气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计Word下载.docx
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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匚作,起
技术要求
1.未注明匠角均为R3;
2、去锐边毛刺镣边;
3.材料为;
用2coi
1、时效分理HBS187-22。
J--T刃丽
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第页共32页
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:
外圆的上端面以及与此孔相通的通孔,粗糙度均为12.5;
1.,22,11
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.外圆的前后端面,粗糙度为12.5;
前后端面倒的角,粗糙度为
12.51,281,45
以及的通孔,在这里由于通孔所要求的精度较高,因此该孔的的加工是
一,18,18
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.的前后端面,粗糙度为2.5;
前后端面倒的角,粗糙度为12.5;
以,261,45
及的通孔,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,16,16
就可以知道,的孔要求的表面粗糙度和位置精度和的通孔一样都是比较
高,16,18
的,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;
16
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
18和,16外圆端面,并钻出这两个精度要求比较高的空,最后翻转零件,深
孔加
3工出的斜油孔。
3第页共32页
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:
NQmab,,,(1%)(1%)
式中N一一零件的生产纲领
Q一一产品的年产量(台、辆/年)
m--一每台(辆)产品中该零件的数量(件/台、辆)
%a备品率,一般取2%~4%
%--b废品率,一般取0.396-0.7%
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,同一种毛坯乂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
4第页共32页
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。
(3).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
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
[3]技术基础课程设计指导教程》表2-1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CT10。
[3]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教程》表2-3,按前面已经确定的铸件公差等级CT10差得相应的铸件尺寸公差。
[3]查阅《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-5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
[13]简明手册》表2.2-4要求的铸件机械加工余量。
Ram,1.6,Ram,1.6,由于所查得的机械加工余量适用于机械加工表面,的加
5第页共32页
工表面,机械加工余量要适当放大。
分析本零件,除了的外,,18和,16Ram,1.6,没有一个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
因此一般情况下这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得Ram,1.6,
的余量值即可,但是由于大部分表面加工都需经过粗加工和半精加工,因此余量将要放大,这里为了机械加工过程的方便,除了孔以外的加工表面,将总的加工余量统一为一个值。
如下表:
表2.1毛坯尺寸及机械加工总余量表
加工基本铸件尺寸机械加工总余铸件
表面尺寸公差量尺寸
39mm2.64471.3,上端面,22
39mm471.3,下端面2.6436mm
37mm2.64451.3,前端面,28
37mm451.3,2.64后端面,28
16mm241.1,2.24,26前端面
16mm241.1,2.24后端面,26
2.3绘制毛坯图
13]]
(1)确定铸造斜度根据《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-6本零件毛
00坯砂型铸造斜度为,。
35
(2)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。
(3)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。
6第页共32页
图2.2气门摇臂轴支座毛坯图
14]选择加工方法,制定工艺路线
2.3.1定位基准的选择
定位基准的选择在工艺规程制定中直接影响到工序数目,各表面加工顺序,夹具结构及零件的精度。
定位基准分为粗基准和精基准,川毛坯上未经加工的表面作为定位基准成为粗基准,使用经过加工表面作为定位基准称为精基准。
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。
粗基准的选择原则1.
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。
若工件上有很多歌不加工表面,应选其中与加工表面位置精度要求较高的表面为粗基准。
为保证工件某重要表面的余量均匀,应选重要表面为粗基准。
7第页共32页
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。
粗基准一般只在头道工序中使用一次,应精良避免重复使用。
2.精基准的选择原则
“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。
“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。
“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。
”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。
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、孔以及孔均为零件设计基准,,18,16,11
均可选为定位基准,而且孔和孔设计精度较高(亦是装配基准和测量基,18,16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,11
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。
零件的表面加工方法的选择2.3.2
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
[13]手册》表L4-7,表1.4-8,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:
8第页共32页
表2.2气门摇臂轴支座各加工表面方案
表面粗糙度
需加工表面尺寸精度等级加工方案,mRa/
上端面,22,ml2.5IT14粗铳
m6.336mm下端面IT12粗铳?
半精铳
m前端面3.2,28IT11粗铳?
后端面,28,m3.2IT11粗铳?
前端面,26,ml2.5IT14粗铳
后端面,26,ml2.5IT14粗铳
通孔,U,ml2.5IT14钻
0.027,18通孔,m1.6IT8钻?
粗钱?
精钱0
0.11,16通孔,ml.6IT8钻?
粗山?
精在0
0,m12.5偏内孔,310IT14钻
2.3.3加工阶段的划分
本零件气门摇臂轴支座加工质量要求较高,可将加工阶段分为粗加工,半精加工几个阶段。
在粗加工阶段,首先将精基准备好,也就是先将36mm下端面和通孔加工出,11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;
然后粗铳粗基准上端面、外圆前后端面、外圆前后端面,在半精加工,22,28,26
0.027,18阶段,完成对外圆前后端面的半精铳,钻?
扩?
