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編 號 無錫太湖學院 畢 業(yè) 設 計 （ 論 文 ） 題目： 搖臂零件工藝及工裝設計 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 學 號： 0923140 學生姓名： 司舒暉 指導教師： 許文 （職稱：副教授 ） （職稱： ） 2013 年 5 月 25 日 無錫太湖學院本科畢業(yè)設計（論文） 誠 信 承 諾 書 本人鄭重聲明：所呈交的畢業(yè)設計（論文） 搖臂零件工藝 及工裝設計 是本人在導師的指導下獨立進行研究所取得的成果， 其內容除了在畢業(yè)設計（論文）中特別加以標注引用，表示致 謝的內容外，本畢業(yè)設計（論文）不包含任何其他個人、集體 已發(fā)表或撰寫的成果作品。 班 級： 機械 93 學 號： 0923140 作者姓名： 2013 年 5 月 25 日 無 錫 太 湖 學 院 信 機 系 機 械 工 程 及 自 動 化 專 業(yè) 畢 業(yè) 設 計 論 文 任 務 書 一、題目及專題： 1、題目 “搖臂”零件的工藝工裝設計 （年產量 3000 件） 2、專題 二、課題來源及選題依據 機械制造工藝技術是人類在生產實踐中產生并不斷發(fā)展 的。其涉及的內容十分廣泛，包括零件的毛坯制造、機械加工及 熱處理和產品的裝配等，要在滿足質量要求的前提下，不斷提高 勞動生產率和降低成本。以優(yōu)質、高效、低耗的工藝去完成零件 的加工的工藝才是合理的和先進的工藝。本課題來自某機床廠的 成熟產品，旨在培養(yǎng)學生解決工程實際問題的能力，達到學以致 用的目的。 三、本設計（論文或其他）應達到的要求： 設計方案應保證和提高產品質量；提高生產率及降低生產 成本。設計包含零件的結構分析、表面加工方法及毛坯的選擇、 加工階段的劃分、工序的劃分、工件的裝夾、定位誤差及工序尺 寸的計算、工藝裝備的選擇、切削用量的選擇、工時定額的計算 及夾具設計等內容。在規(guī)定時間內完成下列任務要求： I 1．抄畫零件圖及繪制毛坯—零件綜合圖各一張； 2．編制機加工工藝文件； 3．繪制銑夾具裝配圖及全套夾具非標準零件圖； 4．編寫設計說明書（30 頁） ； 5. 翻譯 8000 以上外文印刷字符或譯出 4000 漢字以上的有關技 術資料或專業(yè)文獻。 四、接受任務學生： 機械 93 班 姓名 司舒暉 五、開始及完成日期： 自 2012 年 11 月 12 日 至 2013 年 5 月 25 日 六、設計（論文）指導（或顧問）： 指導教師 簽名 簽名 簽名 教 研 室 主 任 〔學科組組長研究所 所長〕 簽名 系主任 簽名 2012 年 11 月 12 日 II 摘 要 機械加工行業(yè)作為一個傳統而富有活力的行業(yè)，近十幾年取得了突飛猛進的發(fā)展， 在新經濟時代，行業(yè)呈現了新的發(fā)展趨勢，由此對其它的質量，性能要求有了新的變化 ?，F在機械加工行業(yè)發(fā)生著結構性變化，工藝工裝的設計與改良已成為企業(yè)生存和發(fā)展 的必要條件，工藝工裝的設計與改良直接影響加工產品的質量與性能。 本文首先介紹了氣門搖臂軸支座的作用和工藝分析，其次確定毛坯尺寸，然后進行 了工藝規(guī)程設計，最后進行夾具設計。此次設計是對氣門搖臂軸支座的加工工藝和夾具 設計，其零件為鑄件，具有體積小，零件結構簡單的特點，由于面比孔易加工，在制定 工藝規(guī)程時，就先加工面，再以面為基準來加工其它，其中各工序夾具都采用專用夾具 ，其機構設計簡單，方便且能滿足要求。 關鍵詞：氣門搖臂軸支座；工藝分析 ；工藝規(guī)程設計 ；夾具設計 III Abstract Machining industry ,as a traditional and vibrant industry, has been rapidly developed for a few past decades. In the new economic area,the industry presented a new development trend,and the trends also changes the quality and the performance of the production in some new abstracts. Machining industry is now taking place in structural changes, process design and improvement of equipment has become the necessary conditions of the enterprise survival and development, process equipment design and improved products directly affect the quality and performance. This article introduces the role and process analysis of the valve rocker arm bearing support,followed by determining blank size, and then proceed to order the design process, the final fixture design. What will be disgned is The machining process and fixture design of the Valve Rocker Arm Bearing support,which has the chatacteristics of three abstrcat.its components for castings, with a small