机械制造工艺基础装备课程设计精.docx
《机械制造工艺基础装备课程设计精.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械制造工艺基础装备课程设计精.docx（11页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
机械制造工艺基础装备课程设计精
机械制造工艺基础装备课程设计精
机械制造技术课程设计
设计题目：
说明书设计气门摇杆轴支座零件的机械加工工艺规程及粗——精镗Ø20孔工序的专用夹具姓名：
别国辉学号：
班级：
机制094指导教师：
程雪利河南机电高等专科学校12月26日1
机械制造技术课程设计
任务书
设计题目：
设计气门摇杆轴支座零件的机械加工工艺规程
及粗——精镗Ø20孔工序的专用夹具
内容：
（1）零件—毛坯合图1张
（2）机械加工工艺规程卡片1套
（3）夹具装配总图1张
（4）夹具体零件图1张
（5）课程设计说明书1份
原始资料：
该零件图样一张；生产纲领为8000件/年；每日
一班。
姓名：
学号：
班级：
指导教师：
12月25日
第1章零件的分析....................................1
1.1零件的作用..................................1
1.2零件的工艺分析..............................1
第2章确定毛坯、画毛坯—零件合图....................3
第3章工艺规程设计..................................4
3.1定位基准的选择..............................4
3.2制定工艺路线................................4
3.3选择加工设备及刀、夹、量具..................6
3.4加工工序设计................................6
3.5机械加工工艺过程卡和机械加工工艺卡...........10
第4章夹具设计.....................................11
4.1确定设计方案................................11
4.2计算夹紧力并确定螺杆直径....................11
4.3定位精度分析................................12
4.4操作说明....................................12参考文献
1
第1章零件的分析
1.1零件作用分析
0.10气门摇杆轴支座是柴油机一个主要零件,是柴油机摇杆座的结合部。
20mm孔0.06
装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆座经过两个13mm孔用M12螺杆与汽缸盖相连，宽度为3mm轴向槽用于锁紧摇杆轴，使之不转动。
其零件图如下图：
1.2零件的工艺分析
由附图1得知，其材料为HT200。
该材料具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性，适用于承受较大应力，要求耐磨的零件。
0.10该零件上主要加工面为上端面、下端面、左右端面、2×13mm孔、20mm以0.06
及宽度为3mm轴向槽的加工。
孔的尺寸精度、与下端面的平行度、与左右两端面的圆跳动，直
接影响到进气孔与排气门的传动精度及密封；213mm孔的尺寸精度；下端面相对
0.10于20孔轴线的平行度。
因此，需要先以下端面为粗基准加工上端面，再以上端0.06
面为粗基准加工下端面，再把下端面作为精基准，最后加工Ø20（+0.1——+0.06）mm孔时以下端面为定位基准，以保证孔轴
1
相对下端面的位置精度。
由参考文献
（1）中有关孔和面加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求能够达到的，零件的结构的工艺性也是可行的。
2
第2章确定毛坯、画毛坯——零件合图（附图）
根据零件材料确定毛坯为铸件，又有题目已知零件的生产纲领为8000件/年。
