机械制造工艺课程(气门摇杆轴支座零件制造工艺)设计说明书.doc

机电工程学院机械制造工艺学课程设计设 计 题 目 ：气 门 摇 杆 轴 支 座专 业：机械设计制造及其自动化班 级： 07 级 机 制 3 班学 号： 0 7 0 4 1 0 2 0 7 0学生姓名： 姜 子 刚指导教师： 刘 军2010年6月机 械 制 造 工 艺 学课程设计说明书设计题目 设计“气门摇杆轴支座”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（年产量为6000件）设 计 者 姜子刚指导教师 刘 军河南农业大学2010年6月22日机械制造工艺学课程设计任务书07机制3班第一小组题目：设计“气门摇杆轴支座”零件的机械加工工艺规程及工艺装备（生产纲领为中批或大批生产，取年产量为6000件）内容：1.零件图 1张 2.毛坯图 1张 3.夹具体图 1张 4.夹具装配图 1张 5.机械加工工艺规程卡片 1套 6.课程设计说明书 1份班 级 07机制3班学 生 姜 子 刚指导教师 刘 军2110年6月小组成员: 张金梅、黄国民、姜子刚、刘佃文17目录序言.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.2（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定.4（五）确定切削用量及基本工时.5三、夹具设计.16（一）问题的提出.16（二）夹具设计.16四、参考文献.21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，恳请各位老师给予指教。一、零件的分析（一）零件的作用题目所给定的“气门摇杆轴支座”零件是2105柴油机一个主要零件。是柴油机摇杆座的结合部位，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。7）：与摇杆轴连接的孔的尺寸。其余尺寸为自由尺寸，具体要求见附图1。二、工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式根据零件材料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，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。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”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。(1) 工艺路线方案一工序 粗铣，半精铣下底面工序 粗铣上端面工序 钻的通孔工序 粗铣，精铣左右端面工序 钻通孔工序 镗孔到，锪孔口倒角工序 外圆倒角工序 粗铣3mm轴向槽工序 去毛刺、检验、清洗 (2)工艺路线方案二工序 粗铣，半精铣下底面工序 粗铣上端面工序 钻的通孔工序 粗铣，精铣左右端面工序 钻通孔，扩孔到，半精铰孔工序 锪孔口倒角工序 外圆倒角工序 粗铣3mm轴向槽工序 去毛刺、检验、清洗 (3)工艺路线方案三工序 粗铣，半精铣下底面工序 粗铣上端面工序 钻的通孔工序 粗铣，精铣左右端面工序 钻通孔，扩孔到工序 半精铰孔，锪孔口倒角工序 外圆倒角工序 粗铣3mm轴向槽工序 去毛刺、检验、清洗 (3)工艺方案的比较与分析 方案一遵循了工艺路线拟订的一般原则，但某些工序还有一些问题还值得进一步讨论。为了遵循设计基准和定位基准相重合的原则，应先铣下底面，然后以下底面为基准铣上端面。考虑到20的孔直径较小，如选用镗削的方法，则因镗杆较细，受热受力容易变形，影响加工精度，所以改用扩孔和铰孔的方法。于是得到了方案二。 方案三考虑到了钻孔、扩孔、铰孔不宜放在同一道工序中，经过刘老师的指导，我们最终把半精铰孔，锪孔口倒角放在工序中。最后的加工路线确定如下：工序 粗铣，半精铣下底面；以上端面为粗基准，粗铣、半精铣下底面，用两个联动的活动V形块夹紧。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 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 钻的通孔；以下底面为精基准，加上两个联动的活动V形块（V形块布置在R10柱面两侧）实现完全定位。工序 粗铣，精铣左右端面；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 钻通孔，扩孔到;以下底面为精基准的一面两销实现完全定位。经过扩孔后，孔的表面粗糙度为Ra6.3。工序 半精铰孔，锪孔口倒角;以下底面为精基准的一面两销实现完全定位。经过半精铰孔后，孔的直径为，表面粗糙度为Ra3.2。工序 外圆倒角;以下底面为精基准的一面两销实现完全定位。工序 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 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) 上端面的加工余量（） 按查表法确定加工余量按照实用机械加工工艺手册表630，取粗铣单边加工余量Z=1.0mm，加工经济精度等级IT12，表面粗糙度Ra12.5。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。其基本尺寸为。(2) 下底面的加工余量（）按查表法确定加工余量按照实用机械加工工艺手册表630，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629，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。