氣門搖桿軸支座課

1、第3章 搖桿軸支座機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3.1零件的圖紙與工藝分析 3.1.1零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)合部孔裝搖桿軸，軸上兩端各裝一進(jìn)氣門搖桿，搖桿座通過(guò)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(dòng)。其零件圖如下圖： 圖3.1 搖桿軸支座3.1.2零件的工藝分析由圖3.1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-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

2、孔與排氣門的傳動(dòng)精度及密封，2孔的尺寸精度，以上下兩端面的平行度0.055。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(duì)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。3.2工藝規(guī)程定性設(shè)計(jì)3.2.3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

3、，夾緊方案也比較簡(jiǎn)單，可靠，操作方便。粗基準(zhǔn)的選擇：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。3.2.2生產(chǎn)類型與毛坯制造方法的確定根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，已知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為1000件/年，通過(guò)計(jì)算，該零件質(zhì)量約為3Kg，由表14、表13可知，其生產(chǎn)類型為成批生產(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。由212可知該種鑄造公差等級(jí)為CT1011，MA-H級(jí)。3.2.4工藝路線的擬定根據(jù)各表面加工要求，和各種加工方

4、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：上下端面：粗銑精銑左右端面：粗銑精銑 端面：粗銑精銑2-孔：鉆孔 3mm 軸向槽精銑孔：鉆孔粗鏜精鏜因左右兩端面均對(duì)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。初步擬訂以下兩個(gè)加工路線方案加工路線方案（一）工序號(hào)工序內(nèi)容05#鑄造10#時(shí)效15#涂漆25#車上端面30#銑下端面35#鉆兩通孔 40#銑左右端面45#鉆通孔50#鏜孔55#軸向槽60#銑檢驗(yàn)65#入庫(kù)（二）以V形塊定位的加工路線方案工序號(hào) 工序內(nèi)容05#鑄造10#時(shí)效15#涂漆

5、25#粗銑下端面30#粗銑上端面35#粗銑左右端面45#鉆兩通孔50#精銑下端面55#精銑上端面60#精銑左右端面65#鉆孔65#鏜孔70#銑軸向槽75#入庫(kù)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(wèn)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，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(dòng)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。工序30#應(yīng)在工序25#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(duì)

6、213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(hào) 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（3）+左右端（3）25#粗銑上端面下端面（3）+左右端（3）30#粗左右端面（同時(shí)，不準(zhǔn)調(diào)頭）下端面(3)+ 外圓柱面35#鉆兩通孔13下端面(3)+ 外圓柱面40#精銑下端面上端面（3）+左右端（3）45#精銑上端面下端面（3）+左右端（3）50#精銑左右端面（同時(shí)，不準(zhǔn)調(diào)頭）下端面(3)+ 外圓柱面55#鉆通孔18下端面(3)+ 外圓柱面60#鏜孔到20 下端面(3)+ 外圓柱面65#粗-精銑軸向槽下端面(3)+ 外圓柱面70#入庫(kù) 3.3工

7、藝規(guī)程定量設(shè)計(jì)3.3.1機(jī)械加工余量、工藝尺寸及毛坯尺寸的確定因工件的生產(chǎn)類型為成批生產(chǎn)，毛的鑄造方法選用砂型機(jī)器造型。根據(jù)表2.3-12確定各表面的加工余量如下表所示： 表3.1 各表面加工余量 加工表面基本尺寸加工余量等級(jí)加工余量數(shù)值說(shuō)明上端面48H4 單側(cè)加工下端面50H3 單側(cè)加工左端面35H3 單側(cè)加工右端面35H3 單側(cè)加工3.3.2切削余量及基本工時(shí)的確定（一） 機(jī)械加工余量確定根據(jù)文獻(xiàn)（1）可知計(jì)算底面加工余量公式如下。 式中 ： e 余量值； 鑄件的最大尺寸； 加工表面最大尺寸； C 系數(shù)根據(jù)表3-12查表得出各個(gè)加工面得加工余量。經(jīng)查表312可得，銑削上端面的加工余量為4，

8、又由零件對(duì)上頂端表面的表面精度RA=12.5可知，粗銑的銑削余量為4。底面銑削余量為3，粗銑的銑削余量為2，銑余量1，精銑后公差登記為IT7IT8。左右端面的銑削余量為3，粗銑的銑削余量為2，精銑余量1，精銑后公差登記為IT7，根據(jù)表312確定余量2。工序40粗鏜18工序。粗鏜余量表3-83取粗鏜為1.8，粗鏜切削余量為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3.2 各工步加工尺寸加工表面加工方法余量公差等級(jí)工序尺寸及公差粗鏜_精鏜（二）確定切削用量及基本工工序20#：粗銑下端面(1)加工條件工件材料：HT200,=170240MPa，鑄造;工件尺寸：=13，l=36;

