机械制造技术基础课程设计-气门摇杆轴支座加工工艺规程及钻2-φ13mm孔夹具设计【全套图纸】 .pdf

辽宁工程技术大学 课 程 设 计 题 目：气门摇杆轴支座机械加工工艺 规程及工艺设备设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 班 级： 涉外机械 07- 1 姓 名： 学 号： 指导教师： 完成日期： 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 i 一、设计题目一、设计题目 气门摇杆轴支座加工工艺规程及工艺设备设计气门摇杆轴支座加工工艺规程及工艺设备设计 二、原始资料二、原始资料 （1）被加工零件的零件图（草图） 1 张 （2）生产类型：中批或大批大量生产 三、上交材料三、上交材料 （1）被加工工件的零件图 1 张 （2）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（约 50008000 字） 1 份 四、进度安排四、进度安排(参考参考) （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、指导教师评语五、指导教师评语 成成 绩：绩： 指导教师指导教师 日日 期期 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 ii 摘摘 要要 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 213mm 孔工艺装备夹具设计，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 iii abstract valve rocker bearing is a major diesel engine parts, diesel engine is a combination of the rocker seat. this article discusses the main valve rocker bearing the processing technology and fixture design. valve rocker bearing accuracy of the size, shape and location precision accuracy of the requirements are very high, and the rigid linkage relatively poor, the shape complex, prone to deformation, in the process of arrangement when it needs to the surface of the main crude finishing processes to separate and focus on processes. gradually reduce jiagongyuliang, cutting force and the role of stress and deformation of the amendment process, will be able to reach parts of the final technical requirements. design-valve rocker bearing parts of the machining process of order and 2 13 mm hole equipment fixture design process, i learned a lot of machining expertise and practical content. 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 iv 目目 录录 1、零件的工艺分析及生产类型的确定 . 1 1.1 零件用途 . 1 1.2 零件的工艺分析 1 1.3 气门摇杆轴支座的主要技术要求： 2 1.4 确定生产类型： 2 2、确定毛坯、绘制毛坯简图 . 3 2.1 确定毛坯种类： 3 2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量： . 3 2.3 绘制毛坯简图： 4 3、拟定零件工艺路线 4 3.1 定位基准的选择： 4 3.2 表面加工方法的确定： 5 3.3 加工阶段的划分： . 5 3.4 工序的集中和分散： . 5 3.5 工序顺序的安排： . 6 3.5.1、机械加工工序 . 6 3.5.2、热处理工序 . 6 3.5.3、辅助工序 6 3.6 确定工艺路线： 6 4、加工余量、工序尺寸和公差的确定 . 7 4.1 确定加工余量 7 5、切削用量、时间定额的计算 8 5.1 加工 213mm 孔 8 5.1.1 、 钻 213mm 孔 8 5.1.2、铰 213mm 孔 8 6、机床夹具设计 . 9 6.1 213mm 孔夹具设计： 9 6.1.1 问题的指出： 9 6.1.2 夹具设计： 9 7、体会与展望： . 11 8、参考文献 13 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 1 正文正文 1、零件的工艺分析及生产类型的确定、零件的工艺分析及生产类型的确定 1.1 零件用途零件用途 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（+0.10+0.16）孔装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆， 摇杆座通过两个 13mm 孔用 m12 螺杆与汽缸盖相连，3mm 轴向槽用于 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 3.0 升的 tdi 发动机运转极端平稳。 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 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。该零件上主要加工面为上端 面，下端面，左右端面，2-13mm 孔和 20（+0.1+0.06）mm 以及 3mm 轴向槽的加工。20（+0.1+0.06）mm 孔的尺寸精度以及下端 面 0.05mm 的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，213mm 孔的尺寸精度，以上下两端 面的平行度 0.05mm。因此，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 （+0.1+0.06）mm 孔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。