size, simple structure and the characteristics of parts,because the surface is easier than the easy processing, point of order in the development process, the surface on the first processing , and then to surface as a benchmark to other processing, including the processes used special fixture, and its design is simple, convenient and can meet the requirements. Key words: JPEG; discrete cosine transform; MATLAB; graphical user interface 目 錄 摘 要 ...........................................................................................................................................III ABSTRACT ..................................................................................................................................IV 目 錄 ............................................................................................................................................V 1 緒論 .............................................................................................................................................1 1.1 本課題的研究內容和意義 ....................................................................................................1 1.2 國內外的發(fā)展概況 ................................................................................................................1 1.3 本課題應達到的要求 ............................................................................................................2 2 氣門搖臂軸支座主要結構的機械設計 .....................................................................................3 2.1.零件的工藝分析及生產類型的確定 ....................................................................................3 2.1.1 零件的作用 .....................................................................................................................3 2.1.2 零件的工藝分析 ............................................................................................................3 2.1.3 確定零件的生產類型 ....................................................................................................4 2.2 選擇毛坯種類，繪制毛坯圖 ...............................................................................................5 2.2.1 選擇毛坯種類 ................................................................................................................5 2.2.2 確定毛坯尺寸及機械加工總余量 ................................................................................5 2.2.3 設計毛坯圖 ....................................................................................................................6 2.2.4 繪制毛坯圖 ....................................................................................................................6 