1、PAGE PAGE 17三明(sn mn)學院課程設(shè)計說明書題目(tm)：設(shè)計(shj)“氣門搖桿支座”零件的機械加工工藝規(guī)程（大批量生產(chǎn)）班 級 10機械設(shè)計與制造 學 號 設(shè) 計 者 陳藝平 指導老師 鄧志勇 2012年12月9日目 錄機械制造(j xi zh zo)基礎(chǔ)課程設(shè)計任務書3序 言41 零件(ln jin)的分析41.1零件(ln jin)的作用41.2零件的工藝分析41.3確定生產(chǎn)類型51.4確定毛坯52 工藝規(guī)程設(shè)計72.1選擇定位基準72.2制定工藝路線82.3機械加工余量、工序尺寸及公差的確定113 總結(jié)18參考文獻19 機械制造(j xi zh zo)基礎(chǔ)課程設(shè)計任務

2、書設(shè)計(shj)題目：設(shè)計(shj)“氣門搖桿支座”零件的機械加工工藝規(guī)程 （大批量生產(chǎn)）設(shè)計要求：1.未注明鑄造圓角R232.材料：HT200設(shè)計內(nèi)容：1.熟悉零件圖 2.繪制零件圖（1張） 3.繪制毛坯圖（1張） 4.編寫工藝過程綜合卡片(1張)5.工序卡片（3張） 6.課程設(shè)計說明書（1份） 2012年 12月4日序 言機械制造(j xi zh zo)基礎(chǔ)(jch)課程設(shè)計是一個重要的教學環(huán)節(jié)，也是我們學完大學的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后所進行的一項培養(yǎng)我們機械設(shè)計與制造能力的重要實踐活動。這讓我們在畢業(yè)設(shè)計之前對所學的課程進行一次深入的綜合性的了解和總復習，也是一次理論

3、聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們?nèi)甑拇髮W生活中占有(zhnyu)重要的地位。課程設(shè)計的主要目的：（1）通過課程設(shè)計使我們綜合運用機械制造基礎(chǔ)課程及相關(guān)的必修課程的知識，起到鞏固、融會貫通及拓展有關(guān)機械制造方面的知識的作用，樹立正確的設(shè)計思路；（2）通過課程設(shè)計的實踐，培養(yǎng)了學生分析和解決工程實際問題的能力，使我們掌握機械零件的設(shè)計、加工及檢驗的方法；（3）提高了我們的設(shè)計和分析能力，如計算能力、繪圖能力、計算機輔助設(shè)計能力等，同時，也使我們熟悉設(shè)計資料及手冊的使用。就我個人而言，初步具備了設(shè)計一個中等復雜程度零件（氣門搖桿支座）的工藝規(guī)程的能力和基本原理及方法，也是熟悉和運用有關(guān)手冊、圖表等技

4、術(shù)資料的一次實踐機會，希望能通過這次課程設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應性的訓練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為今后參加工作打下一個良好的基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教。零件(ln jin)的分析1.1 零件(ln jin)的作用題目所給定的氣門搖桿支座(zh zu)是柴油機一個主要零部件。氣門搖桿支座是柴油機搖桿座的結(jié)合部，孔裝搖桿軸，軸上兩端各裝一進氣門搖桿，搖桿支座通過兩個孔用螺桿與汽缸蓋相連，在氣門搖桿支座上開軸向槽，其作用是鎖緊搖桿軸，使之不轉(zhuǎn)動。1.2 零件的工藝分析 由老師所給的零件圖可得知，該零件的材料為HT200。根據(jù)所學的機械

5、工程材料可知該材料具有良好的鑄造性能、減摩性、較高的強度、耐磨性、耐熱性、減振性及切削加工性，即該材料適用于承受較大應力，要求耐磨的零件。 氣門搖桿支座的尺寸精度、形狀精度以及位置精度的要求都很高，而連桿的剛性比較差，形狀復雜，容易產(chǎn)生變形。因此，在安排工藝過程時，就需要把各主要表面的粗精加工工序分開，并使工序集中。逐步減少加工余量、切削力及內(nèi)應力的作用，并修正加工后的變形，就能最后達到零件的技術(shù)要求。該零件上主要加工部位為上端面T2、下端面T4、左端面T3、右端面T1、孔和孔以及軸向槽的加工?？椎妮S尺寸精度和下端面T4的平行度為，左端面T3及右端面T4和孔的尺寸精度的圓跳動度為，直接影響到進