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 2 1.3 气门摇杆轴支座的主要技术要求：气门摇杆轴支座的主要技术要求： 表 2-1 气门摇杆轴支座主要技术要求 加工表面 尺寸及偏差 /mm 公差及精度 等级 表面粗糙度 ra/m 形位公差/mm 左端面 32 it7 1.6 / 0.06 a 右端面 32 it7 1.6 / 0.06 a 上端面 40( 080 . 0 142 . 0 - - ) it10 12.5 13 孔 213 it10 12.5 20 孔 20( 10 . 0 06. 0 + - ) it12 12.5 下底端面 50 it9 6.3 / / 0.05 a 3 通 3 it12 12.5 r10 外表面 r10 it13 12.5 r8 外表面 r8 it13 12.5 渐深槽孔面 r 3 it13 12.5 注：注： 1、未注明铸造圆角为 r 452 - r3 2、材料：ht200 1.4 确定生产类型：确定生产类型： 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 3kg， 由查机械制造工艺设计简明手册第 2 页表 1.1- 2，可确定该零件生 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 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 3 表 2.312；该种铸造公差等级为 ct1011，ma-h 级。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 用专用夹具。 2、确定毛坯、绘制毛坯简图、确定毛坯、绘制毛坯简图 2.1 确定毛坯种类：确定毛坯种类： 零件材料为 ht200。考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- 3 选用铸 件尺寸公差等级为 ct- 10。 2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量：确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 ma- h 级，并查表 2.2- 4 确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/mm 机械加工余量/mm 尺寸公差 /mm 备注 32 上端面 195 25 . 1 2 . 3 + - 表 2- 3 1.4 表 2- 4 支 座 下 底 端 面 95. 1 25 . 1 2 . 3 + - 表 2- 3 1.4 表 2- 4 32 左右端面 425. 1 175. 1 6 . 2 + - 表 2- 3 0.5 表 2- 4 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 4 20 孔内表面 075. 1 325. 1 4 . 2 + - 表 2- 3 0.5 表 2- 4 2.3 绘制毛坯简图：绘制毛坯简图： 25 两端 3 80.8 41 0.5 1.4 1.4 0.5 19 1.4 45 14 3、拟定零件工艺路线、拟定零件工艺路线 3.1 定位基准的选择：定位基准的选择： 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 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 5 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； 3.2 表面加工方法的确定：表面加工方法的确定： 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 it10 12.5 粗铣 支座下底端面 it9 6.3 粗铣精铣 32 左右端面 it7 1.6 粗铣精铣 13 内表面 it10 12.5 钻铰 20 内表面 it12 12.5 钻铰 3mm 轴向槽 it10 12.5 精铣 体其他各表面 it13 12.5 粗铣 3.3 加工阶段的划分：加工阶段的划分： 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。 3.4 工序的集中和分散：工序的集中和分散： 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 6 3.5 工序顺序的安排：工序顺序的安排： 3.5.1、机械加工工序、机械加工工序 （1）先基准后其他 （2）先粗后精 （3）先主后次 （4）先面后孔 3.5.2、热处理工序、热处理工序 3.5.3、辅助工序、辅助工序 3.6 确定工艺路线：确定工艺路线： 表 3- 2 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 x5020a 立式 铣床 端面铣刀 游标卡尺 2 粗铣支座下端 面 x5020a 立式 铣床 端面铣刀 游标卡尺 3 精铣支座下端 面 x5020a 立式 铣床 端面铣刀 游标卡尺 4 粗铣支座32 左右表面 x5020a 立式 铣床 端面铣刀 游标卡尺 5 精铣支座32 左右表面 x5020a 立式 铣床 端面铣刀 游标卡尺 6 粗磨支座32 左右表面 m7350 立式磨 床 砂轮 游标卡尺 7 精磨支座32 左右表面 m7350 立式磨 床 砂轮 游标卡尺 8 加工13 的 孔 z5125a 立式 钻床 13 麻花钻， 铰刀 塞规卡尺、内 径百分表 9 加工20 的 孔 z5125a 立式 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 7 10 锪有平行度要 求表面 x62w 立式锪 床 锪刀 游标卡尺 11 倒角 平锉 深度游标卡尺 12 精铣 3mm 轴 向槽 x62 组合夹具 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、加工余量、工序尺寸和公差的确定 4.1 确定加工余量确定加工余量 确定工序尺寸及其公差 213mm 孔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 229 表 230） 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 12.0 it12 0.18 )(12 18 . 0 0 + f 12.5 铰 0.95 it10 0.07 )(95.12 07 . 