气门摇杆支座的机械加工工艺规程及车φ32外圆两端面的专用夹具设计

1零件的分析11零件的作用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。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1062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。气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。这种结构可以减少燃油消耗并改善排放零件图如下所示。12零件的结构分析该零件是属于箱体零件，典型通过对该零件的重新绘制，知道了得原图的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。该零件上主要加工面为上端面下端面，左右端面，213MM孔和MM以及3MM轴向槽的加工。1062MM孔的尺寸精度以及下端面与20MM孔的中心轴线的平行度为005MM1062与左右两端面孔的尺寸精度等，直接影响到进气孔与排气门的传动精度及密封，以及213MM孔的尺寸精度，和上下两端面的平行度005MM。13零件的工艺分析由零件毛坯图22得知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，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，213MM孔和MM以及3MM轴向槽的加工。MM孔的尺寸精度以及下端面005MM10621062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005MM。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MM孔时以下端面为定位基准，以保证孔轴相对1062下端面的位置精度。零件毛坯图如图22所示14零件的生产类型BANQN1依设计题目知Q6000台/年，N2件/台；结合生产实际，备品率A和废品率B都为4。带入公式得该零件的生产纲领1296041260N从此结果可知，该零件生产类型为大批生产。2机械加工工艺规程设计21确定毛坯的的制造形式由零件图可知，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。该零件外形结构较复杂，因此确定毛坯为铸件，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。零件上主要加工面为上端面，下底面，左右两端面，213孔，孔以及3MM宽的轴向槽。其中孔的尺寸精10621062度以及下端面相对于孔轴线的平行度及左右端面的尺寸精度，直接影响0到进气孔与排气门的转动精度和密封性。因此，需要先以上端面为粗基准加工下端面，再以下端面为精基准加工上端面，最后加工时以下端面为定位1062基准，以保证孔轴相对下端面的位置精度。由参考文献17中有关孔的加工的经济精度机床能达到的位置精度可知，上述要求是可以达到的零件结构的工艺性也是可行的。根据零件材料确定毛坯为铸件，已知零件的类型为大批量生产，故毛坯的铸造方法用砂型机器造型。此外，为消除残余应力，铸造后安排人工时效处理。由参考文献17查得该种铸造公差等级为CT1011，加工余量等级MA选择H级。22定位基准的选择在机械加工过程中，定位基准的选择合理与否决定零件质量的好坏，对能否保证零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及对零件各表面间的加工顺序安排都有很大影响，当用夹具安装工件时，定位基准的选择还会影响到夹具结构的复杂程度。因此，定位基准的选择是一个很重要的工艺问题。定位基准有粗基准和精基准之分。零件开始加工时，所有的面均为加工，只能以毛坯面作定位基准，这种以毛坯面为定位基准的，称为粗基准；以后的加工，必须以加工过的表面做定位基准，以加工过的表面作为定位基准的称为精基准。221精基准的选择气门摇杆轴支座的下端面既是装配基准又是设计基准，用它作为精基准，能使加工遵循基准重合的原则。