三明学院气门摇杆支座(共21页)

1、PAGE PAGE 17三明(sn mn)学院课程设计说明书题目(tm)：设计(shj)“气门摇杆支座”零件的机械加工工艺规程（大批量生产）班 级 10机械设计与制造 学 号 设 计 者 陈艺平 指导老师 邓志勇 2012年12月9日目 录机械制造(j xi zh zo)基础课程设计任务书3序 言41 零件(ln jin)的分析41.1零件(ln jin)的作用41.2零件的工艺分析41.3确定生产类型51.4确定毛坯52 工艺规程设计72.1选择定位基准72.2制定工艺路线82.3机械加工余量、工序尺寸及公差的确定113 总结18参考文献19 机械制造(j xi zh zo)基础课程设计任务

2、书设计(shj)题目：设计(shj)“气门摇杆支座”零件的机械加工工艺规程 （大批量生产）设计要求：1.未注明铸造圆角R232.材料：HT200设计内容：1.熟悉零件图 2.绘制零件图（1张） 3.绘制毛坯图（1张） 4.编写工艺过程综合卡片(1张)5.工序卡片（3张） 6.课程设计说明书（1份） 2012年 12月4日序 言机械制造(j xi zh zo)基础(jch)课程设计是一个重要的教学环节，也是我们学完大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后所进行的一项培养我们机械设计与制造能力的重要实践活动。这让我们在毕业设计之前对所学的课程进行一次深入的综合性的了解和总复习，也是一次理论

3、联系实际的训练，因此，它在我们三年的大学生活中占有(zhnyu)重要的地位。课程设计的主要目的：（1）通过课程设计使我们综合运用机械制造基础课程及相关的必修课程的知识，起到巩固、融会贯通及拓展有关机械制造方面的知识的作用，树立正确的设计思路；（2）通过课程设计的实践，培养了学生分析和解决工程实际问题的能力，使我们掌握机械零件的设计、加工及检验的方法；（3）提高了我们的设计和分析能力，如计算能力、绘图能力、计算机辅助设计能力等，同时，也使我们熟悉设计资料及手册的使用。就我个人而言，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（气门摇杆支座）的工艺规程的能力和基本原理及方法，也是熟悉和运用有关手册、图表等技

4、术资料的一次实践机会，希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性的训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加工作打下一个良好的基础。由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请各位老师给予指教。零件(ln jin)的分析1.1 零件(ln jin)的作用题目所给定的气门摇杆支座(zh zu)是柴油机一个主要零部件。气门摇杆支座是柴油机摇杆座的结合部，孔装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆支座通过两个孔用螺杆与汽缸盖相连，在气门摇杆支座上开轴向槽，其作用是锁紧摇杆轴，使之不转动。1.2 零件的工艺分析 由老师所给的零件图可得知，该零件的材料为HT200。根据所学的机械

5、工程材料可知该材料具有良好的铸造性能、减摩性、较高的强度、耐磨性、耐热性、减振性及切削加工性，即该材料适用于承受较大应力，要求耐磨的零件。 气门摇杆支座的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而连杆的刚性比较差，形状复杂，容易产生变形。因此，在安排工艺过程时，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开，并使工序集中。逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用，并修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术要求。该零件上主要加工部位为上端面T2、下端面T4、左端面T3、右端面T1、孔和孔以及轴向槽的加工。孔的轴尺寸精度和下端面T4的平行度为，左端面T3及右端面T4和孔的尺寸精度的圆跳动度为，直接影响到进

6、气孔与排气门的传动精度及密封性能。孔的尺寸精度是以上、下两端面的平行度来定位。因此，需要先以下端面T4为粗基准加工上端面T2，再以上端面T2为粗基准加工下端面T4，再把下端面T4作为精基准，最后加工孔时以下端面T4为定位基准，以保证孔轴相对下端面的位置精度。由机械加工工艺手册P21-42表21 2-2加工铸铁件不同精度孔的工艺方案中查得有关孔的加工的经济精度机床能加工达到上述所要求的位置精度，从而可以保证达到气门摇杆支座结构的工艺性能的要求。1.3 确定(qudng)生产类型根据机械制造基础课程设计任务书的要求可知，通过(tnggu)计算该零件的质量大约为3Kg。由机械制造技术(jsh)基础P

7、69表3-4不同机械产品的零件类型 和表3-生产纲领与生产的关系 可查得生产纲领为大批量生产，且产量约为6000件/年。1.4 确定毛坯（1）根据零件所使用的材料为灰铸铁，由于灰铸铁属于脆性材料，故不能锻造和冲压，从而可以确定气门摇杆支座毛坯为铸造零件。已知，该零件的生产类型为大批量生产，根据所学的金属工艺学可知该毛坯零件的铸造方法选用砂型机器造型，根据相关资料可查得，该零件在铸造过程中的拔模斜度为。由于铸件从开始铸造到铸造出成型零件，该零件存在很多的内应力，为了保证铸件的质量，在铸造后需安排人工进行时效处理。在时效处理后，要对铸件进行涂料，以免铸件表面被破坏。（2）在零件铸造过程中要选择好分

