气门摇杆课程设计.doc

华侨大学机电学院

课程设计

题 目：气门摇杆轴支座

气门摇杆轴支座课程设计

目录
一、 零件分析 ···············································2
1.1 零件作用分析
1.2 零件工艺分析
1.3 确定零件生产类型
二、 毛坯的选择 ············································3
2.1 选择毛坯
2.2 确定毛坯尺寸公差
2.3 设计毛坯图
三、 工艺规程设计 ··········································4
3.1 定位基准的选择
3.2 制定工艺路线
3.3 选择加工设备及刀具、夹具、量具
3.4 确定机械加工余量
3.5 确定切削用量及基本工时
3.6 确定辅助时间
3.7 布置工地、休息和生理需要时间
四、 总结 ···················································12
五、 参考文献 ··············································13
一、零件分析

1.1 零件作用分析
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。孔装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆座通过两个孔用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。其零件图如下图（尺寸见零件图纸）：

图1 气门摇杆支座
1.2 零件工艺分析
由零件图得知，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-孔和以及3mm轴向槽的加工孔的尺寸精度以及下端面0.05的平行度与左右两端面孔的尺寸精度，直接影响到进气孔与排气门的传动精度及密封，2-孔的尺寸精度，直接影响到进气孔与排气门的传动精度及密封，2-孔的尺寸精度以及上下端面的平行度0.05。因此需要先以上端面为粗基准加工下端面，再以下端面为粗基准加工上端面，然后钻2-的孔，加工的孔，再以
的孔作为基准精加工下端面，最后再精加工左右端面，铣轴向槽。
1.3 确定零件的生产类型
按照设计要求知：Q=12000件/年，n=1件/台，结合实际生产，可取备品率α和废品率β分别为5%和2%，则根据
N=Qn（1+α+β）
有
N=12000×1×（1+5%+2%）=12840
初步估算零件的质量为3Kg，课确定为该生产类型为大批量生产。

二、毛坯的选择
2.1 选择毛坯
有设计要求可知，该零件材料为HT200，其具有较高的强度、耐磨性、耐热性以及减振性，零件外形结构较复杂，因此确定毛坯为铸件，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型，为消除残余应力，铸造后安排人工时效处理。
2.2 确定毛坯尺寸及公差
（1）、根据产品外形尺寸，长50mm，宽45mm，高78mm，确定最大轮廓尺寸为78mm。
（2）、由《GB6414-99铸件尺寸公差与机械加工余量》查得，大批量砂型机器造型生产，铸铁件，其公差等级CT的范围为8——12级，可选取为10级。
（3）、由《GB6414-99铸件尺寸公差与机械加工余量》查得砂型机器造型，铸铁件，其加工余量等级范围为E——G级，可选取为F级。
（4）、由《GB6414-99铸件尺寸公差与机械加工余量》查得其机械加工余量RMA为1mm。
（5）、由《熔模铸件加工余量分析及铸件尺寸的确定》中的公式可得：
上端面：R=F+RMA+CT/2=78+1+3.2/2=80.6
下端面：R=F+RMA+CT/2=60+1+2.8/2=62.4
左右端面：R=F+2RMA+CT/2=42+2×1+2.8/2=45.4
将毛坯尺寸列表如下：

表1 毛坯尺寸公差与加工余量

项目
上端面
下端面
左右端面
2×孔
孔
公差等级
10
10
10
-
-
加工面基本尺寸
78
60
42
-
-
铸件尺寸公差
3.2
2.8
2.8
-
-
机械加工余量等级
F
F
F
-
-
RMA
1
1
1
-
-
毛坯基本尺寸
80.6
62.4
45.4
0
0

2.3设计毛坯图
根据零件图，结合加工表面尺寸和表1画出毛坯图如下：

三、工艺规程设计
3.1 定位基准的选择
粗基准的选择：选择零件的重要面和重要孔作为基准。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，故粗基准为上端面。
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，及能使加工遵循基准重合的原则，有符合“基准统一”的原则。下端面的定位面积比较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单，操作简单、可靠。
3.2 制定工艺路线
根据各表面加工要求，和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面及其孔的加工方法如下：

上端面
粗铣
下端面
粗铣、精铣

左右端面
粗铣、精铣
2-
钻孔
3mm轴向槽
粗铣、精铣
孔
钻孔、扩孔、铰孔
因左右两端面均对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。根据先面后孔以及先主要表面和先粗加工后精加工的原则，初步拟定以下两个加工路线：

