【K077-3】气门摇臂轴支座工艺及铣Φ26面夹具设计.rar

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K077-3 k077 气门 摇臂 支座 工艺 26 夹具 设计
资源描述:
产品型号 1105 型 零(部)件图号 设计者: 机械加工工序卡片 产品名称 柴油机 零(部)件名称 柴油机气门摇臂支座 共 8 页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 1 粗铣 HT200 毛坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 X52 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 不用 工序工时 工位器具编号 工位器具名称 准终 单件 0.046 工 步 号 工 步 内 容 工艺装备(含:刀具、量 具、专用工具) 主轴转速 r/min 切削速度 m/min 进给量 mm/r 切削深度 mm 进给次数 工 步 工 时 1 粗铣底平面,铣尺寸 39mm 至 42.mm 三面刃铣刀,游标卡尺,专 用夹具 750 117 1.26 2 1 机动 辅助 产品型号 1105 型 零(部)件图号 设计者: 机械加工工序卡片 产品名称 柴油机 零(部)件名称 柴油机气门摇臂轴支座 共 8 页 第 2 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 2 粗铣 HT200 毛坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 X52 1 夹具编号 夹具名称 切削液 通用夹具 不用 工序工时 工位器具编号 工位器具名称 准终 单件 0.022 工 步 号 工 步 内 容 工艺装备(含:刀具、量 具、专用工具) 主轴转速 r/min 切削速度 m/min 进给量 mm/r 切削深度 mm 进给次数 工 步 工 时 1 粗铣 圆柱上端面。2 三面刃铣刀,通用夹具,游 标卡尺 750 117 1.26 2.5 1 机动 辅助 产品型号 1105 型 零(部)件图号 设计者: 机械加工工序卡片 产品名称 柴油机 零(部)件名称 柴油机气门摇臂轴支座 共 8 页 第 3 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 3 粗铣 HT200 毛坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 X52 1 夹具编号 夹具名称 切削液 通用夹具 不用 工序工时 工位器具编号 工位器具名称 准终 单件 0.15 工 步 号 工 步 内 容 工艺装备(含:刀具、量 具、专用工具) 主轴转速 r/min 切削速度 m/min 进给量 mm/r 切削深度 mm 进给次数 工 步 工 时 1 粗铣 28 圆柱上端面端面。 三面刃铣刀,通用夹具,游 标卡尺 750 118 1.26 2.0 1 机动 辅助 2 粗铣 26 圆柱上端面。 三面刃铣刀,通用夹具,游 标卡尺 750 118 1.26 2.5 1 3 粗铣 28 圆柱下端面端面。 三面刃铣刀,通用夹具,游 标卡尺 750 118 1.26 2.0 1 4 粗铣 26 圆柱下端面。 三面刃铣刀,通用夹具,游 标卡尺 750 118 1.26 2.5 1 产品型号 1105 型 零(部)件图号 设计者: 机械加工工序卡片 产品名称 柴油机 零(部)件名称 柴油机气门摇臂轴支座 共 8 页 第 4 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 4 精铣 HT200 毛坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 X52 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 不用 工序工时 工位器具编号 工位器具名称 准终 单件 0.116 工 步 号 工 步 内 容 工艺装备(含:刀具、量 具、专用工具) 主轴转速 r/min 切削速度 m/min 进给量 mm/r 切削深度 mm 进给次数 工 步 工 时 1 精铣底平面,保证尺寸 39mm 。 三面刃铣刀,游标卡尺,专 用夹具 300 47.1 0.804 0.5 1 机动 辅助 产品型号 1105 型 零(部)件图号 设计者: 机械加工工序卡片 产品名称 柴油机 零(部)件名称 柴油机气门摇臂轴支座 共 8 页 第 5 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 5 钻 HT200 毛坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 钻床 Z525 1 夹具编号 夹具名称 切削液 通用夹具 不用 工序工时 工位器具编号 工位器具名称 准终 单件 0.3 工 步 号 工 步 内 容 工艺装备(含:刀具、量 具、专用工具) 主轴转速 r/min 切削速度 m/min 进给量 mm/r 切削深度 mm 进给次数 工 步 工 时 1 钻 11 小孔成。 