机械毕业设计(论文)-16V240柴油机进气门机械加工工艺及检具设计.doc

设计题目:设计“16V240 柴油机进气 机械制造工艺课程设计班级 学号 姓名 指导教师 系主任 2010. 12 零件的机械加工工艺及夹具设计 年产量:5(X)0 工零件:图样另附设计内容: 物分布状礦化物应分砟均匀,保证成再*粒度 HIK40〜仂,镝斤表高鑌淬火,采度 1〜5,硬度M5; 4>甸片与杼*婢合祝不小于 ttBU上允讲有不大于 0.1 为气门体,材料为Xr22NillN, 材料为&302.姑鉻漏合会,3为钢对,材料为 0.M〜0.08BB,, 零件图比例1:1 Caxa工程图文档(4) A2 图.dwgdwg dwg urn dwg 'Microsoft Word 97 工^卡.doc工艺过程 说明书.doc 卡.doc 全套设计,请加12401814 序言 机械制造工艺学课程设计是在我们学完Y大学的全部棊础课、技术棊础课以 入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学 生活中占有重要的地位。www.789.af_【官方首页】-云鼎娱乐场 就个人而言,我希望通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适 作打下一个良好的基础。由于能力所限,设计尚许多不足之处,希望各位老师给予指教。 一、零件的分析 (二〉零件的作用 我设计的零件是16V240 柴油机的进气门,气阀的作用是专门负责向柴油机 输入燃料并排出废气。气阀主要分为三个部分材料组成,气门体采用的材料是耐热 钢,主要是要保证其耐高温性能,还要采用固溶时效热处理,碳化物分布均 证成品晶粒度4级以上。阀面堆焊一层钴铬钨合金,在高温下具有很强的 耐磨,耐 腐蚀,耐冲击及高的蠕变强度,对气门寿命至关重耍,堆焊层硬度为 1IRC40〜49。 小尖杆端焊钢片,钢片表面高频淬火,有效提高小头端的耐冲击点 蚀性能。www.789.af_【官方首页】-云鼎娱乐场 (三)零件的工艺分析 从零件图可以看出,它一井有两个加工部分,分别是阀杆、阀体,而这两 部分加工表面之间有一定的位置要求,现将这两部分加工表面分述如下:1、018 的阀杆加工表面 这一部分加工表面包括:阀杆的轴面,直径是018 95nini,公差等级为 -0.122 c8。阀杆顶端焊接钢片,阀杆顶端表而粗糙度为1.6uni。阀杆小尖还有锁夹槽, 锁夹槽长度为12 0,30mm,直径为 15 0.0432、阀体 阀体又由R颈部、阀面和阀盘三部分组成,R颈部的圆角部分半径是R40, 直径 为O17.60.05mm,R 颈部和阀杆都要抛光,抛光后表而粗糙度达到 RaO. 8unio 面有堆焊层,与阀盘的夹角为30度,表面粗糙度为RaO. 4um。阀盘 直径为O82 Q3mm,阀盘底面中心打中心孔。 阀杆顶端平而相对阀杆轴线的圆跳动公差是0.03mm,阀而相对轴线的 跳动公差是0.02mm; 阀杆表面的圆柱度是0.015mm,直线度为0.01mm。 工艺规程设计 (-)确定毛胚的形式 零件材料为耐热钢,考虑到气阀在柴油机工作时不停地运动,同时承受高温 燃气,故零件在运用过程中经常承受交变及冲击性载荷,因此应该选用锻件,以便 使金属纤维尽量不被切断,保证零件工作可靠。由于零件年产量为 5000 已达成批生产的水平,而II 零件的轮廓尺寸不大,可以采用模锻成型,这从提高 生产率, 保证加工精度上考虑,也是应该的。 (二》基面的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一,基面选择的正确与合理,可以 更有其者,还会造成零件大批报废,使生产无法正常进行。基准的选择:对于气阀来说,基准的选择比较简单,因为加工表面不是很多, 是要求很精细。其次考虑到毛胚的选择,气阀毛胚是乂棒料通过电墩锻造,棒料已经经过车削加工,有很高的精度,按照有关粗基准的选择原则(即当零件有 所以选择阀杆的外圆柱面。对于后序的工序中,主要应该考虑基准重合的问题,当设计基准与工序基准 重合时,应该进行尺寸换算,这在以后还要专门计算。(三)制定工艺路线 制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等 术要求能得到合理的保证。www.789.af_【官方首页】-云鼎娱乐场在生产纲领已确定为成批生产的条件下,可以考虑采用 专用车床加工,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还应当考虑经 济效果, 以便时生产成本尽量下降。 