氣門搖桿支座說明書

1、機(jī)械制造工程學(xué)課程設(shè)計(jì)西安工業(yè)大學(xué)題 目： 氣門搖桿軸支座零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計(jì) 班級： 學(xué) 號： 姓名： 指導(dǎo)教師： 完成日期： 目錄第一章 零件分析····································&

2、#183;··································1 1.1零件作用分析·············&#

3、183;·················································&#

4、183;··1 1.2零件工藝分析·············································

5、83;····················1 1.3零件的生產(chǎn)類型···························

6、83;···································2第二章 毛坯的選擇·············

7、;··················································

8、;·····2 2.1選擇毛坯···········································&#

9、183;······························2 2.2確定毛坯尺寸及公差·················

10、·······································2 2.3設(shè)計(jì)毛坯圖·········&#

11、183;·················································&#

12、183;···········3第三章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)····································

13、83;····························4 3.1定位基準(zhǔn)的選擇···················

14、83;············································4 3.2制定工藝路線···

15、3;·················································

16、3;··············5 3.3選擇加工設(shè)備及刀具、夾具、量具································&#

17、183;··7 3.4加工工序設(shè)計(jì)·············································

18、83;·······················8 3.5時(shí)間定額計(jì)算························

19、3;············································13 3.6填寫機(jī)械加工工藝過程卡和機(jī)械加工工序卡·

20、83;··················14第四章 搖桿軸支座專用鏜孔夾具設(shè)計(jì)····························&#

21、183;········14 4.1工件自由度分析及定位方案的確定 4.2夾緊力分析····································&#

22、183;··································15 4.3定位誤差及定位精度分析············

23、83;····································15 4.4定位元件與夾緊裝置設(shè)計(jì)··········

24、3;·······································16 4.5鏜模與夾具體的設(shè)計(jì)········&

25、#183;··············································· 17 4.6使用操作說明

26、··················································

27、·······················19設(shè)計(jì)總結(jié)··························

28、··················································

29、············20附錄 附錄附錄 參考文獻(xiàn) 第一章 零件分析1.1零件作用分析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。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)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(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

30、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(jìn)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0.05。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(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。1.3零件的生產(chǎn)類型依設(shè)計(jì)題目知：Q=12000件/年，n=1件/臺，結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率和廢品率分別為5%和2%。由參考文獻(xiàn)（1）中公式2

31、-1有零件的質(zhì)量約為3kg，由參考文獻(xiàn)（1）表2-1查得生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。第二章 毛坯的選擇2.1選擇毛坯由設(shè)計(jì)題目的圖紙可知，該零件材料為HT200，其具有較高的強(qiáng)度、耐磨性、耐熱性及減振性，零件外形結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因此確定毛坯為鑄件，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。2.2確定毛坯尺寸及公差求最大輪廓尺寸根據(jù)零件圖計(jì)算輪廓尺寸，長50mm，寬45mm。高78mm，故最大輪廓尺寸為78mm。選取公差等級CT由由參考文獻(xiàn)（1）表5-1，鑄造方法按機(jī)器造型，鑄件材料按灰鑄鐵，得公差等級CT范圍812級，取為10級。求鑄件尺寸公差根據(jù)加工面的基本尺寸和鑄件

32、公差等級CT，由參考文獻(xiàn)（1）表5-3查得，公差相對于基本尺寸對稱分布。求機(jī)械加工余量等級由參考文獻(xiàn)（1）表5-5，鑄造方法按機(jī)器造型，鑄件材料按灰鑄鐵，得機(jī)械加工余量等級范圍EG級，取為F級。求機(jī)械加工余量RMA對所加工表面取同一個(gè)數(shù)值，由參考文獻(xiàn)（1）表5-4查得最大輪廓尺寸為78mm，加工余量等級為F級，得RMA數(shù)值為1mm。求毛坯尺寸2-孔較小，鑄成實(shí)心；孔要求精加工，也可鑄成實(shí)心，上端面、下端面應(yīng)分別由參考文獻(xiàn)（1）式5-1求出。上端面：下端面：左右端面尺寸由參考文獻(xiàn)（1）式5-3求出，即將毛坯尺寸列于表2-1中。 表2-1 氣門搖桿支座鑄件毛坯尺寸公差與加工余量項(xiàng)目上端面下端面左右

