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机械制造课程设计气门摇臂轴支座姓名吴富伟学号201003050909班级10级机械工程及自动化3班指导教师闵洁日期2013年5月课程设计学生成绩评定表评分指标满分值评分合计总成绩平时表现(权重25%)学习态度和努力程度5独立工作能力5工作作风严谨性5文献检索和利用能力5与指导教师探讨能力5设计的数量和质量(权重30%)方案选择合理性3方案比较和论证能力3设计思想和设计步骤3设计计算及分析讨论3设计说明书页数5设计说明书内容完备性3设计说明书结构合理性2设计说明书书写工整程度2设计说明书文字内容条理性2设计是否有应用价值2设计是否有创新2工艺规程卡(权重15%)填写是否认真规范5工艺过程是否正确合理10图纸(权重10%)图样标准化程度及图面质量5图样表达正确程度5答辩(权重20%)表达能力4报告内容8回答问题情况6报告时间2指导教师评语指导教师(签字)年月日课程设计主要内容
1.绘制零件的零件图及毛坯图
2.设计零件的机械加工工艺规程,并填写
(1)整个零件的机械加工工艺过程卡;
(2)最重要表面所属工序的机械加工工序卡;
3.编写设计说明书设计指导教师(签字)教学基层组织负责人(签字)年月日摘要现货机械加工行业发生着结构性变化,工艺工装的设计与改良已成为企业生存和发展的必要条件,工艺工装的设计与改良直接影响着气门摇臂轴支座的质量与性能柴油机行业作为一个传统而富有活力的行业,近十几年取得了突飞猛进的发展,在新经济时代,柴油机行业呈现了新的发展趋势,由此对其它的质量,性能立生了新的变化第一章气门摇臂轴支座的机械加工工艺规程设计
1.1零件的作用气门摇臂之座是柴油机的重要零件之一该零件是1105柴油机中气门摇臂座结合部的气门摇臂轴支座,Φ18mm孔装摇臂轴,轴上两端各装一进,排气门摇臂,Φ16mm孔内装一减压轴,用于降低气缸内压力,便于起动柴油机,两孔间距为56mm可保证减压轴在摇臂上打开气门,实现减压,该零件通过Φ11mm孔用M10螺杆与气缸盖相连
1.2零件的工艺分析其材料为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主要加工面为Φ18mm,Φ16mm两圆柱孔,Φ18mm孔的平等度为
0.05直接影响摇臂轴的接触精度及密封,Φ16mm孔的平行度为
0.05,粗糙度都为
1.6,所以对轴与孔的接触精度及密封还是比较高的有关面和孔加工的经济精度用机床能达到的位置精度可知,上述技术要求是可达到的,零件的结构工艺性也是可行的第二章选择毛坯种类,绘制毛坯图
2.1选择毛坯种类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,一般成批生产15到30件,由参考文献知,用查表法确定各表面的总余量如表所示此外,为消除残余应力,铸造后应安排人工时效各加工面总余量加工表面零件尺寸加工余量等级总余量36底面36H4Φ22顶面Φ22mmH2.5Φ28mm两侧面Φ28mmH4Φ26mm两侧面Φ26mmH3.6主要毛坯尺寸及公差主要面尺寸零件尺寸总余量尺寸偏差底面36——±
0.5顶面Φ22mm——±
0.5顶面距底面392+
2.5±
0.5Φ28mm两侧面间距372+2±
0.1Φ26mm两侧面间距
161.8+
1.8±
0.5Φ28mmΦ26mm两孔间距56——±
0.
052.2画毛坯零件图第三章工艺规程设计
3.1表面加工方法的确定根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求,以及加工方法所能达到的经济精度,在生产纲领已确定的情况下可以考虑采用万能性机床配以专用工卡具并尽量使工序集中来提高生产率除此之外,还应当考虑经济效果,以便使生产成本尽量下降查《机械制造课程设计指导书》10页表1-
7、1-
8、1-9,选择零件的加工方法及工艺路线方案如下气门摇臂轴支座各表面加工方案加工项目尺寸公差等级粗糙度加工方案轴支座上端面GB1804-C
12.5粗铣轴支座下端面GB1804-C
6.3粗铣Φ11孔IT
1112.5钻φ18孔两端面IT
73.2粗铣—半精铣φ16孔两端面IT
1112.5粗铣φ18孔IT
71.6钻—扩—铰φ16孔IT
71.6钻—扩—铰Φ3孔IT
1112.5钻
3.2定位基准的选择毛坯选择根据零件材料、形状、尺寸、批量大小等因素,选择砂型铸造基准分析底面A是零件的主要设计基准,也比较适合作零件上众多表面加工的定位基准零件安装方案加工底面A、顶面B时,均可采用虎钳安装(互为基准);Φ
11、Φ
16、Φ18内孔表面加工均采用专用夹具安装且主要定位基面均为A;加工斜孔仍采用专用夹具安装,主要加工基准为Φ18孔两端面零件表面加工底面A、顶面B采用铣削加工
3.3加工阶段划分摇臂轴支座加工阶段划分加工阶段加工内容说明基准面的加工粗、精铣36下底面互为基准,反复加工粗铣Φ22上端面粗、半精铣Φ18前端面粗、半精铣Φ18后端面粗加工钻扩Φ18的孔以36下端面及Φ18的前或后端面、Φ11的孔定位钻扩Φ16的孔钻Φ3的孔以Φ22的上端面及Φ18的前后端面为基准精加工精铰Φ18的孔以36下端面及Φ18的前或后端面、Φ11的孔定位精铰Φ16的孔
3.4制定工艺路线机械加工工序的安排在安排加工工序时,应根据加工阶段的划分、基准的选择和被加工表面的主次来决定,一般应该遵循以下几个原则
