气门摇臂轴支座毕业论文

1、毕毕 业业 设设 计计 学生姓名：学生姓名：= 学学号：号：= 专专业：机电一体化业：机电一体化 指导老师：指导老师：= 完成时间：完成时间：20122012 年年 3 3 月月 2828 日日 摘要摘要 该设计是从老师布置课题、搜集资料、自我设计选材加工直至完成整个零件 加工的工艺过程；系统介绍了加工零部件所需的步骤及工艺流程。本人在此次毕 业设计中着重于理论与实际相结合的原则， 将所学的理论知识能充分在此次的设 计中得以展现。 在设计当初本人经深思熟虑选择了发动机上的零部件“摇臂座”作为本次 的课题，针对其在产品上的功能用途及特点，首先确定其工艺方案；再选择其材 料；最后对其进行加工工艺设

2、计。在设计过程中遇到了种种挫折及困难，真正体 会到了一个产品零部件的生产是需要凝结多少人的智慧与辛血， 在此本人要感谢 那些在我设计当中给予我帮助的那些人！ 关键词：工艺过程、工艺流程、工艺方案、工艺设计关键词：工艺过程、工艺流程、工艺方案、工艺设计 1 1.1. 零件的分析零件的分析 1.11.1 零件的作用零件的作用 题目所给的零件是气门摇臂轴支座。是柴油机的一个主要零件,.直径为 18 的孔和直径为 16 的孔用来装摇臂, 两孔要求的表面粗糙度和位置精度比较高， 工作时会轴相配合工作，起支撑作用,直径为 11 的孔用来装支持轴,直径为 3 的 孔主要用来排油。各部分尺寸如下图： 1.21

3、.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 零件的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、 脆性高， 不适合磨削，为此以下是零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置 要求： 1.2.11.2.1 零件材料零件材料 HT200。切削加工性良好，只是脆性材料，产生崩碎切屑加工中有冲击。选择 刀具参数时可适当减小前角以强化刀刃即可；刀具材料选择范围较大，高速钢及 YG 硬质合金均可胜任。 2 1.2.21.2.2 组成表面分析组成表面分析 11 圆孔及其上下端面， 16 内孔及其两端面， 18 内孔及其两端面， 3 斜孔，倒角，各外圆表面，各外轮廓表面。 1.2.31.2.3 主要

4、表面分析主要表面分析 16、 18 孔用于支承零件，为工作面，孔表面粗糙度要求Ra1.6 m， 11 孔底面为安装（支承）面，亦是该零件的主要基准。 1.2.41.2.4 主要技术要求主要技术要求 16 内孔轴心与底面 A 的平行度保持在 0.05mm 以内； 18 内孔轴心与底面 A 的平行度保持在 0.05mm 以内； 18 内孔两端面与顶面 B 的跳动保持在 0.1mm 以内。 由上面分析可知，可以精加工28和26的外圆端面，然后以此作为基准采 用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。 再根据各加工方法的经济精度及 机床所能达到的位置精度，并且此零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术

5、 要求采用常规的加工工艺均可保证，简单安排如下： 将零件定位后再夹紧，加工出28和26的外圆端面，并钻出18和16d 的 孔，两孔的轴线互为基准，再以此加工出22的上端面和36mm 的下表面，然后 钻出11的通孔，最后翻转零件，深孔加工出 3 的斜油孔。 2.2.毛坯的选择与设计毛坯的选择与设计 2.12.1 确定毛坯种类确定毛坯种类 本零件选取的材料是 HT200，而且此零件外形较为简单，又属于中批生产， 若选砂型手工造型生产，则效率低，铸件质量差，也不宜采用费用高，生产周期 长的铸造复杂形状毛坯的熔模铸造，最后确定采用砂型机器造型，它有较高的生 产效率，也能满足毛坯质量要求。 2.22.2

