后摇臂座课程设计

1、后摇臂座的课程设计后摇臂座课程设计题 目：后摇臂座课程设计                     院 系：浙江海洋大学东海科学技术学院班 级：13机械一班          姓 名：徐晓飞学 号：131309109        

2、;              前言 21世纪是制造业高度信息化的世纪，伴随着电子技术和信息技术的发展，制造业出现了惊人的变化。 随着制造设备的发展和使用需求的提高，以及市场需求，机械制造业开始发展的更加自动化、柔性化和精密化，以便满足产品个性化和多样化的要求，来满足社会各消费群体的不同要求。而机械制造工艺也伴随着机械制造业的发展日渐发展成长。这正是论文选题的主要依据和动机。此次课程设计第一阶段的主要工作是，复习机械制造基础所学知识，了解摇臂座的功能作用和特点，分析制

3、作工艺，设计零件制作流程和制作方法。第二阶段是在指导教师的指导下，进行摇臂座的三维和二维图形绘制，了解相关设备，阅读相关资料，对零件进行初步的选材、设计以及编制工艺。第三阶段是将初步设计好的零件加工方法及工艺在指导老师的指导下进行完善和润色，并修改其中不正确和不适当的步骤。最后通过教师的悉心指导和自己的努力，完成了课程设计的各项任务，并熟练掌握工件的制作流程和工艺编制以及工件的选材、设备的使用等专业知识。巩固已学过的各类专业知识。论文正文主要包括4个部分，安排如下：第1部分简要介绍摇臂座的主要功能和工作特点。第2部分阐述摇臂座的工艺分析。第3部分选择毛坯和确定毛坯。第4部分选择摇臂座的加工方法

4、和工艺路线。第5部分是钻孔夹具设计。最后论文对课题内容及成果进行了总结。1摇臂座的主要功能概述1.1 摇臂座的作用1. 摇臂座主要作用：摇臂座是固定摇臂的底座，起固定作用。在顶置式气门发动机中，摇臂座是进排气机构的一个部件。进排气机构是由凸轮轴、挺杆、摇臂、摇臂轴、摇臂座、气门、气门弹簧等零件组成。气门的开启和关闭是由挺杆和摇臂动作完成的，摇臂就是通过摇臂轴安装在摇臂座上，一端是从凸轮轴经挺杆驱动，另一端顶在气门杆上和弹簧一起作用控制气门的开合。柴油机中的摇臂座，是支撑摇臂轴的，其作用相当于滑动轴承座，摇臂是安装在摇臂轴上的。1.2. 摇臂座的零件图2零件的工艺分析2.1. 分析零件的结构该零

5、件有六个通孔，一个12+0.07，第二个孔为20+0.023，第三个孔为12.5，第四个孔4，再两个2xM6。零件主体为直径20x50的圆柱体。在孔20+0.023上方有一个平行于底面的平台。主结构左侧有一伸出的短臂.主结构上有一个12.5深度为50的通孔。孔12.5为中心的加工表面，加工面包括孔20+0.023上方的平台，主体表面，主要加工表面为左侧短臂上22的上下底面及孔20+0.023的内壁。2.2. 零件的加工基准 基准是用来确定工件上其他几何要素之间的几何关系所依据的那些点、线、面。基准根据其用途不同，可分为设计基准和工艺基准两大类。设计基准是指在零件图上标注设计尺寸时所采用的基准。

6、 工艺基准是指零件在加工过程中中采用的基准。按照用途不同，工艺基准又分为工序基准、定位基准、测量基准和装配基准。2.2.1. 零件的设计基准 摇臂座底座是主结构的设计基准。20+0.023结构孔为尺寸R6的设计基准。 摇臂座底座是200.023孔的设计基准。200.023结构孔为孔120.07的设计基准。2.2.2. 零件的工艺基准 零件的上表面是以摇臂底座为工序基准。12.5的孔是以摇臂座底面为基准，孔中心线与底面垂直。120.07的以孔摇臂座底面做工序基准，其孔轴线与底面平行。悬臂的工序基准是孔12.5的中心轴线。孔200.023的工序基准是摇臂座底面，该孔中心轴线与摇臂座底面平行。R6的

