機械制造課程設(shè)計--氣門搖臂軸支座

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機械制造課程設(shè)計 氣門搖臂軸支座 姓名： 吳富偉 學號： 201003050909 班級： 10級機械工程及自動化 3班 指導(dǎo)教師： 閔 潔 日期： 2013年5月 課程設(shè)計學生成績評定表 評 分 指 標 滿分值 評分 合計 總成績 平時表現(xiàn) （權(quán)重25%） 學習態(tài)度和努力程度 5 獨立工作能力 5 工作作風嚴謹性 5 文獻檢索和利用能力 5 與指導(dǎo)教師探討能力 5 設(shè)計的數(shù)量和質(zhì)量 （權(quán)重30%） 方案選擇合理性 3 方案比較和論證能力 3 設(shè)計思想和設(shè)計步驟 3 設(shè)計計算及分析討論 3 設(shè)計說明書頁數(shù) 5 設(shè)計說明書內(nèi)容完備性 3 設(shè)計說明書結(jié)構(gòu)合理性 2 設(shè)計說明書書寫工整程度 2 設(shè)計說明書文字內(nèi)容條理性 2 設(shè)計是否有應(yīng)用價值 2 設(shè)計是否有創(chuàng)新 2 工藝規(guī)程卡（權(quán)重15%） 填寫是否認真規(guī)范 5 工藝過程是否正確合理 10 圖紙 （權(quán)重10%） 圖樣標準化程度及圖面質(zhì)量 5 圖樣表達正確程度 5 答辯 （權(quán)重20%） 表達能力 4 報告內(nèi)容 8 回答問題情況 6 報告時間 2 指導(dǎo)教師評語： 指導(dǎo)教師（簽字）： 年 月 日 課程設(shè)計主要內(nèi)容： 1. 繪制零件的零件圖及毛坯圖 2. 設(shè)計零件的機械加工工藝規(guī)程，并填寫： （1） 整個零件的機械加工工藝過程卡； （2） 最重要表面所屬工序的機械加工工序卡； 3. 編寫設(shè)計說明書。 設(shè) 計 指 導(dǎo) 教 師 （簽字）： 教學基層組織負責人（簽字）： 年 月 日 摘要：現(xiàn)貨機械加工行業(yè)發(fā)生著結(jié)構(gòu)性變化，工藝工裝的設(shè)計與改良已成為企業(yè)生存和發(fā)展的必要條件，工藝工裝的設(shè)計與改良直接影響著氣門搖臂軸支座的質(zhì)量與性能。柴油機行業(yè)作為一個傳統(tǒng)而富有活力的行業(yè)，近十幾年取得了突飛猛進的發(fā)展，在新經(jīng)濟時代，柴油機行業(yè)呈現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢，由此對其它的質(zhì)量，性能立生了新的變化。 第一章 氣門搖臂軸支座的機械加工工藝規(guī)程設(shè)計 1.1零件的作用 氣門搖臂之座是柴油機的重要零件之一。該零件是1105柴油機中氣門搖臂座結(jié)合部的氣門搖臂軸支座，Φ18mm孔裝搖臂軸，軸上兩端各裝一進，排氣門搖臂，Φ16mm孔內(nèi)裝一減壓軸，用于降低氣缸內(nèi)壓力，便于起動柴油機，兩孔間距為56mm可保證減壓軸在搖臂上打開氣門，實現(xiàn)減壓，該零件通過Φ11mm孔用M10螺桿與氣缸蓋相連。 1.2 零件的工藝分析 其材料為HT200，該材料具有較高的強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)力，要求耐磨的零件。 該零件主要加工面為Φ18mm，Φ16mm兩圓柱孔，Φ18mm孔的平等度為0.05直接影響搖臂軸的接觸精度及密封，Φ16mm孔的平行度為0.05，粗糙度都為1.6，所以對軸與孔的接觸精度及密封還是比較高的。 有關(guān)面和孔加工的經(jīng)濟精度用機床能達到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可達到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。 第二章 選擇毛坯種類，繪制毛坯圖 2.1 選擇毛坯種類 根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，毛坯的鑄造方法選用砂型機器造型，一般成批生產(chǎn)15到30件，由參考文獻知，用查表法確定各表面的總余量如表所示。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時效。 各加工面總余量 加工表面 零件尺寸 加工余量等級 總余量 36底面 36 H 4 Φ22頂面 Φ22mm H 2．5 Φ28mm兩側(cè)面 Φ28mm H 4 Φ26mm兩側(cè)面 Φ26mm H 3．