气门摇臂轴支座的机械工艺规程设计

1、. 机械制造基础课程设计作业内容：气门摇臂轴支座的机械工艺规程设计院 系：机 电 工 程 学 院 专 业：机械设计制造及其自动化 学 号： 姓 名： 指导老师： 写作日期： 2013 年6月20日 目 录1气门摇臂轴支座的工艺分析31.1零件的作用31.2零件的工艺分析32确定毛坯及制造方法52.1确定毛坯种类52.2确定毛坯尺寸及机械加工总余量53选择加工方法、制造工艺路线63.1定位基准的选择63.2零件表面的加工方法选择63.3加工阶段的划分73.4工序顺序的安排73.5拟定工艺路线83.6加工设备及工艺装备的选择103.7工序间加工余量的确定113.8切削用量以及基本时间定额的确定12

2、气门摇臂轴支座的机械加工工艺规程设计1.气门摇臂轴支座的工艺分析1.1零件的作用本设计所设计的零件是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Ø18mm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Ø16mm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Ø11mm的孔用M10的螺杆与汽缸盖相连。直径Ø3mm的孔用来排油。1.2 零件的工艺分析 由技术要求

3、知：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，加工面主要集中在6个平面的加工和4个孔的加工。根据对零件图的分析知该零件需要加工的内外表面及精度要求如下：1. Ø22mm外圆的上端面以及与此外圆同轴的Ø11mm的通孔，粗糙度均为Ra12.5；2.长度为36mm的轴支座的下端面，根据零件的总体加工特性，该端面为整个机械加工过程中主要的基准面，粗糙度为Ra6.3，因此根据基准先行的原则在制定加工方案的时候应当首先将此面加工出来；3. Ø28mm外圆的前后端面，粗糙度为Ra3.2；前后端面倒1X45º的角，粗

4、糙度为Ra 12.5；以及与外圆同轴的Ø18的内孔，此孔要求的精度较高，所要求的表面粗糙度为Ra1.6，且该孔的轴线与长度为36mm下端面的平行度为0.05，该孔的轴线跳动公差为0.1mm，深度为37±0.1mm。4. 外径为Ø26的圆柱前后端面，粗糙度为Ra12.5；前后端面倒1X45º的角，粗糙度为Ra12.5；Ø16的孔要求的表面粗糙度为Ra1.6和基准A的平行度公差0.05mm，孔上下偏差为0.11mm和0mm。5.与内孔Ø11中心轴线，倾斜度为10°的Ø 3mm的排油孔，该孔无精度要求，满足Ra12.5m

5、m的粗糙度即可。 通过以上对零件的分析可知，长为36mm的下端面粗糙度Ra6.3和Ø22外圆上端面的表面粗糙度Ra12.5加工难度不大，粗糙度不高，这两个面也是整个加工工程中主要的定位基准面，根据基准先行、先面后孔的原则，先加工这两个面并保证其粗糙度和两面间的长度要求，来作为定位基准加工。需加工面形状规则共4孔6面，生产纲领为中批量，利用通用机床和专用夹具，即可满足加工要求。工艺路线安排如下：将零件定位夹紧，加工出36mm下端面以及Ø22mm外圆上端面，并钻出Ø11mm的通孔，然后再以这两个面为定位基准面，一次加工出Ø28mm和Ø26mm的外圆

6、端面，并粗精加工Ø18和Ø16两个孔，并满足精度和粗糙度要求，最后翻转零件，加工出Ø3的斜油孔。2 确定毛坯种类及制造方法2.1确定毛坯种类零件材料为HT200，灰铸铁是一种脆性较高，硬度较低的材料，其铸造性能好，切削加工性能优越，毛坯可选择铸造的方法；零件尺寸不大，形状也不复杂，结构简单，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，其他不进行加工的表面，可选择砂型铸造方法，坯料为铸造毛坯，材料HT200，根据铸造原则，小于Ø30的孔机加工获得，故Ø11，, Ø8，Ø16，Ø3这4个

