机械零件加工制造工艺设计

机械零件加工制造工艺设计0锻造4254+/

12.55热处理10粗车

①50h8端面

1.0251°.

12.501515半精车

①50h8端面

0.7250°,

6.30520粗车

①50h8外圆

2.

051.5蜉

12.5225半精车650118外圆并倒角2x45°

1.

050.5产

6.3,7+

0.06N/030铳中27半圆槽

6.3，4-+

0.01201）钻孔

①5mm,并倒角

1.5x45°

12.5352）钻销钉孔

12.55+

0.0140钻孔

①

8.5mm并侄角1x45°85十°°

12.51645磨削

①50h8外圆

0.450°

0.8003950探伤检查

2、毛坯选择1）毛坯形状、尺寸及公差根据上述资料所得尺寸可得出毛坯尺寸,毛坯的形状及尺寸如附图2所示2）确定毛坯技术要求A、锻件无明显锻造缺陷；B、机加工前调质，消除内应力3）绘毛坯图根据附图1所示的零件结构形状，在各加工表面加上加工余量,绘制毛坯图如附图2所示

（五）选择机床设备及工艺装备根据一般工厂现有的生产条件,为了满足生产需要,先选用各工序所用的设备为:工序I粗车、半精车中50h8端面，选用CA6140车床，刀具工序n粗车、半精车中50h8外圆并倒角2x45，选用选用硬质合金端面车刀,专用夹具,0200/

0.02mm游标卡尺;〜CA6140车床,刀具选用高速钢外圆车刀，专用夹具,0^200/

0.02mm游标卡尺;工序IH铳

①27半圆槽,选用x62w卧式铳床,选用锥柄键槽铳刀，专用夹具,0200/

0.02mm游标卡尺；〜工序IV钻孔

①5mm,并倒角

1.5x45°,钻销钉孔,选用ZK2103C数控深孔钻床、中5标准锥柄麻花钻专用夹具、0~200/

0.02nlm游标卡尺；工序V钻孔中

8.5mm,并倒角1x45°选用ZK2103C数控深孔钻床、

①

8.5锥柄加长麻花钻专用夹具、0200/

0.02mm游标卡尺；〜工序VI磨削

①50h8外圆，选用M120W外圆磨床、专用夹具、WA砂轮、0^200/

0.02mm游标卡尺；

（六）确定切削用量及基本工时

1、工序I粗车、半精车端面h8为过渡配合精铳,粗糙度Ra=

6.3,42CrMo为合金调质钢

（1）粗车（工序余量t=lmm）圆柱表面外圆车削机动工时计算公式为:T二%产，,其中f------进给量mm/r,N——工件每秒转速r/si——进给次数切削速度皿需其中D——工件外径进给量f=

0.65mm/r吃刀量ap=3-5mm刀具耐用度95min由〈机械加工工艺手册＞查询可选择粗车t=l.0mm,半精车t=

0.7mm,则其毛坯尺寸:L=2尺+2X1+

0.7=

253.4mmf=

0.08mm,v=24m/min,z则:lOOv1000x24gm/.n—------=---------------=

101.9r/minc5JiD

3.14x75取n『102i7min,则V=

24.021m/min^=

3.14x75x

1021000100040.8mm/minf=f=

0.08x5x102=机动工时为:I+11+/,

47.5+

1.5+1八//.；=——!~~1=--------------------=

0.66min.

76.2⑵半精车加工余量:t=

0.7mm查〈机械加工工艺手册》选择高速钢车刀，D=70mm,z=8o于=

0.06mm,v=24m/min1000v ip00x24==W9J9r/minn则sTID

3.14X70取〃=110r/min,则wN—兀D%1000f=f=

0.06x8x110=

52.8mm/min机动工时为府=

0.58min

2、工序n粗车、半精车

①50h8外圆并倒角2x45°1粗车加工轴外圆t=2mm由于余量为2mm,因此分一次切削，吃刀深度为与二2nim,查〈机械加工工艺手册》,进给量f=

0.4mm/r,切削加工中参数Cv=291;m=

0.2;xv=

0.15;yv=

0.