7、平台是以200.023的中心轴线所定。 孔200.023、孔120.07、孔 12.5的定位基准为其中心轴线。零件其他部分的定位基准为摇臂座底座。以孔200.023为中心的加工表面为孔和倒角，孔120.07的两端面。以孔120.07为中心的加工表面有孔120.07两端面和倒角。孔R15两端面与孔200.023的垂直度公差为0.1。孔120.07与孔200.023的平行度公差为0.05。3零件毛坯的选用3.1. 毛坯的选择 毛坯的好坏，对零件的加工质量、加工方法、材料利用率、加工劳动量和制造成本等都有很大的影响。机械加工中常用的毛坯有铸件、锻件、型材、焊接件等。 外形尺寸较大的零件，一般用自由锻

8、件或砂型铸造件；零件尺寸较大但结构较简单时，可选用焊接件；中小型零件可选用模锻件或特种铸造毛坯件；阶梯轴零件，各台阶直径相差不大时可选用棒料，相差较大时可选用锻件；形状复杂、薄壁的零件，往往不能采用金属型铸造毛坯。摇臂座是顶置式气门发动机中，进排气机构的一个部件。进排气机构是由凸轮轴、挺杆、摇臂、摇臂轴、摇臂座、气门、气门弹簧等零件组成。 气门的开启和关闭是由挺杆和摇臂动作完成的，摇臂就是通过摇臂轴安装在摇臂座上，一端是从凸轮轴经挺杆驱动，另一端顶在气门杆上和弹簧一起作用控制气门的开合。 该毛坯为中小型零件，材料选择QT450-10球墨铸铁，它具有优良的铸造、切削加工和耐磨性能，有一

9、定的弹性，广泛用于制造曲轴、齿轮、活塞等高级铸件以及多种机械零件。3.2. 毛坯尺寸的确定 摇臂座零件材料选择QT450-10球墨铸铁，毛坯采用铸造生产方法。铸造采用金属模机械工业砂型。精度等级达到（CT）89，毛坯公差13，加工余量等级为G。差机械制造工艺设计简明手册以下简称工艺手册表13-1。 根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸。 铣20底面、铣20顶面。毛坯精度等级为9级，查工艺手册表2.24，加工余量为3。 内孔200.023，毛坯为实心，不冲出孔。内孔精度为810，参考工艺手册表2.39。钻孔：18.0扩孔：19.8Z=1.8铰孔：20+

10、0.023Z=0.2（表3-1）内孔12+0.07钻孔：11.0扩孔：11.85Z=0.85铰孔：12+0.07Z=0.15（表3-2）34两端面的加工余量 按照工艺手册表1.48加工余量等级介入810级，表2.24。毛坯尺寸铸造尺寸零件尺寸单加工余量2620-0.143（表3-3）尺寸允许偏差铸造尺寸偏差670.2±0.820-0.14±0.5（表3-4）3.3 基准面的选择 基面选择是工艺规程中的重要工作之一。基面选择正确合理，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，更有甚者，还会造成零件的大批报废，试生产无法正常进行。3.3.1. 粗基

11、准的选择确定基准时除了考虑满足有关的基准选择原则外，还要考虑怎样实现所选择的基准，确定各工序基准与定位及夹紧方式，还有夹紧位置和夹紧作用方向。要考虑定位精度的要求，分析定位误差，故选24的上端面为粗基准面，摇臂座底端面为精基准。3.3.2. 摇臂座定位基准的分析1.紧固底座，钻12.5的孔，并通过铰孔，使孔的精度达到Ra12.5H8。2.与12.5H8的孔配合。再以V型块与22配合（其中V型块为活动），可以限制6个自由度。3.在限制自由度后，现对30和22的上端面进行铣削，在反转对下端面进行铣削。4.以下底面和12.5的孔的轴线位置确定30的加工位置，进行钻、铰加工。再以30轴线和下底面为基准

