气门摇杆轴支座设计说明书.docx

1、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

2、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

3、机摇杆座的结合部位，20 00.1006 mm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 20 00.1006 mm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

4、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 20 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 20 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 42d9 00.018402 。7）：与摇杆轴连接的孔的尺寸 20 00.1006 。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

5、， 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。 20 00.1006 mm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

6、”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

7、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

8、25 钻 2 13mm 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 19.7 mm ; 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 0.5 45 ; 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

9、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( 84 1.1mm ) 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

10、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 84 1.1mm 。(3) 左端面的加工余量( 47 1.1mm ) 按查表

11、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 47 1

12、.1mm 。(4) 20 00.1006 mm 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： 18m m，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G3mm单侧加工左端面G2.5mm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，

13、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 ap 2mm2)查实用机械加工工艺手册表 9-66 可知每齿进给量 fz 0.2mm/ z3)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 T 180 min 。qv cvd0 m xv yv uvT aq a f aw zpv将上述数据代入上面的公式得 v 35.04m / min

14、。4) 确定主轴转速1000v 1000 35.04ns 139.4r /mins d 3.14 80查表，取标准值nw 150r /min 。dwnw 3.14 80 150所以实际切削速度 v w w 37.7m / min1000 10005) 切削工时取切入长度 l1 3mm，切出长度 l2 3mm，加工长度 l 50mm 于是行程总长度为l l1 l2 50 3 3 56mm ，则机动工时为2)半精铣下底面1) 切削深度 ap 1mm2) 进给量：查表可知 : 齿进给量 fz 0.1mm/ z3)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

15、 T 180 min 。m xv yv uvT aq a f aw zpv将上述数据代入上面的公式得 v 127.9m / min 。4)确定主轴转速查表，取标准值 nw 500r /min 。dwnw 3.14 80 500 所以实际切削速度 v w w 125.6m/min1000 10005)切削工时取切入长度 l1 3mm，切出长度 l2 3mm ，加工长度 l 50mm 于是行程总长度为l l1 l2 50 3 3 56mm ，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

16、式立铣刀。2. 计算切削用量 粗铣上端面1) 吃刀深度 ap 3mm2)查实用机械加工工艺手册表 9-66 可知每齿进给量 fz 0.2mm/ z3)计算切削速度查 实 用 机 械 加 工 工 艺 手 册 第 一 版 表 9-65 知cv 40,qv 0.7,xv 0.3, yv 0.2,uv 0.5, pv 0.3,m 0.25, aw 2,ap 5 ；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 T 180 min 。 查实用机械加工工艺手册第一版表 9-65 知：m xv

17、 yv uvT aq a f aw zpv将上述数据代入上面的公式得 v 39.23m / min 。4)确定主轴转速1000v 1000 39.23d 3.14 80查金属切削机床表 7 1，取标准值 nw 150r / min 。dwnw 3.14 80 150 所以实际切削速度 v w w 37.7m / min1000 10005)切削工时取切入长度 l1 3mm，切出长度 l2 3mm，加工长度 l 45mm 于是行程总长度为l l1 l 2 45 3 3 51mm ，则机动工时为工序 252 13mm 的通孔1. 加工条件工件材料： HT200，HBS:163-229HB, 砂型机

18、器造型。加工要求：钻 2 13mm 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 2 13mm 的通孔1) 进给量：选取进给量 f 0.4mm/r2 )切削速度 选取 v 50m / min 。 主轴转速取标准值 nw 1225r /min 。所以实际切削速度 v dwnw 3.14 13 1255 50m / min1000 10003)切削工时取切入长度 l1 6mm，切出长度 l2 6mm，加工长度 l 78mm 于是行程总长度为l l1 l 2 78 6 6 90mm ，则机动工时

19、为78 6 6 1 0.184 min0.4 1225由于进行了两次走刀，故 2t基 2 0.184 0.368min 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 ap 2mm2) 查表可知每齿进给量 fz 0.2mm/ z3) 计算切削速度查表知 ;80m

20、m的套式立铣刀后刀面最大磨损限度为 0.3mm，刀具耐用度 T 180 min 。qvcvd0m xv yv uvT aq a f aw zpv将上述数据代入上面的公式得 v 37.24m / min 。4)确定主轴转速取标准值 nw 150r /min 。所以实际切削速度 v dwnw 3.14 80 150 37.7m / min1000 10005)切削工时取切入长度 l1 3mm，切出长度 l2 3mm ，加工长度 l 32mm 于是行程总长度为l l1 l2 32 3 3 38mm ，则机动工时为2)精铣左端面1) 切削深度 ap 0.5mm2) 进给量：查表可知每齿进给量 fz 0