2.3 選擇加工方法，制定工藝路線 ...........................................................................................7 2.3.1 定位基準的選擇 ............................................................................................................7 2.3.2 零件的表面加工方法的選擇 ........................................................................................7 2.3.3 加工階段的劃分 .............................................................................................................8 2.3.4 工序的集中與分散 .........................................................................................................8 2.3.5 工序順序的安排 .............................................................................................................8 2.3.6 確定工藝路線 ................................................................................................................9 2.3.7 加工設備及工藝裝備選擇 ..........................................................................................10 2.3.8 工序間加工余量的確定 ...............................................................................................11 2.3.9 切削用量以及基本時間定額的確定 ...........................................................................12 3 氣門搖臂軸支座零件專用夾具的設計 ...................................................................................23 3.1 確定夾具的結構方案 .........................................................................................................23 3.1.1 確定定位方案，選擇定位元件 ..................................................................................23 3.1.2 確定導向裝置 ..............................................................................................................24 3.1.3 確定夾緊機構 ..............................................................................................................25 3.1.4 確定輔助定位裝置 ......................................................................................................25 3.2 設計夾具體 .........................................................................................................................26 3.3 在夾具裝配圖上標注尺寸、配合及技術要求 .............................................................26 4 總結與展望 ................................................................................................................................28 致 謝 .............................................................................................................................................29 I 參考文獻 .......................................................................................................................................30 無錫太湖學院學士學位論文 0 1 緒論 1.1 本課題的研究內容和意義 本次設計是在我們學完了大學的全部基礎課，技術基礎課以及專業(yè)課之后而進行。 