气门摇杆轴支座机械加工工艺规程及Ø13mm孔工艺装备设计

课 程 设 计 题 目： 气门摇杆轴支座机械加工工艺规程及 13艺装备设计 班 级： 姓 名： 指导教师： 完成日期： 辽宁工程技术大学课程 设计 1 一、设计题目 (1) 被加工零件的零件 草 图 1 张 (2) 生产类型 : 6000 件 /年 二、设计要求 设计气门摇杆轴支座零件的机械加工工艺规程及 2 13工艺装备夹具设计 三、上交材料 (1) 被加工工件的零件图 1 张 (2) 工件的毛坯图 1 张 (3) 机械加工工艺过程 综合 卡片 1 张 (4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1 张 (5) 夹具装配图 1 张 (6) 夹具体 零件 图 1 张 (7) 课程设计说明书 (5000 8000 字 ) 1 份 说明书主要包括以下内容（章节） 目录 摘要（中外文对照的，各占一页） 零件工艺性分析 机械加工工艺规程设计 指定工序的专用机床夹具设计 方案综合评价与结论 体会与展望 参考文献 四、进度安排 辽宁工程技术大学课程设计 2 (1) 熟悉零件 ,画零件图 2 天 (2) 选择工艺方案 ,确定工艺路线 ,填写工艺过程综合卡片 5 天 (3) 工艺装备设计 (画夹具装配图及夹具体图 ) 9 天 (4) 编写说明书 3 天 (5) 准备及答辩 2 天 五、指导 教 师评语 成 绩： 指导教师 日 期 成绩评定 采用五级分制，即优秀、良好、中等、及格和不及格。 优秀：设计方案合理并新颖，设计说明书及设计图纸规范、内容丰富。在设计过程中勤奋好学、有创新思想； 良好： 设计方案合理，设计说明书及设计图纸比较规范、内容比较丰富。在设计过程中勤奋好学、有创新思想； 中等：设计方案一般，设计说明书及设计图纸欠规范、内容一般。在设计过程中比较勤奋、创新思想不明显； 及格：设计方案不完善，存在一些小错误，说明书及设计图纸欠规范、内容一般。在设计过程中勤奋精神不够： 不及格：设计方案有严重错误，设计说明书及设计图纸不规范、内容浅薄。在设计过程中勤奋好学精神不够。 辽宁工程技术大学课程设计 3 摘 要 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 。 本文主要论述了 气门摇 杆轴支座 的加工工艺及其夹具设计。 气门摇杆轴支座 的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而连杆的刚性比较差，形状复杂，容易产生变形，因此在安排工艺过程时，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开，并使工序集中。逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用，并修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术要求。 设计气门摇杆轴支座零件的机械加工工艺规程及 2 13工艺装备夹具设计，使我学习到了许多机械加工的专业知识和实践内容。 辽宁工程技术大学课程设计 4 is a is a of of of to in of it to of to on of of be to of of of 13 mm I a of 气门摇杆轴支座 机械加工工艺规程及工艺装备设计 1、零件的工艺分析及生产类型的确定 . 4 件用途 . 6 件的工艺分析 . 6 门摇杆轴支座的主要技术要求： . 6 定生产类型： . 7 辽宁工程技术大学课程设计 5 2、确定毛坯、绘制毛坯简图 . 8 定毛坯种类： . 8 定毛坯的尺寸公差和机械加 工余量： . 8 制毛坯简图： . 9 3、拟定零件工艺路线 . 9 位基准的选择： . 9 面加工方法的确定： . 10 工阶段的划分： . 10 序的集中和分散： . 10 序顺序的安排： . 11 械加工工序 . 11 处理工序 . 11 助工序 . 11 定工艺路线： . 11 4、加工余量、工序尺寸和公差的确定 . 12 定加工余量 . 12 5、切削用量、时间定额的计算 . 13 工 2 13 . 13 钻 2 13 . 13 2 13 . 13 6、机床夹具设计 . 14 2 13夹具设计： . 14 题的指出 ： . 14 具设计： . 14 7、体会与展望： . 16 8、参考文献 . 18 辽宁工程技术大学课程设计 6 1、 零件的 工艺 分析 及生产类型的确定 件 用途 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， 20（ +装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆座通过两个 13用 杆与汽缸盖相连， 3向槽用于锁紧摇杆轴，使之不转动。 汽缸盖 内 每缸四阀使燃烧室充气最佳 ， 气门由摇杆凸轮机构驱动，摩擦力小且气门间隙由液压补偿。这种结构可能减小燃油 消耗并改善 排放。另外一个优点是减小噪音 ， 这种结构使 的 动机运转极端平稳。 件的工艺分析 其材料为 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和 20（ + +及3向槽的加工。 