12、，加工12的孔精度达到Ra6.3。5.加工右侧的平台使平台的精度达到Ra12.5H8。3.4. 毛坯图设计4选择加工方法制定工艺路线4.1. 加工方法的选择 制定工艺路线的出发点，应当是零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。可以考虑采用使用专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。由于摇臂座是多面体零件，所以粗加工加工时选择铣床，精加工时选择铣床和磨床由于这个摇臂座的精度不高主要选择铣床。4.2工艺路线方案的制定零件名称 摇臂座 产品名称零件材料QT450-10年 产 量毛坯种类铸件备 注工 序 号工 序 内 容铸造清

13、砂，检验粗铣下底面粗铣上端面钻孔12.5，并镗孔使精度达到Ra12.5粗、精铣20、12上端面粗、精铣20、12下端面钻孔20孔，并扩和铰孔，使精度达到20钻孔12孔，并扩和铰孔，使精度达到12钻孔4孔钻螺纹孔2xM6锪孔12.20的左右倒角粗铣右侧平台XIV去毛刺XV终捡，入库4.3. 选择加工方法：选择加工方法应该考虑各种加工方法的特点、加工精度、表面粗糙度及各种加工方法的经济性。分析该零件，该零件要加工的内容有端面和孔，零件为非回转体零件，端面加工选择铣削加工。1. 下底面为设计基准和加工基准，20上端面为粗基准，粗铣下底面。2. 20上端面下底面粗糙度为4，需粗铣精铣上端面下底面。3.

14、 因为以内孔12.5和心轴配合，达到定位目的，所以需要钻孔和镗孔达到要求的12.5Ra12.5。4.12的上下端面粗糙度为Ra1.6，所以需要粗、精铣才能达到要求。5. 20孔内表面粗糙度为Ra1.6，且有圆跳动要求，所以需要钻、扩、铰才能达到要求。6. 12孔内表面粗糙度为Ra6.3，且轴线与底面有平行度要求，所以需要钻、扩、铰才能达到要求。7. 4孔内表面粗糙度为Ra12.5，只需要粗铣就能达到要求。8. 右侧的平台粗糙度为Ra12.5，只需要粗铣就能达到要求。9.2xM6的螺纹孔，只需要钻就能达到要求。4.4选择加工设备及工艺装备4.4.1.平面加工：采用铣削，工序3、4、6、7、11由

15、于是批量生产，要求加工效率较高，选择卧式铣床采用端铣效率较高。选择机床型号X61W 4.4.2.孔加工：工序5选择立式钻床Z525，工序8、9采用摇臂钻床Z3025。4.4.3.加工余量确定： 工序号工步号工步内容加工余量/mm1粗铣下底面21粗铣上端面21钻孔12122镗孔至12.50.51粗铣20上端面12粗铣12上端面33精铣12上端面11粗铣20下端面22粗铣12下端面33精铣12下端面11钻18182扩孔至19.81.83粗铰至19.940.144精铰至200.061钻11通孔112扩孔至11.850.853粗铰至11.950.104精铰至120.051钻442钻2xM6螺纹孔11锪

16、孔1220左倒角12锪孔1220右倒角1XIII1粗铣右侧平台14.4.4.填写工艺过程卡片：机械加工工艺过程卡片零件图号零件名称摇臂座工序号工序名称及内容机床夹具刀具量具辅具工时名称型号名称规格名称规格铸造毛坯清砂检验粗铣下端面卧式铣床X51直线进给式 粗铣上端面卧式铣床X51直线进给式加工12.5的孔立式钻床Z525压板粗精铣20和12上端面卧式铣床X51直线进给式卧式铣床X51直线进给式卧式铣床X51直线进给式卧式铣床X51直线进给式粗精铣20和12下端面卧式铣床X51直线进给式卧式铣床X51直线进给式卧式铣床X51直线进给式卧式铣床X51直线进给式加工 20的孔摇臂钻床Z3025压板摇

