機械制造工藝學課程設(shè)計 氣門搖臂軸支座機械加工工藝規(guī)程編制及工裝設(shè)計

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1、 課程設(shè)計 課程名稱： 機 械 制 造 工 藝 學 學 院： 機械工程學院 專 業(yè)： 機械設(shè)計制造及其自動化 姓 名： 唐龍超 學 號： 070803110245 年 級： 072級 任課教師： 林維 2010年 12月23日 機械制造工藝學課程設(shè)計任務(wù)書 設(shè)計題目：氣門搖臂軸支座 機械加工工藝規(guī)程編制及工裝設(shè)

2、計 （年產(chǎn)量：4,000件） 設(shè)計內(nèi)容： 1.編制機械加工工藝規(guī)程，填寫工藝文獻1套，繪 制零件毛坯圖1張 2.設(shè)計夾具1套，繪制夾具裝配圖和主要結(jié)構(gòu)零件 圖各1張 3.撰寫課程設(shè)計說明書1份 設(shè)計時間： 2010年12月6日～24日 學生姓名： 唐龍超 學生班級

3、： 機自072 指導教師： 林維 2010年 12 月 圖 紙 （將所給零件圖紙附在此頁） 目 錄 一．序言 …………………………………………………… 二．零件的分析……………………………………………… 2.1零件的工藝分析 三．工藝規(guī)程設(shè)計 ………………………………………… 4.1確定毛坯的制造形式 4.2基面的選擇 4.3制定工藝路線 4.4機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 4.5確定切削用量及基本工時 四．夾具設(shè)計 ………………………………………………

4、5.1定位基準的選擇 5.2定位誤差分析 5.3切削力及夾緊力計算 畢業(yè)小結(jié)…………………………………………………… 參考文獻…………………………………………………… 一、序 言 畢業(yè)設(shè)計在我們學完大學的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課之后進行的，這是我們在進行畢業(yè)設(shè)計對所學各課程的深入綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，因此，它在我們的大學生活中占有重要的地位。另外在做完這次畢業(yè)設(shè)計之后，我得到一次在畢業(yè)工作前的綜合性訓練，我在想我能在下面幾方面得到鍛煉： （1）運用機械制造工藝學課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實習中學到的實踐知識，正

5、確地解決一個零件在加工中的定位，夾緊以及工藝路線安排，工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質(zhì)量。 （2）提高結(jié)構(gòu)設(shè)計能力。通過設(shè)計夾具的訓練，獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計出高效，省力，經(jīng)濟合理而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。 （3）學會使用手冊以及圖表資料。掌握與本設(shè)計有關(guān)的各種資料的名稱，出處，能夠做到熟練的運用。 就我個人而言，我希望通過這次畢業(yè)設(shè)計對自己未來將從事的工作進行一次適應(yīng)性訓練，從中鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問題、分析問題和解決問題的能力，為今后參加祖國的“四化”建設(shè)打一個良好的基礎(chǔ)。 由于個人能力有限，設(shè)計尚有許多不足之處，懇請各位老師給予指教，本人將表示真誠的感謝！

6、 二、零件的分析 2.1零件的工藝分析 該零件幾個面都沒有尺寸精度的要求，也無粗糙度的要求。25的孔的粗糙度值要求1.6，需要精加工。保證其加工精度。下面的叉口的三個表面都有3.2的粗糙度的要求，所以采用鏜和刮來滿足精度的要求，同時保證25的孔和叉口的垂直度。同時該零件上還需加工4016的槽，其粗糙度值為6.3，所以一次銑銷即可。但同時要滿足該槽與25的孔的垂直度。零件圖如下： 三、工藝規(guī)程設(shè)計 根據(jù)《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》（機械工業(yè)出版出版社、哈爾濱工業(yè)大學李益民主編） 零件材料為HT200，采用鑄造。根據(jù)《機械加工工藝師

7、手冊》（機械工業(yè)出版出版社、楊叔子主編），得知大批量生產(chǎn)的鑄造方法有兩種金屬模機械砂型鑄造和壓鑄，由于壓鑄的設(shè)備太昂貴，根據(jù)手冊數(shù)據(jù)采用鑄造精度較高的金屬型鑄造。 3.1基面的選擇 基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一。基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過程中會問題百出，甚至還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 （1）粗基準的選擇。 因本零件毛坯是金屬模鑄造成型，鑄件精度較高，所以選擇Φ55mm圓左端面作為粗基準加工40凸臺的頂端面。用一個面和V型塊定位即可。 （2）精基準的選擇 主要因該考慮基準重合的問題。當設(shè)計基