2145.16m/min

2.42m/v=--------------.k-------------------------x

0.81x

0.8xi.54=tma%fyvp J确定机床主轴转速lOOOv1000x

2.42-

八、//ono/•\=---------=------------------“按机床取心二900r/min=15r/s,实际切削速度为V==

145.54mm/min6=3J4x5L5x90052+5+2车外圆时t=98sk6min2半精车加工轴外圆t=lmm由于加工余量为Iran,因此分二次切削，吃刀深度为5mm,查〈机械加工工艺手册》,进给量f=

0.3mm/r,切削加工中参数Cv=291;m=

0.1;xv=

0.18;yv=

0.4u=---------39m/min

2.89m/s.k------------------------X

0.81X

0.8X1,54=

173.tma Xvfyv1000v_1000x

2.91097r/min=

18.29r/s五确定机床主轴转速:\/一中几卬=

190.28mm/min1000W0051+5+1=60s=l.Omin车外圆时%=按机床取乙L1200r/min=20r/s,实际切削速度为3倒角2x45°.为缩短辅助时间，取倒角的主轴转速与车床钻孔相同，手动进给%,=20r/s1200r/min,

3、工序m铳

①27半圆槽，加工余量t=l7mm查〈机械加工工艺手册》选择锥柄键槽铳刀铳半圆槽,D=125mm,z=10,f=

0.09mm/齿,贝U:z1每转进给量f为f=fz Xz=

0.09X10=

0.9mm/r2每分钟进给量Vf为Vf=fzXzXn=O.9X300=270x1^3每齿进给量fz为fz==N-=

0.09mm/®zxn10x3004取转速n=300r/min,则切削速度Vc为wV=0=

3.14x125x30二I*.c81mm/minVf-铳刀每分钟进给量铳刀齿数N——铳刀转速5机动加工时间单位时间切削量v=且=

4.05mm/s60铳削一个U型槽的时间是％=口=q二

4.2sv

4.05机动加工时间为:T二四+

0.5=

1.64min

2434、工序IV钻孔

①5mm，并倒角L5x45°,钻销钉孔⑴钻45mm孔确定进给量:选取f=

0.lOmm/r;修正系数

0.7故f=

0.075mm/r1000v_1000x

0.25=

19.9r/sl194r/min

3.14x4714V切削速度:v=

0.25m/s按机床选取狐=

19.8/7s1190r/min因此实际切削速度丫=口==14x4x

19.8=025mm/s10001000BP v=

0.25mm/s=15mm/min切削工时^=6mm,^=4mm,^=3mm/+/1+46+4+3=

8.75minnf-

19.8x0,075\v J2倒角

1.5x45为缩短辅助时间,取倒角的主轴转速与车床钻孔相同，,手动进给n

19.8r/51190r/min

5、工序V钻

①5mm的中心孔,并倒角1x45°查〈机械加工工艺手册〉,选择

①

8.5II型锥柄超长麻花钻，四=

8.5mm,转速选择n=375r/min1切削速度Vc=皿==I.01加山100010003/4x

8.5x375mm2进给量:经查表选择f=

0.66mm/r,则单位时间进给速度v=nf=375mm/min/3钻孔深度a°=250mm4材料切除率Q=

0.25xdxd°x/x v,=

0.25mm3/minc5钻孔时间T==250+

2.55/

247.5=

1.02min250+Q3d6倒角1x45°为缩短辅助时间，取倒角的主轴转速与车床钻孔相同,n=375r/min,手动进给

6、工序VI磨削

①50h8外1选择砂轮P300X40X127WA60QV62切削用量的选择查表可得砂轮进给量f=

0.005mm/r.磨削速度:v=30m/s砂轮主轴转速:n=2200r/min.工件回转速度:v=

0.3m/s o工件的转数:n=

1.29r/s=

77.4r/mino轴向进给量力=

0.5B=20mm径向进给量f=

0.0157mm/行程r磨轮横进给按工作台一次往复行程进给时,机动时间公式为:t=2LZbkfnfaf,dL-----加工面长度，250mm;Z------加工余量，