加工路线方案一：
工序号
工序内容
00
铸造
05
时效
10
涂漆
15
铣上端面
20
铣下端面
25
钻两通孔
30
铣左右端面
35
钻通孔Φ18、扩孔Φ19.8、铰孔Φ20
40
铣轴向槽
45
检验
50
入库

加工路线方案二：
工序号
工序内容

00
铸造
05
时效
10
涂漆
15
粗铣下端面
20
铣上端面
25
粗铣左右端面
30
钻两通孔
35
钻Φ18通孔、扩孔Φ19.8、铰孔Φ20
40
精铣下端面
45
精铣左右端面
50
铣轴向槽
55
检验
60
入库

因为在零件图纸中要求左右端面的跳动度为0.06，所以铣削左右端面需要在同一工序中进行，保证两端的平行度。
在加工时先铣左右两端面，再钻两个通孔，以保证在钻孔是上端面有较长的时间进行自然时效，减少受力变形和受热变形对2-Φ13的通孔加工精度的影响。
综合加工精度和加工顺序的考虑，最后确定加工工序如下：

工序号
工序内容
00
铸造
05
时效
10
涂漆
15
粗铣下端面
20
铣上端面
25
粗细左右端面（同时，不准调头）
30
钻2-Φ13两通孔
35
钻Φ18通孔、扩Φ19.8通孔、
铰20通孔
40
精铣下端面
45
精铣左右端面
50
铣轴向槽
55
检验
60
入库
3.3 选择加工设备及刀具、夹具、量具
由于生产类型为大批量生产，故加工设备宜采用通用机床为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及个机床建的传动均由人工完成。
铣上端面：考虑到工件的定位夹紧方案及夹具的结构设计等问题，选择X51立式铣床使用通用夹具和和游标卡尺。
粗铣下端面：采用X51立式铣床，通用夹具及游标卡尺。
精铣下端面：采用X51立式铣床，专用夹具夹游标卡尺。
粗铣左右端面：采用卧式铣床X61W，通用夹具及游标卡尺。
精铣左右端面：采用卧式铣床X61W，通用夹具及游标卡尺。
钻2-Φ13孔：采用Z525钻床深恐钻，专用夹具。
钻Φ18孔、扩Φ19.8孔、铰Φ20孔：Z3025摇臂钻床，专用夹具及游标卡尺。
铣3mm轴向槽：采用立式X51铣床。
3.4 确定机械加工余量
根据《机械加工工艺手册》表3.12及零件工艺要求，将各工步和工序尺寸公差列于下表:

各工步加工尺寸
加工表面
加工方法
余量
公差等级
工序尺寸及公差
Φ18孔
扩孔
1.8
-
19.8
Φ19.8孔
铰孔
0.2
H8
20H8
45.4左右端面
粗铣
2.4（双侧）
-
43
43左右端面
精铣
1（双侧）
d9
42d9
80.6上端面
粗铣
2.6
-
78
62.4下端面
粗铣
1.4
-
61
61下端面
粗铣
1
-
60

3.5 确定切削用量及基本工时
1、工序15：粗铣下端面

加工要求：铣下端面加工余量为2.4mm，粗铣为1.4mm，精铣为1mm。
机床：X51立式铣床
刀具：硬质合金端铣刀，刀具直径为Φ80。
由以上可知取粗铣走刀一次ap=1.4mm，精铣走刀一次ap=1mm。
选定粗铣主轴转速为160r/min，精铣时主轴转速为300r/min，故有：
V粗=πDn/1000=3.14×80×160/1000=40.19m/min
V精=πDn/1000=3.14×80×300/1000=75.36m/min
由参考文献《机械加工工艺手册》9.3.4查公式和表9.4-10，计算得：

取kpm，z=10，n=160/60=2.67r/s,ag=50mm,ap=1.4mm,fz=0.4mm/z,带入得：

又由《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-35得X51的功率为4.5kw，若按效率为0.85计算，则，故机床功率足够。
计算加工工时：

