气门摇杆支座课程设计说明书

1、江南大学机械制造技术基础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及专用夹具容：（1）零件图1（2）毛坯图1（3）机械加工工艺规程卡片2（4）夹具装配总图1（5）夹具零件图1（6）课程设计说明书1份原始资料：该零件图样一；生产纲领4000件/年。班级:机械工程及自动化0906班学号：0401090609学生：指导老师：楠纪小刚2012年6月25日目录序言一、零件的工艺分析及生产类型的确定二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛配图三、工艺规程设计四、加工工序设计五、时间定额计算六、夹具设计七、参考文献序言机械制造技术基础课程设计是在学完了机械制造技术基础和大部 分专业课，并进行

2、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技术基础中的基本理论，并结合生产实 习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机械制造工艺问题。 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 及编写技术文件技能的一次实践机会，为今后的毕业设计及未来从事 的工作打下良好的基础。由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位 老师多加指导。一、零件的工艺分析及生产类型的确定L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

3、机摇杆座的结合 部，°20：min孔装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆座通过 两个0 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。气门摇杆支座零件图2 .零件的工艺分析气门摇杆轴支座的材料为HT200o该材料具有较高的强度，耐 磨性，耐热性及减振性，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个0 13nun 孔和020%>ni以及3mm轴向槽的加工。20党:mm孔的尺寸精度以及 下端面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 气门的传动精度及密封，2个0 13mm孔的尺寸精度，以上下

4、两端面 要有较好的的平行度。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 四喘塌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。3 .零件的生产类型零件年生产量达到4000件，按照设计要求为中批量生产。二、选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图1 .选择毛坯该零件材料是HT200,这种材料适合铸造，已知零件的生产 纲领为30000件/年，通过计算，该零件质量约为3Kg,由参考文 献（1）表2-34可知，其生产类型为大

5、批生产，毛坯的铸造方法 选用砂型机器造型。这从提高零件生产率、保证加工精度上考虑 也是应该的。此外，为消除残余应力，铸造后安排人工时效处理。 2.确定机械加工余量、毛坯尺寸和余量由于生产类型为成批、大批生产，考虑毛坯生产成本和机械 加工成本，毛坯制造方法为砂型铸造，020孔需精加工，要留加 工余量，故孔不宜铸出，其他小孔不铸出，所以铸造时，不铸造孔。参考文献（2）表5-1得该种铸造公差等级为CT82，MA-H级。参考文献（1）表2-70确定各表面的加工余量如下表所示：加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量数值说明上端面78mmH4mm单侧加工下端面50minH3mm单侧加工左端面32mmH3mm

6、双侧加工右端面32mmH3mm双侧加工3.设计毛坯图4 .毛坯热处理方式毛坯铸造后应安排时效处理，以消除残余应力，并是不均匀 的金相组织通过重新结晶而得到细化、均匀的组织，从而改善加工性。三、工艺规程设计拟订工艺路线的容除选择定位基准外，还要选择各加工表面 的加工方法，安排工序的先后顺序，确定加工设备，工艺装备等。 工艺路线的的拟定要考虑使工件的几何形状精度，尺寸精度及位 置精度等技术要求得到合理保证，成批生产还应考虑采用组合机 床，专用夹具，工序集中，以提高效率，还应考虑加工的经济性。 1.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

7、遵循基准重合的原则，实现V形块十 大平面的定位方式（V形块采用联动夹紧机构夹紧）。溟。歌 mm孔及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，选择零件的重要面和重要孔做基准。1 .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，所以粗基准为下端面的上端面， 同时以便保持8mm的厚度。2 .零件表面加工方法几个主要的定位夹紧方案设定如下：1 .上下端面的加工：方案一：先以大平面定位，用

8、压板夹紧下端面，铁上端面；然后以上 端面定位，用虎钳夹紧，加工下端面方案二：先以下端面的上端面定位，用v形块夹住圆柱体夹紧，加工 下端面；再以下端面为基准，用压板夹紧，加工上端面；最 后以上端面定位，以虎钳夹紧，加工下端面。评价&选择：方案一加工的下端面比较粗糙，而且无法保证下端面的8mm 的厚度要求；方案二不仅保证了下端面8mm的厚度要求，而 且下端面更加光滑，使用互为基准加工上下端面是合适的。 所以选择方案二。2 .钱削。20;然nun孔的定位夹紧方案：方案一：用一菱形销加一圆柱销定位两个0 13mm的孔，再加上底面定 位实现，两孔一面完全定位，这种方案适合于大批生产类型 中。方案

9、二：用V形块十大平面定位评价&选择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，再加底面实现完全定位，由于0 13nmi孔的秒个精度不需要很 高，故用做定位销孔很难保证精度，所以选择方案二。3 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，确定各表面及孔的加工方法如下：上端面：粗钱下端面：精锐左端面：粗镇一精键右端面：粗镇一精键0 13mm孔：钻孔。3mm轴向槽一精铳020般（I皿孔：钻孔一粗锭一精辕因左右两端面均对。20黑：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