此次的設計是對大學期間所學各課程及相關的應用繪圖軟件的一次深入的綜合性的總復 習，也是一次理論聯系實際的訓練。其目的在于： 1．鞏固我們在大學里所學的知識，也是對以前所學知識的綜合性的檢驗； 2．加強我們查閱資料的能力，熟悉有關資料； 3．樹立正確的設計思想，掌握設計方法，培養(yǎng)我們的實際工作能力； 4．通過對氣門搖臂軸支座的機械制造工藝設計，使我們在機械制造工藝規(guī)程設計， 工藝方案論證，機械加工余量計算，工藝尺寸的確定，編寫技術文件及查閱技術文獻等 各個方面受到一次綜合性的訓練。初步具備設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能 力。 5.能根據被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬定夾具 設計方案，完成夾具結構設計，初步具備設計出高效，省力，經濟合理并能保證加工質 量的專用夾具的能力。 6．通過零件圖，裝配圖繪制，使我們對于 AutoCAD 繪圖軟件的使用能得到進一步的 提高。 1.2 國內外的發(fā)展概況 隨著現代社會進程的加快，柴油機發(fā)揮的社會作用不可估量，特別是在社會工業(yè)化 之后，柴油機作為動力內燃機的一種，在社會的各個領域無處不在，工業(yè)、農業(yè)、汽車、 船舶、公路工程、港口工程等，在這些領域里柴油機發(fā)揮著巨大的作用，為社會創(chuàng)造著 巨大的效益。在這領域中，柴油機所發(fā)揮的作用也是不盡相同，所以根據作用的需要， 柴油機也被設計出了很多種型號，各種型號功率不同，發(fā)揮的作用大小也就不一樣，創(chuàng) 造出的價值也不一樣。但是柴油機的污染排放也是一個不小的社會問題，隨著社會的發(fā) 展，人類對生活質量要求的提高，預示著人類對空氣質量的要求也在提高，而高污染排 放的柴油機必定不能滿足人類的這一生活需求，但是柴油機已經是社會發(fā)展不可缺少的 一個重要零部分，徹底取代柴油機在目前的技術條件下似乎還不太可能。人類的智慧永 遠是無法估量的，現代的設計師們正在朝著設計出高效率，低排放，質量輕，生產簡單 的柴油機這一目標奮斗著，而這一目標也將越來越近。隨著社會的需要，各種型號不一， 功率不一的柴油機生產數量將不斷的增長，而氣門搖臂軸支座是柴油機上不可或缺的一 個零件，也就是意味著氣門搖臂軸支座的生產數量也將是與日俱增，為了創(chuàng)造出更大的 效益，設計出輕便，經久耐用，便于生產的氣門搖臂軸支座這一零件是很有必要的。 柴 油 機 具 有 熱 效 率 高 的 顯 著 優(yōu) 點 ， 其 應 用 范 圍 越 來 越 廣 。 隨 著 強 化 程 度 的 提 高 ， 柴 油 機 單 位 功 率 的 重 量 也 顯 著 降 低 。 為 了 節(jié) 能 ， 各 國 都 在 注 重 改 善 燃 燒 過 程 ， 研 究 燃 用 低 質 燃 油 和 非 石 油 制 品 燃 料 。 此 外 ， 降 低 摩 擦 損 失 、 廣 泛 采 用 廢 氣 渦 輪 增 壓 并 提 高 增 壓 度 、 進 一 步 輕 量 化 、 高 速 化 、 低 油 耗 、 低 噪 聲 和 低 污 染 ， 都 是 柴 油 機 的 重 要 發(fā) 展 方 向 。 搖臂零件工藝及工裝設計 1 1.3 本課題應達到的要求 本次設計的主要內容為：首先運用 AutoCAD 軟件繪制氣門搖臂軸支座的二維零件圖， 然后根據圖紙的技術要求等確定生產類型，經分析本次設計的零件年產量為 10000 件， 屬大批量生產。其次進行工藝分析，確定毛坯類型和制造方法，氣門搖臂軸支座的材料 為 HT200，擬采用以鑄造的形式進行毛坯的制造，并確定零件的機械加工工藝路線，完成 機械加工工序設計，進行必要的經濟分析。最后，對某道加工工序進行夾具裝配圖及主 要零件圖的設計。 無錫太湖學院學士學位論文 2 2 氣門搖臂軸支座主要結構的機械設計 2.1.零件的工藝分析及生產類型的確定 2.1.1 零件的作用 本設計所設計的零件是 1105 柴油機中搖臂結合部的氣門搖臂軸支座，它是柴油機上 氣門控制系統的一個重要零件。直徑為 18mm 的孔用來裝配搖臂軸，軸的兩端各安裝一 進、排氣氣門搖臂。直徑為 16mm 的孔內裝一個減壓軸，用于降低汽缸內壓力，便于啟 動柴油機。兩孔間距 56mm，可以保證減壓軸在搖臂上打開氣門，實現減壓。兩孔要求的 表面粗糙度和位置精度較高，工作時會和軸相配合工作，起到支撐的作用，直徑 11 的孔 用 M10 的螺桿與汽缸蓋相連，直徑 3 的孔用來排油，各部分尺寸零件圖中詳細標注。 圖 2.1 氣門搖臂軸支座零件圖 2.1.2 零件的工藝分析 通過對氣門搖臂軸支座零件圖的重新繪制，知原圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公 差以及技術要求齊全。通過對零件圖的詳細審閱，該零件的基本工藝狀況已經大致掌握。 主要工藝狀況如下敘述： 零件的材料為 HT200，灰鑄鐵的生產工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但是塑性較差、脆性 較高、不適合磨削，而且加工面主要集中在平面加工和孔的加工。根據對零件圖的分析， 該零件需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求如下： 1. 外圓的上端面以及與此孔相通的 通孔，粗糙度均為 12.5；2?1? 搖臂零件工藝及工裝設計 3 2. 36mm 下端面，根據零件的總體加工特性，36mm 為整個機械加工過程中主要的基準面， 粗糙度為 12.5，因此在制定加工方案的時候應當首先將此面加工出來； 3. 外圓的前后端面，粗糙度為 12.5；前后端面倒 的角，粗糙度為 12.5；以及28? ?451? 的通孔，在這里由于 通孔所要求的精度較高，因此該孔的的加工是一個難點，其118? 