摇臂轴座课程设计

机械制造技术基础课程设计说明书

年产量为8000件的的机

械加工工艺规程设计

内容摘要

本次课程设计课题是摇臂轴座（195柴油机）加工工艺规程设计，设计中综合应用了工程图学，机械设计，机械制造工程学，机械几何精度设计等相关课程知识。本课程设计在摇臂轴座（195柴油机）工艺规程设计过程中，详细的分析了摇杆轴支座的加工工艺，通过工艺方案的比较与分析选择得到了符合技术要求的工序，形成了机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡。

机械加工工艺是实现产品设计，保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。 本次课程设计是在学习了《机械制造技术基础》的基础上，为了进一步巩固所学知识，并且在我们进行毕业设计之前对所学各科课程进行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，因此，我们进行了本次课程设计。

通过本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，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，能够更深入理解课本知识，并能够很好的应用到实际工作之中，为以后更好地胜任我的工作岗位打好基础。同时，在课程设计过程中，我们认真查阅资料，切实锻炼了我们自我学习的能力。

由于能力有限，设计尚有诸多不足之处，恳请老师给予批评指正。

一、零件的分析 .............................................................................. 1

1、零件的作用 . ............................................................................................................................... 1 2、零件的工艺分析 . ....................................................................................................................... 1

二、工艺规程定性设计 .................................................................. 1

1、定位基准的选择 . ....................................................................................................................... 1 2、制定加工工艺路线 . ................................................................................................................... 2

三、工艺规程定量设计 .................................................................. 4

1、机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定 . ....................................................................... 4 2、切削余量及基本工时的确定 . ................................................................................................... 4

2.1 机械加工余量确定 . .......................................................................................................... 4 2.2确定切削用量及基本工时 . ............................................................................................... 5

四、机械加工工艺过程 ................................................................ 10

1、机械加工工艺过程卡 . ............................................................................................................. 10 2．摇杆轴支座机械加工工序卡 . ................................................................................................. 10

五、心得体会 ................................................................................ 11 参考文献 . ........................................................................................ 11

一、零件的分析

1、零件的作用

+0. 01

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，φ16H 10(0) 孔

装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆座通过两个Φ10. 5孔用M10螺杆与汽缸盖相连，1.5mm 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

+0. 01

TDI 发动机运φ16H 10(0) 孔的尺寸精度以及下端面0.1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，2—Φ10. 5孔的尺寸精度，以上下两端面的平行度0.08。因此，需要先以下端面为粗基准加工上端面，再以上

+0. 01端面为粗基准加工下端面，再把下端面作为精基准，最后加工φ16H 10(0) 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。其零件图详见附图2：

2、零件的工艺分析

由附图图2得知，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端面，

+0. 01

下端面，左右端面，2-Φ10. 5孔和φ16H 10(0) 以及1.5mm 轴向槽的加工。

二、工艺规程定性设计

1、定位基准的选择

定位基准的选择：

精基准的选择：气门摇杆轴支座的下端面既是装配基准又是设计基准，用它作为精基准，能使加工遵循基准重合的原则，实现V 形块十大平面的定位方式（V 形块采用联动夹紧机构夹紧）。Ø20（+0.1——+0.06）mm 孔及左右两端面都采用底面做基准，这使得工艺路线又遵循“基准统一”的原则，下端面的面积比较大，定位

比较稳定，夹紧方案也比较简单，可靠，操作方便。

粗基准的选择：考虑到以下几点要求，选择零件的重要面和重要孔做基准。在保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量尽量均匀，此外，还要保证定位夹紧的可靠性，装夹的方便性，减少辅助时间，所以粗基准为上端面。

镗削Ø20（+0.1——+0.06）mm 孔的定位夹紧方案：

方案一：用一菱形销加一圆柱销定位两个Ø13mm的孔，再加上底面定位实现，两孔一面完全定位，这种方案适合于大批生产类型中。

方案二：用V 形块十大平面定位

V 形块采用联动夹紧机构实现对R10的外圆柱表面进行定位，再加底面实现完全定位，由于Ø13mm孔的秒个精度不需要很高，故用做定位销孔很难保证精度，所以选择方案二。

2、制定加工工艺路线

根据各表面加工要求，和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面及孔的加工方法如下：

因左右两端面均对Φ

20(+0. 10~0. 16）孔有较高的位置要求，故它们的加工宜采用工序集中原则，减少装次数，提高加工精度。根据先面后孔原则，将上端面下端面的粗铣放在前面，左右端面上Φ20(+0. 10~0. 16）孔放后面加工。拟订加工路线方案，如下表：

三、工艺规程定量设计

1、机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定

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。

根据零件材料确定毛坯为铸件，已知零件的生产纲领为8000件/年，通过计算，该零件质量约为3Kg ，由参考文献（5）表1—4、表1—3可知，其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>表2.3-12；用查表方法确定各表面的加工余量如下表所示：