8、型面是非常重要的，如果选择不好的话，不仅仅是影响铸件的质量，而且还会使制模、造型、造芯、合型或清理等工序复杂化，甚至还可增加机械加工工作量。因此，分型面的选择应能在保证铸件质量的前提下，尽量简化工艺，节省人力物力。如在该气门摇杆支座的设计铸造中，应选左右两端面T1、T3的中间平分面。如下图所示:图1-1 气门摇杆支座的分型面（3）确定公差等级表1-1 尺寸公差等级尺寸公差等级CT910加工余量等级MADEFGHEFGH基本尺寸加 工 余 量 数 值 （mm）大于至1001.51.02.01.52.52.03.02.53.53.02.51.53.02.03.52.54.03.01001602.0

9、1.52.52.03.02.53.53.04.54.03.02.03.52.54.03.05.04.01602502.51.53.02.03.53.04.54.05.55.03.52.54.03.05.04.06.05.02504003.02.03.52.54.53.55.54.57.06.04.03.05.04.06.05.07.56.54006303.02.54.03.05.04.06.05.07.57.04.53.55.54.56.55.58.57.563010003.52.54.53.55.54.57.06.09.08.05.54.06.55.08.06.5108.5100016004

10、.03.05.04.06.55.58.06.5119.56.04.57.56.09.07.51210根据(gnj)机械零件工艺性手册P59表2-40成批和大批量生产的尺寸公差等级(dngj)查得该铸造尺寸公差等级为CT812。再根据(gnj)上面表1查得该铸件的加工余量等级为MA-H级。从而可以确定各表面的加工余量如下表所示：表1-2 毛坯图的基本尺寸及加工余量简图加工表面代号基本尺寸加工余量等级加工余量数值说明上端面T278mmH4mm单侧加工下端面T478mmH3mm单侧加工左端面T342mmH3mm单侧加工右端面T142mmH3mm单侧加工轴向键槽T60mmH3mm单侧轴线加工水平孔T5

11、20mmH3mm孔降一级双侧加工竖直孔13mmH3mm孔降一级双侧加工2 工艺规程设计2.1 选择定位基准基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择得正确与合理，可以使加工(ji gng)质量得到保证和提高，同时，生产率也得到提高。否则，加工工艺过程中会出现很多问题，更有甚者，还会造成零件的大批报废，使生产无法正常进行，并且给企业带来巨大损失。（1）粗基准(jzhn)的选择对于一般的轴类零件而言，以外圆作为粗基准(jzhn)是完全合理的。但对于本零件来说，应尽可能选择不加工表面为粗基准。按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工表面作粗基准，若零件有若干个不加工表面

12、时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工 表面作粗基准）根据这个基准选择原则和在设计过程中所考虑的要求，选择零件的重要面和重要孔做基准。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，同时，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。由老师所给的零件图中可看出的表面粗糙度为，从机械制造技术基础P82表3-12孔加工方案 查得镗孔能达到该精度。从而可以确定镗削孔的定位夹紧方案：方案一：用一菱形销加一圆柱销定位两个的孔，再加下端面定位实现，一面两孔完全定位，这种方案适合于大批量生产类型。方案二： V形块采用联动夹紧机构实现对的外圆柱表面进行

13、定位，再加下端面实现完全定位，就可以将工件固定住。虽然孔的每个加工精度不需要高，但是用定位销定位孔很难保证加工精度，所以选择方案二。（2）精基准的选择主要应该考虑基准重合的问题。当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。在装夹气门摇杆支座时，气门摇杆支座的下端面既是定位基准又是设计基准，用它作为精基准，能使加工遵循基准重合的原则，实现V形块的定位方式（V形块采用联动夹紧机构夹紧）。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。2.2 制定工艺路线制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺

14、寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批量生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。根据各表面加工要求，和各种加工方法能达到的经济精度(jn d)，确定各表面及孔的加工方法如下：上端面(dunmin)T2：粗铣 下端面(dunmin)T4：粗铣左端面T3：粗铣精铣 右端面T1：粗铣精铣孔：钻孔 3mm 轴向槽精铣：钻孔粗镗半精镗因左右两端面均对孔有较高的位置要求，故它们的加工宜采用工序集中原则，减少装夹次数，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

