机械专业课程设计-1105柴油机气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计（含全套cad图纸）

1引言本次设计是在我们学完了大学的机械制造、机械工艺学基础课之后进行的课程设计。其目的在于1巩固我们在大学里所学的知识，也是对以前所学知识的综合性的检验；2加强我们查阅资料的能力，熟悉有关资料；3树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养我们的实际工作能力；4通过对气门摇臂轴支座的机械制造工艺设计，使我们在机械制造工艺规程设计，工艺方案论证，机械加工余量计算，工艺尺寸的确定，编写技术文件及查阅技术文献等各个方面受到一次综合性的训练。初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。5能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效，省力，经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。6通过零件图，装配图绘制，使我们对于AUTOCAD绘图软件的使用能得到进一步的提高。全套CAD图纸工序卡片说明书，联系1538937062气门摇臂轴支座的机械加工工艺规程设计21零件的工艺分析及生产类型的确定211零件的作用本设计所设计的零件是1105柴油机中摇臂结合部的气门摇臂轴支座，它是柴油机上气门控制系统的一个重要零件。直径为18MM的孔用来装配摇臂轴，轴的两端各安装一进、排气气门摇臂。直径为16MM的孔内装一个减压轴，用于降低汽缸内压力，便于启动柴油机。两孔间距56MM，可以保证减压轴在摇臂上打开气门，实现减压。两孔要求的表面粗糙度和位置精度较高，工作时会和轴相配合工作，起到支撑的作用，直径11的孔用M10的螺杆与汽缸盖相连，直径3的孔用来排油，各部分尺寸零件图中详细标注。图21气门摇臂轴支座零件图212零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁的生产工艺简单，铸造性能优良，但是塑性较差、脆性较高、不适合磨削，而且加工面主要集中在平面加工和孔的加工。根据对零件图的分析，该零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求如下1外圆的上端面以及与此孔相通的通孔，粗糙度均为125；21236MM下端面，根据零件的总体加工特性，366MM为整个机械加工过程中主要的基准面，粗糙度为125，因此在制定加工方案的时候应当首先将此面加工出来；3外圆的前后端面，粗糙度为125；前后端面倒的角，粗糙度为28451125；以及的通孔，在这里由于通孔所要求的精度较高，因此该孔的的118加工是一个难点，其所要求的表面粗糙度为16，且该孔的轴线与36MM下端面的平行度为005，且该孔的轴线圆跳动公差为01需要选择适当的加工方法来达到此孔加工的技术要求。4的前后端面，粗糙度为25；前后端面倒的角，粗糙度为125；26451以及的通孔，的通孔同样也是本零件加工一个比较重要的部分，观察零11件图就可以知道，的孔要求的表面粗糙度和位置精度和的通孔一样都是8比较高的，的通孔表面粗糙度为16，孔的轴线与36MM的地面的平行度为6005；通过上面零件的分析可知，36MM下端面和上端面的表面粗糙度要求都不2是很高，因此都不需要精加工来达到要求，而且这两个面也是整个加工工程中主要的定位基准面，因此可以粗加工或者半精加工出这两个面而达到精度要求，再以此作为基准采用专用夹具来对其他表面进行加工，并且能够更好的保证其他表面的位置精度要求。总的看来，该零件并没有复杂的加工曲面，属于较为简单的零件，所以根据各加工表面的技术要求采用常规的加工工艺均可保证，简单的工艺路线安排如下将零件定位夹紧，加工出36MM下端面以及上端面，并钻2出的通孔，然后再以这先加工出来的几个表面为基准定位，加工出和18的外圆端面，并钻出这两个精度要求比较高的空，最后翻转零件，26168和深孔加工出的斜油孔。3221选择毛坯种类机械加工中毛坯的种类有很多种，如铸件、锻件、型材、挤压件、冲压件、焊接组合件等，同一种毛坯又可能有不同的制造方法。为了提高毛坯的制造质量，可以减少机械加工劳动量，降低机械加工成本，但往往会增加毛坯的制造成本。选择毛坯的制造方法一般应当考虑一下几个因素。（1）材料的工艺性能材料的工艺性能在很大程度上决定毛坯的种类和制造方法。例如，铸铁，铸造青铜等脆性材料不能锻造和冲压，由于焊接性能差，也不宜用焊接方法制造组合毛坯，而只能用铸造。