气门摇杆轴支座加工工艺及关键工装设计可编辑Word格式文档下载.docx
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使我国机械传动工业的技术来源大部分依赖引进国外技术全员劳动生产率低机械
[4]
产品质量差可靠性低缺乏竞争力
12机械制造业的发展趋势
com常规工艺的不断优化
常规工艺优化的方向是实现高效化精密化强韧化轻量化以形成优质高效
低耗少无污染的先进实用工艺为主要目标同时实现工艺设备辅助工艺工
[5]
艺材料检测控制系统的成套工艺服务使优化工艺易于为企业采用
com新型加工方法的不断出现和发展
包括精密加工和超精密加工微细加工特种加工及高密度能加工新硬材料加
工技术表面功能性覆盖技术和复合加工以适应机械产品更新换代对制造工艺提出
的更高更新的制造模式
com自动化等高新技术与工艺的精密结合
微电子计算机和自动化技术与工艺及设备的相结合使传统工艺面貌产生显著
本质的变化如生产线自动控制在线检测自适应控制计算机辅助工艺过程设计
计算机辅助夹具设计计算机辅助装备工艺设计和智能制造系统等
中国的机械制造工业任重而道远我们必须不断开拓进取改进制造技术使制
造业达到一个新的高度
13设计目的
现代机械制造工艺设计是机械类专业学生在学完了《机械制造技术基础》等技术
基础和专业课理论之后进行的一个实践教学环节其目的是巩固和加深理论教学内
容培养学生综合运用所学理论解决现代实际工艺设计问题的能力通过工艺规程
及工艺装备设计学生应达到
1掌握零件机械加工工艺规程设计的能力
2掌握加工方法及其机床刀具及切削用量等的选择应用能力
3掌握机床专用夹具等工艺装备的设计能力
4学会使用查阅各种设计资料手册和国家标准等以及学会绘制工序图
夹具总装图标注必要的技术条件等
2零件工艺性分析
21零件的作用
气门摇杆轴支座是柴油机一个主要零件是柴油机摇杆座的结合部20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
22零件的工艺分析
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
该零件上主要加工面为上端面下端面左右端面2-φ13mm孔和φ20mm以
及3mm轴向槽的加工φ20mm孔的尺寸精度与下端面005mm的平行度与左右两端面
孔的尺寸精度直接影响到进气门与排气门的传动精度及密封213mm孔的尺
寸精
度以上下两端面的平行度005mm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φ20mm孔与左右两
端面时以下端面为定位基准以保证孔轴线与两端面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毛坯的选择
31毛坯的种类
毛坯的种类主要有碳钢合金钢不锈钢与耐热钢铸铁与黄铜青铜铝合金
在选择毛坯的制造方法时首先考虑材料的工艺特性如铸铁不能锻造这类材
料只
能选择铸造高碳钢的铸造性和焊接性都较差一般都采用锻造
32确定毛坯是应考虑到的因素
在确定毛坯时应考虑以下因素
1零件的材料及其力学性能
当零件的材料选定之后毛坯的类型就大体确定了例如材料为铸铁的零件
自然应选择铸造毛坯而对于重要的钢质零件力学性能要求高时可选择锻造毛坯
2零件的结构和尺寸
形状复杂的毛坯常采用铸件但对于形状复杂的薄壁件一般不能采用砂型铸造
对于一般用途的阶梯轴如果各段直接相差不大力学性能要求不高时可选择
棒料
[6]
做毛坯倘若各段直径相差较大为了节省材料应选者锻件
3生产类型
当零件的生产批量较大时应采用精度和生产率都比较高的毛坯制造方法这时
毛坯制造增加的费用可由材料费减少的费用以及机械加工减少的费用来补偿
4现有生产条件
选择毛坯类型时要结合本企业的具体生产条件如现场毛坯制造的实际水平和
能力外协的可靠性等
5充分考虑利用新技术新工艺和新材料的可靠性
为了节约材料和能源减少机械加工余量提高经济效益只要有可能就必须
尽量采用精密锻造精密铸造冷挤压粉末冶金和工程塑料等新工艺新技术和新
[7]
材料
33确定毛坯时的几项工艺措施
实现少切削无切削加工是现代机械制造技术的发展趋势但是由于毛坯
制造技术的限制加之现代机器对精度和表面质量的要求越来越高为了保证机械加
工能达到质量要求毛坯的某些表面仍需留有加工余量加工毛坯时由于一些零件
形状特殊安装和加工不大方便必须采取一定的工艺措施才能进行机械加工
34毛坯的确定