9、加工要求：粗銑上端面加工余量4機(jī)床：X51立式銑床；刀具：立銑刀。銑削寬度ae90,深度ap6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表3.1，取刀具直徑d0=80。根據(jù)切削用量手冊(cè)后表3.16，選擇刀具前角00后角016，副后角0=8，刃傾角：s=10,主偏角Kr=60,過(guò)渡刃Kr=30,副偏角Kr=5。(2)切削用量1）確定切削深度ap 根據(jù)手冊(cè)等，選擇ap=1.15，兩次走刀即可完成。2）確定每齒進(jìn)給量fz 由于本工序?yàn)榇旨庸ぃ叽缇群捅砻尜|(zhì)量可不考慮，從而可采用不對(duì)稱端機(jī)床功率為4.5kw（據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-35，X51立式銑床）選擇： fz=83.9mm/min。3）確定刀

10、具壽命及磨鈍標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)切削手冊(cè)表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm；由于銑刀直d0=80，故刀具使用壽命T=180min（據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)表3.8）。4）計(jì)算切削速度vc和每分鐘進(jìn)給量vf根據(jù)切削手冊(cè)表3.16，當(dāng)d0=80，Z=12，ap7.5，fz0.18mm/z時(shí)，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系數(shù)為：kMV= 1.0，kSV= 0.8。 切削速度計(jì)算公式為：其中 ，將以上數(shù)據(jù)代入公式：確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 。根據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-36，選擇,因此，實(shí)際進(jìn)給量和每分鐘進(jìn)給量為：=5)校驗(yàn)機(jī)床功率 根據(jù)切削手冊(cè)表3.24，近似為,根據(jù)機(jī)床

11、使用說(shuō)明書，主軸允許功率。故校驗(yàn)合格。最終確定: 6)計(jì)算基本工時(shí) ，查切削手冊(cè)表3. 26，入切量及超切量為：則： 工序25# 粗銑上端面： 刀具，機(jī)床與上到工序相同，得出 , 工序30#粗銑左右端面：同時(shí)粗銑左右端面，圓盤銑刀一次加工完成不準(zhǔn)調(diào)頭計(jì)算切削用量： =2由 機(jī)械加工工藝手冊(cè)表15.53可知：由切削用量手冊(cè)表9.4-8可知： 各系數(shù)為 所以有 取 所以實(shí)際切削速度： 確定主軸轉(zhuǎn)速： 切削工時(shí)： 工序35# 鉆孔查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-38，取查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-42，取 查表機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)4.2-15，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

12、公式：工序40# 精銑下端面與工序5#相同。工序45# 精銑上端面與工序10#相同.工序50# 精銑左右端面與工序15#相同工序55#鉆通孔18，工序步驟與工序20#相同，代入數(shù)據(jù)得出結(jié)果: , 工序60#鏜孔到20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20.020.08，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(dòng)公差由機(jī)床保證。粗鏜孔時(shí)因余量為1.9,故,查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)2-8 取進(jìn)給量為 故實(shí)際切削速度為： 此時(shí)作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：計(jì)算切削基本工時(shí)：工序65#銑槽：加工條件：機(jī)床：x6132臥式銑.

13、床.刀具：直齒三面刃銑刀其中 , 計(jì)算切削用量： 由機(jī)械加工工藝手冊(cè)表15-53，表15-55可知： 確定主軸轉(zhuǎn)速： 切削工時(shí)： 3.4.1搖桿軸支座機(jī)械加工工藝過(guò)程卡3.4.2搖桿軸支座機(jī)械加工工序卡 第4章 搖桿軸支座專用鏜孔夾具設(shè)計(jì)4.1鏜夾具的結(jié)構(gòu)形式與設(shè)計(jì)要點(diǎn)。4.1.1鏜床夾具的典型結(jié)構(gòu)形式鏜床夾具又稱為鏜模，主要用于加工箱體或支座類零件上的精密孔和孔系。主要由鏜模底座、支架、鏜套、鏜桿及必要的定位和夾緊裝置組成。鏜床夾具的種類按導(dǎo)向支架的布置形式分為雙支承鏜模、單支承鏜模和無(wú)支承鏜模.（1）前后雙支承鏜模；（2）無(wú)支承鏜床夾具。4.1.2鏜床夾具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)(1) 導(dǎo)引方式及導(dǎo)向支

14、架鏜桿的引導(dǎo)方式分為單、雙支承引導(dǎo)。單支承時(shí)，鏜桿與機(jī)床主軸采用剛性連接，主軸回轉(zhuǎn)精度影響鏜孔精度，故適于小孔和短孔的加工。雙支承時(shí)，鏜桿和機(jī)床主軸采用浮動(dòng)聯(lián)接。所鏜孔的位置精度取決于模兩導(dǎo)向孔的位置精度，而與機(jī)床主軸精度無(wú)關(guān)。鏜模導(dǎo)向支架主要用來(lái)安裝鏜套和承受切削力。因要求其有足夠的剛性及穩(wěn)定性，故在結(jié)構(gòu)上一般應(yīng)有較大的安裝基面和必要的加強(qiáng)筋；而且支架上不允許安裝夾緊機(jī)構(gòu)來(lái)承受夾緊反力，以免支架變形而破壞精度。(2) 鏜套鏜套的結(jié)構(gòu)形式和精度直接影響被加工孔的精度。常用的鏜套有：固定式鏜套 固定式鏜套外形尺寸小，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，導(dǎo)向精度高，但鏜桿在鏜套內(nèi)一邊回轉(zhuǎn)，一邊作軸向移動(dòng)，鏜套易磨損，故只適

