气门摇臂轴支座说明书及工序卡

气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

目录

1 绪论............................................................... 1 1.1本设计的内容及意义 ............................................. 1 2 气门摇臂轴支座的机械加工工艺规程设计.............................. 2 2.1.零件的工艺分析及生产类型的确定 ................................. 2 2.2 选择毛坯种类确定加工余量 ....................................... 4 2.3绘制毛坯图 ..................................................... 6 2.4 选择加工方法，制定工艺路线 ..................................... 7 3专用夹具的设计 .................................................... 28 3.1 确定夹具的结构方案 ............................................ 28 3.2设计夹具体 .................................................... 29 4总结 .............................................................. 30 5参考文献 .......................................................... 31

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气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

1 绪论

1.1本设计的内容及意义

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。

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。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。

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2 气门摇臂轴支座的机械加工工艺规程设计

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

2

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气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

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. ?22外圆的上端面以及与此孔相通的?11通孔，粗糙度均为12.5；

2. 36mm下端面，根据零件的总体加工特性，366mm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. ?28外圆的前后端面，粗糙度为12.5；前后端面倒1?45?的角，粗糙度为12.5；以及?18的通孔，在这里由于?18通孔所要求的精度较高，因此该孔的的加工是一个难点，其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. ?26的前后端面，粗糙度为2.5；前后端面倒1?45?的角，粗糙度为12.5；以及?16的通孔，?16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道，?16的孔要求的表面粗糙度和位置精度和?18的通孔一样都是比较高的，?16的通孔表面粗糙度为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?22上端面的表面粗糙度要求都不是很高，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?22上端面，并钻出

?11的通孔，然后再以这先加工出来的几个表面为基准定位，加工出?28和?26的外圆端面，并钻出?18和?16这两个精度要求比较高的空，最后翻转零件，深孔加工出?3的斜油孔。

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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：

N?Qm(1?a%)(1?b%)式中 N----零件的生产纲领 Q----产品的年产量（台、辆/年） a%---备品率，一般取2%-4% b%---废品率，一般取0.3%-0.7%

m----每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、辆）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。

而本次零件气门摇臂轴支座的的生产类型为大批量生产。

2.2 选择毛坯种类确定加工余量

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。为了提高毛坯的制造质量，可以减少机械加工劳动量，降低机械加工成本，但往往会增加毛坯的制造成本。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

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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?11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。

?0.11 （3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面?28和?26外圆前后端面，?160通孔，?180?0.027通孔，后加工次要表面?3偏10内孔。

0 （4）遵循“先面后孔”原则，先加工36mm下端面，?22上端面，后加工?11通孔；先加工?28和?26外圆前后端面，后加工?160 2．热处理工序

?0.11通孔，?180?0.027通孔。

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：

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图2.3 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?28外圆端面G或F定位，粗铣?22上端面A； 工序Ⅴ：以粗铣后的?22上端面A以及?28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?28端面G或F定位，

钻?11通孔；

工序Ⅶ：以加工后的?11内孔表面H，以加工后的36mm下端面C以及?28后端面G

定位，粗铣?28前端面F，粗铣?26前端面I，半精铣?28前端面F；

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工序Ⅷ：以加工后的?11内孔表面H，以加工后的36mm下端面C以及?28前端面

定位F，粗铣?26后端面J，粗铣?28后端面G，半精铣?28后端面G；

工序Ⅸ：以加工后的?11内孔表面H，以加工后的36mm下端面V，?28端面G或F

?0.027定位,钻→扩→粗铰→精铰?180通孔，并倒角；

工序Ⅹ：以加工后的?11内孔表面G，以加工后的36mm下端面C，?28端面G或F

?0.11定位, 钻→扩→粗铰→精铰?160通孔，并倒角；

工序Ⅺ：以?22上端面A偏100以及?28端面G或F定位，钻?3偏100内孔； 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。

