气门摇杆轴支座课程设计

机械制造工艺学

课程设计说明书

设计题目：设计气门摇杆轴支座零件的机械加工工艺规程与工艺装备

设计者：

指导老师：

班级：

2010-12-30

机械制造工艺学课程设计任务书

题目：设计气门摇杆轴支座零件的机械加工工艺规程

与专用夹具

内容：（1）零件一毛坯合图 1张

（2）机械加工工艺规程卡片 12张

（3）夹具装配总图 1张

（4）夹具零件图一张

（5）课程设计说明书一份原始资料：该零件图样一张；生产类型为中批生产。

班级：

学生：

指导老师：

教研室主任：

2010年 12月 30日

目录

第一部分：

设计目的 (1)

第二部分：设计步骤

一、零件的作用 (1)

二、确定毛坯，画毛坯——零件合图 (2)

三、工艺规程设计 (3)

四、加工工序设计 (8)

五、时间定额计算 (10)

六、夹具设计 (12)

设计目的：

机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学(含机床夹具设计)和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题。初步具备了设计一个中等复杂程度零件（气门摇杆轴支座）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成家具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册，图表等技术资料与编写技术文件技能的一次实践机会，为今后的毕业设计与未来从事的工作打下良好的基础。

一、零件的分析

（一）零件的作用

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（+0.10—+0.16）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。其零件图如下图：

（二）零件的工艺分析

由附图1得知，其材料为HT200。该材料具有较高的强度，耐磨性，耐热性与减振性，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，2-?13mm孔和?20（+0.1——+0.06）mm以与3mm轴向槽的加工。

?20（+0.1——+0.06）mm孔的尺寸精度以与下端面0.05mm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与密封，2——?13mm孔的尺寸精度，以上下两端面的平行度0.055mm。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（+0.1——+0.06）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。

二、确定毛坯，画毛坯—零件合图（附图2）

根据零件材料确定毛坯为铸件，通过计算，该零件质量约为3Kg，其生产类型为中批生产，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型造型。此外，为消除残余应力，铸造后安排人工时效处理。

参考文献（1）表2.3—12；该种铸造公差等级为CT10~11级，加工余量等级MA为H级。故取CT为10级，MA为H级。

参考文献（1）表2.3-12，用查表方法确定各表面的加工余量如下表所示：

表1 各加工表面总余量

参考文献（1）表2.3-12，铸件主要尺寸的公差，如表2

表2 主要毛坯尺寸与公差

三、工艺规程设计

（一）定位基准的选择：

精基准的选择：气门摇杆轴支座的下端面既是装配基准又是设计基准，用它作为精基准，能使加工遵循基准重合的原则，实现V形块定位方式（V形块采用联动夹紧机构夹紧）。?20（+0.1——+0.06）mm孔与左右两端面都采用底面做基

准，这使得工艺路线又遵循“基准统一”的原则，下端面的面积比较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单，可靠，操作方便。

粗基准的选择：考虑到以下几点要求，选择零件的重要面上端面作粗基准。在保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量尽量均匀，此外，还要保证定位夹紧的可靠性，装夹的方便性，减少辅助时间，所以粗基准为上端面。

在钻、镗削?20（+0.1——+0.06）mm孔时可有两种夹紧方案：

方案一：用一菱形销加一圆柱销定位两个?13mm的孔，再加上底面定位实现一面两销完全定位，这种方案适合于大批生产类型中。

方案二：用V形块定位

V形块采用联动夹紧机构实现对R10的外圆柱表面进行定位限制5个自由度，再加底面限制1个自由度实现完全定位。由于?13mm孔的表面精度不是很高，故用做定位销孔很难保证精度，所以选择方案二。

（二）制定加工工艺路线

根据各表面加工要求，和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面与孔的加工方法如下：

上端面：粗铣；下端面：粗铣—精铣；左端面：粗铣—精铣；右端面：粗铣—精铣

2—?13mm孔：钻孔；?20（+0.1—+0.006）mm：钻孔—粗镗—精镗；3mm 轴向槽—精铣

因左右两端面均对?20（+0.1—+0.006）mm孔有较高的位置要求，故它们的加工宜采用工序集中原则，减少装次数，提高加工精度。

根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将粗铣上端面和钻两通孔放在前面，下端面的精铣放在后面，每一阶段要首先加工上端面后钻孔，左右端面上?20（+0.1—+0.006）mm孔放后面加工。初步拟订加工路线如下：

上述方案遵循了工艺路线拟订的一般原则，但某些工序还有一些问题还值得进一步讨论。如车上端面，因工件和夹具的尺寸较大，在卧式车床上加工时，它们惯性力较大，平衡困难；又由上端面不是连续的圆环面，车削中出现断续切削容易引起工艺系统的震动，故改动为铣削加工。

工序30应在工序20前完成，使上端面在加工后有较多的时间进行自然时效，减少受力变形和受热变形对2—?13mm通孔加工精度的影响。

修改后的工艺路线如下：

（三）选择加工设备与刀、夹、量具

由于生产类型为中批生产，故加工设备适宜通用机床为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸与各机床间的传动均由人工完成。

粗铣下端面：考虑到工件的定位夹紧方案与夹具结构设计等问题，采用立铣选择X51立式铣床。（参考文献（1）表6-18），选择直径D为?80mm面铣刀，参考文献（1）表7-88，通用夹具和游标卡尺。