零件材料是HT15-33零件年产量是大批量而且零件加工的轮廓尺寸不大在考
虑提高生产率保证加工精度后可采用铸造成型采用方法为砂模机器造型零件形状
并不复杂因此毛坯形状可以与零件的形状尽量接近内孔不铸出
4工艺规程设计
对于机器中的某一零件可以采用多种不同的工艺过程完成在特定条件下总
存在一种相对而言最为合理的工艺规程将这个工艺规程用工艺文件的形式加以规
[8]
定由此得到的工艺文件统称工艺规程
41工艺规程的作用
工艺规程是生产准备生产组织计划调度的主要依据是指导工人操作的主要
技术文件也是工厂和车间进行设计或技术改造的重要原始资料工艺规程的制订须
严格按照规定的程序和格式进行并随技术进步和企业发展定期修改完善
1根据机械加工工艺规程进行生产准备包括技术准备在产品投入生产以前
需要做大量的生产准备和技术准备工作例如关键技术的分析与研究刀夹量
具的设计制造或采购设备改装与新设备的购置或定做等这些工作都必须根据机
械加工工艺规程来展开
2机械加工工艺规程是生产计划调度工人的操作质量检查等的依据
3新建或扩建车间或工段起原始依据也是机械加工工艺规程根据机械加工
工艺规程确定机床的种类和数量确定机床的布置和动力配置确定生产面积的大小
和工人的数量
42定位基准的选择
定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一定位基准选择得正确与合
理可以使加工质量得到保证生产率得以提高否则加工工艺过程中会问题百出
更有甚者还会造成零件大批报废使生产无法正常进行
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加
工左右两端平面时为了保证位置度求采用一面两孔定位限制六个自由度用下
端面与两φ13孔作为定位基准镗削20mm孔的定位夹紧方案为用一菱形销加一圆
柱销定位两个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
精基准的选择主要考虑基准重合问题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20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
43制定工艺路线
制定工艺路线应该使零件的加工精度尺寸精度形状精度位置精度和表面
质量等技术要求能得到合理的保证在生产纲领已经确定为大批生产的条件下可以
考虑采用通用机床配以专用夹具并尽量使工序集中来提高生产率还有应当考虑
[9]
经济效果以便降低生产成本
com工艺路线方案一
工序?
铸造
涂漆
车上端面
钻两φ13通孔
精铣下端面
铣右端面
钻通孔,18mm
镗孔φ20mm孔口角1?
45度
铣左端面
铣轴向槽
检验
入库
com工艺路线方案二
时效
铣上端面
粗精铣下端面
钻通孔φ18
镗孔到φ20孔口倒角1?
?
com工艺方案的比较与分析
因左右两端面均对φ20mm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
后精加工的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φ20mm孔放后面加工初步拟订加工
路线方案一方案一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铣削加工工序05应在工序06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213mm通孔加工精度
的影响
通过以上的两工艺路线的优缺点分析最后确定工艺路线方案一为该零件的加
工路线该工艺过程详见附表,和附表2机械加工工艺过程卡片和机械加工
工序卡
片
44毛坯尺寸的确定与机械加工余量
由于本零件材料为灰铸铁由《工艺手册得》毛坯为双侧加工MA为G加
工精度为8到10级这里选取9级则由《机械制造工艺设计简明手册》表22-4
得
零件延轴线方向的加工余量为2x25mm5mm
Ф100径向加工余量为6mm轴向加工余量为2x25mm5mm
Ф90径向加工余量为2x25mm5mm轴向加工余量为2x25mm5mm
Ф45径向加工余量为2x25mm5mm
由《机械零件工艺性手册》表2-64得Ф100Ф90柱体圆角为R2mm右
端Ф45的圆角为R4mm铸件上的过渡部分尺寸确定为R5mmC3mmH15mm
由以上资料得出毛坯尺寸图