6 主要毛坯尺寸及公差 主要面尺寸 零件尺寸 總余量 尺寸偏差 底面 36 —— 0.5 頂面 Φ22mm —— 0.5 頂面距底面 39 2+2.5 0.5 Φ28mm兩側(cè)面間距 37 2+2 0.1 Φ26mm兩側(cè)面間距 16 1.8+1.8 0.5 Φ28mm Φ26mm兩孔間距 56 —— 0.05 2.2 畫毛坯零件圖 第三章 工藝規(guī)程設(shè)計 3.1表面加工方法的確定 根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求，以及加工方法所能達到的經(jīng)濟精度，在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,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。查《機械制造課程設(shè)計指導(dǎo)書》10頁表1-7、1-8、1-9，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下： 氣門搖臂軸支座各表面加工方案 加工項目 尺寸公差等級 粗糙度 加工方案 軸支座上端面 GB1804-C 12.5 粗銑 軸支座下端面 GB1804-C 6.3 粗銑 Φ11孔 IT11 12.5 鉆 φ18孔兩端面 IT7 3.2 粗銑—半精銑 φ16孔兩端面 IT11 12.5 粗銑 φ18孔 IT7 1.6 鉆—擴—鉸 φ16孔 IT7 1.6 鉆—擴—鉸 Φ3孔 IT11 12.5 鉆 3.2定位基準的選擇 毛坯選擇：根據(jù)零件材料、形狀、尺寸、批量大小等因素，選擇砂型鑄造。 基準分析：底面A是零件的主要設(shè)計基準，也比較適合作零件上眾多表面加工的定位基準。 零件安裝方案：加工底面A、頂面B時，均可采用虎鉗安裝（互為基準）；Φ11、Φ16、Φ18內(nèi)孔表面加工均采用專用夾具安裝且主要定位基面均為A；加工斜孔仍采用專用夾具安裝，主要加工基準為Φ18孔兩端面。 零件表面加工：底面A、頂面B采用銑削加工。 3.3加工階段劃分 搖臂軸支座加工階段劃分 加工階段 加工內(nèi)容 說明 基準面的加工 粗、精銑36下底面 互為基準，反復(fù)加工 粗銑Φ22上端面 粗、半精銑Φ18前端面 粗、半精銑Φ18后端面 粗加工 鉆擴Φ18的孔 以36下端面及Φ18的前或后端面、Φ11的孔定位 鉆擴Φ16的孔 鉆Φ3的孔 以Φ22的上端面及Φ18的前后端面為基準 精加工 精鉸Φ18的孔 以36下端面及Φ18的前或后端面、Φ11的孔定位 精鉸Φ16的孔 3.4制定工藝路線 機械加工工序的安排 在安排加工工序時，應(yīng)根據(jù)加工階段的劃分、基準的選擇和被加工表面的主次來決定，一般應(yīng)該遵循以下幾個原則： （1）先基準后其他：即首先應(yīng)加工用作精基準的表面，再以加工出的精基準為定位基準加工其他表面 （2）先粗后精：各表面的加工順序，按加工階段，從粗到精進行安排 （3）先主后次：先加工主要平面，在加工次要平面 （4）先面后孔：先加工平面，后加工孔。因為平面定位比較穩(wěn)定、可靠，所以像箱體、支架、連桿等平面輪廓尺寸較大的零件，常先加工平面，，然后在加工該平面上的孔，以保證加工質(zhì)量。 工序號 工 序 內(nèi) 容 鑄造 時效 漆底漆 一 二 三 四 五 六 七 八 九 粗銑Φ22頂面 粗銑、半精銑36底面底面 鉆Φ11mm孔 粗Φ26mm 、Φ28mm前端面；半精銑Φ28mm前端面 粗Φ26mm 、Φ28mm后端面；半精銑Φ28mm后端面 鉆,鉸Φ16孔, 倒角1*45度 鉆,鉸Φ18, 倒角1*45度 鉆Φ3孔 去毛刺 清洗 檢驗 入庫 3.5 加工設(shè)備及工藝裝備選擇 氣門搖臂軸支座加工工序機床選擇 工序號 加工內(nèi)容 機床設(shè)備 說明 一 粗銑Φ22頂面 臥式銑床X61 工作臺尺寸、機床電動機功率均合適 二 粗銑、半精銑36底面底面 臥式銑床X61 工作臺尺寸、機床電動機功率均合適 三 鉆Φ11mm孔 立式鉆床Z525 工作臺尺寸、機床電動機功率均合適 四 粗、精銑Φ26mm 、Φ28mm前側(cè)面 臥式銑床X61 工作臺尺寸、機床電動機功率均合適 五 粗、精銑Φ26mm 、Φ28mm后側(cè)面 臥式銑床X61 工作臺尺寸、機床電動機功率均合適 六 鉆,鉸Φ16孔, 倒角1*45度 TX617臥式鏜床 工件孔徑、機床電動機功率均合適 七 鉆,鉸Φ18, 倒角1*45度 TX617臥式鏜床 工件孔徑、機床電動機功率均合適 八 鉆Φ3孔 立式鉆床Z525 工件孔徑、機床電動機功率均合適 3.6切削用量以及額定時間的計算 工序一 粗銑Φ22頂面 項目 計算（或選擇）依據(jù) 計算過程 單位 計算（或確定）結(jié)果 1．