确定毛坯图：详见附图1

2、切削余量及基本工时的确定

2.1 机械加工余量确定

根据文献（1）可知计算底面加工余量公式如下。

e C

A m ax 0. 2A 0. 15

式中 ： e ——余量值；

A max ——铸件的最大尺寸； A ——加工表面最大尺寸； C ——系数

根据>表3-12查表得出各个加工面得加工余量。 经查>表3—12可得，铣削上端面的加工余量为4，又由零件对上顶端表面的表面精度RA=12.5可知，粗铣的铣削余量为4。底面铣削余量为3，粗铣的铣削余量为2，铣余量1，精铣后公差登记为IT7～IT8。左右端面的铣削余量为3，粗铣的铣削余量为2，精铣余量1，精铣后公差登记为IT7～ＩＴ８，根据>表3—12确定余量2。工序12#粗镗Φ14工序。粗镗余量

+0. 01

表3-83取粗镗为1.8，粗镗切削余量为0.2, 铰孔后尺寸为Φ16H 10(0) , 各工步余

量和工序尺寸公差列于下表

表2.1各工步加工尺寸

2.2确定切削用量及基本工时 工序04#：粗铣下端面 (1)加工条件

工件材料：HT200, σb =170~240MPa，铸造; 工件尺寸：a max =13，l=36; 加工要求：粗铣上端面加工余量4 机床：X51立式铣床；刀具：立铣刀。

铣削宽度a e ≤90,深度a p ≤6,齿数z=12,故根据《机械制造工艺设计简明手册》表3.1，取刀具直径d 0=80。根据《切削用量手册后》表3.16，选择刀具前角γ0＝0°后角α0＝16，副后角α0’=8°，刃倾角：λs=－10°,主偏角Kr=60°,过渡刃Kr ε=30°,副偏角Kr’=5°。 (2)切削用量

1）确定切削深度a p

根据手册等，选择a p =1.15，两次走刀即可完成。

2）确定每齿进给量f z

由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端机床功率为4.5kw （据《简明手册》表4.2-35，X51立式铣床）选择： fz =83.9mm/min。

3）确定刀具寿命及磨钝标准

根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm ；由于铣刀直d 0=80，故刀具使用寿命T=180min（据《简明手册》表3.8）。

4）计算切削速度v c 和每分钟进给量v f

根据《切削手册》表3.16，当d 0=80，Z=12，a p ≤7.5，f z ≤0.18mm/z时，v t =98m/min,nt =250r/min,vft =471mm/min。各修正系数为：k MV = 1.0，k SV = 0.8。 切削速度计算公式为：

c v d 0q v

v c =v k v

T m a p x v f z y v a e u v z

其中 a e =50mm ，a p =4mm ，C v =245，q v =0. 2，x v =0. 15，y v =0. 35，

k v =k Mv ⋅k Sv =1. 0⨯0. 8=0. 8，u v =0. 2，p v =0，m =0. 32，T =180min ，

f z =0. 18mm /z ，Z =12

将以上数据代入公式：

v c =

245⨯125⨯0. 2

⨯0. 80. 32

180⨯4⨯0. 15⨯0. 08⨯0. 35⨯50⨯0. 2⨯12

1000v c

=150r/min。 πd w

=142m /min

确定机床主轴转速： n s =

根据《简明手册》表4.2-36，选择n c =300r/min,, 因此，实际v fc =390mm/min进给量和每分钟进给量为：

v c =

πd 0n 3. 14⨯125⨯300

1000

=

1000

m/min=118m/min

f zc =v fc /ncz =390/300⨯12 mm/s=0.1mm/s

5) 校验机床功率

根据《切削手册》表3.24，近似为P cc =3.3kw , 根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm =4.5⨯0.75kw =3.375kw >P cc 。

故校验合格。最终确定:

a p =4.0，nc =300r/min，v f =390mm/s，v c =118m/min，f z =0.1mm/z 6) 计算基本工时

t m =L/v,L =L +y +∆, l =176，

查《切削手册》表3. 26，入切量及超切量为：y +∆=40则：

T m =L/vf =0.64mim

工序05#

粗铣上端面： 刀具，机床与上到工序相同，得出

a e =24 mm ,a p =0.5mm f =163.2m/min

v c =29.54m/min tm = 0.31min n s =960r/min 工序06#

粗铣左右端面：同时粗铣左右端面，圆盘铣刀一次加工完成不准调头 计算切削用量：

a p

=2

由 《机械加工工艺手册》表15.53可知：

f =a f ⨯z =0. 20⨯12=2. 4mm /r

由《切削用量手册》表9.4-8可知：

v t =10.91m/s ，n t =1.35r/s， vft =1.70m/s 各系数为 K mvv =K mn =K mf =0.69 Ksv =Ksn =Ksf =0. 8 所以有 V =0. 34⨯0. 69⨯0. 8=0. 19m /s