精钱出通孔
和,280
0.110,16通孔,并钻出,3偏内孔。
100
2.3.4工序的集中与分散
本零件采用工序集中原则安排零件的加工工序。
本零件气门摇臂轴支座的生产
类型为大批量生产,可以采用各种机床配以专用工具、夹具、以提高生产率;
而
9第页共32页
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下端面以及通孔。
,11
(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。
0.11,16(3)遵循“先主后次”原则,先加工主要表面和外圆前后端
面,,28,260
0.0270,18通孔,通孔,后加工次要表面偏内孔。
3100
(4)遵循“先面后孔”原则,先加工36mm下端面,上端面,后加工通孔;
先加
22,,11
0.11,0.027,16,18工和外圆前后端面,后加工通孔,通孔。
28,2600
2(热处理工序
机械加_E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:
10第页共32页
图2.3定位面,加工面代号指示图工序?
:
铸造;
工序?
清砂,检验;
:
时效处理HBS187-220
以36mm下底面C以及外圆端面G或F定位,粗铳上端面A;
28,22工
序?
以粗铳后的上端面A以及外圆端面G或F定位,粗铳36mm下底,22,28
面C;
半精铳36mmF底面C;
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,,
钻通孔;
以加工后的内孔表面H,以加工后的36mm下端面C以及28后端面G,11,定位,粗铳28前端面F,粗铳26前端面I,半精铳28前端面F;
,,
11第页共32页
以加工后的内孔表面H,以加工后的36mm卜端而C以及前端面,28,11
定位F,粗铳后端面J,粗铳后端面G,半精铳后端面G;
26,28,28工序?
以
加工后的内孔表面H,以加工后的36mm下端面V,端面G或F,28,11
0.027,18定位,钻?
精钱通孔,并倒角;
内孔表面G,以加工后的36mm卜端面C,端面G或F工序?
以加工后的,28,11
0.11,16定位,钻?
粗较?
精较通孔,并倒角;
00工序?
以上端面A偏以及端面G或F定位,钻偏内孔;
,2210,28,310工序?
钳工去毛刺,清洗;
工序?
?
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。
12第页共32页
[13]查《机械制造工艺设计简明手册》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
工序号机床设备刀具量具工序?
铸游标卡尺工序?
检(免填)游标卡尺工序?
热处理游标卡尺
X5325B工序?
铳硬质合金端铳刀游标卡尺
直柄麻花钻11,Z3O32*1O/1工序?
钻卡尺、塞规
麻花钻、扩钻、机
Z3032*10/l工序?
钻内径千分尺,塞规
用较刀
直柄麻花钻,3Z3032*10/l工序?
钻塞规
内径千分尺、游标
检
卡尺、塞规2.3.8工序间加工余量的确定
[3]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
工步
工序号工步内容加工余量/mm
号
粗铳,22上端面A工序?
14
1粗铳36mm下底面C3工序?
2半精铳36mm下底面C1
13第页共32页
通孔钻,11工序?
111
粗铳前端面F,2813
粗铳前端面I,26工序?
24
半精铳前端面F,2831
粗铳后端面J,2614
粗铳后端面G28,工序?
23
半精铳后端面G,2831
117钻的通孔,17
20.85扩孔至,17.85
30.09粗较至,17.94
40.06精较至,189H
115钻通孔,15
20.85扩孔至,15.85
30.10粗较至,15.95
40.05精较至,169H
0工序?
13钻偏内孔,310
2.3.9切削用量以及基本时间定额的确定
粗铳上端面A,22
(1)切削深度。
amm,4p
(2)进给量的确定此工序选择YG6硬质合金端铳刀,查表选择硬质合金端铳
DL刀的具体参数如下:
D=80mm,=70mm,d=27mm,L=36mm,=30mm,11
齿数z=10,根据所选择的X61卧式铳床功率为4KW,查《机械制造技术基
14第页共32页
[2]fmmz,,0.200.09/础课程设计指南》表5-146,得取fz=0.20mm/rz
ofmmr,,,0.20102/
(3)切削速度的确定根据所知的J2件材料为HT200,硬度HBS187-220,根据
《机
[10[v械加工工艺师手册》表30-23,选择切削速度二65m/niin。
c
651000,计算主轴转速,查《机械制造基础课程设计基础
nr,,258/min3.1480,
,2553.1480[3]教程》表4-18得11=255”11)回,然后计算实际
vm,,64/mincl000(4)基本时间的确定
铳削常用符号如下:
z——铳刀齿数
f铳刀每齿的进给量,mm/zz
f工作台的水平进给量,mm/minMz
fffnz,工作台的进给量,mm/min,MMz
a铳削宽度,mme
a铳削深度,mmp
d——铳刀直径,mm
[2]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:
111,,12T,jfMz
根据铳床的数据,主轴转速n=255r/min,工作台进给量
fznmm,,,,,,0.210255510/minf=ozM
f根据机床说明书取二480mm/min;
切削加工面L=22nlmM
根据《机械加工工艺师手册》,表30-9查得=7,12
111,,2912T,,,0.06minojf480Mz
加工36mm下端面
15第页共32页
1.工步一粗铳36mm下底面C
amm,
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- 气门 摇臂 支座 机械 加工 工艺 夹具 设计