【K077-5】气门摇臂轴支座工艺及钻Φ11孔夹具设计.rar

气门摇臂轴支座加工工艺设计说明书 课程：机械制造技术 班级： 指导老师： 第 3 组： 人数：5 人 组长： 小组成员： 2009 年 11 月 10 日 目 录 序言 1、计算生产纲领，确定生产类型 2、零件分析 2.1 零件的作用 2.2 零件的材料及其力学性能 2.3 零件的结构工艺分析 3、毛坯分析 3.1 毛坯的选择 3.2 毛坯图的设计 4、工艺路线拟定 4.1 定位基准的选择 4.2 加工方法的确定 5、加工顺序的安排 5.1 选择加工方法 5.2 加工阶段的划分 5.3 工序划分的确定 5.4 热处理工序的安排 5.5、确定加工工艺路线 5.6 拟定加工工艺路线 5.7 设备、刀具、夹具、量具及辅助工具 6、工艺设计 5.1 加工余量，工序尺寸，及其公差的确定 5.2 专用夹具的选用 7、零件加工工时定额与经济技术分析 6.1 工时定额的计算与说明 6.2 经济技术指标的计算与说明 8、分析讨论 9、参考文献 附件 一、零件图 二、毛培图 三、机械加工工艺过程卡 四、机械加工工序卡 五、零件检验卡 机械制造工艺设计任务书 设计题目 ： 汽车气门摇臂轴支座的机械加工加工工艺规程 内容及要求： 一.编制汽车气门摇臂轴支座加工工艺设计说明书 （超过 3000 字） ，其 中附件（国标）：工艺过程卡（P134，图卡独立） ；工序卡（P136 ，图卡合一） ； 检验卡（图卡合一） 。 二.每组提交 1 份电子文稿，1 份书面文稿，其中图、卡有小组每个成员的 签字，以备答辩。 三.参考书目：机械制造技术课程设计 、 机械制造工艺设计简明手册 、 机械设计手册 、 金属机械加工工艺人员手册 。 序言 机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的设计基础课、制造基础课 等大部分专业课之后进行的。这是我们进行毕业设计之前对所知识的一次深入 的综合性的链接，也是一次理论联系实际训练。因此，它在我们的大学学习生 活中占有十分重要的地位。 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，从锻炼自己发现问题、分析问题、解决问题的能力，为我们 毕业设计做一次模拟，也为将来更好的从事机械设计这方面工作做铺垫。 我也相信通过课程设计能够跟好的提高我们的独立做事的能力，也可以提 高我们的团队合作能力，同时能够让我们更好的能将零碎的知识点都联系起来， 系统而全面的做好设计。 由于能力所限，设计尚有许多不足之处，恳请蔡老师给予指教。 1、生产纲领与生产类型的确定 对于零件而言，产品的产量除了制造机器所需要的数量之外，还要包括一定的 备品和废品，因此零件的生产纲领应按下式计算： N=Qn（1+%）（1+%） 式中： N零件的年产量（件/年）； Q产品的年产量（台/年）； n每台产品中该零件的数量（件/台）； %该零件的备品率（备品百分率）； %该零件的废品率（废品百分率）。 取 %为 1.5%；%为 1.5% N=Qn(1 十 )（1+%） =10000×(1+1.5)（1+1.5) =10302.25 10303 件/年 轴套零件的年产量为 10303 件，现已知该产品属于轻型机械，根据下表生 产类型与生产纲领的关系，可确定其生产类型为大批生产。 零件的年生产纲领（件/年） 生产类型 重型零件（30kg 以上） 中型零件 （430kg） 轻型零件（4kg 以 下） 单件生产 5 10 100 小批生产 5100 10200 100500 中批生产 100300 200500 5005000 大批生产 3001000 5005000 500050000 大量生产 1000 5000 50000 2、零件分析 2.1 零件的作用 题目所给的零件是汽车的气门摇臂轴支座。其中 18+0.0270mm 孔装摇臂 轴，轴上两端各装一进、排气门摇臂。另一 16+0.110mm 孔内装一减压轴，用 于减低汽缸内压力，便于起动柴油机。两孔间距为 56±0.05mm 可保证减压轴在 摇臂上打开气门，实现减压。 