低碳钢的铸造性能差，很少用于铸造；但由于可锻性能，可焊接性能好，低碳钢广泛用于制造锻件、型材、冲压件等。（2）毛坯的尺寸、形状和精度要求毛坯的尺寸大小和形状复杂程度也是选择毛坯的重要依据。直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料；直径相差较大的宜采用锻件。尺寸很大的毛坯，通常不采用模锻或压铸、特种铸造方法制造，而适宜采用自由锻造或是砂型铸造。形状复杂的毛坯，不宜采用型材或自由锻件，可采用铸件、模锻件、冲压件或组合毛坯。（3）零件的生产纲领选择毛坯的制造方法，只有与零件的生产纲领相适应，才能获得最佳的经济效益。生产纲领大时宜采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，如模锻及熔模铸造等；生产纲领小时，宜采用设备投资少的毛坯制造方法，如木模砂型铸造及自由锻造。根据上述内容的几个方面来分析本零件，零件材料为HT200，首先分析灰铸铁材料的性能，灰铸铁是一种脆性较高，硬度较低的材料，因此其铸造性能好，切削加工性能优越，故本零件毛坯可选择铸造的方法；其次，观察零件图知，本设计零件尺寸并不大，而且其形状也不复杂，属于简单零件，除了几个需要加工的表面以外，零件的其他表面粗糙度都是以不去除材料的方法获得，若要使其他不进行加工的表面达到较为理想的表面精度，可选择砂型铸造方法；再者，前面已经确定零件的生产类型为大批量生产，可选择砂型铸造机器造型的铸造方法，较大的生产批量可以分散单件的铸造费用。因此，综上所述，本零件的毛坯种类以砂型铸造机器造型的方法获得。222确定毛坯尺寸及机械加工总余量根据零件图计算零件的轮廓尺寸为长83MM，宽37MM，高62MM。查阅机械制造技术基础课程设计指导教程3表21按铸造方法为砂型铸造机器造型，零件材料为灰铸铁，查得铸件公差等级为CT8CT12，取铸件公差等级为CT10。再根据毛坯铸件基本尺寸查阅机械制造技术基础课程设计指导教程3表23，按前面已经确定的铸件公差等级CT10差得相应的铸件尺寸公差。查阅机械制造技术基础课程设计指导教程3表25按铸造方法为砂型铸造机器造型，材料为灰铸铁，查得铸件所要求的机械加工余量等级为EG,将要求的机械加工余量等级确定为G，再根据铸件的最大轮廓尺寸查阅机械制造工艺设计简明手册13表224要求的铸件机械加工余量。由于所查得的机械加工余量适用于机械加工表面，的加16RAM16A工表面，机械加工余量要适当放大。分析本零件，除了的外，8和R没有一个加工表面的表面粗糙度是小于16的，也就是所有的加工表面，因此一般情况下这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得16RAM的余量值即可，但是由于大部分表面加工都需经过粗加工和半精加工，因此余量将要放大，这里为了机械加工过程的方便，除了孔以外的加工表面，将总的加工余量统一为一个值。如下表表21毛坯尺寸及机械加工总余量表加工表面基本尺寸铸件尺寸公差机械加工总余量铸件尺寸上端面239M2644713下端面36M264前端面872645后端面23M264413前端面2616M224241后端面224223设计毛坯图（1）确定铸造斜度根据机械制造工艺设计简明手册13表226本零件毛坯砂型铸造斜度为。035（2）确定分型面由于毛坯形状对称，且最大截面在中间截面，为了起模以及便于发现上下模在铸造过程中的错移，所以选择前后对称中截面为分型面。（3）毛坯的热处理方式为了去除内应力，改善切削性能，在铸件取出后进行机械加工前应当做时效处理。224绘制毛坯图图22气门摇臂轴支座毛坯图23选择加工方法，制定工艺路线231定位基准的选择定位基准的选择在工艺规程制定中直接影响到工序数目，各表面加工顺序，夹具结构及零件的精度。定位基准分为粗基准和精基准，用毛坯上未经加工的表面作为定位基准成为粗基准，使用经过加工表面作为定位基准称为精基准。在制定工艺规程时，先进行精基准的选择，保证各加工表面按图纸加工出来，再考虑用什么样的粗基准来加工精基准。1粗基准的选择原则为保证加工表面与不加工表面之间的位置精度，则应以不加工表面为粗基准。若工件上有很多歌不加工表面，应选其中与加工表面位置精度要求较高的表面为粗基准。为保证工件某重要表面的余量均匀，应选重要表面为粗基准。应尽量选光滑平整，无飞边，浇口，冒口或其他缺陷的表面为粗基准，以便定位准确，夹紧可靠。粗基准一般只在头道工序中使用一次，应精良避免重复使用。2精基准的选择原则“基准重合”原则应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的定位误差。