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江苏大学 课程设计说明书
摇臂轴座（195柴油机）
姓 名： 章 鹏
班 级： 模具 1002 学 号： 3100305051 指导老师： 王 宏 宇
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目录
一、零件的分析 ........................................................................... 3
1、零件的作用 ....................................... 3 2、零件的工艺分析 ................................... 3 二、工艺规程定性设计 ............................................................. 3 1、定位基准的选择 ................................... 3 2、制定加工工艺路线 ................................. 4 三、工艺规程定量设计 ............................................................. 4 1、机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定 ........... 4 2、切削余量及基本工时的确定 ......................... 5
2.1 机械加工余量确定 .................................................................................. 5 2.2确定切削用量及基本工时 ....................................................................... 5
四、机械加工工艺过程 ............................................................. 9 五、夹具设计 ............................................................................... 9 六、心得体会 ............................................................................. 10 七、参考文献 ............................................................................. 11
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一、零件的分析
1、零件的作用
?0.01)孔摇杆轴支座是柴油机一个主要零件。是柴油机摇杆座的结合部，?16H10(0装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆座通过两个?10.5孔用M10螺杆与汽缸盖相连，1.5mm轴向槽用于锁紧摇杆轴，使之不转动。汽缸盖内每缸四阀使燃烧室充气最佳，气门由摇杆凸轮机构驱动，摩擦力小且气门间隙由液压补偿。这种结构可能减小燃油 消耗并改善排放。另外一个优点是减小噪音，这种结构使3.0升的
?0.01)孔的尺寸精度以及下端面0.1的平面度与左右两端面孔的TDI发动机运?16H10(0尺寸精度，直接影响到进气孔与排气门的传动精度及密封，2—?10.5孔的尺寸精度，以上下两端面的平行度0.08。因此，需要先以下端面为粗基准加工上端面，再以上
?0.01)孔时以端面为粗基准加工下端面，再把下端面作为精基准，最后加工?16H10(0下端面为定位基准，以保证孔轴相对下端面的位置精度。其零件图详见附图2：
2、零件的工艺分析
其材料为HT200。该材料具有较高的强度，耐磨性，耐热性及减振性，适用于承受较大应力，要求耐磨的零件。 该零件上主要加工面为上端面，下端面，左右端
?0.01)以及1.5mm轴向槽的加工。 面，2-?10.5孔和?16H10(0二、工艺规程定性设计
1、定位基准的选择
定位基准的选择：
精基准的选择：气门摇杆轴支座的下端面既是装配基准又是设计基准，用它作为精基准，能使加工遵循基准重合的原则。?16（+0.1—0）mm孔及左右两端面都采用底面做基准，这使得工艺路线又遵循“基准统一”的原则，下端面的面积比较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单，可靠，操作方便。
粗基准的选择：考虑到以下几点要求，选择零件的重要面和重要孔做基准。在保证各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量尽量均匀，此外，还要保证定位夹紧的可靠性，装夹的方便性，减少辅助时间，所以粗基准为下端面。