8、準與工序基準不重合時，應(yīng)該進行尺寸換算。 3.2制定工藝路線 制定工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等級等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的情況下，可以考慮采用萬能性機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。通過幾個方案的比較，最終確定工藝路線如下： 工序10：銑削40凸臺頂端，以55孔的左端面為基準，采用銑床X5020A立式銑床加專用夾具； 工序20：擴、鉸25的孔，以40外圓面為基準，采用Z5120A立式鉆床加專用夾具。 工序30：鏜、刮55內(nèi)孔及其側(cè)面凸臺，以40凸

9、臺頂端為基準，采用T58立式鏜床； 工序40：銑槽，以25內(nèi)圓為基準，采用X52K立式銑床加專用夾具； 工序50：銑成45斜面，以25內(nèi)圓與槽端面為基準，采用X52K立式銑床加專用夾具； 工序60：銑斷，從處將零件銑斷為兩個零件，以頂端為基準，采用Z5120A立式鉆床加專用夾具； 工序70：去毛刺； 工序80：終檢。 3.3機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 零件材料為HT200，硬度170~220HBS，毛坯重量約1.12kg。根據(jù)《機械加工工藝師手冊》（以下簡稱《工藝手冊》機械工業(yè)出版出版社、楊叔子主編）知生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，采用金屬模鑄造毛坯。 根

10、據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下： 1、毛坯余量及尺寸的確定 毛坯余量及尺寸的確定主要是為了設(shè)計毛坯圖樣，從而為工件毛坯的制造作準備，主要說明一下毛坯尺寸及相應(yīng)公差的確定，以便毛坯制造者參考。根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》（以下簡稱《工藝手冊》上?？茖W技術(shù)出版社、趙如福主編），結(jié)合加工表面的精度要求和工廠實際，要合理地處理好毛坯余量同機械加工工序余量之間的不足。. （1）鏜、刮φ55的叉口的上、下端面的加工余量及公差。 該端面的表面粗糙度為3.2，所以用鏜床鏜和刮。查《工藝手冊》中的表12-3成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查

11、得鑄件尺寸公等級CT分為5~7級，選用6級。再查12-2查得加工余量為4.5 mm。表12-4至表12-5及工廠實際可得：內(nèi)孔2Z=4.5mm，公差值為T=1mm；側(cè)面Z=3mm，公差值為T=1mm。 (2)加工45斜面的上表面的加工余量及公差。 同上方法得：2Z=4.5，公差值為1 mm。 （3）銑4016的槽的上表面的加工余量及公差。 同上方法得：Z=3，公差值為1mm。 2、各加工表面的機械加工余量，工序尺寸及毛壞尺寸的確定 1、頂端的加工余量 此面本不要求加工，但為了后面工序的方便加工和裝夾的可靠，工件加工剛度等方面的要求，故將其加工后作為精基準。由于采用金

12、屬模鑄造，精度較高，取加工余量為2mm，一次走刀即可，故毛坯最終在40方向長為82mm。 工序20、鉆、擴、粗鉸、精鉸Φ25孔。以Φ40外圓和其端面為基準，選用Z5120A立式鉆床加專用夾具。 加工表面粗糙度為1.6，通過精鉸金額以達到，其毛坯孔直徑為 工序30、鏜、刮內(nèi)圓與側(cè)面 加工面表面粗糙度要求為3.2，內(nèi)圓采用粗精鏜，側(cè)面采用鏜床刮，能夠達到要求。各加工余量如下：內(nèi)孔直徑鑄造為50，總厚度為12。 工序40：銑4032的面及銑4016的槽； 要求加工的槽粗糙度為3.2，深度為8mm,在毛坯加工時可以鑄造時為實體。且4032平面粗糙度為3.2，

13、取毛坯加工余量為3mm. 工序50.斜面為實體一同與毛坯鑄造出來。 3.3確定切削用量及基本工時 工序10：銑削40凸臺頂端，以55孔的左端面為基準，采用銑床X5020A立式銑床加專用夾具； 1.加工條件 工件材料：灰鑄鐵HT200 加工要求：銑40凸臺的頂端，其表面粗糙度沒有要求；只應(yīng)為方便下道工序的正常進行而加工。 機床：X5020AS立式銑床。 刀具：高速鋼整體銑刀 2.計算切削用量 ①進給量 查《機械加工工藝手冊》有: 刀具耐用度t=120min，進給量f=0.1mm;切削量，切削速度=51.8m/min 故有： 主軸轉(zhuǎn)速 查表取40

