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

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1、1 引言本次设计是在我们学完了大学的机械制造、机械工艺学根底课之后进行的课程设计。其目的在于：1稳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，工艺尺寸确实定，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，运用夹具设计的根本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计

2、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2.1.零件的工艺分析及生产类型确实定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翻开气门，实现减压。两孔要求的外

3、表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，各局部尺寸零件图中详细标注。图2.1 气门摇臂轴支座零件图 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，该零件需要加工的外表以及加工外表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12.5；2. 36mm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12.5，因此在制定加工方案的时候应

4、当首先将此面加工出来；3. 外圆的前后端面，粗糙度为12.5；前后端面倒的角，粗糙度为12.5；以及的通孔，在这里由于通孔所要求的精度较高，因此该孔的的加工是一个难点，其所要求的外表粗糙度为1.6，且该孔的轴线与36mm下端面的平行度为0.05，且该孔的轴线圆跳动公差为0.1需要选择适当的加工方法来到达此孔加工的技术要求。4. 的前后端面，粗糙度为2.5；前后端面倒的角，粗糙度为12.5；以及的通孔，的通孔同样也是本零件加工一个比拟重要的局部，观察零件图就可以知道，的孔要求的外表粗糙度和位置精度和的通孔一样都是比拟高的，的通孔外表粗糙度为1.6，孔的轴线与36mm的地面的平行度为0.05； 通

5、过上面零件的分析可知，36mm下端面和上端面的外表粗糙度要求都不是很高，因此都不需要精加工来到达要求，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到达精度要求，再以此作为基准采用专用夹具来对其他外表进行加工，并且能够更好的保证其他外表的位置精度要求。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，所以根据各加工外表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，并钻出的通孔，然后再以这先加工出来的几个外表为基准定位，加工出和的外圆端面，并钻出这两个精度要求比拟高的空，最后翻转零件，

6、深孔加工出的斜油孔。 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，降低机械加工本钱，但往往会增加毛坯的制造本钱。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

7、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，才能获得最正确的经济效益。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

8、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外表以外，零件的其他外表粗糙度都是以不去除材料的方法获得，假设要使其他不进行加工的外表到达较为理想的外表精度，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。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。

9、 查阅?机械制造技术根底课程设计指导教程?3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。再根据毛坯铸件根本尺寸查阅?机械制造技术根底课程设计指导教程?3表2-3 ，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?机械制造技术根底课程设计指导教程?3表2-5 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E-G,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2.2-4 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

10、机械加工外表，的加工外表，机械加工余量要适当放大。分析本零件，除了的外，没有一个加工外表的外表粗糙度是小于1.6的，也就是所有的加工外表，因此一般情况下这些外表的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可，但是由于大局部外表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，除了孔以外的加工外表，将总的加工余量统一为一个值。如下表：表2.1 毛坯尺寸及机械加工总余量表加工外表根本尺寸铸件尺寸公差机械加工总余量铸件尺寸上端面2.64下端面2.64前端面2.64后端面2.64前端面2.24后端面2.24 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?

11、13表2.2-6 本零件毛坯砂型铸造斜度为。（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。 绘制毛坯图图2.2 气门摇臂轴支座毛坯图2.3 选择加工方法，制定工艺路线 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，各外表加工顺序，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外表作为定位基准成为粗基准，使用经过加工外表作为定位基准称为精基准。在制定工艺规程时，先进行

12、精基准的选择，保证各加工外表按图纸加工出来，再考虑用什么样的粗基准来加工精基准。1.粗基准的选择原那么为保证加工外表与不加工外表之间的位置精度，那么应以不加工外表为粗基准。假设工件上有很多歌不加工外表，应选其中与加工外表位置精度要求较高的外表为粗基准。为保证工件某重要外表的余量均匀，应选重要外表为粗基准。应尽量选光滑平整，无飞边，浇口，冒口或其他缺陷的外表为粗基准，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，应精良防止重复使用。2.精基准的选择原那么“基准重合原那么 应尽量选择加工外表的设计基准为定位基准，防止基准不重合引起的定位误差。“基准统一原那么 尽可能在多数工序中采用同一

13、组精基准定位，以保证各外表的位置精度，防止因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。“自为基准“原那么 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选该加工外表本身为精基准，该外表与其他外表之间的位置精度由先行工序保证。“互为基准“原那么 当两个外表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那么，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拟简单的零件，孔、孔以及孔均为零件设计基准，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

14、个孔在最后进行，为遵循“基准重合原那么，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外表中，由于外圆面上有分型面，外表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。 确定工艺路线 在综合考虑上述工序的顺序安排原那么根底上，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，粗铣前端面保证尺寸16mm至16mm;工序4：精铣前端面，翻面精铣后端面，保证尺寸；工序5：用V形块定位与外圆，粗铣上端面，保

15、证尺寸39至42mm;工序6：翻面粗铣端面，保证尺寸39至39.5mm； 工序7：精铣下端面，保证尺寸39mm；工序8：钻孔；工序9：钻孔至，扩孔至，铰孔至，钻孔至，扩孔至，铰孔至，保证两孔中心距;工序10：、两端倒角；工序11：钻孔；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适宜的。2.3.7工序间加工余量确实定 查?机械制造技术根底课程设计指导教程?3表2-28，表2-35，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2.4 机