15、原则，将端面的精铣和下端面的粗铣放在前面，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，左右端面上的孔放后面加工。初步拟订加工路线如下：方案一：粗铣上端面T2 ， 以下端面T4为基准,，采用X51立式铣床和V型块联动夹紧机构进行夹紧；钻两通孔 ，以该零件的中心轴线为定位基准，采用摇臂钻床Z525和V型块联动夹紧机构进行夹紧； 精铣下端面T4， 以上端面T2为定位基准，采用X51立式铣床和V型块联动夹紧机构进行夹紧；磨削右端面T1 ，以下端面T4为定位基准，采用M7150A卧轴距台平面磨床和V型块联动夹紧机构进行夹紧；钻通孔，以下端面T4为定位基准，采用摇臂钻床Z525和V型块联动夹紧机

16、构进行夹紧；镗通孔，以下端面T4为定位基准，采用卧式组合镗床，V型块联动夹紧机构进行夹紧；铣倒角，采用X51立式铣床和V型块联动夹紧机构进行夹紧；磨削左端面T3 ，以下端面T4为定位基准，采用M7150A卧轴距台平面磨床和V型块联动夹紧机构进行夹紧；铣3mm轴向槽， 以下端面T4为定位基准，采用X51立式铣床和V型块联动夹紧机构进行夹紧；检验(jinyn)入库(r k)方案(fng n)二：工序 粗铣上端面T2 ， 以下端面T4为基准,，采用X51立式铣床和V型块联动夹紧机构进行夹紧；工序 精铣下端面T4， 以上端面T2为定位基准，采用X51立式铣床和V型块联动夹紧机构进行夹紧；工序 钻两通孔

17、 ，以该零件的中心轴线为定位基准，采用摇臂钻床Z525和V型块联动夹紧机构进行夹紧；工序 磨削右端面T1 ，以下端面T4为定位基准，采用M7150A卧轴距台平面磨床和V型块联动夹紧机构进行夹紧；工序 钻通孔，以下端面T4为定位基准，采用摇臂钻床Z525和V型块联动夹紧机构进行夹紧；工序 镗通孔，以下端面T4为定位基准，采用卧式组合镗床，V型块联动夹紧机构进行夹紧；工序 铣倒角，采用X51立式铣床和V型块联动夹紧机构进行夹紧；工序 磨削左端面T3 ，以下端面T4为定位基准，采用M7150A卧轴距台平面磨床和V型块联动夹紧机构进行夹紧；工序 铣3mm轴向槽，以下端面T4为定位基准，采用X51立式铣

18、床和V型块联动夹紧机构进行夹紧；工序 检验工序 入库上述方案遵循了工艺路线拟订的一般原则，大致看来还是合理的。通过仔细考虑零件的技术要求以及可采取的加工手段之后，仍由某些工序存在一些问题，还值得进一步讨论。如粗铣上端面，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T2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，故改动铣削加工。方案(fng n)一中的工序应在工序前完成(wn chng)，使上端面T2在加工后有较多的时间(shjin)进行自然时效，减少受力变形和受热变形对通孔加工精度的影响。故选方案二来对零件进行加工，即修改后的工艺路线如下表所

19、示：表2-1 工序内容及说明序号工序内容简要说明铸造时效涂漆粗铣上端面精铣下端面钻两通孔磨削右端面钻通孔镗孔到，孔口倒角磨削左端面铣轴向槽检验入库消除内应力防止生锈先加工粗基准面加工精基准先面后孔先面后孔后镗削余量次要工序后加工2.3 机械(jxi)加工余量、工序尺寸及公差(gngch)的确定前面根据资料已初步确定工件各面的总加工余量，现在(xinzi)确定各表面的各个加工工序的加工余量如下：2.3.1 孔表面（公差查互换性与测量技术p39表3-2）表2-2 孔的加工内容及余量加工表面加工内容加工余量精度等级表面粗糙度/工序余量最小最大钻孔10mmIT1012.59.960mm10mm扩孔3m

20、mIT1012.52.930mm3.124mm钻孔18mmIT106.317.930mm18mm粗镗1.8mmIT103.21.73mm1.924mm半精镗0.2IT91.60.154mm0.442mm2.3.2 平面工序尺寸（公差查互换性与测量技术p39表3-2）表2-3 表面加工的加工内容及余量工序号工序内容加工余量基本尺寸经济精度工序尺寸及偏差工序余量最小最大01粗铣上端面4mm78mmIT81.5mm5.546mm02粗铣下端面2mm78mmIT91.5mm3.574mm03精铣下端面1mm50mmIT71.5mm2.525mm04磨削右端面3mm42mmIT71.0mm4.025mm

21、05磨削左端面3mm42mmIT71.0mm4.025mm2.3.3 确定切削用量及时间(shjin)定额由于生产类型为大批量生产，故加工设备适宜通用机床(jchung)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成。工序(gngx) 粗铣上端面：考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣选择X51立式铣床。（1）加工条件：材料HT200 加工要求：粗铣上端面，加工余量4mm 刀具：YG6硬质合金端面铣刀。深度,齿数,故根据金属切削手册P6.14可得，刀具直径d0=80mm。根据切削用量简明手册选择刀具前角，后角，副后角，刃倾角。（2）确定切削

