气门摇杆轴支座设计说明书.docx
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气门摇杆轴支座设计说明书
郑州科技学院
机械制造工艺学课程设计任务书
题目：
设计“气门摇杆支座”零件的机械加工工艺规程及夹具设计
内容：
1.零件图1张
2.毛坯图1张
3.机械加工工艺过程卡1份
4.机械加工工序卡1份
5.夹具设计装配图1张
6.夹具体零件图1张
7.课程设计说明书1份
班级：
你猜
姓名：
小豆芽
学号：
指导教师：
教研室主任：
2016年4月7日
序言1
一、零件的分析1
（一）零件的作用1
（二）零件的工艺分析1
二、工艺规程设计2
一）确定毛坯的制造形式2
二）基面的选择2
三）制定工艺方案3
四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定3
五）确定切削用量及基本工时5
三、夹具设计15
（二）夹具设计15
四、参考文献18
序言
机械制造工艺学课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的。
这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们大学生活中占有重要的地位。
就我个人而言，我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训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为今后参加祖国的建设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，恳请老师给予指教。
一、零件的分析
（一）零件的作用
“气门摇杆轴支座”零件是柴油机一个主要零件。
是柴油机摇杆座的结合部位，
2000..1006mm孔装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆座通过两个?
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。
（二）零件的工艺分析
由附图1得知，其材料为HT200。
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。
该零件主要加工面为上端面，下端面，左右端面，2-?
13mm孔和2000..1006mm以及3mm的轴向槽的加工。
主要加工表面、孔、槽的尺寸精度要求：
1）：
上端面粗糙度为Ra12.5，下端面粗糙度Ra6.3。
2）：
左端面右端面粗糙度Ra1.6，与摇杆轴连接的孔的粗糙度为Ra3.2。
3）：
宽度为3毫米的槽粗糙度Ra12.5。
4）：
以Ф20的孔的轴线为基准，下端面与其的平行度要求为0.05毫米。
5）：
左右两端面相对于Ф20的孔的轴线的端面跳动为0.06毫米。
6）：
左右两端面的尺寸要求42d900..018402。
7）：
与摇杆轴连接的孔的尺寸2000..1006。
其余尺寸为自由尺寸，
二、工艺规程设计
一）确定毛坯的制造形式
1.根据零件材料HT200确定毛坯为铸件，又已知零件的生产纲领为6000件/年，其生
产类型为大批生产。
通过计算，该零件质量约为3Kg。
由于零件的结构简单，材料HT200
锻造是不可能的，因此，需要先根据零件图做出铸模，进行铸造。
结合零件和经济的考虑，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。
此外，为消除残余应力，铸造后安排人工时效处理。
（二）基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高，否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常运行。
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，能使加工遵循基准重合的原则，实现V形块+大平面的定位方式。
2000..1006mm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。
