配气机构摇臂轴零件的机械加工工艺规程完整Word文件下载.docx
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（二）零件的工艺性分析
配气机构摇臂轴这个零件从附图1上可以看出，它一共有以下7组加工表面，分述如下：
1、Φ50h8轴：
轴径
mm，表面粗糙度为Ra6.3μm，端倒角2mm×
45°
。
2、摇臂轴总长：
保证尺寸
mm，表面粗糙度为Ra0.8μm。
3、端侧面表面粗糙度为Ra6.3μm。
4、Φ27圆槽：
槽径Φ27，到端侧面保证尺寸17±
0.1mm，铣刀加工，槽深至摇臂轴外径表面保证尺寸17mm，两个，槽间距保证尺寸216±
0.1mm，表面粗糙度为Ra6.3μm，。
5、两个Φ5孔：
孔径Φ5，两端倒角1.5mm×
，两孔距95±
0.2mm，孔中心轴距离端侧面保证尺寸77.5±
0.2mm，表面粗糙度为Ra12.5μm。
6、Φ8.5孔：
孔径Φ8.5，两端倒角1mm×
表面粗糙度为Ra12.5μm。
7、90°
销钉孔：
孔深5mm，孔中心轴距离端侧面保证尺寸47.5±
0.1mm，表面粗糙度为Ra12.5μm。
二、工艺规程设计
（一）确定毛坯的制造形式
配气机构摇臂轴在整个设备中的作用非常重要，需要选用可靠性高的材料。
42CrMo钢强度、淬透性高，韧性好，淬火时变形小，高温时有高的蠕变强度和持久强度。
零件材料选用42CrMo钢。
零件材料为42CrMo，考虑到摇臂轴在应用过程中经常承受交变和冲击性载荷，因此选用锻件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。
由于零件采用单件大批量生产，而且零件的轮廓尺寸不大，可以采用锻造件，可以采用热轧圆钢，可以直接从钢材市场上购得。
这从提高生产率，保证加工精度上考虑也是应该的。
（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，可以是加工质量得到保证，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，还会造成零件的大批报废，使生产无法进行。
由于零件图所示的摇臂轴上多数尺寸及形位公差以Φ50h8外圆面及其端面为设计基准，因此必须首先将工件外圆面及其端面加工好，为后续工序准备基准。
根据粗、精基准选择的原则，确定各加工表面的基准如下：
1）Φ8.5孔：
摇臂轴外圆面。
2）右端面：
摇臂轴左端面。
3）两个半圆槽：
4）两个Φ5孔：
摇臂轴的左端面及左边孔的中心线。
5）销钉孔：
摇臂轴的左端面及外圆面。
（三）制订工艺路线
制订工艺路线的出发点，应当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。
在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑使用先进设备配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。
除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低。
1、工艺路线方案一：
工序号
工序容
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
锻造
热处理：
正火处理
调质HB255-302
粗车：
Φ50h8外圆
半精车：
Φ50h8外圆并倒角2x45°
精车：
Φ50h8圆柱面
Φ50h8端面