33、端面2×孔孔公差等級101010-加工面基本尺寸786042-鑄件尺寸公差3.22.82.8-機(jī)械加工余量等級FFF-RMA111-毛坯基本尺寸80.662.445.4002.3設(shè)計(jì)毛坯圖根據(jù)零件圖，將加工表面尺寸按表2-1毛坯尺寸畫出，即得毛坯圖，見圖2-1。零件圖見附錄。圖2-1 毛坯圖 第三章 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)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(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?？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

34、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(shí)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(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：粗銑下端面：粗銑精銑左右端面：粗銑精銑 2-孔：鉆孔 3mm 軸向槽：粗銑孔：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)先面后孔以及先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工原則，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

35、以下兩個(gè)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(shí)效15#涂漆20#車上端面25#銑下端面30#鉆兩通孔 35#銑左右端面40#鉆通孔45#鏜孔50#銑軸向槽55#銑檢驗(yàn)60#入庫加工路線方案（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(shí)效15#涂漆20#粗銑下端面25#粗銑上端面30#粗銑左右端面35#鉆兩通孔40#精銑下端面45#精銑左右端面50#鉆孔55#鏜孔60#銑軸向槽65#終檢70#入庫上述兩個(gè)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。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

36、，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?yàn)樵诹慵D紙中要求左右端面的跳動度為0.06，所以需要同時(shí)銑削左右端面，保證兩端的平行度。 方案一中的工序25#應(yīng)在工序20#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-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(shí)效15#涂漆20#粗銑下端面上端面 + 左右端25#粗銑上端面下端面 + 左右端30#粗銑左右端面（同時(shí)，不準(zhǔn)調(diào)頭）下端面 + 外圓柱面35#鉆兩通孔下端面 + 外圓柱面40#精銑下端

37、面上端面 + 左右端45#精銑左右端面（同時(shí)，不準(zhǔn)調(diào)頭）下端面 + 外圓柱面50#鉆通孔下端面 + 外圓柱面55#鏜孔到，孔口倒角2*45度下端面 + 外圓柱面60#粗銑軸向槽下端面 + 外圓柱面65#終檢 70#入庫 3.3選擇加工設(shè)備及刀具、夾具、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X51立式銑床。（參考文獻(xiàn)（1）表5-71），選擇直徑D為Ø80mm硬質(zhì)合金圓柱銑刀，參考文獻(xiàn)（1）表5-98，通用夾具和游標(biāo)卡尺。

38、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。粗銑左右端面：采用臥式銑床X61W（參考文獻(xiàn)（1）表5-74），采用以前的刀具，專用夾具及游標(biāo)卡尺。精銑左右端面：采用臥式銑床X61W（參考文獻(xiàn)（1）表5-74），專用夾具及游標(biāo)卡尺。鉆2-mm孔：采用Z525（參考文獻(xiàn)（1）表5-64至表5-68），通用夾具。刀具為d為的直柄麻花鉆（參考文獻(xiàn)（1）表5-83）。鉆孔：鉆孔直行為mm，選擇搖臂鉆床Z525（參考文獻(xiàn)（1）表5-64至表5-68），采用錐柄麻花鉆，通用夾具及量具。鏜mm孔：采用臥式組合鏜床，選擇功率為1.5kw的IT

39、A20鏜削頭，選擇鏜通孔鏜刀及鏜桿，專用夾具，游標(biāo)卡尺。銑3mm軸向槽：采用臥式銑床X61W（參考文獻(xiàn)（1）表5-74），刀具選用直齒三面刃銑刀，mm（參考文獻(xiàn)（1）表5-105）。3.4加工工序設(shè)計(jì)（一） 機(jī)械加工余量確定 根據(jù)<<機(jī)械加工工藝手冊>>表3-12查表得出各個(gè)加工面得加工余量。經(jīng)查<<機(jī)械加工工藝手冊>>表312可得，銑削上端面的加工余量為2.6，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2.6。底面銑削余量為2.4，粗銑的銑削余量為1.4，精銑余量1，精銑后公差等級為IT7IT9。左右端面的銑削余量為3.

