气门摇杆轴支座

河北联合大学 机 械 制 造 工 艺 学 课程设计说明书 题目 ：设计“气门摇杆轴支座”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（中批量生产） 设计人 指导教师 杨文生 河北联合大学 机械工程教研室 2012年 3月 7日 河北联合大学 机械制造工艺学课程设计任务书 题目 ：设计“气门摇杆轴支座”零件的机械加工工艺规程及工艺 装备（中批量生产） 内容 ：（ 1）零件图 1张 （ 2）毛坯图 1张 （ 3）机械加工工艺卡片 1套 （ 4）夹具总装图 1张 （ 5）夹具零件图 2张 （ 6）课程设计说明书 1份 班级： 08机械（ 3） 班 学生： _ 指导老师： 杨文生 教研室主任： 杨文生 2012年 3月 7日 设计说明 机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学 (含机床夹具设计 )和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一 个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题。初步具备了设计一个中等复杂程度零件（气门摇杆轴支座）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册，图表等技术资料及编写技术文件技能的一次实践机会，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础。 由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指导。 1、零件的分析 1.1 零件的作用 题目所给的零件是 气门摇杆轴支座，查阅相关资料，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。它的主要作用有： 1）支撑摇杆轴， 0.10.0620孔装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆； 2）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。下图为零件图： 1.2 零件的工艺分析 由零件图得知，零件材料为 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左右端面 ,上端 面，下端面， 2-13mm 孔和 0.10.0620mm 以及 3mm轴向槽的加工。为了保证柴油机的进气孔与排气孔的传动精度及密封性 ,对左右端面及上下端面有着形状和位置的要求。其中 : 左右端面相对于 0.10.0620mm孔的中心线的端面圆跳动公差为 0.06mm； 下端面相对于 0.10.0620mm 孔的中心线的平行度公差为 0.05mm 。 2、工艺规程的设计 2.1 确定毛坯，画毛坯图 根据零件材料确定毛坯为铸件 ，已知零件的生产批次为中批，可采用砂型手工造型成型（参考文献（ 1）表 2.1-6），造型机制造成本低，生产率较高，此外为了消除残余应力铸 造后安排人工时效处理。该种铸造公差等级为 CT8 10， MA-G级（参考文献（ 1）表 2.3-5，表 2.3-6） ，用查表方法确定各表面的加工余量如下表所示： 加工表面 基本尺寸 加工余量等级 加工余量数值 说明 上端面 45mm H 5mm 单侧加工 下端面 50mm H 5mm 单侧加工 左端面 32mm H 5mm 单侧加工 右端面 32mm H 5mm 单侧加工 零件毛坯图如下所示： 2.2 定位基准的选择： 粗基准的选择：选择零件的重要面和重要孔做基准。在保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量尽量均匀，此外，还要保证定位夹紧的可靠性，装夹的方便性，减少辅助时间，所以粗基准为下端面。 精基准的选择：左右端面相对于 0.10.0620mm 孔的中心线的端面圆跳动公差为 0.06mm,下端面相对于 0.10.0620mm 孔的中心线的平行度公差为 0.05mm 由于端面圆跳动公差是由端面的平行度公差和端面相对于孔的中心线的垂直度公差共同作用形成的，并且下端面也对孔的中心线有着平行度要求，因此应以孔的中心线为精基准。 2.3 制定加工工艺路线 因左右两端面均对 0.10.0620mm 孔有较高的位置要求，故它们的加工宜采用工序集中原则，减少装夹次数，提高加工精度。 