高速钢锥柄麻花钻,游标卡 尺, 545 0.30 0.26 5.5 1 机动 辅助 产品型号 1105 型 零(部)件图号 设计者: 机械加工工序卡片 产品名称 柴油机 零(部)件名称 柴油机气门摇臂轴支座 共 8 页 第 6 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 6 精铣 HT200 毛坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 X52 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 不用 工序工时 工位器具编号 工位器具名称 准终 单件 0.097 工 步 号 工 步 内 容 工艺装备(含:刀具、量 具、专用工具) 主轴转速 r/min 切削速度 m/min 进给量 mm/r 切削深度 mm 进给次数 工 步 工 时 1 精铣 28 圆柱上端面 三面刃铣刀,游标卡尺,专 用夹具 300 47.1 0.804 0.5 1 机动 辅助 2 翻面精铣 28 圆柱另一端面 三面刃铣刀,游标卡尺,专 用夹具 300 47.1 0.804 0.5 1 产品型号 1105 型 零(部)件图号 设计者: 机械加工工序卡片 产品名称 柴油机 零(部)件名称 柴油机气门摇臂轴支座 共 8 页 第 7 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 7 钻 HT200 毛坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 85×40×40 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 钻床 Z3025 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 不用 工序工时工位器具编号 工位器具名称 准终 单件 1 工 步 号 工 步 内 容 工艺装备(含:刀具、量具、专 用工具) 主轴转速 r/min 切削速度 m/min 进给量 mm/r 切削深度 mm 进给次数 工 步 工 时 1 钻孔 至1.064高速钢锥柄麻花钻,专用夹具 400 17.22 0.26 7 机动 辅助 2 扩孔至 15.8 钻孔 高速钢锥柄麻花钻,专用夹具 630 28.36 0.5 0.9 3 铰孔 1.0 高速钢锥柄麻花钻,内径百分尺, 专用夹具 125 6.66 0.13 0.1 4 钻 至27.086高速钢锥柄麻花钻,专用夹具 400 19.2 0.26 8 5 扩孔至 17.8 高速钢锥柄麻花钻,专用夹具 630 34.6 0.5 0.9 6 铰孔 027.1 高速钢锥柄麻花钻,内径百分尺, 专用夹具 125 7.3 0.13 0.1 产品型号 1105 型 零(部)件图号 共 1 页机械加工工艺过程卡片 产品名称 柴油机 零(部)件名称 气门摇臂支座 第 1 页 材料牌号 HT200 毛坯种类 铸件 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 1 备 注 工 时工 序 号 工序 名称 工 序 内 容 车 间 工 段 设 备 工 艺 装 备 准 终 单件 1 铣 粗铣底平面,以上圆柱端面定位,铣尺寸 39mm 至 42mm。 机 加 X52 专用夹具、错齿三面刃铣刀、 0.046 2 铣 粗铣圆柱上端面,以底面定位。铣尺寸 39mm 至 39.5mm 机 加 X52 通用夹具、错齿三面刃铣刀 0.022 3 铣 粗铣 圆柱两端面,铣尺寸 mm 至 38mm。粗铣281.037 圆柱端面,保证轴向尺寸 16mm。6 机加 X52 通用夹具错齿、三面刃铣刀 0.15 4 铣 精铣底平面,以上圆柱端面定位,保证尺寸 39mm。 机 加 X52 专用夹具错齿、三面刃铣刀 0.116 5 钻 钻 小孔成1 机 加 Z525 通用夹具、锥柄麻花钻 0.3 6 铣 精铣 圆柱端面成,保证尺寸 mm281.037机 加 X52 专用夹具错齿、三面刃铣刀 0.097 7 钻 钻→扩→铰 、 孔成,保证两孔中心距027.1.06 mm,保证 中心与底平面距离5.6027.8 mm, 中心与底平面距离 mm。03241.0 5.49 机 加 Z525 专用夹具、锥柄麻花钻 1 8 倒角 、 两孔两端倒角 °。7.18.  9 钻 钻孔 成 机 加 Z525 专用夹具、锥柄麻花钻 0.01 10 钳 去毛刺、锐边。 