气门摇杆轴支座机械加工工艺规程及工艺装备设计.doc

1、气 门 摇 杆 轴 支 座 机 械 加 工 工 艺 规 程 及 工 艺 装 备 设 计1、 零 件 的 工 艺 分 析 及 生 产 类 型 的 确 定1.1 零 件 用 途气 门 摇 杆 轴 支 座 是 柴 油 机 一 个 主 要 零 件 。 是 柴 油 机 摇 杆 座 的 结 合 部 ，20（ +0.10+0.16） 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 。 汽 缸 盖 内 每 缸 四 阀 使 燃

2、烧 室 充 气 最 佳 ， 气 门由 摇 杆 凸 轮 机 构 驱 动 ， 摩 擦 力 小 且 气 门 间 隙 由 液 压 补 偿 。 这 种 结 构 可 能减 小 燃 油 消 耗 并 改 善 排 放 。 另 外 一 个 优 点 是 减 小 噪 音 ， 这 种 结 构 使 3.0升 的 TDI 发 动 机 运 转 极 端 平 稳 。1.2 零 件 的 工 艺 分 析其 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 上 主 要 加 工 面 为 上

3、 端面 ， 下 端 面 ， 左 右 端 面 ， 2-13mm 孔 和 20（ +0.1+0.06） mm 以及 3mm 轴 向 槽 的 加 工 。 20（ +0.1+0.06） mm 孔 的 尺 寸 精 度 以 及 下端 面 0.05mm 的 平 面 度 与 左 右 两 端 面 孔 的 尺 寸 精 度 ， 直 接 影 响 到 进 气 孔与 排 气 门 的 传 动 精 度 及 密 封 ， 213mm 孔 的 尺 寸 精 度 ， 以 上 下 两 端面 的 平 行 度 0.05mm。 因 此 ， 需 要 先 以 下 端 面 为 粗 基 准 加 工 上 端 面 ， 再 以上 端 面 为 粗 基 准 加

4、 工 下 端 面 ， 再 把 下 端 面 作 为 精 基 准 ， 最 后 加 工20（ +0.1+0.06） mm 孔 时 以 下 端 面 为 定 位 基 准 ， 以 保 证 孔 轴 相 对下 端 面 的 位 置 精 度 。由 参 考 文 献 （ 1） 中 有 关 孔 的 加 工 的 经 济 精 度 机 床 能 达 到 的 位 置 精 度 可知 上 述 要 求 可 以 达 到 的 零 件 的 结 构 的 工 艺 性 也 是 可 行 的 。21.3气 门 摇 杆 轴 支 座 的 主 要 技 术 要 求 ：表 2-1 气 门 摇 杆 轴 支 座 主 要 技 术 要 求加 工 表 面 尺 寸 及 偏

5、 差/mm 公 差 及 精 度等 级 表 面 粗 糙 度 Ra/ m 形 位 公 差 /mm左 端 面 32 IT7 1.6/ 0.06 A右 端 面 32 IT7 1.6/ 0.06 A上 端 面 40( )8.1IT10 12.5 13 孔 2 13 IT10 12.5 20 孔 20( ).6IT12 12.5下 底 端 面 50 IT9 6.3 / 0.05 A 3 通 3 IT12 12.5R10 外 表 面 R10 IT13 12.5R8 外 表 面 R8 IT13 12.5渐 深 槽 孔 面 R 3 IT13 12.5注 ： 1、未注明铸造圆角为 R - R34522、材料：HT

6、20031.4 确 定 生 产 类 型 ：已知此气 门 摇 杆 轴 支 座 零件的生产纲领为 N=6000 件/年，重量为 3kg，由查 机 械 制 造 工 艺 设 计 简 明 手 册 第 2 页 表 1.1-2， 可 确 定 该 零 件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。参考文献 典 型 零 件 机 械 加 工 生 产 实 例 表 2.312；该种铸造公差等级为 CT1011，MA-H 级。所 以 初 步 确 定 工 艺 安排 为 ： 划 分 加 工 阶 段 ； 工 序 适 当 集 中 ； 加 工 设 备 以 通 用 设 备 为

