气门摇臂轴支座毕业课程设计.docx
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气门摇臂轴支座毕业课程设计
机械制造技术课程设计
题目：
气门摇臂轴支座
院（系）：
机械设计制造及其自动化
班级：
机制0912班
姓名：
学号：
指导教师：
刘克非
二O—二年九月十五日
《机械制造技术》课程设计任务书
按照分组要求，每组同学在提供的备选题中选择一种零件。
一、设计题目：
编制气门摇臂轴支座零件机械加工工艺规程及气门摇臂轴支座工序夹具设计。
二、设计依据：
零件资料：
（每小组）该零件图样一张；
生产纲领：
年产量30000件；
生产班次：
每日1班，全年按300天计算。
三、设计内容：
⑴、绘制毛坯合图一张（3#图）；
⑵、编制零件工艺规程，绘制并填写工艺规程卡片；
⑶、绘制并填写零件重点工序加工工序卡，并设计相应加工工序的夹具（3#图）;
⑷、编写零件机械加工工艺规程及工艺装备设计计算说明书。
四、设计要求：
工艺规程可行，参数选择正确，设计计算准确，文字语句通顺，视图绘制规整。
五、设计时间：
两周（有效日10天）。
具体分配如下：
布置任务、准备资料1.0天
参数选择及计算1.5天
绘制毛坯合图1.0天
编制工艺规程并填写工艺规程卡片1.5天
绘制指定重点工序的工序卡片并设计相应工序使用的夹具2.5天
整理设计计算说明书及答辩2.5天
六、参考资料：
⑴、机械制造技术相关教材
⑵、互换性与技术测量相关教材
⑶、机械工艺师设计手册
⑷、机床夹具手册
第一章零件的分
第二章毛坯的设计
第三章选择加工方法，拟定工艺路线
第四章加工设备及刀具、夹具、量具的选择
第五章确定切削用量设计心得
参考文献
序言
机械制造业是国民经济的支柱产业，现代制造业正在改变着人们的生产方式、生活方式、经营管理模式乃至社会的组织结构和文化。
生产的发展和产品更新换代速度的加快，对生产效率和制造质量提出了越来越高的要求，也就对机械加工工艺等提出了要求。
在实际生产中，由于零件的生产类型、形状、尺寸和技术要求等条件不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上用某一种加工方法就能完成的，而是
需要经过一定的工艺过程。
因此，我们不仅要根据零件具体要求，选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，一步一步地把零件加工出来。
这次设计的目的：
《机械制造基础》是一门实践性很强的一门课程，只有通过实践性教学环节才能使学生对该课程的理论有更深的理解，也只有通过实践才能培养学生理论联系实际的能力和独立的工作能力，该设计的目的就在与：
在结束了（机械制造基础）及有关课程的实习后，通过本次设计应该使学生所学到的知识更加巩固和加深，并培养学生学会全面综合地应用所学知识，去分析和解决机械制造中的问题的能力
通过课程设计不仅可以提高学生的自学能力，使学生熟悉机械制造中的有关手册，图表和技术资料，并学会结合生产实际正确使用这些资料，而且还可以使学生树立正确的设计思想，懂得合理的设计应该是技术山先进的，经济上是合理的并且在生产实践中是可行的。
通过编写设计说明书，提高学生对技术文件的整理，写作及编排的能力，为学生将来撰写技术及科研论文打下基础。
第一章零件的分析
1、零件的作用：
由资料查得：
该零件是柴油机的一个主要零件，•直径为18的孔和直径为16的孔用来装摇臂，起支撑作用,直径为11的孔用来装支持轴，直径为3的孔主要用来排油.
2、零件的工艺分析：
由零件图可知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，具有较高强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力和要求耐磨零件。
由零件图可知尺寸为39的下端面为设计基准和加工基准，以尺寸为39的下端面用来加工18的孔，在以18的孔加工11的孔，16的孔的加工则以18的孔和尺寸为39的下端面共同为基准.
3、尺寸和粗糙度要求：
该零件的所需加工面为尺寸为39的上端面，即22的上端面为加工面，其粗糙度为12.5,长度没有公差要求，要求不是很高，粗铣即可以到达.
尺寸为39的的下端面为基准，其粗糙度为6.3,长度没有公差要求，粗铣过后,半精铣即可以达到.
28的上端面粗糙度为3.2,下端面粗糙度为3.2,其长度要求为37±0.1,其尺寸要求为11级,粗铣过后半精铣即可达到.