14、0r/min,其實際切削速度為： =r/min 切削工時為： 切削力的計算： = =1552N 驗證電動機功率： 電機選用的是3KW，故能夠正常加工。 工序20、鉆、擴、粗鉸、精鉸Φ25孔。以Φ40外圓和其端面為基準，選用Z5120A立式鉆床加專用夾具。 工步1 鉆Φ23的孔 ①進給量 查《機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導》鉆孔進給量f為0.39~0.47 mm/r，由于零件在加工23mm孔時屬于低剛度零件，故進給量應(yīng)乘系數(shù)0.75，則f=(0.39~0.4

15、7)0.75=0.29~0.35mm/r，查表得出，現(xiàn)取f=0.25mm/r。此工序采用Φ23的麻花鉆。 所以進給量f= 0.25mm/z ② 鉆削速度 切削速度：根據(jù)手冊表查得切削速度V=18m/min。 根據(jù)手冊nw=300r/min,故切削速度為 ③ 切削工時 l=23mm，l1=13.2mm. 查《工藝手冊》切削工時計算公式： 工步2 擴Ф24.8孔并倒角 ① 擴孔的進給量　 查《切削用量手冊》表2.10規(guī)定,查得擴孔鉆擴Φ24.8的孔時的進給量,并根據(jù)機床規(guī)格選取 F=0.3 mm/z ②切削速度 擴孔

16、鉆擴孔的切削速度,根據(jù)《工藝手冊》確定為 V=0.4V 鉆 其中V 鉆為用鉆頭鉆同樣尺寸的實心孔時的切削速度.故 V=0.421.67=8.668m/min 按機床選取nw=195r/min. ③切削工時 切削工時時切入L1=1.8mm,切出L2=1.5mm 工步3 粗鏜Ф24.94孔 ① 粗鏜孔時的進給量 根據(jù)有關(guān)資料介紹,鏜孔時的進給量和切削速度約為鉆孔時的1/2~1/3,故 F=1/3f鉆=1/30.3=0.1mm/r V=1/3V鉆=1/321.67=7.22m/min ②切削速度 按機床選取n

17、w=195r/min,所以實際切削速度 ③切削工時 切削工時,切入l2=0.14mm,切出l1=1.5mm. 工步4精鏜Ф25孔 ① 精鏜孔時的進給量 根據(jù)有關(guān)資料介紹,鏜孔時的進給量和切削速度約為鉆孔時的1/2~1/3,故 F=1/3f鉆=1/30.3=0.1mm/r V=1/3V鉆=1/321.67=7.22m/min ②切削速度 按機床選取nw=195r/min,所以實際切削速度 ③切削工時 切削工時,切入l2=0.06mm,切出l1=0mm. 工序30：鏜、刮55內(nèi)孔及其側(cè)面凸臺，以凸臺頂端定位加專用夾具采用T58立式鏜床； （1）

18、、鏜內(nèi)孔 進給量 采用鏜床，進給量=0.2mm/z（《機械加工工藝手冊》。 銑削速度： （m/min） 由《機械加工工藝手冊》切削速度為0.3m/s，既是18m/min， 主軸轉(zhuǎn)速： 查表取轉(zhuǎn)速為：118r/min 故實際切削速度為： 切削工時 查《工藝手冊》，切削工時計算公式： 切削力的計算： =1799N 電機功率的驗證： 選用的電機是5.5kw,故滿足加工要求。 工序40：銑4032的面及銑4016的槽； 銑4032的面： 1. 工件材料：HT200 硬

19、度170~220HBS 該端面的表面粗糙度為3.2，所以先粗銑再精銑。查《機械加工余量手冊》中的表成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為7~9級，選用8級。再查表查得加工余量為2.0 mm。由《工藝手冊》表2.2-1至表2.2-4和《機械制造工藝與機床夾具》中表1-15及工廠實際可得：Z=4.0mm，公差值為T=1.6mm。 2.機床：X52K立式銑床，刀具選擇高速鋼鑲齒三面銑刀，選擇刀具直徑dw=40mm 齒數(shù)Z=6 3. 背吃刀量ap 由于加工余量為2mm，小于6mm，故取ap=2mm ae=34mm 4.切削速度；