所以
2、铣上端面：

加工余量为2.6，表面粗糙度要求为12.5，故此工序机床、刀具与上工序相同，可得出：

因此
所以
3、粗铣左右两端面

加工工序同粗铣上端面相同，采用X61W卧式铣床，Φ80端铣刀，转速160r/min，双侧走刀量为2.4mm。

所以
因此
4、钻两通孔Φ13

根据《机械加工工艺手册》，由于直径/深度=6.1，故采用深孔钻加工，由于6.1>3故需乘以修正系数0.85（插值法求得），，取。
计算
修正系数

查Z525机床说明书，取转速为n=392r/min。
查表得：
其中，其中

则有

5、钻、扩、铰Φ20的孔
（手册为《机械加工工艺手册 单行本 钻削、扩削、铰削加工》）
选择z3025摇臂钻床
（1）、钻Φ18的孔：
查表得进给量f在0.25~0.40之间，孔深和孔径比l/d=43/18=2.38，取，查z3025摇臂钻床说明书得进给量，计算
查表得修正系数
计算得到

查机床说明书，取
查表得
其中，其中
。

（2）、扩孔到Φ19.8：
查表选择硬质合金锥式扩孔钻，进给量，由于孔加工精度较高，还需用铰刀加工，则进给量还需乘以系数0.7，则进给量为。查Z3025摇臂钻床说明书得进给量，速度，由于切削条件不同，查得修正系数，计算得，，查机床说明书取，查表得，其中

则计算可得
（3）、铰孔Φ20
查表选择铰刀为Φ20的硬质合金锥柄机用铰刀，查表得进给量，取，查机床说明书得，修正系数，则，计算得，查机床说明书选，由于，其中查表得，计算得。
（4）锪倒角
取进给量为
则，取。
计算得

6、精铣下端面

由粗铣下端面各个参数，精铣下端面双侧走刀量为1mm，可以计算得出：
精铣时的加工工时：

7、精铣左右端面

由粗铣左右端面各个参数，精铣左右端面双侧走刀量为1mm

所以
因此

8、铣轴向槽

选用立式X51铣床，直柄立铣刀，直径Φ3，齿数为4，查表得每齿进给，主轴转速为160r/min，铣削深度。
确定
其中，，
取，
则
3.6 确定辅助时间
由《机械制造工艺设计简明手册》，确定各个辅助时间如下表：

各加工辅助时间表（min）
工序内容
装夹时间
拆卸时间
测量时间
操作时间
铣上端面
0.06
0.05
0.11
0.3
粗铣下端面
0.06
0.05
0.12
0.3
精铣下端面
0.06
0.05
0.12
0.3
粗铣左右端面
0.06
0.05
0.10
0.3
精铣左右端面
0.06
0.05
0.10
0.3
铣轴向槽
0.06
0.05
0.05
0.3
钻2-Φ13孔
0.06
0.05
0.04
0.2
加工Φ20孔
0.06
0.05
0.04
0.23

由上表得：
铣削加工辅助时间为：1.02min（卧式铣床）+2.04min（立式铣床）=3.06min
钻削加工辅助时间为：0.35min（立式钻床）+0.38min（摇臂钻床）=0.73min

3.7 布置工地、休息和生理需要时间
由表查得：
立式钻床所占作业时间百分比为15.7%
摇臂钻床所占作业时间百分比为17.4%
卧式铣床所占作业时间百分比为16.5%
立式铣床所占作业时间百分比为15.9%

四、总结
经过两周紧张的课程设计，让我体会到了看似简单的问题，在实际中却很难解决，这就体现了我所学的、所掌握的知识还远远不够，同时也说明光靠脑子去想，而不动手去做的不可行性，因此，我觉得这样的课程设计对我们来说是非常有意义的。由于时间关系和设计过程中存在疏忽的地方，该设计还存在许多不当的地方，通过此次课程设计，我从中学习了在实际生产的过程中应该怎样确定生产类型，选用合适的加工方法，选定适宜的工序顺序，查询设计手册等等。《机械工艺规程设计》这门课程要求我们对所学的知识能够加以综合应用，并能够对后续的实践具有指导作用，也算是我们即将就业的大三学生的一次历练。

五、参考文献

【1】 《铸件加工余量分析及铸件尺寸的确定》，许云祥，中国科技大学等
【2】 《互换性与测量技术基础》，李军主编，华中科技大学出版社
【3】 《机械制造工艺学（第2版）》，王先逵主编，机械工业出版社
【4】 《机械加工工艺手册》，王先逵主编，机械工业出版社
【5】 《GB6414-99铸件尺寸公差与机械加工余量》
【6】 《机械制造工艺设计简明手册》，李益民主编，机械工业出版社
【7】 《机械加工工艺设计员手册》，陈宏钧主编，机械工业出版社
【8】 《机械加工工艺手册单行本 钻削、扩削、铰削加工》，机械工业出版社
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