“基准统一”原则尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。“自为基准“原则某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。“互为基准“原则当两个表面相互位置精度及尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。所选的精基准应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。根据上述定位基准的选择原则，分析本零件，根据气门摇臂轴支座零件图，本零件时带有孔的形状比较简单的零件，孔、孔以及孔均为零件设计基准，1861均可选为定位基准，而且孔和孔设计精度较高（亦是装配基准和测量基准），工序将安排这两个孔在最后进行，为遵循“基准重合”原则，因此选择先进行加工的孔和加工后的36MM下底面作为精基准，在该零件需要加工的表1面中，由于外圆面上有分型面，表面不平整有飞边等缺陷，定位不可靠，应选外圆端面及未加工的MM外圆面为粗基准。2816236确定工艺路线在综合考虑上述工序的顺序安排原则基础上，确定了该气门摇臂轴支座零件的工艺路线如下工序1铸造；工序2时效处理；工序3以外圆为基准，用一个长V形块和一个活动V形块分别置于外828圆和外圆处夹紧，用卧式铣床粗铣前端面，保证尺寸至38，粗铣6283701前端面保证尺寸16MM至16MM2工序4精铣前端面，翻面精铣后端面，保证尺寸；28工序5用V形块定位与外圆，粗铣上端面，保证尺寸39至42MM262工序6翻面粗铣端面，保证尺寸39至395MM；3工序7精铣下端面，保证尺寸39MM；工序8钻孔；1工序9钻孔至，扩孔至，铰孔至，钻孔至，064158016027816扩孔至，铰孔至，保证两孔中心距78025工序10、两端倒角；021044O工序11钻孔；3工序12去毛刺，锐边。工序13终检。上述工艺方案的特点在于工序较集中，适合中小批量生产，减少生产场地，减少生产设备，可以较多采用通用化设备生产，是对中批量生产是很合适的。237工序间加工余量的确定查机械制造技术基础课程设计指导教程3表228，表235，并综合对毛坯尺寸以及已经确定的机械加工工艺路线的分析，确定各工序间加工余量如下表表24机械加工工序间加工余量表工序号工步号工步内容加工余量/MM1粗铣前端面283工序32粗铣前端面641精铣上端面1工序42精铣下端面281工序51粗铣上端面4工序61粗铣前端面363工序71精铣后端面4工序81钻孔11钻孔42扩孔至158085工序93精铰至69H005工序111钻偏内孔303239切削用量以及基本时间定额的确定一、工序3粗铣前、后端面粗铣前、后端面。26281粗铣前端面8切削深度。PAM（1）进给量的确定此工序选择YG6硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下D80MM，70MM，D27MM，L36MM，30MM，齿1D1L数Z10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查机械制造技术基础课程设计指南2表5146，得取FZ020MM/R029/ZFMZ。021/FMR（2）切削速度的确定根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187220，根据机械加工工艺师手册10表3023，选择切削速度65M/MIN。CV计算主轴转速，查机械制造技术基础课程设计651028/MIN34NR指导教程3表418得N255R/MIN，然后计算实际。2586/I10CV（4）基本时间的确定查机械制造技术基础课程设计指南2表228得此工序机动时间计算公式12JMZLLTF根据铣床的数据，主轴转速N255R/MIN，工作台进给量MF。02150/MINZFN根据机床说明书取480MM/MIN；切削加工面L28MMMF根据机械加工工艺师手册10，表309查得7，12L。123507MIN48JMZLTF2工步二粗铣前端面26（1）切削深度。4PAM（2）进给量的确定此工序选择YG6硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下D80MM，70MM，D27MM，L36MM，30MM，齿数Z10，根据1D1L所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查机械制造技术基础课程设计指南2表5146，得取FZ020MM/R029/ZFMZ。