气门摇杆支座工艺与工装设计.docx
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气门摇杆支座工艺与工装设计
序言-----------------------------------------------1
一、分析零件图纸并确定其生产类型--------------------1
二、选择毛坯尺寸，设计毛坯图------------------------3
三、选择加工方法，制定工艺路线----------------------6
四、加工工序设计------------------------------------8
五、工艺过程卡和加工工序卡--------------------------10
六、时间定额计算------------------------------------21
七、夹具设计----------------------------------------22
设计小结--------------------------------------------24
气门摇杆支座工艺与工装设计
摘要：
本文对气门摇杆支座的加工难点、生产类型进行了分析，针对零件的结构特点进行毛坯设计、对其工艺过程进行了设计。
为提高生产效率，设计了铣削窄槽夹具，对其它零件的加工有一定的借鉴意文。
关键词：
气门摇杆支座工艺夹具设计
序言
机槭制造技术基础课程设计是在学完了机槭制造技术基础和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。
这次设计使我们能综合运用机槭制造技术基础中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决了零件机槭制造工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构设计能力，为今后从事的工作打下了良好的基础。
由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。
一、分析零件图纸并确定其生产类型
1、零件的作用
气门摇杆轴支座是柴油机一个主要零件（见图1-1）。
是柴油机摇杆座的结合部，Ø20
孔装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆座通过两个Ø13mm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。
图1-1气门摇杆支座立体图
2、零件的结构分析
该零件是属于箱体零件，典型通过对该零件的重新绘制，知道了得原图的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。
该零件上主要加工面为上端面，下端面，左右端面，2-Ø13mm孔和Ø20
mm以及3mm轴向槽的加工。
Ø20
mm孔的尺寸精度以及下端面与Ø20mm孔的中心轴线的平行度为0.05mm与左右两端面孔的尺寸精度等，直接影响到进气孔与排气门的传动精度及密封，以及2-Ø13mm孔的尺寸精度，和上下两端面的平行度0.055mm。
图1-2气门摇杆支座零件图
3、零件的生产类型
依设计题目知：
Q=6000台/年，n=2件/台；结合生产实际，备品率α和废品率β都为4%。
带入公式（2-1）得该零件的生产纲领
N=6000×2×（1+4%）×（1+4%）=12979.2件/年
零件是机床上的杠杆,质量为0.5kg,查表2-1可知其为轻型零件，生产类型为大批生产。
二、选择毛坯尺寸，设计毛坯图
1、选择毛坯
由零件图（见图1-2）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。
因此应该选用铸造件，保证零件工作可靠。
由于零件年产量为12910件，属于大批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，故可以采用砂型铸造。
这从提高生产率、保证加工精度考虑，也是应该的。
2、确定机械加工余量、毛坯尺寸和公差
参见《机械制造技术基础课程设计指南》第五章第一节，灰铸铁的公差及机械加工余量按GB/T6414-1999确定。
要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下各项因素。
基本概念
铸件基本尺寸R机械加工前的毛坯铸件的尺寸，包括必要的机械加工余量。
尺寸公差CT允许尺寸的变动量。