10、精加工 的原则，将端面的精锐和下端面的粗钱放在前面，下端面的 精钱放在后面，每一阶段要首先加工上端面后钻孔，左右端面上四0能黑mm孔放后面加工。初步拟订加工路线如下:工序号工序容铸造时效涂漆00车上端面01钻两通孔02精铳下端面03铳右端面04钻通孔C 18mm05铃孔0 20mm,孔口角1 X4 5度06钱左端面07铳轴向槽08检验09入库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，故改动铳削加工。工

11、序03应在工序02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20 13mm通孔加工精度的影响。修改后的工艺路线如下：序号工序容简要说明铸造时效消除应力涂漆防止生锈01粗铁下端面先加工粗基准面02精锐上端面互为基准加工03精锐下端面加工精基准04钻两通孔先面后孔05钱右端面先面后孔钻通孔0 18粮孔到0 20后在削余量德孔角，镜外孔角06钱左端面镜孔角，辕外孔角次要工序后加工07铁轴向槽08检验09入库4 .选择加工设备及刀、夹、量具由于生产类型为大批生产，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及各机床间的传 动均由人工完

12、成。粗铳下端面：考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，由参考文献(2)表5-71,采用立钱选择X53K立式铳床，选择直径D为0 80mm立铳刀，专用夹具和游标卡尺。粗铁上端面：采用上述相同的机床与铳刀，通用夹具及游标卡尺。 精铳下端面：采用上述相同的机床与铁刀，通用夹具及游标卡尺。 粗铳左端面：采用卧式铳床X53K,采用以前的刀具，专用夹具 及游标卡尺。精钱左端面：采用卧式钱床X53K,专用夹具及游标卡尺。钻2-0 13mm孔：由参考文献(2)表5-63,采用Z3025,通用夹 具。刀具为d为。13.0的直柄麻花钻。钻0 18孔：钻孔直行为0 18mm,选择摇臂钻床Z3025,采用锥

13、柄麻花钻，通用夹具及量具。辕020： mm孔：粗馍：采用卧式组合馍床，选择功率为1.5KM 的ITA20在削头。选择獴通孔獴刀及键杆，专用夹具，游标卡尺。四、加工工序设计(1)经查参考文献(1)表2-70可得，钱削下端面的加工余量为3mm, 又由零件表面的表面精度RA=6. 3um可知，粗铳的钱削余量为2.5mm, 第一次初加工铳削量为2mmo取每齿进给量为af = 0 . 2 mm / z.粗铳走刀一次ap = 3nnn,参考文献（1）表8-27。初步取主轴转速为1 5 Or/ min （粗钱），取精铳主轴的转速为 300r/min,又前面已选定直径D为。8 0 mm,故相应的切削速度分 别

14、为：校核粗加工。确定切削速度和工作台每分钟进给量fMz 根 据表2-17（铳削时切削速度的计算公式）：查得Cv=18.9 , qv=O. 2 , xv =0. 1 , yv=O. 4 , uv=0. 1 , Pv=O. 1, m=0. 15 , T=180min , ap=l. 3mm , fz=O. 30nun/z , ae=15mm , z=10 , d=160mn）, kv=l. 0 代 入公式得18.9x80x0.2t 八 X I I I "4 -0 c _。.44 -0.1« c（J.l 1V= 180 x1.3 x0.7 x15 x10=94, 5m/min10

15、00x94.5n= "160 =188r/min择X53K型立式铳床主轴n=150r/min,则实际切削速度 V=75. 3m/min,工作台每分钟进给量为 fMz=O. 7X 10X60=420mm/min 根据表5-73 （立式铳床工作台进给量），选择X51型立式铳床 fMz=500mm/min,则实际的每齿进给量为 fz二-?（）（）0. 83mm/zo 60x10（2）经查参考文献（1）表2-70可得，铳削上端面的加工余量为4mm, 又由零件表面的表面精度RA=12. 5um可知，粗钱的钱削余量为3mm。 底面铳削余量为3mm,粗铳的铳削余量为2mm,精铳余量1mm,精铳 后

16、公差登记为IT7I T 8 o取每齿进给量为af = 0 . 2 mm / z.粗铳走刀一次ap = 2mm,精铳走刀一次ap=lmm,参考文献（1）表8-27。初步取主轴转速为1 5 Or/min (粗钱)，取精铳主轴的转速为300r /min,又前面已选定直径D为0 8 0 mm,故相应的切削速度分别 为：校核粗加工。V-75. 3m/minV 精二 150. 6m/s(3)钻2XC 13两通孔进给量后刀面最大磨损限度(查切削手册)为0. 50. 8mm,寿命7 = 60min。切削速度，查切削手册:匕=1°如修正系数K1V =1.0K.=LO =1.0故 vc = 5nun!

