《机械制造技术》课程设计任务书-气门摇杆轴支座设计.doc

机械制造技术
课程设计说明书

班 级：
学生姓名：
学 号：
指导教师：

XX学院机械工程学院

2010年 6 月11 日
《机械制造技术》课程设计任务书

按照分组要求（全班同学共62人，分为16个小组，每组3-4名同学），每组同学在提供的备选题中选择一种零件。
一、 设计题目：
编制××零件机械加工工艺规程。
二、 设计依据：
零件资料：（每小组）该零件图样一张；
生产纲领：年产量6000件/年；
生产班次：每日1班，全年按300天计算。
三、 设计内容：
⑴、 绘制零件-毛坯合图一张（3#图）；
⑵、 编制零件工艺规程，绘制并填写工艺规程卡片；
⑶、 绘制并填写零件重点工序加工工序卡；
⑷、 编写零件机械加工工艺规程及工艺装备设计计算说明书。
四、 设计要求：
工艺规程可行，参数选择正确，设计计算准确，文字语句通顺，视图绘制规整。
五、 设计时间：
两周（有效日10天）。
具体分配如下：
布置任务、准备资料 1天
参数选择及计算 2天
绘制零件-毛坯合图 1天
编制工艺规程并填写工艺规程卡片 2天
绘制指定重点工序的工序卡片 2天
整理设计计算说明书及答辩 2天
六、 参考资料：
⑴、 机械制造基础相关教材
⑵、 互换性与技术测量相关教材
⑶、 机械工艺师设计手册
零件图

附图13：气门摇杆轴支座

目录
一、零件的分析………………………………………….5

二、确定毛坯、绘制毛坯简图.....................5

三、工艺路线的设计……………………………………6

四、机床设备及工艺装备的选用………………………7

五、工序尺寸的计算……………………………………8

六、加工工序设计……………………………………….9

七、时间定额计算………………………………………10

八、填写机械加工工艺卡和机械加工工序卡…………10
气门摇杆轴支座课程设计
一、零件的分析
1.零件的作用
气门摇杆支座是柴油机的一个重要零件，是柴油机摇杆座的结合部，Ø20（+0.10—+0.16）孔装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆座通过两个Ø13mm孔用M12螺杆与汽缸盖相连，3mm轴向槽用于锁紧摇杆轴，使之不转动。
2.零件的工艺分析
由“零件图”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。
该零件上主要加工面为上端面，下端面，左右端面，2-Ø13mm孔和Ø20（+0.1——+0.06）mm以及3mm轴向槽的加工。
Ø20（+0.1——+0.06）mm孔的尺寸精度以及下端面0.05mm的平面度与左右两端面孔的尺寸精度，直接影响到进气孔与排气门的传动精度及密封，2——Ø13mm孔的尺寸精度，以上下两端面的平行度0.055mm。因此，需要先以下端面为粗基准加工上端面，再以上端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，以保证孔轴相对下端面的位置精度。
由参考文献（1）中有关孔的加工的经济精度机床能达到的位置精度可知上述要求可以达到的零件的结构的工艺性也是可行的。
3.确定零件的生产类型
依设计题目知：Q=6000件/年，结合生产实际，备品率a%和废品率b%分别取3%和0.5%。查表1-3知气门摇杆支座属轻型零件，计算后由表1-4知，该零件生产类型为大批生产。
二、确定毛坯、绘制毛坯简图
根据零件材料确定毛坯为铸件，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。此外，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—12；该种铸造公差等级为CT10~11，MA-H级。参考文献（1）表2.3-12，用查表方法确定各表面的加工余量如下表所示：

加工表面
基本尺寸
加工余量等级
加工余量数值
说明
上端面
48mm
H
4mm
单侧加工
下端面
50mm
H
3mm
单侧加工
左端面
35mm
H
3mm
单侧加工
右端面
35mm
H
3mm
单侧加工
三、工艺路线的设计
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形块采用联动夹紧机构夹紧）。Ø20（+0.1——+0.06）mm孔及左右两端面都采用底面做基准，这使得工艺路线又遵循“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。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，此外，还要保证定位夹紧的可靠性，装夹的方便性，减少辅助
时间，所以粗基准为上端面。
2．镗削Ø20（+0.1——+0.06）mm孔的定位夹紧方案：
方案一：用一菱形销加一圆柱销定位两个Ø13mm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Ø13mm孔的秒个精度不需要很高，故用做定位销孔很难保证精度，所以选择方案二。
3.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：

加工表面
加工方案
上端面
精铣
下端面
粗铣
左端面
粗铣—精铣
右端面
粗铣—精铣
2—Ø13mm孔
钻孔
3mm 轴向槽
精铣
Ø20（+0.1—+0.006）mm孔
钻孔—粗镗—精镗

因左右两端面均对Ø20（+0.1—+0.006）mm孔有较高的位置要求，故它们的加工宜采用工序集中原则，减少装次数，提高加工精度
4.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后钻孔，左右端面上Ø20（+0.1—+0.006）mm孔放后面加工。初步拟订加工路线如下：
工序号
工序内容