11 检 终检、入库。 0.03 0.3 摘 要 机械加工行业作为一个传统而富有活力的行业,近十几年取得了突飞猛进的发展, 在新经济时代,行业呈现了新的发展趋势,由此对其它的质量,性能要求有了新的变化 。现在机械加工行业发生着结构性变化,工艺工装的设计与改良已成为企业生存和发展 的必要条件,工艺工装的设计与改良直接影响加工产品的质量与性能。 本文首先介绍了气门摇臂轴支座的作用和工艺分析,其次确定毛坯尺寸,然后进行 了工艺规程设计,最后进行夹具设计。此次设计是对气门摇臂轴支座的加工工艺和夹具 设计,其零件为铸件,具有体积小,零件结构简单的特点,由于面比孔易加工,在制定 工艺规程时,就先加工面,再以面为基准来加工其它,其中各工序夹具都采用专用夹具 ,其机构设计简单,方便且能满足要求。 关键词:气门摇臂轴支座;工艺分析 ;工艺规程设计 ;夹具设计 I 目 录 摘 要 V 目 录 .VI 1 绪论 .1 1.1 本课题的研究内容和意义 1 1.2 国内外的发展概况 1 1.3 本课题应达到的要求 2 2 气门摇臂轴支座主要结构的机械设计 .3 2.1.零件的工艺分析及生产类型的确定 3 2.1.1 零件的作用 .3 2.1.2 零件的工艺分析 3 2.1.3 确定零件的生产类型 4 2.2 选择毛坯种类,绘制毛坯图 .5 2.2.1 选择毛坯种类 5 2.2.2 确定毛坯尺寸及机械加工总余量 5 2.2.3 设计毛坯图 6 2.2.4 绘制毛坯图 6 2.3 选择加工方法,制定工艺路线 .7 2.3.1 定位基准的选择 7 2.3.2 零件的表面加工方法的选择 7 2.3.3 加工阶段的划分 .8 2.3.4 工序的集中与分散 .8 2.3.5 工序顺序的安排 .8 2.3.6 确定工艺路线 9 2.3.7 加工设备及工艺装备选择 10 2.3.8 工序间加工余量的确定 .11 2.3.9 切削用量以及基本时间定额的确定 .12 3 气门摇臂轴支座零件专用夹具的设计 .23 3.1 确定夹具的结构方案 .23 3.1.1 确定定位方案,选择定位元件 23 3.1.2 确定导向装置 24 3.1.3 确定夹紧机构 24 3.1.4 确定辅助定位装置 25 3.2 设计夹具体 .25 4 总结与展望 26 致 谢 .27 参考文献 .28 0 1 绪论 1.1 本课题的研究内容和意义 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。 1.2 国内外的发展概况 随着现代社会进程的加快,柴油机发挥的社会作用不可估量,特别是在社会工业化 之后,柴油机作为动力内燃机的一种,在社会的各个领域无处不在,工业、农业、汽车、 船舶、公路工程、港口工程等,在这些领域里柴油机发挥着巨大的作用,为社会创造着 巨大的效益。在这领域中,柴油机所发挥的作用也是不尽相同,所以根据作用的需要, 柴油机也被设计出了很多种型号,各种型号功率不同,发挥的作用大小也就不一样,创 造出的价值也不一样。但是柴油机的污染排放也是一个不小的社会问题,随着社会的发 展,人类对生活质量要求的提高,预示着人类对空气质量的要求也在提高,而高污染排 放的柴油机必定不能满足人类的这一生活需求,但是柴油机已经是社会发展不可缺少的 一个重要零部分,彻底取代柴油机在目前的技术条件下似乎还不太可能。人类的智慧永 远是无法估量的,现代的设计师们正在朝着设计出高效率,低排放,质量轻,生产简单 的柴油机这一目标奋斗着,而这一目标也将越来越近。随着社会的需要,各种型号不一, 功率不一的柴油机生产数量将不断的增长,而气门摇臂轴支座是柴油机上不可或缺的一 个零件,也就是意味着气门摇臂轴支座的生产数量也将是与日俱增,为了创造出更大的 效益,设计出轻便,经久耐用,便于生产的气门摇臂轴支座这一零件是很有必要的。 柴 油 机 具 有 热 效 率 高 的 显 著 优 点 , 其 应 用 范 围 越 来 越 广 。 随 着 强 化 程 度 的 提 高 , 柴 油 机 单 位 功 率 的 重 量 也 显 著 降 低 。 为 了 节 能 , 各 国 都 在 注 重 改 善 燃 烧 过 程 , 研 究 燃 用 低 质 燃 油 和 非 石 油 制 品 燃 料 。 此 外 , 降 低 摩 擦 损 失 、 广 泛 采 用 废 气 涡 轮 增 压 并 提 高 增 压 度 、 进 一 步 轻 量 化 、 高 速 化 、 低 油 耗 、 低 噪 声 和 低 污 染 , 都 是 柴 油 机 的 重 要 发 展 方 向 。 摇臂零件工艺及工装设计 1 1.3 本课题应达到的要求 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。 2 2 气门摇臂轴支座主要结构的机械设计 2.1.零件的工艺分析及生产类型的确定 2.1.1 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。 