40、4（雙側(cè)余量），粗銑的銑削余量為2.4，精銑余量1，精銑后公差等級為IT7IT9。工序40#粗鏜，粗鏜余量表3-83取粗鏜為1.8，精鏜切削余量為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3-1 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孔粗鏜1.8-19.8孔精鏜0.2H820H845.4左右端面粗銑2.4（雙側(cè)）-4343左右端面精銑1（雙側(cè)）d942d980.6上端面粗銑2.6-7862.4下端面粗銑1.4-6161下端面精銑1-60（二）確定切削用量及基本工時(shí)1、工序20#：粗銑下端面1)加工條件工件材料：HT200,=170240MPa，鑄造。加

41、工要求：粗銑下端面加工余量2.4mm。機(jī)床、刀具：X51立式銑床、硬質(zhì)合金圓柱銑刀。因銑削下端面的加工余量為2.4mm，又由零件下端面的最終表面精度Ra=6.3可知，粗銑的銑削余量為1.4mm，精銑余量1mm，精銑后公差等級為IT7IT9。取粗銑走刀一次=1.4mm，精銑走刀一次=1mm取粗銑每齒進(jìn)給量為=0.2mm/z，精銑進(jìn)給量為=0.5mm/r初步取粗銑主軸轉(zhuǎn)速為160r/min，取精銑主軸的轉(zhuǎn)速為300r/min又由前面已選定直徑D為mm，故相應(yīng)的切削速度分別為：3.1480160/100040.19m/min=3.1480300/100075.36m/min又由參考文獻(xiàn)（1）表2-1

42、8有機(jī)床切削功率為取Z=10個(gè)齒，=1,n=160/60=2.67r/s ,=50mm, =1.4mm,=0.2mm/z，代入得：kw又因前查的機(jī)床的功率為4.5kw/h 若效率為,則 kw0.922kw故機(jī)床功率足夠。2)計(jì)算基本工時(shí)mmmin2、工序25#：粗銑上端面加工余量為2.6mm，表面粗糙度要求Ra=12.5，粗銑銑削余量為2.6mm，此工序的機(jī)床、刀具與上工序相同，可得出：=20mm，=2.6mm，=0.2mm/z，n=150r/min，=37.68m/min從而min工序30#粗銑左右端面與工序20#和工序25#相同。3、工序35#：鉆兩通孔查參考文獻(xiàn)（1）表5-127，取查參

43、考文獻(xiàn)（1）表5-133，取 查參考文獻(xiàn)（1）表5-65，機(jī)床為Z525，選擇轉(zhuǎn)速實(shí)際切削速度：v= 切削工時(shí)帶入公式：，取，工序40# 精銑下端面與工序20#相同。工序45# 精銑左右端面與工序30#相同。工序55#鉆通孔與工序35#相同。4、工序60#：鏜孔到因精鏜與粗鏜的定位是下底面與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0.05,與左右端面的位置精度為0.06, 且定位夾、緊時(shí)基準(zhǔn)重合，故不需保證。0.06跳動公差由機(jī)床保證。粗鏜孔時(shí)因余量為1.8mm,故=1.8mm,查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊，取切削速度 取進(jìn)給量為則選擇 故實(shí)際切削速度為： 此