1、工艺路线方案一 工序一热处理 工序二阀杆校直 工序三切定长、倒角 工序四焊钢片 工序七车R颈部、堆焊槽工序八堆焊阀面 工序十车阀面堆焊层工序十一去应力退火 工序十二粗磨阀盘外圆 工序十三半精磨阀杆 工序十四小头切定长,倒角 工序十六半精磨阀盘平面,修整中心孔 工序十七精车锁夹槽 工序十八粗磨阀而 工序十九精磨阀杆 工序二十阀杆辉光离子氮化 工序二H杆端高频淬火 工序二十二精磨阀盘外圆 工序二十三粗磨R颈部 工序二十四精车阀盘平面、倒R2 圆角 工序二十五阀杆抛光 工序二十六精磨杆端平面 工序二十七精磨阀面 工序二十八探伤 2、工艺路线二 工序一固溶、时效处理 工序二阀杆校直 工序 三焊钢片 工序四杆端切定长、倒角 工序五粗磨 工序六仿堆焊槽、R颈部工序七阀面堆焊 工序八半成品探伤 工序九去应力退火 工序十 车阀面堆焊层 工序十一半精车底平面、盘外圆、打中心孔 序十二半精磨阀杆工序十三精磨盘外圆 工序 工序十五粗磨R颈部工序十六精磨R颈部 工序十七精磨阀杆 工序十八阀杆辉光离子氮化 工序十九杆端高频淬火 工序二十粗磨阀面 工序二H精车底平面 工序二十二精磨阀而 工序二十三阀杆抛光 工序二十四精磨杆端平面 工序二十五成品渗透探伤 3、工艺方案的比较和分析 上述两个工艺方案的特点在于:方案一在加工阀盘外圆时,分成三个三步一 粗车、半精车、精车,而方案二只要半精车和精车两步就可以达到精度要求,节省 工时。方案一在堆焊阀面之后没冇半成品探伤这一道工序,这对产品的合格 率影响 很大,因为堆焊可能会出现缝隙、气泡等缺陷,如果没有半成品探伤,继 续加工, 到最后探伤乂不合格,浪费时间和精力。方案一在加工R颈部时,是用 数控车床加 工,但在成批生产时,在能保证加工精度的情况下,应尽量不选用数 控车床这种昂 贵的设备,而方案二工序是仿堆焊槽和R颈部,设备是仿形车床, 降低了加工成本。 综上考虑,决定将方案二作为最后的加工工艺,如下: 工序一固溶、时效处理 工序二阀杆校直 工序三切定长 工序四焊钢片 工序五杆端切定长、倒角90 工序七仿堆焊槽、R颈部工序八阀面堆焊 工序九半成品探伤 工序十去应力退火 工序十一车阀面堆焊层 工序十二半精车底平面、盘外圆、打中心孔 工序十三半精磨阀杆 工序十六粗磨R颈部工序十七精磨R颈部 工序十八精磨阀杆 工序十九阀杆辉光离子氮化 工序二十杆端高频淬火 工序二十一粗磨阀面 工序二十二精车底平面 工序二十三精磨阀面 工序二十四阀杆抛光 工序二十五精磨杆端平而 工序二十六成品渗透探伤 以上工艺过程详见本指导书机械加工工序卡片 240 进气门的零件材料为耐热钢 2Cr22NillN,毛坯重量约为 精密模锻毛坯,10级精度组。 根据上述原始资料及加工工艺,分别确定各加工表面的机械加工余量、工序 寸及毛坯尺寸如下:1、阀杆表面 0.095 阀杆直径是O 18-0」22 mm ,公差等级为 8,表面粗糙度耍求为RaO.8um,选 )机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定无心磨床加工,加工工序为粗磨,半精磨,精磨和阀杆抛光,粗磨和半精磨中 间有道热处理工序是去应力退火,考虑到阀杆的公称直径为18 胭,在l(Tl8in 范围内,查“机械加工余量手册”表5-20,得热处理前粗磨的加工余量是0.2mm, 热处理 后半精磨的加工余量是0. 3mm,精磨的加工余量是0.08mm,查表5-23, 得到抛光的加 工余量是0. 02mm 此处删减NNNNNNNN字需全套设计请联系12401814 确定进给量/根据 [7]表28-10 可查出 心=0.47 〜0.57mm r,故.心=(0.47〜0.57)x0.9 0.42〜0.51mm 根据[7]表28-8,磨砂轮强度所允许的进给量/〉1.75mm/r。由于 机床进给 机构允许的轴向力Z; lax =1569027 (由机床说明书查出),根据表28-9, 允许的进给 量/〉1.8mm/r。 由于所选进给量/远小于/’及/",故所选/可用。www.789.af_【官方首页】-云鼎娱乐场 确定切削速度V、轴向力F、转矩T及磨削功率根据表28-15,由插入法得: 〜=17m/min, =473227 妆=5l.69N.M,匕农=1.25kW由于实际加工条件与上表所给条件不完全和同,故应对所的结论进行修正。 [7]表28-3,‘=0.88,心.