7、主 ， 采 用专 用 夹 具 。2、 确 定 毛 坯 、 绘 制 毛 坯 简 图2.1 确 定 毛 坯 种 类 ：零 件 材 料 为 HT200。 考 虑 零 件 在 机 床 运 行 过 程 中 所 受 冲 击 不 大 ， 零件 结 构 又 比 较 简 单 ， 生 产 类 型 为 大 批 生 产 ， 故 选 择 砂型机器造型铸 件毛 坯 。 查 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 指 南 第 120 页 表 5-3 选 用 铸件 尺 寸 公 差 等 级 为 CT-10。2.2 确 定 毛 坯 的 尺 寸 公 差 和 机 械 加 工 余 量 ：查 机 械 制 造 技 术 基 础 课

8、程 设 计 指 南 ， 选 用 加 工 余 量 为 MA-H级 ， 并 查 表 2.2-4 确 定 各 个 加 工 面 的 铸 件 机 械 加 工 余 量 ， 铸 件 的 分 型 面的 选 用 及 加 工 余 量 ， 如 下 表 所 示 ：项 目 /mm 机 械 加 工 余 量 /mm 尺 寸 公 差/mm备 注1952.3表 2-3 32 上 端 面 1.4 表 2-4495.123表 2-3支 座 下 底 端 面1.4 表 2-4425.176表 2-3 32 左 右 端 面0.5 表 2-4075.1324表 2-3 20 孔 内 表 面0.5 表 2-42.3 绘 制 毛 坯 简 图

9、：25两 端380.8410.51.41.40.519 1.4451453、 拟 定 零 件 工 艺 路 线3.1 定 位 基 准 的 选 择 ：粗 基 准 的 选 择 ： 以 零 件 的 底 面 为 主 要 的 定 位 粗 基 准 ， 以 两 个 旁 孔 外圆 表 面 为 辅 助 粗 基 准 。精 基 准 的 选 择 ： 考 虑 要 保 证 零 件 的 加 工 精 度 和 装 夹 准 确 方 便 ， 依 据“基 准 重 合 ”原 则 和 “基 准 统 一 ”原 则 ， 以 粗 加 工 后 的 底 面 为 主 要 的 定位 精 基 准 ， 以 两 个 旁 孔 外 圆 柱 表 面 为 辅 助 的

10、 定 位 精 基 准 。 下 端 面 既 是装 配 基 准 又 是 设 计 基 准 ， 用 它 作 为 精 基 准 ， 面 积 大 定 位 稳 定 可 靠 ；3.2 表 面 加 工 方 法 的 确 定 ：根 据 气 门 摇 杆 轴 支 座 零 件 图 上 各 加 工 表 面 的 尺 寸 精 度 和 表 面 粗 糙 度 ， 确定 加 工 件 各 表 面 的 加 工 方 法 如 表加 工 表 面 尺 寸 精 度 表 面 粗 糙 度 加 工 方 案 32 上 端 面 IT10 12.5 粗 铣支 座 下 底 端 面 IT9 6.3 粗 铣 精 铣 32 左 右 端 面 IT7 1.6 粗 铣 精 铣

11、 13 内 表 面 IT10 12.5 钻 铰 20 内 表 面 IT12 12.5 钻 铰3mm 轴 向 槽 IT10 12.5 精 铣体 其 他 各 表 面 IT13 12.5 粗 铣 3.3 加 工 阶 段 的 划 分 ：该 零 件 加 工 质 量 要 求 较 高 ， 可 将 加 工 阶 段 划 分 成 粗 加 工 ， 半 精 加 工和 精 加 工 几 个 阶 段 。 这 是 由 于 粗 加 工 工 序 的 切 削 余 量 大 ， 因 此 切 削 力 、夹 紧 力 必 然 大 ， 加 工 后 容 易 产 生 变 形 。 粗 、 精 加 工 分 开 后 ， 粗 加 工 产 生的 变 形 可

12、 以 在 半 精 加 工 中 修 正 ； 半 精 加 工 中 产 生 的 变 形 可 以 在 精 加 工 中修 正 。 这 样 逐 步 减 少 加 工 余 量 ， 切 削 力 及 内 应 力 的 作 用 ， 逐 步 修 正 加 工6后 的 变 形 ， 就 能 最 后 达 到 零 件 的 技 术 条 件 。3.4 工 序 的 集 中 和 分 散 ：气 门 摇 杆 轴 支 座 加 工 工 序 安 排 应 注 意 两 个 影 响 精 度 的 因 素 ：（ 1） 气 门 摇 杆 轴 支 座 的 刚 度 比 较 低 ， 在 外 力 作 用 下 容 易 变 形 ；（ 2） 铸 件 切 削 时 会 产 生

