气门摇杆支座的机械加工工艺规程及钻φ13孔专用夹具设计说明书

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。ABSTRACTVALVEROCKERBEARINGISAMAJORDIESELENGINEPARTS,DIESELENGINEISACOMBINATIONOFTHEROCKERSEATTHISARTICLEDISCUSSESTHEMAINVALVEROCKERBEARINGTHEPROCESSINGTECHNOLOGYANDFIXTUREDESIGNVALVEROCKERBEARINGACCURACYOFTHESIZE,SHAPEANDLOCATIONPRECISIONACCURACYOFTHEREQUIREMENTSAREVERYHIGH,ANDTHERIGIDLINKAGERELATIVELYPOOR,THESHAPECOMPLEX,PRONETODEFORMATION,INTHEPROCESSOFARRANGEMENTWHENITNEEDSTOTHESURFACEOFTHEMAINCRUDEFINISHINGPROCESSESTOSEPARATEANDFOCUSONPROCESSESGRADUALLYREDUCEJIAGONGYULIANG,CUTTINGFORCEANDTHEROLEOFSTRESSANDDEFORMATIONOFTHEAMENDMENTPROCESS,WILLBEABLETOREACHPARTSOFTHEFINALTECHNICALREQUIREMENTSDESIGNVALVEROCKERBEARINGPARTSOFTHEMACHININGPROCESSOFORDERAND213MMHOLEEQUIPMENTFIXTUREDESIGNPROCESS,ILEARNEDALOTOFMACHININGEXPERTISEANDPRACTICALCONTENT目录1、零件的工艺分析及生产类型的确定111零件用途112零件的工艺分析113气门摇杆轴支座的主要技术要求214确定生产类型22、确定毛坯、绘制毛坯简图321确定毛坯种类322确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量323绘制毛坯简图43、拟定零件工艺路线431定位基准的选择432表面加工方法的确定533加工阶段的划分534工序的集中和分散535工序顺序的安排6351、机械加工工序6352、热处理工序6353、辅助工序636确定工艺路线64、加工余量、工序尺寸和公差的确定741确定加工余量75、切削用量、时间定额的计算851加工213MM孔8511、钻213MM孔8512、铰213MM孔86、机床夹具设计961213MM孔夹具设计9611问题的指出9612夹具设计97、体会与展望118、参考文献131、零件的工艺分析及生产类型的确定11零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（010016）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30升的TDI发动机运转极端平稳。12零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，213MM孔和20（01006）MM以及3MM轴向槽的加工。20（01006）MM孔的尺寸精度以及下端面005MM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20（01006）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。13气门摇杆轴支座的主要技术要求表21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32IT716/006A右端面32IT716/006A上端面4081IT1012513孔213IT1012520孔206IT12125下底端面50IT963/005A3通3IT12125R10外表面R10IT13125R8外表面R8IT13125渐深槽孔面R3IT13125注1、未注明铸造圆角为RR34522、材料HT20014确定生产类型已知此气门摇杆轴支座零件的生产纲领为N6000件/年，重量为3KG，由查机械制造工艺设计简明手册第2页表112，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表2312；该种铸造公差等级为CT1011，MAH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21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53选用铸件尺寸公差等级为CT10。22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MAH级，并查表224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19523表2332上端面14表249512表23支座下底端面14表24425176表2332左右端面05表240751324表2320孔内表面05表2423绘制毛坯简图25两端38084105141405191445143、拟定零件工艺路线31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；32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IT10125粗铣支座下底端面IT963粗铣精铣32左右端面IT716粗铣精铣13内表面IT10125钻铰20内表面IT12125钻铰3MM轴向槽IT10125精铣体其他各表面IT13125粗铣33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。34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。35工序顺序的安排351、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352、热处理工序353、辅助工序36确定工艺路线表32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41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120IT120181280125铰095IT100079507125由上可得该工序各工步的工序尺寸及工差分别为钻MM，铰1280MM9512075、切削用量、时间定额的计算51加工213MM孔511、钻213MM孔选用钻床Z5125根据机械制造工艺设计手册表243841选取数据钻头直径D20MM切削速度V099MM/S切削深度AP10MM进给量F012MM/R则主轴转速N1000V/D945R/MIN根据表3130按机床选取N1000R/MIN则实际钻削速度VDN/（100060）104M/S钻削工时为按表257L78MML115MML225MM基本时间TJL/FN781525/0121000068MIN按表2541辅助时间TA0680180123MIN按表254其他时间TQ02MIN512、铰213MM孔选用钻床Z5125根据机械制造工艺设计手册表2481选取数据铰刀直径D30MM切削速度V022M/S切削深度AP010MM进给量F08MM/R则主轴转速N1000V/D140R/MIN根据表3131按机床选取N200R/MIN则实际切削速度VDN/（100060）032M/S铰削工时为按表257L78MML10L23MM基本时间TJL/FN783/08200052MIN按表2541辅助时间TA0520180093MIN6、机床夹具设计61213MM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。611问题的指出本夹具主要钻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。612夹具设计（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724）得刀具高速钢麻花钻头，尺寸为135。则轴向力见工艺师手册表284FCDFK310FZY式中C420，Z10,Y08,F035FK7192NHBF420307135180N转矩TCDFK0TZY式中C0206,Z20,Y08TT020634173518M功率PMKWDTV726051394730在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数KKKKK1234式中K基本安全系数，15K加工性质系数，112K刀具钝化系数,113K断续切削系数,114则FKF15/4239N夹紧力的计算由机床夹具设计手册（表1225）得用扳手的六角螺母的夹紧力M8MM,P175MM，L140MM,作用力F70N，夹紧力W05380N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。62定位误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，故其尺寸无基准不重合度误差。销有基准不重合误差DJD/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