经过计算，该零件质量约为3Kg，其生产类型为大批大量生产，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。
另外，为消除残余应力，铸造后安排人工时效处理。
参考文献【1】表2.3-6，该种铸件的尺寸公差等级CT为10-11级，加工余量等级MA为H级。
参考文献【1】表2.3-5，用查表法确定各表面的总余量如下表所示。
3
第3章工艺规程设计
3.1定位基准的选择
精基准的选择：
气门摇杆轴支座的下端面既是装配基准又是设计基准，用它作为精基准，能使加工遵循基准重合的原则，实现V形块十大平面的定位方式（V形块采
0.10用联动夹紧机构夹紧）。
20mm孔及左右两端面都采用底面做基准，这使得工艺0.06
路线又遵循“基准统一”的原则，下端面的面积比较大，定位比较稳定，夹紧方案
也比较简单，可靠，操作方便。
粗基准的选择：
考虑到以下几点要求，选择零件的重要面和重要孔做基准。
第一在保证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尽量均匀，另外，还要保证定位夹紧的可靠性，装夹的方便性，减少辅助时间，因此粗基准为上端面。
0.10第二镗削20mm孔的定位夹紧方案：
0.06
方案一：
用一菱形销加一圆柱销定位两个13mm的孔，再加上底面定位实现，两孔一面完全定位，这种方案适合于大批生产类型中。
方案二：
用V形块十大平面定位
V形块采用联动夹紧机构实现对R10的外圆柱表面进行定位，再加底面
实现完全定位，由于13mm孔的秒个精度不需要很高，故用做定位销孔很难保证精度，因此选择方案二。
3.2制定工艺路线
1、表面加工方法的确定
根据各表面加工要求，和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面及孔的加工方法如下：
4
0.10因左右两端面相对于20孔有较高的位置精度，故加工两端面时应采用工序集中0.06
的原则，减少装夹次数，提高精度。
2、工艺路线的确定
根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将上端面的精铣和下端面的粗铣放在前面，下端面的精铣放在后面，每一阶段要首先加工上端面
0.10后钻孔，左右端面上20mm孔放后面加工。
上述方案遵循了工艺路线拟订的一般原则，但某些工序还有一些问题还值得进一步讨论。
如车上端面，因工件和夹具的尺寸较大，在卧式车床上加工时，它们惯性力较大，平衡困难；又由上端面不是连续的圆环面，车削中出现断续切削容易引起工艺系统的震动，故改动铣削加工。
工序10应在工序05前完成，使上端面在加工后有较多的时间进行自然时效，减少受力变形和受热变形对2×13mm通孔加工精度的影响。
修改后的工艺路线如下：
5
3.3选择加工设备及刀、夹、量具
由于生产类型为大批生产，故加工设备适宜通用机床为主，辅以少量专用机床
的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传动均由人工完成。
粗铣上端面：
考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣选
择X1632立式铣床。
（参考文献
（1）表6-18），选择直径D为80mm立铣刀，参考文
献
（1）表7-88，通用夹具和游标卡尺。
粗铣下端面：
采用上述相同的机床与铣刀，通用夹具及游标卡尺。
精铣下端面：
采用上述相同的机床与铣刀，通用夹具及游标卡尺。
粗铣左端面：
采用卧式铣床X6132，参考文献
（1）表6—21，采用以前的刀具，专用夹具及游标卡尺。
精铣左端面：
采用卧式铣床X6132,参考文献
（1）表6—21，专用夹具及游标卡尺。
钻2-13mm孔：
采用Z30，参考文献
（1）表6—26，通用夹具。
刀具为d为Ø13.0的直柄麻花钻，参考文献
（1）表7—111。
钻18孔：
钻孔直行为Ø118mm，选择摇臂钻床Z3025参考文献
（1）表6—
26，采用锥柄麻花钻，通用夹具及量具。
0.10镗20mm孔：
粗镗：
采用卧式组合镗床，选择功率为1.5kw的ITA20镗削0.06
头。
选择镗通孔镗刀及镗杆，专用夹具，游标卡尺。