2.2 零件的材料及其力学性能 零件的材选 45 钢，45 钢是最常用中碳调质钢，综合力学性能良好，易切 削，刀具选择范围较大，高速钢或 YT 类硬质合金均能胜任。刀具几何参数可根 据不同刀具类型通过相关表格查取。淬透性低，水淬时易生裂纹。小型件宜采 用调质处理，大型件宜采用正火处理。其价格较便宜，经过调质或正火后可得 到较好的切削性能，而且能获得较高的强度和韧性等综合机械性能，局部淬火 后再回火，表面硬度可达 52HRC-45HRC. 2.3 零件的结构工艺分析 零件的材料为 HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、 脆性高，不适合磨削，为此以下是气门式摇臂轴支座需要加工表面以及与加各 工表面之间的位置要求： 该零件上主要加工面为上端面，下端面，左右端面，18+0.0270mm 孔与 16+0.110mm 孔两孔间距为 56±0.05mm，以及 3 的油孔。该零件主要加工面 为 18mm，16mm 两圆柱孔，18mm 孔的平等度为 0.05 直接影响摇臂轴的接 触精度及密封，16mm 孔的平行度为 0.05，粗糙度都为 1.6，所以对轴与孔的 接触精度及密封还是比较高的。 有关面和孔加工的经济精度用机床能达到的位置精度可知，上述技术要求 是可达到的，零件的结构工艺性也是可行的。 3、毛坯分析 3.1 毛坯的选择 根据零件材料确定毛坯为铸件，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。由参 考文献知，用查表法确定各表面的总余量如表所示。此外，为消除残余应力， 铸造后应安排人工时效。 3.2 毛坯图的设计 如何确定毛坯尺寸，也就是如何确定加工余量，对确保加工质量、提高生 产率和降低成本都有重要的意义。余量不能确定过大或是过小，所以应当选择 合适的方法来确定加工余量，保证零件加工各项尺寸及技术指标。同时，选择 合适的尺寸公差对零件加工和零件生产的经济型也有很大的影响。 毛坯选用 HT200，采用铸造所得。因为采用大批生产，产量较大，所以要 采用精度要求较高，生产率要求也较高的制造方法。毛坯尽量少切削，以减少 机械加工，来降低成本。 毛坯图 4、工艺路线拟定 拟定工艺路线包括：定位基准的选择；各表面加工方法的确定；加工阶段 的划分；工序集中程度的确定；工序顺序的安排。这也将是气门摇臂轴支座机 械加工工艺规程设计制定的重点 4.1 定位基准的选择 精基准的选择：连杆盖加工工艺过程的大部分工序都采用统一的定位基准。 端面这样有利于保证连杆盖的加工精度，其余各面，孔的加工也能用它定位， 这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则，而且端面的面积的，定位也比较 稳定，加紧方案也比较简单、可靠、操作方便。 粗基准的选择：选中间的不加工的毛面，可保证对称，有利于加紧。最先 进行机械加工的表面是 22 的上端面，再以 22 的上端面为基准加工下端面。 4.2 加工方法的确定 在市场经济的前提下，一切都是为能创造出更多的财富和提高劳动率为目 的，同样的加工方法的选择一般考虑的是在保证工件加工要求的前提下，译稿 工件的加工效率和经济性，而在具体的选择上，一般根据机械加工资料和工人 的经验来确定。由于方法的多种多样，工人在选择时一般结合具体的工件和现 场的加工条件来确定最佳的加工方案。 同样在该零件的加工方法的选择中，我们考虑了工件的具体情况和我们学 校的具体加工条件，加工方案： 备料 铣 热处理 铣 钻镗钻 去毛刺及 锐边 成品检验 加工表面 表面粗糙度 公差/精度等 级 加工方法 22 上端面 Ra12.5 IT12 粗铣 下端面 Ra6.3 IT12 粗铣-半精铣 28 外圆端面 两端 Ra3.2 IT12 粗铣-半精铣 26 外圆端面 两端 Ra12.5 IT12 粗铣 18 圆柱孔 Ra3.2 IT8平行度 0.05 钻孔-镗孔-扩孔 16 圆柱孔 Ra1.6 IT11平行度 0.05 钻孔-镗孔-扩孔 四处 1×45°倒角 Ra12.5 IT12 半精车 3 油孔 Ra12.5 IT12 钻 5、加工顺序的安排 5.1 选择加工方法 备料：铸件 22 上端面、下端面：铣 28 外圆端面、26 外圆端面：铣 18 孔、16 孔：钻、镗、扩 四处 1×45°倒角：镗 5.2 加工阶段的划分 当零件的加工质量要求较高时,往往不可能用一道工序来满足要求,而要用 几道工序逐步达到所要求的加工质量和合理地使用设备、人力、零件的加工过 程。