7、孔均铸造为实体。2.2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最大长度为83mm，最大宽度为37mm，最大高度为62mm。 机械加工工艺手册表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CT9。 需机加工面的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加工余量铸件尺寸长为下端面高度1.8mm3 mm45±0.9 mm外圆为上端面高度1.8 mm3 mm45±0.9 mm外圆为前端面宽度1.8 mm3 mm43±0.9 mm外圆为后端面宽度1.8 mm3 mm43±0.9

8、 mm外圆为前端面宽度1.6 mm3 mm22±0.8 mm外圆为后端面宽度1.6 mm3 mm22±0.8 mm3 选择加工方法，制定工艺路线3.1 定位基准的选择根据气门摇臂轴支座零件图知，孔Ø18、孔Ø16以及孔Ø11的中心轴线均为零件设计基准，均可选为定位基准，以保证基准重合。而且孔Ø18和孔Ø16设计精度较高同时也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，因此选择先加工的Ø11mm孔和36mm下底面作为精基准，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

9、Ø28mm外圆端面及未加工的36mm下端面为粗基准。3.2 零件的表面加工方法的选择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/加工方案mm上端面IT1412.5粗铣长为36mm下端面IT126.3粗铣半精铣mm前端面IT103.2粗铣半精铣mm后端面IT103.2粗铣半精铣mm前端面IT1412.5粗铣mm后端面IT1412.5粗铣mm通孔IT1212.5钻mm偏内孔IT1212.5钻mm通孔IT81.6钻扩粗铰精铰mm通孔IT81.6钻扩粗铰精铰3.3加工阶段的划分 本零件气门摇臂轴支座加工质量要求较高，可将加工阶段划分为粗加工，半精加工几个阶段。在粗加工阶

10、段，首先将精基准加工好，也就是先将36mm下端面和Ø11mm通孔加工出来，使后续的工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣Ø22mm上端面、Ø28外圆前后端面、Ø26mm外圆前后端面。在半精加工阶段，完成对外圆前后端面的半精铣，钻扩粗铰精铰出通孔和通孔，并钻出偏内孔。3.4工序顺序的安排机械加工顺序：（1）遵循“基准先行”原则，首先加工精基准，即在前面加工阶段先加工36mm下端面以及Ø11mm通孔。（2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。（3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面Ø28

11、和Ø26外圆前后端面，通孔，通孔，后加工次要表面偏内孔。（4）遵循“先面后孔”原则，先加工36mm下端面，Ø22上端面，后加工通孔；先加工Ø28和Ø26外圆前后端面，后加工通孔，通孔。3.5 拟定加工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： 定位面,加工面代号指示图工序10：铸造； 工序20：清砂，检验，清除不合格品；工序30：时效处理HBS187-220，（热处理去除内应力）；工序40：以36mm下底面C以及Ø28外圆端面G或F定位，粗铣Ø22上端面A； 工序50：以粗铣后的

12、6;22上端面A以及Ø28外圆端面G或F定位，粗铣36mm下底面C；半精铣36mm下底面C；工序60：以加工后的36mm下端面C，36mm底座左端面B以及Ø28端面G或F定位，钻Ø11的通孔；工序70：以加工后的Ø11内孔表面，半精铣后的36mm下端面C以及Ø28前端面G定位，粗铣Ø28后端面F，粗铣Ø26后端面I，半精铣Ø28后端面F； 工序80：以加工后的Ø11内孔表面H定位，半精铣后的36mm下端面C以及Ø28后端面F定位，粗铣Ø26前端面J，粗铣Ø28前端面G，半精铣

13、Ø28前端面G；工序90：以加工后的Ø11内孔表面，半精铣后的36mm下端面C，Ø28端面G或F定位,钻扩粗铰精铰的通孔，并倒角；工序100：以加工后的Ø11内孔表面G，以加工后的36mm下端面C，Ø28端面G或F定位, 钻扩粗铰精铰的通孔，并倒角；工序110：以Ø22上端面A偏以及Ø28端面G或F定位，钻Ø3偏的内孔；工序120：钳工去毛刺，清洗；工序130：终检。3.6 加工设备及工艺装备选择气门摇臂轴支座加工工艺装备选用工序号机床设备刀具量具 工序10 铸造毛坯游标卡尺工序20 检验游标卡尺工序30 热处理游