所要求的表面粗糙度為 1.6，且該孔的軸線與 36mm 下端面的平行度為 0.05，且該孔的軸 線圓跳動公差為 0.1 需要選擇適當的加工方法來達到此孔加工的技術要求。 4. 的前后端面，粗糙度為 12.5；前后端面倒 的角，粗糙度為 12.5；以及26? ?451? 的通孔， 的通孔同樣也是本零件加工一個比較重要的部分，觀察零件圖就可以知11 道， 的孔要求的表面粗糙度和位置精度和 的通孔一樣都是比較高的， 的通孔8?16? 表面粗糙度為 1.6，孔的軸線與 36mm 的地面的平行度為 0.05； 通過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來達到要求，而且這兩個面也是整個加工工程中主要的定位基準面， 因此可以粗加工或者半精加工出這兩個面而達到精度要求，再以此作為基準采用專用夾 具來對其他表面進行加工，并且能夠更好的保證其他表面的位置精度要求。 總的看來，該零件并沒有復雜的加工曲面，屬于較為簡單的零件，所以根據各加工 表面的技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證，簡單的工藝路線安排如下：將零件定位 夾緊，加工出 36mm 下端面以及 上端面，并鉆出 的通孔，然后再以這先加工出來2?1? 的幾個表面為基準定位，加工出 和 的外圓端面，并鉆出 這兩個精度要求86168?和 比較高的空，最后翻轉零件，深孔加工出 的斜油孔。3 2.1.3 確定零件的生產類型 零件的生產類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地等）生產專業(yè)化程度的分 類，它對工藝規(guī)程的制訂具有決定性的影響。生產類型一般可分為大量生產、成批生產 和單件生產三種類型，不同的生產類型由著完全不同的工藝特征。零件的生產類型是按 零件的年生產綱領和產品特征來確定的。生產綱領是指企業(yè)在計劃期內應當生產的產品 產量和進度計劃。年生產綱領是包括備品和廢品在內的某產品年產量。零件的生產綱領 N 可按下式計算： (2.1) (1%)abNQmab??式 中 -零 件 的 生 產 綱 領產 品 的 年 產 量 （ 臺 、 輛 /年 ） 每 臺 （ 輛 ） 產 品 中 該 零 件 的 數 量 （ 件 /臺 、 輛 ）-備 品 率 ， 一 般 取 2-4 廢 品 率 ， 一 般 取 0.37% 根據上式就可以計算求得出零件的年生產綱領，再通過查表，就能確定該零件的生產類 型。 根據本零件的設計要求，Q=10000 臺，m=1 件/臺，分別取備品率和廢品率 3%和 0.5%，將數據代入生產綱領計算公式得出 N=10351 件/年，零件質量為 0.27kg， 無錫太湖學院學士學位論文 4 根據《機械制造技術基礎課程設計指導教程》 [3]表 1-3，表 1-4 可知該零件為輕型零件， 本設計零件氣門搖臂軸支座的的生產類型為大批量生產。 2.2 選擇毛坯種類，繪制毛坯圖 2.2.1 選擇毛坯種類 機械加工中毛坯的種類有很多種，如鑄件、鍛件、型材、擠壓件、沖壓件、焊接組 合件等，同一種毛坯又可能有不同的制造方法。選擇毛坯的制造方法一般應當考慮一下 幾個因素。 （1）.材料的工藝性能 材料的工藝性能在很大程度上決定毛坯的種類和制造方法。例如，鑄鐵，鑄造青銅 等脆性材料不能鍛造和沖壓，由于焊接性能差，也不宜用焊接方法制造組合毛坯，而只 能用鑄造。低碳鋼的鑄造性能差，很少用于鑄造；但由于可鍛性能，可焊接性能好，低 碳鋼廣泛用于制造鍛件、型材、沖壓件等。 （2）.毛坯的尺寸、形狀和精度要求 毛坯的尺寸大小和形狀復雜程度也是選擇毛坯的重要依據。直徑相差不大的階梯軸 宜采用棒料；直徑相差較大的宜采用鍛件。尺寸很大的毛坯，通常不采用模鍛或壓鑄、 特種鑄造方法制造，而適宜采用自由鍛造或是砂型鑄造。形狀復雜的毛坯，不宜采用型 材或自由鍛件，可采用鑄件、模鍛件、沖壓件或組合毛坯。 （3）.零件的生產綱領 選擇毛坯的制造方法，只有與零件的生產綱領相適應，才能獲得最佳的經濟效益。 生產綱領大時宜采用高精度和高生產率的毛坯制造方法，如模鍛及熔模鑄造等；生產綱 領小時，宜采用設備投資少的毛坯制造方法，如木模砂型鑄造及自由鍛造。 根據上述內容的幾個方面來分析本零件，零件材料為 HT200，首先分析灰鑄鐵材料的性能， 灰鑄鐵是一種脆性較高，硬度較低的材料，因此其鑄造性能好，切削加工性能優(yōu)越，故 本零件毛坯可選擇鑄造的方法； 其次，觀察零件圖知，本設計零件尺寸并不大，而且其形狀也不復雜，屬于簡單零 件，除了幾個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獲 得，若要使其他不進行加工的表面達到較為理想的表面精度，可選擇砂型鑄造方法；再 者，前面已經確定零件的生產類型為大批量生產，可選擇砂型鑄造機器造型的鑄造方法， 較大的生產批量可以分散單件的鑄造費用。因此，綜上所述，本零件的毛坯種類以砂型 鑄造機器造型的方法獲得。 2.2.2 確定毛坯尺寸及機械加工總余量 根據零件圖計算零件的輪廓尺寸為長 83mm，寬 37mm，高 62mm。 查閱《機械制造工藝設計手冊》表 2-1 按鑄造方法為砂型鑄造機器造型，零件材料 為灰鑄鐵，查得鑄件公差等級為 CT8-CT12，取鑄件公差等級為 CT10。 再根據毛坯鑄件基本尺寸查閱《機械制造技術基礎課程設計指導教程》 [3]表 2-3 ， 按前面已經確定的鑄件公差等級 CT10 差得相應的鑄件尺寸公差。 查閱《機械制造技術基礎課程設計指導教程》 [3]表 2-5 按鑄造方法為砂型鑄造機器 搖臂零件工藝及工裝設計 5 造型，材料為灰鑄鐵，查得鑄件所要求的機械加工余量等級為 E-G,將要求的機械加工余 量等級確定為 G，再根據鑄件的最大輪廓尺寸查閱《機械制造工藝設計簡明手冊》 [13]表 2.2-4 要求的鑄件機械加工余量。 由于所查得的機械加工余量適用于機械加工表面 ， 的加工表1.6Ram??1.6a? 面，機械加工余量要適當放大。