气门摇臂轴支座说明书(共25页).doc

精选优质文档-倾情为你奉上目 录一、绪论3二、零件的工艺分析及生产类型的确定42.1零件的作用42.2 零件的工艺分析52.3 确定零件的生产类型6三、选择毛坯种类，确定加工余量，绘制毛坯图63.1 选择毛坯种类73.2确定毛坯尺寸及机械加工总量103.3毛坯图11四、选择加工方法，制定工艺路线114.1 定位基准的选择124.2 零件的表面加工方法的选择4.3加工阶段的划分124.4工序顺序的安排134.5 确定工艺路线134.6加工设备及工艺装备选择154.7基本时间定额的确定17五、夹具设计205.1夹具设计的特点和基本要求205.2 定位与夹紧分析225.3夹具体设计225.4夹具装配图23六、机床夹具设计心得与展望23七、参考文献24绪论一、本设计的内容及意义：本次设计是在我们学完了大学的全部基础课，技术基础课以及专业课之后而进行。此次的设计是对大学期间所学各课程及相关的应用绘图软件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。其目的在于：1巩固我们在大学里所学的知识，也是对以前所学知识的综合性的检验；2加强我们查阅资料的能力，熟悉有关资料；3树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养我们的实际工作能力；4通过对气门摇臂轴支座的机械制造工艺设计，使我们在机械制造工艺规程设计，工艺方案论证，机械加工余量计算，工艺尺寸的确定，编写技术文件及查阅技术文献等各个方面受到一次综合性的训练。初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。5.能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效，省力，经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。6通过零件图，装配图绘制，使我们对于AutoCAD绘图软件的使用能得到进一步的提高。本次设计的主要内容为：首先运用AutoCAD软件绘制气门摇臂轴支座的二维零件图，然后根据图纸的技术要求等确定生产类型，经分析本次设计的零件年产量为10000件，属大批量生产。其次进行工艺分析，确定毛坯类型和制造方法，气门摇臂轴支座的材料为HT200，拟采用以铸造的形式进行毛坯的制造，并确定零件的机械加工工艺路线，完成机械加工工序设计，进行必要的经济分析。最后，对某道加工工序进行夹具装配图及主要零件图的设计。二、零件的工艺分析及生产类型的确定2.1零件的作用本设计所设计的零件是1105柴油机中摇臂结合部的气门摇臂轴支座，它是柴油机上气门控制系统的一个重要零件。直径为18mm的孔用来装配摇臂轴，轴的两端各安装一进、排气气门摇臂。直径为16mm的孔内装一个减压轴，用于降低汽缸内压力，便于启动柴油机。两孔间距56mm，可以保证减压轴在摇臂上打开气门，实现减压。两孔要求的表面粗糙度和位置精度较高，工作时会和轴相配合工作，起到支撑的作用，直径11的孔用M10的螺杆与汽缸盖相连，直径3的孔用来排油，各部分尺寸零件图中详细标注。2.2 零件的工艺分析通过对气门摇臂轴支座零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差以及技术要求齐全。通过对零件图的详细审阅，该零件的基本工艺状况已经大致掌握。主要工艺状况如下叙述：零件的材料为HT200，灰铸铁的生产工艺简单，铸造性能优良，但是塑性较差、脆性较高、不适合磨削，而且加工面主要集中在平面加工和孔的加工。根据对零件图的分析，该零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求如下：1. 外圆的上端面以及与此孔相通的通孔，粗糙度均为12.5；2. 