要求的机械加工余量RMA在毛坯铸件上为了随后可用机械加工方法去除铸造对金属表面的影响，并使之达到所要求的表面特征和必要的尺寸精度而留出的金属余量。
单侧作机械加工时,RMA与铸件其他尺寸之间的关系如（2-1）表示。
对圆柱形的铸件部分或在双侧机械加工的情况下，RMA要加倍，如（2-1）表示。
对内腔作机械加工相对应的表达式如（2-3）表示。
R=F+RMA+CT/2（2-1）
R=F+2RMA+CT/2（2-2）
R=F-2RMA+CT/2（2-3）
F为最终机械加工后的尺寸
公差等级
铸件公差有16级，常用的为CT4～CT13，该零件采用砂型铸造手工造型，材料是灰口铸铁，根据表5-1查得，公差为CT11～CT14。
3、要求的机械加工余量
根据表5-4和5-5查得，铸件的机械加工余量为2～4mm。
4、确定毛坯尺寸
由零件图可知，所有的表面粗糙度都≥3.2um,所以所有表面加工余量都无须增大。
分析本零件，有的表面只需粗加工，这时可取所查数据的小值，需要精加工和半精加工时可取其大值。
综上所述，确定毛坯尺寸见下表2-1。
零件尺寸
单面加工余量
铸件尺寸
零件尺寸
单面加工余量
铸件尺寸
∮13
2
实心
152
2
154
∮18
2
实心
48
2
50
∮22H7
4
实心
124
2
128
∮36H7
4
∮28
82
2
86
R25
2
R27
∮45
4
∮53
5、确定毛坯尺寸公差
表2-1底板座架的毛坯（铸件）尺寸
由于零件是铸件，所以尺寸公差一般非常大，根据表5-3查得，公差带在5.6至11mm。
6、设计毛坯图
根据以上数据，设计出该零件的毛坯图见图2-2
图2-2气门摇杆支座毛坯图
三、选择加工方法，制定工艺路线
1、定位基准的选择
本零件总体是带孔的杆状，后加一个半圆带孔的底座。
以孔（中心线）为其设计基准（也是装配基准和测量基准），为避免由于基准不重合而产生的误差，应以孔为定位基准，即遵循“基准重合”的原则。
具体而言，选通孔及左端面为精基准。
粗基准也可以用左端面。
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形块十大平面的定位方式（V形块采用联动夹紧机构夹紧）。
Ø20
mmmm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。
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Ø20
mm孔时以下端面为定位基准，以保证孔轴相对下端面的位置精度。
在加工Ø20
mm前先要铣左右两端面。
最后铣3mm的槽。
由参考资料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
第一，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
2、零件表面加工方法的选择
本零件的加工面有外圆、内孔、端面、平面及小孔等，材料为HT200。
以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关指南资料，其加工方法选择如下。
1）面的加工方法
2）孔的加工方法
3）
3、制定工艺路线
根据更表面加工要求，和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面及孔的加工方法如下：
上端面：
精铣下端面：
粗铣左端面：
粗铣—精铣右端面：
粗铣—精铣
2—Ø13mm孔：
钻孔3mm轴向槽—精铣Ø20
mm钻孔—粗镗—精镗
因左右两端面均对Ø20
mm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断面后钻孔，左右端面上Ø20
mm孔放后面加工。
加工工艺路线如下：
序号
工序内容
简要内容
铸造
时效
消除内应力
涂漆
防止生锈
01
精铣上端面
先加工粗基准面
02
精铣下端面
加工经基准
03
钻两通孔
先面后孔
04
铣右端面
先面后孔
05
钻通孔Ø18mm
06
镗孔Ø20mm，孔口角1*45度
后镗削余量
07
铣左端面
08
铣轴向槽
次要工序后加工
09
检验
10
入库
四、加工工序设计
经查参考文献
1、表3—12可得，铣削上端面的加工余量为4mm，又由零件对上顶端表面的表面精度RA=12.5mm可知，粗铣的铣削余量为4mm。
底面铣削余量为3mm，粗铣的铣削余量为2mm，精铣余量为1mm，精铣后公差登记为IT7～IT8。
取每齿进给量为fz=0.2/z（粗铣）
取每齿进给量为f=0.5mm/r（精铣）
粗铣走刀一次ap=2mm，精铣走刀一次ap=1mm