17、臂钻床Z3025压板摇臂钻床Z3025压板摇臂钻床Z3025压板加工 12的孔摇臂钻床Z3025压板摇臂钻床Z3025压板摇臂钻床Z3025压板摇臂钻床Z3025压板加工4的孔摇臂钻床Z3025压板钻2xM6的螺纹孔摇臂钻床Z3025压板锪12.20的倒角 XIII粗铣右侧平台卧式铣床X51回转工作台XIV去毛刺XV终捡入库334.4.5. 确定切削用量及基本工时： 1.工序3（粗铣下底面）： 切削深度： a=3mm 进给量： f=0.15-0.3mm/z ,取f=0.2 。（手册表10-113） 切削速度 ： v=191m/min (手册表10-119) 计算主轴转速 ：v=n&#

18、183;z·f，z=10，n=760r/min,反查表4-18（指导教程），得到n=725r/min ,v=182m/min 基本时间的确定：t= , ,查表5-44（指导教程）,t=0.04min2. 工序4（粗铣上端面）： 切削深度： a=4mm 进给量： f=0.08-0.12mm/z ,取f=0.1。（手册表10-113） 切削速度 ： v=155m/min (手册表10-119) 计算主轴转速 ：v=n·z·f，z=10，v=616r/min,反查表4-18（指导教程），得到n=590r/min ,反求 v=148r/min 基本时间的确定：t= , (

19、水平进给量) , 查表5-44（指导教程）t=0.102min3. 工序5 （加工12.5Ra12.5的孔）1>.工步1（粗铣20上端面）： 切削深度： a=12mm 进给量： f=0.12-0.20mm/r ,取f=0.1 。（指导教程表5-22） 切削速度 ： v=16-24m/min ，v=20m/min 计算主轴转速 ：， , n=530r/min,反查表4-18（指导教程），得到n=545r/min , v=20.5m/min基本时间的确定： t= , , t=0.64min2>.工步2（半精镗孔至12.5H8）切削深度： a=0.5mm 进给量： f=0.4-0.60m

20、m/r ,取f=0.4 。（指导教程表5-29） 切削速度 ： v=30-40m/min ，v=40m/min 计算主轴转速 ： ， n=1019r/min,反查表4-18（指导教程）， 基本时间的确定：t=,=3,t=0.14min。4. 工序6（粗、精铣20、12两圆柱上端面）1>.工步1（粗铣20上端面）： 切削深度： a=2mm 进给量： f=0.08-0.12mm/z ,取f=0.1 。（手册表10-113） 切削速度 ： v=183m/min (手册表10-119) 计算主轴转速 ：v=n·z·f，z=10，n=728r/min,反查表4-18（指导教程）

21、，得到n=725r/min ，v=182m/min 基本时间的确定：t= ,(水平进给量) , ,查表5-44（指导教程）t=0.068min2>.工步2（粗铣12上端面）： 切削深度： a=2mm 进给量： f=0.08-0.12mm/z ,取f=0.1 。（手册表10-113） 切削速度 ： v=183m/min (手册表10-119) 计算主轴转速 ：v=n·z·f，z=10，n=728r/min,反查表4-18（指导教程），得到n=725r/min ，v=182m/min 基本时间的确定：t= ,(水平进给量) ,查表5-44（指导教程）t=0.06min3&

22、gt;.工步3（精铣20上端面）： 切削深度： a=1mm 进给量： f=0.08-0.12mm/z ,取f=0.08 。（手册表10-113） 切削速度 ： v=200m/min (手册表10-119) 计算主轴转速 ：v=n·z·f，z=10，n=728r/min,反查表4-18（指导教程），得到n=725r/min ，v=182m/min 基本时间的确定：t= ,(水平进给量) , 查表5-44（指导教程）t=0.062min4>.工步4（精铣12上端面）： 切削深度： a=1mm 进给量： f=0.08-0.12mm/z ,取f=0.1 。（手册表10-113

23、） 切削速度 ： v=183m/min (手册表10-119) 计算主轴转速 ：v=n·z·f，z=10，n=728r/min,反查表4-18（指导教程），得到n=725r/min ，v=182m/min 基本时间的确定：t= ,(水平进给量) , 查表5-44（指导教程）t=0.054min5.工序7（粗、精铣20、12下端面）1>.工步1（粗铣20下端面）： 切削深度： a=2mm 进给量： f=0.08-0.12mm/z ,取f=0.1 。（手册表10-113） 切削速度 ： v=183m/min (手册表10-119) 计算主轴转速 ：v=n·z&#

