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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： 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 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(shí)，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(huì)，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(dòng)。 （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(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(dòng)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： 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(dòng)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(dòng)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，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(hào) 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，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(dòng)，故改動(dòng)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(hào) 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 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(dòng)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，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＝３.１４＊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　　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(shí)基準(zhǔn)重合，故不需保證。0.06mm跳動(dòng)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=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(dòng)時(shí)間 粗鏜時(shí)：L/(f*n)=45/0.2*380=7.5s 精鏜時(shí)：f取0.1mm/s L/(f*n)=45/0.1*380=15s 總機(jī)動(dòng)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： 　　　　　　　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(dòng)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(dòng)自由度和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)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(huì)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(dòng)自由度和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，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(dòng)連接，故機(jī)床主軸振動(dòng)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=2×42×0.00007=0.006 ΔT2=0.03mm 所以ΔT=ΔT1+ΔT2=0.036 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) 17