6、氣孔與排氣門的傳動精度及密封性能?？椎某叽缇仁且陨稀⑾聝啥嗣娴钠叫卸葋矶ㄎ?。因此，需要先以下端面T4為粗基準加工上端面T2，再以上端面T2為粗基準加工下端面T4，再把下端面T4作為精基準，最后加工孔時以下端面T4為定位基準，以保證孔軸相對下端面的位置精度。由機械加工工藝手冊P21-42表21 2-2加工鑄鐵件不同精度孔的工藝方案中查得有關(guān)孔的加工的經(jīng)濟精度機床能加工達到上述所要求的位置精度，從而可以保證達到氣門搖桿支座結(jié)構(gòu)的工藝性能的要求。1.3 確定(qudng)生產(chǎn)類型根據(jù)機械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計任務書的要求可知，通過(tnggu)計算該零件的質(zhì)量大約為3Kg。由機械制造技術(shù)(jsh)基礎(chǔ)P

7、69表3-4不同機械產(chǎn)品的零件類型 和表3-生產(chǎn)綱領(lǐng)與生產(chǎn)的關(guān)系 可查得生產(chǎn)綱領(lǐng)為大批量生產(chǎn)，且產(chǎn)量約為6000件/年。1.4 確定毛坯（1）根據(jù)零件所使用的材料為灰鑄鐵，由于灰鑄鐵屬于脆性材料，故不能鍛造和沖壓，從而可以確定氣門搖桿支座毛坯為鑄造零件。已知，該零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，根據(jù)所學的金屬工藝學可知該毛坯零件的鑄造方法選用砂型機器造型，根據(jù)相關(guān)資料可查得，該零件在鑄造過程中的拔模斜度為。由于鑄件從開始鑄造到鑄造出成型零件，該零件存在很多的內(nèi)應力，為了保證鑄件的質(zhì)量，在鑄造后需安排人工進行時效處理。在時效處理后，要對鑄件進行涂料，以免鑄件表面被破壞。（2）在零件鑄造過程中要選擇好分

8、型面是非常重要的，如果選擇不好的話，不僅僅是影響鑄件的質(zhì)量，而且還會使制模、造型、造芯、合型或清理等工序復雜化，甚至還可增加機械加工工作量。因此，分型面的選擇應能在保證鑄件質(zhì)量的前提下，盡量簡化工藝，節(jié)省人力物力。如在該氣門搖桿支座的設(shè)計鑄造中，應選左右兩端面T1、T3的中間平分面。如下圖所示:圖1-1 氣門搖桿支座的分型面（3）確定公差等級表1-1 尺寸公差等級尺寸公差等級CT910加工余量等級MADEFGHEFGH基本尺寸加 工 余 量 數(shù) 值 （mm）大于至1001.51.02.01.52.52.03.02.53.53.02.51.53.02.03.52.54.03.01001602.0

9、1.52.52.03.02.53.53.04.54.03.02.03.52.54.03.05.04.01602502.51.53.02.03.53.04.54.05.55.03.52.54.03.05.04.06.05.02504003.02.03.52.54.53.55.54.57.06.04.03.05.04.06.05.07.56.54006303.02.54.03.05.04.06.05.07.57.04.53.55.54.56.55.58.57.563010003.52.54.53.55.54.57.06.09.08.05.54.06.55.08.06.5108.5100016004

10、.03.05.04.06.55.58.06.5119.56.04.57.56.09.07.51210根據(jù)(gnj)機械零件工藝性手冊P59表2-40成批和大批量生產(chǎn)的尺寸公差等級(dngj)查得該鑄造尺寸公差等級為CT812。再根據(jù)(gnj)上面表1查得該鑄件的加工余量等級為MA-H級。從而可以確定各表面的加工余量如下表所示：表1-2 毛坯圖的基本尺寸及加工余量簡圖加工表面代號基本尺寸加工余量等級加工余量數(shù)值說明上端面T278mmH4mm單側(cè)加工下端面T478mmH3mm單側(cè)加工左端面T342mmH3mm單側(cè)加工右端面T142mmH3mm單側(cè)加工軸向鍵槽T60mmH3mm單側(cè)軸線加工水平孔T5