24、183;f，z=10，n=728r/min,反查表4-18（指导教程），得到n=725r/min ，v=182m/min 基本时间的确定：t= ,(水平进给量) , ,查表5-44（指导教程）t=0.068min2>.工步2（粗铣12下端面）： 切削深度： a=2mm 进给量： f=0.08-0.12mm/z ,取f=0.1 。（手册表10-113） 切削速度 ： v=183m/min (手册表10-119) 计算主轴转速 ：v=n·z·f，z=10，n=728r/min,反查表4-18（指导教程），得到n=725r/min ，v=182m/min 基本时间的确定：t

25、= ,(水平进给量) , 查表5-44（指导教程），t=0.06min。3>.工步3（精铣20下端面）： 切削深度： a=1mm 进给量： f=0.08-0.12mm/z ,取f=0.08 。（手册表10-113） 切削速度 ： v=200m/min (手册表10-119) 计算主轴转速 ：v=n·z·f，z=10，n=728r/min,反查表4-18（指导教程），得到n=725r/min ，v=182m/min 基本时间的确定：t= ,(水平进给量) , ,查表5-44（指导教程），t=0.062min。4>.工步4（精铣12下端面）： 切削深度： a=1mm

26、 进给量： f=0.08-0.12mm/z ,取f=0.1 。（手册表10-113） 切削速度 ： v=183m/min (手册表10-119) 计算主轴转速 ：v=n·z·f，z=10，n=728r/min,反查表4-18（指导教程），得到n=725r/min ，v=182m/min 基本时间的确定：t= ,(水平进给量) , ,查表5-44（指导教程），t=0.054min6.工序8（钻孔20）1>.工步1（钻18孔）： 切削深度： a=18mm 进给量： f=0.20-0.40mm/r ,取f=0.3 。（教程表5-23） 切削速度 ： v=16-24m/min

27、 ,取v=20m/min (教程表5-24) 计算主轴转速 ： =353.8r/min,反查表4-18（指导教程），得到n=315r/min ，v=17.8m/min基本时间的确定：t= , , =16,t=0.377min2>.工步2（扩孔）： 切削深度： a=1.8mm 进给量： f=0.6-0.7mm/r,取f=0.7。（教程表5-23） 切削速度 ： v=90m/min (教程表5-24) 计算主轴转速 ： ，n=1447.5r/min,反查表4-18（指导教程），得到n=1600r/min ，v=93.4m/min 基本时间的确定：t= ，, , t=0.033min3>

28、.工步3（粗铰至19.95mm）： 切削深度： a=0.15mm 进给量： f=10mm/r （教程表5-25） 切削速度 ： v=4m/s (教程表5-26) 计算主轴转速 ： ,n=63.85 r/min,反查表4-18（指导教程），得到n=80r/min ，v=5.03m/min 基本时间的确定：t=, , t=0.0485min4>.工步4（精铰孔至20）： 切削深度： a=0.05mm 进给量： f=0.8-2.0mm/r ， f=1.0（教程表5-25） 切削速度 ： v=50-75m/s ，v=60m/min (教程表5-26) 计算主轴转速 ： , n=955r/min,

29、反查表4-18（指导教程），得到n=1000r/min ，v=62.8m/min，基本时间的确定：t=, , t=0.037min。7.工序9（钻孔12）1>.工步1（钻11孔）： 切削深度： a=11mm 进给量： f=0.20-0.40mm/r ,取f=0.3 。（教程表5-23） 切削速度 ： v=16-24m/min ,取v=20m/min (教程表5-24) 计算主轴转速 ： ，n=424.6r/min,反查表4-18（指导教程），得到n=392r/min ，v=18.5m/min基本时间的确定：t= , ， , t=0.28min。2>.工步2（扩孔至11.85）： 切