26的孔上表面粗糙度要求为12.5,下表面粗糙度要求也为12.5,尺寸无精度要求,粗铣即可.
18的孔为重要加工面，其尺寸要求为IT8级,粗糙度为1.6,须在镗床上加工,采取钻，镗,铰,可以达到其要求.两端有1X45°的倒角，表面粗糙度为12.5,也无特殊要求，也比较容易达到.
16的孔也为重要加工面，其尺寸要求为IT11级,不是很高，但表面粗糙度为
1.6,要求很高，须在镗床上加工，采取钻,镗,铰,可以达到其要求.两端有1X45°的倒角，表面粗糙度为12.5,也无特殊要求，也比较容易达到.
11的孔尺寸没有特殊要求，表面粗糙度为12.5，钻即可以达到.
3孔为排油孔，尺寸无特殊要求，表面粗糙度无要求，钻即可以达到.
4、位置公差要求：
该零件18的孔的中心线与尺寸为39的下端面有形位公差要求，其要求18的孔的中心线与尺寸为39的下端面的平行度为0.05mm.
28的两端面相对于其轴线的跳动度为0.01mm.
由以上分析可知，对上述加工表面而言，先加工基准面，在依次加工其他的表面。
由参考文献中有关面和孔加工精度及机床所能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。
第二章毛坯的设计
1、选择毛坯
该零件材料为HT200，考虑到零件在工作时要有高的耐磨性，所以选择铸铁铸造。
考虑到年产量为5000件，属批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，采用砂型铸造，机器造型。
2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差
（1）求最大轮廓尺寸
根据零件图计算轮廓的尺寸，长83mm，宽37mm，高62mm。
（2）选择铸件公差等级
查手册铸造方法按机器造型，铸件材料按灰铸铁，得铸件公差等级为8~12
级取为10级。
（3）求铸件尺寸公差
公差带相对于基本尺寸对称分布。
（4）求机械加工余量等级
查手册铸造方法按机器造型、铸件材料为HT200得机械加工余量等级E-G级选择F级。
3、确定机械加工余量
根据铸件质量、零件表面粗糙度、形状复杂程度，取铸件加工表面的单边余量为4mm，孔的加工余量按相关表查找选取。
4、确定毛坯尺寸
上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra三1.6。
Ra<1.6
的表面，余量要适当加大。
分析本零件，加工表面Ra三1.6，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查的余量即可。
（由于有的表面只需粗加工，这时可取所查数据的小值）生产类型为大批量，可采用两箱砂型铸造毛坯。
由于所有当然孔无需要铸造出来，故不需要安放型心。
此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效进行处理。
5、确定毛坯尺寸公差
毛坯尺寸公差根据铸件质量、材质系数、形状复杂系数查手册得，本零件毛坯尺寸允许偏差见下表：
气门摇臂支座毛坯尺寸允许公差mm
铸件尺寸
偏差
参考资料
45
±1.3
24
±1.1
机械制造工艺设计手册
47
±1.3
6、设计毛坯图
（1）确定拔模斜度根据机械制造工艺设计手册查出拔模斜度为1.17度。
（2）确定分型面由于毛坯形状前后对称，且最大截面在中截面，为了起模及便于发现上下模在铸造过程中的错移所以选前后对称的中截面为分型面。
（3）毛坯的热处理方式为了去除内应力，改善切削性能，在铸件取出后要做时效处理。
加工表面
基本尺寸
铸件尺寸公差
机械加工余量（单侧）
铸件尺寸
22上端面
39
2.6
4
36下端面
39
2.6
4
47±1.3
28上端面
37
2.6
4
28下端面
37
2.6
4
37±1.3
26上端面
16
2.2
4
26下端面
16
2.2
4
24±1.1
用查表法确定铸造各表面的的加工总余量
气门摇臂轴支座零件图如下:
〃
0.05
A
56±0.05
22
〃］0・05
6
5
1X45°
两端、
A2
20D
11
7^3
36
9
026匚
1X45'
两端
/
0.1
B
技术要求
1-未注明圆角均为A3
2去锐边毛剌
3.材料:
HT200
附图1气门摇臂轴支座
第三章选择加工方法，拟定工艺路线
1、基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要设计之一，基面的选择正确与合理，可以
使加工质量得到保证，生产率得到提高。
否则，加工工艺过程会问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法进行。
2、精基面的选择
精基准的选择主要考虑基准重合的问题。
选择加工表面的设计基准为定位基准，称为基准重合的原则。
采用基准重合原则可以避免由定位基准与设计基准不重合引起的基准不重合误差，零件的尺寸精度和位置精度能可靠的得以保证。
为使基准统一，先选择©32的孔和©16!