0.4mm;bK——系数,

1.1;n-----工件每分钟转速r/min;——双行程磨削深度进给量mm/双行程,

0.0314mm/双行程；2/7k=

4.53min271s¥=2250°.4L1X XX明了rd

三、夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具经过查找一番资料后,我决定设计拨叉831008中的一道工序——钻扩两孔@30的钻床夹具本夹具将用于Z3025摇臂钻床一问题的提出在给定的零件中,对本步加工的定位并未提出具体的要求，是自由公差，定位要求较低因此,本步的重点应在卡紧的方便与快速性上

（二）夹具设计为了加工出符合规定技术要求的表面,必须在加工前将工件装夹在机床上或夹具中工件的装夹包括定位和夹紧两个过程工件在夹具中定位的任务是:使同一工序中的所有工件都能在夹具中占据正确的位置一批工件在夹具上定位时,各个工件在夹具中占据的位置不可能完全一致，但各个工件的位置变动量必须控制在加工要求所允许的范围之内将工件定位后的位置固定下来，称为夹紧工件夹紧的任务是:使工件在切削力、离心力、惯性力和重力的作用下不离开已经占据的正确位置，以保证机械加工的正常进行

1、定位基准的选择出于定位简单和快速的考虑，选择@20孔为基准，即以一面上一长销（自由度限制数5）配合以一挡销（自由度限制数1）使工件完全定位再使用快速螺旋卡紧机构进行卡紧

2、夹紧力大小计算在本工序中,钻削力与夹紧力方向垂直,在钻削力的作用下,有可能产生工件平移和转动两种可能为此，应按这两种情况分别计算所需的夹紧力，然后将计算结果与实际夹紧力相比较,从而确定夹具的可行性1）计算钻削力和钻削扭矩本步加工可按钻削估算卡紧力实际效果能够保证可靠的卡紧轴向力耳=Cd^fyMk=42OxO.OO6,oxl.O08xl.O=

2.52NF F扭矩由于扭矩很小,计算M=fyMk=

0.206x

0.00620x

1.0°8x

1.0=

7.416xlO_6NeA/c M时可忽略已知卡紧力为尸=%则:F=

5.04N且实际卡紧力F二S1*S2*S3*S4*F,查找相关手册可取系数S1-

1.5S2=S3=S4=l.1则实际卡紧力为F=S1*S2*S3*S4*F=

10.06N使用快速螺旋定位机构快速人工卡紧，调节卡紧力调节机械制造工艺学课程设计实例机械制造工艺学课程设计说明书设计题目设计”配气机构摇臂轴”零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计者文U梅芳指导教师杨振祥装置，即可指定可靠的卡紧力

3、定位误差分析本工序采用一定位销，一挡销定位,工件始终靠近定位销的一面,而挡销的偏角会使工件自重带来一定的平行于卡具体底版的水平力，因此，工件不在定位销正上方，进而使加工位置有一定转角误差可是，由于加工是自由公差，故应当能满足定位要求

4、夹具设计及操作的简要说明根据加工工序的尺寸,形状和位置精度要求,工件定位时需限制四个方向的自由度:沿X,Y方向的水平运动以及轴向转动采用固定V形块限制X方向的移动,Y方向的移动和转动同时用定位销插入e50mm的孔，用来限制X,Y方向的移动和装懂，共有四个自由度由于固定式钻模板虽然有事装卸工件不便，但它结构简单、制造方便、定位精度高，因此根据工件和夹具体的结构,选用固定式钻模板同时为了确定钻头的位置,钻模上设置有钻套和衬套,而且根据实际情况选用无肩固定式钻套根据零件的定位方案,采用锁紧螺母和开口垫片来实现快速锁紧夹紧机构,它与一个加工面位置靠近，增加了刚性零件夹紧变形也小，但对于另一个加工面较远,为提高刚性,故采用辅助定位元件来固定，该设计采用了螺旋辅助支承最后根据零件的定位方案,采用移动压板式螺旋夹紧机构从而节省了劳动力,提高了生产效率结论关于配气机构摇臂轴的工艺规程设计及拨叉钻床专用夹具设计,经过1个星期的努力，已经基本完成,现总结如下