钻孔：
Φ8.5mm，并倒角1x45°
Φ5mm，并倒角1.5x45°
钻销钉孔
淬火
铣：
Φ27半圆槽
探伤检查
2.工艺路线方案二：
工序号
1
磨削：
3、工艺方案比较与分析：
上述两个工艺方案的特点在于：
方案一是先加工Φ50h8的外圆，然后再以此为基础，加工Φ50h8端面，再经过钻孔、淬火等处理后，在以Φ50h8的外圆为垂直方向的定位基准铣Φ27半圆槽，这样不仅无法保证Φ50h8外圆的高精度，同时也使Φ27半圆槽的位置精度不够。
方案二则是先加工Φ50h8端面，然后以此为基面加工Φ50h8的外圆以及钻孔，而经过钻孔和淬火等处理后，再次磨削加工Φ50h8的外圆。
两相比较，可以看出，先加工加工Φ50h8的外圆，再加工Φ50h8端面，不仅能保证Φ50h8的外圆的精度，也能基本符合“基准重合”的原则。
因此方案二比较合理，但经过仔细考虑后还是有问题。
为了减少装夹次数，需要调整钻孔的顺序，而且热处理可以综合成一步，不重要的半精加工面应该在精加工之前。
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，最后的加工路线确定如下：
序号
（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯确定
1、根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：
工序
工序余量
工序尺寸及公差
表面粗糙度μm
12.5
热处理
1.0
15
0.7
6.3
20
2.0
25
6.3
30
35
1）钻孔:
12.5
2）钻销钉孔
40
Φ8.5mm并倒角1x45°
45
0.4
0.8
50
2、毛坯选择
1）毛坯形状、尺寸及公差
根据上述资料所得尺寸可得出毛坯尺寸，毛坯的形状及尺寸如附图2所示。
2）确定毛坯技术要求
A、锻件无明显锻造缺陷；
B、机加工前调质，消除应力。
3）绘毛坯图
根据附图1所示的零件结构形状，在各加工表面加上加工余量，绘制毛坯图如附图2所示。
（五）选择机床设备及工艺装备
根据一般工厂现有的生产条件，为了满足生产需要，先选用各工序所用的设备为：
工序Ⅰ粗车、半精车Φ50h8端面，选用CA6140车床，刀具选用硬质合金端面车刀，专用夹具，0~200/0.02mm游标卡尺；
工序Ⅱ粗车、半精车Φ50h8外圆并倒角2x45°
，选用CA6140车床，刀具选用高速钢外圆车刀，专用夹具，0~200/0.02mm游标卡尺；
工序Ⅲ铣Φ27半圆槽，选用x62w卧式铣床，选用锥柄键槽铣刀，专用夹具，0~200/0.02mm游标卡尺；
工序Ⅳ钻孔Φ5mm，并倒角1.5x45°
钻销钉孔，选用ZK2103C数控深孔钻床、Φ5标准锥柄麻花钻专用夹具、0~200/0.02mm游标卡尺；
工序Ⅴ钻孔Φ8.5mm，并倒角1x45°
选用ZK2103C数控深孔钻床、Φ8.5锥柄加长麻花钻专用夹具、0~200/0.02mm游标卡尺；
工序Ⅵ磨削Φ50h8外圆，选用M120W外圆磨床、专用夹具、WA砂轮、0~200/0.02mm游标卡尺；
（六）确定切削用量及基本工时
1、工序Ⅰ粗车、半精车端面
h8为过渡配合精铣，粗糙度Ra=6.3，42CrMo为合金调质钢
（1）粗车（工序余量：
t=1mm）
圆柱表面外圆车削机动工时计算公式为：
T0=
，
其中f——进给量（mm/r）,
N——工件每秒转速（r/s）
i——进给次数。
切削速度V=
其中D——工件外径。
进给量f=0.65mm/r吃刀量ap=3-5mm刀具耐用度95min