加工阶段按加工路线分，其中需要注意的是：18 孔、16 孔的两个孔由 于孔的直径较大，故需要先打中心孔，再进行扩孔、镗孔、铰孔。 5.3 工序划分的确定 工序集中与工序分散：工序集中是指将工件的加工集中在少数几道工序内 完成每道工序加工内容较多，工序集中使总工序数减少，这样就减少了安装次 数，可以使装夹时间减少，减少夹具数目，并且利用采用高生产率的机床。工 序分散是将工件的加工分散在较多的工序中进行，每道工序的内容很少，最少 时每道工序只包括一简单工步，工序分散可使每个工序使用的设备，刀具等比 较简单，机床调整工作简化，对操作工人的技术水平也要求低些。 综上所述：考虑到工件是中批量生产的情况，采用工序分散 辅助工序的安排：辅助工序一般包括去毛刺及锐边，倒角，检验等。 5.4 热处理工序的安排 目的是为了消除金属材料在浇注时,因冷却速度快金属材料内部产生的内应力,避免将 金属材料加工成零件后产生因内应力原因的变形,造成不必要的损失.尤其是一些大型的铸 件都要进行时效处理后才能进行进一步的加工. 其处理方法分自然时效和人工时效两种. 自然时效处理是将铸件放在户外,任其日晒雨淋,雷电交加,四季交替.一般周期需要 23 年. 人工时效处理是针对于自然时效法周期长的缺点,使用加热炉摹仿自然状态温度变化进 行时效处理,优点是周期短,效果要比自然时效差. 综合考虑，热处理采用：人工时效处理 5.5、确定加工工艺路线 备料 铣 热处理 铣 钻镗钻 去毛刺及 锐边 成品检验 5.6 拟定加工工艺路线 00备坯：铸造，清砂，检验 05热处理：HB190220（人工时效处理） 10铣削：铣上端面尺寸保证高度 42mm，粗糙度 12.5 15铣削：铣下端面尺寸保证高度 39mm，粗糙度 6.3 20钻削：钻 11mm 通孔，粗糙度 12.5 25铣削：铣端面保证尺寸 39.5±0.1mm，粗糙度 3.2 铣端面保证尺寸 18.5mm，粗糙度 12.5 30铣削：铣端面保证尺寸 37±0.1mm，粗糙度 3.2 铣端面保证尺寸 16mm，粗糙度 12.5 35钻削：钻 16mm 通孔，粗糙度 25 40钻削：钻 14mm 通孔，粗糙度 25 45镗削：镗大孔保证孔径为：17.9mm 铰：铰大孔保证孔径为：18 mm，粗糙度 1.6 镗削：镗小孔保证孔径为：15.9mm 铰：铰小孔保证孔径为：16 mm，粗糙度 1.6 50钻削：用 20mm 的经过加工成 90°的钻头对大孔的两边进行倒角， 角度为：1mm×45° 钻削：用 18mm 的经过加工成 90°的钻头对小孔的两边进行倒角， 角度为：1mm×45° 55钻削：钻 3mm 孔，粗糙度 12.5 60钳工：锐边去毛刺 65检验 5.7 设备、刀具、夹具、量具及辅助工具 备坯 量具：游标卡尺 热处理 量具：游标卡尺 铣削 设备：立式铣床；刀具：端面铣刀；夹具：平口钳；量具：游 标卡尺，标准粗糙度对照样板 铣削 设备：立式铣床；刀具：端面铣刀；夹具：平口钳；量具：游 标卡尺，标准粗糙度对照样板，39mm 的卡规，通端为 39 ， 止端为 39 钻削 设备：钻床；刀具： 11mm 麻花钻；夹具：专用夹具；量具： 标准粗糙度对照样板，11mm 的塞规，通端为 11 ，止端 为 11 铣削 设备：立式铣床；刀具：端面铣刀；夹具：专用夹具；量具： 游标卡尺，标准粗糙度对照样板； 设备：立式铣床；刀具：端面铣刀；夹具：专用夹具；量具： 游标卡尺，标准粗糙度对照样板； 铣削 设备：立式铣床；刀具：端面铣刀；夹具：专用夹具；量具： 游标卡尺，标准粗糙度对照样板； 设备：立式铣床；刀具：端面铣刀；夹具：专用夹具；量具： 游标卡尺，标准粗糙度对照样板；37mm 