配氣機(jī)構(gòu)搖臂軸”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程配氣機(jī)構(gòu)搖臂軸”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程配氣機(jī)構(gòu)搖臂軸”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程V:1.0精細(xì)整理，僅供參考配氣機(jī)構(gòu)搖臂軸”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程日期：20xx年X月機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)實(shí)例機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)說明書設(shè)計(jì)題目設(shè)計(jì)“配氣機(jī)構(gòu)搖臂軸”零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程及工藝裝備 設(shè)計(jì)者劉梅芳 指導(dǎo)教師楊振祥學(xué)號13中南大學(xué)機(jī)車車輛教研室2011年1月11日內(nèi)容：1.零件圖1張2.毛坯圖1張3.課程設(shè)計(jì)任務(wù)書1份4.機(jī)械加工工藝工程卡片1張5.機(jī)械加工工序卡8張6.夾具裝配圖1張7.課程設(shè)計(jì)說明書1份 序言機(jī)械制造工藝學(xué)課程設(shè)計(jì)是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的。這是我們在進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對所學(xué)各課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。就個(gè)人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性的訓(xùn)練，希望在設(shè)計(jì)中能鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，為自己今后參加祖國的“四化”建設(shè)打下一個(gè)良好的基礎(chǔ)。由于能力所限，設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，希望各位老師給予指教。一、零件的分析（一）零件的作用及技術(shù)要求1、零件的作用配氣機(jī)構(gòu)是進(jìn)、排氣管道的控制機(jī)構(gòu)，它按照發(fā)動(dòng)機(jī)的作功次序和每一缸的工作循環(huán)的要求，適時(shí)地開閉進(jìn)、排氣門、向氣缸供給可燃混合氣（汽油機(jī)）或新鮮空氣（柴油機(jī)）并及時(shí)排出廢氣。一般由凸輪軸、氣門推桿、挺柱、氣門搖臂、搖臂控制軸、氣門導(dǎo)管以及氣門等部件構(gòu)成。搖臂軸是一空心圓軸，用數(shù)個(gè)支座安裝在氣缸蓋上，搖臂套裝在搖臂軸上，并能在軸上作圓弧擺動(dòng)。軸內(nèi)孔與主油道相通，供給配氣機(jī)構(gòu)潤滑油2。主要技術(shù)要求零件圖上主要的技術(shù)要求為：1)搖臂軸調(diào)質(zhì)硬度為HB255-302；B表面淬火硬度HRC55-60，硬化深度；2）探傷檢查。（二）零件的工藝性分析配氣機(jī)構(gòu)搖臂軸這個(gè)零件從附圖1上可以看出，它一共有以下7組加工表面，分述如下：Φ50h8軸：軸徑mm，表面粗糙度為μm，端倒角2mm×45°。搖臂軸總長：保證尺寸mm，表面粗糙度為μm。端側(cè)面表面粗糙度為μm。