6、 确定铸件加工余量确定铸件加工余量 2.2.12.2.1 求最大轮廓尺寸求最大轮廓尺寸 根据零件图计算轮廓的尺寸，长 83mm，宽 37mm，高 62mm。 2.2.22.2.2 选择铸件公差等级选择铸件公差等级 查手册铸造方法按机器造型，铸件材料按灰铸铁，得铸件公差等级为 812 级取为 10 级。 2.2.32.2.3 求铸件尺寸公差求铸件尺寸公差 3 公差带相对于基本尺寸对称分布。 2.2.42.2.4 求机械加工余量等级求机械加工余量等级 查手册铸造方法按机器造型、铸件材料为 HT200 得机械加工余量等级 E-G 级选择 F 级，查表得机械加工余量等级取 8 级。 2.32.3 定毛

7、坯尺寸定毛坯尺寸 上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度 Ra1.6m。Ra1.6m 的表面，余量要适当加大。分析本零件，加工表面 Ra1.6m，因此这些表面 的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查的余量即可。（由于有的表面只需粗加工， 这时可取所查数据的小值）用查表法确定铸造各表面的的加工总余量，如下表： 简图加工表 面 基本尺 寸 39 铸件尺机 械 加铸 件 尺 寸公差工 余 量寸 (单侧) 2.63 451.3 22 上 端面 36 下端 面 39 37 2.6 2.6 3 3 431.3 28 上 端面 28 下 端面 372.63 26 上 端面 162.23 221.1 26 下

8、 端面 毛坯图 162.23 确定拔模斜度 ： 根据机械制造工艺设计手册查出拔模斜度为110。 确定分型面： 由于毛坯形状前后对称，且最大截面在中截面，为了起模及便 于发现上下模在铸造过程中的错移所以选前后对称的中截面为分型面。 毛坯的热处理方式 ： 为了去除内应力，改善切削性能，在铸件取出后要做时效 处理。 4 3.3.工艺规程的设计工艺规程的设计 3.13.1 选择定位基准选择定位基准 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面的选择的正确与合理， 可以使加工质量得到保证， 生产率得以提高。 否则， 加工工艺过程中会问题百出， 甚至还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 3.1.1

9、3.1.1 粗基准的选择粗基准的选择 底面 A 是零件的主要设计基准， 也比较适合作零件上众多表面加工的定位基 准。 3.1.23.1.2 精基准的选择精基准的选择 根据基准重合和互为基准原则，选用设计基准作为精基准,当设计基准与工 序基准不重合时，应该进行尺寸换算。 3.23.2 零件表面加工方法的选择零件表面加工方法的选择 本零件的加工表面有端面、内孔等，材料为铸铁。以公差等级和表面粗糙度 要求，参考有关资料，其加工方法选择如下： .027（1）180内孔，公差等级为 IT8，表面粗糙度为 Ra1.6m，毛坯孔未铸 0 出。需进行钻、扩、半精铰、精铰，并倒角。 .11（2）160公差等级为

10、 IT8， 表面粗糙度为 Ra1.6m，毛坯孔未铸出。 0 内孔， 需进行钻、扩、半精铰、精铰，并倒角。 （3）28前端面公差等级为 IT11，表面粗糙度为 Ra3.2m，须粗铣，半精 铣。 （4）28后端面公差等级为 IT11，表面粗糙度为 Ra3.2m，须粗铣，半精 铣。 （5）26前端面公差等级为 IT14，表面粗糙度为 Ra12.5m，粗铣即可。 （6）26后端面公差等级为 IT14，表面粗糙度为 Ra12.5m，粗铣即可。 （7）22上端面公差等级为 IT14，表面粗糙度为 Ra12.5m，粗铣即可。 （8）22上端面公差等级为 IT12，表面粗糙度为 Ra6.3m，须粗铣，半精 铣

11、。 11的孔公差等级为 IT14，（9）表面粗糙度为 Ra12.5m可直接用钻头钻出。 5 3 的孔公差等级为 IT14，（10）表面粗糙度为 Ra12.5 m 可直接用钻头钻出。 3.33.3 制定工艺路线制定工艺路线 根据零件的几何形状、 尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能 达到的经济精度， 在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用在镗床上配以夹具, 并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产 成本尽量下降。查机械制造工艺设计简明手册 ，选择零件的加工方法及工艺 路线方案如下： 工序一：镗 定位及夹紧方式如下图： 1、粗铣22圆柱下端面至 440 0.