3.4加工工序设计
工序30的尺寸链计算
6
加工过程：
1）铣右端面
2）钻通孔18，保证工序尺寸p1
3）粗镗，保证工序尺寸p2
0.104）精镗，保证工序尺寸p3，达到零件的设计尺寸D的要求：
D20mm0.06
5）倒角
如右图，可找出工艺尺寸链
求解工序尺寸及公差的顺序如下：
1）从图中知，p3=D
2）从图知，p3=p2+Z2，其中Z2是精镗的余量，Z2=0.2mm,则p2=19.8mm，由于工序
尺寸p2是在粗镗中保证的，查参考资料（5）中表1—20知，粗镗工序的经济加工精度为IT12，因此确定该工序尺寸公差为IT12，其公差值为0.35mm，故p2=（19.8±0.175）mm。
3）从图所示的尺寸链知，p2=p1+Z1其中Z1为粗镗的余量，Z1=1.8mm，p1=p2-Z1=18mm。
查参考资料（5）中表1-20知，确定钻削工序的经济加工精度等级为IT13，其公差值为0.54mm，故p1=（18±0.27）mm。
为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。
（1）余量Z2的校核，在图b所示的尺寸链里Z2是封闭环，故
Z2max=p3max-p2min=（20+0.1-（19.8-0.175））mm=0.475mm
Z2min=p3min-p2max=（20-0.1-（19.8+0.175））mm=-0.075mm
（2）余量Z1的校核，在图a所示的尺寸链中Z1是封闭环，故
Z1max=p2max-p1min=（19.8+0.175-（18-0.27））mm=2.245mm
Z1min=p2min-p1max=（19.8-0.175-（18+0.27））mm=1.355mm
余量校核结果表明，所确定的工序尺寸公差是合理的。
将工序尺寸按“入体原则”表示：
p1=180mmp2=19.9750mmp3=200mm0.540.060.36
工序05：
粗铣上端面，保证表面粗糙度要求Ra=12.5um
经参考文献
（1）表3—12可得，铣削上端面的加工余量为4mm，又由零件对上顶端表面的表面精度Ra=12.5mm可知，粗铣的铣削余量为4mm。
确定每齿进给量及铣削深度
7
取每齿进给量为fz＝0.2mm／z（粗铣）
铣削宽度ae=2.5mm，铣削深度aP=4mm
切削速度：
初步取主轴转速为150r／min（粗铣）
又前面已选定直径Ｄ为80mm，故相应的切削速度分别为：
v粗3.14Dn/10003.1480150/100037.68m/min
工序10：
铣削底面
底面的铣削余量为3mm,粗铣的铣削余量为2mm,精铣的铣削余量为1mm，精铣后的公差等级为IT7—IT8。
确定每齿进给量及铣削深度
取每齿进给量为fz＝0.2mm／z（粗铣）
取每齿进给量为fz＝0.05mm／z（精铣）（参考《切削手册》表3-3）
粗铣走刀一次ap＝2mm，精铣走刀一次ap＝1mm
切削速度：
初步取主轴转速为150r／min（粗铣），取精铣主轴的转速为300r／min。
又前面已选定直径Ｄ为Ø80mm，故相应的切削速度分别为：
v粗3.14Dn/10003.1480150/100037.68m/min
v精3.14Dn/10003.1480300/100075.36m/min
符合要求。
工序15：
刀具选择：
高速钢麻花钻，d013mm
切削用量：
查《切削手册》得f=0.70—0.86mm/r,l/d2.0<3,因此f=0.70mm/r,按钻头强度选择f=1.55mm/r,按机床强度选择f=0.63mm/r,最终选择f=0.48mm/r。
经校核符合条件。
经计算：
机床的实际转速为：
nc=420r/min,刀具的切削速度vc=11.87mm/r
工序20：
右端面的铣削余量为3mm,粗铣削余量为2mm,精铣削余量为1mm,铣削后的公差等级为IT7—IT8。
确定每齿进给量和切削深度：
同工序10。
工序25：
本工序采用锥柄麻花钻，直径d18mm，使用切削液。
确定进给量f：
由于孔径深度都很大，宜采用自动进给，fz=0.20mm/r。
选择钻头磨钝标准及耐用度：
根据表5—130，钻头后端面的磨损量为0.80mm，耐用度为50min。
8
确定切削速度：