图 2.1 气门摇臂轴支座零件图 2.1.2 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1 摇臂零件工艺及工装设计 3 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28 451 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118 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,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。 4. 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26 451 的通孔, 的通孔同样也是本零件加工一个比较重要的部分,观察零件图就可以知11 道, 的孔要求的表面粗糙度和位置精度和 的通孔一样都是比较高的, 的通孔816 表面粗糙度为 1.6,孔的轴线与 36mm 的地面的平行度为 0.05; 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,2 因此都不需要精加工来达到要求,而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21 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86168和 比较高的空,最后翻转零件,深孔加工出 的斜油孔。3 2.1.3 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: (2.1) (1%)abNQmab式 中 -零 件 的 生 产 纲 领产 品 的 年 产 量 ( 台 、 辆 /年 ) 每 台 ( 辆 ) 产 品 中 该 零 件 的 数 量 ( 件 /台 、 辆 )-备 品 率 , 一 般 取 2-4 废 品 率 , 一 般 取 0.37% 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, 4 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。 2.2 选择毛坯种类,绘制毛坯图 2.2.1 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。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。 2.2.2 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《机械制造工艺设计手册》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 摇臂零件工艺及工装设计 5 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1.6Ram1.6a 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8和  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: 表 2-1 毛坯尺寸及机械加工总余量表 加工 表面 基本 尺寸 铸件尺寸 公差 机械加工总余 量 铸件 尺寸 上端面239m2.6 4 471.3 下端面36m2.6 4 前端面872.6 4 5. 后端面232.6 4 413 前端面162.2 4 2. 后端面6m2.2 4 2.2.3 设计毛坯图 1 确定铸造斜度 根据《机械制造工艺设计简明手册》 [13]表 2.2-6 本零件毛坯砂型铸 造斜度为 ~ 。035 2 确定分型面 由于毛坯形状对称,且最大截面在中间截面,为了起模以及便于发现 上下模在铸造过程中的错移,所以选择前后对称中截面为分型面。 3 毛坯的热处理方式 为了去除内应力,改善切削性能,在铸件取出后进行机械加工前应当做时效 处理。 6 2.2.4 绘制毛坯图 图 2.1 气门摇臂轴支座毛坯图 2.3 选择加工方法,制定工艺路线 2.3.1 定位基准的选择 定位基准的选择在工艺规程制定中直接影响到工序数目,各表面加工顺序,夹具结 构及零件的精度。 定位基准分为粗基准和精基准,用毛坯上未经加工的表面作为定位基准成为粗基准, 使用经过加工表面作为定位基准称为精基准。在制定工艺规程时,先进行精基准的选择, 保证各加工表面按图纸加工出来,再考虑用什么样的粗基准来加工精基准。 1.粗基准的选择原则 为保证加工表面与不加工表面之间的位置精度,则应以不加工表面为粗基准。若工 件上有很多歌不加工表面,应选其中与加工表面位置精度要求较高的表面为粗基准。 为保证工件某重要表面的余量均匀,应选重要表面为粗基准。 