切削深度 查[1]P208 表10-8 傳輸機為一般工作機速度不高 級 7 2．材料選擇 查[1]P180 表10-1 小齒輪40Cr(調(diào)質(zhì)) 大齒輪45鋼(調(diào)質(zhì)) 小齒輪280HBS,大齒輪240HBS 3．選擇齒數(shù)Z Z1=24 Z2=4.169x24 =100.056 U=117/24=4.167 個 ＝24 ＝100 U＝4.167 5．按齒面接觸疲勞強度設(shè)計 （1）試選Kt 試選1.3 Kt=1.3 (2)計算小齒輪傳遞的轉(zhuǎn)矩T1 T=9550XP1/n1 T=9550x70307/1460=5.90706X10 N/mm T1=5.9071X10 (3)齒寬系數(shù)Фd 由[1]P201表10-7 d=0.7~1.15 Фd=1 (4)材料的彈性影響系數(shù)ZE 由[1] P201表10-6 鍛鋼 MP1/2 ZE=189.8 (5) 齒輪接觸疲勞強度極限 由[1]P210圖 １０－２１ｄ 600 550 600 550 （6）應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N 由[1]式１０－１３ N1=60n1jLh= 60X1460X24X330X10＝6.937908X109 =6.93792X109/4.169=1.275X109 N1=6.93792X109 N2=1.664X109 （7）接觸疲勞強度壽命系數(shù)KHN 由[1]P203圖10-19 KHN1 = 0.90 KHN2 = 0.95 KHN1 = 0.90 KHN2 = 0.95 （8）計算接觸疲勞強度許用應(yīng)力[σH] 取失效概率為１％，安全系數(shù)為S=1，由[1]式１０－１２得 [σH]1= =0.90X600/1=540 [σH]2= =0.95X550/1=522.5 [σH]1= 540 [σH]2= 522.5 （9）試算小齒輪分度圓直徑 按[1]式（10－21）試算 ＝53.935 mm 53.935 （10）計算圓周速度v V=3.14X53.935X1460/60X1000=4.121034 m/s V=4.121 （11）計算齒寬B b = φdd1t B1=153.935 mm B1=53.935 （12）模數(shù) ＝53.935/24＝2.247 h = 2.25mnt =5.05125 b/h =53.935/5.05125=10.678 度 =2.247 h =5.05125 b/h= 10.678 （13）計算載荷系數(shù)K 由[1]表10-2查得使用系數(shù) 根據(jù)v= 4.121級精度，由[1]P190圖10-8查得動載荷系數(shù)1.20 由[1]表１０－４P194查得 KHβ=1.12+0.18(1+0.6φd2) φd2+0.2310-3b=1.12+0.18(1+0.6X)+ 0.23X10-3X53.935=1.42 由[1]圖１０－１３P195查得KFβ=1.34假定，由[1]P195表10-3查得1.2故載荷系數(shù)K=KAKVKHαKHβ=1X1.10X1.2X1.42=2.0448 K=2.0448 （14）按實際的載荷系數(shù)校正分度圓直徑 由[1]式10-10ａ d1=d1t= 62.725 d1=62.725 （15）計算模數(shù) ＝62.725/24=2.61 mm mn=2.61 6．按齒根彎曲疲勞強度設(shè)計 （1）計算載荷系數(shù)K K=KAKVKFα KFβ K＝1x1.10x1.2X1.35=1.944 K＝1.944 (2)齒形系數(shù)Fsa 由[1]P200 表10-5 Fsa1=2.65 Fsa2=2.20+(2.18-2.20)(99-90)/(100-90)=2.182 Fsa1=2.65 Fsa2=2.182 （3）應(yīng)力校正系數(shù)YSa 由[1] P197 表１０－５ YSa1=1.58 YSa2=1.78+(1.79-1.78)(99-90)/(100-99)=1.789 YSa1=1.58 YSa2=1.789 （4）齒輪的彎曲疲勞強度極限 由[1]P204 圖１０－２０ｃ 500 380 500 380 （5）彎曲疲勞強度壽命系數(shù) 由[1]P202 圖１０－１８ 0.84 0.88 0.84 0.88 （6）計算彎曲疲勞許用應(yīng)力[σF] 取彎曲疲勞安全系數(shù)S＝1.35，由式10-12得 [σF]1= ＝ 0.85X500/1.35=314.8148 [σF]2=＝ 0.88X380/1.35=247.7037 [σF]1=314.815 [σF]2=247.704 （7）計算大小齒輪的并加以比較 ＝2.65x1.58/314.815=0.013299 ＝2.182x1.804/247.704=0.01577499結(jié)論：取0.01577 ＝0.01330 =0.01577大齒輪值大 （8）齒根彎曲強度設(shè)計計算 由[1]式１０－5　 =1.845 mm 1.845 結(jié)論：對比計算結(jié)果，由齒面接觸疲勞強度計算的法面模數(shù)大于由齒根彎曲疲勞強度計算的法面模數(shù)，?。?2mm，已可滿足彎曲強度。