气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

1绪论

1.1本设计内容及意义

此次设计是在我们学完了大学全部基础课，技术基础课和专业课以后而进行。

这次设计目标在于使我们把这3年来所学知识进行系统利用。使我们对这3年来

所学知识进行深入巩固。也是一次理论联络实际训练。经过此次设计使我们对设

计加工有了一次很大提升，并使我们对以后工作提供了一次宝贵实践

1.2课题背景知识

1.2.1零件作用

本设计所设计零件是柴油机中摇臂结合部气门摇臂轴支座，它是柴油机上气

门控制系统一个关键零件。直径为18mm孔和直径为16孔用来装配摇臂轴，轴两

端各安装一进、排气气门摇臂。直径为16mm孔内装一个减压轴，用于降低汽缸

内压力，便于开启柴油机。两孔间距56mm,能够确保减压轴在摇臂上打开气门，

实现减压。两孔要求表面粗糙度和位置精度较高，工作时会和轴相配合工伶，起

到支撑作用，直径11孔用M10螺杆和汽缸盖相连，直径3孔用来排油。

1.2.2柴油机相关知识介绍

1.2.2.1柴油机历史

法国出生德裔工程师狄塞尔，在1897年研制成功可供实用四冲程柴油机。因

为它显著地提升了热效率而引发大家重视。起初，柴油机用空气喷射燃料，隶属

装置庞大粗笨，只用于固定作业。二十世纪初，开始用于船舶，19制成第一台船

用二冲程柴油机。1922年，德国博施发明机械喷射装置，逐步替换了空气喷射。

二十世纪20年代后期出现了高速柴油机，并开始用于汽车。到了50年代，部分

结构性能愈加完善新型系列化、通用化柴油机发展起来，以后柴油机进入了专业

化大量生产阶段。尤其是在采取了废气涡轮增压技术以后，柴油机已成为现代动

力机械中最关键部分。

1.2.2.2柴油机种类

①按工作循环可分为四冲程和二冲程柴油机。②按冷却方法可分为水冷和风

冷柴油机。③按进气方法可分为增压和非增压（自然吸气）柴油机。④按转速可

分为高速（大于1000转/分）、中速（300〜1000转/分）和低速（小于300转/

分）柴油机。⑤按燃烧室可分为直接喷射式、涡流室式和预燃室式柴油机。⑥按

气体压力作用方法可分为单作用式、双作用式和对置活塞式柴油机等。⑦按气缸

数目可分为单缸和多缸柴油机。⑧按用途可分为船用柴油机、机车柴油机、车用

柴油机、农业机械用柴油机、工程机械用柴油机、发电用柴油机、固定动力用柴

油机。⑨按供油方法可分为机械高压油泵供油和高压共轨电子控制喷射供油。⑩

按气缸排列方法可分为直列式和V形排列。

1.2.2.3柴油机作用

伴随现代社会进程加紧，柴油机发挥社会作用不可估量，尤其是在社会工业

化以后，柴油机作为动力内燃机一个，在社会各个领域无处不在，工业、农业、

汽车、船舶、公路工程、港口工程等，在这些领域里柴油机发挥着巨大作用，为

社会发明着巨大效益。在这领域中，柴油机所发挥作用也是不尽相同，所以依据

作用需要，柴油机也被设计出了很多个型号，多种型号功率不一样，发挥作用大

小也就不一样，发明出价值也不一样。不过柴油机污染排放也是一个不小社会问

题，伴随社会发展，人类对生活质量要求提升，预示着人类对空气质量要求也在

提升，而高污染排放柴油机肯定不能满足人类这一生活需求，不过柴油机已经是

社会发展不可缺乏一个关键零部分，根本替换柴油机在现在技术条件下似乎还不

太可能。人类智慧永远是无法估量，现代设计师们正在朝着设计出高效率，低排

放，质量轻，生产简单柴油机这一目标奋斗着，而这一目标也将越来越近。伴随

社会需要，多种型号不一，功率不一柴油机生产数量将不停增加，而气门摇臂轴

支座是柴油机上不可或缺一个零件，也就是意味着气门摇臂轴支座生产数量也将

是和日俱增，为了发明出更大效益，设计出轻便，经久耐用，便于生产气门摇臂

轴支座这一零件是很有必需。