1.本次课程设计是对所学知识的一次综合运用，充分的运用了以前所学知识去分析和解决实际问题,进一步巩固和深化了基础知识，同时也是对〈制造与修理工艺》学习的一个升华过程

2.掌握了一般的设计思路和设计的切入点,对机械加工工艺规程和机床夹具设计有了一个全面的认识,培养了正确的设计思路和分析解决问题的能力，同时提升了运用知识和实际动手的能力

3.进一步规范了制图要求，学会运用标准、规范、手册和查阅相关资料的本事

4.中国机械行业还有很大的发展空间，需要我们不断努力由于本人水平有限，加之时间短，经验少文中定有许多不妥甚至错误之处,请各位老师给予指正和教导,本人表示深深的谢忌、O参考文献

[1]艾兴，肖诗纲主编.切削用量简明手册[M].北京:机械工业出版社，1994

[2]赵家齐主编.机械制造工艺学课程设计指导书[M].北京:机械工业出版社1994

[3]李益民主编.机械制造工艺设计简明手册M.北京:机械工业出版社，1994

[4]陈宏主编.金属切削速查速算手册M.机械工业出版社，

[5]王秀伦,边文义,张运祥主编.机床夹具设计[M].北京中国铁道出版社，1984年

[6]上海柴油机厂工艺设备研究所主编.金属切削机床夹具设计手册[M].机械工业出版社，1982年

[7]秦宝荣主编.机床夹具设计[M].中国建材工业出版社，1997年2月中南大学机车车辆教研室HUE内容

1.零件图1张

2.毛坯图1张

3.课程设计任务书1份

4.机械加工工艺工程卡片1张

5.机械加工工序卡8张

6.夹具装配图1张

7.课程设计说明书1份序言机械制造工艺学课程设计是在我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位就个人而言,我希望能经过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性的训练,希望在设计中能锻炼自己分析问题、解决问题的能力，为自己今后参加祖国的“四化”建设打下一个良好的基础由于能力所限，设计尚有许多不足之处，希望各位老师给予指教

一、零件的分析

（一）零件的作用及技术要求

1、零件的作用配气机构是进、排气管道的控制机构,它按照发动机的作功次序和每一缸的工作循环的要求，适时地开闭进、排气门、向气缸供给可燃混合气（汽油机）或新鲜空气（柴油机）并及时排出废气一般由凸轮轴、气门推杆、挺柱、气门摇臂、摇臂控制轴、气门导管以及气门等部件构成摇臂轴是一空心圆轴,用数个支座安装在气缸盖上，摇臂套装在摇臂轴上,并能在轴上作圆弧摆动轴内孔与主油道相通，供给配气机构润滑油2o主要技术要求零件图上主要的技术要求为1）摇臂轴调质硬度为HB255-302;B表面淬火硬度HRC55-60,硬化深度1-

