2022年气门摇臂轴支座加工工艺及夹具设计方案说明书 .pdf

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1、1 / 12 序一.零件的分析一）零件的作用该零件是 1105 型柴油机中的摇臂结合部的气门摇臂轴支座。mm孔装摇臂轴，轴两端各安装一进、排气气门摇臂。mm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mm ，可以保证减压轴在摇臂上打开气门，实现减压。该零件通过mm 小孔用 M10螺杆与汽缸相连。该零件是柴油机气门控制系统的一个重要零件。二）零件的工艺分析分析零件图纸，图纸的各视图尺寸标注完整，能够表达清楚零件的各个部分，技术条件标注合理，表面粗糙度标注合理，尺寸公差标注完整，能够完整表述加工要求。该零件加工表面分两种，主要是孔的加工，圆柱端面平面加工。将零件图重新绘制在 A3

2、图纸上，详见附图。如图一，现将主要加工部分表述如下：1. 孔加工该零件共有 4 个孔要加工，其中mm 、mm 孔加工要求较高，两孔中间距mm ，mm孔中心与底平面距离mm ，mm孔中心与底面距离 490.05mm 。有平行度要求，表面粗糙度1.6 ，需精加工，mm小孔直接钻出即可，另斜小孔直接钻出。2. 面的加工该零件需加工平面为2236 底面精度要求较高，是后续工序的精基准面，需精加工，上端面要求高，粗铣即可。26 圆柱两端面粗铣，28 圆柱两端粗糙度要求3.2 ，要精铣。分析知，该零件的加工应先加工面，孔以面为基准。保证孔中心与底面的距离，平行度。精选学习资料 - - - - - - -

3、- - 名师归纳总结 - - - - - - -第 1 页，共 12 页2 / 12 图一二、 工艺规程设计一）确定毛坯的制造形式零件材料为 HT200 ，生产纲领为6000 件/ 年，根据选择毛坯应考虑的因素，该零件体积较小、形状不是很复杂，外表面采用不去除材料方法获得粗糙度，由于零件生产类型为成批、大批生产，而砂型铸造生产成本低，设备简单，故本零件毛坯采用砂型机器造型。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，生产率得到提高。否则，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，使生产无法正常进行。 1 ）粗基准选择：按照

4、有关粗基准的选择原则即当零件有不加工表面时应以这些不加工表面作粗基准：若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准）。粗基准选择应为后续加工提供精基准，保证加工面与不加工面之间的位置要求或合理分配各加工面的余量，对该零件应以要求与余量均匀的重要表面为粗基准，故该零件选择未加工的底面为粗基准加工上端面。2）精基准选择：应该主要考虑如何保证加工精度和装夹方便，为消除基准不重合误差，应该以设计基准为精基准。三）制订工艺路线制订工艺路线出发点，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大批量生产地条件下，可以考虑万

5、能性能机床配以专用夹具，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：工序号工序内容1 2 3 4 5 6 7 8 铸造退火粗铣28、26 圆柱两端面精铣28 圆柱两端面粗铣22 圆柱端面 2236 底面精铣 2236底面钻孔11 钻、扩、粗铰、精铰 18、16 两孔至图样尺寸并锪精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 2 页，共 12 页3 / 12 9 10 11 倒角 145钻孔3 去锐边、毛刺终检、入库2. 工艺路线方案二：工序号工序内容1 2 3 4 5 6 7 8 9

6、10 11 铸造退火粗铣22 圆柱端面、 2236 底面精铣 2236底面钻孔11 钻、扩、铰 18、16 两孔至图样尺寸并锪倒角145钻孔3 精铣28 圆柱端面、 26 圆柱端面精铣28 圆柱两端面去锐边、毛刺终检、入库3. 工艺方案的比较与分析上述两个方案的特点在于：方案一是先加工28、26 两圆柱端面，然后以此为基面加工 2236 底面，再以该底面为定位基准加工孔；方案二则与此相反，先是加工2236 底面，然后以此为基准加工各端面和孔。两者相比较可以看出，方案二的精基准符合“基准重合”原则，而方案一前后精基准选择不符合。用方案一加工的两、孔达不到图样的要求，因此方案二好，但是仔细考虑后还

7、是有问题。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：序号工序内容定位基准1 2 3 4 5 6 铸造退火粗铣底平面粗铣圆柱上端面精铣底平面钻孔改善材料性能以上圆柱端面定位以底面定位以上圆柱端面定位精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 3 页，共 12 页4 / 12 7 8 9 10 11 12 13 钻扩铰、孔、两孔两端倒角钻孔粗铣、圆柱两端面精铣圆柱端面去毛刺、锐边终检，入库划线以底面定位以底面定位各圆柱端面、两孔4. 选择加工方法：选择加工方法应该考虑各种加工方法的特点、加工精度、表面粗糙度