021/FR（3）切削速度的确定根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187220，根据机械加工工艺师手册10表3023，选择切削速度65M/MIN。计算主CV轴转速，查机械制造技术基础课程设计指导教651028/MIN34NR程3表418得N255R/MIN，然后计算实际。26/I10CV（4）基本时间的确定查机械制造技术基础课程设计指南2表228得此工序机动时间计算公式12JMZLLTF根据铣床的数据，主轴转速N255R/MIN，工作台进给量MF02150/MINZFN根据机床说明书取480MM/MIN；切削加工面L26MMMF根据机械加工工艺师手册10，表309查得7，12L12307MIN48JMZLTF二、工序5粗铣上端面2（1）切削深度。4PAM（2）进给量的确定此工序选择YG6硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下D80MM，70MM，D27MM，L36MM，30MM，齿数Z10，根据1D1L所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查机械制造技术基础课程设计指南2表5146，得取FZ020MM/R029/ZFMZ。021/FR（3）切削速度的确定根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187220，根据机械加工工艺师手册10表3023，选择切削速度65M/MIN。CV计算主轴转速，查机械制造基础课程设计基础651028/MIN34NR教程3表418得N255R/MIN，然后计算实际2586/I10CV（4）基本时间的确定铣削常用符号如下Z铣刀齿数铣刀每齿的进给量，MM/ZZF工作台的水平进给量，MM/MINMZ工作台的进给量，MM/MIN，FMZFN铣削宽度，MMEA铣削深度，MMPD铣刀直径，MM查机械制造技术基础课程设计指南2表228得此工序机动时间计算公式12JMZLLTF根据铣床的数据，主轴转速N255R/MIN，工作台进给量MF。02150/MINZFN根据机床说明书取480MM/MIN；切削加工面L22MMMF根据机械加工工艺师手册10，表309查得7，12L。12906MIN48JMZLTF工序6加工36MM前端面1工步一粗铣36MM下底面（1）切削深度。3PAM（2）进给量的确定此工序选择YG6硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下D80MM，70MM，D27MM，L36MM，30MM，齿1D1L数Z10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查机械制造技术基础课程设计指南2表5146，得取FZ020MM/R029/ZFMZ。021/FMR（3）切削速度的确定根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187220，根据机械加工工艺师手册10表3023，选择切削速度65M/MIN。CV计算主轴转速，查机械制造技术基础课程设计指导教651028/MIN34NR程3表418得N255R/MIN，然后计算实际25314806/MINCV（4）基本时间的确定根据铣床的数据，主轴转速N255R/MIN，工作台进给量MF02150/INZN根据机床说明书取480MM/MIN；切削加工面L36MMF根据机械加工工艺师手册10，表309查得7，12L。124308MINJMZLTF2工步二半精铣36MM下底面（1）切削深度。1PAM（2）进给量的确定此工序选择YG8硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下D80MM，70MM，D27MM，L36MM，30MM，齿1D1L数Z10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,取FZ010MM/R，。01/FMR（3）切削速度的确定查机械制造技术基础课程设计指南2表5157124M/MIN，计算主轴转速，查机械制造技术基础CV124095/MIN38NR课程设计指导教程3机床主轴转速表，确定N490R/MIN，再计算实际切削速度49031823/MINCV（4）基本时间的确定根据铣床的数据，主轴转速N490R/MIN，工作台进给量MF01490/INZN根据机床说明书取480MM/MIN；切削加工面L36MMMF根据机械加工工艺师手册10，表309查得7，12L124308MINJMZLTF工序8钻通孔1（1）切削深度。