孔及左右两端面都采用底面做基准，这1062使得工艺路线又遵循“基准统一”的原则，下端面的面积比较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单，可靠，操作方便。222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，所以粗基准为上端面。23制定机械加工工艺路线制定工艺路线时，必须充分考虑采用确保产品质量，并以最经济的办法达到所要求的生产纲领的必要措施，即应该做到技术上先进，经济上合理，并有良好、安全的劳动条件。（1）、工艺路线方案一工序1铸造工序2时效工序3粗车、精车50底面工序4粗车上端面工序5钻18的孔，扩孔至198、铰孔至20，倒角工序6粗车、半精车、精车左右两32端面工序7铣轴向槽工序8钻12的孔，扩孔至128、铰孔至13工序9清洗去毛刺工序10验收工序11入库（2）、工艺路线方案二工序1铸造工序2时效工序3粗、精铣50底面工序4粗铣上端面工序5钻18的孔，扩孔至198、铰孔至20，倒角工序6钻12的孔，扩孔至128、铰孔至13工序7铣轴向槽工序8粗车、半精车、精车左右两32端面工序9清洗去毛刺工序10验收工序11入库以上工艺过程详见“机械加工工艺过程卡综合片”24工艺方案的比较与分析上述前两个工艺方案的特点在于两个加工方案都是按先加工面再加工孔的原则进行加工的。方案一用车削的方法加工上下底面，由于工件形状和尺寸原因本工件在车床上车削时比较困难，故改用铣床加工。且把钻213孔放的相对靠前，这样做为后面工序的加工提供了定位基准，节约了夹具设计的时间，提高了生产效率，因此，选用方案二是比较合理的。最后确定工艺方案如下表加工工艺路线工序号工序内容简要说明1一箱多件沙型铸造2进行人工时效处理消除内应力3粗、精铣50底面先加工面4粗铣上端面5钻18的孔，扩孔至198、铰孔至20，倒角6钻12的孔，扩孔至128、铰孔至137铣轴向槽8粗车、半精车、精车左右两32端面9清洗去毛刺10验收11入库25机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“气门摇轴支座”零件材料HT200，毛坯的重量约为14KG，生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。1、50底面，表面粗糙度为RA63，查参考文献6表28得，单边总余量Z20粗铣单边余量Z15精铣单边余量Z052、上端面，表面粗糙度为RA125，查参考文献6表28得，单边总余量Z20粗铣单边余量Z15精铣单边余量Z053、213孔，因孔的尺寸不大，很难铸造成型，故采用实心铸造4、轴向槽，因尺寸不大，很难铸造成型，故采用实心铸造5、32端面，表面粗糙度为RA16，查参考文献6表28得，单边总余量Z20粗车单边余量Z15半精车单边余量Z04精车单边余量Z016、20孔，因孔的尺寸不大，很难铸造成型，故采用实心铸造7、不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。26选择加工设备及刀、夹、量具由于生产类型为大批生产，故加工设备适宜通用机床为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传动均由人工完成。粗铣50底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，刀具为直径D为60MM立铣刀，专用夹具及游标卡尺。精铣50底面采用上述相同的机床与铣刀，专用夹具及游标卡尺。粗铣上端面采用上述相同的机床，刀具为直径D为30MM立铣刀，专用夹具和游标卡尺。钻孔至18采用立式钻床选择Z525立式钻床，刀具为直柄麻花钻，专用夹具和游标卡尺扩18孔至198采用立式钻床选择Z525立式钻床，刀具为扩孔钻，专用夹具和游标卡尺铰198孔至20采用立式钻床选择Z525立式钻床，刀具为铰刀，专用夹具和游标卡尺钻孔至12采用立式钻床选择Z525立式钻床，刀具为直柄麻花钻，专用夹具和游标卡尺扩12孔至128采用立式钻床选择Z525立式钻床，刀具为扩孔钻，专用夹具和游标卡尺铰128孔至13采用立式钻床选择Z525立式钻床，刀具为铰刀，专用夹具和游标卡尺铣轴向槽采用卧式铣床选择X62卧式铣床，刀具为直径D为80MM锯片铣刀，专用夹具和游标卡尺。