但為了同時滿足接觸疲勞強度，須按接觸疲勞強度算得的分度圓直徑d1= 62.725應(yīng)有的齒數(shù)。于是由=62.725/2 =31.36，取Z1=31,Z2 = Z1i齒1 =31x4.169=129 取Z2 =129 3．幾何尺寸計算 （1）計算中心距a A=(31+129)2/2= 160 mm a=160 （2）計算齒輪的分度圓直徑d d=zmn d1=2x31=62 d2=2x129=258 mm d1=62 d2=258 3）計算齒輪的齒根圓直徑df =62-5=57 =258-5=253 mm df1=57 df2=199 （4）計算齒輪寬度B b = φdd1 圓整后?。? B1 = 65 B2 = 60 mm B1 = 65 B2 = 60 （5）驗算 =2x59886/62N =1905.52N =1x1905.52/60N/mm = 31.76N/mm＜100N/mm 合適 第四章 氣門搖臂軸支座零件專用夾具的設(shè)計 4.1夾具選擇 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。 （夾具裝配圖4—1） 4.2 夾具設(shè)計 4.2.1 定位分析 （1）定位基準的選擇 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。故加工φ11圓柱孔時，采用曲柄右端面和φ12孔內(nèi)圓柱面作為定位基準。 （2）定位誤差的分析 定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一個面與兩個孔定位，因為該定位元件的定位基準為孔的軸線，所以基準重合△b=0，由于加工向下孔即不存在基準位移誤差△j=0。 4.3夾具操作說明 此次設(shè)計的夾具夾緊原理為：通過φ22孔的下端面為定位基準，在螺栓、平面實現(xiàn)完全定位，以鉆模板引導(dǎo)刀具進行加工。采用壓緊塊夾緊工件。 定位元件： 定位元件是用以確定正確位置的元件。用工件定位基準或定位基面與夾具定位元件接觸或配合來實現(xiàn)工件定位。 4.4.確定導(dǎo)向裝置 本工序要求對被加工的孔依次進行鉆的加工，最終達到工序簡圖上規(guī)定的加工要求，故選用可換鉆套作為刀具的導(dǎo)向元件，查表9-13，確定鉆套高度H=d=1.411=15.4mm，排泄空間h=0.7d=7.7mm。d：基本偏差F7(0.010—0.022);D=10mm，偏差m6（0.001—0.010）。 第四章 總結(jié) 在本次設(shè)計中，要用到許多基礎(chǔ)理論，由于有些知識已經(jīng)遺忘，這使我們要重新溫習知識，因此設(shè)計之前就對大學里面所涉及到的有關(guān)該課題的課程認真的復(fù)習了一遍，開始對本課題的設(shè)計任務(wù)有了大致的了解，并也有了設(shè)計的感覺。同時，由于設(shè)計的需要，要查閱并收集大量關(guān)于機械制造方面的文獻，進而對這些文獻進行分析和總結(jié)，這些都提高了我們對于專業(yè)知識的綜合運用能力和分析解決實際問題的能力。通過本次設(shè)計還使我更深切地感受到了團隊的力量，在與同學們的討論中發(fā)現(xiàn)問題并及時解決問題，這些使我們相互之間的溝通協(xié)調(diào)能力得到了提高，團隊合作精神也得到了增強?？梢哉f，畢業(yè)設(shè)計體現(xiàn)了我們大學四年所學的大部分知識，也檢驗了我們的綜合素質(zhì)和實際能力。同時也跨出了我的工程師之路的第一步。  第五章 參考文獻 1.崇 凱 主編. 機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006 2.鄒 青 主編.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004 3.李洪 主編 《機械加工工藝手冊》 北京出版社 4.艾興 主編 《切削用量簡明手冊》 機械工業(yè)出版社 15