1.2.2.4柴油机优点

柴油机含有热效率高显著优点，其应用范围越来越广。伴随强化程度提

升，柴油机单位功率重量也显著降低。为r节能，各国全部在重视改善燃烧

过程，研究燃用低质燃油和非石油制品燃料。另外，降低摩擦损失、广泛采

取废气涡轮增压并提升增压度、深入轻量化、高速化、低油耗、低噪声和低

污染，全部是柴油机关键发展方向。

1.2.3机械制造工艺技术相关知识

1.2.3.1机械加工工艺基础知识

气门摇臂轴支座机械加工工艺规程制订

(1)依据零件图和产品装配图，对零件进行工艺分析

在对气门摇臂周支座进行工艺规程设计时，应掌握该零件在部件或总成中位

置、公用和部件或总成对该笔件提出技术要求，明确冬件关键工作表面，方便在

确定工艺规程过程中采取方法给予确保

掌握零件结构形状、材料、硬度及热处理等情况，了解该零件关键工艺特点,

形成工艺规程设计总体构想。

分析零件上有哪些表面需要加工，和各加工表面尺寸精度、形状精度、位置

精度、表面粗糙度及热处理等方面技术要求；明确哪些表面是关键加工表面，方

便在选择表面加工方法及确定工艺路线时关键考虑；对全部技术要求应进行归纳

整理。

(2)计算零件生产纲领，确定生产类型

依据零件图查表可知，气门摇臂轴支座为轻型零件，依据生产要求将确定该

零件为大批量生产。

⑶确定毛坯种类和制造方法

工件直接安装在工作台或通用夹具上，比如三爪卡盘、四爪卡盘、平口钳、

电磁吸盘等。有时直接安装工件不需另行找正即可夹紧，比如利用三爪卡盘或电

磁吸盘安装工件。

(2)利用专用夹具安装

工件直接安装在为其加工而专门设计和制造夹具中，无需进行找正，就可快

速可靠地确保工件对机床和刀具正确相对位置。此法操作简便，要求工人技术水

平不高。但因专用夹具设计、制造和维修，需要投资，所以在成批生产或大批大

量生产中应用很广。

在金属切削机床上使用夹具统称为机床夹具。其关键作用是可靠地确保工件

加工质量，提升加工效率，减轻劳动强度，充足发挥和扩大机床工艺性能。

(1)确保工件加工精度，稳定产品质量

夹具在机械加工中基础作用就是确保工件相对位置精度。因为采取了能

直接定位夹具，所以，能够正确地确定工件相对于道具和机床切削成形运动

中相互位置关系，不受或少受多种主观原因影响，能够稳定可靠地确保加工

质量。

(2)提升劳动生产率和降低加工成本

提升劳动生产率，降低单件时间定额关键技术方法是增大切削用量和压

缩辅助时间。采取机床夹具，既能够提升工件加工时刚度，有利于采取较大

切削用量，又能够省去划线找正等工作，使安装工作辅助工时大大减小，所

以能显著地提升劳动生产率和降低成本。

(3)改善工人劳动条件

采取夹具后，工件装卸显然比不用夹具方便、省力、安全。使用专用夹

具安装工件，定位方便、快速，夹紧可采取增力、机动等装置，所以能够减

轻工人劳动强度。还可设计保护装置，确保操作者安全。

(4)在流水线生产中，便于平衡生产节拍

工艺工程中，当一些工件所需要工序时间尤其长时，能够采取多工位或

高效夹具等，以提升生产效率，使生产节拍能够比较平衡。

1.2.4.2夹具分类

(1)按夹具所在机床功用范围分

机床夹具：指各类机床上使用通用夹具或针对某产品设计专用夹具，有车床

夹具、磨床夹具、铳床夹具等。

自动线夹具：自动线上所使用夹具，有自动线固定夹具和随行夹具。

(2)按夹具通用特征分

通用夹具：指已经标准化，在一定范围内可用于加工不一样工件夹具。

专用夹具：指专为某一工件某道工序加工而专门设计和制造夹具。

组合夹具：指按某一工件某道工序加工要求，由一套事先制造好标准元件和

部件组装而成夹具。

可调夹具：有通用可调夹具(调整或更换部分定位元件或夹紧元件而形成夹

具)和成组夹具(专为成组加工工艺中某一组零件而设计夹具)