的卡规，通端为 37 ，止端为 37 ；16mm 的卡规，通端为 16 为 16 ，止端为 16 钻削 设备：钻床；刀具： 16mm 麻花钻；夹具：专用夹具；量具： 游标卡尺，标准粗糙度对照样板， 钻削 设备：钻床；刀具：14mm 麻花钻；夹具：专用夹具；量具： 游标卡尺，标准粗糙度对照样板 镗削 设备：卧式镗床；刀具：通孔镗刀；夹具：专用夹具；量具： 游标卡尺 铰削，设备：立式镗床；刀具：18 mm 机铰刀；夹具：专用 夹具；量具：标准粗糙度对照样板，18mm 的塞规，通端为 18 ，止端为 18 镗削，设备：卧式镗床；刀具：通孔镗刀；夹具：专用夹具； 量具：游标卡尺 铰削，设备：卧式镗床；刀具：16 mm 机铰刀；夹具：专用 夹具；量具：标准粗糙度对照样板，16mm 的塞规，通端为 16 ，止端为 16 钻削 设备：钻床；刀具： 20mm 的经过加工成 90°的麻花钻钻头； 夹具：专用夹具；量具：标准角规 钻削 设备：钻床；刀具：3mm 加长麻花钻；夹具：专用夹具；量具： 游标卡尺，标准粗糙度对照样板，3mm 的塞规，通端为 3 ，止端为 3 钳工 夹具：虎口钳，工具：锉刀 6、工艺设计 6.1 加工余量，工序尺寸，及其公差的确定 工序余量 工序尺寸及公差 加工表面 粗 精 粗 半精 精 22 上端面圆 2.5 mm 41.5±0.125 mm 下端面 0.25 mm 40.25±0.125mm 39±0.125mm 钻 11 孔 0.105 11±0.105mm 28 前端面 2.5 mm 47.25±0.125mm 28 后端面 0.25mm 45±0.125mm 26 前端面 2.5 mm 18.25±0.125mm 26 后端面 0.25mm 16±0.125mm 钻孔 0.1mm 17.9mm 镗孔 0.027mm 18mm18 内孔 铰孔 mm0.2718 钻孔 0.1mm 15.9mm 镗孔 0.11 16mm16 内孔 铰孔 mm0.16 3 油孔 3±0.125 mm 6.2 专用夹具的选用 在铣、镗以及钻 3 的油孔都需要选用专用夹具 7、零件加工工时定额与经济技术分析 7.1 工时定额的计算与说明 7.1.1 热处理 13h 7.1.2 铣 22 上端面圆 切削速度 V=0.96m/s,吃刀深度 =2.5mmpa2.5t 0.72431096h 辅助工时：0.0167h 铣 22 上端面圆总工时：0.016700724h 7.1.3 铣下端面 切削速度 V=0.96m/s,吃刀深度 =2.5mmpa 2.5t 0.72431096h 辅助工时：0.0167h 铣下端面圆总工时：0.016700724h 7.1.4 钻 11 孔 根据机械制造基础课程设计p39 页，高速钢进给量表确定 主轴转速:150r/min；走刀量 f=0.1mm/r；吃刀深度 =39mmpa39t0.4315h 辅助工时：0.0167h 钻 11 孔总工时：0.06h 7.1.5 镗 7.1.5.1 铣 28 两端面 主轴转速:200r/min；吃刀深度 =2.5mmpa1t0.2h 辅助工时：0.0167h 铣 28 两端面总工时：0.0346h 7.1.5.2 打 17mm、15mm 孔的孔 主轴转速:250r/min；走刀量 f=0.2mm/r；吃刀深度 =39mmpa245t0.250h31689 辅助工时：0.0167h×2 打 18mm、16mm 孔的中心孔总工时：0.0506h 7.1.5.3 扩 17.85mm、16.85mm 孔 主轴转速:250r/min；走刀量 f=0.1mm/r；吃刀深度 =39mmpa 45t0.9420h5163 辅助工时：0.0167h×2 扩 18mm、16mm 孔总工时：0.0461h 7.1.5.4 镗 18mm、16mm 孔 主轴转速:250r/min；走刀量 f=0.1mm/r；吃刀深度 =39mmpa645t0.940h713 辅助工时：0.0167h×2 镗 18mm、16mm 孔总工时：0.0461h 7.1.5.5 铰 18mm、16mm 孔 主轴转速:250r/min；走刀量 