11、20mmH3mm孔降一級雙側(cè)加工豎直孔13mmH3mm孔降一級雙側(cè)加工2 工藝規(guī)程設(shè)計2.1 選擇定位基準基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一?；孢x擇得正確與合理，可以使加工(ji gng)質(zhì)量得到保證和提高，同時，生產(chǎn)率也得到提高。否則，加工工藝過程中會出現(xiàn)很多問題，更有甚者，還會造成零件的大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行，并且給企業(yè)帶來巨大損失。（1）粗基準(jzhn)的選擇對于一般的軸類零件而言，以外圓作為粗基準(jzhn)是完全合理的。但對于本零件來說，應盡可能選擇不加工表面為粗基準。按照有關(guān)粗基準的選擇原則（即當零件有不加工表面時，應以這些不加工表面作粗基準，若零件有若干個不加工表面

12、時，則應以與加工表面要求相對位置精度較高的不加工 表面作粗基準）根據(jù)這個基準選擇原則和在設(shè)計過程中所考慮的要求，選擇零件的重要面和重要孔做基準。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，同時，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。由老師所給的零件圖中可看出的表面粗糙度為，從機械制造技術(shù)基礎(chǔ)P82表3-12孔加工方案 查得鏜孔能達到該精度。從而可以確定鏜削孔的定位夾緊方案：方案一：用一菱形銷加一圓柱銷定位兩個的孔，再加下端面定位實現(xiàn)，一面兩孔完全定位，這種方案適合于大批量生產(chǎn)類型。方案二： V形塊采用聯(lián)動夾緊機構(gòu)實現(xiàn)對的外圓柱表面進行

13、定位，再加下端面實現(xiàn)完全定位，就可以將工件固定住。雖然孔的每個加工精度不需要高，但是用定位銷定位孔很難保證加工精度，所以選擇方案二。（2）精基準的選擇主要應該考慮基準重合的問題。當設(shè)計基準與工序基準不重合時，應該進行尺寸換算。在裝夾氣門搖桿支座時，氣門搖桿支座的下端面既是定位基準又是設(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形塊的定位方式（V形塊采用聯(lián)動夾緊機構(gòu)夾緊）?？准白笥覂啥嗣娑疾捎玫酌孀龌鶞?，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。2.2 制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點,應當是使零件的幾何形狀、尺

14、寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)的條件下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工夾具,并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。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(jn d)，確定各表面及孔的加工方法如下：上端面(dunmin)T2：粗銑 下端面(dunmin)T4：粗銑左端面T3：粗銑精銑 右端面T1：粗銑精銑孔：鉆孔 3mm 軸向槽精銑：鉆孔粗鏜半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，減少裝夾次數(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

15、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，左右端面上的孔放后面加工。初步擬訂加工路線如下：方案一：粗銑上端面T2 ， 以下端面T4為基準,，采用X51立式銑床和V型塊聯(lián)動夾緊機構(gòu)進行夾緊；鉆兩通孔 ，以該零件的中心軸線為定位基準，采用搖臂鉆床Z525和V型塊聯(lián)動夾緊機構(gòu)進行夾緊； 精銑下端面T4， 以上端面T2為定位基準，采用X51立式銑床和V型塊聯(lián)動夾緊機構(gòu)進行夾緊；磨削右端面T1 ，以下端面T4為定位基準，采用M7150A臥軸距臺平面磨床和V型塊聯(lián)動夾緊機構(gòu)進行夾緊；鉆通孔，以下端面T4為定位基準，采用搖臂鉆床Z525和V型塊聯(lián)動夾緊機

16、構(gòu)進行夾緊；鏜通孔，以下端面T4為定位基準，采用臥式組合鏜床，V型塊聯(lián)動夾緊機構(gòu)進行夾緊；銑倒角，采用X51立式銑床和V型塊聯(lián)動夾緊機構(gòu)進行夾緊；磨削左端面T3 ，以下端面T4為定位基準，采用M7150A臥軸距臺平面磨床和V型塊聯(lián)動夾緊機構(gòu)進行夾緊；銑3mm軸向槽， 以下端面T4為定位基準，采用X51立式銑床和V型塊聯(lián)動夾緊機構(gòu)進行夾緊；檢驗(jinyn)入庫(r k)方案(fng n)二：工序 粗銑上端面T2 ， 以下端面T4為基準,，采用X51立式銑床和V型塊聯(lián)動夾緊機構(gòu)進行夾緊；工序 精銑下端面T4， 以上端面T2為定位基準，采用X51立式銑床和V型塊聯(lián)動夾緊機構(gòu)進行夾緊；工序 鉆兩通孔