12、62 Ra12.5 2、半精铣22圆柱下端面至 430 0.25 Ra6.3 3、粗铣22圆柱上端面至 390 0.62 Ra12.5 4、钻11孔 工序二：镗定位夹紧方式如下图 6 1、粗铣28圆柱前端面至 420 0.62 Ra12.5 2、半精铣28圆柱前端面至 410 0.16 Ra3.2 3、粗铣26圆柱前端面至 200 0.52 Ra12.5 4、钻170.27 0 Ra12.5 5、钻150.27 0 孔 Ra12.5 6、扩170.27.850.07 0 孔至17 0 Ra6.3 7、扩150.27孔至15.850.07 00 Ra6.3 8、半精铰17.850.07 .052

13、 0 孔至17.940 0 Ra3.2 9、半精铰15.850.07孔至15.940.052 00 Ra3.2 10、精铰17.940.052 .027 0 至180 0 Ra1.6 11、精铰15.940.052 .027 0 至160 0 Ra1.6 12、粗铣28圆柱后端面至 380 0.62 Ra12.5 13、半精铣28圆柱后端面至 370 0.16 Ra3.2 14、粗铣26圆柱后端面至 160 0.52 Ra12.5 15、锪16的两端，保证倒角145，Ra12.5 16、锪18的两端，保证倒角145，Ra12.5 7 工序三： 1、钻3孔 2、钳工去毛刺 工序四：抽检 4.4.

14、工序设计工序设计 4.14.1 选择加工设备与工艺装备选择加工设备与工艺装备 4.114.11 选择机床选择机床 根据不同的工序选择机床。 .027.11工序一 中有工步有铣、钻、扩、铰、锪并且要求180，160的两孔的 00 尺寸精度，位置精度，粗糙度都比较高，为了方便加工和保证加工精度，所以选 择卧式镗床。卧式镗床的类型和技术参数如下： 型号：TA617主轴直径：70 最大镗孔直径：200主轴中心线至工作台距离：0-700 工作台荷重：1600Kg主轴转速：11.2-1400r/min 工作台行程：纵 900；横 900电动机功率：主电机 4KW；总容量为 5.5 电动机台数为：2，外形尺

15、寸为 406024002470。 TA617 主轴转速为：11.25、15、21、29、41、56、77、107、147、203、281、 387、543、737、1017、1400（r/min） 工序二 中工步为铣， 根据加工面的定位夹紧方式选择卧式镗床， 型号为 X62。 主轴转速为：30、37.5、47.5、60、75、95、118、150、190、235、300、 375、475、600、750、950、1180、1500（r/min） 工序三 中为钻 11 孔钻3孔，可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工选 择立式 钻床 Z550 主轴转速为： 32、 47、 63、 89、 125、

16、 185、 250、 351、 500、 735、 996、 1400 （r/min） 4.1.24.1.2 选择夹具选择夹具 本零件除粗铣和半精铣，钻斜油孔为专用夹具外，其他各工序使用通 用夹具即可。 4.1.34.1.3 选择刀具选择刀具 根据不同的工序选择刀具。 选用硬质合金铣刀，硬质合金钻头，硬质合金扩孔钻、硬质合金铰刀、硬质 合金锪钻。 4.1.44.1.4 选择量具选择量具 8 本零件为中批生产， 一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要 求、尺寸和形状特点，参考有关手册，选择量具为：050 范围游标卡尺、塞规。 4.1.54.1.5 确定切削用量及工时定额的计算确定切削用