1.5mm;.2）探伤检查

（二）零件的工艺性分析配气机构摇臂轴这个零件从附图1上能够看出，它一共有以下7组加工表面,分述如下

1、

①50h8轴轴径

50.口111,表面粗糙度为Ra

6.3mn,端倒-u.角2mmX

452、摇臂轴总长保证尺寸250,频，表面粗糙度为RaO.8口mo

3、端侧面表面粗糙度为Ra

6.3u mo

4、027圆槽:槽径中27,到端侧面保证尺寸17+

0.1mm,铳刀加工，槽深至摇臂轴外径表面保证尺寸17mm,两个，槽间距保证尺寸216±

0.1mm,表面粗糙度为Ra

6.3Um,

5、两个中5孔孔径中5,两端倒角

1.5mmX45°,两孔距95±

0.2mm,孔中心轴距离端侧面保证尺寸

77.5±

0.2mm,表面粗糙度为Ral

2.5umo

6、

①

8.5孔:孔径中

8.5,两端倒角lmmX45°表面粗糙度为Ral

2.5umo

7、90°销钉孔孔深5mm,孔中心轴距离端侧面保证尺寸

47.5±

0.1mm,表面粗糙度为Ral

2.5umo

二、工艺规程设计

（一）确定毛坯的制造形式配气机构摇臂轴在整个设备中的作用非常重要,需要选用可靠性高的材料42CrMo钢强度、淬透性高,韧性好，淬火时变形小，高温时有高的蠕变强度和持久强度零件材料选用42CrMo钢零件材料为42CrMo,考虑到摇臂轴在应用过程中经常承受交变和冲击性载荷,因此选用锻件，以便使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠由于零件采用单件大批量生产,而且零件的轮廓尺寸不大,能够采用锻造件,能够采用热轧圆钢,能够直接从钢材市场上购得这从提高生产率,保证加工精度上考虑也是应该的

（二）基面的选择基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一,基面选择的正确与合理,能够是加工质量得到保证,生产率得以提高否则不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者,还会造成零件的大批报废,使生产无法进行由于零件图所示的摇臂轴上多数尺寸及形位公差以中50h8外圆面及其端面为设计基准，因此必须首先将工件外圆面及其端面加工好，为后续工序准备基准根据粗、精基准选择的原则，确定各加工表面的基准如下1）

①

8.5孔:摇臂轴外圆面2）右端面:摇臂轴左端面3）两个半圆槽:摇臂轴左端面4）两个

①5孔:摇臂轴的左端面及左边孔的中心线5）销钉孔:摇臂轴的左端面及外圆面

（三）制订工艺路线制订工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证在生产纲领已确定为成批生产的条件下，能够考虑使用先进设备配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降低

1、工艺路线方案一工序号工序内容1锻造2热处理:正火处理3热处理调质HB255-3024粗车中50h8外圆5半精车中50h8外圆并倒角2x45°6精车

①50h8圆柱面7粗车

①50h8端面8半精车

①50h8端面9钻孔

①

8.5mm,并倒角1x45°10钻孑L:05mm,并倒角

1.5x45°,钻销钉孑L11热处理:淬火12铳

①27半圆槽探伤检查

2.工艺路线方案二:工序号工序内容1锻造2热处理:正火处理3热处理调质HB255-3024粗车O50h8端面5半精车（D50h8端面6粗车

①50h8外圆7半精车

①50h8外圆并倒角2x45°8钻孑L

①

8.5mm,并倒角1x45°9钻孔:

①5mm,并倒角

1.5x45°,钻销钉孔10热处理:淬火11磨削

①50h8圆柱面12铳

①27半圆槽13探伤检查

3、工艺方案比较与分析:上述两个工艺方案的特点在于方案一是先加工中50h8的外圆，然后再以此为基础，加工

①50h8端面,再经过钻孔、淬火等处理后,在以

①50h8的外圆为垂直方向的定位基准铳中27半圆槽,这样不但无法保证

①50h8外圆的高精度，同时也使

①27半圆槽的位置精度不够方案二则是先加工中50h8端面，然后以此为基面加工中50h8的外圆以及钻孔,而经过钻孔和淬火等处理后,再次磨削加工中50h8的外圆两相比较，能够看出，先加工加工中50h8的外圆，再加工中50h8端面,不但能保证中50h8的外圆的精度，也能基本符合“基准重合”的原则因此方案二比较合理，但经过仔细考虑后还是有问题为了减少装夹次数，需要调整钻孔的顺序，而且热处理能够综合成一步,不重要的半精加工面应该在精加工之前根据先面后孔、先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，最后的加工路线确定如下:序号工序内容1锻造2热处理:正火处理3粗车

①50h8端面4半精车

①50h8端面5粗车

①50h8外圆6半精车:

①50h8外圆并倒角2x45°7铳

①27半圆槽8钻孑L

①5mm,并倒角

1.5x45°,钻销钉孔9钻孔

①

8.5mm,并倒角1x45°10磨削

①50h8外圆11探伤检查

（四）机械加工余量、工序尺寸及毛坯确定

1、根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下:工序工序尺寸及um工序工序内容表面粗糙度余量公差。