气门摇臂轴支座的加工工艺设计.doc

丽职院机电信息分院毕业设计丽水学院机电信息分院毕 业 设 计气门摇臂轴支座的加工工艺设计 学生学号： 学生姓名： 513工作室 导师姓名： 班级 机电0810 专业名称 机电一体化技术 提交日期 2011年 5月25日 答辩日期 2011年5月26日 2011 年 月 日13摘 要机械加工工艺流程是工件或者零件制造加工的步骤，采用机械加工的方法，直接改变毛坯的形状、尺寸和表面质量等，使其成为零件的过程称为机械加工工艺过程。本设计首先介绍了气门摇臂轴支座的作用和工艺分析，其次确定毛坯尺寸，然后进行了工艺规程设计，最后进行夹具设计。此次设计是对气门摇臂轴支座的加工工艺和夹具设计，其零件为铸件，具有体积小，零件结构简单的特点，由于面比孔易加工，在制定工艺规程时，就先加工面，再以面为基准来加工其它，其中各工序夹具都采用专用夹具，其机构设计简单，方便且能满足要求。关键词:气门摇臂轴支座；工艺分析；工艺规程设计目 录一、引言3二、设计任务分析42.1零件的分析42.1.1零件的作用42.1.2零件的工艺分析52.2毛坯的选择62.2.1确定毛坯尺寸及机械加工总余量62.2.2毛坯图的绘制7三、气门摇臂轴支座的机械加工工艺规程设计83.1选择加工方法，制定工艺路线83.1.1定位基准的选择83.1.2零件表面加工方法的选择83.2加工设备及工艺装备选择93.3确定工艺路线10四、工序间加工余量的确定11五、总结评价12致谢12参考文献13附录14一、引言机械加工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，行业呈现了新的发展趋势，由此对其它的质量，性能要求有了新的变化。现在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加工产品的质量与性能。 本次设计的主要内容为：首先运用AutoCAD软件绘制气门摇臂轴支座的二维零件图，然后根据图纸的技术要求等确定生产类型，经分析本次设计的零件年产量为10000件，属大批量生产。其次进行工艺分析，确定毛坯类型和制造方法，气门摇臂轴支座的材料为HT200，拟采用以铸造的形式进行毛坯的制造，并确定零件的机械加工工艺路线，完成机械加工工序设计，进行必要的经济分析。最后，对某道加工工序进行夹具装配图及主要零件图的设计。二、设计任务分析2.1零件的分析2.1.1零件的作用本设计所设计的零件是1105柴油机中摇臂结合部的气门摇臂轴支座，它是柴油机上气门控制系统的一个重要零件。直径为18mm的孔用来装配摇臂轴，轴的两端各安装一进、排气气门摇臂。直径为16mm的孔内装一个减压轴，用于降低汽缸内压力，便于启动柴油机。两孔间距56mm，可以保证减压轴在摇臂上打开气门，实现减压。两孔要求的表面粗糙度和位置精度较高，工作时会和轴相配合工作，起到支撑的作用，直径11的孔用M10的螺杆与汽缸盖相连，直径3的孔用来排油，各部分尺寸如图2-1所示图2-1 零件图2.1.2零件的工艺分析通过对气门摇臂轴支座零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差以及技术要求齐全。通过对零件图的详细审阅，该零件的基本工艺状况已经大致掌握。主要工艺状况如下叙述：零件的材料为HT200，灰铸铁的生产工艺简单，铸造性能优良，但是塑性较差、脆性较高、不适合磨削，而且加工面主要集中在平面加工和孔的加工。根据对零件图的分析，该零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求如下：零件的材料为HT200，灰铸铁的生产工艺简单，铸造性能优良，但是塑性较差、脆性较高、不适合磨削，而且加工面主要集中在平面加工和孔的加工。根据对零件图的分析，该零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求如下：1.22外圆的上端面以及与此孔相通的 通孔，粗糙度均为12.5；2.36mm下端面，根据零件的总体加工特性，366mm为整个机械加工过程中主要的基准面，粗糙度为12.5，因此在制定加工方案的时候应当首先将此面加工出来；3.28外圆的前后端面，粗糙度为12.5；前后端面倒145的角，粗糙度为12.5；以及18的通孔，在这里由于18通孔所要求的精度较高，因此该孔的的加工是一个难点，其所要求的表面粗糙度为1.6，且该孔的轴线与36mm下端面的平行度为0.05，且该孔的轴线圆跳动公差为0.1需要选择适当的加工方法来达到此孔加工的技术要求；4.26的前后端面，粗糙度为2.5；前后端面倒145的角，粗糙度为12.5；以及16的通孔，16的通孔同样也是本零件加工一个比较重要的部分，观察零件图就可以知道， 16的孔要求的表面粗糙度和位置精度和18的通孔一样都是比较高的，16的通孔表面粗糙度为1.6，孔的轴线与36mm的地面的平行度为0.05； 通过上面零件的分析可知，36mm下端面和22上端面的表面粗糙度要求都不是很高，因此都不需要精加工来达到要求，而且这两个面也是整个加工工程中主要的定位基准面，因此可以粗加工或者半精加工出这两个面而达到精度要求，再以此作为基准采用专用夹具来对其他表面进行加工，并且能够更好的保证其他表面的位置精度要求。