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钻削?16（+0.1—0）mm孔的定位夹紧方案：
方案一：用两圆柱销定位两个?10.5mm的孔，再加上底面定位实现，两孔一面完全定位，这种方案适合于大批生产类型中。
方案二：用V形块十大平面定位
V形块采用联动夹紧机构实现对R10的外圆柱表面进行定位，但这种定位方式结构相对来说较复杂，所以选用第一种定位方式。
2、制定加工工艺路线
根据各表面加工要求，和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面及孔的加工方法如下：
上下端面 左右端面 2-?10.5孔 粗铣—精铣 粗铣—精铣 钻孔 孔 钻孔—扩孔 ?16（?0.1-0）1.5mm 轴向槽 精铣 因左右两端面均对?16孔有较高的位置要求，故它们的加工宜采用工（?0.1-0）序集中原则，减少装次数，提高加工精度。根据先面后孔原则，将上端面下端面的粗铣放在前面，左右端面上?16孔放后面加工。 （?0.1-0）三、工艺规程定量设计
1、机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定
零件材料为HT200。考虑零件在机床运行过程中所受冲击不大，零件结构又比较简单，生产类型为大批生产，故选择砂型机器造型铸件毛坯。查《机械制造技术基础课程设计指南》第120页表5-3选用铸件尺寸公差等级为CT-10。
根据零件材料确定毛坯为铸件，已知零件的生产纲领为2000件/年，通过计算，该零件质量约为3Kg，由参考文献（5）表1—4、表1—3可知，其生产类型为大批生产，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。此外，为消除残余应力，铸造后安排人工时效处理。参考文献<<机械加工工艺手册>>表2.3-12；用查表方法确定各表面的加工余量如下表所示：
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加工表面 上端面 下端面 左端面 右端面 基本尺寸 58mm 58mm 31mm 31mm 加工余量等级 H H H H 加工余量数值 说明 3mm 3mm 3mm 3mm 单侧加工 单侧加工 单侧加工 单侧加工 2、切削余量及基本工时的确定
2.1 机械加工余量确定
根据文献（1）可知计算底面加工余量公式如下。
e?CAmax0.2A0.15
式中 ： e ——余量值；
Amax ——铸件的最大尺寸； A ——加工表面最大尺寸； C ——系数
根据<<机械加工工艺手册>>表3-12查表得出各个加工面得加工余量。 经查<<机械加工工艺手册>>表3—12可得，铣削上端面的加工余量为2，又由零件对上顶端表面的表面精度RA=6.3可知，粗铣的铣削余量为1.3，精铣余量为0.7。底面铣削余量为2，粗铣的铣削余量为1.3，铣余量0.7，精铣后公差登记为IT7～IT8。左右端面的铣削余量为3，粗铣的铣削余量为2，精铣余量1，精铣后公差登记为IT7～ＩＴ８，根据<<机械加工工艺手册>>表3—12确定余量2。钻孔至M14,扩孔后尺寸为M16。 2.2确定切削用量及基本工时 工序1：粗铣上端面 (1)加工条件
工件材料：HT200,?b=170~240MPa，铸造;工件尺寸：amax=13，l=36; 加工要求：粗铣上端面加工余量2 机床：X51立式铣床；刀具：立铣刀。
铣削宽度ae≤90,深度ap≤6,齿数z=12,故根据《机械制造工艺设计简明手册》表3.1，取刀具直径d0=80。根据《切削用量手册后》表3.16，选择刀具前角γ0＝0°
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后角α0＝16，副后角α0’=8°，刃倾角：λs=－10°,主偏角Kr=60°,过渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。 (2)切削用量
1）确定切削深度ap
根据手册等，选择ap=0.65，两次走刀即可完成。
2）确定每齿进给量fz
由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端机床功率为4.5kw（据《简明手册》表4.2-35，X51立式铣床）选择： fz=83.9mm/min。
3）确定刀具寿命及磨钝标准
根据《切削手册》表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.5mm；由于铣刀直d0=80，故刀具使用寿命T=180min（据《简明手册》表3.8）。
4）计算切削速度vc和每分钟进给量vf
根据《切削手册》表3.16，当d0=80，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z时，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系数为：kMV= 1.0，kSV= 0.8。 切削速度计算公式为：