1.2.4.3夹具组成

(1)定位装置

其作用是使工件在夹具中占据正确位置。

(2)夹紧装置

其作用是将工件压紧夹牢，确保工件在加工过程中受到切削力作用时不离开

已占据正确位置。

(3)夹具体

其作用是将夹具全部元件连接成一个整体，是机床夹具基础件。

(4)其它装置或元件：如分度装置、对刀元件等

1.2.4.4夹具设计特点

(1)针对性强，设计人员必需全方面掌握工艺和生产现场实际情况。专用

夹具是为某零件某工序设计，设计人员必需全方面了解和掌握产品零件要求,

工艺工程安排和所使用机床、刀具，铺具具体情况才可能提出合理可行最好

方案，确定最合理定位、夹紧装置。

(2)确保加工质量和劳动生产率是夹具设计两项关键任务，而确保加工质

量乂是第一位。所以，设计时应关键把住定位方案确实定和精度分析这两道

关。对于制造精度要求不高零件，其夹具设计应该关键确保提升劳动生产率

和改善劳动条件。

(3)夹紧机构对整个夹具结构起决定性作用。夹紧装置结构形式和种类很

多，选择灵活性很大，尤其是夹紧装置中力源及传动机构设计对夹具结构影

响最大。所以，在一样能确保工序要求情况下，每个人设计结构可能大不相

同。而不一样复杂程度家俱在不一样生产规模条件下其经济效果也不一样，

设计人员必需使自己设计和生产规模相适应，不可片面追求高精度而忽略了

经济性。

(4)夹具制造多属于单件生产，所以，设计时应考虑采取组合加工，修配

和调整等方法来确保夹具制造精度，尽可能地考虑设置修配和调整步骤，而

不能完全依靠用完全交换措施确保制造精度。

(5)设计周期短，通常不进行强度刚度计算。夹具设计是直接为产品生产

服务生产技术准备工作，其设计周期要求短，所以设计时多采取参考法或是

凭经验确定措施来确保受力件强度和刚度，通常不进行具体计算，有时采取

简便公式或用图表做为设计参考。倒是应注意，在设计部分含有较高精度夹

具时，应该对定位精度、夹紧力等进行必需计算和分析。

1.2.4.5设计基础要求

夹具设计标准是经济和使用，它能够概括为“好用、好造、好修”这六

个字，其中好用关键，但好用也必需以不脱离生产现场实际制造和维修水平

为前提。具体要求为：

(1)夹具结构应和其用途和生产规模相适应，正确处理好质量、效率、方

便性和经济性四者关系。

(2)确保工件精度。

(3)确保使用方便，要便于装卸、便于夹紧、便于测量、便于观察、便于

排屑排液、便于安装运输，确保安全第一。

(4)注意结构工艺性，对加工、装配、检验和维修等问题应通盘考虑，以

降低制造成本。

2气门摇臂轴支座机械加工工艺规程设计

2.1零件工艺分析及生产类型确实定

2.1.1零件结构

本设计所设计零件是1105柴油机中摇臂结合部气门摇臂轴支座，它是哭油机

上气门控制系统一个关键零件。直径为18mm孔用来装配摇臂轴，轴两端各安装

一进、排气气门摇臂。直径为16mm孔内装一个减压轴，用于降低汽缸内压力，

便于开启柴油机。两孔间距56mm,能够确保减压轴在摇臂上打开气门，实现减

压。两孔要求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

作用，直径11孔用M10螺杆和汽缸盖相连,直径3孔用来排油，各部分尺寸零

件图中具体标注。

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图2.1气门摇臂轴支座零件图

2.1.2零件工艺分析

经过对气门摇臂*•日支座零件图重新绘制，知原图样视图正确、完整，尺寸、

公差和技术要求齐全。经过对零件图具体审阅，该零件基础工艺情况已经大致掌

握。关键，艺情况以「叙述：

零件材料为HT2(X),灰铸铁生产工艺简单，储造性能优良，不过塑性较差、

脆性较高、不适合磨削，而且加工面关键集中在平面加工和孔加工。依据对零件

图分析，该零件需要加工表面和加工表面之间位置要求以下：

(1)022夕卜圆上端面和和此孑L相通加1通孑L，粗糙度均为12.5；

(2)36mm下端面，依据零件总体加工特征，366mm为整个机械加工过程中关

键基准面，粗糙度为12.5,所以在制订加工方案时候应该首先将此面加工出来；

(3)028外圆前后端面,粗糙度为12.5；前后端面倒外45°角,粗糙度为12.5；

和刎8通孔，在这里因为如8通孔所要求精度较高，所以该孔加工是一个难点，其

所要求表面粗糙度为1.6,且该孔轴线和36mm下端面平行度为0.05,且该孔轴线

圆跳动公差为0.1需要选择合适加工方法来达成此孔加工技术要求。

(4)026前后端面，粗糙度为2.5；前后端面倒前45°角,粗糙度为12.5；和-6

通孔，。16通孔一样也是本零件加工一个比较关键部分，观察零件图就能够知道,

例6孔要求表面粗糙度和位置精度和例8通孔一样全部是比较高，刎6通孔表面粗

糙度为1.6,孔轴线和36mm地面平行度为0.05；

经过上面零件分析可知，36mm下端面和022上端面表面粗糙度要求全部不是

很高，所以全部不需要精加工来达成要求，而且这两个面也是整个加工工程中关

键定位基准面，所以能够粗加工或半精加工出这两个面而达成精度要求，再以此

作为基准采取专用夹具来对其它表面进行加工，而且能够愈加好确保其它表面位

置精度要求。总看来，该零件并没有复杂加工曲面，属于较为简单零件，所以依

据各加工表面技术要求采取常规加工工艺均可确保，简单工艺路线安排以下：将

零件定位夹紧，加工出36mm下端面和。22上端面，并钻出通孔，然后再以这

先加工出来多个表面为基准定位，力口工出。28和。26外圆端面，并钻出。18和例6这

两个精度要求比较高空，最终翻转零件，深孔加工出娟斜油孔。

2.1.3确定零件生产类型