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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 工序Ⅰ 铸 工序Ⅱ 检 工序Ⅲ 热处理 工序Ⅳ 铣 工序Ⅴ 铣 工序Ⅵ 钻 工序Ⅶ 铣 工序Ⅷ 铣 工序Ⅸ 钻 X5325B X5325B Z3032*10/1 X5325B X5325B Z3032*10/1 硬质合金端铣刀 硬质合金端铣刀 直柄麻花钻?11 硬质合金端铣刀 硬质合金端铣刀 麻花钻、扩钻、机用铰刀 麻花钻、扩钻、机用铰刀 直柄麻花钻?3 （免填） 机床设备 刀具 量具 游标卡尺 游标卡尺 游标卡尺 游标卡尺 游标卡尺 卡尺、塞规 游标卡尺 游标卡尺 内径千分尺，塞规 工序Ⅹ 钻 工序Ⅺ 钻 工序ⅩⅢ 检 Z3032*10/1 Z3032*10/1 内径千分尺，塞规 塞规 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》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 工序Ⅳ 工序Ⅴ 工步号 1 1 2 工步内容 粗铣?22上端面A 粗铣36mm下底面C 半精铣36mm下底面C 加工余量/mm 4 3 1 [3]

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工序Ⅵ 1 1 钻?11通孔 粗铣?28前端面F 粗铣?26前端面I 半精铣?28前端面F 粗铣?26后端面J 粗铣?28后端面G 半精铣?28后端面G 钻?17的通孔 扩孔至?17.85 粗铰至?17.94 精铰至?18H9 钻?15通孔 扩孔至?15.85 粗铰至?15.95 精铰至?16H9 钻?3偏100内孔

11 3 4 1 4 3 1 17 0.85 0.09 0.06 15 0.85 0.10 0.05 3 工序Ⅶ 2 3 1 工序Ⅷ 2 3 1 2 工序Ⅸ 3 4 1 2 工序Ⅹ 3 4 工序Ⅺ 1 2.3.9切削用量以及基本时间定额的确定 工序Ⅵ 粗铣?22上端面A （1） 切削深度 ap?4mm。

（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，D1=70mm，d=27mm，L=36mm，L1=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查《机械制造技术基

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械加工工艺师手册》速n?[10]

表30-23，选择切削速度vc=65m/min。计算主轴转

65?1000[3]

?258r/min，查《机械制造技术基础课程设计指导教程》

3.14?80255?3.14?80表4-18得n=255r/min，然后计算实际vc??64m/min。

1000（4） 基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》表2-28得此工

序机动时间计算公式：

[2]

l?l1?l2Tj?

fMz根据铣床的数据，主轴转速

n=255r/min，工作台进给量

fM=fz?z?n?0.2?10?255?510mm/min

根据机床说明书取

fM=480mm/min；切削加工面L=28mm

[10]

根据《机械加工工艺师手册》

，表30-9查得l1?l2=7，

Tj?l?l1?l235??0.07min fMz480工序Ⅷ 粗铣以及半精铣端面 1. 工步一 粗铣?26后端面J （1） 切削深度 ap?4mm。

（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，D1=70mm，d=27mm，L=36mm，L1=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查《机械制造技术基础课程设计指南》

[2]

?0.0m9mz表5-146，得fz?0.20 / 取fz=0.20mm/r

f?0.20?10?2mm/r。

（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》速n?[10]

表30-23，选择切削速度vc=65m/min。计算主轴转

65?1000[3]

?258r/min，查《机械制造技术基础课程设计指导教程》

3.14?80第 页 共 32 页 20

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表4-18得n=255r/min，然后计算实际vc?255?3.14?80?64m/min。

1000[2]

（4） 基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》表2-28得此工

序机动时间计算公式：

Tj?l?l1?l2 fMzn=255r/min，工作台进给量

根据铣床的数据，主轴转速

fM=fz?z?n?0.2?10?255?510mm/min

根据机床说明书取

fM=480mm/min；切削加工面L=26mm

[10]

根据《机械加工工艺师手册》

，表30-9查得l1?l2=7，

Tj?l?l1?l233??0.07min fMz4802. 工步二 粗铣?28后端面G （1） 切削深度 ap?3mm。

（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，D1=70mm，d=27mm，L=36mm，L1=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查《机械制造技术基础课程设计指南》

[2]

?0.0m9mz表5-146，得fz?0.20 / 取fz=0.20mm/r

f?0.20?10?2mm/r。

（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》速n?[10]

表30-23，选择切削速度vc=65m/min。计算主轴转

65?1000[3]

?258r/min，查《机械制造技术基础课程设计指导教程》

3.14?80255?3.14?80?64m/min。 表4-18得n=255r/min，然后计算实际vc?1000（4） 基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》表2-28得此工

序机动时间计算公式：

[2]

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Tj?l?l1?l2 fMzn=255r/min，工作台进给量

根据铣床的数据，主轴转速

fM=fz?z?n?0.2?10?255?510mm/min

根据机床说明书取

fM=480mm/min；切削加工面L=28mm

[10]