45确定切削用量及基本工时
在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量
1切削用量指背吃刀量a即切削深度a进给量f及切削速度Vc
spp
2确定方法是确定切削深度确定进给量确定切削速度（
3具体要求是
由工序或工步余量确定切削深度精半精加工全部余量在一次走刀中去除
在中等功率机床上一次走刀a可达8mm,10mm
p
按本工序或工步加工表面粗糙度确定进给量对粗加工工序或工步按加工表面
粗糙度初选进给量后还要校验机床进给机构强度
可用查表法或计算法得出切削速度Vc用公式换算出查或计算法所得的转
查
速n根据Vc在选择机床实有的主轴转速表中选取接近的主轴转速n作为实际的
c查查
机
转速再用换算出实际的切削速度Vc填入工艺文件中
对粗加工选取实际切削速度Vc实际进给量f和背吃刀量a之后
还要校验
机机sp
机床功率是否足够等才能作为最后的切削用量填入工艺文件中
工序1钻2个φ13mm孔
1加工条件
工件材料HT200正火бb220MPa190,220HBS
加工要求钻扩孔φ13mm
机床选择选用立式钻床Z525见《工艺手册》表42-14
2确定切削用量及基本工时
选择φ13mm高速钢锥柄标准麻花钻见《工艺手册》P84
d13L238mmL140mm
1
f048mmr见《切削手册》表27和《工艺手册》表42-16
Vc13mmin见《切削手册》表215
按机床选取n195rmin按《工艺手册》表42-15
所以实际切削速度v1413mmin
基本工时l80mml1mm,4mm取4mm
2
按《工艺手册》表62-5公式计算124min
工序2粗精铣左右端面
1粗铣
a选择刀具
根据《工艺手册》表31-27选择用一把YG6硬质合金端铣刀其参数
为铣刀
外径d100mm铣刀齿数Z10
0
b确定铣削深度a
单边加工余量Z2?
027余量不大一次走刀内切完则a,mm
C确定每齿进给量fz
根据《切削手册》表35用硬质合金铣刀在功率为45kw的X51铣床
加工时
选择每齿进给量fz014,024mmz由于是粗铣取较大的值现取fz018mmz
d选择铣刀磨钝标准及刀具耐用度
根据《切削手册》表37铣刀刀齿后刀面最大磨损量为10mmm,15mm
现取
12mm根据《切削手册》表38铣刀直径d100mm的硬质合金端铣刀的耐
用度
T180min
e确定切削速度Vc
根据《切削手册》表316可以查Vc由ap
mmfz018mmz查得
Vc77mmzn245mmzV385mmz
根据X1632型立铣床说明书表42-35n255rminVc400mmmin横
c
向
f计算基本工时l47mml2T014min
2精铣
根据《工艺手册》表31-27选择用一把YG6硬质合金端铣刀铣刀
外径d100mm
铣刀齿数Z10
由于单边加工余量Z1故一次走刀内切完则a1mm
c确定每齿进给量fz
由《切削手册》表35用硬质合金铣刀在功率为45kw的X51铣床加工时选
择每齿进给量fz014mmz,024mmz半精铣取较小的值现取fz014mmz
根据《切削手册》表37铣刀刀齿后刀面最大磨损量为10mm,15mm
根据《切削手册》表316可以查Vc由a?
4mmz014mmz查得
Vc110mmzn352mmzV394mmz
根据X1632型立铣床说明书表42-35n380rminVc400mmmin横向
f计算基本工时l40mml2mm
所以本工序的基本时间为Ttt014012026min
12
工序3粗镗φ18工序
φ18粗镗余量参考文献[1]表3,83取粗镗为18mm粗镗切削余量为
02mm铰孔
后尺寸为20H8
孔轴线到底面位置尺寸为60mm精镗后工序尺寸为2002?
008mm与下
底面的
位置精度为005mm与左右端面的位置精度为006mm且定位夹紧时基准重合故
不需保证006mm跳动公差由机床保证
工序4钻孔φ18mm
选择φ18mm高速钢锥柄标准麻花钻见《工艺手册》P84
d18L238mmL140mm
所以实际切削速度
基本工时
l80mml1mm,4mm取4mm
按《工艺手册》表62-5公式计算110min
粗镗孔时因余量为1mm故ap1mm
查文献[1]表24-8
取V04ms24mmin
取进给量为f002mmr
n1000Vπd1000?
24314?
20380rmin
查文献[1]得
pmFzV?
10-3
CF2180
XFz1
Yfz075
nFz0
Rfz981?
60?
180?