零件生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度

分类，它对工艺规程制订含有决定性影响。生产类型通常可分为大量生产、成批

生产和单件生产三种类型，不一样生产类型由着完全不一样工艺特征。零件生产

类型是按零件年生产纲领和产品特征来确定。生产纲领是指企业在计划期内应该

生产产品产量和进度计划。年生产纲领是包含备品和废品在内某产品年产量。零

件生产纲领N可按下式计算：

N=QMl+a%）（l+b%）

N——零件生产纲领

Q一一产品年产量

m一—每台（辆）产品该零件数量

a%-----备品率，通常取2%-4%

b%——废品率。通常取0.3%-0.7%

依据」一式就能够计算求得出零件年生产纲领，再经过查表，就能确定该冬件生产

类型。

依据本零件设计要求，Q=10000台，m=l件/台，分别取备品率和废品率3%

和0.5%,将数据代入生产纲领计算公式得出N=10351件/年，零件质量为0.27kg,

依据《机械制造技术基础课程设计指导教程》⑶表1-3,表1-4可知该寻件为轻型

零件，本设计零件气门摇臂轴支座生产类型为大批量生产。

2.2选择毛坯种类，绘制毛坯图

2.2.1选择毛坯种类

毛坯种类选择不仅影响毛坯制造工艺及费用，而且也和零件机械加工工艺和

加工质量亲密相关。为此需要毛坯制造和机械加工两方面工艺人员亲密配合，合

理地确定毛坯种类、结构形状，并绘出毛坯图

2.2.1.1常见毛坯种类

常见毛坯种类有以下多个：

⑴铸件

对形状较复杂毛坯，通常可用铸造方法制造。现在大多数铸件采取砂型铸造,

对尺寸精度要求较高小型铸件，可采取特种铸造，如永久型铸造、精密铸造、压

力铸造、熔模铸造成和离心铸造等。多种铸造方法及工艺特点见表2.1

表2.1毛胚尺寸及机械加工余量

毛胚最大质最小厚材料生产方精度等尺寸公差表面形状复杂

制造量/kg度/mm法级值/mm粗糙度

方法度

（TT）

手工不限制铁钛合单间小最复杂

铸造3-5金，有色批量生14-161-8

砂金属及其产

机械至2503-5合金14左1-3最复杂

铸造右

砂

永久至1001.511-120.1-0.512.5简单

性铸大批量

造生产

离心通常关键旋转

铸造2003-515-161-812.5体

压铸10-160.5（锌）锌，铝，由模子制

1.0（其镁，铜，造难易而

它）锡，铅各11-120.05-0.156.3定

金属合金

熔模小型零切屑困难单件生复杂

铸造件0.8材料产及成0.05-0.225

批生产

壳模至2001.5铸铁，有小批至12-1412.5-6.复杂

铸造色金属大量3

自由不限制不限制铸素钢，单件及14-161.5-2.5简单

铸造合金钢小批量

生产

模锻通常至2.512-140.4-2.512.5有锻模铸

100碳素钢，成批及造难易而

精密通常1.5合金钢及大批量11-120.05-0.16.3-3.2定

模锻100合金生产

(2)锻件

锻件毛坯因为经铸造后可得到连续和均匀金属纤维组织。所以锻件力学性能

很好，常见于受力复杂关键钢质零件。其中自由锻件精度和生产率较低，关键用

于小批生产和大型锻件制造。模型铸造件尺寸精度和生产率较高，关键用力产量

较大中小型锻件。

(3)型材

型材关键有板材、棒材、线材等。常见截面形状有圆形、方形、六角形和特

殊截面形状。就其制造方法，又可分为热轧和冷及两大类。热轧型材尺寸较大，

精度较低，用于通常机械零件。冷拉型材尺寸较小，精度较高，关键用于毛坯精

度要求较高中小型零件。

(4)焊接件

焊接件关键用于单件小批生产和大型零件及样机试制。其优点是制造简单、

生产周期短、节省材料、减轻重量。但其抗振性较差，变形大，需经时效处理后

才能进行机械加工。

(5)其它毛坯

其它毛坯包含冲压件，粉末冶金件，冷挤件，塑料压制件等。

2.2.1.2毛坯选择标准

选择毛坯时应该考虑以卜多个方面原因:

(1)零件生产纲领

大量生产零件应选择精度和生产率高毛坯制造方法，用于毛坯制造昂贵费用

可由材料消耗降低和机械加工费用降低来赔偿。如铸件采取金属模机器造型或精

密铸造；锻件采取模锻、精锻；选择冷拉和冷轧型材。单件小批生产时应选择精

度和生产率较低毛坏制造方法。

(2)零件材料工艺性

比如材料为铸铁或青铜等零件应选择铸造毛坯；钢质零件当形状不复杂，力

学性能要求又不太高时，可选择型材；关键钢质零件，为确保其力学性能，应选

择铸造件毛坯。

(3)零件结构形状和尺寸

形状复杂毛坯，通常采取铸造方法制造，薄壁零件不宜用砂型铸造。通常见

途阶梯轴，如各段直径相差不大，可选择圆棒料；如各段直径相差较大，为降低

材料消耗和机械加工劳动量，则宜采取铸造毛环，尺寸大零件通常选择自由铸造,

中小型零件可考虑选择模锻件。

(4)现有生产条件

选择毛坯时，还要考虑本厂毛坯制造水平、没备条件和外协可能性和经济性

等。

2.2.1.3毛坯形状及尺寸

毛坯形状和尺寸关键由零件组成表面形状、结构、尺寸及加工余量等原因确

定，并尽可能和零件相靠近，以达成降低机械加工劳动量，努力争取达成少或无

切削加工。不过，因为现有毛坯制造技术及成本限制，和产品零件加工精度和表

面质量要求愈来愈来高，所以，毛坯一些表面仍需留有一定加工余量，方便经过

机械加工达成零件技术要求。

2.2.2确定毛坯尺寸及机械加工总余量

依据零件图计算零件轮廓尺寸为长83mm,宽37mm,高62mm。

查阅《机械制造技术基础课程设计指导教程》⑶表2-1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CT8-CT12,取铸件公差等