20、 確定vc=0.45m/s 即27m/min每齒進給量為fe=0.20mm/z 由dw=40mm 齒數(shù)為6 ns=1000v/dw=1000x27/3.14x40=214.86 r/min 查《機加工工藝手冊》表3.1-74.取nw=235r/min 故實際切削速度為：v=dwnw/1000=x40x235/1000=29.52m/min 當nw=235r/min時 工作臺每分鐘的進給量fm應(yīng)為 fm=fzznw=0.20x6x235=282mm/min 根據(jù)《機加工工藝手冊》表3.1-75，選擇fm=300mm/min 5.計算機動工時

21、 查表得L1=8.7mm L2=2mm L=40mm 可得出銑刀的行程為L1+L2+L=8.7+2+40=50.7mm 則機動工時為： tm=L1+L2+L/fm=50.7/300=0.17（min） 銑40x16的槽 1. 刀具選用：高速鋼立銑刀 2. 切削速度 確定其為vc=0.42m/min 即27m/min 每齒進給量fz=0.12mm/z 由dw=16mm 齒數(shù)為3 ns=1000v/dw=1000x27/x16=537.42r/min 查《機加工工藝手冊》表3.1-74.取nw=600r/mi

22、n 故實際切削速度為：v=лdwnw/1000=x16x600/1000=30.14m/min 當nw=600r/min時 工作臺每分鐘的進給量fm應(yīng)為 fm=fzznw=0.12x3x600=216mm/min 根據(jù)《機加工工藝手冊》表3.1-75，選擇fm=235mm/min 3.計算機動工時 查表得L1=9.8mm L2=2mm L=40mm 可得出銑刀的行程為L1+L2+L=9.8+2+40=51.8mm 則機動工時為： tm=L1+L2+L/fm=51.8/235=0.22（min） 工序50; 粗銑353的上

23、端面 因為該面的粗糙度為6.3，所以粗銑一次即可。參照《工藝手冊》表2.3-9~表2.3-12確定工序尺寸及余量為： 查《工藝手冊》表2.2-5，成批和大量生產(chǎn)鑄件的尺寸公差等級，查得鑄件尺寸公等級CT分為7~9級，選用8級。MA為F。公差值T=1.3mm 粗銑353的上端面 2z=2.0 ① 進給量 采用端銑刀，齒數(shù)4，d w= 32 mm,每齒進給量=0.15mm/z（《機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導》，吳拓、方瓊珊主編）。 故進給量f=0.6mm ②銑削速度： （m/min） （表9.4-8） 由《數(shù)

24、控加工工藝》（田春霞主編）中第五章表5-6得切削速度為9~18m/min 根據(jù)實際情況查表得V=15 m/min ③切削工時 切入l=3mm,行程l1=35。 查《工藝手冊》P9-143表9.4-31，切削工時計算公式： 工序60：切斷φ55叉口。 ① 進給量 采用切斷刀，齒數(shù)4，每齒進給量=0.15mm/z（《機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導》（吳拓、方瓊珊主編）。 故進給量f=0.6mm ②銑削速度： （m/min） （表9.4-8） 由《數(shù)控加工工藝》（田春霞主編）中第五章表5-6得切削速度為9~18m/min 根據(jù)實際情況查表得

25、V=15 m/min ③切削工時 切出l=2mm，切出l1=2mm,行程量=75mm。 查《工藝手冊》P9-143表9.4-31，切削工時計算公式： 工序70。去毛刺。 工序80。終檢。 四、夾具設(shè)計 夾具是一種能夠使工件按一定的技術(shù)要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產(chǎn)率，降低制造成本，一直都是生產(chǎn)廠家所追求的目標。正確地設(shè)計并合理的使用夾具，是保證加工質(zhì)量和提高生產(chǎn)率，從而降低生產(chǎn)成本的重要技術(shù)環(huán)節(jié)之一。同時也擴大各種機床使用范圍必不可少重要手段。

26、(一）提出問題 （1）怎樣限制零件的自由度；一面限制三個自由度、兩個定位銷限制兩個自由度。 （2）怎樣夾緊；凸輪偏心機構(gòu)帶動支撐釘加緊 （3）怎樣使夾具使用合理，便于裝卸。 （二）設(shè)計思想 設(shè)計必須保證零件的加工精度，保證夾具的操作方便，夾緊可靠，使用安全，有合理的裝卸空間，還要注意機構(gòu)密封和防塵作用，使設(shè)計的夾具完全符合要求。 本夾具主要用來對40x32的面和40x16的槽進行加工，這個面粗糙度Ra3.2，槽側(cè)面粗糙度Ra3.2，粗銑，精銑以可滿足其精度。所以設(shè)計時要在滿足精度的前提下提高勞動生產(chǎn)效率，降低勞動強度。 （三）夾具設(shè)計 1、定位分析 （1）定位基準的