应尽量选光滑平整,无飞边,浇口,冒口或其他缺陷的表面为粗基准,以便定位准确, 夹紧可靠。粗基准一般只在头道工序中使用一次,应精良避免重复使用。 2.精基准的选择原则 “基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准,避免基准不重合 引起的定位误差。 “基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位,以保证各表面的 位置精度,避免因基准变换产生的误差,简化夹具设计与制造。 “自为基准“原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀,应选该加 工表面本身为精基准,该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。 “互为基准“原则 当两个表面相互位置精度及尺寸、形状精度都要求较高时,可 采用“互为基准”方法,反复加工。 摇臂零件工艺及工装设计 7 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1861 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186 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1 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28 基准。 2.3.2 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: 表 2-2 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/ m加工方案 上端面2IT14 12.5 粗铣 36mm 下端面 IT12 6.3 粗铣→半精铣 前端面8IT11 3.2 粗铣→半精铣 后端面 IT11 3.2粗铣→半精铣 前端面26IT14 12.5 m粗铣 后端面 IT14 12.5 粗铣 通孔1IT14 12.5 钻 偏 内孔30IT14 12.5钻 通孔.278IT8 1.6 钻→扩→粗铰→精铰 通孔0.16IT8 1.6 m钻→扩→粗铰→精铰 2.3.3 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 下端面和 通孔加工出来,1 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;然后粗铣粗 基准 上端面、 外圆前后端面、 外圆前后端面,在半精加工阶段,完成对22826 外圆前后端面的半精铣,钻→扩→粗铰→精铰出 通孔和 通孔,并钻出8 0.27180.16 8 偏 内孔。301 2.3.4 工序的集中与分散 本零件采用工序集中原则安排零件的加工工序。本零件气门摇臂轴支座的生产类型 为大批量生产,可以采用各种机床配以专用工具、夹具、以提高生产率;而且运用工序 集中原则使工件的装夹次数少,不但可缩短辅助时间,而且由于在一次装夹中加工了许 多表面,有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。 2.3.5 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,后安排精加工工序。 (3)遵循“先主后次”原则,先加工主要表面 和 外圆前后端面, 通2860.16 孔, 通孔,后加工次要表面 偏 内孔。0.2718 301 (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。60.160.278 2.热处理工序 机械加工前对铸件毛坯进行时效处理,时效处理硬度 HBS187-220,时效处理的主要目 的是消除铸件的内应力,稳定组织和尺寸,改善机械性能,这样可以提高毛坯进行加工 的切削性能。 3.辅助工序 毛坯铸造成型后,应当对铸件毛坯安排清砂工序,并对清砂后的铸件进行一次尺寸检 验,然后再进行机械加工,在对本零件的所有加工工序完成之后,安排去毛刺、清洗、 终检工序。 