8、及各种加工方法的经济性。分析该零件，该零件要加工的内容有端面和孔，零件为非回转体零件，端面加工选择铣削加工。对于上端面圆柱端面，粗糙度12.5 ，无其他要求，粗铣即可。底面 2236 采用粗铣精铣。圆柱端面粗糙度要求12.5 ，无其他要求，采用粗铣即可。圆柱 2 端面粗糙度要求 3.2 ，圆跳动 0.1 ，采用粗铣精铣。孔的加工：、3 孔粗糙度 12.5 ，直接钻孔即可。、孔粗糙度要求 1.6 ，精度等级较高，有平行度要求，采用钻扩铰孔即可满足要求。四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“气门摇臂轴支座”零件的材料为HT200 ，硬度170220HBS ，生产类型为成批、大批生产，考虑毛坯

9、生产成本和机械加工成本，毛坯制造方法为砂型机器造型，18、16 孔需精加工，要留加工余量，故孔不宜铸出，其他小孔不铸出。确定加工余量：由文献 1 表 2.2-3 ，砂型铸造，公差等级： CT810 ），取 CT8 由文献 1 表 2.2-5 ，加工余量等级： 810CT ，取 G 由文献 1 表 2.2-4 ，切削余量：基本尺寸小于100mm ，故加工余量为单侧3.0mm ，双侧 2.5mm 由文献 1 表 2.2-1 ，铸件尺寸公差值：基本尺寸小于50mm ，取1.0 ，小于30mm ，取 0.9mm 表 1 各加工表面总余量加工表面基 本尺寸mm ）加 工余量等级加工余量数值mm ）说明2

10、236 底平面44 G 2.5 底面，双侧加工取下行精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 4 页，共 12 页5 / 12 数据）22 圆柱上端面44 G 2.5 双侧加工28圆柱端面42 G 2.5 双侧加工 取下行数据）26圆柱端面21 G 2.5 双侧加工表 2 主要毛坯尺寸及公差 mm ）主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差 CT 22 圆柱与底平面39 4.5 44 9 28 圆柱42 3.5 42 9 26圆柱16 3.5 21 9 零件 - 毛坯综合图 见附图）：零件- 毛坯综合图一般包括以下内容：铸造毛坯形状、尺寸及公差、

11、加工余量与工艺余量、铸造斜度及圆角、分型面、工艺基准及其他有关技术要求等。平面加工余量：圆柱轴向尺寸，上端面铣削，余量2.5mm ，下底面粗铣余量2mm ，精铣余量0.5mm 。圆柱轴向尺寸370.1mm ，两端面粗铣余量2mm ，精铣余量 0.5mm 。轴向尺寸 16mm ，圆柱两端面粗铣，余量2.5mm 钻孔加工余量：孔mm 钻扩铰余量：钻孔：扩孔：至5 2Z=1.8mm 铰孔：mm 2Z=0.2mm 孔mm 钻扩铰余量：钻孔：扩孔：至5 2Z=1.8mm 铰孔：mm 2Z=0.2mm 、两孔直接钻出五）选择加工设备及工艺装备1. 平面加工：采用铣削，工序3、4、5、6、8 由于是批量生产

12、，要求加工效率较高，选择立式铣精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 5 页，共 12 页6 / 12 床采用端铣效率较高。选择机床型号X52 2. 孔加工：工序 7、9、11，选择立式钻床 Z525，工序 9 采用摇臂钻床 Z3025。3. 夹具选择：该零件的加工内容是孔和端面，其中孔、精度要求高，孔是斜小孔，铣底平面，都需要专用夹具。精铣圆柱两端面精度要求较高，且有圆跳动要求，需采用专用夹具其余加工采用通用夹具。4. 刀具选择 ：铣削加工：选择错齿三面刃铣刀。钻削加工：钻孔采用锥柄麻花钻 GB1438-85 ）直径 d=11mm ，采用

13、 d=3mm 锥柄麻花钻。钻孔采用 d=16mm 锥柄麻花钻，钻孔采用 d=14mm锥柄麻花钻。 由文献 1 表 3.1-6 ）。扩孔、分别采用d=17.8mm ，d=15.8mm锥柄扩孔钻 GB1141-84）由文献 1 表 3.1-8 ）铰孔、分别选择d=18mm ，d=16mm锥柄机用铰刀GB1133-84）由文献 1 表 3.1-17 ）。六） 确定切削用量及基本工时：1. 工序 3 工序实际切削用量=0.105mm/z，=950mm/min ，n=750 r/min=12.5r/s v=2.18m/s 时间定额： min 2. 工序 4 粗铣上端面： ( 工序实际切削用量=0.105

14、mm/z，=900mm/min ，n=750 r/min=12.5r/s v=2.18m/s 时间定额：0.022 min 。3. 工序 6 实际切削速度： V=47.1m/min。实际=375mm/min ，0.067mm/z 工序时间定额：0.116 min 4. 工序 7钻孔）切削用量及时间定额：）切削工时：=17.8 s =0.3min 5. 工序 8钻、扩、铰孔、）切削用量及时间定额： A. 钻孔至，由文献 11 表 9-32，f=0.260.32mm/r ，取 f=0.26 mm/r 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 6