根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，初步拟订加工路线如下： 方案一 工序号 工序内容 铸 造 时效 涂漆 方案二 上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先以下端面为粗基准加工上端面，然后以上端面为基准加工出精基准下端面。而方案二是加工完下端面后先加工孔，然后以孔为基准加工有精度要求的左、右端面。两个方案都遵循了工艺路线拟定的一些原则，但是都存在着一些问题。 方案一中，以下端面为定位 基准，下端面是零件上最大的平面，定位平稳、可靠，从装夹上看比较方便，而且满足了同一基准原则，但是加工基准与设计基准不重合，产生了基准不重合误差由此可能导致零件因为超差而报废。另外方案一中粗加工和精加工混合在一起，考虑到零件的装夹以及刀具的磨损问题，由此可能影响加工精度，所以应把粗加工和精加工分开。 方案二同方案一相比也是先加工出精基准下端面，然后加工出 0.10.0620mm 孔，再以孔01 粗铣上端面 以下端面为基准 02 钻两 13mm通孔 03 粗、精铣下端面 以上端面为基准 04 粗、精铣右端面 以下端面为基准 05 钻通孔 18mm 以下端面为基准 06 镗孔 20mm，孔口倒角度 07 粗、精铣左端面 以下端面为基准 08 粗铣轴向槽 工序号 工序内容 铸造 时效 涂漆 01 粗铣上端面 以下端面为基准 02 钻两 13mm通孔 03 粗、精铣下端面 以上端面为 基准 04 钻通孔 18mm 以上端面为基准 05 镗 20mm孔，孔口倒角度 06 粗车左、右端面 以 20mm孔为基准 07 精车左、右端面 以 20mm孔为基准 08 粗铣轴向槽 为精基准加工左右端面，这样定位基准与设计基准重合，避免了基准不重合误差，能够保证两个端面 的加工精度。但是我们却忽略了一个问题，在工序 06、 07 中采用了车削加工的方法，由于零件的下端比上面大，在车削加工时，零件回转时会撞到车刀，所以此方案行不通。 综合考虑方案一和方案二还存在以下问题： 1. 工序 04为钻 2-13两通孔，考虑到两通孔较深，所以一次钻削并不合理。 2. 工序 05 是在 18mm 通孔的基础上镗削到精度要求的，考虑到孔径较小，镗削加工并不方便。 综合两位指导老师的不同意见，经过小组成员的共同协商、讨论，我们得到以下加工工艺过程整体思路： 1粗加工和精加工 分开； 2保证定位基准与设计基准重合； 3零件的形状和尺寸精度要求在精加工过程中保证。 先对各个表面进行粗加工，然后以下端面为基准采用钻 -扩 -铰的方法加工出 0.10.0620mm 孔再以孔为精基准精加工对孔有着形状和尺寸要求的左、右端面和下端面。关于 2-13孔的加工，为了避免对 0.10.0620mm 的孔产生影响，钻 2-13孔的在加工 0.10.0620mm孔之前进行。以下是最终的加工工艺路线 : 工序号 工序内容 简单说明 铸造 时效 消除内应力 涂漆 防止生锈 01 粗铣下端面 以上端面为基准 02 粗铣上端面 以下端面为基准 03 粗铣左 以下端面为基准 2.4 选择加工设备及刀、夹、量具 粗铣上下端面：考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择X51 立式铣床。选择直径 D 为 60mm 端铣刀，齿数 z=10（参考文献（ 2）表 9-66），刀具材料：硬质合金 YG8端铣刀，专用夹具和游标卡尺。 粗铣左右端面：采用万 能铣床 X60，高速钢镶齿三面刃铣刀 dw=100mm，齿数 z=10，专用夹具及游标卡尺。 钻 2-13mm孔：采用摇臂钻床 Z535，刀具分别为 8mm,13mm的直柄麻花钻。刀具材料：高速钢，专用夹具及游标卡尺。 精铣下端面：选用 X51立式铣床， 60mm端铣刀，齿数 z=10（参考文献（ 2）表 9-66），刀具材料：硬质合金 YG8端铣刀，专用夹具及游标卡尺。 精铣左右端面：采用万能铣床 X60，采用 60mm 锥柄立铣刀 ，专用夹具及游标卡尺。 钻 18mm 孔，镗到 19.8mm，镗孔至 0.10.0620mm：选择摇臂钻床 Z535，镗床 T740，采用 18mm直柄麻花钻，刀具材料高速钢 W18Cr4V，专用夹具，游标卡尺。 倒角的加工：卧式镗床 T68 机夹单刃镗刀，刀具材料 高速钢。 粗铣轴向槽：选用卧式铣床 X63，高速钢镶齿三面刃铣刀 dw=100mm,齿数 z=10，专用夹具及游标卡尺。 