2.3.6 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: 摇臂零件工艺及工装设计 9 图 2.2 定位面,加工面代号指示图 工序Ⅰ:铸造; 工序Ⅱ:清砂,检验; 工序Ⅲ:时效处理 HBS187-220 工序Ⅳ:以 36mm 下底面 C 以及 外圆端面 G 或 F 定位,粗铣 上端面 A; 282 工序Ⅴ:以粗铣后的 上端面 A 以及 外圆端面 G 或 F 定位,粗铣 36mm 下底面 C;半精铣 36mm 下底面 C; 工序Ⅵ:以加工后的 36mm 下端面 C,36mm 底座左端面 B 以及 端面 G 或 F 定位,钻8 通孔;1 工序Ⅶ:以加工后的 内孔表面 H,以加工后的 36mm 下端面 C 以及 后端面 G 定位,1 2 粗铣 前端面 F,粗铣 前端面 I,半精铣 前端面 F; 28262 工序Ⅷ: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,8 粗铣 后端面 J,粗铣 后端面 G,半精铣 后端面 G;688 工序Ⅸ: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,1 2 钻→扩→粗铰→精铰 通孔,并倒角;0.27 工序Ⅹ: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, 8 10 钻→扩→粗铰→精铰 通孔,并倒角;0.16 工序Ⅺ:以 上端面 A 偏 以及 端面 G 或 F 定位,钻 偏 内孔;228301 工序Ⅻ:钳工去毛刺,清洗; 工序ⅩⅢ:终检。 2.3.7 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Ⅰ 铸 游标卡尺 工序Ⅱ 检 游标卡尺 工序Ⅲ 热处理 (免填) 游标卡尺 摇臂零件工艺及工装设计 11 工序Ⅳ 铣 卧式铣床 X61 硬质合金端铣刀 游标卡尺 工序Ⅴ 铣 卧式铣床 X61 硬质合金端铣刀 游标卡尺 工序Ⅵ 钻 立式钻床 Z525 直柄麻花钻 11卡尺、塞规 工序Ⅶ 铣 卧式铣床 X61 硬质合金端铣刀 游标卡尺 工序Ⅷ 铣 卧式铣床 X61 硬质合金端铣刀 游标卡尺 工序Ⅸ 钻 TX617 卧式镗床 麻花钻、扩钻、机 用铰刀 内径千分尺,塞规 工序Ⅹ 钻 TX617 卧式镗床 麻花钻、扩钻、机 用铰刀 内径千分尺,塞规 工序Ⅺ 钻 立式钻床 Z525 直柄麻花钻 3塞规 工序Ⅻ 钳 游标卡尺 工序ⅩⅢ 检 (免填) 内径千分尺、游标 卡尺、塞规 2.3.8 工序间加工余量的确定 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》 [3]表 2-28,表 2-35,并综合对毛坯尺寸 以及已经确定的机械加工工艺路线的分析,确定各工序间加工余量如下表: 表 2-4 机械加工工序间加工余量表 工序号 工步号 工步内容 加工余量/mm 工序Ⅳ 1 粗铣 上端面 A22 1 粗铣 36mm 下底面 C 3工序Ⅴ 2 半精铣 36mm 下底面 C 1 工序Ⅵ 1 钻 通孔111 工序Ⅶ 1 粗铣 前端面 F283 12 2 粗铣 前端面 I262 3 半精铣 前端面 F81 1 粗铣 后端面 J6 2 2 粗铣 后端面 G2 3 工序Ⅷ 3 半精铣 后端面 G81 1 钻 的通孔7 17 2 扩孔至 1.50.85 3 粗铰至 940.09工序Ⅸ 4 精铰至 8H0.06 1 钻 通孔 15 2 扩孔至 15. 0.85 3 粗铰至 90.10工序Ⅹ 4 精铰至 60.05 工序Ⅺ 1 钻 偏 内孔0 3 2.3.9 切削用量以及基本时间定额的确定 工序Ⅵ 粗铣 上端面 A2 (1)切削深度 ap=2mm。 (2)进给量的确定 此工序选择 YG6 硬质合金端铣刀,查表选择硬质合金端铣刀的 具体参数如下:D=80mm, =70mm,d=27mm, L=36mm, =30mm,齿数 z=10,根1D1L 据所选择的 X6125 卧式铣床功率为 4KW,查《机械制造工艺设计手册 》表 5-146,得 fz= 0.12~0.2 取 fz=0.20mm/r 。0.2/fmr (3)切削速度的确定 根据所知的工件材料为 HT200,硬度 HBS187-220,根据《机 械加工工艺师手册》 [10]表 30-23,选择切削速度 =65m/min。cv 计算主轴转速 ,查《机械制造工艺设计手册》表 4-18 得651028/in3.4nr n=255r/min,然后计算实际 (2.2)53.1406/mincv (4)基本时间的确定 铣削常用符号如下: ——工作台的水平进给量,mm/minMzf ——工作台的进给量,mm/min, Mzfn 摇臂零件工艺及工装设计 13 ——铣削宽度,mmea ——铣削深度,mmp d——铣刀直径,mm 查《机械制造技术基础课程设计指南》 [2]表 2-28 得此工序机动时间计算公式: (2.3)12jMz llTf 根据铣床的数据,主轴转速 n=255r/min,工作台进给量 = 。Mf0.2150/minzn 根据机床说明书取 =480mm/min;切削加工面 L=22mmMf 根据《机械加工工艺师手册》 [10],表 30-9 查得 =7,12l 。1290.6in48jMzlTf 工序Ⅴ 加工 36mm 下端面 1.工步一 粗铣 36mm 下底面 C (1)切削深度 。3pam (2)进给量的确定 此工序选择 YG6 硬质合金端铣刀,查表选择硬质合金端铣刀的 具体参数如下:
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