分析本零件，除了 的 外，沒有一個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. 況下這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查得的余量值即可，但是由于大部分 表面加工都需經過粗加工和半精加工，因此余量將要放大，這里為了機械加工過程的方 便，除了孔以外的加工表面，將總的加工余量統一為一個值。如下表： 表 2-1 毛坯尺寸及機械加工總余量表 加工 表面 基本 尺寸 鑄件尺寸 公差 機械加工總余 量 鑄件 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 設計毛坯圖 1 確定鑄造斜度 根據《機械制造工藝設計簡明手冊》 [13]表 2.2-6 本零件毛坯砂型鑄 造斜度為 ～ 。035 2 確定分型面 由于毛坯形狀對稱，且最大截面在中間截面，為了起模以及便于發(fā)現 上下模在鑄造過程中的錯移，所以選擇前后對稱中截面為分型面。 3 毛坯的熱處理方式 為了去除內應力，改善切削性能，在鑄件取出后進行機械加工前應當做時效 處理。 無錫太湖學院學士學位論文 6 2.2.4 繪制毛坯圖 圖 2.1 氣門搖臂軸支座毛坯圖 2.3 選擇加工方法，制定工藝路線 2.3.1 定位基準的選擇 定位基準的選擇在工藝規(guī)程制定中直接影響到工序數目，各表面加工順序，夾具結 構及零件的精度。 定位基準分為粗基準和精基準，用毛坯上未經加工的表面作為定位基準成為粗基準， 使用經過加工表面作為定位基準稱為精基準。在制定工藝規(guī)程時，先進行精基準的選擇， 保證各加工表面按圖紙加工出來，再考慮用什么樣的粗基準來加工精基準。 1.粗基準的選擇原則 為保證加工表面與不加工表面之間的位置精度，則應以不加工表面為粗基準。若工 件上有很多歌不加工表面，應選其中與加工表面位置精度要求較高的表面為粗基準。 為保證工件某重要表面的余量均勻，應選重要表面為粗基準。 應盡量選光滑平整，無飛邊，澆口，冒口或其他缺陷的表面為粗基準，以便定位準確， 夾緊可靠。粗基準一般只在頭道工序中使用一次，應精良避免重復使用。 2.精基準的選擇原則 “基準重合”原則 應盡量選擇加工表面的設計基準為定位基準，避免基準不重合 引起的定位誤差。 “基準統一”原則 盡可能在多數工序中采用同一組精基準定位，以保證各表面的 位置精度，避免因基準變換產生的誤差，簡化夾具設計與制造。 “自為基準“原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應選該加 工表面本身為精基準，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。 “互為基準“原則 當兩個表面相互位置精度及尺寸、形狀精度都要求較高時，可 采用“互為基準”方法，反復加工。 搖臂零件工藝及工裝設計 7 所選的精基準應能保證定位準確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。 根據上述定位基準的選擇原則，分析本零件，根據氣門搖臂軸支座零件圖，本零件 時帶有孔的形狀比較簡單的零件，孔 、孔 以及孔 均為零件設計基準，均可選18?61? 為定位基準，而且孔 和孔 設計精度較高（亦是裝配基準和測量基準） ，工序將安18?6 排這兩個孔在最后進行，為遵循“基準重合”原則，因此選擇先進行加工的 孔和加工1? 后的 36mm 下底面作為精基準，在該零件需要加工的表面中，由于外圓面上有分型面， 表面不平整有飛邊等缺陷，定位不可靠，應選 外圓端面及未加工的 36mm 下端面為粗28? 基準。 2.3.2 零件的表面加工方法的選擇 根據本零件圖上所標注的各加工表面的技術要求，查《機械制造工藝設計簡明手冊》 [13]表 1.4-7，表 1.4-8，通過對各加工表面所對應的各個加工方案的比較，最后確定本零 件各加工表面的加工方法如下表： 表 2-2 氣門搖臂軸支座各加工表面方案 需加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度 Ra/ m?加工方案 上端面2?IT14 12.5 粗銑 36mm 下端面 IT12 6.3 粗銑→半精銑 前端面8IT11 3.2 粗銑→半精銑 后端面 IT11 3.2?粗銑→半精銑 前端面26?IT14 12.5 m粗銑 后端面 IT14 12.5 粗銑 通孔1IT14 12.5 鉆 偏 內孔30IT14 12.5?鉆 通孔.278??IT8 1.6 鉆→擴→粗鉸→精鉸 通孔0.16IT8 1.6 m鉆→擴→粗鉸→精鉸 2.3.3 加工階段的劃分 本零件氣門搖臂軸支座加工質量要求較高，可將加工階段分為粗加工，半精加工幾 個階段。 在粗加工階段，首先將精基準備好，也就是先將 36mm 下端面和 通孔加工出來，1? 使后續(xù)的工序都可以采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗銑粗 基準 上端面、 外圓前后端面、 外圓前后端面，在半精加工階段，完成對2?28?26? 外圓前后端面的半精銑，鉆→擴→粗鉸→精鉸出 通孔和 通孔，并鉆出8 0.2718??0.16? 無錫太湖學院學士學位論文 8 偏 內孔。3?01 2.3.4 工序的集中與分散 本零件采用工序集中原則安排零件的加工工序。本零件氣門搖臂軸支座的生產類型 為大批量生產，可以采用各種機床配以專用工具、夾具、以提高生產率；而且運用工序 集中原則使工件的裝夾次數少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許 多表面，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。 2.3.5 工序順序的安排 1.