粗车左右两32端面采用车床选择CA6140车床，刀具为端车刀，专用夹具和游标卡尺。半精车左右两32端面采用上述相同的机床与车刀，专用夹具及游标卡尺。精车左右两32端面采用上述相同的机床与车刀，专用夹具及游标卡尺。27确定切削用量及基本工时工序3粗、精铣50底面工步一粗铣50底面1选择刀具刀具选取端铣刀，刀片采用YG8，。MAP51D60MIN/85V4Z2决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工精度相对较高，故分两次（即粗铣、精铣）完成，则MAP512）决定每次进给量及切削速度根据X51型铣床说明书，其功率为为45KW，中等系统刚度。根据表查出，则齿/20MFZMIN/24516081RDVNS按机床标准选取475WI/RIN/589IN/10475NV3）计算工时切削工时，则机动工时为ML25L51ML32MIN310247521FNLTWM工步二精铣50底面1选择刀具刀具选取端铣刀，刀片采用YG8，。MAP50D60MIN/85V4Z2决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工精度相对较高，故分两次（即粗铣、精铣）完成，则MAP502）决定每次进给量及切削速度根据X51型铣床说明书，其功率为为45KW，中等系统刚度。根据表查出，则齿/20FZMIN/24516081RDVNS按机床标准选取475WMI/RIN/589IN/107V3）计算工时切削工时，则机动工时为ML25L51ML32IN047FNTW工序4粗铣上端面1选择刀具刀具选取端铣刀，刀片采用YG8，。MAP02D30MIN/85V4Z2决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工精度相对不高，故一次加工即可完成，则MAP022）决定每次进给量及切削速度根据X51型铣床说明书，其功率为为45KW，中等系统刚度。根据表查出，则齿/20FZMIN/3902851RDVNS按机床标准选取900WMI/RIN/84IN/103V3）计算工时切削工时，则机动工时为ML45L21ML32IN780945FNTW工序5钻18的孔，扩孔至198、铰孔至20，倒角工步一钻孔至18确定进给量根据参考文献6表27，当钢的，FMPAB80时，。由于本零件在加工18孔时属于低刚度MD180RM/47039零件，故进给量应乘以系数075，则RMF/35029750根据Z525机床说明书，现取RF/2切削速度根据参考文献6表213及表214，查得切削速度所以MIN/18VMIN/531801RDVNWS根据机床说明书，取，故实际切削速度为MIN/275RMIN/5102781NDVW切削工时，则机动工时为ML42L9L32IN785075941FNTW工步二扩孔819利用钻头将孔扩大至，根据有关手册规定，扩钻的切削用MM819量可根据钻孔的切削用量选取RFF/8705750622钻根据机床说明书，选取MFMIN/46123312VV钻则主轴转速为，并按机床说明书取，实际IN/465RNI/68RW切削速度为MIN/2410689DVW切削工时，则机动工时为ML42L1L32INTW工步三铰孔1062根据参考文献6表225，得RMF/42MIN/128VIN/65819RNS查参考文献12表422，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度。RMF/10I/RWIN/39V切削工时，则机动工时为L42ML10L2MIN78210983421FNLTWM工步四倒角工序6钻12的孔，扩孔至128、铰孔至13工步一钻孔至12确定进给量根据参考文献6表27，当钢的，FMPAB80时，。