气门摇臂轴支座零件的机械加工工艺规程及工艺设备设计

气门摇臂轴支座零件的机械加工工艺规程及工艺设备设计第1页共32页第一章概述机械制造技术基础课程设计，是以切削理论为基础、制造工艺为主线、兼顾工艺装备知识的机械制造技术基础能力的培养；是综合运用机械制造的基础知识、基本理论和基本技能，分析和解决实际工程问题的一个重要教学环节；是对学生运用所掌握的饿“机械制造技术基础”知识及相关知识的一次全面训练。机械制造技术基础课程设计，是以机械制造工艺及工艺装备为内容进行的设计，即以所选择的一个中等复杂程度的中小型机械零件为对象，编制其加工工艺规程，并对其中某一工序进行机床专用夹具的设计。气门摇臂轴支座零件的机械加工工艺规程及工艺设备设计第2页共32页第二章气门摇臂轴支座的机械加工工艺规程设计第一节零件的分析及毛坯的选择一、零件分析1.抄画零件图。本设计所设计的零件是气门摇臂轴支座，各部分尺寸零件图中详细标注如下图。图2.1气门摇臂轴支座零件图通过对气门摇臂轴支座零件图的抄画，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差基本完整，但缺少一尺寸，按图比例添加底面的尺寸19.5。2.确定加工表面。经过分析，主要工艺状况如下：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，可知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：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；36mm下端面，面积比较大，是大平面，根据零件的加工要求，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；气门摇臂轴支座零件的机械加工工艺规程及工艺设备设计第3页共32页1)28外圆的前后端面，表面粗糙度为12.5；前后端面孔倒直角为451，粗糙度也是12.5；2)18的通孔，18通孔所要求的精度较高，而且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。3)26的前后端面，粗糙度为12.5；前后端面倒直角451，粗糙度为12.5；4)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应与18的通孔一样都是比较高的，16的通孔表面粗糙度没有要求，孔的轴线与36mm的地面的平行度为0.05；根据《机械制造工艺设计简明手册》查的机械加工余量表一加工表面基本尺寸（mm）机械加工余量（mm）（双侧加工时每册的加工余量）φ22上端面39mm2.536mm下端面39mm2.5φ28前端面37mm2.5φ28后端面37mm2.5φ26前端面16mm2.5φ26后端面16mm2.53.确定主要加工表面。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12.5，要求都不是很高，因此都粗加工来达到要求，而且36mm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。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1618和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。气门摇臂轴支座零件的机械加工工艺规程及工艺设备设计第4页共32页二、确定毛坯选择毛坯制造方法毛坯的种类有：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。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。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。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。确定毛坯尺寸及机械加工总余量1.根据零件图计算零件的轮廓尺寸为长83mm，宽37mm，高62mm。查阅《机械制造技术基础课程设计指导书》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CT9。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书》，按前面已经确定的铸件公差等级CT9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书》按铸造方法为砂型铸造机器造型，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》要求的铸件机械加工余量为8～10级选择9级。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余量（mm）（双侧加铸件尺寸气门摇臂轴支座零件的机械加工工艺规程及工艺设备设计第5页共32页（mm）（mm）工时每册的加工余量）（mm）φ22上端面39mm1.82.544±0.936mm下端面39mm1.82.544±0.9φ28前端面37mm1.82.542±0.9φ28后端面37mm1.82.542±0.9φ26前端面16mm1.62.521±0.8φ26后端面16mm1.62.521±0.8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03～05。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。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。绘制毛坯图气门摇臂轴支座零件的机械加工工艺规程及工艺设备设计第6页共32页图2.2气门摇臂轴支座毛坯图第二节工艺路线的拟定三、定位基准的选择拟定零件加工工艺方案的首要任务主要是选择基准。它对应加工过程中保证零件表面之间相对位置精度是非常重要的。在零件加工的第一道工序中，只能使用毛坯的表面来定位，这种基准称为粗基准。在以后的每道工序中，均采用已加工过的表面作为定位基准，这种基准称为精基准。由于粗基准和精基准的用途和作用不同，所以在选择粗基准和精基准时，所考虑问题的侧重点不同。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1)零件上某个表面不需要加工，则该选择这个不需要加工的表面作为粗基准，这样可以提高加工表面和非加工表面的相对位置精度。2)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。若工件上有很多个不加工表面，应选其中与加工表面位置精度要求较高的表面为粗基准。气门摇臂轴支座零件的机械加工工艺规程及工艺设备设计第7页共32页3)零件的表面若需要加工，而且毛坯比较精确，则应选择加工余量少的表面作为粗基准。4)为保证工件某重要表面的余量均匀，应选重要表面加工面积最大作为粗基准。5)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。6)同一尺寸方向上，粗基准一般只选择使用一次。2.精基准的选择原则1)“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。2)“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。3)“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。4)“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。5)辅助基准。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18、孔16以及孔11均为零件设计基准，均可选为定位基准，而且孔18和孔16设计精度较高（亦是装配基准和测量基准），工序将安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11孔和加工后的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28外圆端面及未加工的36mm下端面为粗基准。一、拟定零件加工工艺路线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》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：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》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：气门摇臂轴支座各加工表面方案加工面尺寸精度表面粗糙度Ra（µm）加工方案粗加工半精加工精加工φ22上端面IT1412.5粗铣36mm下端面IT1412.5粗铣气门摇臂轴支座零件的机械加工工艺规程及工艺设备设计第8页共32页φ28前端面IT1112.5粗铣φ28后端面IT1112.5粗铣φ26前端面IT1412.5粗铣φ26后端面IT1412.5粗铣φ11通孔IT1412.5钻φ3偏10°内孔IT1412.5钻φ18+0.0270通孔IT81.6钻扩孔镗φ16+0.110通孔IT111.6钻扩孔镗1.加工阶段的划分根据气门摇臂轴支座加工要求，可将加工阶段分为粗加工，半精加工，精加工三个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准备好，也就是先将36mm下端面和11通孔加工出来，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22上端面、28外圆前后端面、26外圆前后端面，钻→扩→镗出0.027018通孔和0.11016通孔，并钻出3偏010内孔。2.工序顺序的安排机械加工顺序（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。（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，0.11016通孔，0.027018通孔，后加工次要表面3偏010内孔。（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2