气门摇杆支座 部分.docx
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气门摇杆支座部分
第一章零件分析
1.1零件作用分析
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。
孔装摇杆轴,轴上两端各装一进气门摇杆,摇杆座通过两个
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。
其零件图如下图:
图1-1摇杆轴支座
1.2零件工艺分析
由图1.1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。
该零件上主要加工面为上端面,下端面,左右端面,2个
孔和
以及3mm轴向槽的加工,
孔的尺寸精度以及下端面0.05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个
孔的尺寸精度,以上下两端面的平行度0.05。
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
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。
1.3零件的生产类型
依设计题目知:
Q=12000件/年,n=1件/台,结合生产实际,备品率α和废品率β分别为5%和2%。
由公式
有
零件的质量约为3kg,生产类型为大批生产。
第二章毛坯的选择
2.1选择毛坯
由设计题目的图纸可知,该零件材料为HT200,其具有较高的强度、耐磨性、耐热性及减振性,零件外形结构较复杂,因此确定毛坯为铸件,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。
2.2确定毛坯尺寸及公差
求轮廓尺寸
根据零件图计算轮廓尺寸,长50mm,宽45mm。
高78mm,故最大轮廓尺寸为78mm。
选取公差等级CT
由由参考文献
(1)表8-2,铸造方法按机器造型,铸件材料按灰铸铁,得公差等级CT范围8——12级,取为10级。
求铸件尺寸公差
根据加工面的基本尺寸和铸件公差等级CT,由参考文献
(1)表8-3查得,且公差相对于基本尺寸对称分布。
求机械加工余量等级
由参考文献
(1)表8-2,铸造方法按机器造型,铸件材料按灰铸铁,得机械加工余量等级范围E——G级,取为F级。
求机械加工余量RMA
对所加工表面取同一个数值,由参考文献
(1)表8-1查得基本尺寸小于100mm,加工余量等级为F级,以一侧为基准,得RMA数值为3mm。
求毛坯尺寸
2个
孔较小,铸成实心;
孔要求精加工,也可铸成实心,上端面、下端面应分别由参考文献
(1)式5-1求出。
上端面:
R=F+RMA+CT/2=78+3+3.2/2=82.6
下端面:
R=F+RMA+CT/2=60+3+2.8/2=64.4
左右端面尺寸由参考文献
(1)式5-3求出,即
R=F+2RMA+CT/2=42+2×2+2.8/2=47.4
将毛坯尺寸列于表2-1中。
表2-1气门摇杆支座铸件毛坯尺寸公差与加工余量
项目
上端面
下端面
左右端面
2×
孔
孔
公差等级
10
10
10
-
-
加工面基本尺寸
78
60
42
-
-
铸件尺寸公差
3.2
2.8
2.8
-
-
机械加工余量等级
F
F
F
-
-
RMA
3
3
2
-
-
毛坯基本尺寸
82.6
64.4
47.4
0
0
2.3设计毛坯图
根据零件图,将加工表面尺寸按表2-1毛坯尺寸画出,即得毛坯图,见图2-1。
图2-1毛坯图
第三章工艺规程设计
3.1定位基准的选择
z轴方向:
粗基准的选择:
一般以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,所以粗基准可选为上端面。
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。
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,并且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。
X轴方向
粗基准的选择:
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,并且保证定位夹紧的可靠性,装夹的方便性,减少辅助时间,所以粗基准可选为直径为10mm的外圆柱面。
精基准的选择:
加工
孔的左右两端面时,采用底面做基准,确定z向位置,由于孔的左右端面关于轴线对称,所以仍选直径为10mm的外圆柱面为精基准。
3.2制定工艺路线
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:
上端面:
粗铣
下端面:
粗铣—精铣
左右端面:
粗铣—精铣
2个
孔:
钻孔
3mm轴向槽:
粗铣
孔:
钻孔—粗镗—精镗
因左右两端面均对