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，所以粗基准为上端面。
最终选定方案：
用V形块十大平面定位，采用固定V形块和活动V型块实现对R10的外圆柱表面进行定位，再加底面实现完全定位，所选定位夹紧方案操作简便，稳定可靠。
（三）制定工艺方案制定工艺路线的出发点，应该是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领已确定的成批生产的条件下，可以考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率，除此以外，还应该考虑经济效果，以便使生产成本下降。
考虑到了钻孔、扩孔、铰孔不宜放在同一道工序中，经分析，最后加工路线确定如下：
工序05铸造
工序10时效处理
工序15粗铣-半精铣下底面；以上端面为粗基准，经过粗铣、半精铣后下底面的表面粗糙度为Ra6.3，并且保证底板厚度尺寸为8mm，从而间接地保证了尺寸60mm。
工序20粗铣上端面；以下底面为精基准，粗铣上端面，用两个联动的活动V形块
夹紧。
经过粗铣后上端面的表面粗糙度为Ra12.5，并且保证设计尺寸78mm。
工序25钻213mm的通孔；以下底面为精基准。
工序30粗铣--精铣左端面；采用一面两销定位，以下底面为精基准的一面两销实现完全定位。
工序35钻18mm通孔，扩孔到19.7mm;以下底面为精基准的一面两销实现完全定
位。
经过扩孔后，19.7mm孔的表面粗糙度为Ra6.3。
工序40外圆倒角0.545;以下底面为精基准的一面两销实现完全定位。
工序45粗铣3mm轴向槽;以下底面为精基准的一面两销实现完全定位。
经过粗铣后表面粗糙度Ra12.5
工序50去毛刺、检验、清洗以上工艺过程详见机械加工工序卡片。
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
“气门摇杆轴支座”零件材料为HT200，确定毛坯为铸件，其重量约为3Kg。
已知零件的生产纲领为6000件/年，通过计算，其生产类型为大批生产。
毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。
此外，为消除残余应力，铸造后安排人工时效处理。
参考《实用机械加工工艺手册》表3-9、3-10、3-12、3-13，该种铸造公差等级为CT8-10，铸件机械加工余量等级为MA-G级。
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如下：
（1）下底面的加工余量（841.1mm）按查表法确定加工余量
按照《实用机械加工工艺手册》表6—30，取粗铣加工单边余量Z=1.0mm,加工经济精
度等级为IT12，表面粗糙度Ra12.5。
按照《实用机械加工工艺手册》表6—29，取半精铣单边加工余量Z=0.7mm，加工经
济精度等级IT10，表面粗糙度Ra6.3。
但由毛坯铸造公差等级为CT8-10，铸件机械加工余量等级为MA-G级，查《实用机械加工工艺手册》表3-12可知其单侧加工余量取3.0，双侧加工余量取2.5，公差值为2.2mm。
故取毛坯的单边加工余量Z=3mm。
其中粗铣的单边加工余量Z=2mm，半精铣的单边加工余量Z=1mm。
其基本尺寸为841.1mm。
（3）左端面的加工余量（471.1mm）按查表法确定加工余量
按照《实用机械加工工艺手册》表6—30，取粗铣加工单边余量Z=1.0mm,加工经济精
度等级为IT12，表面粗糙度Ra12.5。
按照《实用机械加工工艺手册》表6—29，取精铣单边加工余量Z=0.5mm，加工经济
精度等级IT9，表面粗糙度Ra1.6。
但由毛坯铸造公差等级为CT8-10，铸件机械加工余量等级为MA-G级，查《实用机械加工工艺手册》表3-12可知其单侧加工余量取3.0，双侧加工余量取2.5，公差值为2.2mm。
故取毛坯的单边加工余量Z=2.5mm。
其中粗铣的单边加工余量Z=2mm，精铣的单边加工余量Z=0.5mm。
其基本尺寸为471.1mm。
（4）2000..1006mm孔的加工余量参照《实用机械加工工艺手册》第一版，确定工序尺寸及余量为：
钻孔：