由《机械加工工艺手册》查询可选择粗车t=1.0mm，半精车t=0.7mm，则其毛坯尺寸：
L=250+2×
（1+0.7）=253.4mm
fz=0.08mm，v=24m/min，则：
取
=102r/min,则
V=
24.021m/min
40.8mm/min
机动工时为：
（2）半精车（加工余量：
t=0.7mm）
查《机械加工工艺手册》选择高速钢车刀，D=70mm，z=8。
24.178m/min
mm/min
机动工时为
0.58min
2、工序Ⅱ粗车、半精车Φ50h8外圆并倒角2x45°
（1）粗车加工轴外圆t=2mm
由于余量为2mm，因此分一次切削，吃刀深度为
=2mm，查《机械加工工艺手册》，进给量f=0.4mm/r，切削加工中参数：
Cv=291;
m=0.2;
xv=0.15;
yv=0.2
=
=145.16m/min（2.42m/s）
确定机床主轴转速：
（898r/min）
按机床取
=900r/min=15r/s，实际切削速度为
=145.54mm/min
车外圆时
=98s（1.6min）
（2）半精车加工轴外圆t=1mm
由于加工余量为1mm，因此分二次切削，吃刀深度为
=0.5mm，查《机械加工工艺手册》，进给量f=0.3mm/r，切削加工中参数：
m=0.1;
xv=0.18;
yv=0.4
=173.39m/min（2.89m/s）
（1097r/min）
=1200r/min=20r/s，实际切削速度为
=190.28mm/min
=60s=1.0min
（3）倒角2x45°
为缩短辅助时间，取倒角的主轴转速与车床钻孔相同，
，手动进给。
3、工序Ⅲ铣Φ27半圆槽,加工余量t=17mm
查《机械加工工艺手册》选择锥柄键槽铣刀铣半圆槽，D=125mm,z=10,fz=0.09mm/齿，则：
1）每转进给量f为：
f=fz×
z=0.09×
10=0.9mm/r
2）每分钟进给量Vf为：
Vf=fz×
z×
n=0.9×
300=270
3）每齿进给量fz为：
=0.09mm/齿
4）取转速nw=300r/min，则切削速度Vc为：
=117.81mm/min
Vf——铣刀每分钟进给量
Z——铣刀齿数
N——铣刀转速
5）机动加工时间：
单位时间切削量：
=4.05mm/s
铣削一个U型槽的时间是：
=4.2s
机动加工时间为：
T=
+0.5=1.64min
4、工序Ⅳ钻孔Φ5mm，并倒角1.5x45°
（1）钻φ5mm孔
确定进给量：
选取f=0.10mm/r；
修正系数0.7故f=0.075mm/r
切削速度：
v=0.25m/s
按机床选取
所以实际切削速度
即v=0.25mm/s=15mm/min
切削工时：
=6mm，
=4mm，
=3mm
（2）倒角1.5x45°
5、工序Ⅴ钻Φ8.5mm的中心孔,并倒角1x45°
查《机械加工工艺手册》，选择Φ8.5Ⅱ型锥柄超长麻花钻，
=8.5mm,转速选择n=375r/min
1）切削速度Vc=
=10.01mm/min
2）进给量:
经查表选择f=0.66mm/r，则单位时间进给速度
=nf=375mm/min
3）钻孔深度
=250mm
4）材料切除率
=0.25
/
5）钻孔时间：
=（250+2.55）/247.5=1.02min
6）倒角1x45°
为缩短辅助时间，取倒角的主轴转速与车床钻孔相同，n=375r/min，手动进给。
6、工序Ⅵ磨削：
（1）选择砂轮
P300×
40×
127WA60QV6
（2）切削用量的选择
查表可得：
砂轮进给量：
f=0.005mm/r.
磨削速度：
v=30m/s
砂轮主轴转速：
n=2200r/min.