级为CT10。

再依据毛坯铸件基础尺寸查阅《机械制造技术基础课程设计指导教程》⑶表

2-3,按前面己经确定铸件公差等级CT10差得对应铸件尺寸公差。

查阅《机械制造技术基础课程设计指导教程》⑶表2-5按铸造方法为砂型铸

造机器造型，材料为灰铸铁，住得铸件所要求机械加工余量等级为E-G,将要求机

械加工余量等级确定为G,再依据铸件最大轮廓尺寸查阅《机械制造工艺设计简

明手册》［向表2-4要求铸件机械加工余量。

因为所查得机械加工余量适适用于机械加工表面Ra>1.6/nm,Ra<1.6〃m力口

工表面，机械加工余量要合适放大。分析本零件,除了例8和a6R4=1.6〃加外，

没有一个加工表面表面粗糙度是小于16也就是全部加工表面2L6〃〃7.所以

通常情况下这些表面毛坏尺寸只需将零件尺寸加上所查得余量值即可，不过因为

大部分表面加工全部需经过粗加工和半精加工，所以余量将要放大，这里为了机

械加工过程方便，除了孔以外加工表面，将总加工余量统一为一个值。以下表：

表2.1毛坯尺寸及机械加工总余量表

加工基础铸件尺寸机械加工总余量铸件

表面尺寸公差尺寸

39mm2.6447±1.3

。22上端面

36mm下端面39mm2.6447±1.3

39mm2.6445±1.3

。28前端面

37mm2.6445±1.3

。28后端面

16mm2.2424±1.1

。26前端面

16mm2.2424±1.1

。26后端面

2.2.3设计毛坯图

(1)确定铸造斜度依据《机械制造工艺设计简明手册》［⑶表2-6本零件毛坯

砂型铸造斜度为3°〜5、

(2)确定分型而因为毛坯形状对称，且最大截而在中间截面，为了起模和便于

发觉上下模在铸造过程中错移，所以选择前后对称中截面为分型面。

(3)毛坯热处理方法为了去除内应力，改善切削性能，在铸件取出后进行机械

加工前应该做时效处理。

2.2.4绘制毛坯图

£3

Mt

\加上

2.W,

图2.2气门摇臂轴支座毛坯图

2.3选择加工方法，制订工艺路线

2.3.1定位基准选择

2.3.1.1基准种类

基准就是“依据”意思。零件图样、零件或工艺文件上，必需依据部分指定

点、线或面，来确定另部分点、线或面位置，这些作为依据点、线或面称为基准。

根据基准不一样功用，将其分为设计基准和工艺基准两大类。

(1)设计基准

设计图样上所采取基准，称为设计基准。以下图所表示轴套轴线就是各外圆

和内孔设计基准，端面A是端面B、C设计基准，

(2)工艺基准

采在工艺过程中所采取基准，称为工艺基准。工艺基准按其用途不一样，又

分为装配基准、测量基准和定位基准。

(3)装配基准

装配时用来确定零件或部件在产品中相对位置所采取基准，称为装配基准。

上图轴套内孔就是装配基准。

(4)测量基准

测量时所用基准，称为测量基准。图轴套内孔是检验中40外圆径向跳动测量

基准；表面A是检验长度L、1测量基准。

(5)定位基准

在加工中用作定位基准，称为定位基准。下图机体在加工4、5孔时用底面3

安装在夹具上，底面就是定位基准。需要说明是，工件上作为定位基准点、线，

通常是用具体表面来表现。比如孔轴线是用孔表面来表现。所以，定位基准可统

称为定位基面。

2.3.1.2定位基准选择

维工件在加工过程中，若是以未经加工过毛坯面作为定位基准表面，称此种

基准面为粗基准；若是已经加工过表面，称为精基准

(1)粗基准选择

①选择不需加工表面作粗基准

②选择加工余量和公差最小表面作粗基准

③选择光洁、平整、面积足够大，

④装夹稳定表面作粗基准

⑤粗基准通常只能使用一次

⑥精基准选择

(2)在第一道工序以后，就应该使用精基准定位，其选择标准以下：

①基准重合标准

②基准统一标准

③选择面积较大、精度较高、安装稳定可靠表面作精基准

④自为基准

⑤互为基准

夹具作为机械加工工艺系统关键组成部分，在机械加工中占有十分关键地位。

工件在加工前必需确立在机床上占据位置，以使加工后达成工件加工要求。

依据上述定位基准选择标准，分析本零件，依据气门摇臂轴支座零件图，本

零件时带有孔形状比较简单零件，孔例8、孔。16和孔。11均为零件设计基准，均

可选为定位基准，而且孔。18和孔例6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终进行，为遵照“基准重合”标准，所以选择优异行加