13、较 大 的 残 余 内 应 力 。 因 此 在 气 门 摇 杆 轴 支 座加 工 工 艺 中 ， 各 主 要 表 面 的 粗 精 加 工 工 序 一 定 要 分 开 ， 且 采 用 大 批 生 产 ，减 少 辅 助 时 间 ， 所 以 采 用 工 序 集 中 原 则 。3.5 工 序 顺 序 的 安 排 ：3.5.1、机械加工工序（ 1） 先 基 准 后 其 他（ 2） 先 粗 后 精（ 3） 先 主 后 次（ 4） 先 面 后 孔3.5.2、热处理工序3.5.3、辅助工序3.6 确 定 工 艺 路 线 ：表 3-2 气 门 摇 杆 轴 支 座 工 艺 路 线 及 设 备 、 工 装 的 选

14、用工 序号 工 序 名 称 机 床 设 备 刀 具 量 具1 铣 支 座 上 端 面 X5020A 立 式 铣床端 面 铣 刀 游 标 卡 尺2 粗 铣 支 座 下 端面X5020A 立 式 铣床端 面 铣 刀 游 标 卡 尺3 精 铣 支 座 下 端面X5020A 立 式 铣床端 面 铣 刀 游 标 卡 尺74 粗 铣 支 座 32 左 右 表 面X5020A 立 式 铣床端 面 铣 刀 游 标 卡 尺5 精 铣 支 座 32 左 右 表 面X5020A 立 式 铣床端 面 铣 刀 游 标 卡 尺6 粗 磨 支 座 32 左 右 表 面M7350 立 式 磨床砂 轮 游 标 卡 尺7 精 磨

15、 支 座 32 左 右 表 面 M7350 立 式 磨床 砂 轮 游 标 卡 尺8 加 工 13 的孔 Z5125A 立 式 钻床 13 麻 花 钻 ，铰 刀 塞 规 卡 尺 、 内径 百 分 表9 加 工 20 的孔Z5125A 立 式 钻床 20 麻 花 钻 扩刀 ， 铰 刀塞 规 卡 尺 、 内径 百 分 表10 锪 有 平 行 度 要求 表 面X62W 立 式 锪床锪 刀 游 标 卡 尺11 倒 角 平 锉 深 度 游 标 卡 尺12 精 铣 3mm 轴向 槽X62 组 合 夹 具或 专 用 工 装槽 铣 刀 卡 规 ， 深 度 游标 卡 尺13 清 洗 清 洗 机14 检 验 百 分

16、 表 ,三 用游 标 卡 尺 检 验样 板 ,三 棱 平尺 塞 规4、 加 工 余 量 、 工 序 尺 寸 和 公 差 的 确 定4.1 确 定 加 工 余 量 确 定 工 序 尺 寸 及 其 公 差213mm 孔 各 工 序 尺 寸 及 其 公 差（ 根 据 机 械 制 造 技 术 基 础 课 程 设 计 指 导 教 程 表 229 表 230）工 序名 称工 序 基 本余 量 公 差 等 级 尺 寸 工 差 工 序 尺 寸表 面粗 糙 度8钻 12.0 IT12 0.18 )(128.012.5铰 0.95 IT10 0.07 )(95.07.12.5由 上 可 得 该 工 序 各 工 步

17、 的 工 序 尺 寸 及 工 差 分 别 为 钻 ： mm，)(128.0铰 ： mm)(95.1207.5、 切 削 用 量 、 时 间 定 额 的 计 算5.1 加 工 213mm 孔5.1.1 、 钻 213mm 孔 选 用 钻 床Z5125 根 据 机 械 制 造 工 艺 设 计 手 册 表 2.438(41)选 取 数 据钻 头 直 径 D = 20 mm 切 削 速 度 V = 0.99 mm/s切 削 深 度 ap = 10 mm 进 给 量 f = 0.12 mm/r则 主 轴 转 速 n = 1000v/ D = 945 r/min根 据 表 3.130 按 机 床 选 取

18、n = 1000 r/min则 实 际 钻 削 速 度 V = Dn/（ 100060） = 1.04 m/s 钻 削 工 时 为 ： 按 表 2.57L = 78 mm L1 = 1.5 mm L2 = 2.5mm基 本 时 间 tj = L/fn = (78+1.5+2.5)/(0.121000) = 0.68 min按 表 2.541 辅 助 时 间 ta = 0.680.18=0.123min按 表 2.54 其 他 时 间 tq = 0.2 min5.1.2、 铰 213mm 孔 选 用 钻 床 Z51259根 据 机 械 制 造 工 艺 设 计 手 册 表 2.481 选 取 数