44、時(shí)工作臺每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：查文獻(xiàn)得 取 =950.6N取機(jī)床功率為0.85故機(jī)床效率足夠精鏜孔時(shí)，因余量為0.2mm，取取V=1.2m/s=72m/min ，f=0.04mm/r，則選擇 則實(shí)際切削速度為5、工序65#：銑3mm軸向槽加工條件：機(jī)床：X61W臥式銑床。刀具：直齒三面刃銑刀，其中 mm,計(jì)算切削用量： 由機(jī)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(shí)： 3.5時(shí)間定額計(jì)算下面計(jì)算工序60的時(shí)間定額1）機(jī)動時(shí)間 粗鏜時(shí)： 精鏜時(shí)：其中，取，。 總機(jī)動時(shí)間： 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212-

45、換刀11111測量0.110.110.1卸夾1.5-11.5開機(jī)到開始的時(shí)間0.310.310.3退刀0.110.110.1所以輔助時(shí)間3）作業(yè)時(shí)間1.96+6.4=8.36min4）布置工作地時(shí)間 取， 則5）休息與生理需要時(shí)間 取 ，則6）單件時(shí)間 =（1.96+6.4+0.25+0.25）min=8.86min3.6填寫機(jī)械加工工藝過程卡和機(jī)械加工工序卡工件文件詳細(xì)見附錄。第四章 搖桿軸支座專用鏜孔夾具設(shè)計(jì)4.1工件自由度分析及定位方案的確定本次設(shè)計(jì)工序55#鏜孔到的專用夾具。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

46、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。下面分析限制其余三個(gè)自由度的兩種方案的合理性。方案一在2-孔內(nèi)插入一現(xiàn)邊銷限制一個(gè)移動自由度，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)移動自由度和一個(gè)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(gè)方案不宜采用。方案二用兩個(gè)V形塊夾緊前后兩外圓柱面，用

47、兩鉸鏈壓板壓在工件的下端，這樣就限制了兩個(gè)移動自由度和一個(gè)轉(zhuǎn)動自由度，這種方案定位可靠，可實(shí)現(xiàn)完全定位。綜上，選擇方案二的定位方案。4.2夾緊力分析根據(jù)生產(chǎn)率要求，運(yùn)用手動夾緊可以滿足。一般夾緊力等于切削力乘以一個(gè)安全系數(shù)。本設(shè)計(jì)采用螺旋夾緊機(jī)構(gòu)，使壓板壓緊工件，實(shí)現(xiàn)夾緊，有效提高了工作效率。壓緊夾緊力主要作用是防止工件在鏜削力作用下產(chǎn)生的傾覆和振動，手動螺旋夾緊是可靠的，可免去夾緊力的計(jì)算。4.3定位誤差及定位精度分析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連接，故機(jī)床主軸振動可略不計(jì)，孔的加工精度主要由鏜模來保證。因?yàn)榭椎妮S線與底面的

48、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 H6（+0.030）/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T1=2×42×0.00007=0.006mmT2=0.03mm所以T=T1+T2=0.036又因?yàn)?0.036<0.050.006<0.06所以夾具能滿足零件加工精度的要求。4.4定位元件與夾緊裝置設(shè)計(jì)定位元件設(shè)計(jì)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

49、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(jì)中采用兩個(gè)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，能夠限制五個(gè)自由度，包括限制了兩個(gè)移動自由度和一個(gè)轉(zhuǎn)動自由度。其次設(shè)計(jì)中，采用了定位塊保證工件在加工時(shí)，螺桿和工件不會偏移。1-V形塊 2-支座圖4-1 V形塊夾緊裝置設(shè)計(jì) 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(jì)采用的夾緊裝置是一對螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)。螺旋夾緊機(jī)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(jī)構(gòu) 。其結(jié)構(gòu)如圖4-2所示。1-螺桿 2-壓板 3-圓柱銷圖4-2 螺旋夾緊機(jī)構(gòu)4.5鏜模與夾具體的設(shè)計(jì)（1）鏜模的設(shè)計(jì) 鏜套 本設(shè)計(jì)鏜套采用軸承外滾式鏜套，其特點(diǎn)是剛性好，適合適合轉(zhuǎn)速高的粗加工和精加工，但回轉(zhuǎn)精度低。其與鏜桿的配合主要采用H7/h6/h5。精加工時(shí)，鏜套內(nèi)孔的圓度