36mm下端面，根据零件的总体加工特性，36mm为整个机械加工过程中主要的基准面，粗糙度为12.5，因此在制定加工方案的时候应当首先将此面加工出来；3. 外圆的前后端面，粗糙度为12.5；前后端面倒的角，粗糙度为12.5；以及的通孔，在这里由于通孔所要求的精度较高，因此该孔的的加工是一个难点，其所要求的表面粗糙度为1.6，且该孔的轴线与36mm下端面的平行度为0.05；4. 的前后端面，粗糙度为3.2；前后端面倒的角，粗糙度为12.5；以及的通孔，的通孔同样也是本零件加工一个比较重要的部分，由零件图可知，的孔要求的表面粗糙度和位置精度也很高，孔表面粗糙度为1.6，孔的轴线与36mm的地面的平行度为0.05，且该孔的轴线圆跳动公差为0.1需要选择适当的加工方法来达到此孔加工的技术要求； 通过上面零件的分析可知，36mm下端面和上端面的表面粗糙度要求都不是很高，因此都不需要精加工来达到要求，且这两个面也是整个加工工程中主要的定位基准面，因此可以粗加工或者半精加工出这两个面而达到精度要求，再以此作为基准采用专用夹具来对其他表面进行加工，并且能够更好的保证其他表面的位置精度要求。总的看来，该零件并没有复杂的加工曲面，属于较为简单的零件，所以根据各加工表面的技术要求采用常规的加工工艺均可保证，简单的工艺路线安排如下：将零件定位夹紧，加工出36mm下端面以及上端面，并钻出的通孔，然后再以这先加工出来的几个表面为基准定位，加工出和的外圆端面，并钻出这两个精度要求比较高的空，最后翻转零件，深孔加工出的斜油孔。2.3 确定零件的生产类型零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型由着完全不同的工艺特征。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品年产量。零件的生产纲领N可按下式计算：根据上式就可以计算求得出零件的年生产纲领，再通过查表，就能确定该零件的生产类型。 根据本零件的设计要求，Q=10000台，m=1件/台，分别取备品率和废品率3%和0.5%，将数据代入生产纲领计算公式得出N=10351件/年，零件质量为0.27kg，根据机械制造技术基础课程设计指导教程3表1-3，表1-4可知该零件为轻型零件，本设计零件气门摇臂轴支座的的生产类型为大批量生产。三、选择毛坯种类，确定加工余量，绘制毛坯图3.1 选择毛坯种类 机械加工中毛坯的种类有很多种，如铸件、锻件、型材、挤压件、冲压件、焊接组合件等，同一种毛坯又可能有不同的制造方法。为了提高毛坯的制造质量，可以减少机械加工劳动量，降低机械加工成本，但往往会增加毛坯的制造成本。选择毛坯的制造方法一般应当考虑一下几个因素。（1）.材料的工艺性能材料的工艺性能在很大程度上决定毛坯的种类和制造方法。例如，铸铁，铸造青铜等脆性材料不能锻造和冲压，由于焊接性能差，也不宜用焊接方法制造组合毛坯，而只能用铸造。低碳钢的铸造性能差，很少用于铸造；但由于可锻性能，可焊接性能好，低碳钢广泛用于制造锻件、型材、冲压件等。（2）.毛坯的尺寸、形状和精度要求 毛坯的尺寸大小和形状复杂程度也是选择毛坯的重要依据。直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料；直径相差较大的宜采用锻件。尺寸很大的毛坯，通常不采用模锻或压铸、特种铸造方法制造，而适宜采用自由锻造或是砂型铸造。形状复杂的毛坯，不宜采用型材或自由锻件，可采用铸件、模锻件、冲压件或组合毛坯。（3）.零件的生产纲领 选择毛坯的制造方法，只有与零件的生产纲领相适应，才能获得最佳的经济效益。生产纲领大时宜采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，如模锻及熔模铸造等；生产纲领小时，宜采用设备投资少的毛坯制造方法，如木模砂型铸造及自由锻造。