16、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/mm工序31粗铣前端面32粗铣前端面4工序41精铣上端面12精铣下端面1工序51粗铣上端面4工序61粗铣前端面3工序71精铣后端面4工序81钻孔工序91钻孔2扩孔至0.853精铰至0.05工序111钻偏内孔3切削用量以及根本时间定额确实定一、工序3 粗铣前、后端面 粗铣前、后端面。1.粗铣前端面切削深度 。（1） 进给量确实定 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：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查?机械制造技术根底课程设计

17、指南?2表5-146，得 取fz=0.20mm/r 。（2） 切削速度确实定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187-220，根据?机械加工工艺师手册?10表30-23，选择切削速度=65m/min。计算主轴转速，查?机械制造技术根底课程设计指导教程?3表4-18得n=255r/min，然后计算实际。4根本时间确实定 查?机械制造技术根底课程设计指南?2表2-28得此工序机动时间计算公式：根据铣床的数据，主轴转速n=255r/min，工作台进给量=。根据机床说明书取=480mm/min；切削加工面L=28mm根据?机械加工工艺师手册?10，表30-9查得=7，。2. 工步二 粗铣前端

18、面（1） 切削深度 。（2） 进给量确实定 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：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查?机械制造技术根底课程设计指南?2表5-146，得 取fz=0.20mm/r 。（3） 切削速度确实定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187-220，根据?机械加工工艺师手册?10表30-23，选择切削速度=65m/min。计算主轴转速，查?机械制造技术根底课程设计指导教程?3表4-18得n=255r/min，然后计算实际。（4） 根本时间确实定 查

19、?机械制造技术根底课程设计指南?2表2-28得此工序机动时间计算公式：根据铣床的数据，主轴转速n=255r/min，工作台进给量=根据机床说明书取=480mm/min；切削加工面L=26mm根据?机械加工工艺师手册?10，表30-9查得=7，二、工序5 粗铣上端面（1） 切削深度 。（2） 进给量确实定 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：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查?机械制造技术根底课程设计指南?2表5-146，得 取fz=0.20mm/r 。（3） 切削速度确实定

20、 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187-220，根据?机械加工工艺师手册?10表30-23，选择切削速度=65m/min。计算主轴转速，查?机械制造根底课程设计根底教程?3表4-18得n=255r/min，然后计算实际4根本时间确实定 铣削常用符号如下：z铣刀齿数铣刀每齿的进给量，mm/z工作台的水平进给量，mm/min工作台的进给量，mm/min，铣削宽度，mm铣削深度，mmd铣刀直径，mm查?机械制造技术根底课程设计指南?2表2-28得此工序机动时间计算公式：根据铣床的数据，主轴转速n=255r/min，工作台进给量=。根据机床说明书取=480mm/min；切削加工面L=22m

21、m根据?机械加工工艺师手册?10，表30-9查得=7，。工序6 加工36mm前端面1.工步一 粗铣36mm下底面1切削深度 。2进给量确实定 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：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查?机械制造技术根底课程设计指南?2表5-146，得 取fz=0.20mm/r 。3切削速度确实定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187-220，根据?机械加工工艺师手册?10表30-23，选择切削速度=65m/min。计算主轴转速，查?机械制造技术根底课

22、程设计指导教程?3表4-18得n=255r/min，然后计算实际（4） 根本时间确实定 根据铣床的数据，主轴转速n=255r/min，工作台进给量=根据机床说明书取=480mm/min；切削加工面L=36mm根据?机械加工工艺师手册?10，表30-9查得=7，。2.工步二 半精铣36mm下底面1切削深度 。2进给量确实定 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：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,取fz=0.10mm/r， 。3切削速度确实定 查?机械制造技术根底课程设计指南?2表

23、5-157=124m/min，计算主轴转速，查?机械制造技术根底课程设计指导教程?3机床主轴转速表，确定n=490r/min，再计算实际切削速度4根本时间确实定 根据铣床的数据，主轴转速n=490r/min，工作台进给量=根据机床说明书取=480mm/min；切削加工面L=36mm根据?机械加工工艺师手册?10，表30-9查得=7，工序8 钻通孔（1） 切削深度 。（2） 进给量和切削速度确实定 选硬质合金钻头直柄麻花钻，钻头参数如下：，查?机械制造技术根底课程设计指南?2表5-134，取，取，根据上面数据，计算主轴转速，查立式钻床Z525主轴转速表，取n=1360r/min，计算实际切削速度

24、，。（3） 根本时间确实定，首先查?机械制造技术根底课程设计指南?2表2-26，查得钻削机动时间计算公式，=14，钻孔深度，所以 工步9 钻的通孔（1） 切削深度。（2） 进给量和切削速度确实定 根据此孔最终要求的外表粗糙度的要求，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?机械制造技术根底课程设计指南?2表5-134，查得，取，查得，根据以上数据计算主轴转速，查?机械加工工艺师手册?10表10-2，查TX617卧式镗床主轴转速表，取，再计算实际切削速度。（3） 根本时间确实定 首先查?机械制造技术根底课程设计指南?2表2-26，查得钻削机动时间计算公式，=14，钻孔深度，见?