初步取主轴转速为150r/mn（粗铣），取精铣主轴的转速为300r/min，又前面已选定直径D为Ø80mm，故相应的切削速度分别为：
校核粗加工。
V粗=πDn/1000=3.14*80*150/1000=37.68
V精=πDn/1000=3.14*80*300/1000=75.36
又由机床切削功率P=16.9*10^-5ap^0.9f2aeznkpm
取Z=10个齿，pm=1.代入得：
pm=167.9*2.0^0.9*（0.2）^50*2.5*10*1
pm=0.861（km）
又因前查的机床的功率为1.5kw/h若效率为0.8P，则0.8P=6.0>pm
故选择主轴的转速为150m/min
2、工序5中的粗镗Ø18工序。
Ø18粗镗余量参考文献[1]表3—83取粗镗为1.8mm，粗镗切削余量为0.2mm，铰孔后尺寸为20H8，各工部余量和工序尺寸公差列于表2—3
加工表面
加工方法
余量
公差等级
工序尺寸及公差
Ø18
粗镗
1.8
_____
Ø19.8
Ø19.2
精镗
0.2
H8
20H8
2—3
孔轴线到底面位置尺寸为60mm
因精镗与粗镗的定位的下底面与V型块，精镗后工序尺寸为20.02±0.08mm，与下底面的位置精度为0.05mm，与左右端面的位置精度为。
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。
粗镗孔时因余量为1.9mm，故ap=1.9mm，
查文献[1]表2.4-8
取V=0.m/s=24m/min
去进给量为f=002mm/r
N=1000V/πd=1000*24/3.14*20=380r/min
查文献的Fz=9.81*60^nFzapXFzKFz
Pm=FzV*10^-3
CF2=180
XFz=1
Yfz=0.75
NFz=0
Rfz=9.81*60°*180*2.75’*0.2^0.75*0.4°*1=1452N
P=0.58kw
取机床效率为0.85
0.78*0.85=0.89kw>0.58kw
故机床的功率足够
五、工艺过程卡和加工工序卡
机械加工工艺过程卡片
文件编号
（厂名全称）
机械加工工艺过程卡片
产品型号
零（部）件图号
共1页
产品名称
零（部）件名称
第1页
材料牌号
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每坯件数
1
每台件数
1
备注
工序
号
工序
名称
工序内容
车
间
工
段
设
备
工艺装备
工序时间
准终
单件
1
铸件
铸造
2
时效处理
热处理
3
粗铣
粗铣下底面至61.5
Ra12.5
机加工
X51立式铣床
量具：
游标卡尺、粗糙块
夹具：
专用铣夹具
刀具：
高速钢三面刃铣刀
16.2
4
粗铣半精铣
粗铣、半精铣上底面至58
Ra6.3
机加工
X51立式铣床
同上
23.2
5
半精铣
半精铣下底面至59
Ra6.3
机加工
X51立式铣床
刀具：
高速钢错齿三面刃铣刀
其余同上
36
6
粗铣
粗铣后端面至32.7
Ra12.5
机加工
X51立式铣床
量具：
游标卡尺、粗糙块
夹具：
专用铣夹具
刀具：
圆柱铣刀
9
7
粗铣半精铣
粗铣、半精铣前端面至31.7
Ra3.2
机加工
X51立式铣床
量具：
游标卡尺、粗糙块
夹具：
专用铣夹具
刀具：
镶齿套式面铣刀
95.7
8
半精铣
半精铣后端面至31
Ra6.3
机加工
X51立式铣床
同上
19.2
9
粗镗
粗镗
至
Ra12.5
机加工
CM6125卧式车床
刀具：
YG8硬质合金镗刀
夹具：
专用夹具
量具：
游标卡尺塞规
14
10
钻孔
钻
孔Ra12.5
机加工
Z525立式钻床
刀具：
莫式锥度麻花钻
夹具：
专用夹具
量具：
游标卡尺塞规
34
11
半精镗精镗
半精镗
至
Ra3.2，倒角
机加工
CM6125卧式车床
刀具：
YG3高速钢镗刀
夹具：
专用夹具
量具：
游标卡尺塞规
19
12
铣槽
铣槽口Ra12.5
机加工
X51立式铣床
刀具：
锯片铣刀
夹具：
专用夹具
量具：
游标卡尺
15
13
终检
机械加工工艺过程卡
产品名称
零件名称
零件图号
材料名称及牌号
毛坯种类或材料规格
总工时
工序号
工序名称
工序简要内容
设备名称及型号
夹具
量具
工时
1
铸件
2
时效处理
3
粗铣
粗铣下底面至61.5
Ra6.3
游标卡尺
4
粗铣半精铣
机械加工工序卡片
文件编号
（厂名全称）
机械加工工艺过程卡片
产品型号
零（部）件图号
共10页
产品名称
零（部）件名称
第1页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
机加工车间
3