04 右端面 05 钻两 2-13通孔（分两次） 以下端面为基准 06 精铣下端面 以孔为基准 07 精铣左、 以下端面为基准 08 右端面 以下端面为基准 09 钻钻孔 18 mm 以下端面为 基准 10 镗 1.006.020 孔 以下端面为基准 11 加工孔口倒角 以下端面为基准 12 加工外倒角 以下端面为基准 13 铣轴向槽 以下端面为基准 14 终检 2.5 加工工序设计 2.5.1确定加工余量、 工序尺寸及其公差 查参考资料（ 1）表 2.2-1、表 2.2-2、表 1.4-1可得下表 孔加工 加工表面 加工内容 加工余量 加工精度 工序尺寸 表面粗糙度 20 IT8 钻 18 IT11 0.13018 镗 1.8 IT10 0.084019.8 6.3 镗 0.2 IT8 0.10.0620 3.2 2-13两通孔 钻 2-13孔 5 IT11 13 12.5 表面加工 加工表面 加工余量 加工精度 工序尺寸偏差 表面粗糙度 粗铣下端面 4 IT12 021.0 6.3 粗铣上端面 4 IT12 021.0 12.5 粗铣左端面 4 IT12 021.0 3.2 粗铣右端面 4 IT12 021.0 3.2 精铣左端面 1 IT8 003.0 1.6 精铣右端面 1 IT8 003.0 1.6 精铣下端面 1 IT8 003.0 6.3 2.5.1确定切削用量及基本工时 工序 1：粗铣下端面，保证尺寸 84035.0 采用直柄立铣刀（ b =600MPa 的碳素结构钢），查简明机械加工工艺手册取 d=50,z=8 fz =0.12mm/z ae=40 ap=5 (参考切削加工工艺手册 ) 查铣工技师手册得： 切削速度 vc=26m/min 使用寿命 T=120min 功率 pm=2.64KW 主轴转速 ns=dwvc1000= m in/6.1655014.0 m in/261000 rm 查机械加工工艺简明手册采用 X51 立式铣床 nw=160r/min 实际切削速度 vc= m in/1.201 0 00 160401 0 00 mnd ww 当 nw=160r/min 时，工作台的每分钟进给量 fm应为 f m in/6.153160812.0 mmznfwzm 查简明机械加工工艺手册 min/150 mmfm 切削工时 Llll 21 13)3405050(5.0)31(5.0 22221 eaddl 3)31(2 l 663135021 lllL 则机动工时为 m in44.01 5 06621 mm f lllt 工序 2：粗铣上端面，与工序 1相同 保证尺寸 03.079 m in34.0150 33413150 21 llltm 工序 3：粗铣左端 保证尺寸 025.048 采用立铣刀 ,查简明机械加工工艺手册取 40d 8z 查切削加工工艺手册得 06.0zf 40ea 5pa 查铣工手册得切削速度cv=36m/min 使用寿命 T=90min 功率 kwpm 86.2 则主轴转速 m in/r6.2 8 64014.3 m in/361 0 0 01 0 0 0 md vn w cs 现采用万能铣床 X60，根据简明机械加工工艺手册， 取 min/280 rnw ，故实际切削速度为 m in/2.351000 2804014.31000 mndv wwc 当 时min/400 rnw ，工作台的每分钟进给量 m in/4.134280806.0 mmznffwzm 查简明机械加工工艺手册取 min/125 mmfm 切削工时： mmlllL 453321021 ，则机动工时为 m in36.01 2 545211 mmf lllt mm 工序 4：掉头粗铣右端面 保证尺寸 025.044 由于本工序与工序 3（粗铣左端面）相同，故 min36.02 mt 则 总切削工时 m in72.036.036.021 mmm ttt 工序 5： 钻 132 的孔 钻孔 13 mm。确定进 给量 f ：根据简明机械加工工艺手册，当铸铁的ab MP200， mmd 130 时， rmmf /4.02.0 。由于本零件在加工 mm13 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数 0.75，则 ）（ rmmf /3.015.075.0)4.02.0( 根据 Z535 机床说明书，现取 rmmf /15.0 。 切削速度：根据切削加工工艺手册差得切削速度 min/50 mv 。 所以 ）（ m in/1 2 2 513 501 0 0 01 0 0 0 rd Vn ws 根据机床说明书，取 min/1100 rnw ，故实际切削速度为 ）（ m in/9.441000 1100131000 mndv ww 切削工时 mmlmmlmml 4,5.8,79 21 ）（ m in579.015.01 1 0 0 4979211 fn lllt wm 以上为钻一个孔时的机动时间。 