機械加工順序 （1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準，即在前面加工階段先加工 36mm 下端面以及 通孔。? （2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先主后次”原則，先加工主要表面 和 外圓前后端面， 通28?60.16?? 孔， 通孔，后加工次要表面 偏 內孔。0.2718? 301 （4）遵循“先面后孔”原則，先加工 36mm 下端面， 上端面，后加工 通孔； 先加工 和 外圓前后端面，后加工 通孔， 通孔。?60.16??0.278?? 2．熱處理工序 機械加工前對鑄件毛坯進行時效處理，時效處理硬度 HBS187-220,時效處理的主要目 的是消除鑄件的內應力，穩(wěn)定組織和尺寸，改善機械性能，這樣可以提高毛坯進行加工 的切削性能。 3.輔助工序 毛坯鑄造成型后，應當對鑄件毛坯安排清砂工序，并對清砂后的鑄件進行一次尺寸檢 驗，然后再進行機械加工，在對本零件的所有加工工序完成之后，安排去毛刺、清洗、 終檢工序。 2.3.6 確定工藝路線 在綜合考慮上述工序的順序安排原則基礎上，確定了該氣門搖臂軸支座零件的工藝 路線如下： 搖臂零件工藝及工裝設計 9 圖 2.2 定位面,加工面代號指示圖 工序Ⅰ：鑄造； 工序Ⅱ：清砂，檢驗； 工序Ⅲ：時效處理 HBS187-220 工序Ⅳ：以 36mm 下底面 C 以及 外圓端面 G 或 F 定位，粗銑 上端面 A； 28?2? 工序Ⅴ：以粗銑后的 上端面 A 以及 外圓端面 G 或 F 定位，粗銑 36mm 下底面 C；半精銑 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，鉆8 通孔；1? 工序Ⅶ：以加工后的 內孔表面 H，以加工后的 36mm 下端面 C 以及 后端面 G 定位，1 2? 粗銑 前端面 F，粗銑 前端面 I，半精銑 前端面 F； 2826?2? 工序Ⅷ：以加工后的 內孔表面 H，以加工后的 36mm 下端面 C 以及 前端面定位 F，8 粗銑 后端面 J，粗銑 后端面 G，半精銑 后端面 G；6?88 工序Ⅸ：以加工后的 內孔表面 H，以加工后的 36mm 下端面 V， 端面 G 或 F 定位,1 2 鉆→擴→粗鉸→精鉸 通孔，并倒角；0.27?? 工序Ⅹ：以加工后的 內孔表面 G，以加工后的 36mm 下端面 C， 端面 G 或 F 定位, 8? 無錫太湖學院學士學位論文 10 鉆→擴→粗鉸→精鉸 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，鉆 偏 內孔；2?283?01 工序Ⅻ：鉗工去毛刺，清洗； 工序ⅩⅢ：終檢。 2.3.7 加工設備及工藝裝備選擇 機床及工藝裝備的選擇是制定工藝規(guī)程的一項重要工作，它不但直接影響工件的加 工質量，而且還影響工件的加工效率和制造成本。 1.機床的選擇原則 機床的加工尺寸范圍應與零件的外廓尺寸相適應； 機床的精度應與工序要求的精度相適應； 機床的功率應與工序要求的功率相適應； 機床的生產率應與工件的生產類型相適應； 還應與現有的設備條件相適應。 2.夾具的選擇 本零件的生產類型為大批量生產，為提高生產效率，所用的夾具應為專用夾具。 3.刀具的選擇 刀具的選擇主要取決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、生產率及經濟性等。在選擇時應盡可能采用標準刀具，必要 時可采用符合刀具和其他專用刀具。 4.量具的選擇 量具主要根據生產類型和所檢驗的精度來選擇。在單件小批量生產中應采用通用量 具，在大批量生產中則采用各種量規(guī)和一些高生產率的專用量具。 查《機械制造工藝設計簡明手冊》 [13]所選擇的加工工藝裝備如下表所示： 表 2-3 氣門搖臂軸支座加工工藝裝備選用 工序號 機床設備 刀具 量具 工序Ⅰ 鑄 游標卡尺 工序Ⅱ 檢 游標卡尺 工序Ⅲ 熱處理 （免填） 游標卡尺 搖臂零件工藝及工裝設計 11 工序Ⅳ 銑 臥式銑床 X61 硬質合金端銑刀 游標卡尺 工序Ⅴ 銑 臥式銑床 X61 硬質合金端銑刀 游標卡尺 工序Ⅵ 鉆 立式鉆床 Z525 直柄麻花鉆 11?卡尺、塞規(guī) 工序Ⅶ 銑 臥式銑床 X61 硬質合金端銑刀 游標卡尺 工序Ⅷ 銑 臥式銑床 X61 硬質合金端銑刀 游標卡尺 工序Ⅸ 鉆 TX617 臥式鏜床 麻花鉆、擴鉆、機 用鉸刀 內徑千分尺，塞規(guī) 工序Ⅹ 鉆 TX617 臥式鏜床 麻花鉆、擴鉆、機 用鉸刀 內徑千分尺，塞規(guī) 工序Ⅺ 鉆 立式鉆床 Z525 直柄麻花鉆 3?塞規(guī) 工序Ⅻ 鉗 游標卡尺 工序ⅩⅢ 檢 （免填） 內徑千分尺、游標 卡尺、塞規(guī) 2.3.8 工序間加工余量的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指導教程》 [3]表 2-28，表 2-35，并綜合對毛坯尺寸 以及已經確定的機械加工工藝路線的分析，確定各工序間加工余量如下表： 表 2-4 機械加工工序間加工余量表 工序號 工步號 工步內容 加工余量/mm 工序Ⅳ 1 粗銑 上端面 A2?2 1 粗銑 36mm 下底面 C 3工序Ⅴ 2 半精銑 36mm 下底面 C 1 工序Ⅵ 1 鉆 通孔111 工序Ⅶ 1 粗銑 前端面 F28?3 無錫太湖學院學士學位論文 12 2 粗銑 前端面 I26?2 3 半精銑 前端面 F81 1 粗銑 后端面 J6? 2 2 粗銑 后端面 G2 3 工序Ⅷ 3 半精銑 后端面 G81 1 鉆 的通孔7? 17 2 擴孔至 1.50.85 3 粗鉸至 940.09工序Ⅸ 4 精鉸至 8H0.06 1 鉆 通孔? 15 2 擴孔至 15. 0.85 3 粗鉸至 90.10工序Ⅹ 4 精鉸至 60.05 工序Ⅺ 1 鉆 偏 內孔?0 3 2.3.9 切削用量以及基本時間定額的確定 工序Ⅵ 粗銑 上端面 A2 （1）切削深度 ap=2mm。 （2）進給量的確定 此工序選擇 YG6 硬質合金端銑刀，查表選擇硬質合金端銑刀的 具體參數如下：D=80mm， =70mm，d=27mm， L=36mm， =30mm，齒數 z=10，根1D1L 據所選擇的 X6125 臥式銑床功率為 4KW,查《機械制造工藝設計手冊 》表 5-146，得 fz= 0.12~0.2 取 fz=0.20mm/r 。0.2/fmr?? （3）切削速度的確定 根據所知的工件材料為 HT200,硬度 HBS187-220，根據《機 械加工工藝師手冊》 [10]表 30-23，選擇切削速度 =65m/min。cv 計算主軸轉速 ，查《機械制造工藝設計手冊》表 4-18 得651028/in3.4nr?? n=255r/min，然后計算實際 (2.2)53.1406/mincv??? （4）基本時間的確定 銑削常用符號如下： ——工作臺的水平進給量，mm/minMzf ——工作臺的進給量，mm/min， Mzfn? 搖臂零件工藝及工裝設計 13 ——銑削寬度，mmea ——銑削深度，mmp d——銑刀直徑，mm 查《機械制造技術基礎課程設計指南》 [2]表 2-28 得此工序機動時間計算公式： (2.3)12jMz llTf?? 根據銑床的數據，主軸轉速 n=255r/min，工作臺進給量 = 。Mf0.2150/minzn??? 根據機床說明書取 =480mm/min；切削加工面 L=22mmMf 根據《機械加工工藝師手冊》 [10]，表 30-9 查得 =7，12l? 。1290.6in48jMzlTf??? 工序Ⅴ 加工 36mm 下端面 1.工步一 粗銑 36mm 下底面 C （1）切削深度 。3pam （2）進給量的確定 此工序選擇 YG6 硬質合金端銑刀，查表選擇硬質合金端銑刀的 具體參數如下：D=80mm， =70mm，d=27mm， L=36mm， =30mm，齒數 z=10，根1D1L 據所選擇的 X61 臥式銑床功率為 4KW,查《機械制造技術基礎課程設計指南 》 [2]表 5- 146，得 取 fz=0.20mm/r 。0.29/zfz??0.2/fmr?? （3）切削速度的確定 根據所知的工件材料為 HT200,硬度 HBS187-220，根據《機 械加工工藝師手冊》 [10]表 30-23，選擇切削速度 =65m/min。cv 計算主軸轉速 ，查《機械制造技術基礎課程設計指導教程》 [3]651028/min3.4nr?? 表 4-18 得 n=255r/min，然后計算實際 (2.4)53.14806/mincv??? 基本時間的確定 根據銑床的數據，主軸轉速 n=255r/min，工作臺進給量 =Mf0.2150/minzfn???? 根據機床說明書取 =480mm/min；切削加工面 L=36mmMf 根據《機械加工工藝師手冊》 [10]，表 30-9 查得 =7，12l? 。 12430.8injMzlTf??? 2.工步二 半精銑 36mm 下底面 C 無錫太湖學院學士學位論文 14 （1）切削深度 。1pam? （2）進給量的確定 此工序選擇 YG8 硬質合金端銑刀，查表選擇硬質合金端銑刀的具 體參數如下：D=80mm ， =70mm，d=27mm，L=36mm， =30mm，齒數 z=10，根據1D1L 所選擇的 X61 臥式銑床功率為 4KW,取 fz=0.10mm/r， 。0./fmr?? （3）切削速度的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指南》 [2]表 5-157 =124m/min，計算主軸轉速 ，查《機械制造技術基礎課程設計cv 24095/in3.18nr?? 指導教程》 [3]機床主軸轉速表，確定 n=490r/min，再計算實際切削速度.123/mi0cv? （4）基本時間的確定 根據銑床的數據，主軸轉速 n=490r/min，工作臺進給量 =Mf0.149/minzfn???? 根據機床說明書取 =480mm/min；切削加工面 L=36mmMf 根據《機械加工工藝師手冊》 [10]，表 30-9 查得 =7，12l?12430.8injMzlTf??? 工序Ⅵ 鉆 通孔? （1）切削深度 。1pam （2）進給量和切削速度的確定 選硬質合金鉆頭直柄麻花鉆，鉆頭參數如下： ，查《機械制造技術基礎課程設計指南》 [2]表 5-134，1,42,9dmL?? ，取 ， ，取 ，根據上0.8~.6/fr0./fr50~7/mincv?60/incv? 面數據，計算主軸轉速 ，查立式鉆床 Z525 主軸轉速表，取613/i3.4n? n=1360r/min，計算實際切削速度， 。6.41/i0cv? （3）基本時間的確定，首先查《機械制造技術基礎課程設計指南》 [2]表 2-26，查得鉆 削機動時間計算公式， ， ， =（1~4） ，nflTj???21 )2~(ot1????Dl 鉆孔深度 ， ， ，所以 9lm?13l25l .min34.013671??nflTj (2.5) 工序Ⅶ 粗銑以及半精銑端面 1.工步一 粗銑 前端面 F28? （1）切削深度 。3pa? （2）進給量的確定 此工序選擇 YG6 硬質合金端銑刀，查表選擇硬質合金端銑刀的 搖臂零件工藝及工裝設計 15 具體參數如下：D=80mm， =70mm，d=27mm，L=36mm， =30mm，齒數 z=10，根據所選擇1D1L 的 X61 臥式銑床功率為 4KW,查《機械制造技術基礎課程設計指南》 [2]表 5-146，得 取 fz=0.20mm/r 。0.29/zfmz??0.2/fmr?? （3）切削速度的確定 根據所知的工件材料為 HT200,硬度 HBS187-220，根據《機 械加工工藝師手冊》 [10]表 30-23，選擇切削速度 =65m/min。cv 計算主軸轉速 ，查《機械制造技術基礎課程設計指導教程》 [3]651028/min3.4nr?? 表 4-18 得 n=255r/min，然后計算實際 。253.14806/mincv??? （4）基本時間的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指