17、 ，以該零件的中心軸線為定位基準，采用搖臂鉆床Z525和V型塊聯(lián)動夾緊機構(gòu)進行夾緊；工序 磨削右端面T1 ，以下端面T4為定位基準，采用M7150A臥軸距臺平面磨床和V型塊聯(lián)動夾緊機構(gòu)進行夾緊；工序 鉆通孔，以下端面T4為定位基準，采用搖臂鉆床Z525和V型塊聯(lián)動夾緊機構(gòu)進行夾緊；工序 鏜通孔，以下端面T4為定位基準，采用臥式組合鏜床，V型塊聯(lián)動夾緊機構(gòu)進行夾緊；工序 銑倒角，采用X51立式銑床和V型塊聯(lián)動夾緊機構(gòu)進行夾緊；工序 磨削左端面T3 ，以下端面T4為定位基準，采用M7150A臥軸距臺平面磨床和V型塊聯(lián)動夾緊機構(gòu)進行夾緊；工序 銑3mm軸向槽，以下端面T4為定位基準，采用X51立式銑

18、床和V型塊聯(lián)動夾緊機構(gòu)進行夾緊；工序 檢驗工序 入庫上述方案遵循了工藝路線擬訂的一般原則，大致看來還是合理的。通過仔細考慮零件的技術(shù)要求以及可采取的加工手段之后，仍由某些工序存在一些問題，還值得進一步討論。如粗銑上端面，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T2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。方案(fng n)一中的工序應在工序前完成(wn chng)，使上端面T2在加工后有較多的時間(shjin)進行自然時效，減少受力變形和受熱變形對通孔加工精度的影響。故選方案二來對零件進行加工，即修改后的工藝路線如下表所

19、示：表2-1 工序內(nèi)容及說明序號工序內(nèi)容簡要說明鑄造時效涂漆粗銑上端面精銑下端面鉆兩通孔磨削右端面鉆通孔鏜孔到，孔口倒角磨削左端面銑軸向槽檢驗入庫消除內(nèi)應力防止生銹先加工粗基準面加工精基準先面后孔先面后孔后鏜削余量次要工序后加工2.3 機械(jxi)加工余量、工序尺寸及公差(gngch)的確定前面根據(jù)資料已初步確定工件各面的總加工余量，現(xiàn)在(xinzi)確定各表面的各個加工工序的加工余量如下：2.3.1 孔表面（公差查互換性與測量技術(shù)p39表3-2）表2-2 孔的加工內(nèi)容及余量加工表面加工內(nèi)容加工余量精度等級表面粗糙度/工序余量最小最大鉆孔10mmIT1012.59.960mm10mm擴孔3m

20、mIT1012.52.930mm3.124mm鉆孔18mmIT106.317.930mm18mm粗鏜1.8mmIT103.21.73mm1.924mm半精鏜0.2IT91.60.154mm0.442mm2.3.2 平面工序尺寸（公差查互換性與測量技術(shù)p39表3-2）表2-3 表面加工的加工內(nèi)容及余量工序號工序內(nèi)容加工余量基本尺寸經(jīng)濟精度工序尺寸及偏差工序余量最小最大01粗銑上端面4mm78mmIT81.5mm5.546mm02粗銑下端面2mm78mmIT91.5mm3.574mm03精銑下端面1mm50mmIT71.5mm2.525mm04磨削右端面3mm42mmIT71.0mm4.025mm

21、05磨削左端面3mm42mmIT71.0mm4.025mm2.3.3 確定切削用量及時間(shjin)定額由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，故加工設(shè)備適宜通用機床(jchung)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。工序(gngx) 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X51立式銑床。（1）加工條件：材料HT200 加工要求：粗銑上端面，加工余量4mm 刀具：YG6硬質(zhì)合金端面銑刀。深度,齒數(shù),故根據(jù)金屬切削手冊P6.14可得，刀具直徑d0=80mm。根據(jù)切削用量簡明手冊選擇刀具前角，后角，副后角，刃傾角。（2）確定切削

22、深度因為加工余量較小，故選擇，一次走刀即可完成。（3）確定每齒進給量 由于本工序為粗加工，尺寸精度和表面質(zhì)量可不考慮，從而可采用不對稱端銑，以提高進給量提高加工效率。X51立式銑床的機床功率為4.5KW根據(jù)金屬切削手冊P6.35表6-10查得，故選擇：。（4）確定刀具壽命及磨鈍標準 根據(jù)切削用量簡明手冊P88表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為；由于銑刀直徑d0=80mm，故刀具使用壽命T=180min（據(jù)切削用量簡明手冊表3.8）。（5）計算切削速度和每分鐘進給量根據(jù)切削用量簡明手冊表3.9查得，當d0=80mm，Z=12，時，各修正系數(shù)為：。切削速度計算公式為： （2-1）其中，將以上數(shù)據(jù)