25、机械加工工艺师手册?10表28-42，所以1. 工步二 扩孔至（1） 切削深度（2） 进给量和切削速度确实定 查?机械制造技术根底课程设计指南?2表5-87，确定扩孔钻为YG8硬质合金直柄麻花钻，选，查?机械制造技术根底课程设计指南?2表5-128，查得，取，再查?机械加工工艺师手册?10表28-33，确定，根据以上数据计算主轴转速，查?机械加工工艺师手册?10表10-2，查TX617卧式镗床主轴转速表，取，再计算实际切削速度。（3） 根本时间确实定 查?机械制造技术根底课程设计指导教程?3表2-26，得扩孔，铰孔工序下的机动时间计算公式：，扩通孔长度，见?机械加工工艺师手册?10表28-42

26、，2. 工步三 精铰至（1） 切削深度。（2） 进给量和切削速度确实定 查?机械制造技术根底课程设计指南?2表5-93，确定钻头为硬质合金直柄机用铰刀，参数如下，查?机械制造技术根底课程设计指南?2表5-136，查得进给量，取，因为此工步为精铰，查得，取，根据以上数据计算主轴转速，查?机械加工工艺师手册?10表10-2，查TX617卧式镗床主轴转速表，取，再根据主轴转速计算实际的切削速度。（3） 根本时间确实定 查?机械制造技术根底课程设计指导教程?3表2-26，得扩孔，铰孔工序下的机动时间计算公式：，扩通孔长度，见?机械加工工艺师手册?10表28-42，工序10 钻偏内孔（1） 切削深度（2

27、） 进给量和切削速度确实定 根据此孔最终要求的外表粗糙度的要求，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?机械制造技术根底课程设计指南?2表5-134，查得，取，查得，根据以上数据计算主轴转速，查Z525立式钻床主轴转速表，取，再计算实际切削速度。（3） 根本时间确实定 首先查?机械制造技术根底课程设计指南?2表2-26，查得钻削机动时间计算公式，=14，钻孔深度，见?机械加工工艺师手册?10表28-42，所以3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，。3.1定位基准的选

28、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形块定位外圆，限制工件6个自由度，3.2夹紧力大小确实定原那么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很大影响。夹紧力过大易引起工件变形，影响加工精度。夹紧力过小那么工件夹不紧，在加工过程中容易发生工件位移，从而破坏工件定位，也影响加工精度，甚至造成平安事故。由此可见夹紧力大小必须适当。计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成一个刚性系统，然后根据工件受切削力、夹紧力大工件还应考虑重力，运动的工件还需考虑惯性后处于静力平衡条件，求出理论夹紧力，为了平安起见再乘以平安系数K。式中W计算出的理论夹紧力；W实际夹紧力；K平安系数，通常k

29、=1.53.当用于粗加工时，k=2.53,用于精加工时k=1.52.这里应注意三个问题：一切削力在加工过程中往往方向、大小在变化，在计算机中应按最不利的加工条件下求得的切削力或切削合力计算。如图2-1所示切削方向进行静力平衡，求出理论夹紧力，再乘以平安系数即为实际夹紧力，图中W为夹紧力，N1、N1为铣键槽各方向铣削力，可按切削原理中求切削力。而N1切削力将使夹紧力变大，在列静平衡方程式时，我们应按不利的加工条件下，即N1时求夹紧力。既二在分析受力时，往往可以列出不同的工件静平衡方程式。这时应选产生夹紧力最大的一个方程，然后求出所需的夹紧力。如下图垂直方向平衡式为 W=1.5KN;水平方向可以列

30、出：,f 为工件与定位件间的摩擦系数，一般0.15,即W=1.8KN；对o点取矩可得下式比拟上面三种情况，选最大值，既W=1.8KN。3.3 夹具设计及操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应注意提高劳动生产率。为此，首先着眼于机动夹紧，而非手动夹紧，因为这是提高劳动生产率的重要途径，本道工序虽然选用了手动夹紧方式，是考虑铣端面所产生的切削力不是很大，用手动螺旋夹紧方式使结构更紧凑。 由于本夹具没有使用扩力机构，因此，在加工零件时，要适当注意提高夹紧力；另外，由于本夹具配合面，连接孔较多，因此，夹具的零件对精度比拟高，操作时要注意夹具各螺纹是否拧紧；还有就是夹具操作时，要防止定位零件有过大的磨损，假设有较大磨损，要注意及时更换，以保证零件加工精度。夹具上装有一对定位键，可使夹具工作台上在很好的定位。夹具装配图和零件图见附图：参考文献 1艾兴、肖诗纲.切削用量手册M.北京：机械工业出版社，19852机械设计手册编辑委员会.机械设计手册1-2第三版M.北京：机械工业出版社，20043李益民.机械制造工艺设计手册M.北京：机械工业出版社，1994