Φ27圓槽：槽徑Φ27，到端側(cè)面保證尺寸17±，銑刀加工，槽深至搖臂軸外徑表面保證尺寸17mm，兩個(gè)，槽間距保證尺寸216±，表面粗糙度為μm，。兩個(gè)Φ5孔：孔徑Φ5，兩端倒角×45°，兩孔距95±，孔中心軸距離端側(cè)面保證尺寸±，表面粗糙度為μm。Φ孔：孔徑Φ，兩端倒角1mm×45°表面粗糙度為μm。90°銷釘孔：孔深5mm，孔中心軸距離端側(cè)面保證尺寸±，表面粗糙度為μm。二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（一）確定毛坯的制造形式配氣機(jī)構(gòu)搖臂軸在整個(gè)設(shè)備中的作用非常重要，需要選用可靠性高的材料。42CrMo鋼強(qiáng)度、淬透性高，韌性好，淬火時(shí)變形小，高溫時(shí)有高的蠕變強(qiáng)度和持久強(qiáng)度。零件材料選用42CrMo鋼。零件材料為42CrMo，考慮到搖臂軸在應(yīng)用過程中經(jīng)常承受交變和沖擊性載荷，因此選用鍛件，以便使金屬纖維盡量不被切斷，保證零件工作可靠。由于零件采用單件大批量生產(chǎn)，而且零件的輪廓尺寸不大，可以采用鍛造件，可以采用熱軋圓鋼，可以直接從鋼材市場上購得。這從提高生產(chǎn)率，保證加工精度上考慮也是應(yīng)該的。（二）基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以是加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則不但使加工工藝過程中的問題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件的大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法進(jìn)行。由于零件圖所示的搖臂軸上多數(shù)尺寸及形位公差以Φ50h8外圓面及其端面為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，因此必須首先將工件外圓面及其端面加工好，為后續(xù)工序準(zhǔn)備基準(zhǔn)。根據(jù)粗、精基準(zhǔn)選擇的原則，確定各加工表面的基準(zhǔn)如下：Φ孔：搖臂軸外圓面。右端面：搖臂軸左端面。兩個(gè)半圓槽：搖臂軸左端面。兩個(gè)Φ5孔：搖臂軸的左端面及左邊孔的中心線。銷釘孔：搖臂軸的左端面及外圓面。（三）制訂工藝路線制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮使用先進(jìn)設(shè)備配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降低。1、工藝路線方案一：工序號工序內(nèi)容12鍛造熱處理：正火處理345678910111213熱處理：調(diào)質(zhì)HB255-302粗車：Φ50h8外圓半精車：Φ50h8外圓并倒角2x45°精車：Φ50h8圓柱面粗車：Φ50h8端面半精車：Φ50h8端面鉆孔：Φ，并倒角1x45°鉆孔：Φ5mm，并倒角°,鉆銷釘孔熱處理：淬火銑：Φ27半圓槽探傷檢查2.工藝路線方案二：工序號工序內(nèi)容12345678910111213鍛造熱處理：正火處理熱處理：調(diào)質(zhì)HB255-302粗車：Φ50h8端面半精車：Φ50h8端面粗車：Φ50h8外圓半精車：Φ50h8外圓并倒角2x45°鉆孔：Φ，并倒角1x45°鉆孔：Φ5mm，并倒角°,鉆銷釘孔熱處理：淬火磨削：Φ50h8圓柱面銑：Φ27半圓槽探傷檢查3、工藝方案比較與分析：上述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是先加工Φ50h8的外圓，然后再以此為基礎(chǔ)，加工Φ50h8端面，再經(jīng)過鉆孔、淬火等處理后，在以Φ50h8的外圓為垂直方向的定位基準(zhǔn)銑Φ27半圓槽，這樣不僅無法保證Φ50h8外圓的高精度，同時(shí)也使Φ27半圓槽的位置精度不夠。