30、削深度： a=0.85mm 进给量： f=0.9-1.1mm/r,取f=1。（教程表5-23） 切削速度 ： v=76m/min (教程表5-24) 计算主轴转速 ：， n=1527r/min,反查表4-18 （指导教程），得到n=1600r/min ，v=70.9/min基本时间的确定：t= , , t=0.0136min3>.工步3（粗铰至11.95mm）： 切削深度： a=0.1mm 进给量： f=10mm/r（教程表5-23） 切削速度 ： v=15m/min (教程表5-24) 计算主轴转速 ： ，n=299r/min,反查表4-18（指导教程），得到n=320/min ，v=

31、14.56/min 基本时间的确定：t= , , t=0.063min。4>.工步4（精铰孔至12）：切削深度： a=0.05mm 进给量： f=0.8-2.0mm/r ， f=1.0（教程表5-25） 切削速度 ： v=50-75m/s ，v=60m/min (教程表5-26) 计算主轴转速 ： ， n=1194r/min,反查表4-18（指导教程），得到n=1000r/min ，v=57.2m/min 基本时间的确定：t=, , t=0.019min8. 工序10(钻4孔)切削深度： a=4mm进给量： f=0.08-0.12mm/r， f=0.1（教程表5-25）切削速度 ： v=

32、24m/min (教程表5-26)计算主轴转速 ： n=1911 r/min得到n=1000r/min ，v=12m/min基本时间的确定：t= ， t=0.209min。9. 工序13（粗铣右侧平台）切削深度： a=4mm 进给量： f=0.08-0.12mm/r ， f=0.1（教程表5-25） 切削速度 ： v=155m/min (教程表5-26) 计算主轴转速 ： n=616r/min,反查表4-18（指导教程），得到n=590r/min ，v=148m/min基本时间的确定：t= ，t=0.064min。5.夹具结构设计5.1功能分析和夹具总体结构设计5.1.1功能分析：本工序要求以

33、底面作为主要的定位基准面，12.5的心轴作为副定位基准来加工20和12两孔，保证12的孔公差范围为T=0.07表面粗糙度为Ra=6.3，20的孔公差范围为T=0.023表面粗糙度为Ra=1.6。同时应保证两孔轴线的平行度误差。所以利用V型块防止工件的转动。5.1.2确定定位方案，选择定位元件 根据我们所选择的工序来详细观察零件图，根据图中零件所要求的位置尺寸，以及形位精度要求，来确定夹具的结构方案。本两道工序可以在同一夹具上加工完成，如图，工序加工要求保证的位置精度主要是两加工孔中心距尺寸（56±0.05）mm及平行度公差0.05mm，还有18f孔与底面尺寸（24±

34、;0.03）mm以及16f孔与底面尺寸（49±0.05）mm。根据基准重合原则，应选择11f孔和地面为主要定位基准，即工序简图中所规定的定位基准是恰当的。定位元件选择一个长定心轴。5.1.3确定导向装置 本工序两孔加工的精度要求较高，采用一次装夹完成钻，扩，粗铰，精铰4个工步的加工，故此夹具采用与孔尺寸相对应的快换钻套做导向元件，相应的卧式镗床上面采用快换夹头。如图所示，两衬套与快换钻套间的配合尺寸为26和30，衬套与钻模板之间的配合尺寸为。5.1.4确定夹紧机构在机械加工工艺设计中，已经确定气门摇臂轴支座的生产类型为大批量生产，在此工序夹具中选择螺旋夹紧机构夹紧工件。如下图所示，在定心轴上直接做出一段螺杆，装夹工件时，先将工件定位孔装入带有螺母的定心轴上，实现定位，然后在工件与螺母之间插上开口垫圈，最后拧紧螺母压紧工件。5.1.5确定辅助定位装置为了减小加工时工件的变形，保证加工时工艺系统的刚度，26f后端面处增加辅助支承，具体机构图如下：5.2设计夹具体夹具体的设计应通盘考虑，使上述各部分通过夹具体能够有机的联系起来，形成一个整体。考虑夹具与机床的连接，因为是在卧式镗床上使用，夹具安装在工作台上直接用钻套找正并用压板固定，故只需在夹具体上留出压板压紧的位置即可，不需专门的夹具与机床的定位连接元件。钻模板和夹具体一起用4根螺栓固连。夹具体上表面与其