14、标卡尺工序40 铣X52K立式铣床硬质合金端铣刀游标卡尺工序50 铣X52K立式铣床硬质合金端铣刀游标卡尺工序60 钻Z525立式钻床直柄麻花钻11卡尺、塞规工序70 铣X52K立式铣床硬质合金端铣刀游标卡尺工序80 铣X52K立式铣床硬质合金端铣刀游标卡尺工序90 钻T611卧式镗床麻花钻、扩孔钻、机用铰刀内径千分尺，塞规工序100 钻T611卧式镗床麻花钻、扩孔钻、机用铰刀内径千分尺，塞规工序110 钻X52K立式铣床直柄麻花钻塞规工序120 钳游标卡尺工序130 检内径千分尺、游标卡尺、塞规3.7工序间加工余量的确定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/mm工序401粗铣

15、上端面A3mm工序501粗铣36mm下底面C2mm2半精铣36mm下底面C1mm工序601钻通孔11mm工序701粗铣前端面F2mm2粗铣前端面I3mm3半精铣前端面F1mm工序801粗铣后端面J3mm2粗铣后端面G2mm3半精铣后端面G1mm工序901钻的通孔17mm2扩孔至0.85mm3粗铰至0.09mm4精铰至ø18H80.06mm工序1001钻通孔15mm2扩孔至0.85mm3粗铰至0.10mm4精铰至16H60.05mm工序1101钻偏内孔3mm3.8切削用量以及基本时间定额的确定工序40 粗铣Ø22上端面A（1）切削厚度=3mm。进给量的确定 此工序选择YG6硬

16、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，d=27mm，L=36mm齿数z=10，根据所选择的X63卧式铣床功率为10KW,查机械加工工艺手册表，得fz=0.150.3mm/z 取fz=0.20mm/r 。（2）切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS180-210，根据机械加工工艺手册，选择切削速度Vc=65m/min。（3）计算主轴转速n=（65×1000）/（3.14×80）=258r/min，查机械加工工艺手册得n=255r/min，然后计算实际Vc=255×3.14×80/1000=65m/min（4）

17、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/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工序机动时间计算公式：根据铣床的数据，主轴转速n=100in，工作台进给量=fz×z×n=0.2×10×255=510mm/min。根据机床说明书取=480mm/min；切削加工面L=22mm根据机械加工工艺手册查得=8mmTj=(L+L1+L2)/Fm=30/480=0.06min工序50 加工36mm下端面1.工步一 粗铣36mm下底面C（1）切削深度 。（2）进给量的确定；

18、此工序选择YG6硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm， d=27mm，L=36mm，齿数z=10，根据所选择的X63卧式铣床功率为10KW.查机械加工工艺手册得fz=0.150.3 取fz=0.20mm/r（每齿进给量）， (每转进给量)。（3）切削速度的确定 ； 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS180-210，根据机械加工工艺手册选择切削速度=65m/min。计算主轴转速n=(65×1000)/3.14×80=258r/min，查机械加工工艺手册得n=255r/min，然后计算实际vc=255×3.14×80/1000=64m/min(

19、4)基本时间的确定； 根据铣床的数据，主轴转速n=255r/min，工作台进给量= fz×z×n=0.2×10×255=510mm/min。根据机床说明书取=480mm/min；切削加工面L=36mm根据机械加工工艺手册查得=8，=44/480=0.09min2.工步二 半精铣36mm下底面C（1）切削深度 。（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：D=80mm， d=27mm，L=36mm，齿数z=10，根据所选择的X63卧式铣床功率为10KW,取fz=0.20mm/z，f=0.2×10=2m