23、(shj)代入公式：確定機床(jchung)主軸轉(zhuǎn)速： 。根據(jù)(gnj)X51銑床的說明書選擇,因此，實際進給量和每分鐘進給量為：（6）校驗機床功率 根據(jù)切削用量簡明手冊表3.23，近似為Pcc=3.3kw,根據(jù)機床使用說明書，主軸允許功率。故校驗合格。最終確定（7）計算基本工時 （2-2） （2-3） 查切削用量簡明手冊表3. 26，入切量及超切量為：y+=18mm，則：工序 鉆、鏜通孔，以下端面T4為定位基準，保證垂平行度誤差不超過0.05mm,孔的表面粗糙度達到采用臥式組合鏜床，V型塊聯(lián)動夾緊機構(gòu)進行夾緊；（1）選擇(xunz)鉆頭 根據(jù)(gnj)切削用量簡明(jinmng)手冊查得，高

24、速鋼麻花鉆鉆頭比較適合，粗鉆時do=18mm，鉆頭采用雙錐后磨橫刀，后角o12，二重刃長度b，=3.5mm,橫刀長b=2mm,寬l=4mm,棱帶長度， （2）選擇切削用量1）確定進給量按加工要求確定進給量：查切削用量簡明手冊表2.7，由于，由切削用量簡明手冊查得孔深修正系數(shù)為0.95,則： 按鉆頭強度鉆頭允許進給量，根據(jù)切削用量簡明手冊表2.8，查得鉆頭強度的允許量為；按機床進給機構(gòu)強度選擇：切削用量簡明手冊表2.9，機床進給機構(gòu)允許軸向力為8330N時，進給量為。以上三個進給量比較得出，受限制的進給量是工藝要求，其值為：。根據(jù)電子機械設(shè)計與工藝簡明手冊表18-61,最終選擇進給量。由于是通孔

25、加工，為避免即將鉆穿時鉆頭折斷，故應在即將鉆穿時停止自動進給而改為手動進給。根據(jù)切削用量簡明手冊表2.19查出,鉆孔時軸向力Ff=2500N，軸向力修正系數(shù)為1.0，故Ff=2500N。根據(jù)Z525立式鉆床使用說明書，機床進給機構(gòu)允許的最大軸向力為8830NFf，故所選進給量可用。2）確定鉆頭磨鈍標準及壽命后刀面最大磨損限度（查切削用量簡明手冊表2.12）為0.6mm，壽命3）切削速度查切削用量簡明手冊表2.13，切削速度計算公式為： （2-4）其中，查得修正系數(shù)：，=，故實際的切削速度：4）檢驗(jinyn)機床扭矩及功率查切削用量簡明(jinmng)手冊(shuc)表2.20，當f0.26

26、, do19mm時，Mt=31.78Nm，修正系數(shù)均為1.0，故查機床使用說明書得查切削用量簡明手冊表2.23,鉆頭消耗功率：查機床使用說明書。由于，故切削用量可用，即：（3）計算工時 查切削用量簡明手冊表2.29查得，入切量及超切量為：y+=8mm，則：工序 鏜通孔，以下端面T4為定位基準，采用臥式組合鏜床，V型塊聯(lián)動夾緊機構(gòu)進行夾緊；由切削用量簡明手冊查得粗鏜余量為，半精鏜切削余量為,鏜孔后尺寸為,各工步加工余量和工序尺寸公差列于下表:表2-4 孔加工的方法加工表面加工方法余量公差等級工序尺寸粗鏜1.8H8半精鏜0.2H8孔軸線到底面T4位置尺寸為，因半精鏜與粗鏜的定位基準是用下端面T4與

27、V型塊，精鏜后工序尺寸為，與下底面T4的位置精度為0.05mm,與左右端面T3、T1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(tn kn)時因余量為,故,根據(jù)(gnj)切削用量簡明(jinmng)手冊查得根據(jù)電子機械設(shè)計與工藝簡明手冊查得取機床效率為故機床的功率足夠。（4）計算工序的時間定額1）機動時間粗鏜時取 半精鏜時取總機動時間 2)輔助時間：表2-5 輔助加工時間操作內(nèi)容每次時間(min)粗鏜半精鏜操作次數(shù)時間min操作次數(shù)時間min裝夾212-換刀11111測量0.110.110.1卸夾1.5-11.5開機到開始的時間0.31110.3退刀0