=0.75,故 V’教=17m/minx 0.88 11.22(/77/min)1000x11.22/7?m/min 22mm查MW1420 机床说明书,取n 195/7min 10001000 =162r/minmin 1.05kW机床有效功率 4.5Wx0.81 14m/min相应地 1.05kW4)确定磨削速度v及n [7]表28-3,得修正系数〜v=0.88,k apV 0.99(根据= 25 minx0.88 =1000x7.14(m/min)/(;rx25mm) 91.5/7min 查MW1420 说明书,取n 7TX25mmx\ 00r/ minx 10 l.Sm/min (4)各工序实际切削用量 根据以上计算,各工序切削用量如下: 按照 7rx24.7mm x275r/minx 10 -3 =21.3m/min (3)仿堆焊槽、K颈部 进给量/ :根据文献[7]表2. 4-39,取/ 0.25mm/r切削速度V:参照文献[7]表2. 4-41,取V=0.45m/5 机床主轴转速/2 3.14x11782r/min, 取八=500r/min 被切削层讼度/ 20/7777?刀具切入长度/丨:/丨= —ctgk 5.2mm刀具切出长度/2: 5.2fii 三、检具设计为了提高劳动生产率,保证产品合格率,降低劳动强度,需要设计专用检具 经过与指导老师协商,决定设计零件加工后的检具,检查进气门阀面的圆跳 动公差 和阀杆的直线度、圆柱度公差。 (-)问题的提出 要求加工的气阀是个十分精密的零件,对精度要求非常高,所以加工合格率 很重要, 而加工完的检验必然是一道关键的工序,设计专门检测跳动公差的检具, 可以很方便地 检测,提高工作效率。 实际切削速度 机动时间 0.20 min 检具设计 检具设计原则 应具有足够的检测精度 应只有足够的测量效率 结构应尽量简单 应具有经济性 2、检具组成 C1)定位装置 要检测气阀的圆跳动公差和直线度、圆柱度公差,就要限制工件五个方向的 自由度, 指定气阀阀杆轴线方向为X方向,分别是X,Y,Z,绕X轴旋转,绕Z轴 旋转这五个自 由度,所以用支承钉和V形块,其中支撑钉限制Y方向自由度,V 形块限制Z方向和X 方向自由度,两个V形块并列可限制绕X轴旋转,绕Z轴旋 转这两个方向自由度。 1、V形块设计 V形块的尺寸计算: 别:V形块的开门尺寸N(mm 式中D—一工件定位基准的直径;ci 为工作角度; a=0.16D; 参数:a 90参数:D 18参数:a 88计算结果 =19. 695 别:V形块的标准定位高度T(mm )(工作角度u=120 公式:T=H+0.577D-0. 289*N V形块的高度,用于大直径时,H彡0.5D,用于小直径时,II 2D;参数:H彡21.6 参数:D 18参数:N 19.695计算结果< 24.478 查机床夹具设计软件版 形块规格及尺寸,根据上面的计算结果,选择如下标准 41mm,取H=46mm,则计算 T=49. 727mm,为方便加 T=5(hnm,符合要求。2、支承钉 支承钉主要起固定支承的作用,可以满足精基准定位的要求,这里选用A 型支承钉, 平头钉可以减少磨损,避免压坏定位基准表面,可以满足精基淮定位 的要求。査《机床 夹具设计手册软件版》这里选用A型D5 的支承钉,参数规格 如下: 形槽根据GB/T 158-1996, 选用基本尺、? A为10 的T形槽,参数规格如下: A:10; B=16〜18; 07 11=17〜21;与之相配的T形槽螺栓的参数规格如下(GB/T 37-1988) d=M8; S=14; 底板根据检测工件的尺寸,基本尺寸L*B*H=360* 100*30。底板平行度公差为: 0.1/1000。 (二》检测装置 检测装置是检具中的重要组成部分。测量装置的精度、测量点的位置的选择, 会直接影响测量结果的可靠性。Cc 测量装置是用以指示被测参数实际数值或误差大小的装置,可分为定性 差,检具必须设计成为定量型检具,具有数值的反映,这里选用的是百分表,所以 测量精度高,能够为产品的过程能力的评价提供依据。 (三〉定位误差分析 用V形块定位的定位误差计算如下: 由零件图可得检测工件的直径尺寸和公差为018-0->22 mm =0.71么=0.71*0.027 0.019mm MV 0.21*0.027 =1.21么)=1.21*0.027 O.O33mmSi! 首先把零件的标准样件放在检具的V形块上,阀杆顶端与支承钉点接触,把 出标准样件,不动百分表,把需要检测的工件放在检具上,让工件绕轴线方向旋转, 观察百分表指针,看是否符合零件图的公差要求。 1-21^120 08^1.08 0.095参考资料:

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