气门摇杆轴支座.doc

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，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mm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mm孔的中心线的端面圆跳动公差为0.06mm;下端面相对于mm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CT810，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45mmH5mm单侧加工下端面50mmH5mm单侧加工左端面32mmH5mm单侧加工右端面32mmH5mm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mm孔的中心线的端面圆跳动公差为0.06mm,下端面相对于mm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mm 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粗铣轴向槽方案二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 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mm 孔，再以孔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：粗加工和精加工分开；保证定位基准与设计基准重合；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mm 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mm的孔产生影响，钻2-13孔的在加工mm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mm以下端面为基准10镗孔以下端面为基准 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2.4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=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mm：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=100mm,齿数z=10，专用夹具及游标卡尺。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 镗1.8 IT10 6.3镗 0.2 IT8 3.22-13两通孔 钻2-13孔 5 IT11 1312.5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4IT126.3粗铣上端面4IT1212.5粗铣左端面4IT123.2粗铣右端面4IT123.2精铣左端面1IT81.6精铣右端面1IT81.6精铣下端面1IT86.32.5.1确定切削用量及基本工时 工序1：粗铣下端面，保证尺寸84 采用直柄立铣刀（=600MPa的碳素结构钢），查简明机械加工工艺手册取d=50,z=8 f=0.12mm/z a=40 a=5 (参考切削加工工艺手册)查铣工技师手册得： 切削速度v=26m/min 使用寿命T=120min 功率 p=2.64KW 主轴转速n=查机械加工工艺简明手册采用X51立式铣床 n=160r/min实际切削速度 v=当n=160r/min时，工作台的每分钟进给量f应为 f查简明机械加工工艺手册 切削工时 则机动工时为 工序2：粗铣上端面，与工序1相同 保证尺寸 工序3：粗铣左端 保证尺寸 采用立铣刀,查简明机械加工工艺手册取 查切削加工工艺手册得 查铣工手册得切削速度=36m/min 使用寿命T=90min 功率则主轴转速 现采用万能铣床X60，根据简明机械加工工艺手册，取，故实际切削速度为 当，工作台的每分钟进给量 查简明机械加工工艺手册取 切削工时：，则机动工时为 工序4：掉头粗铣右端面 保证尺寸由于本工序与工序3（粗铣左端面）相同，故 则 总切削工时 工序5： 钻的孔 钻孔mm。确定进给量：根据简明机械加工工艺手册，当铸铁的，时，。由于本零件在加工孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 根据Z535机床说明书，现取。 切削速度：根据切削加工工艺手册差得切削速度 。所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为 切削工时 以上为钻一个孔时的机动时间。故本工序的机动工时为 工序6：精铣下端面：保证尺寸 查切削加工工艺手册 =0.1 =40 =3查铣工技师手册 =36 m/min =2.13 T=120 min 主轴转速：=229.3 r/min查简明机械加工工艺手册 =210 r/min 实际 v=33 m/min 当=210时 工作台的每分钟进给量 =z =0.18210=168 mm/min 查简明机械加工工艺手册=50 mm/min =0.44 min 工序7：精铣左端面 保证尺寸 查铣工技师手册和切削加工工艺手册 得 =0.03 =57 m/min =2.31 =40 =3 T=60 min 主轴转速：=907.6 r/min查简明机械加工工艺手册 采用万能铣床X60 ：=800 r/min 实际切削速度 V=50.2 m/min 当 时，工作台的每分钟进给量 查简明机械加工工艺手册得 切削工时： 工序8：调头精铣右端面 保证尺寸本工序与工序7（精铣左端面）相同，故切削工时总工时 工序9： 钻孔 确定：根据简明机械加工工艺手册得，时，由于本零件在加工孔时属于低刚度零件，故进给量应乘系数0.75，则 根据钻床Z535说明书，现取 切削速度：根据切削加工工艺手册查得则 根据机床说明书取，故实际切削速度V为 切削工时 工序10：镗孔，选用T740金刚镗床 （1）粗镗孔至，单边余量，一次镗去全部余量 进给量 根据手册确定金刚镗床的切削速度则 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 则 （2）共用一个镗杆镗至 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 计算切削用量： 由机械加工工艺手册可知： 确定主轴转速： 切削工时： 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：图纸只给出了钻13mm孔时的家具图，故以下均是在此条件下的讨论）。因此两孔对工件中心线位置不对称，故采用特殊钻套，除此外无其他特殊技术要求。因在钻此两孔前只对上下地面进行了粗加工，所以在本道工序加工时主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。3.2夹具设计定位基准的选择。由零件图可知，由于13mm的二孔对夹在其中的工件中心线的位置不对称，故选用此中心线为基准安装钻套，以保证位置要求。钻套选择。由于两孔中心线过近，无法使用一般钻套，所以设计连体特殊钻套予以保证加工要求。夹紧装置选择。为了提高加工效率，采用手动快