总的看来，该零件并没有复杂的加工曲面，属于较为简单的零件，所以根据各加工表面的技术要求采用常规的加工工艺均可保证，简单的工艺路线安排如下：将零件定位夹紧，加工出36mm下端面以及22上端面，并钻出11的通孔，然后再以这先加工出来的几个表面为基准定位，加工出28和26的外圆端面，并钻出18和16这两个精度要求比较高的空，最后翻转零件，深孔加工出3的斜油孔。2.2毛坯的选择机械加工中毛坯的种类有很多种，如铸件、锻件、型材、挤压件、冲压件、焊接组合件等，同一种毛坯又可能有不同的制造方法。为了提高毛坯的制造质量，可以减少机械加工劳动量，降低机械加工成本，但往往会增加毛坯的制造成本。选择毛坯的制造方法一般应当考虑一下几个因素：1.材料的工艺性；2.毛坯的尺寸、形状和精度要求；3.零件的生产纲领；根据上述内容的几个方面来分析本零件，零件材料为HT200，首先分析灰铸铁材料的性能，灰铸铁是一种脆性较高，硬度较低的材料，因此其铸造性能好，切削加工性能优越，故本零件毛坯可选择铸造的方法；其次，观察零件图知，本设计零件尺寸并不大，而且其形状也不复杂，属于简单零件，除了几个需要加工的表面以外，零件的其他表面粗糙度都是以不去除材料的方法获得，若要使其他不进行加工的表面达到较为理想的表面精度，可选择砂型铸造方法；再者，前面已经确定零件的生产类型为大批量生产，可选择砂型铸造机器造型的铸造方法，较大的生产批量可以分散单件的铸造费用。因此，综上所述，本零件的毛坯种类以砂型铸造机器造型的方法获得。2.2.1确定毛坯尺寸及机械加工总余量根据零件图计算零件的轮廓尺寸为长83mm，宽37mm，高62mm。查阅机械制造技术基础课程设计指导教程按铸造方法为砂型铸造机器造型，零件材料为灰铸铁，查得铸件公差等级为CT8-CT12，取铸件公差等级为CT10。再根据毛坯铸件基本尺寸查阅机械制造技术基础课程设计指导教程，按前面已经确定的铸件公差等级CT10差得相应的铸件尺寸公差。查阅机械制造技术基础课程设计指导教程按铸造方法为砂型铸造机器造型，材料为灰铸铁，查得铸件所要求的机械加工余量等级为E-G,将要求的机械加工余量等级确定为G，再根据铸件的最大轮廓尺寸查阅机械制造工艺设计简明手册要求的铸件机械加工余量。由于所查得的机械加工余量适用于机械加工表面，的加工表面，机械加工余量要适当放大。分析本零件，除了的外，没有一个加工表面的表面粗糙度是小于1.6的，也就是所有的加工表面，因此一般情况下这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可，但是由于大部分表面加工都需经过粗加工和半精加工，因此余量将要放大，这里为了机械加工过程的方便，除了孔以外的加工表面，将总的加工余量统一为一个值。如表2-1加工表面基本尺寸铸件尺寸公差机械加工总余量铸件尺寸上端面2.64下端面2.64前端面2.64后端面2.64前端面2.24后端面2.24表2-12.2.2毛坯图的绘制绘制图详见附录三、气门摇臂轴支座的机械加工工艺规程设计3.1选择加工方法，制定工艺路线3.1.1定位基准的选择根据气门摇臂轴支座零件图，本零件时带有孔的形状比较简单的零件，孔18、孔16以及孔11均为零件设计基准，均可选为定位基准，而且孔18和孔16设计精度较高（亦是装配基准和测量基准），工序将安排这两个孔在最后进行，为遵循“基准重合”原则，因此选择先进行加工的11孔和加工后的36mm下底面作为精基准，在该零件需要加工的表面中，由于外圆面上有分型面，表面不平整有飞边等缺陷，定位不可靠，应选28外圆端面及未加工的36mm下端面为粗基准。