柴油机气门摇臂轴支座

柴油机气门摇臂轴支座 1 引言 本次是在我们学完了大学的机械制造、机械工艺学基础课之后进行的课程设计。其目的在于: 1(巩固我们在大学里所学的知识，也是对以前所学知识的综合性的检验; 2(加强我们查阅资料的能力，熟悉有关资料; 3(树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养我们的实际工作能力; 4(通过对气门摇臂轴支座的机械制造工艺设计，使我们在机械制造工艺规程设计，工艺方案论证，机械加工余量计算，工艺的确定，编写技术文件及查阅技术文献等各个方面受到一次综合性的训练。初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。 5.能根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，学会拟定夹具，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效，省力，经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。 6(通过零件图，装配图绘制，使我们对于AutoCAD绘图软件的使用能得到进一步的提高。 第 1 页 共 9 页 2 气门摇臂轴支座的机械加工工艺规程设计 2.1.零件的工艺分析及生产类型的确定 2.1.1零件的作用 本设计所设计的零件是1105柴油机中摇臂结合部的气门摇臂轴支座，它是柴油机上气门控制系统的一个重要零件。直径为18mm的孔用来装配摇臂轴，轴的两端各安装一进、排气气门摇臂。直径为16mm的孔内装一个减压轴，用于降低汽缸内压力，便于启动柴油机。两孔间距56mm，可以保证减压轴在摇臂上打开气门，实现减压。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工作，起到支撑的作用，直径11的孔用M10的螺杆与汽缸盖相连，直径3的孔用来排油，各部分尺寸零件图中详细标注。 图2.1 气门摇臂轴支座零件图 2.1.2 零件的工艺分析 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、 第 2 页 共 9 页 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: 1. 外圆的上端面以及与此孔相通的通孔，粗糙度均为12.5; ,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12.5;1，45,28 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1，45,26 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下端面和上端面的表面粗糙度要求都不,22 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下端面以及上端面，并钻出,22 的通孔，然后再以这先加工出来的几个表面为基准定位，加工出和的,11,28,26 ,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，深孔加工出的斜油孔。 ,3 2.2.1 选择毛坯种类 第 3 页 共 9 页 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。 (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。 第 4 页 共 9 页 2.2.2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。 [3] 查阅《机械制造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。 由于所查得的机械加工余量适用于机械加工表面，的加Ram,1.6,Ram,1.6,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 39mm471.3, 2.6 4 上端面 ,22 36mm39mm471.3,下端面 2.6 4 37mm451.3, 2.6 4 ,28前端面 37mm451.3, 2.6 4 ,28后端面 第 5 页 共 9 页 16mm241.1, 2.2 4 前端面 ,26 16mm241.1, 2.2 4 后端面 ,26 2.2.3 设计毛坯图 [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。 2.2.4 绘制毛坯图 图2.2 气门摇臂轴支座毛坯图 2.3 选择加工方法，制定工艺路线 2.3.1 定位基准的选择 第 6 页 共 9 页 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，用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。 1.粗基准的选择原则 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。 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,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 11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 第 7 页 共 9 页 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，应选外,28圆端面及未加工的mm外圆面为粗基准。 ,16 2.3.6 确定工艺路线 般0.15,即W=1.8KN;对o点取矩可得下式 2222，，KNllllll20.50.5，，，，，，，,,，，W,2l ,0.9KN 比较上面三种情况，选最大值，既W=1.8KN。 3.3 夹具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应注意提高劳动生产率。为此，首先着眼于机动 第 8 页 共 9 页 夹紧，而非手动夹紧，因为这是提高劳动生产率的重要途径，本道工序虽然选用了手动夹紧方式，是考虑铣端面所产生的切削力不是很大，用手动螺旋夹紧方式使结构更紧凑。 由于本夹具没有使用扩力机构，因此，在加工零件时，要适当注意提高夹紧力;另外，由于本夹具配合面，连接孔较多，因此，夹具的零件对精度比较高，操作时要注意夹具各螺纹是否拧紧;还有就是夹具操作时，要防止定位零件有过大的磨损，若有较大磨损，要注意及时更换，以保证零件加工精度。 夹具上装有一对定位键，可使夹具工作台上在很好的定位。夹具装配图和零件图见附图: 参考文献 [1]艾兴、肖诗纲.切削用量手册[M].北京:机械工业出版社，1985 [2]机械设计手册编辑委员会.机械设计手册(1-2)第三版[M].北京:机械工业出 版社，2004 [3]李益民.机械制造工艺设计手册[M].北京:机械工业出版社，1994 第 9 页 共 9 页