(3) 左右端面的加工余量（）按查表法确定加工余量按照实用机械加工工艺手册表630，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629，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。(4) 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：，2Z=18mm，加工经济精度等级为IT12，表面粗糙度Ra12.5。扩孔：，2Z=1.7mm，加工经济精度等级IT10，表面粗糙度Ra6.3。半精铰：，2Z=0.06mm，加工经济精度等级IT8，表面粗糙度Ra3.2。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单侧加工上顶面G3mm单侧加工左、右端面G2.5mm双侧加工（五）确定切削用量及基本工时 工序粗铣，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，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：查实用机械加工工艺手册第一版表6-18，铣床选用立式X5020B。刀具：查实用机械加工工艺手册第一版表9-37、表9-62、表9-63、表9-64、表9-65，铣刀选择基本尺寸为的套式立铣刀。 2.计算切削用量 （1）粗铣下底面 1)吃刀深度 2)查实用机械加工工艺手册表9-66可知每齿进给量 3)计算切削速度查实用机械加工工艺手册第一版表9-65知：；查实用机械加工工艺手册第一版表9-63知：的套式立铣刀后刀面最大磨损限度为0.3-0.5mm，查实用机械加工工艺手册第一版表9-64知：刀具耐用度。查实用机械加工工艺手册第一版表9-65知：将上述数据代入上面的公式得。4) 确定主轴转速 查金属切削机床表71，取标准值。所以实际切削速度5) 切削工时取切入长度，切出长度，加工长度于是行程总长度为，则机动工时为 （2）半精铣下底面 1)切削深度 2)进给量：查实用机械加工工艺手册表9-66可知每齿进给量 3)计算切削速度查实用机械加工工艺手册第一版表9-65知：；查实用机械加工工艺手册第一版表9-63知：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。查实用机械加工工艺手册第一版表9-65知：将上述数据代入上面的公式得。4)确定主轴转速 查金属切削机床表71，取标准值。所以实际切削速度5)切削工时取切入长度，切出长度，加工长度于是行程总长度为，则机动工时为 工序 粗铣上端面1.加工条件工件材料：HT200，HBS:163-229HB,砂型机器造型。加工要求：粗铣上端面，加工经济精度等级IT12，表面粗糙度Ra12.5。机床：查实用机械加工工艺手册第一版表6-18，铣床选用立式X5020B。刀具：查实用机械加工工艺手册第一版表9-37、表9-62、表9-63、表9-64、表9-65，铣刀选择基本尺寸为的套式立铣刀。 2.计算切削用量 粗铣上端面 1)吃刀深度 2)查实用机械加工工艺手册表9-66可知每齿进给量 3)计算切削速度查实用机械加工工艺手册第一版表9-65知：；查实用机械加工工艺手册第一版表9-63知：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。查实用机械加工工艺手册第一版表9-65知：将上述数据代入上面的公式得。4）确定主轴转速 查金属切削机床表71，取标准值。所以实际切削速度5) 切削工时取切入长度，切出长度，加工长度于是行程总长度为，则机动工时为工序 钻的通孔1.加工条件工件材料：HT200，HBS:163-229HB,砂型机器造型。加工要求：钻的通孔，加工经济精度等级IT12，表面粗糙度Ra12.5。机床：查实用机械加工工艺手册第一版表6-18，钻床选用立式Z5025。刀具：查实用机械加工工艺手册第一版表7-111，选择直柄麻花钻。 2.计算切削用量 钻的通孔 1) 进给量：查实用机械加工工艺手册第一版表9-105，选取进给量 2）切削速度查实用机械加工工艺手册第一版表9-105选取。主轴转速 查金属切削机床表71，取标准值。所以实际切削速度3) 切削工时取切入长度，切出长度，加工长度于是行程总长度为，则机动工时为由于进行了两次走刀，故工序 粗铣，精铣左右端面1.加工条件工件材料：HT200，HBS:163-229HB,砂型机器造型。加工要求：粗铣左右端面，加工经济精度等级IT12，表面粗糙度Ra12.5。精铣左右端面，加工经济精度等级IT9，表面粗糙度Ra1.6。 机床：查实用机械加工工艺手册第一版表6-18，铣床选用卧式X6125。刀具：查实用机械加工工艺手册第一版表9-37、表9-62、表9-63、表9-64、表9-65，铣刀选择基本尺寸为的套式立铣刀。 2.计算切削用量 （1）粗铣左右端面 1)吃刀深度 2)查实用机械加工工艺手册表9-66可知每齿进给量 3)计算切削速度查实用机械加工工艺手册第一版表9-65知：；查实用机械加工工艺手册第一版表9-63知：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。查实用机械加工工艺手册第一版表9-65知：将上述数据代入上面的公式得。4）确定主轴转速 查金属切削机床表71，取标准值。所以实际切削速度5）切削工时取切入长度，切出长度，加工长度于是行程总长度为，则机动工时为 （2）精铣左右端面 1)切削深度 2)进给量：查实用机械加工工艺手册表9-66可知每齿进给量 3)计算切削速度查实用机械加工工艺手册第一版表9-65知：；查实用机械加工工艺手册第一版表9-63知：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。