方案二則是先加工Φ50h8端面，然后以此為基面加工Φ50h8的外圓以及鉆孔，而經(jīng)過鉆孔和淬火等處理后，再次磨削加工Φ50h8的外圓。兩相比較，可以看出，先加工加工Φ50h8的外圓，再加工Φ50h8端面，不僅能保證Φ50h8的外圓的精度，也能基本符合“基準(zhǔn)重合”的原則。因此方案二比較合理，但經(jīng)過仔細(xì)考慮后還是有問題。為了減少裝夾次數(shù)，需要調(diào)整鉆孔的順序，而且熱處理可以綜合成一步，不重要的半精加工面應(yīng)該在精加工之前。根據(jù)先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原則，最后的加工路線確定如下：序號工序內(nèi)容1234567891011鍛造熱處理：正火處理粗車：Φ50h8端面半精車：Φ50h8端面粗車：Φ50h8外圓半精車：Φ50h8外圓并倒角2x45°銑：Φ27半圓槽鉆孔：Φ5mm，并倒角°,鉆銷釘孔鉆孔：Φ，并倒角1x45°磨削：Φ50h8外圓探傷檢查（四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯確定1、根據(jù)上述原始資料及加工工藝，分別確定各加工表面的加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下：工序工序內(nèi)容工序余量工序尺寸及公差表面粗糙度μm0鍛造45熱處理10粗車：Φ50h8端面15半精車：Φ50h8端面20粗車：Φ50h8外圓25半精車：Φ50h8外圓并倒角2x45°30銑：Φ27半圓槽351)鉆孔:Φ5mm，并倒角°2)鉆銷釘孔40鉆孔：Φ并倒角1x45°45磨削：Φ50h8外圓50探傷檢查2、毛坯選擇1）毛坯形狀、尺寸及公差根據(jù)上述資料所得尺寸可得出毛坯尺寸，毛坯的形狀及尺寸如附圖2所示。2）確定毛坯技術(shù)要求A、鍛件無明顯鍛造缺陷；B、機(jī)加工前調(diào)質(zhì)，消除內(nèi)應(yīng)力。3）繪毛坯圖根據(jù)附圖1所示的零件結(jié)構(gòu)形狀，在各加工表面加上加工余量，繪制毛坯圖如附圖2所示。(五）選擇機(jī)床設(shè)備及工藝裝備根據(jù)一般工廠現(xiàn)有的生產(chǎn)條件，為了滿足生產(chǎn)需要，先選用各工序所用的設(shè)備為：工序Ⅰ粗車、半精車Φ50h8端面，選用CA6140車床，刀具選用硬質(zhì)合金端面車刀，專用夾具，0~200/游標(biāo)卡尺；工序Ⅱ粗車、半精車Φ50h8外圓并倒角2x45°，選用CA6140車床，刀具選用高速鋼外圓車刀，專用夾具，0~200/游標(biāo)卡尺；工序Ⅲ銑Φ27半圓槽，選用x62w臥式銑床，選用錐柄鍵槽銑刀，專用夾具，0~200/游標(biāo)卡尺；工序Ⅳ鉆孔Φ5mm，并倒角°,鉆銷釘孔，選用ZK2103C數(shù)控深孔鉆床、Φ5標(biāo)準(zhǔn)錐柄麻花鉆專用夾具、0~200/游標(biāo)卡尺；工序Ⅴ鉆孔Φ，并倒角1x45°選用ZK2103C數(shù)控深孔鉆床、Φ錐柄加長麻花鉆專用夾具、0~200/游標(biāo)卡尺；工序Ⅵ磨削Φ50h8外圓，選用M120W外圓磨床、專用夾具、WA砂輪、0~200/游標(biāo)卡尺；（六）確定切削用量及基本工時(shí)1、工序Ⅰ粗車、半精車端面h8為過渡配合精銑，粗糙度Ra=，42CrMo為合金調(diào)質(zhì)鋼（1）粗車（工序余量：t=1mm）圓柱表面外圓車削機(jī)動(dòng)工時(shí)計(jì)算公式為：T0=，其中f——進(jìn)給量(mm/r),N——工件每秒轉(zhuǎn)速（r/s）i——進(jìn)給次數(shù)。切削速度V=，其中D——工件外徑。