根据上述内容的几个方面来分析本零件，零件材料为HT200，首先分析灰铸铁材料的性能，灰铸铁是一种脆性较高，硬度较低的材料，因此其铸造性能好，切削加工性能优越，故本零件毛坯可选择铸造的方法；其次，观察零件图知，本设计零件尺寸并不大，而且其形状也不复杂，属于简单零件，除了几个需要加工的表面以外，零件的其他表面粗糙度都是以不去除材料的方法获得，若要使其他不进行加工的表面达到较为理想的表面精度，可选择砂型铸造方法；再者，前面已经确定零件的生产类型为大批量生产，可选择砂型铸造机器造型的铸造方法，较大的生产批量可以分散单件的铸造费用。因此，综上所述，本零件的毛坯种类以砂型铸造机器造型的方法获得。3.2确定毛坯尺寸及机械加工总余量根据零件图计算零件的轮廓尺寸为长83mm，宽37mm，高62mm。 查阅机械制造技术基础课程设计指导教程3表2-1 按铸造方法为砂型铸造机器造型，零件材料为灰铸铁，查得铸件公差等级为CT8-CT12，取铸件公差等级为CT10。再根据毛坯铸件基本尺寸查阅机械制造技术基础课程设计指导教程3表2-3 ，按前面已经确定的铸件公差等级CT10差得相应的铸件尺寸公差。查阅机械制造技术基础课程设计指导教程3表2-5 按铸造方法为砂型铸造机器造型，材料为灰铸铁，查得铸件所要求的机械加工余量等级为E-G,将要求的机械加工余量等级确定为G，再根据铸件的最大轮廓尺寸查阅机械制造工艺设计简明手册13表2.2-4 要求的铸件机械加工余量。由于所查得的机械加工余量适用于机械加工表面，的加工表面，机械加工余量要适当放大。分析本零件，除了的外，没有一个加工表面的表面粗糙度是小于1.6的，也就是所有的加工表面，因此一般情况下这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可，但是由于大部分表面加工都需经过粗加工和半精加工，因此余量将要放大，这里为了机械加工过程的方便，除了孔以外的加工表面，将总的加工余量统一为一个值。如下表：工序号工步内容加工余量/mm4粗铣36mm下底面35粗铣上端面46钻通孔117半精铣36mm下底面18（1）粗铣前端面3（2）粗铣前端面49（1）粗铣后端面4（2）粗铣后端面310（1）钻的通孔17（2）扩孔至0.85（3）粗铰至0.0911钻偏内孔312精铰至0.0613（1）钻通孔15（2）扩孔至0.85（3）粗铰至0.1014精铰至0.0515（1）半精铣前端面1（2）半精铣后端面13.3毛坯图如下：四、选择加工方法，制定工艺路线4.1 定位基准的选择所选的精基准应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。根据上述定位基准的选择原则，分析本零件，根据气门摇臂轴支座零件图，本零件时带有孔的形状比较简单的零件，孔、孔以及孔均为零件设计基准，均可选为定位基准，而且孔和孔设计精度较高（亦是装配基准和测量基准），工序将安排这两个孔在最后进行，为遵循“基准重合”原则，因此选择先进行加工的孔和加工后的36mm下底面作为精基准，在该零件需要加工的表面中，由于外圆面上有分型面，表面不平整有飞边等缺陷，定位不可靠，应选外圆端面及未加工的36mm下端面为粗基准。4.2 零件的表面加工方法的选择根据本零件图上所标注的各加工表面的技术要求，查机械制造工艺设计简明手册13表1.4-7，表1.4-8，通过对各加工表面所对应的各个加工方案的比较，最后确定本零件各加工表面的加工方法如下表：气门摇臂轴支座各加工表面方案需加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/加工方案上端面IT1412.5粗铣36mm下端面IT126.3粗铣半精铣前端面IT113.2粗铣半精铣后端面IT113.2粗铣半精铣前端面IT1412.5粗铣后端面IT1412.5粗铣通孔IT1212.5钻偏内孔IT1212.5钻通孔IT81.6钻扩粗铰精铰通孔IT81.6钻扩粗铰精铰4.3加工阶段的划分 本零件气门摇臂轴支座加工质量要求较高，可将加工阶段分为粗加工，半精加工几个阶段。 