20（ + +的尺寸精度以及下端面 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 13的尺寸精度，以上下两端面的平行度 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 20（ + +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。 门摇杆轴支座 的主要技术要求： 表 2门摇杆轴支座 主要技术要求 辽宁工程技术大学课程设计 7 加工表面 尺寸及偏差 /差及精度 等级 表面粗糙度 m 形位公差 /端面 32 右端面 32 ( ) 13 孔 2 13 20 孔 20( ) 下底端面 50 ： 1、未注明铸造圆角为 R 452 - 、材料： 定生产类型 ： 已知此 气门摇杆轴支座 零件的生产纲领为 N=6000 件 /年，重量为 3 查机械制造工艺设计简明手册第 2 页表 确定该 零件 生产类型为大批生产，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。参考文献 典型零件机械加工生产实例 表 12；该种铸造公差等级为 1， 。 所以初步确定工艺安排为： 划分加工阶段； 工 序适当集中；加工设备以通用设备为主，采辽宁工程技术大学课程设计 8 用专用 夹具 。 2、 确定毛坯 、绘制 毛坯 简图 零件材料为 虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为 大 批生产，故选择 砂型机器造型 铸件毛坯。查机械制造 技术基础课程设计指南 第 120 页表 5用铸件尺寸公差等级为 定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 ： 查机械制造 技术基础课程设计指南 ，选用加工余量为 查表 定各个加工面的铸件机械加工余量，铸件的分型面的选用及加工余量，如下表所示： 项目 /械加工余量 /寸公差/注 32 上端面 表 2 表 2座下 底 端面 表 2 表 2 32 左右 端面 表 2 表 2 20 孔内 表 面 表 2表 2宁工程技术大学课程设计 9 制毛坯简图： 2 5两 0 . 1 43、 拟定 零件 工艺路线 粗基准的选择：以零件的底面为主要的定位粗基准，以两个旁孔外圆表面为辅助粗基准。 精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以两个旁孔外圆柱表面为辅助的定位精基准。 下端面既是装配基准又是设计基准，用它作为精基准， 面积大定位稳定可靠； 辽宁工程技术大学课程设计 10 面加工方法的确定： 根据气门摇杆轴支座零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法如表 加工表面 尺寸精度 表面粗糙度 加工方案 32 上端面 铣 支座下 底 端面 粗铣 精铣 32 左右 端面 铣 精铣 13 内表面 铰 20 内表面 铰 3向槽 铣 体其他 各 表面 铣 工阶段的划分： 该 零件 加工质量要求较高，可将加工阶段划分成粗加工，半精加工和精加工几个阶段。 这是由于粗加工工序的切削余量大，因此切削力、夹紧力必然大，加工后容易产生变形。粗、精加工分开后，粗加工产生的变形可以在半精加工中修正；半精加工中产生的变形可以在精加工中修正。这样逐步减少加工余量，切削 力及内应力的作用，逐步修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术条件。 序的集中和分散： 气门摇杆轴支座 加工工序安排应注意两个影响精度的因素：（ 1）气门摇杆轴支座 的刚度比较低，在外力作用下容易变形；（ 2） 铸件 切削时会产生较大的残余内应力。因此在 气门摇杆轴支座 加工工艺中，各主要表面的粗精加工工序一定要分开，且采用大批生产，减少辅助时间，所以采用工序集中原则。 辽宁工程技术大学课程设计 11 序顺序的安排： 械加工工序 （ 1）先基准后其他 （ 2）先粗后精 （ 3）先主后次 （ 4）先面后 孔 处理工序 助工序 定工艺路线 ： 表 3气门摇杆轴支座 工艺路线及设备、工装的选用 工序号 工序名称 机床设备 刀具 量具 1 铣支座上端面 式铣床 端面铣刀 游标卡尺 2 粗 铣支座下端面 式铣床 端面铣刀 游标卡尺 3 精铣支座下端面 式铣床 端面铣刀 游标卡尺 4 粗铣支座 32左右表面 式铣床 端面铣刀 游标卡尺 5 精铣支座 32左右表面 式铣床 端面铣刀 游标卡尺 6 粗 磨支座 32左右表面 式磨床 砂轮 游标卡尺 7 精磨支座 32左右表面 式磨床 砂轮 游标卡尺 8 加工 13 的孔 式钻床 13 麻花钻，铰刀 塞规卡尺、内径百分表 9 加工 20 的孔 式钻床 20 麻花钻扩刀，铰刀 塞规卡尺、内径百分表 辽宁工程技术大学课程设计 12 10 锪有平行度要求表面 式锪床 锪刀 游标卡尺 11 倒角 平锉 深度游标卡尺 12 精铣 3向槽 合夹具或专用工装 槽铣刀 卡规，深度游标卡尺 13 清洗 清洗机 14 检验 百分表 ,三用游标卡尺检验样板 ,三棱平尺塞规 4、 加工余量、工序尺寸和公差的确定 定加工余量 确定工序尺寸及其公差 2 13 各工序尺寸及其公差 （根据机械制造技术基础课程设计指导教程 表 2 29 表 2 30） 工序 名称 工序基本余量 公差等级 尺寸工差 工序尺寸 表面 粗糙度 钻 )(12 (上可得该工序各工步的工序尺寸及工差分别为 钻： )(12 ：)( 