(1)先基准后其他即首先应加工用作精基准的表面,再以加工出的精基准为定位基准加工其他表面
(2)先粗后精各表面的加工顺序,按加工阶段,从粗到精进行安排
(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,后加工孔因为平面定位比较稳定、可靠,所以像箱体、支架、连杆等平面轮廓尺寸较大的零件,常先加工平面,,然后在加工该平面上的孔,以保证加工质量工序号工序内容铸造时效漆底漆一二三四五六七八九粗铣Φ22顶面粗铣、半精铣36底面底面钻Φ11mm孔粗Φ26mm、Φ28mm前端面;半精铣Φ28mm前端面粗Φ26mm、Φ28mm后端面;半精铣Φ28mm后端面钻铰Φ16孔倒角1*45度钻铰Φ18倒角1*45度钻Φ3孔去毛刺清洗检验入库
3.5加工设备及工艺装备选择气门摇臂轴支座加工工序机床选择工序号加工内容机床设备说明一粗铣Φ22顶面卧式铣床X61工作台尺寸、机床电动机功率均合适二粗铣、半精铣36底面底面卧式铣床X61工作台尺寸、机床电动机功率均合适三钻Φ11mm孔立式钻床Z525工作台尺寸、机床电动机功率均合适四粗、精铣Φ26mm、Φ28mm前侧面卧式铣床X61工作台尺寸、机床电动机功率均合适五粗、精铣Φ26mm、Φ28mm后侧面卧式铣床X61工作台尺寸、机床电动机功率均合适六钻铰Φ16孔倒角1*45度TX617卧式镗床工件孔径、机床电动机功率均合适七钻铰Φ18倒角1*45度TX617卧式镗床工件孔径、机床电动机功率均合适八钻Φ3孔立式钻床Z525工件孔径、机床电动机功率均合适
3.6切削用量以及额定时间的计算工序一粗铣Φ22顶面项目计算(或选择)依据计算过程单位计算(或确定)结果1.切削深度查
[1]P208表10-8传输机为一般工作机速度不高级72.材料选择查
[1]P180表10-1小齿轮40Cr调质大齿轮45钢调质小齿轮280HBS大齿轮240HBS3.选择齿数ZZ1=24Z2=
4.169x24=
100.056U=117/24=
4.167个=24=100U=
4.1675.按齿面接触疲劳强度设计
(1)试选Kt试选
1.3Kt=
1.32计算小齿轮传递的转矩T1T=9550XP1/n1T=9550x70307/1460=
5.90706X10N/mmT1=
5.9071X103齿宽系数Фd由
[1]P201表10-7d=
0.7~
1.15Фd=14材料的弹性影响系数ZE由
[1]P201表10-6锻钢MP1/2ZE=
189.85齿轮接触疲劳强度极限由
[1]P210图10-21d600550600550
(6)应力循环次数N由
[1]式10-13N1=60n1jLh=60X1460X24X330X10=
6.937908X109=
6.93792X109/
4.169=
1.275X109N1=
6.93792X109N2=
1.664X109
(7)接触疲劳强度寿命系数KHN由
[1]P203图10-19KHN1=
0.90KHN2=
0.95KHN1=
0.90KHN2=
0.95
(8)计算接触疲劳强度许用应力[σH]取失效概率为1%,安全系数为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)试算小齿轮分度圆直径按
[1]式(10-21)试算=
53.935mm
53.935
(10)计算圆周速度vV=
3.14X
53.935X1460/60X1000=
4.121034m/sV=
4.121
(11)计算齿宽Bb=φdd1tB1=1×
53.935mmB1=
53.935
(12)模数=
53.935/24=
2.247h=
2.25mnt=
5.05125b/h=
53.935/
5.05125=
10.678度=
2.247h=
5.05125b/h=
10.678
(13)计算载荷系数K由
[1]表10-2查得使用系数根据v=
4.121级精度,由
[1]P190图10-8查得动载荷系数
1.20由
[1]表10-4P194查得KHβ=
1.12+
0.181+
0.6φd2φd2+
0.23×10-3b=
1.12+
0.181+
0.6X+
0.23X10-3X
53.935=
1.42由
[1]图10-13P195查得KFβ=
1.34假定,由
[1]P195表10-3查得
1.2故载荷系数K=KAKVKHαKHβ=1X
1.10X
1.2X
1.42=
2.0448K=
2.0448
(14)按实际的载荷系数校正分度圆直径由
[1]式10-10ad1=d1t=
62.725d1=
62.725
(15)计算模数=
62.725/24=
2.61mmmn=
2.616.按齿根弯曲疲劳强度设计
(1)计算载荷系数KK=KAKVKFαKFβK=1x
1.10x
1.2X
1.35=
1.944K=
1.9442齿形系数Fsa由
[1]P200表10-5Fsa1=
2.65Fsa2=
2.20+
2.18-
2.2099-90/100-90=
2.182Fsa1=
2.65Fsa2=
2.182
(3)应力校正系数YSa由
[1]P197表10-5YSa1=
1.58YSa2=
1.78+
1.79-
1.7899-90/100-99=
1.789YSa1=
1.58YSa2=
1.789
(4)齿轮的弯曲疲劳强度极限由
[1]P204图10-20c500380500380
(5)弯曲疲劳强度寿命系数由
[1]P202图10-18
0.