在粗加工阶段，首先将精基准备好，也就是先将36mm下端面，然后粗铣粗基准上端面，把通孔加工出来，使后续的工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；再加工外圆前后端面、外圆前后端面，钻扩粗铰出通孔和钻扩粗铰精铰通孔，并钻出偏内孔，最后再精铰通孔；在半精加工阶段，完成对外圆前后端面的半精铣。4.4工序顺序的安排 1.机械加工顺序 （1）遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准，即在前面加工阶段先加工36mm下端面以及通孔。 （2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工。 （3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面和外圆前后端面，通孔，通孔，后加工次要表面偏内孔。 （4）遵循“先面后孔”原则，先加工36mm下端面，上端面，后加工通孔；先加工和外圆前后端面，后加工通孔，通孔。4.5 确定工艺路线 ： 在综合考虑上述工序的顺序安排原则基础上，确定了该气门摇臂轴支座零件的工艺路线如下： 定位面,加工面代号指示图工序1：铸造； 工序2：清砂，检验；工序3：时效处理HBS187-220工序4：以上端面A以及外圆端面G或F定位，粗铣36mm下底面C；工序5：以36mm下底面C以及外圆端面G或F定位，粗铣上端面A；工序6 以36mm下底面C，外圆端面G或F以及B面定位，加工出的孔；工序7：以上端面A以及外圆端面G或F定位，半精铣36mm下底面C；工序8：以加工后的内孔表面H，加工后的36mm下端面C以及后端面G定位，粗铣前端面F，粗铣前端面I； 工序9：以加工后的内孔表面H，以加工后的36mm下端面C以及前端面定位F，粗铣后端面J，粗铣后端面G；工序10：以加工后的内孔表面H，以加工后的36mm下端面V，端面G或F定位,钻扩粗铰通孔；工序11：钻偏内孔工序12：以加工后的内孔表面H，以加工后的36mm下端面V，端面G或F定位，精铰的孔，并倒角；工序13：以加工后的内孔表面G，以加工后的36mm下端面C，端面G或F定位, 钻扩粗铰通孔，并倒角；工序14：以加工后的内孔表面G，以加工后的36mm下端面C，端面G或F定位，精铰的孔，并倒角；工序15：半精铣前端面F和半精铣后端面G；工序16：钳工去毛刺，清洗；工序17：终检。4.6加工设备及工艺装备选择 机床及工艺装备的选择是制定工艺规程的一项重要工作，它不但直接影响工件的加工质量，而且还影响工件的加工效率和制造成本。 1.机床的选择原则 机床的加工尺寸范围应与零件的外廓尺寸相适应； 机床的精度应与工序要求的精度相适应； 机床的功率应与工序要求的功率相适应； 机床的生产率应与工件的生产类型相适应； 还应与现有的设备条件相适应。 2.夹具的选择 本零件的生产类型为大批量生产，为提高生产效率，所用的夹具应为专用夹具。 3.刀具的选择 刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度以及表面粗糙度、生产率及经济性等。在选择时应尽可能采用标准刀具，必要时可采用符合刀具和其他专用刀具。 4.量具的选择 量具主要根据生产类型和所检验的精度来选择。在单件小批量生产中应采用通用量具，在大批量生产中则采用各种量规和一些高生产率的专用量具。查机械制造工艺设计简明手册13所选择的加工工艺装备如下表所示：表2.3 气门摇臂轴支座加工工艺装备选用工序号机床设备刀具量具工序1 铸（免填）游标卡尺工序2 检游标卡尺工序3 热处理游标卡尺工序4 铣 立式铣床X51硬质合金铣刀游标卡尺工序5 铣立式铣床X61硬质合金铣刀游标卡尺工序6 钻立式钻床Z525直柄麻花钻11卡尺、塞规工序7 铣卧式铣床X61硬质合金铣刀游标卡尺工序8 铣卧式铣床X61硬质合金铣刀游标卡尺工序9 铣卧式铣床X61硬质合金铣刀游标卡尺工序10 钻立式钻床麻花钻、扩钻、机用铰刀内径千分尺，塞规工序11 铰立式钻床机用铰刀内径千分尺，塞规工序12 钻立式钻床直柄麻花钻塞规工序13 铣立式铣床硬质合金铣刀游标卡尺工序 钳（免填）游标卡尺工序 检内径千分尺、游标卡尺、塞规4.7基本时间定额的确定：工序4：粗铣36mm下端面（1）切削深度 。