宁工程技术大学课程设计 13 5、 切削用量、时间定额的计算 工 2 13 钻 2 13 选用钻床 根据机械制造工艺设计手册表 38(41)选取数据 钻头直径 D = 20 切削速度 V = mm/s 切削深度 10 进给量 f = mm/r 则主轴转速 n = 1000v/ D = 945 r/据表 30 按机床选取 n = 1000 r/实际钻削速度 V = 1000 60） = m/s 钻削工时为：按表 7 L = 78 1.5 本时间 L/ (78+(1000) = 表 41 辅助时间 表 4 其他时间 0.2 、 铰 2 13 选用钻床 据机械制造工艺设计手册表 81 选取数据 铰刀直径 D = 30 切削速度 V = m/s 切削深度 进给量 f = 0.8 mm/r 则主轴转速 n = 1000v/ D = 140 r/据表 31 按机床选取 n = 200 r/实际切削速度 V = 1000 60） = m/s 铰削工时为： 按表 7 L=78 0 本时间 L/ (78+3)/(200) = 表 41 辅助时间 宁工程技术大学课程设计 14 6、 机床夹具设计 2 13夹具设计 ： 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 经过与指导老师协商，钻 2 13的钻床专 用夹具。 由气门摇杆轴支座工作图可知，工件材料为 产量 6000件。根据设计任务的要求， 本夹具将用于 臂钻床。刀具为麻花钻。 题的指出 ： 本夹具主要 钻 2 13，内表面有粗糙 度要求， 由于工艺要求不高，因此，在本道工序加工时，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。 具设计 ： （ 1） 定位基准的选择 由零件 图可知，在 钻 2 13 之前， 气门摇杆轴支座 的两个上下端面、 13的两侧面都已加工，且表面粗糙要求较高。为了使定位误差为零，按基准重合原则选 气门摇杆轴支座的下端面 为设计基准。 对 2 13为对称分布的 外圆柱表面再加底面进行定位 ，从而使各个表面和轴槽均完全定位。 为了提高加工效率，现决定采用 联动 夹紧工件快换装置，并采用快换钻套以利于在钻 稳定加工 。 （ 2） 夹紧方案 由于零件小，所以采用开口垫圈的螺旋夹紧机构，装卸工件方便、迅速。 （ 3） 夹具体设计 夹具体的作用是将定位、夹具装置连接成一体，并能正确安装在辽宁工程技术大学课程设计 15 机床上，加工时，能承受一部分切削力。夹具体为铸造件，安装稳定，刚度好，但制造周期较长。 （ 4） 切削力及夹紧力的计算 切削力的计算：，由组合机床（表 7： 刀具：高速钢麻花钻头，尺寸为 则轴向力 ：见 工艺师手册表 =CF y 中： 420， f=( 90200()190 20 )(2 1 2 N 转矩 T=CT y 式中 : =( 功率 7 2 在计算切削力时 ,必须考虑安全系数 ,安全系数 K=2 式中 基本安全系数， 加工性质系数， 刀具钝化系数 , 断续切削系数 , F/ =( 夹紧力的计算：由机床夹具设计手册（表 1： 用扳手的六角螺母的夹紧力： M=8P=L=140用力：F=70N，夹紧力： 380N 所以 , 由于夹紧力大于切削力， 钻削时工件不会转动 ,故本夹具可安全工作。 位误差 分析 : 由加工工序知，加工 2 13 。 夹具的主要定位元件为销 十 2 大平面 ， 由于 大平面的设计基准与定位基准重合，故其 尺寸无辽宁工程技术大学课程设计 16 基准不重合度误差。 销 有基准不重合误差 d/决于 20圆柱的公差 ，规定工件上母线为基准， 制造精度和安装精度 要求在合理的范围内 。 而孔径尺寸为自由尺寸精度要求，可满足加工要求 。 7、 体会与展望 ： 通过对 气门摇杆轴支座 的机械加工工艺及对 13夹具的设计，使我学到了许多有关机械加工的知识 ,这对于我以后的学习和实践都 起到了至关重要的作用，使我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 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 13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上表面，次要的加工表面是体表面、下表面等。 气门摇杆轴支座 机械加工路线是围绕主要加工表面来安排的， 气门摇杆轴支座 加工路线为工序集中。 第二方面：主要是关于夹具的设计方法及其步骤。 （ 1）、定位方案的设计：主要确定工件的定位基准及定位基面；工件的六点定位原则；定位元件的 选用等。 （ 2）、导向及对刀装置的设计：由于本设计主要设计的是扩大头孔夹具和铣结合面夹具，所以主要考虑的是选用钻套的类型及排屑问题，以及对刀块的类型，从而确定钻套和对刀块的位置尺寸及公差。 （ 3）、夹紧装置的设计：针对连杆的加工特点及加工的批量，对辽宁工程技术大学课程设计 17 连杆的夹紧装置应满足 装卸工件方便、迅速 的特点，所以一般都采用自动夹紧装置。 （ 4）、夹具体设计：连杆的结构特点是比较小，设计时应注意夹具体结构尺寸的大小。 夹具体的作用是将定位及夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加工时能承受一部分切削力。 所以夹具体的材料一般 采用铸铁。 （ 5）、定位精度和定位误差的计算：对用于粗加工的夹具，都应该进