17、量及工时定额的计算 粗铣上表面保证尺寸高度为 41.5mm，粗糙度为 12.5 m。 根据切削手册f z 0.20 mm/z 切削速度：根据相关手册取v 19.2 m/min 刀具选用高速钢面铣刀d w 80mmz 10 n 1000v s dw 100019.2 80 76.4（r/min） 现采用 X51 立式铣床，根据机床说明书，取 n w =95r/min。 故实际切削速度v d wnw 8095 1000 1000 23.87（m/min） 当 n w =95 r/min 时，工作台每分钟进给量f m 应为 f m f z zn w 0.21095 190（mm/min） 查机床说明

18、书，取f m 190 mm/min 切削工时t l 1 l 2 m l f 2280 0.53（min） m 190 工序：铣下表面保证尺寸高度为 39mm，粗糙度为 6.3 m 根据切削手册f z 0.20 mm/z 切削速度：根据相关手册取v 19.2 m/min 刀具与工序相同d w 80mmz 10 n s 1000v dw 100019.2 80 76.4（r/min） 故采用 X51 立式铣床，根据机床说明书，取 n w =95r/min。 故实际切削速度v d wnw 8095 1000 1000 23.87（m/min） 当 n w =95 r/min 时，工作台每分钟进给量f

19、 m 应为 f m f z zn w 0.21095 190（mm/min） 9 查机床说明书，取f m 190 mm/min 切削工时t l 1 l 2 m l f 3680 0.61（min） m 190 工序：钻 11mm 孔 确定进给量f：根据工艺手册取f=0.35mm/r。 切削速度：根据相关手册，查得切削速度v 25 .8 m/min ，所以 n 1000v d 100025.8 s 11 747（r/min） w 根据机床说明书选取 n w =750 r/min， 故实际切削速度v d wn 11750 1000 1000 25.9（m/min） 切削工时t l l 1 l 2

20、n 3910 0.35 0.19（min） w f750 工序：粗精加工 16mm 孔及其前后端面，倒孔，表面粗糙度为 12.5 m 粗精加工 18mm 孔及其前后端面，倒孔，表面粗糙度为 3.2 m 1）铣 16mm 孔前后端面 根据切削手册f z 0.20 mm/z 切削速度：根据相关手册取v 19.2 m/min 刀具与工序相同d w 80mmz 10 n 1000v1000 s dw 19.2 80 76.4（r/min） 现采用 X51 立式铣床，根据机床说明书，取 n w =95r/min。 故实际切削速度v d wnw 8095 1000 1000 23.87（m/min） 当

21、n w =95 r/min 时，工作台每分钟进给量f m 应为 f m f z zn w 0.21095 190（mm/min） 查机床说明书，取f m 190 mm/min 切削工时t l l 1 l 2 m f 26 20 0.24（min） m 190 10 t m 为加工一侧端面的时间，总工时t 20.24 0.48（min） 2）18mm 孔前后端面 根据切削手册f z 0.20 mm/z 切削速度：根据相关手册取v 19.2 m/min 刀具与工序相同d w 80mmz 10 ns 1000v100019.2 76.4（r/min） dw80 现采用 X51 立式铣床，根据机床说明

22、书，取 n w =95r/min。 故实际切削速度v d wnw 1000 8095 1000 23.87（m/min） 当 n w =95 r/min 时，工作台每分钟进给量f m 应为 f m f z zn w 0.21095 190（mm/min） 查机床说明书，取f m 190 mm/min 切削工时t m l l 1 l 2 42 20 0.33（min） f m 190 t m 为加工一侧端面的时间，总工时t 20.33 0.66（min） 3）钻、镗、精铰 18mm 孔并加工倒角 145 根据工艺手册查得加工 18mm 孔的进给量=0.310.37mm/r，按机床规格 取f=0.