f=0.1mm/r；吃刀深度 =39mmpa845t0.1520h9163 辅助工时：0.0167h×2 铰 18mm、16mm 孔总工时：0.0537h 7.1.5.6 倒 18mm、16mm 孔两端倒角 主轴转速:250r/min；2t0.5h 辅助工时：0.0167h×2 倒 18mm、16mm 孔两端倒角总工时：0.0384h 镗床加工总工时：0.0346h+0.0506h+0.0461h+0.0461h+0.0537h+0.0384h =0.274h 7.1.4 钻 3mm 油孔216.3t0.185h 辅助工时：0.0167h×2 钻 3mm 油孔总工时：0.0515h 7.1.5 钳工去毛刺 t=0.167h 气门摇臂轴加工总工时： 0.016700724h+0.016700724h+0.06h+0.274h+0.0515h+0.167h=0.5859h 7.2 经费预算 1、棒料原料费用： 材料：灰铸铁 HT200； 铸造：8 元/件（包含材料费） 总费用：10303×8=82424 元 2、热处理： 总共所需时间：10h 5 元/件·次 总共所需费用 51515 元 3、铣削加工： 铣削：20 元/小时 总共所需工时（0.016700724h+0.016700724h）×10303=334.1202h 总共所需费用：6882.404 元 4、镗削加工： 镗削：40 元/小时 总共所需时间 0.274h×10303=2823.022h 总共所需费用：112920.88 元 5、钻削加工： 10 元/小时 总共所需时间（0.06h+0.0515h）×10303=1148.785h 总共所需费用：11487.85h 元 6、钳工去毛刺： 10 元/小时 总共所需时间 0.167h×10303=1720.601h 总共所需费用：17206.01 元 汽车气门摇臂轴支座加工总费用： 82424 元+51515 元+6882.4 元+112920.88 元+11487.85h 元+17206.01 元 =282436.14 元 汽车气门摇臂轴支座加工单件费用： 282436.14 元/10303 件=27.413 元/件 第 40 道工序的夹具设计 第 40 道工序，钻 11MM 孔，该夹具适用于 Z3025 摇臂式钻床。 确定设计方案 从对工件的结构形状分析,该工件底面顶面均以加工过,所以以底 面为定位基准,可限制三个自由度, 28 圆柱右侧用一开口 V 型块定 位，可限制二个自由度，零件左侧用一 V 型块定位夹紧，这样可以 保证定位准确，夹紧可靠。夹具以夹具体安装面，内六角螺钉，定 位销定位，用 T 型槽螺栓连接。 本道工序的夹具应先用手动夹紧，手动回转，使夹具简单，操 作方便。 3.3.2 定位精度分析 表面轮廓是在一次装夹下完成加工的，位置精度由夹具保证。 此外，夹具还应标注形位公差（详见夹具装配图） 3.3.3 操作说明 夹具使用在立式钻床上，加工气门摇臂轴支座的 11MM 孔， 以底面和右侧面的开口 V 型志定位，以左侧 V 型块夹紧，放下铰链 式钻模板，一次钻出，钻完后，打开铰链钻模板，松开左侧 V 型块， 取出工件，这样就行。 总结 到此为止，该零件的机械制造工艺及其夹具设计。从刚开始对制造工艺只 有一点感性认识到现在已熟悉制造工艺的国内外现状及趋势，能对工件确定合 理的工艺方案，对零件的设计制造，机床设备的选用，机械零件的选用及零件 加工工艺过程的说明有了较为深刻的领会，同时对根据加工工艺设计相应的夹 具体也较清楚。 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。 9、参考文献 【1】 金属机械加工工艺人员手册 赵如福编 上海科技出版社 【2】 机械制造工艺简明手册 李益民主编 哈尔滨工业出版社 【3】 机械制造技术课程设计 吴雄彪主编 浙江大学出版社 【4】 机械制造技术 王道宏主编 浙江大学出版社 【5】 机械设计手册（上册） 化学工业出版社 【6】 机械设计手册（软件版） 【7】 互换性与测量技术 郑建中主编 浙江大学出版社 【8】 机械工程材料 许德珠