勺孔作为精基准。
3、制定机械加工工艺路线：
工艺路线一：
工序一、
1、粗铣22上端面，加工经济精度IT12，粗糙度12.5
2、铣36下端面，加工经济精度IT12，粗糙度12.5
3、半精铣36下端面，加工经济精度IT11，粗糙度6.3
工序二、
钻11的孔，经济精度IT13，粗糙度12.5（专用夹具）
工序三、
1、粗铣28、26的上端面，加工经济精度IT12，粗糙度12.5
2、反转工作台，粗铣28、26的下端面，加工经济精度IT12，粗糙度12.5
3、半精铣28两端面，加工经济精度IT11，粗糙度3.2
3、麻花钻，钻出孔18、16尺寸到17、15,粗糙度25
4、扩孔镗，保证尺寸18、16到17.85、15.85，粗糙度6.3
5、半粗铰，保证尺寸18、16到18H816H8,粗糙度1.6
6、倒28，26两端1X45°
工序四、
钻斜油孔，保证尺寸3到3,粗糙度12.5
工序五、钳工去毛刺
工序六、抽检工艺路线二：
1、粗铣22上端面，加工经济精度IT12，粗糙度12.5
2、先粗铣36下端面，加工经济精度IT12，粗糙度12.5，后半精铣，加工经
济精度IT11，粗糙度6.3
3、先粗铣28两端面，加工经济精度IT12，粗糙度12.5，后半精铣，粗糙度
3.2
4、粗铣26的两端面，加工经济精度IT12，粗糙度12.5，
5、钻，扩，铰28，26两孔
6、倒28，26两端1X45°
7、钻11的孔
&钻3的孔
9、钳工去毛刺
10、抽检
工艺路线三：
工序一、
1、粗铣18、16前端面，粗糙度12.5，保证尺寸37±0.1为43,16尺寸为
20
2、旋转工作台，粗铣18、16后端面，粗糙度12.5，保证尺寸37±0.1为39,
16为16
3、半精铣28的两个端面，保证尺寸到38再到37,粗糙度为3.2
4、钻孔18、16,加工经济精度IT13，粗糙度12.5，麻花钻：
保证尺寸到17、15,粗糙度25,扩孔镗：
保证尺寸到17.85、15.85，粗糙度6.3，半精铰保证尺寸18、16到18H816H8，粗糙度1.6
5、倒28,26两端1X45°
工序二：
1、粗铣22的上端面，保证尺寸39为43,粗糙度12.5，加工经济精度IT12
2、粗铣22的下端面，保证尺寸39为39,粗糙度12.5，加工经济精度IT12
3、半精铣22的下端面，保证尺寸39为39,粗糙度6.3,加工经济精度IT11
4、钻11的孔，加工经济精度IT13，保证尺寸到11
工序三、
钻斜油孔，保证尺寸3到3,粗糙度12.5
工序四、钳工去毛刺
工序五、抽检
工艺路线比较：
上述三个工艺路线，前两个都是先加工22的上端面和36
的下端面，不同的是第二个先加工11的孔，而第一个后加工11的孔，这对于保证重要加工面18的孔，16的孔，第三个工艺路线是先加工重要面28,26的
两个面，这样后面加工的工序，就非常简单了，而且它的定位夹紧要比其它两个方案简单，加工设备也相对精确，综上所述：
选择工艺路线三。
5、确定工艺过程方案
拟定工艺过程
工序号
工序内容
简要说明
01
沙型铸造
02
进行人工时效处理
消除内应力
03
涂漆
防止生锈
04
铣，铰28，26的端面和孔
先加工面，后加工孔
05
粗铣22上端面
06
粗铣，半精铣36下端面
07
钻11的孔
08
钻3的孔
09
去毛刺
钳工
10
检验
11
入库
第四章加工设备及刀具、夹具、量具的选择
由于生产类型为大批量，故加工设备以通用机床为主，辅以少量专用机床，
其生产方式以通用机床专用夹具为主，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送均由人工完成。
1、选择机床，根据不同的工序选择机床：
04工序是粗铣28、26的两端面，它是两个端面互为基准，再半精铣28的两端面，然后再分别钻18、16,精度要求很高，宜采用卧式镗床，选择TA617卧式镗床。
05工序是粗铣22上端面。
它是以36的端面为粗基准，工序的步数不多，宜采用卧式铣床，选择X6012卧式铣床。
06工序粗铣，半精铣36下端面，它是以22上端面为基准，选择X6012卧式铣床。
07工序孔的精度要求不是很高，采用一般钻床即可以了，选择用Z535立式钻床加工。