22、深度因为加工余量较小，故选择，一次走刀即可完成。（3）确定每齿进给量 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铣，以提高进给量提高加工效率。X51立式铣床的机床功率为4.5KW根据金属切削手册P6.35表6-10查得，故选择：。（4）确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削用量简明手册P88表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为；由于铣刀直径d0=80mm，故刀具使用寿命T=180min（据切削用量简明手册表3.8）。（5）计算切削速度和每分钟进给量根据切削用量简明手册表3.9查得，当d0=80mm，Z=12，时，各修正系数为：。切削速度计算公式为： （2-1）其中，将以上数据

23、(shj)代入公式：确定机床(jchung)主轴转速： 。根据(gnj)X51铣床的说明书选择,因此，实际进给量和每分钟进给量为：（6）校验机床功率 根据切削用量简明手册表3.23，近似为Pcc=3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率。故校验合格。最终确定（7）计算基本工时 （2-2） （2-3） 查切削用量简明手册表3. 26，入切量及超切量为：y+=18mm，则：工序 钻、镗通孔，以下端面T4为定位基准，保证垂平行度误差不超过0.05mm,孔的表面粗糙度达到采用卧式组合镗床，V型块联动夹紧机构进行夹紧；（1）选择(xunz)钻头 根据(gnj)切削用量简明(jinmng)手册查得，高

24、速钢麻花钻钻头比较适合，粗钻时do=18mm，钻头采用双锥后磨横刀，后角o12，二重刃长度b，=3.5mm,横刀长b=2mm,宽l=4mm,棱带长度， （2）选择切削用量1）确定进给量按加工要求确定进给量：查切削用量简明手册表2.7，由于，由切削用量简明手册查得孔深修正系数为0.95,则： 按钻头强度钻头允许进给量，根据切削用量简明手册表2.8，查得钻头强度的允许量为；按机床进给机构强度选择：切削用量简明手册表2.9，机床进给机构允许轴向力为8330N时，进给量为。以上三个进给量比较得出，受限制的进给量是工艺要求，其值为：。根据电子机械设计与工艺简明手册表18-61,最终选择进给量。由于是通孔

25、加工，为避免即将钻穿时钻头折断，故应在即将钻穿时停止自动进给而改为手动进给。根据切削用量简明手册表2.19查出,钻孔时轴向力Ff=2500N，轴向力修正系数为1.0，故Ff=2500N。根据Z525立式钻床使用说明书，机床进给机构允许的最大轴向力为8830NFf，故所选进给量可用。2）确定钻头磨钝标准及寿命后刀面最大磨损限度（查切削用量简明手册表2.12）为0.6mm，寿命3）切削速度查切削用量简明手册表2.13，切削速度计算公式为： （2-4）其中，查得修正系数：，=，故实际的切削速度：4）检验(jinyn)机床扭矩及功率查切削用量简明(jinmng)手册(shuc)表2.20，当f0.26

26、, do19mm时，Mt=31.78Nm，修正系数均为1.0，故查机床使用说明书得查切削用量简明手册表2.23,钻头消耗功率：查机床使用说明书。由于，故切削用量可用，即：（3）计算工时 查切削用量简明手册表2.29查得，入切量及超切量为：y+=8mm，则：工序 镗通孔，以下端面T4为定位基准，采用卧式组合镗床，V型块联动夹紧机构进行夹紧；由切削用量简明手册查得粗镗余量为，半精镗切削余量为,镗孔后尺寸为,各工步加工余量和工序尺寸公差列于下表:表2-4 孔加工的方法加工表面加工方法余量公差等级工序尺寸粗镗1.8H8半精镗0.2H8孔轴线到底面T4位置尺寸为，因半精镗与粗镗的定位基准是用下端面T4与

27、V型块，精镗后工序尺寸为，与下底面T4的位置精度为0.05mm,与左右端面T3、T1的位置精度为0.06mm,且定位夹紧时基准重合，故不需保证。0.06mm跳动公差由机床保证。粗镗孔(tn kn)时因余量为,故,根据(gnj)切削用量简明(jinmng)手册查得根据电子机械设计与工艺简明手册查得取机床效率为故机床的功率足够。（4）计算工序的时间定额1）机动时间粗镗时取 半精镗时取总机动时间 2)辅助时间：表2-5 辅助加工时间操作内容每次时间(min)粗镗半精镗操作次数时间min操作次数时间min装夹212-换刀11111测量0.110.110.1卸夹1.5-11.5开机到开始的时间0.31110.3退刀0