粗铣上端面：采用上述相同的机床与铣刀，通用夹具与游标卡尺。

精铣下端面：采用上述相同的机床与铣刀，通用夹具与游标卡尺。

粗铣左端面：采用卧式铣床X6132，参考文献（1）表6—21，采用以前的刀具，专用夹具与游标卡尺。

精铣左端面：采用卧式铣床X6132,参考文献（1）表6—21，专用夹具与游标卡尺。

钻2x?13mm孔：采用Z525，参考文献（1）表6—26，通用夹具。刀具为d 为?13.0的直柄麻花钻，参考文献（1）表7—111。

钻?18孔：钻孔直行为?18mm，选择摇臂钻床Z525参考文献（1）表6—26，采用锥柄麻花钻，通用夹具与量具。

镗?20（+0.1——+0.06）mm孔：粗镗：采用卧式镗床，选择功率为1.5KM

的ITA20镗削头，参考文献（1）。选择镗通孔镗刀与镗杆，专用夹具，游标卡尺。

（四）、加工工序设计 工序10：粗铣下端面 (1)加工条件

工件材料：HT200,b σ=170~240MPa ，铸造;工件尺寸：m ax a =13，l=36; 加工要求：粗铣上端面加工余量4 机床：X51立式铣床；刀具：立铣刀。

铣削宽度a e ≤90,深度a p ≤6,齿数z=12,故根据《机械制造工艺设计简明手册》表3.1，取刀具直径d 0=80。根据《切削用量手册后》表3.16，选择刀具前角γ0＝0°后角α0＝16，副后角α0’=8°，刃倾角：λs=－10°,主偏角Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。 (2)切削用量

1）确定切削深度a p

根据手册等，选择a p =1.15，两次走刀即可完成。 2）确定每齿进给量f z

由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端机床功率为4.5kw （据《简明手册》表4.2-35，X51立式铣床）选择： f z =83.9mm/min 。 3）确定刀具寿命与磨钝标准

根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm ；由于铣刀直d 0=80，故刀具使用寿命T=180min （据《简明手册》表3.8）。 4）计算切削速度v c 和每分钟进给量v f

根据《切削手册》表 3.16，当d 0=80，Z=12，a p ≤7.5，f z ≤0.18mm /z 时，v t =98m/min,n t =250r/min,v ft =471mm/min 。各修正系数为：k MV = 1.0，k SV = 0.8。 切削速度计算公式为：

v p v e v z v p T v

v c k z

u a y f x a q d c v v m

0=

其中 mm a e 38=，mm a p 4=，245=v C ，2.0=q v ，15.0=x v ，35.0=y v ，

8.08.00.1=?=?=k k k Sv Mv v ，2.0=u v ，0=p v ，32.0=m ，min 180=T ，

z mm f z /18.0=，12=Z

将以上数据代入公式：

min

/1428.0122.07235.008.015.041802

.012524532

.0m v c =??????????=

确定机床主轴转速： 150r/min 1000==

w

c

s d v n π。 根据《简明手册》表 4.2-36，选择390m m /m in v 300r/m in,n fc c ==,因此，实际进给量和每分钟进给量为：

=

c v 10000n

d π=1000

300

12514.3??118m/min m/min = 0.1m m /s m m /s 12390/300/ v f ncz fc zc =?==

5)校验机床功率

根据《切削手册》表3.24，近似为 3.3kw P cc =,根据机床使用说明书，主轴允许功率cc P 3.375kw 0.75kw 4.5Pcm >=?=。 故校验合格。最终确定:

0.1mm/z f 118m/min v 390mm/s v 300r/min nc 4.0a z c f p =====，，，，

6)计算基本工时

176,L L L/v,t m =?++==l y ，

查《切削手册》表3. 26，入切量与超切量为：40=?+y 则：

0.64m im L/v m T f ==

工序20 粗铣上表面

粗铣上端面： 刀具，机床与上到工序相同，得出

mm 20=e a ,0.5m m =a p 163.2m/min f =

0.31m in = t 29.54m /m in = v 960r/m in m c =n s

工序30 粗铣左右端面

粗铣左右端面：同时粗铣左右端面，圆盘铣刀一次加工完成不准调头

计算切削用量：

p

a =2

由 《机械加工工艺手册》表15.53可知：

=f r mm z a f /4.21220.0=?=? 由《切削用量手册》表9.4-8可知：

Vt=10.91m/s,nt=1.35r/s,Vft=1.70m/s 各系数为 0.69K K K mf mn mvv === 8.0Ksf Ksn Ksv === 所以有 V=0.34x0.69x0.8=0.19m/s V=0.75r/s

V=0.94mm/s

取 47.5r/m in 0.792r/s n t ==47.5r/m in 0.792r/s n t == 1.0mm /s v fc = 所以实际切削速度： n 152.6mm/mi =f 14.55m/min =1000

n

d =

v 0π

确定主轴转速： 17m m l l 21=+ 75mm l =

545r/min =7r/s =d 100v

=n 0

π 切削工时： 0.1min =j T 工序40 钻两￠13通孔 钻孔13φ

查《机械制造工艺设计手册》表3-38，取mm/min 98f = 查《机械制造工艺设计手册》表3-42，取11.1m/min v = 272r/min 1000===

d

v

n π 查表《机械制造工艺设计简明手册》4.2-15，机床为Z525，选择转速

r/s 9.08r/min 545==w n

实际切削速度： v=

1000w w d n π?=

0.31m/s 1000

11

14.308.9=??