查实用机械加工工艺手册第一版表9-65知：将上述数据代入上面的公式得。4)确定主轴转速 查金属切削机床表71，取标准值。所以实际切削速度5)切削工时取切入长度，切出长度，加工长度于是行程总长度为，则机动工时为工序 钻通孔，扩孔到1.加工条件工件材料：HT200，HBS:163-229HB,砂型机器造型。加工要求：钻通孔，加工经济精度等级为IT12，表面粗糙度Ra12.5。扩孔到，加工经济精度等级IT10，表面粗糙度Ra6.3。 机床：查实用机械加工工艺手册第一版表6-18，钻床选用立式Z5025。刀具：查实用机械加工工艺手册第一版表9-37、表9-62、表9-63、表9-64、表9-65，铣刀选择基本尺寸为的直柄麻花钻，锥柄扩孔钻。 2.计算切削用量 （1）钻通孔 1)进给量：查实用机械加工工艺手册第一版表9-105知：进给量 2)切削速度：查实用机械加工工艺手册表9-105，取主轴转速 查金属切削机床表71，取标准值。所以实际切削速度3）切削工时取切入长度，切出长度，加工长度于是行程总长度为，则机动工时为 （2）扩孔到 1)进给量：查实用机械加工工艺手册表9-105选取进给量 2)切削速度查实用机械加工工艺手册第一版表9-105选取。主轴转速 查金属切削机床表71，取标准值。所以实际切削速度3)切削工时取切入长度，切出长度，加工长度于是行程总长度为，则机动工时为工序 半精铰孔，锪孔口倒角1.加工条件工件材料：HT200，HBS:163-229HB,砂型机器造型。加工要求：半精铰孔，加工经济精度等级IT8，表面粗糙度Ra3.2。锪孔口倒角，加工经济精度等级IT12，表面粗糙度Ra12.5。 机床：查实用机械加工工艺手册第一版表6-18，钻床选用立式Z5025。刀具：查实用机械加工工艺手册第一版表9-37、表9-62、表9-63、表9-64、表9-65，铣刀选择基本尺寸为的直柄机用铰刀，直柄锥面锪钻。 2.计算切削用量 （1）半精铰孔 1)进给量：查实用机械加工工艺手册第一版表9-105知：进给量 2)切削速度：查实用机械加工工艺手册表9-105，取主轴转速 查金属切削机床表71，取标准值。所以实际切削速度3）切削工时取切入长度，切出长度，加工长度于是行程总长度为，则机动工时为 （2）锪孔口倒角 1)进给量：查实用机械加工工艺手册表9-105选取进给量 2)切削速度查实用机械加工工艺手册第一版表9-105选取。主轴转速 查金属切削机床表71，取标准值。所以实际切削速度3)切削工时取切入长度，切出长度，加工长度于是行程总长度为，则机动工时为由于进行了两次走刀，故。工序 外圆倒角1.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，加工经济精度等级为IT12，表面粗糙度Ra12.5。 机床：查实用机械加工工艺手册表9-105，车床选用CA6140。刀具：查实用机械加工工艺手册第一版表10-99，车刀选择的 端面车刀。2.计算切削用量 1)进给量：查实用机械加工工艺手册第一版表9-105知：进给量 2)切削速度：查实用机械加工工艺手册表9-105，取 查金属切削机床表71，取标准值。所以实际切削速度3）切削工时取切入长度，切出长度，加工长度于是行程总长度为，则机动工时为由于进行了两次走刀，故。工序 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：查实用机械加工工艺手册第一版表6-18，铣床选用卧式X6120。刀具：查实用机械加工工艺手册第一版表9-37、表9-62、表9-63、表9-64、表9-65，铣刀选择基本尺寸为的粗齿锯片铣刀。 2.计算切削用量 1)吃刀深度 2)查实用机械加工工艺手册表9-66可知每齿进给量 3)计算切削速度查实用机械加工工艺手册第一版表9-65知：；查实用机械加工工艺手册第一版表9-63知：的粗齿锯片铣刀后刀面最大磨损限度为0.2mm，查实用机械加工工艺手册第一版表9-64知：刀具耐用度。查实用机械加工工艺手册第一版表9-65知：将上述数据代入上面的公式得。6) 确定主轴转速 查金属切削机床表71，取标准值。所以实际切削速度7) 切削工时取切入长度，切出长度，加工长度于是行程总长度为，则机动工时为三、夹具设计为了提高生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需设计专用夹具。经过与老师协商，决定设计第道工序粗铣上端面，本夹具将用立式X5020B，刀具为的套式立铣刀，该夹具为V型块夹紧机构。（一）问题的提出 该面的设计基准为下底面，故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，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.定位基准的选择以下底面为精基准，粗铣上端面，用两个联动的活动V形块夹紧。 2.切削力和夹紧力的计算 刀具：高速钢套式立铣刀 , ，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，实际所需夹紧力与切削力之间的关系为安全系数在夹紧力与切削力方向相同时 查金属切削原理与刀具表10-2知：切削主力为：所以 已知受压螺栓许用应力： 推杆受应力： 受剪螺钉许用剪切应力： 受剪螺钉许用挤压应力： 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：螺钉许用剪切应力： 螺钉许用挤压应力： M6两螺钉受剪切力为： 螺钉受剪切应力： 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和减小工件变形，应在工件加工部位增加辅助支撑，本夹具的卡紧力不大，可以手动夹紧。四、参考文献