0 0 + f 12.5 由上可得该工序各工步的工序尺寸及工差分别为钻：)(12 18 . 0 0 + fmm， 铰： )(95.12 07 . 0 0 + fmm 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 8 5、切削用量、时间定额的计算、切削用量、时间定额的计算 5.1 加工加工 213mm 孔孔 5.1.1 、 钻钻 213mm 孔孔 选用钻床 z5125 根据机械制造工艺设计手册表 2.438(41)选取数据 钻头直径 d = 20 mm 切削速度 v = 0.99 mm/s 切削深度 ap = 10 mm 进给量 f = 0.12 mm/r 则主轴转速 n = 1000v/pd = 945 r/min 根据表 3.130 按机床选取 n = 1000 r/min 则实际钻削速度 v = pdn/（100060） = 1.04 m/s 钻削工时为：按表 2.57 l = 78 mm l1 = 1.5 mm l2 = 2.5mm 基本时间 tj = l/fn = (78+1.5+2.5)/(0.121000) = 0.68 min 按表 2.541 辅助时间 ta = 0.680.18=0.123min 按表 2.54 其他时间 tq = 0.2 min 5.1.2、铰铰 213mm 孔孔 选用钻床 z5125 根据机械制造工艺设计手册表 2.481 选取数据 铰刀直径 d = 30 mm 切削速度 v = 0.22 m/s 切削深度 ap = 0.10 mm 进给量 f = 0.8 mm/r 则主轴转速 n = 1000v/pd = 140 r/min 根据表 3.131 按机床选取 n = 200 r/min 则实际切削速度 v = pdn/（100060） = 0.32 m/s 铰削工时为： 按表 2.57 l=78 mm l1 =0 l2=3 mm 基本时间 tj = l/fn = (78+3)/(0.8200) = 0.52 min 按表 2.541 辅助时间 ta = 0.52 0.18=0.093min 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 9 6、机床夹具设计、机床夹具设计 6.1 213mm 孔夹具设计：孔夹具设计： 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 213mm 孔的钻床专用夹 具。 由气门摇杆轴支座工作图可知，工件材料为 ht200，年产量6000 件。根据设计任务的要求，本夹具将用于 z3025 摇臂钻床。刀具为麻 花钻。 6.1.1 问问题的指题的指出出： 本夹具主要钻 213mm 孔，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。 6.1.2 夹具夹具设计：设计： （1）定位基准的选择 由零件图可知，在钻 213mm 孔之前，气门摇杆轴支座的 两个上下端面、 13mm 孔的两侧面都已加工， 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 213mm 孔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 10 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- 24）得： 刀具：高速钢麻花钻头，尺寸为 f 13.5。 则轴向力：见工艺师手册表 28.4 f=c f d 0 f z f f y k f3.1 式中： c f =420， z f=1.0, yf=0.8, f=0.35 k f=( 07 . 1 ) 190 200 () 190 3 . 1 = f n hb f=420)(212307 . 1 35 . 0 5 . 13 8 . 00 . 1 n= 转矩 t=c td0 t z f t y k t 式中: c t=0.206, zt=2.0, yt=0.8 t=0.206)(34.1707. 135 . 0 5 . 13 8 . 00 . 2 mn = 功率 p m= kw d tv 726 . 0 5 . 1330 95.1634.17 30 0 = = 在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数 k=k1k 2k3 k 4 式中 k1基本安全系数，1.5; k 2加工性质系数，1.1; k 3 刀具钝化系数, 1.1; k 4断续切削系数, 1.1 则 f /=kf=1.5 )(423921231 . 11 . 11 . 1n= 夹紧力的计算：由机床夹具设计手册 （表 1- 2- 25）得： 用扳手的六角螺母的夹紧力：m=8mm, p=1.75mm，l=140mm,作用力： f=70n，夹紧力：w0=5380n 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。 6.2 定定位误位误差分析差分析: 由加工工序知，加工 213mm 孔。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 11 基准不重合度误差。销有基准不重合误差dj=d/sina，取决于 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：、体会与展望： 通过对气门摇杆轴支座的机械加工工艺及对 13mm 孔夹具的设 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 213mm孔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 12 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 该进行定位误差和稳定性的计算，以及设计的夹具能否满足零件加工 的各项尺寸要求。 （6） 、绘制夹具装备图及夹具零件图。 课程设计是对我们学习的补充和扩展，实现自我完善和独立工作 的过程，是大学学习的特色和优势，展望未来，我们机械的学子必将 是社会发展的有力力量，靠的就是专著的态度，良好的学习习惯和真 实的设计实力。而这一切的得来都是努力的结果，所以我要继续发扬 这种精神，就像我终结的知识点一样，以后还会更多更全面更有规律 性，也希望我们学校以及学院给予我们更多的这样的机会，再此也感 谢指导老师辛勤的工作和热心的帮助。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 13 8、参考文献、参考文献 1 陈宏钧,方向明,马素敏 等编 典型零件机械加工生产实例 机械工业出版社 2004.8 2 王季琨,沈中伟,刘锡珍 主编 机械制造工艺学 天津大学出版社 2004.1 3 哈尔滨工业大学,上海工业大学 主编 机