由表5—132,5—127,5—131，计算查得f=0.20mm/r,v=17m/min,n=1082r/min。
根据立式钻的说明书选择主轴的实际转速。
工序30：
18孔粗镗余量参考文献【1】表3—83取粗镗为1.8mm，精镗的余量为0.2mm,铰孔后的尺寸为20H8。
各工部的余量和加工尺寸公差列表如下：
孔轴线到下地面的距离为60mm。
因精镗与粗镗的定位的下底面与V型块，精镗后工序尺寸为20.02±0.08mm，与下底面的位置精度为0.05mm,与左右端面的位置精度为0.06mm,且定位夹紧时基准重合，故不需保证。
0.06mm跳动公差由机床保证。
确定每齿进给量和切削深度：
经计算查表得，各类数据如下：
粗镗孔时，ap=1.8mmv=0.4m/sf=0.2mm/rn=380r/min工序35：
同工序20。
工序40：
本工序为铣深12mm,宽3mm的槽。
所选刀具为切槽铣刀，铣刀直径
d=3mm，
确定每齿进给量fZ
根据资料所知，用切槽铣刀加工铸铁，查得每齿进给量fZ=0.52～0.10mm/z
选择铣刀磨损标准及耐用度
根据资料所知，用切槽铣刀加工铸铁，铣刀刀齿后刀面的最大磨损量为
0.20mm，
耐用度为60min。
确定切削速度和每齿进给量f
根据资料所知，依据铣刀直径d=3mm，铣削宽度ae=3mm，铣削深度aP=12mm，
耐用度T=60min时查取Vc＝98mm/s，n=439r/min,Vf=490mm/s。
根据XA6132型立式铣床主轴转速表查取，nc=300r/min,Vfc=475mm/s。
9
则实际切削：
v=4.25m/min。
3.5机械加工工艺过程卡和机械加工工艺卡（见附图）
10
第4章夹具的设计
0.10设计的夹具为第25道工序粗——精镗20孔。
该夹具为双支承前后引导镗床0.06
夹具。
4.1确定设计方案
该孔的设计基准为下端面，故以下端平面做定位基准，实现“基准重合”原则；另加两Ｖ形块从前后两方向实现对R10的外圆柱面进行夹紧，从对工件的结构形状分析，若工件以下端面朝下放置在支承板上，定位夹紧就比较稳定，可靠，也容易实现。
工件以下端面在夹具上定位，限制了三个自由度，其余三个自由度也必须限制。
用哪种方案合理呢？
方案１
在213的通孔内插入一现边销限制一个移动自由度，再以两孔的另一个孔内侧面用两个支承钉限制一个移动自由度和一个转动自由度。
这种定位方案从定位原理上分析是合理的，夹具结构也简单。
但由于孔和其内侧面均不规定其精密度，又因结构原因，夹紧力不宜施加在这样的定位元件上，故工件定位面和定位元件之间很可能会接触不好，使定位不稳定。
这个方案不宜采用。
方案２
用两个Ｖ形块夹紧前后两外圆柱面，用两铰链压板压在工件的下端，这样就限制了两个移动自由度和一个转动自由度，这种方案定位可靠，可实现完全定位。
4.2计算夹紧力并确定螺杆直径
参考文献（3）表1-2-11，因夹具的夹紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力F之间的关系F夹＝KF。
安全系数K在夹紧力与切削力方向相反后时，K=3；由前面的计算可知F=1452.3。
因此F0=F夹/2=1178.4N。
参考文献【3】表1-24，从强度考虑，用一个M10的螺柱完全能够满足要求，M10的许应夹紧力为3924N，因此螺杆直径为d=10mm。
4.3定位精度分析
0.1020孔的精加工是在一次装夹下完成的，具体采用的是前后支撑引导的夹具机0.06
构，机床与镗杆之间所采用的是浮动连接，故机床主轴振动可略不计，Ø20（+0.10—+0.16）孔的加工精度主要由镗模来保证。
11
因为孔的轴线与底面的平行度要求为0.05。
故两镗模装配后同轴度要求应小于0.05，又因为镗套与镗杆18H6/h5，其最大间隙为Xmax=0.013+0.009=0.022mmXmin=0.022/330mm=0.00007mm
被加工孔的长度为42mm,且取两孔同轴度误差为0.03mm。
则∆T1=2×42×0.00007=0.006mm，ΔT2=0.03mm,因此∆T=ΔT1+∆T2=0.036mm
又因为：
0.036<0.05
0.006<0.06
因此夹具能满足零件加工精度的要求。
12
河南机电高等专科学校机械制造技术课程设计说明书
2
升级会员 