17、r心v = 1.5K 丘=1.0 Kapv = 10lOOOv 1000x15 "r),.n. = 367.4r / min, 皿 3.14x13查切削手册机床实际转速为ne = 420r / min故实际的切削速度=7rdM = 11 ,Simin / r c 1000校验扭矩功率Mc = 73Nm Mm = 44.2Nm 所以 Me < MmE=L72.02wv区故满足条件,校验成立。切削工时:L1/=281lL = 03()n.n“nf 420x0.7(4)钻中18孔锋孔至中20本工序为钻6 18mm通孔，采用莫氏锥柄麻花钻，直径d=18mm, 确定进给量f ：由于孔径和

18、深度都很大，宜采用自动进给，fz=O. 70mm/ro选择钻头磨钝标准及耐用度根据表5-130,钻头后刀面最大磨损量为0. 8mm,耐用度T=60mino确定切削速度V由表5-132, o=670Mpa的HT200的加工性为5类，根据表 5-127,进给量 f=0. 70mm/r,由表 5T31,可查得 V=llm/min,n=1082r/mino根据Z3025立式钻床说明书选择主轴实际转速.基本时间42 + 101082x0.2= 0.24 min铳32mm圆拄的右端面 镜孔角 外孔角右端面铳削余量为3mm,粗铳的铳削余量为2mm,精铳余量1mm确定每齿进给量及铳削深度取每齿进给量为fz =

19、 0. 2mm / z （粗铳）取每齿进给量为fz = 0. 05mm/z （精铳）（参考切削手册表3-3）粗铳走刀一次ap = 2mm,精钱走刀一次ap=lnun切削速度：初步取主轴转速为150r/min （粗铳），取精铳主轴 的转速为300r / mino又前面已选定直径D为。80mm,故相应的切削速度分别为:V 粗=75. 3m/minV精=150. 6m/s符合要求。切削工时：2x(/ + / + /) tc =-=2x63=4.2 nun粗钱：& x人150x0.22x(/ + / +/) tc =2x63 一 .=2.1 nun精铳：& x人300x0.2故：基本时

20、间'基本=J +。= 4.2 + 2.1 = 6.3 min铳左端面粗铳2mm精铳1mm确定每齿进给量及铳削深度取每齿进给量为fz = 0. 2mm / z （粗铳）取每齿进给量为fz = 0. 05mm/z （精铳）（参考切削手册表3-3）粗铳走刀一次ap=2mm,精铳走刀一次ap = 1 imn切削速度：初步取主轴转速为150r/min （粗钱），取精钱主轴的转速为 300r / mirio又前面已选定直径D为。80mm,故相应的切削速度分别为：V 粗=75. 3m/minV精=150. 6m/s符合要求。切削工时：2x(/ + /+/)2x43 c cr -tc = -!一)=2

21、.87 min粗铳：八150x0.22x(/ + /1+/2)=x4 = i43m.n精铳：叫f300x0.2故：基本时间/基本=左+。= 2.87 +1.43 = 4.3 min镇孔角外孔角(6)铳宽度为3mni轴向槽六、夹具设计本次设计的夹具为第1道工序粗一一粗钱下端面。该夹具为钱床 夹具。确定设计方案该孔的设计基准为上端面，故以上端平面做定位基准，实现“基 准重合”原则；另加两V形块从前后两方向实现对R10的外圆 柱面进行夹紧，从对工件的结构形状分析，若工件以上端面朝下 放置在支承板上，定位夹紧就比较稳定，可靠，也容易实现。工件以上端面在夹具上定位，限制了三个自由度，其余三个自由 度也必

22、须限制。用两个V形块夹紧限制其余三个自由度.实现完全 定位.六、总结通过对气门摇杆轴支座的机械加工工艺及对0 13nmi孔夹具的设 计，使我们学到了许多有关机械加工的知识，这对于我们以后的学习 和实践都起到了至关重要的作用，使我们对学习夹具和工艺性设计产 生了浓厚的兴趣，相信这次课程设计过后我们才能有夯实基础的感 觉，遇到难题不放弃不胆怯的决心，对于实际的容，我们主要归纳为 以下两个方面：第一方面：气门摇杆轴支座件外形较复杂，而刚性较 差。且其技术要求很高，所以适当的选择机械加工中的定位基准，是 能否保证气门摇杆轴支座技术要求的重要问题之一。在气门摇杆轴支 座的实际加工过程中，选用气门摇杆轴支座的底面作为定位基面，为 保证20 13mm孔尺寸精度和形状精度，可采用自为基准的加工原 则；保证两孔的中心距精度要求，可采用互为基准原则加工。对于加工主要表面，按照“先基准后一般”的加工原则。气门摇 杆轴支座的主要加工表面为旁端面，较重要的加工表面为上表面，次 要的加工表面是体表面、下表面等。气门摇杆轴支座机械加工路线是围绕主要加工表面来安排的，气 门摇杆轴支座加工路线为工序集中。第二方面：主要是关于夹具的设计方法及其步骤。