工。11孔和加工后36mm下底面作为精基准，在该零件需要加工表面中，因为外圆

面上有分型面，表面不平整有飞边等缺点，定位不可靠，应选。28外圆端面及未

加工36mm下端面为粗基准。

232.零件表面加工方法选择

依据本零件图上所标注各加工表面技术要求，查《机械制造工艺设计简明手

册》［⑶表1.4-7,表1.4-8,经过对各加工表面所对应各个加工方案比较，最终确

定本零件各加工表面加工方法以下表:

表2.2气门摇臂轴支座各加工表面方案

需加工表面尺寸精度等级表面粗糙度RA/um加工方案

。22上端面IT1412.5um粗铳

36mm下端面IT126.3um粗铳一半精铳

。28前端面IT113.2um粗铳一半精铳

。28后端面IT113.2um粗铳一半精铳

。26前端面IT1412.5um粗铳

。26后端面IT1412.5um粗铳

1通孔IT1412.5um钻

姆偏10°内孔IT1412.5/am钻

亚8产通孔IT81.6um钻一扩一粗钱一精钱

加6丁“通孔IT8L6um钻一扩一粗较一精较

2.3.3加工阶段划分

本零件气门摇臂粕支座加工质量要求较高，可将加工阶段分为粗加工，半精

加工多个阶段。

在粗加工阶段，首先将精基准备好，也就是先将36mm下端面和。11通孔加工

出来，使后续工序全部能够采取精基准定位加工，确保其它加工表面精度要求；

然后粗傥粗基准。22上端面、。28外圆前后端面、。26外圆前后端面，在半精加工

阶段，完成对。28外圆前后端面半精铳，钻一扩一粗钱一精较出018对”通孔和

。16丁”通孔，并钻出娟偏1()“内孔。

2.3.4工序集中和分散

本零件采取工序集中标准安排零件加工工序。本零件气门摇臂轴支座生产类

型为大批量生产，能够采取多种机床配以专用工具、夹具、以提升生产率；而且

利用工序集中标准使工件装夹次数少，不仅可缩短辅助时间，而且因为在一次装

夹中加T了很多表面，有利干确保各加T表面之间相对位置精度要求.

2.3.5工序次序安排

23.5.1机械加工次序

(1)遵照“先基准后其它”标准，首先加工精基准，即在前面加工阶段先加工

36mm下端面和1通孔。

(2)遵照“先粗后精”标准，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。

(3)遵照“先主后次”标准，先加工关键表面丝8和026外圆前后端面，如6廿"

通孔，。18―27通孔，后加工次要表面娟偏10°内孔。

(4)遵照“先面后孔”标准，先加工36mm下端面，。221:端面，后加工。11通孔；先加

工。28和。26外圆前后端面，后加工加6广“通孔，。阂3通孔。

235.2热处理工序

机械加工前对铸件毛坯进行时效处理，时效处理硬度HBS187-220,时效处理

关键目标是消除铸件内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能，这么能够提升毛

坯进行加工切削性能。

辅助工序

毛坏铸造成型后，应该对铸件毛坏安排清砂工序，并对清砂后铸件进行一次

尺寸检验，然后再进行机械加工，在对本零件全部加工工序完成以后，安排去毛

刺、清洗、终检工序。

2.3.6确定工艺路线

在综合考虑上述工序次序安排标准基础上,确定了该气I1摇臂轴支座零件工

艺路线以下:

图2.3定位面，加工面代号指示图

工序I:铸造；

工序H：清砂，检验；

工序III：时效处理HBS187-22()

工序M以36mm下底面C和。28外圆端面G或F定位,粗铳022上端面A；

工序V：以粗铳后。22上端面A和。28外圆端面G或F定位，粗铳36mm下底

面C；半精铳36mm下底面C；

工序VI：以加工后36mm下端面C,36mm底座左端面B和。28端面G或F

定位，钻。II通孔；

工序VII：以加工后如1内孔表面H,以加工后36mm下端面C和。28后端而G

定位，粗铳。28前端面F,粗铳四6前端面T,半精铳。28前端面F；

工序VIII：以加工后加1内孔表面H,以加工后36mm下端面C和028前端面定

位F,粗铳。26后端面J,粗铳028后端面G,半精铳028后端面G；

工序IX：以加工后加I内孔表面H,以加工后36mm下端面V,。28端面G或

F定位，钻一扩一粗较一精较。18廿旧通孔，并倒角;

