气门摇臂轴支座课程设计

1、机械制造技术基础课程设计题目：气门摇臂轴支座的加工工艺班 级：1006961学 生：马飞龙指导老师：李 明 气门摇臂轴支座的机械加工工艺规程设计1.1.零件的工艺分析及生产类型的确定1.1.1零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11的孔用M10

2、的螺杆与汽缸盖相连，直径3的孔用来排油，各部分尺寸零件图中详细标注。附带零件图1.1.2 零件的工艺分析通过对气门摇臂轴支座零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差以及技术要求齐全。通过对零件图的详细审阅，该零件的基本工艺状况已经大致掌握。主要工艺状况如下叙述：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，该零件需要加工的表面以及加工表面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，36mm为

3、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，其所要求的表面粗糙度为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达到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较重要的部分，观察零件图就可以知道，的孔要求的表面粗糙度和位置精度和的通孔一样都是比较高的

4、，的通孔表面粗糙度为1.6，孔的轴线与36mm的地面的平行度为0.05； 通过上面零件的分析可知，36mm下端面和上端面的表面粗糙度要求都不是很高，因此都不需要精加工来达到要求，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达到精度要求，再以此作为基准采用专用夹具来对其他表面进行加工，并且能够更好的保证其他表面的位置精度要求。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，所以根据各加工表面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表面为

5、基准定位，加工出和的外圆端面，并钻出这两个精度要求比较高的空，最后翻转零件，深孔加工出的斜油孔。 确定零件的生产类型 根据本零件的设计要求，本设计零件气门摇臂轴支座的的生产类型为大批量生产1.2 选择毛坯种类，绘制毛坯图1.2.1 选择毛坯种类零件材料为HT200，分析灰铸铁材料的性能，灰铸铁是一种脆性较高，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，若要使其他不进行加工的表面达到较为理想的表面精度，可选择

6、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。1.2.2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长83mm，宽37mm，高62mm。 查阅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。 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机械加工总余量铸件尺寸上端面1.8345±0.9下端面1.8345±0.9前端面1.8343

7、±0.9后端面1.8343±0.9前端面1.6322±0.8后端面1.6322±0.81.3 选择加工方法，制定工艺路线1.3.1 定位基准的选择分析本零件，根据气门摇臂轴支座零件图，本零件时带有孔的形状比较简单的零件，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），工序将安排这两个孔在最后进行，为遵循“基准重合”原则，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表面中，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，应选外圆端面及未加工的36mm下端面为粗基准。

8、1.3.2 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/加工方案上端面IT1412.5粗铣36mm下端面IT126.3粗铣半精铣前端面IT113.2粗铣半精铣后端面IT113.2粗铣半精铣前端面IT1412.5粗铣后端面IT1412.5粗铣通孔IT1212.5钻偏内孔IT1212.5钻通孔IT81.6钻扩粗铰精铰通孔IT81.6钻扩粗铰精铰1.3.3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，可将加工阶段分为粗加工，半精加工几个阶段。 在粗加工阶段，首先将精基准备好，也就是先将36mm下端面和通孔加工出来，使后续的工序都可以采用精基准定

9、位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣粗基准上端面、外圆前后端面、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。1.3.4工序顺序的安排 1.机械加工顺序 （1）遵循“先基准后其他”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，先加工主要表面和外圆前后端面，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，上端面，后加工通孔；先加工和外圆前后端面，后加工通孔，通孔。1.3.5 确定工艺

10、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：铸造； 工序：清砂，检验；工序：时效处理HBS187-220工序：以36mm下底面C以及外圆端面G或F定位，粗铣上端面A； 工序：以粗铣后的上端面A以及外圆端面G或F定位，粗铣36mm下底面C；半精铣36mm下底面C；工序：以加工后的36mm下端面C，36mm底座左端面B以及端面G或F定位，钻通孔；工序：以加工后的内孔表面H，以加工后的36mm下端面C以及后端面G定位，粗铣前端面F，粗铣前端面I，半精铣前端面F； 工序：以加工后的内孔表面H，以加工后的36mm下端面C以及前端

11、面定位F，粗铣后端面J，粗铣后端面G，半精铣后端面G；工序：以加工后的内孔表面H，以加工后的36mm下端面V，端面G或F定位,钻扩粗铰精铰通孔，并倒角；工序：以加工后的内孔表面G，以加工后的36mm下端面C，端面G或F定位, 钻扩粗铰精铰通孔，并倒角；工序：以上端面A偏以及端面G或F定位，钻偏内孔；工序：钳工去毛刺，清洗；工序：终检。 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 铸游标卡尺工序 检游标卡尺工序 热处理游标卡尺工序 铣 卧式铣床X63硬质合金端铣刀游标卡尺工序 铣卧式铣床X63硬质合金端铣刀游标卡尺工序 钻立式钻床Z525直柄麻花钻11卡尺、塞

12、规工序 铣卧式铣床X63硬质合金端铣刀游标卡尺工序 铣卧式铣床X63硬质合金端铣刀游标卡尺工序 钻T611卧式镗床麻花钻、扩钻、机用铰刀内径千分尺，塞规工序 钻T611卧式镗床麻花钻、扩钻、机用铰刀内径千分尺，塞规工序 钻立式钻床Z525直柄麻花钻塞规工序 钳游标卡尺工序 检内径千分尺、游标卡尺、塞规1.3.7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1粗铣上端面A3工序1粗铣36mm下底面C22半精铣36mm下底面C1工序1钻通孔11工序1粗铣前端面F22粗铣前端面I33半精铣前端面F1工序1粗铣后端面J32粗铣后端面G23半精铣后端面G1工序1钻的通

13、孔172扩孔至0.853粗铰至0.094精铰至ø18H80.06工序1钻通孔152扩孔至0.853粗铰至0.104精铰至ø16H60.05工序1钻偏内孔31.3.8切削用量以及基本时间定额的确定工序 粗铣上端面A（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表，得fz=0.150.3mm/z 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HBS1

14、80-210，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=65m/min（4）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=0.2×1

15、0×255=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=8Tj=(L+L1+L2)/Fm=30/480=0.06min工序 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 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

16、-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（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3

17、6mm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=2mm/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

18、册查得=8，=44/4800.09min工序 钻通孔（1） 切削深度 。（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=1360r/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 粗铣以及半精铣端面1.工步一 粗铣前端面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

19、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

20、机械加工工艺手册查得=8，=36/480=0.08min。2. 工步二 粗铣前端面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

21、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 半精铣前端面F（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

22、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 粗铣以及半精铣端面1. 工步一 粗铣后端面J（1） 切削深度ap=3mm。（2） 进给量的确定 此工序选择YG6

23、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=4

24、80mm/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 粗铣后端面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， 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

25、=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=0.08min3.工步三 半精铣后端面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 。（

26、3） 切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS180-210，根据机械加工工艺师手册10表30-23，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工序 钻扩粗铰精铰的孔1. 工步一 钻的通孔（1） 切削深度。（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

27、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，=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） 切削深度（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=17.75mm,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

28、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，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） 切削深度。（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，

29、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） 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ø18H8（1） 切削深度。（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，

30、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TX611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 钻扩粗铰精铰的孔

31、1. 工步一 钻的通孔（1） 切削深度。（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） 切削深度。（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，查机械加工工艺手册，查得f=0.0516mm/r，取f=0.1mm/r，再查机械加工工艺手册，确定vc=65m/min，根据以上数据计算主轴转速，n=65×1000/3.14×15.85=1306r/min，查机械加工工艺手册，查TX611卧式镗床主轴转速表，取，再计算