840.
880.
840.88
(6)计算弯曲疲劳许用应力[σF]取弯曲疲劳安全系数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)计算大小齿轮的并加以比较=
2.65x
1.58/
314.815=
0.013299=
2.182x
1.804/
247.704=
0.01577499结论取
0.01577=
0.01330=
0.01577大齿轮值大
(8)齿根弯曲强度设计计算由
[1]式10-5 =
1.845mm
1.845结论对比计算结果,由齿面接触疲劳强度计算的法面模数大于由齿根弯曲疲劳强度计算的法面模数,取=2mm,已可满足弯曲强度但为了同时满足接触疲劳强度,须按接触疲劳强度算得的分度圆直径d1=
62.725应有的齿数于是由=
62.725/2=
31.36,取Z1=31Z2=Z1×i齿1=31x
4.169=129取Z2=1293.几何尺寸计算
(1)计算中心距aA=31+1292/2=160mma=160
(2)计算齿轮的分度圆直径dd=zmnd1=2x31=62d2=2x129=258mmd1=62d2=2583)计算齿轮的齿根圆直径df=62-5=57=258-5=253mmdf1=57df2=199
(4)计算齿轮宽度Bb=φdd1圆整后取B1=65B2=60mmB1=65B2=60
(5)验算=2x59886/62N=
1905.52N=1x
1905.52/60N/mm=
31.76N/mm<100N/mm合适第四章气门摇臂轴支座零件专用夹具的设计
4.1夹具选择夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备,它广泛地运用于机械加工,检测和装配等整个工艺过程中在现代化的机械和仪器的制造业中,提高加工精度和生产率,降低制造成本,一直都是生产厂家所追求的目标正确地设计并合理的使用夹具,是保证加工质量和提高生产率,从而降低生产成本的重要技术环节之一同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段(夹具装配图4—1)
4.2夹具设计
4.
2.1定位分析
(1)定位基准的选择据《夹具手册》知定位基准应尽可能与工序基准重合,在同一工件的各道工序中,应尽量采用同一定位基准进行加工故加工φ11圆柱孔时,采用曲柄右端面和φ12孔内圆柱面作为定位基准
(2)定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定夹具的主要定位元件为一个面与两个孔定位,因为该定位元件的定位基准为孔的轴线,所以基准重合△b=0,由于加工向下孔即不存在基准位移误差△j=
04.3夹具操作说明此次设计的夹具夹紧原理为通过φ22孔的下端面为定位基准,在螺栓、平面实现完全定位,以钻模板引导刀具进行加工采用压紧块夹紧工件定位元件定位元件是用以确定正确位置的元件用工件定位基准或定位基面与夹具定位元件接触或配合来实现工件定位
4.
4.确定导向装置本工序要求对被加工的孔依次进行钻的加工,最终达到工序简图上规定的加工要求,故选用可换钻套作为刀具的导向元件,查表9-13,确定钻套高度H=d=
1.4×11=
15.4mm,排泄空间h=
0.7d=
7.7mmd基本偏差F
70.010—
0.022;D=10mm,偏差m6(
0.001—
0.010)第四章总结在本次设计中,要用到许多基础理论,由于有些知识已经遗忘,这使我们要重新温习知识,因此设计之前就对大学里面所涉及到的有关该课题的课程认真的复习了一遍,开始对本课题的设计任务有了大致的了解,并也有了设计的感觉同时,由于设计的需要,要查阅并收集大量关于机械制造方面的文献,进而对这些文献进行分析和总结,这些都提高了我们对于专业知识的综合运用能力和分析解决实际问题的能力通过本次设计还使我更深切地感受到了团队的力量,在与同学们的讨论中发现问题并及时解决问题,这些使我们相互之间的沟通协调能力得到了提高,团队合作精神也得到了增强可以说,毕业设计体现了我们大学四年所学的大部分知识,也检验了我们的综合素质和实际能力同时也跨出了我的工程师之路的第一步第五章参考文献
1.崇凯主编.机械制造技术基础课程设计指南[M].北京化学工业出版社,
20062.邹青主编.机械制造技术基础课程设计指导教程[M].北京机械工业出版社,
20043.李洪主编《机械加工工艺手册》北京出版社
4.艾兴主编《切削用量简明手册》机械工业出版社。