18mm，2Z=18mm，加工经济精度等级为IT12，表面粗糙度Ra12.5。
扩孔：
19.7mm，2Z=2mm，加工经济精度等级IT10，表面粗糙度Ra6.3。
综上用查表方法确定各表面的加工余量如下表所示：
加工表面
加工余量等级
加工余量数值
说明
下底面
G
3mm
单侧加工
左端面
G
2.5mm
双侧加工
（5）确定切削用量及基本工时
工序15粗铣，半精铣下底面
1.加工条件
工件材料：
HT200，HBS:
163-229HB,砂型机器造型。
加工要求：
粗铣下底面，加工经济精度等级IT12，表面粗糙度Ra12.5。
半精铣下底面，加工经济精度等级IT10，表面粗糙度Ra6.3。
机床：
铣床选用立式X5020B。
刀具：
铣刀选择基本尺寸为80mm的套式立铣刀。
2.计算切削用量
1）粗铣下底面
1）吃刀深度ap2mm
2）查《实用机械加工工艺手册》表9-66可知每齿进给量fz0.2mm/z
3）计算切削速度查表知：
80mm的套式立铣刀后刀面最大磨损限度为0.3-0.5mm，
刀具耐用度T180min。
qvcvd0mxvyvuv
Taqafawzpv
将上述数据代入上面的公式得v35.04m/min。
4）确定主轴转速
1000v100035.04
ns139.4r/min
sd3.1480
查表，取标准值
nw150r/min。
dwnw3.1480150
所以实际切削速度vww37.7m/min
10001000
5）切削工时
取切入长度l13mm，切出长度l23mm，加工长度l50mm于是行程总长度为
ll1l2503356mm，则机动工时为
2）半精铣下底面
1）切削深度ap1mm
2）进给量：
查表可知:
齿进给量fz0.1mm/z
3）计算切削速度查表知:
80mm的套式立铣刀后刀面最大磨损限度为0.3mm，刀具耐用度T180min。
mxvyvuv
Taqafawzpv
将上述数据代入上面的公式得v127.9m/min。
4）
确定主轴转速
查表，取标准值nw500r/min。
dwnw3.1480500所以实际切削速度vww125.6m/min
10001000
5）切削工时
取切入长度l13mm，切出长度l23mm，加工长度l50mm于是行程总长度为
ll1l2503356mm，则机动工时为
工序20粗铣上端面
1.加工条件
工件材料：
HT200，HBS:
163-229HB,砂型机器造型。
9-65，铣刀选择基本尺寸为80mm的套式立铣刀。
2.计算切削用量粗铣上端面
1）吃刀深度ap3mm
2）查《实用机械加工工艺手册》表9-66可知每齿进给量fz0.2mm/z
3）计算切削速度
查《实用机械加工工艺手册》第一版表9-65知
cv40,qv0.7,xv0.3,yv0.2,uv0.5,pv0.3,m0.25,aw2,ap5；查《实用
机械加工工艺手册》第一版表9-63知：
80mm的套式立铣刀后刀面最大磨损限度为0.3mm，
查《实用机械加工工艺手册》第一版表9-64知：
刀具耐用度T180min。
查《实用机械加工工艺手册》第一版表9-65知：
mxvyvuv
Taqafawzpv
将上述数据代入上面的公式得v39.23m/min。
4）确定主轴转速
1000v100039.23
d3.1480
查《金属切削机床》表7—1，取标准值nw150r/min。
dwnw3.1480150所以实际切削速度vww37.7m/min
10001000
5）切削工时
取切入长度l13mm，切出长度l23mm，加工长度l45mm于是行程总长度为
ll1l2453351mm，则机动工时为
工序25
213mm的通孔
1.加工条件
工件材料：
HT200，HBS:
163-229HB,砂型机器造型。
加工要求：
钻213mm的通孔，加工经济精度等级IT12，表面粗糙度Ra12.5。
机床：
钻床选用立式Z5025。
刀具：
选择13mm直柄麻花钻。
2.计算切削用量
钻213mm的通孔
1）进给量：
选取进给量f0.4mm/r
2）切削速度选取v50m/min。
主轴转速
取标准值nw1225r/min。
所以实际切削速度vdwnw3.1413125550m/min
10001000
3）切削工时
取切入长度l16mm，切出长度l26mm，加工长度l78mm于是行程总长度为