20、m/r。（3）切削速度的确定 查机械加工工艺手册=124m/min，计算主轴转速，查机械加工工艺手册机床主轴转速表，确定n=490r/min，再计算实际切削速度（4）基本时间的确定 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根据机械加工工艺手册查得=8，=44/480=0.09min工序60 钻通孔（1） 切削加工余量 。（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：，查机械加工工艺手册f=0.10.81mm/r，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=136

21、0r/min，计算实际切削速度，。（3） 基本时间的确定，首先查机械加工工艺手册查得钻削机动时间计算公式，钻孔深度,L1+L2=10所以=49/1360×0.1=0.36min工序70 粗铣以及半精铣端面1.工步一 粗铣后端面F（1） 切削深度ap=2mm。（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：D=80mm， d=27mm，L=36mm,齿数z=10，根据所选择的X63卧式铣床功率为10KW,查机械加工工艺手册，得fz=0.150.3mm/r 取fz=0.20mm/r 。（3） 切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度

22、HBS180-210，根据机械加工工艺手册选择切削速度=65m/min。计算主轴转速，查机械加工工艺手册得n=255r/min，然后计算实际。（4）基本时间的确定 查机械加工工艺手册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根据机械加工工艺手册查得=8，=36/480=0.08min。2. 工步二 粗铣后端面I（1） 切削深度ap=3mm。（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：D=80mm， d=27mm，L=36mm，齿数z=10，根

23、据所选择的X63卧式铣床功率为10KW,查机械加工工艺手册得fz=0.150.3mm/r 取fz=0.20mm/r 。（3） 切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187-220，根据机械加工工艺手册选择切削速度=65m/min。计算主轴转速，查机械加工工艺手册得n=255r/min，然后计算实际。（4） 基本时间的确定 查机械加工工艺手册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根据机械加工工艺手册查得=8，=34/480=0.07min3. 工步三 半精铣后端面F（1

24、） 切削深度 。（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：D=80mm， d=27mm，L=36mm，齿数z=10，根据所选择的X63卧式铣床功率为10KW,查机械加工工艺手册，得fz=0.150.3mm/r, 取fz=0.20mm/r 。（3） 切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187-220，根据机械加工工艺手册选择切削速度=124m/min。计算主轴转速n=124×1000/3.14×80=495r/min，查机械加工工艺手册得n=490r/min，然后计算实际（4） 基本时间的确定 查机械加工

25、工艺手册得此工序机动时间计算公式：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=28mm根据机械加工工艺手册，查得=8，=36/480=0.07min工序80 粗铣以及半精铣端面1. 工步一 粗铣前端面J（1） 切削深度ap=3mm。（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：D=80mm， d=27mm，L=36mm，齿数z=10，根据所选择的X63卧式铣床功率为10KW,查机械加工工艺手册，得fz=0.150.3mm/r, 取fz=0.20mm/r 。（3） 切削速度的确定 根

26、据所知的工件材料为HT200,硬度HBS180-210，根据机械加工工艺师手册选择切削速度=65m/min。计算主轴转速，查机械加工工艺手册得n=255r/min，然后计算实际。（4） 基本时间的确定 查机械制造技术基础课程设计指南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查得=8，=34/480=0.07min2. 工步二 粗铣前端面G（1） 切削深度ap=2mm。（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：D=80mm

27、， d=27mm，L=36mm，齿数z=10，根据所选择的X63卧式铣床功率为10KW,查机械加工工艺手册，得fz=0.150.3mm/r 取fz=0.20mm/r 。（3） 切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS180-210，根据机械加工工艺手册，选择切削速度=65m/min。计算主轴转速，查机械加工工艺手册得n=255r/min，然后计算实际。（4） 基本时间的确定 查机械加工工艺手册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根据机械加工工艺手册查得=8，=36/4