08工序孔的精度不是很高，采用一般钻床即可，选用Z525立式钻床加工。
选择夹具：
在上述所有的工序中，除04,05工序采用通用夹具平口虎钳，其它采用专用夹具。
2、选择刀具：
选用硬质合金铣刀，硬质合金钻头，硬质合金扩孔钻、硬质合金铰刀、硬质合金锪钻，加工铸铁零件采用YG类硬质合金，粗加工用YG8半精加工为YG6
粗铣圆柱前后端面的铣刀，粗铣圆柱前后端面铣刀选择镶齿套式面材料为YG8半精铣圆柱前后端面的铣刀选择镶齿套式面铣刀，JBT钻、孔分别选择、
15的莫式锥柄麻花钻。
扩孔至、扩孔至的扩孔钻分别为选择硬质合金锥柄扩孔钻，d分别为18mm
和16mm。
半精铰孔至半精铰孔至精铰至精铰至选用硬质合金锥柄铰刀。
粗铣圆柱下端面至44粗铣圆柱上端面至39选择镶齿套式面材料为YG8半精铣圆柱下端面至43选择镶齿套式面铣刀，JBT
钻的孔用莫式锥柄麻花钻。
钻孔选择的直柄麻花钻
3、选择量具
本零件属于成批生产，一般情况下尽量采用通用量具。
根据零件的表面的
精度要求，尺寸和形状特点，参考相关资料，选择如下：
粗铣28两端面，26的两端面，采用游标卡尺和标准粗糙度块。
钻，扩，铰28孔和26孔采用内径千分尺和标准粗糙度块。
倒角度，采用万能角度卡尺。
粗铣22的上端面和粗铣，半精铣36的下端面采用游标卡尺和标准粗糙度
块。
钻11的孔采用游标卡尺，标准粗糙度块。
钻3的孔塞规。
4、确定工序尺寸：
加工步骤
1
粗铣①28的上端面
2
粗铣①26的上端面
3
粗铣①28的下端面
4
粗铣①26下端面
5
半精铣①28上端面
6
半精铣①28下端面
7
钻①18的孔
8
扩①18的孔
9
铰①18的孔
10
钻①16的孔
11
扩①16的孔
12
铰①16的孔
13
粗铣22的上端面
14
粗铣36下端面
mm
15
半精铣36下端面
16
钻①11的孔
17
钻①3的孔
第五章确定切削用量
切削用量确定
工序一、
1、第一工步为铣©28mm的前端面。
已知工件材料为HT200，选择镶齿套式面铣刀，齿数z=10,材料YG8，f=0.2〜0.29mm齿，取0.2mm齿。
1）确定每齿进给量和背吃刀量
查表取每齿进给量，查表取
背吃刀量取4mm
查表得：
V=64mmin
计算实际主轴转速
主轴转速n=rmin，查表得n=281rmin，
计算Vc=mmin
功率校核PM=1.33kwvP
经检查所有要求符合要求
2）本工步为粗铣端©26mm的前面，刀具、主轴转速同上
确定每齿进给量
查表取每齿进给量，查表取，
查表得：
V=64mmin
计算实际主轴转速
n==255rmin
功率校核PM=1.33kwvP
经检查所有要求符合要求
3）半精铣©28的后端面,选择镶齿套式面铣刀，齿数z=10,材料YG6，f=0.1mm齿。
Vc=124mmin，
计算实际主轴转速
计算得n=494rmin,实际转速V=530mmin经检查所有参数符合要求
4）钻孔工序如下：
工步
加工面尺寸
尺寸公差
1
0.27
2
0.27
3
0.07
4
0.07
5
0.052
6
0.052
7
0.027
8
0.027
1工步1、
ap=8.5mmf=0.1mmrVc=60mmin主轴转速n=rmin,查表得n=1017rmin,计算Vc=mmin。
2工步2、
ap=7.5mmf=0.1mmrVc=50mmin主轴转速n=rmin，查表得
n=1017rmin,计算Vc=mmin。
3工步3、
ap=0.425mm,f=0.1mmrVc=60mmin主轴转速n=rmin,查表得
n=1017rmin,计算Vc=mmin。
4工步4、
ap=0.425mmf=0.1mmrVc=50mmin主轴转速n=rmin，查表得
n=1017rmin,计算Vc=mmin。
5工步5、
ap=0.045mmf=0.4mmrVc=10mmin主轴转速n=rmin,查表得n=147rmin,计算Vc=mmin。
6工步6、
ap=0.045mmf=0.4mmrVc=10mmin主轴转速n=rmin，查表得n=203rmin,计算Vc=mmin。
7工步7、
ap=0.03mmf=0.4mmr手动进给。
