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機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計任務(wù)書 題目：設(shè)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(nèi)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(shè)計說明書 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： 時間： 年 月 日 目錄 第一部分： 設(shè)計目的………………………………………………… 1 第二部分：設(shè)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(shè)計…………………………………… 3 四、加工工序設(shè)計…………………………………… 8 五、時間定額計算……………………………………… 10 六、夾具設(shè)計………………………………………… 12 設(shè)計目的： 機械制造工藝學(xué)課程設(shè)計是在學(xué)完了機械制造工藝學(xué)(含機床夾具設(shè)計)和大部分專業(yè)課，并進行了生產(chǎn)實習(xí)的基礎(chǔ)上進行的一個教學(xué)環(huán)節(jié)。這次設(shè)計使我們能綜合運用機械制造工藝學(xué)中的基本理論，并結(jié)合生產(chǎn)實習(xí)中學(xué)到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題。初步具備了設(shè)計一個中等復(fù)雜程度零件（氣門搖桿軸支座）的工藝規(guī)程的能力和運用夾具設(shè)計的基本原理和方法，擬訂夾具設(shè)計方案，完成家具結(jié)構(gòu)設(shè)計的能力，也是熟悉和運用有關(guān)手冊，圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件技能的一次實踐機會，為今后的畢業(yè)設(shè)計及未來從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。 由于能力所限，經(jīng)驗不足，設(shè)計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一個主要零件。是柴油機搖桿座的結(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(zhuǎn)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(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(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。 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 三、工藝規(guī)程設(shè)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(shè)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(gòu)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(chǎn)類型中。 方案二：用V形塊十大平面定位 V形塊采用聯(lián)動夾緊機構(gòu)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(nèi)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(yīng)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(nèi)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(nèi)應(yīng)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(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(shè)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(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(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［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(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 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(shè)計 夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)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(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標。正確地設(shè)計并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)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(shè)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(shè)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(yīng)有的粗糙度,適合批量生產(chǎn), （4）怎樣使夾具使用合理，便于裝卸。 此夾具設(shè)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(shè)計思想 設(shè)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(gòu)密封和防塵作用，使設(shè)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(shè)計時要在滿足精度的前提下提高勞動生產(chǎn)效率，降低勞動強度。 6.3夾具設(shè)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(yīng)盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)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(cè)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(shè)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(shè)計用可V型塊加緊 7. 體會與展望 機械制造課程設(shè)計終于結(jié)束了。通過短短的三周時間，我們鞏固了上學(xué)期所學(xué)的知識，提高了應(yīng)用軟件繪圖得能力。課程設(shè)計作為《機械制造基礎(chǔ)》課程的重要環(huán)節(jié)，此次課程設(shè)計是理論與實踐的結(jié)合，讓我們更加的了解機械制造技術(shù)的規(guī)程 本次課程設(shè)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(shè)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(shè)計的過程中，我遇到了很多困難，但在老師和同學(xué)的幫助下都一一得到了解決，并學(xué)習(xí)到了不少的知識。 總之，這次設(shè)計使我不隱隱學(xué)會了如何進行機械制造的課程設(shè)計的具體過程，也讓我了解了將理論知識應(yīng)用與實踐中的重要性。如果不能將理論與實踐相結(jié)合，那么，再好的理論知識也只能是擺設(shè)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(shè)計中，我收獲很多，為我以后的學(xué)習(xí)工作打下了重要的基礎(chǔ)。非常感謝在設(shè)計的過程中給予我?guī)椭耐瑢W(xué)們，更要感謝給我們布置設(shè)計任務(wù)的冷岳峰老師，不僅僅在課程設(shè)計期間給我們細心地指導(dǎo)，在我們遇到問題時也為我們悉心解答，讓我們在課設(shè)的同時，獲得了更方面的進步。 8.參考文獻 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