21、.1mm/ z3) 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 T 180 min 。qvm xv yv uvT aq a f aw zpv将上述数据代入上面的公式得 v 125.29m/ min 。4)确定主轴转速1000v 1000 125.29ns 498.5r /mins d 3.14 80取标准值 nw 500r /min 。dwnw 3.14 80 500所以实际切削速度 v w w 125.6m/min1000 10005)切削工时取切入长度 l1 2mm，切出长度 l2 2mm，加工长度 l 32mm 于是行程总长度为l l1 l

22、2 32 2 2 36mm ，则机动工时为工序 35 钻 20mm通孔，扩孔到 19.7mm1. 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 18m m的直柄麻花钻， 19.7mm 锥柄扩孔钻。2. 计算切削用量（1）钻 18m m通孔1) 进给量：进给量 f 0.4mm/ z2) 切削速度：取 v 55m/ minns1000v主轴转速10

23、00 55 937.1r /min3.14 18取标准值 nw 1225r /min 。l l1 l2 42 3 6 51mm ，则机动工时为主轴转速查表选取 v 60m / min 。取标准值 nw 1225r /min 。3) 切削工时行程总长度为取切入长度 l1 3mm，切出长度 l2 5mm，加工长度 l 42mm 于l l1 l 2 32 2 2 36mm ，则机动工时为t基 l lf1nl2i 412 123255 1 0.113min工序 40 外圆倒角 0.5 451. 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 0.5 45

24、 ，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 E 24mm 的 45 端面车刀。2. 计算切削用量1) 进给量：f 0.1mm/ z2) 切削速度： v 0.4m/ min取标准值 nw 250r /min 。d n 3.14 32 250所以实际切削速度 v dwnw 3.14 32 250 25.13m / min1000 10003)切削工时取切入长度 l1 2mm ，切出长度 l2 0 ，加工长度 l 0.5mm 于是行程总长度为l l1 l 2 2 0 0.5 2.5mm ，则机动工时为由于进行了两次走刀，故 2t基 2

25、 0.1 0.2min 。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 ap 6mm2) 查表可知进给量 fz 0.2mm/ z3) 计算切削速度 查表知：cv 17,qv 0.2,xv 0.2, yv 0.4,uv 0.5, pv 0.1,m 0.15, aw 2,ap 5 80mm 的粗齿锯片铣刀后刀面最大磨损限度为 0.2

26、mm，刀具耐用度 T 60min 。qvcvd0m xv yv uvT aq a f aw zpv将上述数据代入上面的公式得 v 10.36m / min 。6)确定主轴转速1000v 1000 10.36ns 41.2r/mins d 3.14 80取标准值 nw 45r /min 。d n 3.14 80 45 所以实际切削速度 v dwnw 3.14 80 45 11.31m/ min1000 10007)切削工时取切入长度 l1 3mm，切出长度 l2 3mm，加工长度 l 42mm 于是行程总长度为l l1 l 2 42 3 3 48mm ，则机动工时为三、夹具设计为了提高生产率，保

27、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

28、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 d 80mm, fz 0.2mm/ z， z 10 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 与切削力之间的关系为 F夹具 KFC 安全系数在夹紧力与切削力方向相同时K k0k1k2k3 0.9 1.2 1 1 1.08 查金属切削原理与刀具表 10-2 知： 切削主力为：Fc 9.81(54.5)ae f z0.74ap0.9Zd 1 9.81 (54.5) 34 0.20.74 4.50.9 10 80 1 541.8

29、所以 F夹具 KFC 1.08 541.8已知受压螺栓许用应力：s 500 2 s 277.8 N mm2s 1.8推杆受应力：541.8 22 0.1078N / mm2 d24s受剪螺钉许用剪切应力： s s 2.5 s受剪螺钉许用挤压应力：s p s s 1 1.25 sp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： p 600N /mm2 s 500N /mm2ps螺钉许用剪切应力：s 500 2 s 200N /mm2s 2.5螺钉许用挤压应力：s 500 2 p s 416N /mm2sp 1.2kFf sinM6两螺钉受剪切力为：Wf

30、2 1014N f2螺钉受剪切应力：w22 45N / mm2 d2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