工序X：以加工后内孔表面G,以加工后36mm下端面C,。28端面G或

F定位,钻一扩一粗钱一精钱。16打।通孔，并倒角；

工序XI：以。22上端面A偏10上口028端面G或F定位,钻娟偏10°内孔

工序XII：钳工去毛刺，清洗；

工序X1H：终检。

2.3.7加工设备及工艺装备选择

机床及工艺装备选择是制订工艺规程一项关键工作，它不仅直接影响工件加

工质量，而且还影响工件加工效率和制造成本。

(1)机床选择标准

机床加工尺寸范围应和零件外廓尺寸相适应；

机床精度应和工序要求精度相适应；

机床功率应和工序要求功率相适应；

机床生产率应和工件生产类型相适应；

还应和现有设备条件相适应。

(2)夹具选择

本零件生产类型为大批量生产，为提升生产效率，所用夹具应为专用夹具。

(3)刀具选择

刀具选择关键取决于工序所采取加工方法、加工表面尺寸、工件材料、所要

求精度和表面粗糙度、生产率及经济性等。在选择时应尽可能采取标准刀具，必

需时可采取符合刀具和其它专用刀具。

(4)量具选择

量具关键依据生产类型和所检验精度来选择。在单件小批量生产中应采取通

用量具，在大批量生产中则采取多种量规和部分高生产率专用量具。查《机械制

造工艺设计简明手册》“书所选择加工工艺装备以下表所表示：

表2.3气门摇臂轴支座加工二艺装备选择

工序号机床设备刀具量具

工序I铸游标卡尺

工序11检（免填）游标卡尺

工序III热处理游标卡尺

工序w铳卧式铳床X61硬质合金端铳刀游标卡尺

工序V铳卧式铳床X61硬质合金端铳刀游标卡尺

工序VI钻立式钻床Z525直柄麻花钻。11k尺、塞规

工序VII铳卧式铳床X61硬质合金端铳刀游标卡尺

工序vm铳卧式铳床X61硬质合金端铳刀游标卡尺

麻花钻、扩钻、机用

工序IX钻TX617卧式镇床内径千分尺，塞规

较刀

麻花钻、扩钻、机用

工序X钻TX617卧式镶床内径千分尺，塞规

校刀

工序XI钻立式钻床Z525直柄麻花钻。3塞规

工序XU钳游标卡尺

（免填）内径千分尺、游标卡

工序xni检

尺、塞规

2.3.8工序间加工余量确实定

查《机械制造技术基础课程设计指导教程》⑶表2-28,表2-35,并综合对毛

坯尺寸和已经确定机械加工工艺路线分析，确定各工序间加工余量以下表：

表2.4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丁/mtn

工序IV1粗铳。22上端面A4

1粗铳36mm下底面C3

工序V

2半精铳36mm下底面C1

工序VI1钻加1通孔11

1粗铳。28前端面F3

工序序2粗铳。26前端面I4

3半精铳。28前端面F1

1粗铳放26后端面J4

工序VUI2粗铳。28后端面G3

3半精铳。28后端面G1

1钻刎7通孔17

2扩孔至例7.850.85

工序IX

3用钱至例7.940.09

4精钱至。18”90.06

1钻。15通孔15

2扩孔至。15.850.85

工序X

3粗钱至。15.950.10

4精较至例6H90.05

工序XI1钻媚偏10°内孔3

2.3.9切削用量和基础时间定额确实定

工序VI粗铳姆2上端面A

⑴切削深度ap=4mm。

(2)进给量确实定此工序选择YG6硬质合金端铳刀，查表选择硬质合金端铳

刀具体参数以下：D=80mm,D)=70mm,d=27mm,L=36mm,L{=30mm,齿数

z=10,依据所选择X61卧式铳床功率为4KW,查《机械制造技术基础课程设计指

南》⑵表5-146,得f二二0.20-0.09mm/z取fz=0.20mm/r/=0.20x10=-。

(3)切削速度确实定依据所知工件材料为HT200,硬度HBS187-220,依据《机

械加工工艺师手册》「匈表30-23,选择切削速度匕=65m/min。

计算主轴转速〃=65X1000=25匕/min,查《机械制造基础课程设计基础教程》⑶

3.14x80

表4-18得n=255r/min,然后计算实际v="314入8()_曰机/min

'1000

(4)基础时间确实定

铳削常见符号以下：

z——铳刀齿数

fz一一铳刀每齿进给量，mm/z

Zwz---工作台水平进给量，mm/min

fM----工作台进给量，mm/min,fM=f.nz

----铳削宽度，mm

a

P一一铳削深度，mm

d一一铳刀直径，mm

查《机械制造技术基础课程设计指南》⑵表2-28得此工序机动时间计算公式:

/+4+I)