ll1l2786690mm，则机动工时为
786610.184min
0.41225
由于进行了两次走刀，故2t基20.1840.368min工序30粗铣—精铣左端面
1.加工条件
工件材料：
HT200，HBS:
163-229HB,砂型机器造型。
加工要求：
粗铣左端面，加工经济精度等级IT12，表面粗糙度Ra12.5。
精铣左端面，加工经济精度等级IT9，表面粗糙度Ra1.6。
机床：
铣床选用卧式X6125。
刀具：
铣刀选择基本尺寸为80mm的套式立铣刀。
2.计算切削用量
（1）粗铣左端面
1）吃刀深度ap2mm
2）查表可知每齿进给量fz0.2mm/z
3）计算切削速度
查表知;
80mm的套式立铣刀后刀面最大磨损限度为0.3mm，
刀具耐用度T180min。
qv
cvd0
mxvyvuv
Taqafawzpv
将上述数据代入上面的公式得v37.24m/min。
4）
确定主轴转速
取标准值nw150r/min。
所以实际切削速度vdwnw3.148015037.7m/min
10001000
5）切削工时
取切入长度l13mm，切出长度l23mm，加工长度l32mm于是行程总长度为
ll1l2323338mm，则机动工时为
2）精铣左端面
1）切削深度ap0.5mm
2）进给量：
查表可知每齿进给量fz0.1mm/z
3）计算切削速度查表知:
80mm的套式立铣刀后刀面最大磨损限度为0.3mm，
刀具耐用度T180min。
qv
mxvyvuv
Taqafawzpv
将上述数据代入上面的公式得v125.29m/min。
4）确定主轴转速
1000v1000125.29
ns498.5r/min
sd3.1480
取标准值nw500r/min。
dwnw3.1480500
所以实际切削速度vww125.6m/min
10001000
5）切削工时
取切入长度l12mm，切出长度l22mm，加工长度l32mm于是行程总长度为
ll1l2322236mm，则机动工时为
工序35钻20mm通孔，扩孔到19.7mm
1.加工条件
工件材料：
HT200，HBS:
163-229HB,砂型机器造型。
加工要求：
钻18mm通孔，加工经济精度等级为IT12，表面粗糙度Ra12.5。
扩孔到19.7mm，加工经济精度等级IT10，表面粗糙度Ra6.3。
机床：
钻床选用立式Z5025。
刀具：
铣刀选择基本尺寸为18mm的直柄麻花钻，19.7mm锥柄扩孔钻。
2.计算切削用量
（1）钻18mm通孔
1）进给量：
进给量f0.4mm/z
2）切削速度：
取v55m/min
ns
1000v
主轴转速
100055937.1r/min
3.1418
取标准值nw1225r/min。
ll1l2423651mm，则机动工时为
主轴转速
查表选取v60m/min。
取标准值nw1225r/min。
3）切削工时
行程总长度为
取切入长度l13mm，切出长度l25mm，加工长度l42mm于
ll1l2322236mm，则机动工时为
t基llf1nl2i41212325510.113min
工序40外圆倒角0.545
1.加工条件
工件材料：
HT200，HBS:
163-229HB,砂型机器造型。
加工要求：
外圆倒角0.545，加工经济精度等级为IT12，表面粗糙度Ra12.5。
机床：
车床选用CA6140。
刀具：
车刀选择E24mm的45端面车刀。
2.计算切削用量
1）进给量：
f0.1mm/z
2）切削速度：
v0.4m/min
取标准值nw250r/min。
dn3.1432250
所以实际切削速度vdwnw3.143225025.13m/min
10001000
3）切削工时
取切入长度l12mm，切出长度l20，加工长度l0.5mm于是行程总长度为
ll1l2200.52.5mm，则机动工时为
由于进行了两次走刀，故2t基20.10.2min。
工序45粗铣3mm轴向槽
1.加工条件
工件材料：
HT200，HBS:
163-229HB,砂型机器造型。
加工要求：
粗铣3mm轴向槽，加工经济精度等级IT12，表面粗糙度Ra12.5。
机床：
铣床选用卧式X6120。
刀具：
铣刀选择基本尺寸为80mm的粗齿锯片铣刀。
2.计算切削用量
1）吃刀深度ap6mm