進(jìn)給量f=r吃刀量ap=3-5mm刀具耐用度95min由《機(jī)械加工工藝手冊》查詢可選擇粗車t=，半精車t=，則其毛坯尺寸：L=250+2×（1+）= fz=，v=24m/min，則：取=102r/min,則V=minmin機(jī)動(dòng)工時(shí)為：（2）半精車（加工余量：t=）查《機(jī)械加工工藝手冊》選擇高速鋼車刀，D=70mm，z=8。V=minmm/min機(jī)動(dòng)工時(shí)為2、工序Ⅱ粗車、半精車Φ50h8外圓并倒角2x45°（1）粗車加工軸外圓t=2mm由于余量為2mm，因此分一次切削，吃刀深度為=2mm，查《機(jī)械加工工藝手冊》，進(jìn)給量f=r，切削加工中參數(shù)：Cv=291;m=;xv=;yv===mins)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：（898r/min)按機(jī)床取=900r/min=15r/s，實(shí)際切削速度為V==min車外圓時(shí)=98s（(2)半精車加工軸外圓t=1mm由于加工余量為1mm，因此分二次切削，吃刀深度為=，查《機(jī)械加工工藝手冊》，進(jìn)給量f=r，切削加工中參數(shù)：Cv=291;m=;xv=;yv===mins)確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：（1097r/min)按機(jī)床取=1200r/min=20r/s，實(shí)際切削速度為V==min車外圓時(shí)=60s=（3）倒角2x45°為縮短輔助時(shí)間，取倒角的主軸轉(zhuǎn)速與車床鉆孔相同，，手動(dòng)進(jìn)給。3、工序Ⅲ銑Φ27半圓槽,加工余量t=17mm查《機(jī)械加工工藝手冊》選擇錐柄鍵槽銑刀銑半圓槽，D=125mm,z=10,fz=齒，則：1）每轉(zhuǎn)進(jìn)給量f為：f=fz×z=×10=r2）每分鐘進(jìn)給量Vf為：Vf=fz×z×n=×300=2703）每齒進(jìn)給量fz為：=齒4）取轉(zhuǎn)速nw=300r/min，則切削速度Vc為：=minVf——銑刀每分鐘進(jìn)給量Z——銑刀齒數(shù)N——銑刀轉(zhuǎn)速5）機(jī)動(dòng)加工時(shí)間：單位時(shí)間切削量：=s銑削一個(gè)U型槽的時(shí)間是：=機(jī)動(dòng)加工時(shí)間為：T=+=4、工序Ⅳ鉆孔Φ5mm，并倒角°,鉆銷釘孔（1）鉆φ5mm孔確定進(jìn)給量：選取f=r；修正系數(shù)故f=r切削速度：v=s按機(jī)床選取所以實(shí)際切削速度即v=s=15mm/min切削工時(shí)：=6mm，=4mm，=3mm（2）倒角°為縮短輔助時(shí)間，取倒角的主軸轉(zhuǎn)速與車床鉆孔相同，，手動(dòng)進(jìn)給。5、工序Ⅴ鉆Φ的中心孔,并倒角1x45°查《機(jī)械加工工藝手冊》，選擇ΦⅡ型錐柄超長麻花鉆，=,轉(zhuǎn)速選擇n=375r/min1）切削速度Vc==min2）進(jìn)給量:經(jīng)查表選擇f=r，則單位時(shí)間進(jìn)給速度=nf=375mm/min3）鉆孔深度=250mm4）材料切除率=5）鉆孔時(shí)間：=(250+/=6）倒角1x45°為縮短輔助時(shí)間，取倒角的主軸轉(zhuǎn)速與車床鉆孔相同，n=375r/min，手動(dòng)進(jìn)給。6、工序Ⅵ磨削：Φ50h8外圓（1）選擇砂輪P300×40×127WA60QV6（2）切削用量的選擇查表可得：砂輪進(jìn)給量：f=r.磨削速度：v=30m/s砂輪主軸轉(zhuǎn)速：n=2200r/min.工件回轉(zhuǎn)速度：v=s。工件的轉(zhuǎn)數(shù)：n=s=min。軸向進(jìn)給量：==20mm。徑向進(jìn)給量：=行程磨輪橫進(jìn)給按工作臺(tái)一次往復(fù)行程進(jìn)給時(shí)，機(jī)動(dòng)時(shí)間公式為：L——加工面長度，250mm；——加工余量，；K——系數(shù)，；n——工件每分鐘轉(zhuǎn)速r/min；——雙行程磨削深度進(jìn)給量mm/雙行程，雙行程；==(271s)夾具設(shè)計(jì)為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。