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。
根据先面后孔以及先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工原则,将上端面下端面的粗铣放在前面,左右端面上
孔放后面加工。
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,故选择铣削加工。
工序顺序及定位基准如下表:
序号
工序内容
定位基准
1
铸造
2
时效
3
涂漆
4
粗铣下端面
上端面+左右端
5
粗铣上端面
下端面+左右端
6
粗铣左右端面
下端面+外圆柱面
7
钻两通孔
下端面+外圆柱面
8
精铣下端面
上端面+左右端
9
精铣左右端面
下端面+外圆柱面
10
钻通孔
下端面+外圆柱面
11
粗镗孔到Ф19.8,孔口倒角0.5*45度
下端面+外圆柱面
12
精镗孔到Ф20
下端面+外圆柱面
13
粗铣轴向槽
下端面+外圆柱面
14
终检
15
入库
3.3选择加工设备及刀具、夹具、量具
由于生产类型为中批生产,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X51立式铣床。
(参考文献
(1)表4-37),选择直径D为Ф80mm硬质合金圆柱铣刀,选择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。
粗铣左右端面:
采用卧式铣床X61W,采用以前的刀具,专用夹具及游标卡尺。
精铣左右端面:
采用卧式铣床X61W,专用夹具及游标卡尺。
钻2个
mm孔:
采用Z525,通用夹具。
刀具为d=
的直柄麻花钻(参考文献
(1)表4-43至表4-45)。
钻
孔:
钻孔直行为
mm,选择摇臂钻床Z525,采用锥柄麻花钻,通用夹具及量具。
镗
mm孔:
采用卧式组合镗床,选择功率为1.5kw的ITA20镗削头,选择镗通孔镗刀及镗杆,专用夹具,游标卡尺。
铣3mm轴向槽:
采用卧式铣床X61W,刀具选用直齿三面刃铣刀,
mm(参考文献
(1)表4-37)。
3.4加工工序设计
(一)机械加工余量确定
根据<<机械加工工艺手册>>表3-12查表得出各个加工面得加工余量。
经查<<机械加工工艺手册>>表3—12可得,铣削上端面的加工余量为4.6,又由零件对上顶端表面的表面精度Ra=12.5可知,粗铣的铣削余量为3.6。
底面铣削余量为3.4,粗铣的铣削余量为2.4,精铣余量1,精铣后公差等级为IT7~IT9。
左右端面的铣削余量为3.4(双侧余量),粗铣的铣削余量为2.4,精铣余量1,精铣后公差等级为IT7~IT9。
工序8粗镗
,粗镗余量表3-83取粗镗为1.8,精镗切削余量为0.2,铰孔后尺寸为20H8,各工步余量和工序尺寸公差列于下表。
(2)工序尺寸及其公差的确定
对于Ф13的孔,其形位公差采用最大实体原则,以保证其强度。
左右端面的形位尺寸采用独立原则,保证对称度。
Ф20的孔,其形位公差采用最大实体原则,以保证支座的强度。
下端面:
粗铣--精铣
精铣60mm+1mm=61mm
粗铣61mm+3.4mm=64.4mm
精铣、粗铣的工序公差数值依次是:
0.046(IT8)、0.190(IT11),铸件毛坯公差为
1.4mm。
按“入体原则”标注精铣等工序尺寸的上下偏差依次是:
610-0.046、64.40-0.190和毛坯尺寸64.4
1.4mm。
上端面:
粗铣78mm+4.6mm=82.6mm
工序公差数值是:
0.046(IT8),铸件毛坯公差为
1.6mm。
按“入体原则”标注精铣等工序尺寸的上下偏差是:
82.60-0.046毛坯尺寸82.6
1.6mm。
20的孔:
钻孔--粗镗--精镗
钻孔
粗镗18mm+1.8mm=19.8mm
精镗19.8mm+0.2mm=20mm
钻孔、粗镗、精镗的工序公差数值依次是:
0.21(IT12)、0.130(IT11)、0.033(IT8)。
按“入体原则”标注精铣等工序尺寸的上下偏差依次是:
180-0.21、19.80-0.130和200-0.033,可达到要求。
左右端面:
粗铣--精铣
精铣42mm+4.4mm=46.4mm
粗铣46.4mm+1mm=47.4mm
精铣、粗铣的工序公差数值依次是:
0.039(IT8)、0.160(IT11),铸件毛坯公差为
1.4mm。
按“入体原则”标注精铣等工序尺寸的上下偏差依次是:
46.40-0.039、47.40-0.160和毛坯尺寸47.4
1.4mm。
表3-1各工步加工尺寸
加工表面
加工方法
余量
公差等级
工序尺寸及公差
孔
粗镗
0.9
-
19.8
孔
精镗
0.1
H8
20H8
47.4左右端面
粗铣
4.4(双侧)
-
43
43左右端面
精铣
1(双侧)
d9
42d9
82.6上端面
粗铣
4.6
-
78
64.4下端面
粗铣
3.4
-
61
61下端面
精铣
1
-
60
(三)确定切削用量及基本工时
1、工序5:
粗铣上端面
逆铣加工余量为4.6mm,表面粗糙度要求Ra=12.5,粗铣铣削余量为4.6mm,初步取粗铣主轴转速为160r/min,可得出:
=20mm,
=2.6mm,
=0.2mm/z,
切削速度计算公式为:
VC=Cvd0qv/(Tmapxvfzyvaeuvzpv)Kv,其中Cv=18.9,qv=0.2,xv=0.1,yv=0.4,uv=0.1,m=0.15,T=180min,Kv=1.0,pv=0.1
结果有VC=18.9*800.2*1.0/(1800,15*2.60.1*0.20.4*200.1*100.1)
=45.3/2.14=21.22m/min
确定机床主轴转速:
n=VC1000/πD=21.22×1000/(3.14×80)=64.47m/min=1.408m/s
查机床说明书可知X51铣床有160r/min的转速。
实际切削速率VC=πDn/1000=3.14*80*160/1000=40.192m/min=0.6682m/s
切削力Fz=9.81CFzae0.86f0.72d0-0.86apZ而FC=FZCFz=30
Fz=9.81*30*200.86*20.72*80-0.86*2.6*10=3825.9N
机床切削功率为P=FCVC/1000
P=3825.9*0.668/1000=2.556kw
又因前查的机床的功率为4.5kw/h若效率为
则
kw>2.556kw
所以机床功率足够。
从而
min
2、工序7:
钻两通孔
查参考文献
(2)表2-8,取f=0.36mm/r
查参考文献
(2)表2-10,取v=0.35m/s=21m/min
n=1000v/πd=1000*21/3.14*13=514r/min
机床为Z525,选择转速
实际切削速度:
V=nwπdw/1000=9.08*3.14*13/1000=0.37m/s
切削扭矩M=10-3CMd0XMfYMKM修正系数KM=(HBS/190)0.6
切削功率Pm=2πMn*10-3
查参考文献
(1)表8-78,得MC=225.63XM=1.9YM=0.8
所以有M=10-3*225.63*131.9*0.360.8*(240/190)0.6=14.991N.m
Pm=2π*14.99*9.08*10-3=0.855Kw<1.5Kw
故机床功率足够。
切削工时带入公式:
,
取
,
,
3工序11钻通孔
。
查参考文献
(2)表2-8,取f=0.25mm/r
查参考文献
(2)表2-10,取v=0.35m/s=21.0m/min
n=1000v/πd=372r/min
机床为Z525,选择转速
实际切削速度:
V=nwπdw/1000=9.08×3.14×18/1000=0.51m/s
切削扭矩M=10-3CMd0XMfYMKM修正系数KM=(HBS/190)0.6
切削功率Pm=2πMn*10-3
查参考文献
(1)表8-78,得MC=225.63XM=1.9YM=0.8
所以有M=10-3*225.63*181.9*0.250.8*(240/190)0.6=20.781N.m
Pm=2π*20.781*9.08*10-3=1.184Kw<1.5Kw
故机床功率足够。
切削工时带入公式:
,
取
,
1
,
Tj=(l+l1+l2)/fnw=(42+9+4)/0.36×545=0.28min
3.5时间定额计算
操作内容
每次时间
(min)
装夹
2
换刀
1
测量
0.1
卸夹
1.5
开机到开始的时间
0.3
退刀
0.1
辅助时间:
3.6填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡
工件文件详细见附录Ⅱ、附录Ⅲ。
设计总结
通过对气门摇杆轴支座的机械加工工艺。
使我们学到了许多有关机械加工的知识,这对于我们以后的学习和实践都起到了至关重要的作用。
使我们对学习夹具和工艺性设计产生了浓厚的兴趣。
相信这次课程设计过后我们才能有夯实基础的感觉。
遇到难题不放弃不胆怯的决心。
对于实际的内容,我们主要归纳为以下两个方面:
第一方面,气门摇杆轴支座件外形较复杂而刚性较差。
且其技术要求很高,所以适当的选择机械加工中的定位基准,是能否保证气门摇杆轴支座技术要求的重要问题之一。
在气门摇杆轴支座的实际加工过程中,选用气门摇杆轴支座的底面作为定位基面,为保证2——Ø13mm孔尺寸精度和形状精度,可采用自为基准的加工原则,保证两孔的中心距精度要求,可采用互为基准原则加工。
对于加工主要表面,按照“先基准后一般”的加工原则。
气门摇杆轴支座的主要加工表面为旁端面,较重要的加工表面为下表面,次要的加工表面是上表面等。
参考文献
[1]黄如林.切削加工简明实用手册.北京:
化学工业出版社,2010
[2]耿国卿.数控铣床及加工中心编程与应用.北京:
化学工业出版社,2009
[3]胡凤兰.互换性与技术测量基础.北京:
高等教育出版社,2010
[4]陈培里.工程材料及热加工.北京:
高等教育出版社,2010
[5]张茂.机械制造技术基础.北京:
机械工业出版社,2010
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