铸造

时效

涂漆
00
车上端面
01
钻两通孔
02
精铣下端面
03
铣右端面
04
钻通孔¢18mm
05
镗孔Ø20mm，孔口角１*４５度
06
铣左端面
07
铣轴向槽
08
检验
09
入库
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03应在工序02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—Ø13mm通孔加工精度的影响。
修改后的工艺路线如下：
序号
工序内容
简要说明

01
02
03
04
05
06
07
08
09
10

铸造
时效
涂漆
精铣上端面
精铣下端面
钻两通孔
铣右端面
钻通孔Ø18
镗孔到Ø20，孔口倒角1*45度
铣左端面
铣轴向槽
检验
入库

消除内应力
防止生锈
先加工粗基准面
加工精基准
先面后孔
先面后孔

后镗削余量

次要工序后加工

四、机床设备及工艺装备的选用
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Ø80mm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X1632，参考文献（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X1632,参考文献（1）表6—21，专用夹具及游标卡尺。
钻2-Ø18mm孔：采用Z3025B*10，参考文献（1）表6—26，通用夹具。刀具为d为Ø18.0的直柄麻花钻，参考文献（1）表7—111。
钻Ø18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。
镗Ø20（+0.1——+0.06）mm孔：粗镗：采用卧式组合镗床，选择功率为1.5KM的ITA20镗削头，参考文献（1）表8—8。选择镗通孔镗刀及镗杆，专用夹具，游标卡尺。
五、工序尺寸的计算
工序06的尺寸链计算
加工过程为：
1）镗右端面
2）钻通孔Ø18，保证工序尺寸p1
3）粗镗，保证工序尺寸p2
4）精镗，保证工序尺寸p3，达到零件设计尺寸D的要求，D=20 +0.1 +0.06
5）倒角
如图，可找出工艺尺寸链

求解工序尺寸及公差的顺序如下：
（1）从图知，p3=D
（2）从图知，p3=p2+Z2 ，其中Z2是精镗的余量，Z2 =0.2mm，则p2=p3- Z2 =20-0.2=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等级为IT12,因此确定该工艺尺寸公差为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
=19.8-1.8=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
Z1 max=p2max-p1min=（19.8+0.175-（18-0.27））mm=2.245mm
Z1 min=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=18.27-0.540 mm，p2=19.9750-0.35 mm，p3=20 +0.1 +0.06 mm
六、加工工序设计
经查参考文献（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。
底面铣削余量为3mm，粗铣的铣削余量为2mm，精铣余量1mm，精铣后公差登记为IT7～ＩＴ８。
取每齿进给量为fz＝０.２mm／z（粗铣）
取每齿进给量为f＝０.0５mm／z（精铣）
粗铣走刀一次ap＝２mm，精铣走刀一次ap＝１mm
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：校核粗加工。
Ｖ粗＝πＤn／１０００＝３.１４＊８０＊１５０／１０００＝３７.６８m/min
Ｖ精＝πＤn／１０００＝３.１４＊８０＊３００／１０００＝７５.３６m/min
工序06中的粗镗ø１８工序。
Ø１８粗镗余量参考文献［１］表３－８３取粗镗为１.８mm，精镗切削余量为0.2mm,铰孔后尺寸为　　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
公差等级
工序尺寸及公差
Ø18
粗镗
1.8
____
ø19.8
Ø19.2
精镗
0.2
H8
20H8
孔轴线到底面位置尺寸为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。
粗镗孔时因余量为1.9mm,故ap=1.9mm,
查文献［１］表２. 4-8
取V=0.4m/s=24m/min
取进给量为f=0.2mm/r
n=1000V/πd=1000*24/（3.14*20）=380r/min
查文献的Fz=9.81*60^nFzCFzapXFzV^nFzRFz
pm=FzV*10^-3
CFz=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
　　　　取机床效率为0.85
0.78*0.85=0.66kw>0.58kw
故机床的功率足够。
七、时间定额计算
下面计算工序06的时间定额 参考（5）中表5-39镗孔基本时间计算公式
（１） 基本时间
粗镗时：L/（f*n）=45/(0.2*380)=0.59min
精镗时：f取0.1mm/s
L/(f*n)=45/(0.1*380)=1.18min
总基本时间Tj =0.59+1.18=1.77min
(2)辅助时间：
操作内容
每次时间
(min)
粗镗
精镗
操作次数
时间min
操作次数
时间min
装夹
1.5
1
1.5
-
-
换刀
0.5
1
0.5
1
0.5
测量
0.1
1
0.1
1
0.1
卸夹
1
-
-
1
1
开机到开始的时间
0.3
1
0.3
1
0.3
退刀
0.1
1
0.1
1
0.1

所以辅助时间Tf为：
　　　　　　　Tf=1.5+0.5*2+0.1*2+1+0.3*2+0.1*2
=4.5min
作业时间为Tj + Tf =1.77+4.5=6.27min
该工序单位加工时间为6.27min
八、填写机械加工工艺卡和机械加工工序卡

参考文献：
（１） 陈宏均 主编 实用加工工艺手册
（２） 孟少农 主编 机械加工工艺手册
（3） 机床夹具设计手册
（4） 郑修本 主编 机械制造工艺学
（5） 邹青 主编 机械制造技术基础课程设计指导教程