15、用于低速鏜孔?；剞D(zhuǎn)式鏜套 隨鏜桿一起轉(zhuǎn)動(dòng)，與鏜桿之間只有相對(duì)移動(dòng)而無(wú)相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)的鏜套。這種鏜套大大減少了磨損，也不會(huì)因摩擦發(fā)熱而“卡死”。因此，它適合于高速鏜孔。(3) 鏜桿和浮動(dòng)接頭鏜桿是鏜模中一個(gè)重要部分。鏜桿直徑d及長(zhǎng)度主要是根據(jù)所鏜孔的直徑D及刀具截面尺寸BB來(lái)確定。鏜桿直徑d應(yīng)盡可能大，其雙導(dǎo)引部分的L/d10為宜；而懸伸部分的L/d45，以使其有足夠的剛度來(lái)保證加工精度。用于固定鏜套的鏜桿引進(jìn)結(jié)構(gòu)有整體式和鑲條式兩種。 當(dāng)雙支承鏜模鏜孔時(shí)，鏜桿與機(jī)床主軸通過(guò)浮動(dòng)接頭而浮動(dòng)連接。4.2搖桿軸支座專用鏜孔夾具總體結(jié)構(gòu)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

16、；另加兩形塊從前后兩方向?qū)崿F(xiàn)對(duì)R10的外圓柱面進(jìn)行夾緊，從對(duì)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-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(jiǎn)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)形塊夾緊前后

17、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。4.3定位元件與夾緊裝置的設(shè)計(jì)4.3.1 定位元件定位元件是用來(lái)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(duì)稱中心平面內(nèi)，對(duì)中性好，能使工件的定位基準(zhǔn)軸線在V形塊兩斜面的對(duì)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)形塊（圖4.1）夾緊前后兩外圓柱面，用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

18、。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(huì)偏移。 1-v形塊 2-支座圖4.1 v形塊4.2.2夾緊裝置的設(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(duì)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(jiǎn)單、制造容易、自鎖性能好、夾緊可靠，是手動(dòng)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 圓銷柱 3-大頭螺栓 圖4.2 螺旋夾緊機(jī)構(gòu) 4.4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，作用：回轉(zhuǎn)精度低，但是剛性好，適合適合轉(zhuǎn)速高的粗加工和精加工。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

19、度公差取被加工孔的圓度公差的1/6或者1/5。鏜套內(nèi)外圓的同軸度一般小于0.0050.01。如圖4.3所示，滾動(dòng)軸承外滾式回轉(zhuǎn)鏜套，鏜套2支承在兩個(gè)滾動(dòng)軸承上，軸承安裝在鏜模支架 1的軸承孔中，軸承孔的兩端用軸承端蓋3封住。這種鏜套采用標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承，所以設(shè)計(jì)、制造和維修方便，鏜桿轉(zhuǎn)速高，一般摩擦面線速度 v 0.4m/s 。但徑向尺寸較大，回轉(zhuǎn)精度受軸承精度影響。可采用滾針軸承以減小徑向尺寸，采用高精度軸承提高回轉(zhuǎn)精度。1-鏜模支架 2-鏜套 3-軸承套圖4.3 鏜套鏜桿鏜桿的直徑按經(jīng)驗(yàn)公式一般去d=（0.70.8）D，一般應(yīng)大于25，不得小于15。同根鏜桿的直徑應(yīng)相同，便于制造和保證加工加工精度。主要的技術(shù)參數(shù)：導(dǎo)向部分的圓度和圓柱度的公差為其直徑的1/2；鏜桿的同軸度在500內(nèi)為0.01；鏜桿的傳動(dòng)銷孔軸線和鏜桿軸線的垂直度和位置度均小于0.01；導(dǎo)向部分的表面粗糙度R一般在0.80.4，刀孔的表面粗糙度在0.4.17(2)夾具體夾具體是用于連接夾具各元件及裝置,使其成為一個(gè)整體的基礎(chǔ)件,并與機(jī)床有關(guān)部位連接,以確定夾具相對(duì)于機(jī)床的位置.其在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足以下基本要求:應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度保證在加工過(guò)程中, 夾具體在夾緊力,切削力等外力作用下,不至于產(chǎn)生不允許的變形和震動(dòng).結(jié)構(gòu)應(yīng)簡(jiǎn)單,具有良好工藝性. 在保證強(qiáng)度和剛度條件下,力求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,體積小,重量輕,以便于操作.尺寸要穩(wěn)