28、80=0.08min3.工步三 半精铣前端面G（1） 切削深度 。（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：D=80mm， d=27mm，L=36mm，齿数z=10，根据所选择的X63卧式铣床功率为10KW,查机械加工工艺手册得fz=0.150.3mm/r 取fz=0.20mm/r 。（3） 切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS180-210，根据机械加工工艺手册，选择切削速度=65m/min。计算主轴转速，查机械加工工艺手册得n=255r/min，然后计算实际。（4） 基本时间的确定 查机械加工工艺手册得此工序机动时间计

29、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根据机械加工工艺手册查得=8，=36/480=0.08min工序90钻扩粗铰精铰的孔1. 工步一 钻的通孔（1） 切削厚度。（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：，查表机械加工工艺手册，查得，取，查得，根据以上数据计算主轴转速，查机械加工工艺手册，查TX611卧式镗床主轴转速表，取，再计算实际切削速度。（3） 基本时间的确定 首先查机械加工工艺手册，查得钻削机动时间计算公式，钻孔深度，=

30、10见机械加工工艺手册，所以=47/1360×0.1=0.35min2. 工步二 扩孔至（1） 切削厚度ap=0.852=0.425mm，（2） 进给量和切削速度的确定 查机械加工工艺手册，确定扩孔钻为YG8硬质合金直柄麻花钻，选d=17.85mm,L=191mm,l=130mm，查机械加工工艺手册，查得f=0.0516mm/r，取，再查机械加工工艺手册10表28-33，确定vc=1.09m/s=65.4m/min，根据以上数据计算主轴转速，n=(65×1000)/(3.14×17.85)=1160r/min，查机械加工工艺手册，查TX611卧式镗床主轴转速表，取

31、，再计算实际切削速度。（3） 基本时间的确定 查机械加工工艺手册，得扩孔，铰孔工序下的机动时间计算公式：，扩通孔长度L=37=8,，见机械加工工艺手册，=45/1000×0.1=0.45min 3. 工步三 粗铰至（1） 切削厚度2=0.045mm。（2） 进给量和切削速度的确定 查机械加工工艺手册，确定钻头为硬质合金直柄机用铰刀，参数如下，查机械加工工艺手册，查得进给量f=0.0516，取，因为此工步为粗铰，查得vc=1.01.3m/s=6078m/min，取，根据以上数据计算主轴转速，查机械加工工艺手册，查TX611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）

32、 基本时间的确定 查机械加工工艺手册，得扩孔，铰孔工序下的机动时间计算公式：，扩通孔长度L=37=8，见机械加工工艺手册，=45/1000×0.1=0.45min 4. 工步四 精铰至18H8（1） 切削厚度2=0.03mm。（2） 进给量和切削速度的确定 查机械加工工艺手册，确定钻头为硬质合金直柄机用铰刀，参数如下，查机械加工工艺手册，查得进给量f=0.0516，取，因为此工步为精铰，查得vc=1.01.3m/s=6078m/min，取vc=70m/min，根据以上数据计算主轴转速n=70×1000/3.14×18=1238r/min，查机械加工工艺手册，查TX

33、611卧式镗床主轴转速表，取n=1000r/min，再根据主轴转速计算实际的切削速度。Vc=1000×3.14×18/1000=57m/min（3） 基本时间的确定 查机械加工工艺手册，得扩孔，铰孔工序下的机动时间计算公式：，扩通孔长度L=37=8，见机械加工工艺手册10表28-42，=45/1000×0.1=0.45min工序100 钻扩粗铰精铰的孔1. 工步一 钻的通孔（1） 切削厚度。（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：，查表机械加工工艺手册，查得，f=0.10.81mm/r，取，查得，根据以上数据计算主轴转速，查机械加工工艺手册，查TX611卧式镗床主轴转速表，取，再计算实际切削速度。（3） 基本时间的确定 首先查机械加工工艺手册，查得钻削机动时间计算公式，钻孔深度，=10，见机械加工工艺手册，所以=26/1000×0.1=0.26min2. 工步二 扩孔至（1） 切削厚度2=0.425mm（2） 进给量和切削速度的确定 查机械