故本工序的机动工时为 16.12579.021 mm tt 工序 6：精铣下端面：保证尺寸 046.078 查切削加工工艺手册 zf =0.1 ea=40 pa=3 查铣工技师手册 ev=36 m/min mp=2.13 T=120 min 主轴转速：sn=wcdv1000=5014.3 361000 =229.3 r/min 查简明机械加工工艺手册 wn=210 r/min 实际 v=1000wwnd=1000 2105014.3 =33 m/min 当wn=210时 工作台的每分钟进给量 mf=zf zwn =0.1 8 210=168 mm/min 查简明机械加工工艺手册mf=50 mm/min mt=mflll 21 = 150 50313 =0.44 min 工序 7：精铣左端面 保证尺寸 039.043 查铣工技师手册和切削加工工艺手册 得 zf =0.03 cv=57 m/min mp=2.31 ea=40 pa=3 T=60 min 主轴转速： sn =wcdv1000=2014.3 min/571000 m=907.6 r/min 查简明机械加工工艺手册 采用万能铣床 X60 ：wn=800 r/min 实际切削速 度 V=1000wwnd=1000 8002014.3 =50.2 m/min 当 min/800 rnw 时，工作台的每分钟进给量 m in/144800603.0 mmznffwzm 查简明机械加工工艺手册得 min/125 mmfm 切削工时： m in36.01 2 5 32310211 mm f lllt 工 序 8：调头精铣右端面 保证尺寸 039.042 本工序与工序 7（精铣左端面）相同，故切削工时 min36.02 mt 总工时 min72.036.02 mt 工序 9： 钻孔 18 确定 f ：根据简明机械加工工艺手册得， mmd 180 时，rmmf /4.02.0 由于本零件在加工 mm18 孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数 0.75， 则 ）（ rf /mm3.015.075.0)4.02.0( 根据钻床 Z535 说明书，现取 15.0f 切削速度：根据切削加工工艺手册查得 min/50 mV 则 m in )/(88518 501 0 0 01 0 0 0 rd vn ws 根据机床说明书取 min/750 rnw ，故实际切削速度 V 为 m in/4.421 0 00 750181 0 00 mndV ww 切削工时 mml 42 mml 111 mml 42 m in51.015.07 5 0 5721 fn lllt wm 工序 10：镗 1.006.020孔，选用 T740金刚镗床 （ 1）粗镗孔至 mm8.19 ，单边余量 mmz 9.0 ，一次镗去全部余量 9.0pa 进给量 rmmf /1.0 根据手册确定金刚镗床的切削速度 min/100 mv 则 m in/15922010010001000 rd vn w 由于 T740 金刚镗主轴转速为无极调速，故以上转速可以作为加 工时使用的转速。 切削工时 mml 42 mml 111 mml 42 则 m in36.01.01 5 9 2 57211 fn lllt w （ 2）共用一个镗杆镗至 1.006.020 mmap 1.0 rmmf /1.0 min/1592 rnw min/100 mv min36.0t 工序 11：倒内倒角 工序 12：倒外倒角 工序 13：铣轴向槽 加工条件： X6132 卧式铣床 刀具：直尺三面刃铣刀 其中 50d 18z 计算切削用量： 10pa 由机械加工工艺手册可知： min/136fa min/6.132 mv 确定主轴转速： min/37510000rd vn 切削工时： min75.0mt 最后，将以上各工序切削用量、工时定额的结果，连同其他加工 数据，一并填入机械加工工 艺过程综合卡片。 3.专用夹具设计 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。 经过与指导教师协商，决定设计第三道工序 钻 8mm和 13mm二孔的钻床夹具。 本夹具将用 Z3025 摇臂式钻床。刀具分别为 8mm 和 13mm 的直柄麻花钻，刀具材料为高速钢 w18Cr4v。 3.1 问题的指出 本夹具主要用来钻 8mm 和 13mm 的两孔（注：图纸只给出了