根据《机械加工工艺师手册》

，表30-9查得l1?l2=7，

Tj?l?l1?l235??0.07min fMz4803.工步三 半精铣?28后端面G （1） 切削深度 ap?1mm。

（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，D1=70mm，d=27mm，L=36mm，L1=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-146，得fz?0.20?0.09mm/z 取fz=0.20mm/r

f?0.20?10?2mm/r。

[2]

（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》速n?[10]

表30-23，选择切削速度vc=65m/min。计算主轴转

65?1000[3]

?258r/min，查《机械制造基础课程设计基础教程》表

3.14?80255?3.14?804-18得n=255r/min，然后计算实际vc??64m/min。

1000（4） 基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》表2-28得此工

序机动时间计算公式：

[2]

Tj?l?l1?l2 fMzn=255r/min，工作台进给量

根据铣床的数据，主轴转速

fM=fz?z?n?0.2?10?255?510mm/min

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根据机床说明书取

fM=480mm/min；切削加工面L=28mm

[10]

根据《机械加工工艺师手册》

，表30-9查得l1?l2=7，

Tj?l?l1?l235??0.07min fMz480工序Ⅸ 钻→粗铰→精铰?18的孔 1. 工步一 钻?17的通孔 （1） 切削深度ap?17mm。

（2） 进给量和切削速度的确定 根据此孔最终要求的表面粗糙度的要求，确定

钻头为硬质合金直柄麻花钻，查表选择如下参数钻头：

d?17mm,l?184mm,l1?125mm，查表《机械制造技术基础课程设计指南》

[2]

表5-134，查得，f?0.08~0.16mm/r，取f?0.1，查得mm/r/mivc?60m/min，根据以上数据计算主轴转速，

vc?50~7m0n?60?1000[10]查《机械加工工艺师手册》表10-2，查TX617?1124r/min，

3.14?17100?03.?1417。?53m/min

1000[2]

卧式镗床主轴转速表，取n?100r0/m，in再计算实际切削速度

vc?（3） 基本时间的确定 首先查《机械制造技术基础课程设计指南》表2-26，

查得钻削机动时间计算公式，Tj?l?l1?l2D，l1?cot???(1~2)，l2=f?n2[10]

（1~4），钻孔深度l?37mm，l1?3，l2?5，见《机械加工工艺师手册》表28-42，所以Tj?l?l1?l245??0.33min. f?n1360?0.12. 工步二 粗铰至?17.94 （1） 切削深度ap?0.09mm。

（2） 进给量和切削速度的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》表

[2]

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5-93，确定钻头为硬质合金直柄机用铰刀，参数如下

d?18mm,?L182mm?,l5mm，查《机械制造技术基础课程设计指南》

[2]

表5-136，查得进给量f?0.2~0.4mm/r，取f=0.3mm/r，因为此工步为粗铰，查得vc?60~80m/min，取vc?60m/min，根据以上数据计算主轴转速n?60?1000[10]

?1061r/min，查《机械加工工艺师手册》表10-2，查

3.14?181000?3.14?18?56m/min。

1000[3]

TX617卧式镗床主轴转速表，取n?1000r/min，再根据主轴转速计算实际的切削速度vc?（3） 基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-26，

得扩孔，铰孔工序下的机动时间计算公式：Tj?l?l1?l2，

f?nl1?D?d1cot???(1~2)，l2?2~4mm，扩通孔长度l?37,l1?3,l2?3，2[10]

Tj?见《机械加工工艺师手册》表28-42，

l?l1?l243??0.43min. f?n1000?0.13. 工步四 精铰至?18H9 （1） 切削深度ap?0.06mm。

（2） 进给量和切削速度的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》表

5-93，确定钻头为硬质合金直柄机用铰刀，参数如下

d?18mm,?L182mm?,l5mm，查《机械制造技术基础课程设计指南》

[2][2]

表5-136，查得进给量f?0.2~0.4mm/r，取f?0.2mm/r，因为此工步为精铰，查得vc?6~10m/min，取vc?6m/min，根据以上数据计算主轴转速n?6?1000[10]

?106.2r/min，查《机械加工工艺师手册》表10-2，查

3.14?1880?3.14?18?4.5m/min。

1000[3]

TX617卧式镗床主轴转速表，取n?80r/min，再根据主轴转速计算实际的切削速度vc?（3） 基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-26，

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