PAM（2）进给量和切削速度的确定选硬质合金钻头直柄麻花钻，钻头参数如下，查机械制造技术基础课程设计指南1,42,9DL2表5134，取，086/FR01/FMR，取，根据上面数据，计算主轴转速57/MINCVINCV，查立式钻床Z525主轴转速表，取6013/I34NRN1360R/MIN，计算实际切削速度，。1360417/INCV（3）基本时间的确定，首先查机械制造技术基础课程设计指南2表226，查得钻削机动时间计算公式，NFLTJ2121COT1D（14），2L钻孔深度，所以39LM1L25LIN3406721NFTJ工步9钻的通孔17（1）切削深度。PAM（2）进给量和切削速度的确定根据此孔最终要求的表面粗糙度的要求，确定钻头为硬质合金直柄麻花钻，查表选择如下参数钻头，查表机械制造技术基础课程设计指南117,84,25DLL2表5134，查得，取，查得086/FMR01/FMR，根据以上数据计算主轴转速50/MINCV/INCV，查机械加工工艺师手册10表102，查6124/I37NRTX617卧式镗床主轴转速表，取，再计算实际切削速度10/IR。053/IN1CV（3）基本时间的确定首先查机械制造技术基础课程设计指南2表226，查得钻削机动时间计算公式，NFLTJ2121COT1D（14），钻孔深度，见机械加工工艺师手册2L37LM1L25L10表2842，所以MIN30642NFTJ1工步二扩孔至1780（1）切削深度5PAM（2）进给量和切削速度的确定查机械制造技术基础课程设计指南2表587，确定扩孔钻为YG8硬质合金直柄麻花钻，选，查机械制造技术基础课程设计指南1175,9,30DMLLM2表5128，查得，取，再查机械加工工/FR1/FR艺师手册10表2833，确定，根据以上数据计算主轴转59INCV速，查机械加工工艺师手册10表1059102/I3478NR2，查TX617卧式镗床主轴转速表，取，再计算实际切削速10/MIR度。56/IN10CVM（3）基本时间的确定查机械制造技术基础课程设计指导教程3表226，得扩孔，铰孔工序下的机动时间计算公式，NFLTJ21，扩通孔长度，21COT211DDL4LM1237,43LL见机械加工工艺师手册10表2842，IN40121NFLTJ2工步三精铰至89H（1）切削深度。06PAM（2）进给量和切削速度的确定查机械制造技术基础课程设计指南2表593，确定钻头为硬质合金直柄机用铰刀，参数如下，查机械制造技术基础课程设计指南2表18,2,56DLL5136，查得进给量，取，因为此工步为04/FMR02/FMR精铰，查得，取，根据以上数据计算主轴转1/INCVINCV速，查机械加工工艺师手册10表102，查602348NRTX617卧式镗床主轴转速表，取，再根据主轴转速计算实际的80/MINR切削速度。803145CV（3）基本时间的确定查机械制造技术基础课程设计指导教程3表226，得扩孔，铰孔工序下的机动时间计算公式，NFLTJ21，扩通孔长度，21COT211DDL4LM1237,43LL见机械加工工艺师手册10表2842，IN5108421NFLTJ工序10钻偏内孔30（1）切削深度PAM（2）进给量和切削速度的确定根据此孔最终要求的表面粗糙度的要求，确定钻头为硬质合金直柄麻花钻，查表选择如下参数钻头，查表机械制造技术基础课程设计指南2表13,6,3DLL5134，查得，取，查得048/FMR05/FMR，根据以上数据计算主轴转速40/INCVMINCV，查Z525立式钻床主轴转速表，取126/I3NR，再计算实际切削速度。6/IR13604128/INCVM（3）基本时间的确定首先查机械制造技术基础课程设计指南2表226，查得钻削机动时间计算公式，NFLTJ2121COT1D（14），钻孔深度，见机械加工工艺师手册2L39LM1L24L10表2842，所以MIN3062NFTJ3专用夹具的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。决定设计第5道工序粗铣上端面专用夹具，本夹具将用于X62卧式铣床，2。31定位基准的选择由零件图可知，用一个固定V形块定位外圆，用一个活动V形块定位28外圆，限制工件6个自由度，2632夹紧力大小的确定原则夹紧力大小对于确定夹紧装置的结构尺寸，保证夹紧可靠性等有