8工步&
ap=0.03mmf=0.4mmr手动进给。
工序2:
1）工步1
ap=3mmfz=0.2-0.29mmz取0.2mmzf=zfz=100.2=2mmVc=64mmin主轴转速n=rmin，查表得n=235rmin,计算Vc=mmin
2）工步2
ap=1mmfz=0.1mmz,f=zfz=100.1=1mmrVc=124mmin主轴转速n=rmin,查表得n=600rmin,计算Vc=mmin
工步3同工步1
4）钻孔
ap=5.5mn,Vc=50〜70mmin取Vc=50mmin
n=rmin,
主轴最大转速1400rmin，所以取n=1400rmin,Vc=mmin
本工序为钻©11mm的孔，选用Z525立式钻床加工
切削用量
刀具采用莫氏锥柄麻花钻钻头，直径d=11mm使用切削液。
1.确定进给量f
由于孔径和深度均很小，宜采用手动进给
2.选用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0.6mn，耐用度为60min。
3.确定切削速度V
由表5-132，=670MPa的HT200的加工性为5类，据表5-127，暂定进给量f=0.16mmr。
由表5-131，可查v=16mmin根据Z525立式钻床说明书选择主轴实际转速n=1400rmin。
本工序为钻©3mm的孔，选用Z525立式钻床加工
切削用量
刀具采用莫氏锥柄麻花钻，直径d=3mm使用切削液。
1.确定进给量f
由于孔径和深度均很小，宜采用手动进给
2.选用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0.6mn，耐用度为15min。
3.确定切削速度V
由表5-132，=670MPa的HT200的加工性为5类，据表5-127，暂定进给量f=0.13mmr。
由表5-131，可查v=13mmin根据Z525立式钻床说明书选择主轴实际转速n=832rmin。
第六章基本时间的确定
1）工时定额的计算
工时定额是指完成零件加工的就一个工序的时间定额
Td=TjTfTbTxTz/N
其中：
是指但见时间定额
是指基本时间（机动时间），通过计算求得
是指辅助时间，一般取（15~20）%;与和称为作业时间
是指布置工作时间，一般按作业时间的（2~7）%估算
是指休息及生理需要时间，一般按作业时间（2~4）%估算
是准备与终结时间，大量生产时，准备与终结时间忽略不计
N是指一批零件的个数
F表是各个工步基本时间的计算公式及其结果
工
序
工步
计算公式
计算结果
（min）
1
铣.I’=0.5（d_Jd2_a：
）+（1〜3）
0.24
工
2
=90:
铣削宽度d:
铣刀直径
0.25
序
3
0.172
-一一
4
0.114
5
钻：
：
（1〜4）
0.13
6
扩、铰：
0.13
7
锪：
:
（1~2）
0.066
8
0.052
9
0.538
10
0.56
11
镗：
:
（3~5）时，
锪：
:
（1~2）
0.38
12
0.51
13
0.22
工
序
1
铣：
l1=0.5（d—Jd2—a；）+（1〜3）
0.063
2
=90:
铣削宽度d:
铣刀直径
0.18
3
钻：
：
（1~4）
0.09
4
0.06
5
0.14
工
钻：
:
（1~4）
序
1
0.049
-三
2）、工序定额的确定
（1）、工序一的工序定额：
Td二「TfTbTxTz/N
~（Tj1~Tj19）18%（Tjl~Tj19）'5%
=+5%
=2.48
Td=2.4818%2.485%（2.4818%2.48）3%（2.4818%2.48）
（2）、工序二的时间定额：
Td二「TfTbTxTz/N
=Tj1Tj2Tj3TfTbTx
=+5%
=+
「=0.0630.180.190.060.14
Td-0.53318%0.5335%（0.53318%0.533）3%（0.53318%0.533）
（3）、工序三的工序定额：
Td二「TfTbTxTz/N
=Tj1Tj2Tj3TfTbTx
=+
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