275ˊ?
02?
075?
04?
1452N
P058kw
取机床效率为085
078?
085089kw058kw
故机床的功率足够
下面计算工序09的时间定额
粗镗时Lf?
n4502?
38075s
精镗时f取01mms
Lf?
n4501?
38015s
总机动时间T7515038min
5夹具的设计
51夹具的概述
com机床夹具的基本组成部分
1定位元件及定位装置它与工件的定位基准相接处用于确定工件在
夹具中的
正确位置从而保证加工时工件相对于刀具和机床加工运动之间的相对正确位置
2对刀及引导元件这些元件的作用是保证工件与刀具之间的正确位置用于确
定刀具在加工前正确位置的元件称为对刀元件用于确定刀具位置并引导刀具进行
[10]
加工的元件称为引导元件
a夹紧装置用于加紧工作在切削时使使工件在夹具中保持既定位置
b联接元件用以确定夹具在机床上的位置并于机床相连接
c夹具体用以联接夹具各元件或装置使之成为一个整体并通过它将夹具安
装在机床上
d其他联接或装置除上述元件或装置以外的元件或装置如某些夹具上的分度
装置防错装置安全保护装置为便于拆下工件而设置的顶出器等
com机床夹具的作用
1保障加工质量
使用机床夹具的首要任务是保证加工精度特别是保证被加工工件加工面与定位
面之间以及被加工表面互相之间的位置精度使用机床夹具后这种精度主要是靠夹
具和机床来保证不再依赖于工人的技术水平
a提高生产效率降低生产成本
使用夹具后可以减少划线找正等辅助时间而且易实现多件多工位加工
现
代机床夹具中广泛采用气动液压等机动夹紧装置可使辅助时间进一步减少
b扩大机床工艺范围
在机床上使用可使加工变得方便并可扩大机床的工艺范围例如在车床或钻
床上使用镗膜可以代替镗床镗孔又如使用靠模夹具可在车床或铣床上进行仿
形加工
c减轻工人劳动强度保证安全生产
com机床夹具的分类
按机床夹具的使用范围可划分为5种类型
1通用夹具如车床上常用的三爪自定心卡盘顶尖铣床上常用的平口钳
分度头回转工作台等均属此类夹具该类夹具由于具有较大的通用性故得其名
通用夹具一般以标准化并有专门的专业工厂生产常作为机床的标准附件提供给用
户
2专用夹具这类夹具是针对某一工件的某一工序而专门设计的因其用途专
一而得名专用夹具广泛用于批量生产中
3可调整夹具和成组夹具这类夹具的特点是夹具的部分元件可以更换部分
装置可以调整以适应不同的零件的加工用于相似零件成组加工的夹具通常称为
成组夹具与成组夹具相比可调整夹具的加工对象不很明显适用范围更广一些
4组合夹具这类家具有一套标准化的元件根据零件的加工要求拼装而成
不同元件的不同组合和联接可构成不同结构和用途的夹具夹具用完以后元件可以
拆卸重复使用这类夹具特别适合于新产品试制和小批生产
5随行夹具这是一种在自动线或柔线制造系统中使用的夹具工件安装在随
行夹具上除完成对工件的定位和夹紧外还装载着工件随输送装置送往各机床并
在机床上被定位夹紧
为提高生产效率保证加工质量降低劳动强度需要设计专用的夹具根据我
们所需加工的零件由于其结构较为特殊一般机床的通用夹具较难以定位及夹紧
因此每道工序都运用专用夹具来加工加工本零件所需的专用夹具为四个
com夹具设计的基本要求
一台优良的机床必须满足下列基本要求
1保证工件的加工精度保证加工精度的关键首先在于正确的选定定位基准
定位方法和定位元件必要时还需要进行定位误差分析还要注意夹具中其他零件的
结构对加工精度的影响确保夹具能满足工件的加工精度要求
2提高生产效率专用夹具的复杂程度应与生产纲领相对应应尽量采用各种快
[11]
速高效的装夹机构保证操作方便缩短辅助时间提高生产效率
3工艺性能好专用夹具的结构应力求简单合理便于操作装配调整检
验维修等
4使用性能好专用夹具的操作应简便省力安全可靠在客观条件允许且又
经济适用的前提下应尽可能采用气动液压等机械化夹具装置以减轻操作者的劳
升级会员 