粗铣
HT200
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每坯件数
每台件数
铸件
52x50x58
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
立式铣床
X51
1
夹具编号
夹具名称
冷却液
专用铣床夹具
工序时间
准终
单件
工步
号
工步内容
工艺装备
主轴
转速/
（r/min）
切削
速度/
（m/min）
进给
量/
（mm/r）
背吃
刀量/
（mm）
走刀次数
工时定额
基本
辅助
1
粗铣下底面
量具：
游标卡尺、粗糙块
夹具：
专用铣夹具
刀具：
高速钢错齿三面刃铣刀
65
20.42
3.36
1.0
1
16.2
描图
描校
底图号
装订号
*
编制
（日期）
审核
（日期）
会签
（日期）
*
*
a
①
标记
处数
更改文
件号
签字
日期
标记
处数
更改文
件号
签字
日期
机械加工工序卡片
文件编号
（厂名全称）
机械加工工艺过程卡片
产品型号
零（部）件图号
共10页
产品名称
零（部）件名称
第2页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
机加工车间
4
粗铣半精铣
HT200
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每坯件数
每台件数
铸件
52x50x58
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
立式铣床
X51
1
夹具编号
夹具名称
冷却液
专用铣床夹具
工序时间
准终
单件
23.2
工步
号
工步内容
工艺装备
主轴
转速/
（r/min）
切削
速度/
（m/min）
进给
量/
（mm/r）
背吃
刀量/
（mm）
走刀次数
工时定额
基本
辅助
1
粗铣上底面
量具：
游标卡尺、粗糙块
夹具：
专用铣夹具
刀具：
高速钢三面刃铣刀
65
20.42
3.36
1.0
1
7.2
2
半精铣上底面
同上
80
25.13
2.0
0.7
1
16
描图
描校
底图号
装订号
*
编制
（日期）
审核
（日期）
会签
（日期）
*
*
a
①
标记
处数
更改文
件号
签字
日期
标记
处数
更改文
件号
签字
日期
机械加工工序卡片
文件编号
（厂名全称）
机械加工工艺过程卡片
产品型号
零（部）件图号
共10页
产品名称
零（部）件名称
第3页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
机加工车间
5
半精铣
HT200
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每坯件数
每台件数
铸件
52x50x58
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
立式铣床
X51
1
夹具编号
夹具名称
冷却液
专用铣床夹具
工序时间
准终
单件
工步
号
工步内容
工艺装备
主轴
转速/
（r/min）
切削
速度/
（m/min）
进给
量/
（mm/r）
背吃
刀量/
（mm）
走刀次数
工时定额
基本
辅助
1
半精铣下底面
刀具：
高速钢错齿三面刃铣刀
量具：
游标卡尺、粗糙块
夹具：
专用铣夹具
80
25.13
2.0
0.7
1
36
描图
描校
底图号
装订号
*
编制
（日期）
审核
（日期）
会签
（日期）
*
*
a
①
标记
处数
更改文
件号
签字
日期
标记
处数
更改文
件号
签字
日期
机械加工工序卡片
文件编号
（厂名全称）
机械加工工艺过程卡片
产品型号
零（部）件图号
共10页
产品名称
零（部）件名称
第4页
车间
工序号
工序名称
材料牌号
机加工车间
6
粗铣
HT200
毛坯种类
毛坯外形尺寸
每坯件数
每台件数
铸件
52x50x58
1
1
设备名称
设备型号
设备编号
同时加工件数
立式铣床
X51
1
夹具编号
夹具名称
冷却液
专用铣床夹具
工序时间
准终
单件
工步
号
工步内容
工艺装备
主轴
转速/
（r/min）
切削
速度/
（m/min）
进给
量/
（mm/r）
背吃
刀量/
（mm）
走刀次数
工时定额
基本
辅助
1
粗铣后端面
量具：
游标卡尺、粗糙块
夹具：
专用铣夹具
刀具：
圆柱铣刀
65
12.86
4.64
1.0
1
9
描图
描校
底图号
装订号
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