通過查找一番資料后，我決定設(shè)計(jì)撥叉831008中的一道工序——鉆擴(kuò)兩孔φ30的鉆床夾具。本夾具將用于Z3025搖臂鉆床。(一)問題的提出在給定的零件中，對本步加工的定位并未提出具體的要求，是自由公差，定位要求較低。因此，本步的重點(diǎn)應(yīng)在卡緊的方便與快速性上。(二)夾具設(shè)計(jì)為了加工出符合規(guī)定技術(shù)要求的表面，必須在加工前將工件裝夾在機(jī)床上或夾具中。工件的裝夾包括定位和夾緊兩個(gè)過程。工件在夾具中定位的任務(wù)是：使同一工序中的所有工件都能在夾具中占據(jù)正確的位置。一批工件在夾具上定位時(shí)，各個(gè)工件在夾具中占據(jù)的位置不可能完全一致，但各個(gè)工件的位置變動(dòng)量必須控制在加工要求所允許的范圍之內(nèi)。將工件定位后的位置固定下來，稱為夾緊。工件夾緊的任務(wù)是：使工件在切削力、離心力、慣性力和重力的作用下不離開已經(jīng)占據(jù)的正確位置，以保證機(jī)械加工的正常進(jìn)行。1、定位基準(zhǔn)的選擇出于定位簡單和快速的考慮，選擇φ20孔為基準(zhǔn)，即以一面上一長銷（自由度限制數(shù)：5）配合以一擋銷（自由度限制數(shù)：1）使工件完全定位。再使用快速螺旋卡緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行卡緊。2、夾緊力大小計(jì)算在本工序中，鉆削力與夾緊力方向垂直，在鉆削力的作用下，有可能產(chǎn)生工件平移和轉(zhuǎn)動(dòng)兩種可能。為此，應(yīng)按這兩種情況分別計(jì)算所需的夾緊力，然后將計(jì)算結(jié)果與實(shí)際夾緊力相比較，從而確定夾具的可行性。1）計(jì)算鉆削力和鉆削扭矩本步加工可按鉆削估算卡緊力。實(shí)際效果可以保證可靠的卡緊。軸向力:扭矩：由于扭矩很小，計(jì)算時(shí)可忽略。已知卡緊力為則：F=且實(shí)際卡緊力F’=S1*S2*S3*S4*F，查找相關(guān)手冊可取系數(shù)S1=S2=S3=S4=則實(shí)際卡緊力為F’=S1*S2*S3*S4*F=使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工卡緊，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。3、定位誤差分析本工序采用一定位銷，一擋銷定位，工件始終靠近定位銷的一面，而擋銷的偏角會(huì)使工件自重帶來一定的平行于卡具體底版的水平力，因此，工件不在定位銷正上方，進(jìn)而使加工位置有一定轉(zhuǎn)角誤差。但是，由于加工是自由公差，故應(yīng)當(dāng)能滿足定位要求。4、夾具設(shè)計(jì)及操作的簡要說明根據(jù)加工工序的尺寸，形狀和位置精度要求，工件定位時(shí)需限制四個(gè)方向的自由度：沿X，Y方向的水平運(yùn)動(dòng)以及軸向轉(zhuǎn)動(dòng)。采用固定V形塊限制X方向的移動(dòng)，Y方向的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)。同時(shí)用定位銷插入φ50mm的孔，用來限制X，Y方向的移動(dòng)和裝懂，共有四個(gè)自由度。由于固定式鉆模板雖然有事裝卸工件不便，但它結(jié)構(gòu)簡單、制造方便、定位精度高，所以根據(jù)工件和夾具體的結(jié)構(gòu)，選用固定式鉆模板。同時(shí)為了確定鉆頭的位置，鉆模上設(shè)置有鉆套和襯套，并且根據(jù)實(shí)際情況選用無肩固定式鉆套。根據(jù)零件的定位方案，