19、据铰 刀 直 径 D = 30 mm 切 削 速 度 V = 0.22 m/s切 削 深 度 ap = 0.10 mm 进 给 量 f = 0.8 mm/r则 主 轴 转 速 n = 1000v/ D = 140 r/min根 据 表 3.131 按 机 床 选 取 n = 200 r/min则 实 际 切 削 速 度 V = Dn/（ 100060） = 0.32 m/s 铰 削 工 时 为 ： 按 表 2.57L=78 mm L1 =0 L2=3 mm基 本 时 间 tj = L/fn = (78+3)/(0.8200) = 0.52 min按 表 2.541 辅 助 时 间 ta = 0

20、.52 0.18=0.093min6、 机 床 夹 具 设 计6.1 213mm 孔 夹 具 设 计 ：为 了 提 高 劳 动 生 产 率 ， 保 证 加 工 质 量 ， 降 低 劳 动 强 度 ， 需 要 设 计 专 用夹 具 。 经 过 与 指 导 老 师 协 商 ， 钻 213mm 孔 的 钻 床 专 用 夹 具 。由 气 门 摇 杆 轴 支 座 工 作 图 可 知 ， 工 件 材 料 为 HT200， 年 产 量 6000件 。 根 据 设 计 任 务 的 要 求 ， 本 夹 具 将 用 于 Z3025 摇 臂 钻 床 。 刀 具 为 麻花 钻 。6.1.1 问题的指出：本 夹 具 主

21、 要 钻 213mm 孔 ， 内 表 面 有 粗 糙 度 要 求 ， 由 于 工艺 要 求 不 高 ， 因 此 ， 在 本 道 工 序 加 工 时 ， 主 要 应 考 虑 如 何 提 高 劳 动 生 产率 ， 降 低 劳 动 强 度 。6.1.2 夹具设计：（ 1） 定 位 基 准 的 选 择由 零 件 图 可 知 ， 在 钻 213mm 孔 之 前 ， 气 门 摇 杆 轴 支 座 的10两 个 上 下 端 面 、 13mm 孔 的 两 侧 面 都 已 加 工 ， 且 表 面 粗 糙 要 求 较 高 。为 了 使 定 位 误 差 为 零 ， 按 基 准 重 合 原 则 选 气 门 摇 杆 轴

22、支 座 的 下 端 面为 设 计 基 准 。 对 213mm 孔 为 对 称 分 布 的 外 圆 柱 表 面 再 加 底 面进 行 定 位 ， 从 而 使 各 个 表 面 和 轴 槽 均 完 全 定 位 。 为 了 提 高 加 工 效 率 ，现 决 定 采 用 联 动 夹 紧 工 件 快 换 装 置 ， 并 采 用 快 换 钻 套 以 利 于 在 钻 稳定 加 工 。（ 2） 夹 紧 方 案由 于 零 件 小 ， 所 以 采 用 开 口 垫 圈 的 螺 旋 夹 紧 机 构 ， 装 卸 工 件 方 便 、 迅速 。（ 3） 夹 具 体 设 计夹 具 体 的 作 用 是 将 定 位 、 夹 具 装

23、 置 连 接 成 一 体 ， 并 能 正 确 安 装 在 机 床上 ， 加 工 时 ， 能 承 受 一 部 分 切 削 力 。 夹 具 体 为 铸 造 件 ， 安 装 稳 定 ， 刚 度好 ， 但 制 造 周 期 较 长 。（ 4） 切 削 力 及 夹 紧 力 的 计 算切 削 力 的 计 算 ： ， 由 组 合 机 床 （ 表 7-24） 得 ：刀 具 ： 高 速 钢 麻 花 钻 头 ， 尺 寸 为 13.5。则 轴 向 力 ： 见 工 艺 师 手 册 表 28.4F=C d f k 3.10Fzy式 中 ： C =420， Z =1.0, y =0.8, f=0.35Fk =( 7.1)92().nHBF=420 307.135.18.0 N转 矩T=C d f k0TZy式 中 : C =0.206, Z =2.0, y =0.8TT=0.206 )(34173518. M功 率 P =mKWdTV26.09在 计 算 切 削 力 时 ,必 须 考 虑 安 全 系 数 ,安 全 系 数