V =0.75r/s V =0.94mm/s

取 n t =0.792r/s=47.5r/minn t =0.792r/s=47.5r/min v fc =1.0mm/s 所以实际切削速度： v =

πd 0n

1000

=14.55m/min f = 152.6mm/min

确定主轴转速： l 1+l 2=17mm l =75mm

100v n = =7r/s=545r/min

πd 0

切削工时： T j =0.1min

工序07# 钻孔φ10. 5

查《机械制造工艺设计手册》表3-38，取f =98 mm/min 查《机械制造工艺设计手册》表3-42，取v =11.1m/min n =

1000v

==272r/min πd

查表《机械制造工艺设计简明手册》4.2-15，机床为Z525，选择转速

n w =545 r/min =9.08 r/s 实际切削速度： v=

n w ⨯πd w 9. 08⨯3. 14⨯11

=0.31m/s =

10001000

切削工时带入公式：T j =

l +l 1+l 2

=0.36min

f ⋅n w

工序08# 精铣下端面与工序01#相同。 工序09# 精铣上端面与工序02#相同. 工序10# 精铣左右端面与工序03#相同 工序11#

钻通孔Ø16，工序步骤与工序20#相同，代入数据得出结果:

a e =16 mm ,a p =0.5mm f ==163.2m/min

v c =15m/min t1.45min n s =960r/min m = 工序12# 镗孔到Ø16

因精镗与粗镗的定位的下底面与V 型块，精镗后工序尺寸为16.02±0.08，与下底面的位置精度为0.05, 与左右端面的位置精度为0.06, 且定位夹、紧时基准重合，故不需保证。0.06跳动公差由机床保证。

粗镗孔时因余量为1.9, 故ap =1.9, 查《机械制造工艺设计手册》2-8

V =0.4m/s=24m/min 取进给量为 f =002mm/r n =

1000⨯v

=380r /min πd

故实际切削速度为： v =

πd w n w

1000

=15m /min

此时作台每分钟进给量f m 应为：

f m =f z Z n w =56. 25mm /min 计算切削基本工时：

t m =

l +y +∆

=1. 45min f m

工序13# 铣槽：

加工条件：机床：x6132卧式铣. 床. 刀具：直齿三面刃铣刀其中 d =80, z =18 计算切削用量：

a p =10

由《机械加工工艺手册》表15-53，表15-55可知：

a f =136 /min v=132.6m/min

1000v

确定主轴转速： n = =375r/min

πd 0切削工时： tm =0.75min

四、机械加工工艺过程

1、机械加工工艺过程卡 查看附表1

2．摇杆轴支座机械加工工序卡 查看附表1

五、心得体会

通过对气门摇杆轴支座的机械加工工艺的设计，使我学到了许多有关机械加工的知识, 这对于我以后的学习和实践都起到了至关重要的作用，使我对学习夹具和工艺性设计产生了浓厚的兴趣，相信这次课程设计过后我才能有夯实基础的感觉，遇到难题不放弃不胆怯的决心，对于实际的内容，我主要归纳为以下两个方面：第一方面：气门摇杆轴支座件外形较复杂，而刚性较差。且其技术要求很高，所以适当的选择机械加工中的定位基准, 是能否保证气门摇杆轴支座技术要求的重要问题之一。在气门摇杆轴支座的实际加工过程中，选用气门摇杆轴支座的底面作为定位基面，为保证2——Ø13mm 孔尺寸精度和形状精度，可采用自为基准的加工原则；保证两孔的中心距精度要求，可采用互为基准原则加工。

对于加工主要表面，按照“先基准后一般”的加工原则。气门摇杆轴支座的主要加工表面为旁端面，较重要的加工表面为上表面，次要的加工表面是体表面、下表面等。

气门摇杆轴支座机械加工路线是围绕主要加工表面来安排的，气门摇杆轴支座加工路线为工序集中。

课程设计是对我们学习的补充和扩展，实现自我完善和独立工作的过程，是大学学习的特色和优势，展望未来，我们机械的学子必将是社会发展的有力力量，靠的就是专著的态度，良好的学习习惯和真实的设计实力。而这一切的得来都是努力的结果，所以我要继续发扬这种精神，就像我终结的知识点一样，以后还会更多更全面更有规律性，也希望我们学校以及学院给予我们更多的这样的机会，再此也感谢指导老师辛勤的工作和热心的帮助。

参考文献

[1] 杨叔子 主编 机械加工工艺师手册 机械工业出版社 2004.9 [2] 王绍俊 主编 机械制造工艺设计手册 哈尔滨工业大学 1981.5 [3] 赵如富 机械加工工艺人员手册[M] 上海：上海科学技术出版社，2006.10

附表1

零件图

毛坯图