15、页，共 12 页7 / 12 由文献 11 表 9-36，取 v=0.35 m/s 代入公式=8 r/s=480 r/min 由文献 1 表 4.2-12 ，机床为 Z3025，选择转速=500r/min 则实际切削速度：v=0.37 mm/r 扩孔至15.8 钻孔f=0.5 mm/r 由文献 11 表 9-42）v=0.48 m/s 由文献 11 表 9-44）=9.7 r/s=582 r/min 由文献 1 表 4.2-12 ，机床为 Z3025，选择转速：=630r/min =10.5 r/s 实际切削速度： v=0.52 m/s 铰孔：由文献 11 表 9-50，f=1.0mm/r ，

16、v=0.155m/s 带入：=3.09r/s=185.4r/min。由文献 1 表 4.2-12 ，机床为 Z3025，选择转速=200r/min 。实际速度： v=0.167m/s。时间定额： s s 5.3s =18.819 s B.钻至由文献 11 表 9-32，取 f=0.26 mm/r 由文献 11 表 9-36，取 v=0.30 m/s 代入公式：=5.95r/s=357 r/min 取机床实际转速：=400m/min，则实际切削速度： v=0.32 m/s 扩孔至17.8 f=0.5 mm/r 由文献 11 表 9-42）v=0.48 m/s 由文献 11 表 9-44）代入公式

17、：=8.6 r/s=516r /min 取机床实际转速： n=630 r/min=10.5r/s 实际切削速度： v=0.599m/s 铰孔由文献 11 表 9-50，f=1.8mm/r ，v=0.13m/s 代入精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 7 页，共 12 页8 / 12 =2.3 r/s=138 r/min。取机床实际转速： n=125 r/min=2.08r/s 实际速度： v=0.11m/s 时间定额：26 s 8.7s 1.3 s =36 s 工序总时间定额：55 s 1min 6. 工序 9钻孔）切削用量及时间定额：

18、）切削工时： =17.1 s 7. 工序 10粗铣、两圆柱两端面）切削用量及时间定额： 切削用量及时间定额 : ）工序时间定额：0.097min 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 8 页，共 12 页9 / 12 三、夹具设计由于生产类型为成批，大批生产，要考虑生产效率，降低劳动强度，保证加工质量，故需要设计专用夹具。一）问题的提出：本次设计选择设计工序10 铣28 的两端面的夹具。该工序加工的精度要求较高，粗糙度要求3.2 ，圆跳动要求0.1 。工序基准为底平面。夹具设计应首先满足这些要求，并保证较高的生产效率，还应考虑夹具零件制造

19、的工艺性和生产经济性，加工过程中夹具的操作应方便，定位夹紧稳定可靠，夹具体应具有较好的刚性。二）夹具的设计：1. 定位方案分析方案一： 工件以 3622 底平面作为主要定位面，限制3 个自由度，以11 孔内加一个短销定位 2 个移动自由度，还有一个转动动自由度侧面档销定位。如图二：图二2. 定位误差分析：定位误差是指由于定位不准引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工误差。对夹具设计中采用的定位方案，只要可能产生的定位误差小于工件相应尺寸或位置公差的三分之一，或满足装夹+对定 +过程 T，即可认为定位方案符合加工要求。对于本次设计的夹具，需要保证的尺寸要求：保证孔中心与底面距离39mm 。

20、基准不重合误差为0。3. 夹紧装置的设计：精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 9 页，共 12 页10 / 12 根据夹紧力方向的原则1），夹紧力的作用方向不应破坏工件的既定位置。2），夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能小；3），夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形最小。根据夹紧力作用点的原则1），夹紧力的作用点应正对夹具定位支承元件或位于支承元件所形成的稳定受力区域内，以免工件产生位移和偏转；2），夹紧力的作用点应在工件刚性较好的部位上，以使夹紧变形尽可能少，有时可采用增大工件受力面积或合理布局夹紧点位置等措施来实现；3），夹紧力的作

21、用点应尽可能靠近工件的加工表面，以保证夹紧力的稳定性和可靠性，减小工件的夹紧力，防止加工过程产生振动。根据以上要求，考虑加工零件的特点及定位方式，确定夹紧方式，通过前面工序加工出的孔用拉杆夹紧，方向为从上往下，这样能保证主要定位基准面与定位元件的良好接触。5. 校验夹紧元件的强度：夹紧拉杆材料为20Cr，材料塑性大，受力为拉力，发生塑性变形，当达到一定限度或断裂，零件不能正常工作，就发生失效。失效发生在零件的薄弱环节。拉杆示意图如下：A- A截面是该零件最易失效的部分，取该截面分析：故拉杆强度合格。，=190MPa 对塑性材料有： 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结

22、 - - - - - - -第 10 页，共 12 页11 / 12 参考资料(一)李益民 . 机械制造工艺设计简明手册M. 北京：机械工业出版社，1993.4( 二)加工工艺手册( 三)机械加工工艺手册( 四)机械加工工艺设计实用手册( 五)机床夹具设计手册( 六)机械制造工艺设计手册( 七)夹具- 非标准夹紧装置( 八)课程设计指导手册(九)切削用量简明工艺手册精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 11 页，共 12 页12 / 12 精选学习资料 - - - - - - - - - 名师归纳总结 - - - - - - -第 12 页，共 12 页