（2）进给量的确定 此工序选择YG6硬质合金铣刀的具体参数如下：D=80mm， d=27mm，L=36mm，齿数z=10，根据所选择的X51立式铣床功率为10KW.查机械加工工艺手册得fz=0.150.3 取fz=0.20mm/r（每齿进给量）， (每转进给量)。（3）切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS180-210，根据机械加工工艺手册选择切削速度=65m/min。计算主轴转速n=(65×1000)/3.14×80=258r/min，查机械加工工艺手册得n=255r/min，然后计算实际vc=255×3.14×80/1000=64m/min（4）基本时间的确定 根据铣床的数据，主轴转速n=255r/min，工作台进给量= fz×z×n=0.2×10×255=510mm/min。根据机床说明书取=480mm/min；切削加工面L=36mm根据机械加工工艺手册查得=8，=44/480=0.09min工序5：粗铣上端面（1） 切削深度ap=3mm。（2） 进给量的确定 此工序选择YG6硬质合金铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，d=27mm，L=36mm齿数z=10，根据所选择的X51立式铣床功率为10KW,查机械加工工艺手册表，得fz=0.150.3mm/z 取fz=0.20mm/r 。（3） 切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS180-210，根据机械加工工艺手册，选择切削速度=65m/min。计算主轴转速n=（65×1000）/（3.14×80）=258r/min，查机械加工工艺手册得n=255r/min，然后计算实际Vc=255×3.14×80/1000=65m/min（4）基本时间的确定 铣削常用符号如下：z铣刀齿数铣刀每齿的进给量，mm/z工作台的水平进给量，mm/min工作台的进给量，mm/min，铣削宽度，mm铣削深度，mmd铣刀直径，mm工序机动时间计算公式：根据铣床的数据，主轴转速n=100in，工作台进给量=fz×z×n=0.2×10×255=510mm/min。根据机床说明书取=480mm/min；切削加工面L=22mm根据机械加工工艺手册查得=8mmTj=(L+L1+L2)/Fm=30/480=0.06min工序6 ：钻通孔（1） 切削深度 。（2） 进给量和切削速度的确定 选硬质合金钻头直柄麻花钻，钻头参数如下：，查机械加工工艺手册f=0.10.81mm/r，取，取，根据上面数据，计算主轴转速，查立式钻床Z525主轴转速表，取n=1360r/min，计算实际切削速度，。（3） 基本时间的确定，首先查机械加工工艺手册查得钻削机动时间计算公式，钻孔深度,L1+L2=10所以=49/1360×0.1=0.36min=36/480=0.07min=34/480=0.07min五、夹具设计（粗铣36mm下底面）A：5.1夹具设计的特点和基本要求（1）.针对性强，设计人员必须全面掌握工艺和生产现场的实际情况。专用夹具是为某零件的某工序设计的，设计人员必须全面了解和掌握产品零件的要求，工艺工程的安排以及所使用的机床、刀具，铺具的具体情况才可能提出合理可行的最佳方案，确定最合理的定位、夹紧装置。（2）.保证加工质量和劳动生产率是夹具设计的两项主要任务，而保证加工质量又是第一位的。因此，设计时应重点把住定位方案的确定和精度分析这两道关。对于制造精度要求不高的零件，其夹具设计应该重点保证提高劳动生产率和改善劳动条件。（3）.