f.Mz

依据铳床数据，主轴转速n=255r/min,工作台进给量

JM=/-xx=0.2x1Ox255=510mm/min。

依据机床说明书取fM=480mm/min；切削加工面L=22mm

依据《机械加工工艺师手册》03,表30-9查得4=7,

=l+4+k=空=0.06min。

」480

工序V加工36nlm下端面

工步一粗铳36mm下底面C

(1)切削深度与=3，〃机。

(2)进给量确实定此工序选择YG6硬质合金端铳刀，查表选择硬质合金端铳

刀具体参数以下：D=80mm,D)=70mm,d=27mm,L=36mm,L{=30mm,齿数

z=10,依据所选择X61卧式铳床功率为4KW,查《机械制造技术基础课程设计指

南》⑵表5T46,得/二=0.20-0.09/ww/z取fz=0.20mm/r/=0.2()xl()=2mm/r。

(3)切削速度确实定依据所知工件材料为HT200,硬度HBS187-220,依据《机

械加工工艺师手册》□刊表30-23,选择切削速度％=65m/min。

计算主轴转速〃=65x1000=258"min,查《机械制造技术基础课程设计指导教

3.14x80

程》⑶表4-18得n=255r/min,然后计算实际v=255x3.14x80_/min

°1(X)0

(4)基础时间确实定依据铳床数据，主轴转速n=255r/min,工作台进给量

/.xzx/2=0.2x10x255=510m/72/min

依据机床说明书取=480mm/min；切削加工面L=36mm

依据《机械加工工艺师手册》［⑷，表30-9查得/1+/广7,

/+/,+/_43

2=0.08min

工步二半精铳36mm下底面C

⑴切削深度ap=1/777/7o

(2)进给量确实定此工序选择YG8硬质合金端铳刀，查表选择硬质合金端铳

刀具体参数以下：D=8()mm,=70mm,d=27nim,L=36mm,=3()mm,齿数

z=10,依据所选择X61卧式铳床功塞为4KW,取fz=0.10mm/r,

/=0.1Ox10=/r。

(3)切削速度确实定查《机械制造技术基础课程设计指南》⑵表5-157

vf=124m/min,计算主轴转速〃=小则也=495”min,查《机械制造技术基础

3.14x80

课程设计指导教程》⑶机床主轴转速表，确定n=490”min,再计算实际切削速度

「490x3.14x8。=⑵加由皿

c1000

(4)基础时间确实定依据铳床数据，主轴转速n=49(h7min,工作台进给量

tM=/,xzxn=0.1xl0x490=490mm/min

依据机床说明书取Zw依80mm/min；切削加工面L=36mm

依据《机械加工工艺师手册》03表30-9查得乙+/2=7,

T=/+/|+；2=—=0.08min

'、加480

工序VI钻加1通孔

(1)切削深度ap=\\mmo

⑵进给量和切削速度确实定选硬质合金钻头直柄麻花钻，钻头参数以下:

d=1\mm,L=142mmyL}=94/?????,查《机械制造技犬基础课程设计指南》⑵表5-134,

f=0.08〜0.16/77/7//r,XZf=0Amni/r,vr=50-70/?z/min,取匕=60m/min,

依据上面数据，计算主轴转速”黑翳=„皿查立式钻床Z525主轴

136()x3J4x11

转速表，取n=1360r/min,计算实际切削速度，v==/mino

'1000

(3)基础时间确实定，首先查《机械制造技术基础课程设计指南》⑵表2-26,

查得钻削机动时间计算公式，TjJh"：/,=-cot^+(l-2),l.=(C4),

fxn2

钻孔深度I=39mm,/)=3,/2=5,所以

T.=1+L+‘2==034niin

Jfxn1360xO.l

工序VII粗铳和半精铳端面

工步一粗铳。28前端面F

(1)切削深度ap=3mm。

(2)进给量确实定此工序选择YG6硬质合金端铳刀，查表选择硬质合金端铳

刀具体参数以下：D=80mm,=70mm,d=27mm,L=36mm,=3()mm,齿数

z=10,依据所选择X6I卧式铳床功率为4KW,瓷《机械制造技术基础课程设计指

南》⑵表5-146,得f,=0.20-0.09/加/z取fz=0.20mm/rf=0.20x10=2mm/r<>

(3)切削速度确实定依据所知工件材料为HT200,硬度HBS187-220,依据《机

械加工工艺师手册》""表30-23,选择切削速度％=65m/min。

计算主轴转速〃=&x100°=258r/min，查《机械制造技术基础课程设计指导教

3.14x80

程》⑶表4-18得n=255r/min,然后计算实际匕二咨史上卫处=64,〃/min。

,1000

(4)基础时间确实定查《机械制造技术基础课程设计指南》⑵表2-28得此工

序机动时间计算公式：

I++1

T.=——!~2-

J九

依据铳床数据，主轴转速n=255r/min,工作台进给量

fM=f.xzxn=0.2x10x255=510/wzz/min.

依据机床说明书取Zw=480mm/min；切削加工面L=28mm

依据《机械加工工艺师手册》叫表30-9查得

/+/,+/21o.07mino

「2==

Zwz480

工步二粗铳。26前端面I

(1)切削深度ap=4mm。

(2)进给量确实定此工序选择YG6硬质合金端铳刀，查表选择硬质合金端铳

刀具体参数以下：D=80mm,=70mm,d=27mm,L=36mm,=30mm,齿数

z=l(),依据所选择X61卧式铳床功率为4KW,查《机械制造技术基础课程设计指

南》⑵表5-146,得/产0.20-0.09mm/z取fz=0.20mm/rf=0.20xl0=2mmIr。

(3)切削速度确实定依据所知工件材料为HT200,硬度HBS187-220,依据《机

械加工工艺师手册》［⑹表30-23,选择切削速度%=65m/min°计算主相转速

n=65X1000=258r/min,瓷《机械制造技术基础课程设计指导教程》⑶表4-18

3.14x80

得n=255r/min,然后计算实际匕.==64mlmin。

,1000

(4)基础时间确实定查《机械制造技术基础课程设计指南》⑵表2-28得此工

序机动时间计算公式：

Z+Z1+Z

T=——!2