27、選擇 據(jù)《夾具手冊》知定位基準應(yīng)盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準進行加工。故選φ25孔作為定位基準。 （2）定位誤差的分析 定位元件尺寸及公差的確定。夾具的定位元件為兩定位銷，通過φ55與φ25的孔定位，定位銷的直徑分別為22mm與55mm，因為該定位的定位基準為φ25孔的軸線，所以基準重合△B=0。 （3） 切削力的計算： 銑40x32的面 刀具：鑲齒三面銑刀，dw=40mm，Z=6 圓周力 Fz=9.81x30ap1.0af0.65ae0.85zdw-0.83kfz （機加工工藝手冊2.4—97

28、） 其中ap=2mm ， af=0.2mm，ae=34mm，z=6，dw=40mm，kfz=1.0 所以 Fz=9.81x30x2x0.35x20.03x6x1.0/21.36=1159N 當用兩把到銑削時F實=2Fz=2318N 水平分力：F水平=0.9F實=2087N 垂直分力：F垂直=0.7F實=1623N 在計算切削力時，必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù)K=K1K2K3K4 ； 其中 K1為基本安全系數(shù)1.5 K2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 K3為刀具鈍化系數(shù)1

29、.1 K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 F=KF水平=1.5x1.1x1.1x1.1x2087=4167N 銑40x16的槽 刀具：立銑刀，dw=16mm，Z=3 圓周力 Fz=9.81x30ap1.0aF0.65ae0.83zdw-0.83kfz （機加工工藝手冊2.4—98） 其中ap=3mm、af=0.12mm，ae=16mm，z=3，dw=16mm，kfz=1.0 所以 Fz=9.81x30x3x0.25x9.99x3

30、x1.0/9.99=663N 水平分力：F水平=1.2Fz=795N 垂直分力：F垂直=0.3Fz=199N 在計算切削力時，必須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)，安全系數(shù)K=K1K2K3K4 其中 K1為基本安全系數(shù)1.5 K2為加工性質(zhì)系數(shù)1.1 K3為刀具鈍化系數(shù)1.1 K4為斷續(xù)切削系數(shù)1.1 所以 F=KF水平=1.5x1.1x1.1x1.1x795=1587N 畢業(yè)設(shè)計小結(jié) 通過這次畢業(yè)設(shè)計，我有了很大的收獲學

31、到了很多的東西本次畢業(yè)設(shè)計是我們學玩了大學的全部基礎(chǔ)課，專業(yè)基礎(chǔ)課后進行的這是我們即將離開學院走上工作崗位之前對所學各課進行的一次全面的、深入的、綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，是我們在走上工作崗位之前一次極好的學習機會，因此它在望沒的兩年大學生活中占有積極重要的地位。 就我個人而言，我通過本次畢業(yè)設(shè)計對自己在大學中所學的知識進行一次良好的回顧，并在次基礎(chǔ)上有所提高，對自己將來從事的工作進行一次適應(yīng)性的訓練，從而鍛煉自己發(fā)現(xiàn)問題、思考問題解決問題的能力，并培養(yǎng)認真、嚴謹?shù)膶I(yè)精神，為以后參加國家的工業(yè)化建設(shè)打下一個良好的基礎(chǔ)，為早日實現(xiàn)國家的大爺現(xiàn)代化貢獻一份力量。

32、 由于個人的能力有限，設(shè)計尚有諸多不足之處懇請老師大力支持，在次不勝感謝。 參考文獻 1、楊叔子主編.機械加工工藝師手冊.北京：機械工業(yè)出版社，2001 2、李益民主編.機械制造工藝設(shè)計簡明手冊.北京：機械工業(yè)出版社，1994 3、孫本緒、熊萬武編.機械加工余量手冊.北京：國防工業(yè)出版社，1999 4、機床夾具設(shè)計手冊.北京：中國科學技術(shù)出版社 5、趙家齊主編.機械制造工藝學課程設(shè)計指導書.北京.機械工業(yè)出版社，2000 6、劉守勇主編.機械制造工業(yè)與機床夾具.北京：機械工業(yè)出版社，2000 7、田春霞主編.數(shù)控加工工藝.北京：機械工業(yè)出版社，2006 8、吳拓、方瓊珊主編. 機械制造工藝與機床夾具課程設(shè)計指導書.北京：機械工業(yè)出版社，2005 9、黃云清主編.公差配合與測量技術(shù).北京：機械工業(yè)出版社，2001 22