2）查表可知进给量fz0.2mm/z
3）计算切削速度查表知：
cv17,qv0.2,xv0.2,yv0.4,uv0.5,pv0.1,m0.15,aw2,ap580mm的粗齿锯片铣刀后刀面最大磨损限度为0.2mm，
刀具耐用度T60min。
qv
cvd0
mxvyvuv
Taqafawzpv
将上述数据代入上面的公式得v10.36m/min。
6）确定主轴转速
1000v100010.36
ns41.2r/min
sd3.1480
取标准值nw45r/min。
dn3.148045所以实际切削速度vdwnw3.14804511.31m/min
10001000
7）切削工时
取切入长度l13mm，切出长度l23mm，加工长度l42mm于是行程总长度为
ll1l2423348mm，则机动工时为
三、夹具设计
为了提高生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需设计专用夹具。
经分析，第15工序--粗、精铣底面，本夹具将用立式X5020B，刀具为80mm的套式立铣刀，该夹具为V型块夹紧机构。
（一）问题的提出
该面的设计基准为上平面，故以上平面做定位基准，实现“基准重合”原则；从对工件的结构形状分析，若工件下底面放置在支承板上，定位夹紧就比较稳定，可靠，也容易实现。
工件以下端面在夹具上定位，限制了三个自由度，其余三个自由度不用限制。
考虑到实际加工中的经济性原则，此处可选用V型块作为夹具。
在本道工序加工时，主要应考虑如何提高生产率，降低劳动强度，而精度则不是主要问题。
（二）夹具设计
1.定位基准的选择以上平面为精基准，粗铣底面，用两个联动的活动V形块夹紧。
2.切削力和夹紧力的计算
刀具：
高速钢套式立铣刀d80mm,fz0.2mm/z，z10查《实用机械加工工艺手册》表1-2-11，因夹具的夹紧力与切削力方向相同，实际所需夹紧力F夹具与切削力Ｆ之间的关系为F夹具KFC安全系数Ｋ在夹紧力与切削力方向相同时
Kk0k1k2k30.91.2111.08查《金属切削原理与刀具》表10-2知：
切削主力为：
Fc9.81（54.5）aefz0.74ap0.9Zd19.81（54.5）340.20.744.50.910801541.8所以F夹具KFC1.08541.8
已知受压螺栓许用应力：
s5002[]s277.8Nmm2
s1.8
推杆受应力：
541.82
20.1078N/mm2d2
4
s
受剪螺钉许用剪切应力：
[]ss2.5s
受剪螺钉许用挤压应力：
s
[]pss11.25sp
固定V型块上的两螺钉受剪切和挤压应力最大
螺钉材料为45，强度极限和屈服极限分别是：
p600N/mm2s500N/mm2
ps
螺钉许用剪切应力：
s5002
[]s200N/mm2
s2.5
螺钉许用挤压应力：
s5002[]ps416N/mm2
sp1.2
kFfsin
M6两螺钉受剪切力为：
Wf21014Nf2
螺钉受剪切应力：
w2
245N/mm2d2
则适合人工操作
3.定位误差分析
本工序采用以下底平面做定位基准，实现“基准重合”原则；从对工件的结构形状分
析，若工件下底面放置在支承板上，定位夹紧就比较稳定，可靠，能更好的保证定位的精度。
4.夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率，降低成本。
为此，本道工序的铣床夹具选择了手动夹紧方式。
本工序由于是粗加工，因此，应首先设法降低切削力。
目前采取的措施有：
提高毛坯的制造精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；选择一种比较理想的斜楔夹紧机构，尽量增加该夹紧机构的扩力比。
本夹具总的感觉还比较紧凑。
定位、夹紧确定之后，还要确定其他机构，如对刀装置，导引元件、分度机构、顶出装置等，最后设计夹具体，将各种元件，机构有机地连接在一起。
夹具上装有对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好地对刀（与塞尺配合使用）此外，为了保证加工时工艺系统的刚度
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