfk 式中: C=0.206, Z=2.0, y=0.8 T=0.206 功率 P= 在計算切削力時,必須考慮安全系數(shù),安全系數(shù) K=KKKK 式中 K—基本安全系數(shù)，1.5; K—加工性質(zhì)系數(shù)，1.1; K—刀具鈍化系數(shù), 1.1; K—斷續(xù)切削系數(shù), 1.1 則 F=KF=1.5 夾緊力的計算：由《機床夾具設計手冊》（表1-2-25）得： 用扳手的六角螺母的夾緊力：M=8mm, P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夾緊力：W0=5380N所以, 由于夾緊力大于切削力，鉆削時工件不會轉動,故本夾具可安全工作。 6.2定位誤差分析: 由加工工序知，加工2——?13mm孔。夾具的主要定位元件為銷十2大平面，由于大平面的設計基準與定位基準重合，故其尺寸無基準不重合度誤差。銷有基準不重合誤差ΔDj=δd/sina，取決于? 20圓柱的公差，規(guī)定工件上母線為基準，制造精度和安裝精度要求在合理的范圍內(nèi)。而孔徑尺寸為自由尺寸精度要求，可滿足加工要求。 7、體會與展望： 通過對氣門搖桿軸支座的機械加工工藝及對?13mm孔夾具的設計，使我學到了許多有關機械加工的知識,這對于我以后的學習和實踐都起到了至關重要的作用，使我對學習夾具和工藝性設計產(chǎn)生了濃厚的興趣，相信這次課程設計過后我才能有夯實基礎的感覺，遇到難題不放棄不膽怯的決心，對于實際的內(nèi)容，我主要歸納為以下兩個方面：第一方面：氣門搖桿軸支座件外形較復雜，而剛性較差。且其技術要求很高，所以適當?shù)倪x擇機械加工中的定位基準,是能否保證氣門搖桿軸支座技術要求的重要問題之一。在氣門搖桿軸支座的實際加工過程中，選用氣門搖桿軸支座的底面作為定位基面，為保證2——?13mm孔尺寸精度和形狀精度，可采用自為基準的加工原則；保證兩孔的中心距精度要求，可采用互為基準原則加工。 對于加工主要表面，按照“先基準后一般”的加工原則。氣門搖桿軸支座的主要加工表面為旁端面，較重要的加工表面為上表面，次要的加工表面是體表面、下表面等。 氣門搖桿軸支座機械加工路線是圍繞主要加工表面來安排的，氣門搖桿軸支座加工路線為工序集中。 第二方面：主要是關于夾具的設計方法及其步驟。 （1）、定位方案的設計：主要確定工件的定位基準及定位基面；工件的六點定位原則；定位元件的選用等。 （2）、導向及對刀裝置的設計：由于本設計主要設計的是擴大頭孔夾具和銑結合面夾具，所以主要考慮的是選用鉆套的類型及排屑問題，以及對刀塊的類型，從而確定鉆套和對刀塊的位置尺寸及公差。 （3）、夾緊裝置的設計：針對連桿的加工特點及加工的批量，對連桿的夾緊裝置應滿足裝卸工件方便、迅速的特點，所以一般都采用自動夾緊裝置。 （4）、夾具體設計：連桿的結構特點是比較小，設計時應注意夾具體結構尺寸的大小。夾具體的作用是將定位及夾具裝置連接成一體，并能正確安裝在機床上，加工時能承受一部分切削力。所以夾具體的材料一般采用鑄鐵。 （5）、定位精度和定位誤差的計算：對用于粗加工的夾具，都應該進行定位誤差和穩(wěn)定性的計算，以及設計的夾具能否滿足零件加工的各項尺寸要求。 （6）、繪制夾具裝備圖及夾具零件圖。 課程設計是對我們學習的補充和擴展，實現(xiàn)自我完善和獨立工作的過程，是大學學習的特色和優(yōu)勢，展望未來，我們機械的學子必將是社會發(fā)展的有力力量，靠的就是專著的態(tài)度，良好的學習習慣和真實的設計實力。而這一切的得來都是努力的結果，所以我要繼續(xù)發(fā)揚這種精神，就像我終結的知識點一樣，以后還會更多更全面更有規(guī)律性，也希望我們學校以及學院給予我們更多的這樣的機會，再此也感謝指導老師辛勤的工作和熱心的幫助。 8、參考文獻 [1] 陳宏鈞,方向明,馬素敏 等編 典型零件機械加工生產(chǎn)實例 機械工業(yè)出版社 2004.8 [2] 王季琨,沈中偉,劉錫珍 主編 機械制造工藝學 天津大學出版社 2004.1 [3] 哈爾濱工業(yè)大學,上海工業(yè)大學 主編 機床夾具設計 上?？茖W技術出版社 1991.3 [4] 李 洪 主編 機械加工工藝手冊 北京出版社 1996.1 [5] 龔定安,蔡建國 編著 機床夾具設計手冊 陜西科學技術出版社 1981.7 [6] 《金屬機械加工工藝人員手冊》 修訂組 金屬機械加工工藝人員手冊 上?？茖W技術出版社1979.1 [7] 孫麗嬡 主編 機械制造工藝及專用夾具 冶金工業(yè)出版社 2003.9 [8] 楊叔子 主編 機械加工工藝師手冊 機械工業(yè)出版社 2004.9 [9] 王紹俊 主編 機械制造工藝設計手冊 哈爾濱工業(yè)大學 1981.5 [10] 劉文劍 曹天河 趙維緩 編2008-7-1 夾具工程師手冊 黑龍江科學技術出版社 1987.12 [11] 上海市金屬切削技術協(xié)會 編 金屬切削手冊 上海科學技術出版社 1991.10 [12] 于駿一　主編 典型零件制造工藝　　機械工業(yè)出版社 1989.1 1、零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 1 1.1零件用途 1 1.2零件的工藝分析 1 1.3氣門搖桿軸支座的主要技術要求： 2 1.4確定生產(chǎn)類型： 2 2、確定毛坯、繪制毛坯簡圖 3 2.1確定毛坯種類： 3 2.2確定毛坯的尺寸公差和機械加工余量： 3 2.3繪制毛坯簡圖： 4 3、擬定零件工藝路線 4 3.1定位基準的選擇： 4 3.2表面加工方法的確定： 5 3.3加工階段的劃分： 5 3.4工序的集中和分散： 5 3.5工序順序的安排： 6 3.5.1、機械加工工序 6 3.5.2、熱處理工序 6 3.5.3、輔助工序 6 3.6確定工藝路線： 6 4、加工余量、工序尺寸和公差的確定 7 4.1確定加工余量 7 5、切削用量、時間定額的計算 8 5.1加工2—?13mm孔 8 5.1.1 、 鉆2—?13mm孔 8 5.1.2、鉸2—?13mm孔 8 6、機床夾具設計 9 6.1 2—?13mm孔夾具設計： 9 6.1.1問題的指出： 9 6.1.2夾具設計： 9 7、體會與展望： 11 8、參考文獻 13 14