由于本零件在加工12孔时属于低刚度MD120RM/47039零件，故进给量应乘以系数075，则RMF/350295根据Z525机床说明书，现取RF/0切削速度根据参考文献12表213及表214，查得切削速度所以MIN/18VMIN/8471201RDVWS根据机床说明书，取，故实际切削速度为IN/48RNIN/1810VW切削工时，则机动工时为ML78L51ML52IN68302421FNTWM工步二扩孔8利用钻头将孔扩大至，根据有关手册规定，扩钻的切削用12M81量可根据钻孔的切削用量选取RFF/870575062钻根据机床说明书，选取MFMIN/46123312VV钻则主轴转速为，并按机床说明书取，实际MIN/465RNI/68RW切削速度为MIN/721068DVW切削工时，则机动工时为ML78L21L32IN1457068FNTW工步三铰孔13根据参考文献6表225，得RMF/42MIN/128VIN/6589RNS查参考文献12表422，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度。RMF/10I/1RWIN/39V切削工时，则机动工时为L78ML5L2IN416019321FNTWM工序7铣轴向槽1选择刀具刀具选取锯片铣刀，刀片采用YG8，。MAP03D80MIN/75V4Z2决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则MAP032）决定每次进给量及切削速度根据X62型铣床说明书，其功率为为75KW，中等系统刚度。根据表查出，则齿/20MFZMIN/62980751RDVNS按机床标准选取275WI/RIN/16910758V当275R/MIN时WNRMZNFWM/20754按机床标准选取R/203）计算工时切削工时，则机动工时为L451L2MIN9027541FNTWM工序8粗车、半精车、精车左右两32端面工步一粗车左右两32端面1）车削深度，表面粗糙度为RA16，故可以选择AP15MM，三次走刀（粗车、半精车、精车）即可完成所需长度。2）机床功率为75KW。查参考文献17F014024MM/Z。选较小量F014MM/Z。3）查后刀面最大磨损及寿命查参考文献17表37，后刀面最大磨损为1015MM。查参考文献17表38，寿命T180MIN4）计算切削速度按参考文献17，查得VC98MM/S，N439R/MIN，VF490MM/S据CA6140卧式车床车床参数，选择NC475R/MIN，VFC475MM/S则实际切削速度VC31480475/10001193M/MIN实际进给量为FZCVFC/NCZ475/30010016MM/Z。5校验机床功率查参考文献17PCC11KW，而机床所能提供功率为PCMPCC。故校验合格。最终确定AP15MM，NC475R/MIN，VFC475MM/S，VC1193M/MIN，FZ016MM/Z。6）计算基本工时TML/VF16153/（475016）02697MIN。总的工时T2TM0539MIN工步二半精车左右两32端面1）车削深度，表面粗糙度为RA16，故可以选择AP04MM，三次走刀（粗车、半精车、精车）即可完成所需长度。2）机床功率为75KW。查参考文献17F014024MM/Z。选较小量F014MM/Z。3）查后刀面最大磨损及寿命查参考文献17表37，后刀面最大磨损为1015MM。查参考文献17表38，寿命T180MIN4）计算切削速度按参考文献17，查得VC98MM/S，N439R/MIN，VF490MM/S据CA6140卧式车床车床参数，选择NC475R/MIN，VFC475MM/S则实际切削速度VC31480475/10001193M/MIN实际进给量为FZCVFC/NCZ475/30010016MM/Z。5校验机床功率查参考文献17PCC11KW，而机床所能提供功率为PCMPCC。故校验合格。最终确定AP15MM，NC475R/MIN，VFC475MM/S，VC1193M/MIN，FZ016MM/Z。6）计算基本工时TML/VF16043/（475016）02553MIN。总的工时T2TM0511MIN工步三精车左右两32端面1）车削深度，表面粗糙度为RA16，故可以选择AP01MM，三次走刀（粗车、半精车、精车）即可完成所需长度。2）机床功率为75KW。查参考文献17F014024MM/Z。选较小量F014MM/Z。3）查后刀面最大磨损及寿命查参考文献17表37，后刀面最大磨损为1015MM。查参考文献17表38，寿命T180MIN4）计算切削速度按参考文献17，查得VC98MM/S，N439R/MIN，VF490MM/S据CA6140卧式车床车床参数，选择NC475R/MIN，VFC475MM/S则实际切削速度VC31480475/10001193M/MIN实际进给量为FZCVFC/NCZ475/30010016MM/Z。