夹紧机构对整个夹具结构起决定性作用。夹紧装置的结构形式和种类很多，选用的灵活性很大，特别是夹紧装置中力源及传动机构的设计对夹具结构的影响最大。因此，在同样能保证工序要求的情况下，每个人设计的结构可能大不相同。而不同复杂程度的家具在不同的生产规模条件下其经济效果也不一样，设计人员必须使自己的设计和生产规模相适应，不可片面追求高精度而忽视了经济性。（4）.夹具的制造多属于单件生产，因此，设计时应考虑采用组合加工，修配和调整等措施来保证夹具的制造精度，尽可能地考虑设置修配和调整环节，而不能完全依靠用完全互换的办法保证制造精度。（5）.设计周期短，一般不进行强度刚度计算。夹具设计是直接为产品生产服务的生产技术准备工作，其设计周期要求短，因此设计时多采用参照法或是凭经验确定的办法来保证受力件的强度和刚度，通常不进行详细计算，有时采用简便公式或用图表做为设计参考。倒是应注意，在设计一些具有较高精度的夹具时，应该对定位精度、夹紧力等进行必要的计算和分析。B:设计的基本要求夹具设计的原则是经济和使用，它可以概括为“好用、好造、好修”这六个字，其中好用主要的，但好用也必须以不脱离生产现场的实际制造和维修水平为前提。具体要求为：（1）.夹具的构造应与其用途和生产规模相适应，正确处理好质量、效率、方便性与经济性四者的关系。（2）.保证工件精度。（3）.保证使用方便，要便于装卸、便于夹紧、便于测量、便于观察、便于排屑排液、便于安装运输，保证安全第一。（4）.注意结构工艺性，对加工、装配、检验和维修等问题应通盘考虑，以降低制造成本。5.2 定位与夹紧分析：以直径22的上底面定位以限制3个自由度，夹紧直径28的前后端面以限制2个自由度。5.3夹具体设计如下：5.4夹具装配图如下： 六、机床夹具设计心得与展望通过此次课程设计，能运用所学基本理论知识，正确解决工件在加工时的定位和夹紧问题，选择合理的方案，进行必要的计算，根据题意设计出符合优质、高效、低成本的夹具。学习正确的调查研究方法，收集国内外有关资料，掌握正确的夹具设计思想、方法和手段，学会正确使用有关手册及其它技术资料。分析研究结构工艺性问题，提高结构设计能力。进一步了解有关机床、刀具和量具等工装知识。夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。虽然本次设计我很努力去做，但还是存在一些不足：（1）我对机械工艺规程设计理论方面的知识还没有十分扎实，对并没有投入生产，在实际生产中的产品，还要根据生产部门的设备，要求等，考虑零件的结构，精度和余量，难免会有我们现在没有考虑周全的内容。（2）对零件热处理方式及夹具的设计把握不准，其主要原因是对零件的了解不足，没有在真正的实践，而且没有见过实体，一些细节部分没有掌握好。（3）夹具设计是本次设计中最大的拦路虎，虽然课题要求我们只要选择其中之一工序进行夹具设计，但是夹具设计过程中遇到的问题是最多的，特别是对各机构的选用，既要达到局部要求，又要配合整体要求。因此我以后必定会再这方面多下苦功。因此，在以后的学习工作中，我要从以下方面来提高自己，解决设计中存在的问题。多学习相关的知识，关注前沿的科学技术，拓宽知识面，尽量进行实践，以便设计时能够在保证成本的前提下，较好地利用其本身七、参考文献：1、机械制造技术基础课程设计 陈立德主编 高等教育出版社2009.52、机械制造技术基础教程 陈立德主编 高等教育出版社 2009.43、机床夹具图册 孙巳德主编 机械工业出版社1983.34.孙丽媛 主编.机械制造工艺及专用夹具设计指导M.北京：冶金工业出版社，20075.郭克希 主编.机械制图.机械类、近机类M.北京：机械工业出版社，20046.徐学林 主编.互换性与测量技术基础M.长沙：湖南大学出版社，20077.吴宗泽 罗圣国 主编.机械设计课程设计手册M.北京：高等教育出版社，20068.余光国 马俊 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