工件回转速度：
v=0.3m/s。
工件的转数：
n=1.29r/s=77.4r/min。
轴向进给量：
=0.5B=20mm。
径向进给量：
=0.0157mm/行程
磨轮横进给按工作台一次往复行程进给时，机动时间公式为：
L——加工面长度，250mm；
——加工余量，0.4mm；
K——系数，1.1；
n——工件每分钟转速r/min；
——双行程磨削深度进给量mm/双行程，0.0314mm/双行程；
=4.53min（271s）
3、夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。
通过查找一番资料后，我决定设计拨叉831008中的一道工序——钻扩两孔φ30的钻床夹具。
本夹具将用于Z3025摇臂钻床。
（一）问题的提出
在给定的零件中，对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低。
因此，本步的重点应在卡紧的方便与快速性上。
（二）夹具设计
为了加工出符合规定技术要求的表面，必须在加工前将工件装夹在机床上或夹具中。
工件的装夹包括定位和夹紧两个过程。
工件在夹具中定位的任务是：
使同一工序中的所有工件都能在夹具中占据正确的位置。
一批工件在夹具上定位时，各个工件在夹具中占据的位置不可能完全一致，但各个工件的位置变动量必须控制在加工要求所允许的围之。
将工件定位后的位置固定下来，称为夹紧。
工件夹紧的任务是：
使工件在切削力、离心力、惯性力和重力的作用下不离开已经占据的正确位置，以保证机械加工的正常进行。
1、定位基准的选择
出于定位简单和快速的考虑，选择φ20孔为基准，即以一面上一长销（自由度限制数：
5）配合以一挡销（自由度限制数：
1）使工件完全定位。
再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧。
2、夹紧力大小计算
在本工序中，钻削力与夹紧力方向垂直，在钻削力的作用下，有可能产生工件平移和转动两种可能。
为此，应按这两种情况分别计算所需的夹紧力，然后将计算结果与实际夹紧力相比较，从而确定夹具的可行性。
1）计算钻削力和钻削扭矩
本步加工可按钻削估算卡紧力。
实际效果可以保证可靠的卡紧。
轴向力:
扭矩：
由于扭矩很小，计算时可忽略。
已知卡紧力为
则：
F=5.04N
且实际卡紧力F’=S1*S2*S3*S4*F，查找相关手册可取系数
S1=1.5S2=S3=S4=1.1
则实际卡紧力为
F’=S1*S2*S3*S4*F
=10.06N
使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节装置，即可指定可靠的卡紧力。
3、定位误差分析
本工序采用一定位销，一挡销定位，工件始终靠近定位销的一面，而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于卡具体底版的水平力，因此，工件不在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差。
但是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求。
4、夹具设计及操作的简要说明
根据加工工序的尺寸，形状和位置精度要求，工件定位时需限制四个方向的自由度：
沿X，Y方向的水平运动以及轴向转动。
采用固定V形块限制X方向的移动，Y方向的移动和转动。
同时用定位销插入φ50mm的孔，用来限制X，Y方向的移动和装懂，共有四个自由度。
由于固定式钻模板虽然有事装卸工件不便，但它结构简单、制造方便、定位精度高，所以根据工件和夹具体的结构，选用固定式钻模板。
同时为了确定钻头的位置，钻模上设置有钻套和衬套，并且根据实际情况选用无肩固定式钻套。
根据零件的定位方案，采用锁紧螺母和开口垫片来实现快速锁紧夹紧机构，它与一个加工面位置靠近，增加了刚性零件夹紧变形也小，但对于另一个加工面较远，为提高刚性，故采用辅助定位元件来固定，该设计采用了螺旋辅助支承。
最后根据零件的定位方案，采用移动压板式螺旋夹紧机构。
从而节省了劳动力，提高了生产效率。
结论
关于配气机构摇臂轴的工艺规程设计及拨叉钻床专用夹具设计，经过1个星期的努力，已经基本完成，现总结如下：
1.本次课程设计是对所学知识的一次综合运用，充分的运用了以前所学知识去分析和解决实际问题，进一步巩固和深化了基础知识，同时也是对《制造与修理工艺》学习的一个升华过程。
2.掌握了一般的设计思路和设计的切入点，对机械加工工艺规程和机床夹具设计有了一个全面的认识，培养了正确的设计思路和分析解决问题的能力，同时提升了运用知识和实际动手的能力。
3.进一步规了制图要求，学会运用标准、规、手册和查阅相关资料的本领。
4.我国机械行业还有很大的发展空间，需要我们不断努力。
由于本人水平有限，加之时间短，经验少。
文中定有许多不妥甚至错误之处，请各位老师给予指正和教导，本人表示深深的意。
参考文献
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机械工业,1994
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