5校验机床功率查参考文献17PCC11KW，而机床所能提供功率为PCMPCC。故校验合格。最终确定AP15MM，NC475R/MIN，VFC475MM/S，VC1193M/MIN，FZ016MM/Z。6）计算基本工时TML/VF16013/（475016）02513MIN。总的工时T2TM0503MIN工步四倒角3粗车、半精车、精车32两端面的夹具设计31车床夹具设计特点311车床夹具的主要类型在车床上用来加工工件内、外回转面及端面的夹具称为车床夹具。车床夹具多数安装在主轴上；少数安装在床鞍或床身上。后一类属机床改装范畴，应用较少，不做介绍。车床夹具按工件定位方式不同分为定心式、角铁式和花盘式等。（1）定心式车床夹具在定心式车床夹具上，工件常以孔或外圆定位，夹具采用定心夹紧机构。（2）角铁式车床夹具在车床上加工壳体、支座、杠杆、接头等零件的回转端面时，由于零件形状较复杂，难以装夹在通用卡盘上，因而须设计专用夹具。这种夹具的夹具体呈角铁状，故称其为角铁式车床夹具。（3）花盘式车床夹具这类夹具的夹具体称花盘，上面开有若干个T形槽，安装定位元件、夹紧元件和分度元件等辅助元件，可加工形状复杂工件的外圆和内孔。这类夹具不对称，要注意平衡。312车床夹具设计要点（1）车床夹具与主轴的连接方式由于加工中车床夹具随车床主轴一起回转，夹具与主轴的连接精度直接影响夹具的回转精度，故要求车床夹具与主轴二者轴线有较高的同轴度，且要连接可靠。通常连接方式有以下几种A夹具通过主轴锥孔与主轴连接B夹具通过过渡盘与机床主轴连接（2）对定位及夹紧装置的要求A为保证车床夹具的安装精度，安装时应对夹具的限位表面进行仔细找正。B设置定位元件时应考虑使工件加工表面的轴线与主轴轴线重合。C车床夹具的平衡及结构要求对角铁式、花盘式等结构不对称的车床夹具，设计时应采用平衡装置以减少由离心力产生的振动及主轴轴承的磨损。车床夹具一般都是在悬臂状态下工作的，为保证加工过程的稳定性；夹具结构应力求简单紧凑，轻便且安全，悬伸长度尽量小，使重心靠近主轴前支承。为保证安全，夹具体应制成圆形，加具体上的各元件不允许伸出夹具体直径之外。此外，夹具的结构还应便于工件的安装、测量和切屑的顺利排出或清理。32定位部分设计321问题提出本夹具主要用来粗车、半精车、精车32两端面，属于工序7。322定位基准的选择以50底面及213孔作为定位基准。323定位元件的设计本工序选用的定位基准为50底面及213孔，工件被完全定，所选的定位元件为分度盘表面、圆柱销、菱形销（即削边销）。33切削力和夹紧力的计算由于本道工序主要完成端面的车削加工，切削力。由参考文献17得切削力6082HBDFF（51）切削力矩60891FT（52）式中105DMAXAXMIN187491733HBBH代入公式（52）和（53）得12FR08665741FN1900239T本道工序加工端面时，车削力方向与切削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。34夹具设计及简要操作说明本工件采用分度盘，一个圆柱销、一个削边销来定位，通过两移动压板夹紧工件，这样操作更加简单，迅速，特别适合大批量生产，总体来说这套夹具是非常不错的。能满足批量生产要求。4结论本设计完成了气门摇杆轴支座零件的机械加工工艺的设计和典型夹具的设计。首先，对气门摇杆轴支座零件进行了详细的分析，绘制了零件的三维图和二维图。确定了毛坯的种类及尺寸，绘制了毛坯图。其次，根据零件自身的特点来编制机械加工工艺路线，比较了两种工艺路线，最终确定了可行的工艺路线。在确定了工艺路线后，接着选择加工设备，确定切削用量，并计算了基本工时。在完成了这些的基础上填写了相应的工艺过程卡片。最后，针对其中的三步工序设计了典型夹具。车端面夹具，用下底面为基准定位，用四个U形压板和螺母夹紧，这种夹紧可靠，省力。所设计的夹具可以满足加工要求，准确的定位夹紧工件。总体来说，此次设计中制定的工艺规程是比较合理的。保证了零件的加工质量，达到了零件的相关技术要求，并尽量提高生产率。夹具设计原理正确，夹具设计可行合理。该夹具确保了加工质量，不仅工艺结构简单，而且操作简便，定位准确，夹紧迅速省力，效率较高。因此，这个设计是成功的。本设计对同类型中小零件的工艺编制