3.1.2零件表面加工方法的选择根据本零件图上所标注的各加工表面的技术要求，查机械制造工艺设计简明手册，通过对各加工表面所对应的各个加工方案的比较，最后确定本零件各加工表面的加工方法如表3-1需加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/加工方案上端面IT1412.5粗铣36mm下端面IT126.3粗铣半精铣前端面IT113.2粗铣半精铣后端面IT113.2粗铣半精铣前端面IT1412.5粗铣后端面IT1412.5粗铣通孔IT1412.5钻偏内孔IT1412.5钻通孔IT81.6钻扩粗铰精铰通孔IT81.6钻扩粗铰精铰表3-13.2加工设备及工艺装备选择机床及工艺装备的选择是制定工艺规程的一项重要工作，它不但直接影响工件的加工质量，而且还影响工件的加工效率和制造成本。1.机床的选择原则机床的加工尺寸范围应与零件的外廓尺寸相适应；机床的精度应与工序要求的精度相适应；机床的功率应与工序要求的功率相适应；机床的生产率应与工件的生产类型相适应；还应与现有的设备条件相适应。2.夹具的选择本零件的生产类型为大批量生产，为提高生产效率，所用的夹具应为专用夹具。 3.刀具的选择刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度以及表面粗糙度、生产率及经济性等。在选择时应尽可能采用标准刀具，必要时可采用符合刀具和其他专用刀具。4.量具的选择量具主要根据生产类型和所检验的精度来选择。在单件小批量生产中应采用通用量具，在大批量生产中则采用各种量规和一些高生产率的专用量具。查机械制造工艺设计简明手册所选择的加工工艺装备如表3-2所示工序号机床设备刀具量具工序 铸游标卡尺工序 检游标卡尺工序 热处理游标卡尺工序 铣 卧式铣床X61硬质合金端铣刀游标卡尺工序 铣卧式铣床X61硬质合金端铣刀游标卡尺工序 钻立式钻床Z525直柄麻花钻11卡尺、塞规工序 铣卧式铣床X61硬质合金端铣刀游标卡尺工序 铣卧式铣床X61硬质合金端铣刀游标卡尺工序 钻TX617卧式镗床麻花钻、扩钻、机用铰刀内径千分尺，塞规工序 钻TX617卧式镗床麻花钻、扩钻、机用铰刀内径千分尺，塞规工序 钻立式钻床Z525直柄麻花钻塞规工序 钳游标卡尺工序 检内径千分尺、游标卡尺、塞规表3-23.3确定工艺路线气门摇臂轴支座零件的工艺路线如下：工序：铸造； 工序：清砂，检验；工序：时效处理HBS187-220工序：以36mm下底面C以及28外圆端面G或F定位，粗铣22上端面A； 工序：以粗铣后的22上端面A以及28外圆端面G或F定位，粗铣36mm下底面C；半精铣36mm下底面C；工序：以加工后的36mm下端面C，36mm底座左端面B以及28端面G或F定位，钻11通孔；工序：以加工后的11内孔表面H，以加工后的36mm下端面C以及28后端面G定位，粗铣28前端面F，粗铣26前端面I，半精铣28前端面F； 工序：以加工后的11内孔表面H，以加工后的36mm下端面C以及28前端面定位F，粗铣26后端面J，粗铣28后端面G，半精铣28后端面G；工序：以加工后的11内孔表面H，以加工后的36mm下端面V，28端面G或F定位,钻扩粗铰精铰通孔，并倒角；工序：以加工后的11内孔表面G，以加工后的36mm下端面C，28端面G或F定位, 钻扩粗铰精铰通孔，并倒角；工序：以22上端面A偏10以及28端面G或F定位，钻3偏10内孔；工序：钳工去毛刺，清洗；工序：终检。四、工序间加工余量的确定查机械制造技术基础课程设计指导教程并综合对毛坯尺寸以及已经确定的机械加工工艺路线的分析，确定各工序间加工余量如表4-1工序号工步号工步内容加工余量/mm工序1粗铣上端面A4工序1粗铣36mm下底面C32半精铣36mm下底面C1工序1钻通孔11工序1粗铣前端面F32粗铣前端面I43半精铣前端面F1工序1粗铣后端面J42粗铣后端面G33半精铣后端面G1工序1钻的通孔172扩孔至0.853粗铰至0.094精铰至0.06工序1钻通孔152扩孔至0.853粗铰至0.104精铰至0.05工序1钻偏内孔3表4-1 机械加工工序间加工余量表五、总结评价大学的生活也许将要以此作为一个结束了，但大学结束了，我们的精神不能结束，我们追求我们事业的雄心壮志永远也不能结束。刚开始做做毕业设计时，我主要是对毕业设计的课题进行资料的收集，同时完成毕业设计的开题报告和任务书。之后我开始学习与本设计相关的知识。在学习的同时，我得到了老师和同学的帮助，这使我的学习效率大大的加快。这为我做设计打下了坚实的基础。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，这使我要重新温习知识。在做这份设计的过程中，遇到了不少的困难，都是在老师和同学的帮助下解决的。这次的课程设计使我把机械方面的理论知识用在实践中，实现了理论和实践相结合，从中更懂得理论是实践的基础，实践又能检验理论的正确性，让我受益非浅， 对我以后工作中遇到问题或者继续学习将会产生巨大的帮