23、35mm/r，切削速度，根据相关手册及机床说明书，取 v=31.2m/min，加 工孔径d 0 =18mm。则 n s 1000v100031.2 552（r/min） d 0 18 根据机床选取 n w =630 r/min。 实际切削速度v d 0n 1000 18630 1000 35.6（m/min） 切削工时t l l 1 l 2 3912 0.23（min） n w f6300.35 4）钻、镗、精铰 16mm 孔并加工倒角 145 11 根据工艺手册查得加工 16mm 孔的进给量=0.310.37mm，按机床规格取 f=0.35mm，切削速度，根据相关手册及机床说明书，取 v=3

24、1.2m/min，加工孔 径d 0 =16mm。则 n s 1000v100031.2 621（r/min） d 0 16 根据机床选取 n w =630 r/min。 实际切削速度v d 0n 1000 16630 1000 31.6（m/min） 切削工时t l l 1 l 2 18.510 0.13（min） n w f6300.35 工序：钻 3mm 的孔，内表面粗糙度为 12.5 m 确定进给量f：根据工艺手册取f=0.08mm/r。 切削速度：根据相关手册，查得切削速度 =10m/min ，所以 n s 1000v100010 1061（r/min） d w 3 根据机床说明书选取

25、 n w =1500 r/min， 故实际切削速度v d wn 1000 31500 1000 14.13（m/min） 切削工时t l l 1 l 2 155 0.17（min） n w f15000.08 最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据一并填 入机械加工工序过程综合卡片。 4.24.2 专用夹具的设计专用夹具的设计 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。 现以工序 50（钻 11 孔）来设计钻床夹具。本工序专用夹具将用于 X525 立式钻床。所选刀具为 8 钻头，对工件加工。 4.2.14.2.1 夹具的设计夹具的设计 本夹具用

26、在钻 11 孔工序时，该孔表面粗糙度为 12.5 m。 12 （一）定位基准的选择 由零件图可知，以底平面和28 圆柱端面为定位基准，夹具以底座，挡板， 夹具体定位，零件的六个自由度都被限制了，实现了完全定位。同时为了缩短本 工序的辅助时间，我们采用螺旋夹紧装置。 （如附图夹具装配图所示） 4.2.2 切削力及夹紧力计算 刀具：端铣刀 d=80mm z=10 由机械制造工程原理表 22 可查得 C F =930Nx F =1 y F=0.84 xF 轴向力：F C F a p f yF 9305110.84 4650（N） 在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数K K 1K2 K 3

27、K 1 为基本安全系数 1.5； K 2 为加工性质系数 1.1； K 3 为刀具钝化系数 1.2。 所以 切削力:F FtK 46501.51.11.2 9207（N） 夹紧力：在此夹具中，只是为了防止工件在加工过程中的振动和转动，因此 很小。 （二）定位误差分析 定位误差包括定位基准与设计基准不重合误差和定位基准位移误差。 基准位 移误差又可分为是由于工件定位表面不准确所引起的和由于夹具定位元件不准 确所引起的两部分。 因为我们的定位元件是以下端面为基准， 所以定位基准与设 计基准重合，所以不存在基准不重合误差。 夹具设计及操作的简要说明： 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率，

28、为此，应首先着眼于采用 何种夹紧装置以减少更换工件的辅助时间。本夹具设计采用螺旋夹紧装置，只要 松开螺母即可取下工件，可以提高劳动生产率， 而且本夹具总体结构设计比较简 单、紧凑。 13 谢辞谢辞 转眼， 两个月的毕业设计终于接近尾声了， 在这次实习中我真正体会到了 苦并快乐着起的要比平时要早，白天要上班，晚上画图到很晚，查阅机械手 册，绘图、计算，一遍又一遍，错了又重来，一次又一次的修改设计方案，但每 当看到自己的设计成果，心中总是美滋滋。 这次实习我选择的是气门摇臂轴支座， 由于以前接触的知识不多，所以的借 了许多这方面的书，吸取了以前的盲目计算的经验，在做整个的设计前我先对设 计题目进行了分析， 大致确定了设计方案。 接下来我就动手做了。 在设计过程中， 我的思想认识也得到了一定的提高。 通过这次毕业设计，我有如下几方面的感触： 首先，在毕业设计中，通过自己的努力，我收获很大，不但比较系统的复习 了以前所学习的所有关于机械设计,机械原理，机械制图以及相关制图软件操作 的知识而且加深了对以前那些枯燥公式的理解。 其次， 以前我总是以为我