cvd0qvvc?pvkv Tmapxvfzyvaeuvz其中 ae?50mm，ap?2mm，Cv?245，qv?0.2，xv?0.15，yv?0.35，
kv?kMv?kSv?1.0?0.8?0.8，uv?0.2，pv?0，m?0.32，T?180min，fz?0.18mm/z，Z?12
将以上数据代入公式：
vc?245?125?0.2?0.80.32180?4?0.15?0.08?0.35?50?0.2?12
?284m/min确定机床主轴转速： ns?1000vc?150r/min。 ?dw根据《简明手册》表4.2-36，选择nc?300r/min,vfc?390mm/min,因此，实际进给量和每分钟进给量为：
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vc??d0n3.14?125?300=m/min?236m/min 10001000f zc?v fc/ncz?390/300?12 mm/s?0.1mm/s
5)校验机床功率
根据《切削手册》表3.24，近似为Pcc?3.3kw,根据机床使用说明书，主轴允许功率Pcm?4.5?0.75kw?3.375kw?Pcc。
故校验合格。最终确定:
ap?2，nc?300r/min，vf?390mm/s，vc?236m/min，fz?0.1mm/z 6)算基本工时
tm ?L/v,L?L?y??,l?176，
查《切削手册》表3. 26，入切量及超切量为：y???40则：
T m?L/vf?0.64mim
工序2
粗铣上端面： 刀具，机床与上道工序相同，得出
ae?24 mm ,ap?0.5mm f?163.2m/min
ns ?960r/min vc =29.54m/min tm= 0.31min
工序3
粗铣左右端面：同时粗铣左右端面，圆盘铣刀一次加工完成不准调头计算切削用量：
ap=2
由 《机械加工工艺手册》表15.53可知：
f?af?z?0.20?12?2.4mm/r 由《切削用量手册》表9.4-8可知：
vt ?10.91m/s ，nt?1.35r/s， vft?1.70m/s 各系数为 Kmvv?Kmn?Kmf?0.69 Ksv?Ksn?Ksf?0.8 所以有 V?0.34?0.69?0.8?0.19m/s V?0.75r/s V =0.94mm/s
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计
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取 nt?0.792r/s?47.5r/minnt?0.792r/s?47.5r/min vfc?1.0mm/s 所以实际切削速度： v=?d0n 1000=14.55m/min f= 152.6mm/min
确定主轴转速： l1?l2?17mm l?75mm
100v n= =7r/s=545r/min
?d0 切削工时： Tj?0.1min 工序4 钻孔?10.5
查《机械制造工艺设计手册》表3-38，取f?98 mm/min 查《机械制造工艺设计手册》表3-42，取v?11.1m/min n?1000v??272r/min ?d查表《机械制造工艺设计简明手册》4.2-15，机床为Z525，选择转速
nw?545 r/min ?9.08 r/s
实际切削速度： v=
nw??dw9.08?3.14?11= ?0.31m/s 10001000l?l1?l2?0.36min
f?nw切削工时带入公式：Tj?工序5 精铣下端面与工序1相同。 工序6 精铣上端面与工序2相同. 工序7 精铣左右端面与工序3相同 工序8 钻通孔?14
ae?16 mm ,ap?0.5mm f?=163.2m/min
ns =960r/min vc =15m/min tm= 1.45min
工序9 扩孔到?16
查《机械制造工艺设计手册》2-8
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V?0.4m/s?24m/min 取进给量为 f?002mm/r n?1000?v?380r/min ?d故实际切削速度为： v??dwnw1000?15m/min
此时作台每分钟进给量fm应为：
fm?fzZnw?56.25mm/min
计算切削基本工时：
tm?l?y???1.45min fm工序10 铣槽：
加工条件：机床：x51卧式铣.床.
刀具：直齿三面刃铣刀其中 d?80,z?18 计算切削用量：
ap?10
由《机械加工工艺手册》表15-53，表15-55可知：
af?136 /min v?132.6m/min
1000v=375r/min 确定主轴转速： n= ?d0切削工时： tm?0.75min
四、机械加工工艺过程
详见《机械加工综合工艺卡片》
五、夹具设计
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本次采用方案一：
①定位：用两圆柱销定位两个?10.5mm的孔，再加上底面圆柱定位块定位实现，两孔一面完全定位。
②夹紧机构：根据生产率要求及工件结构要求，采用固定手柄压紧螺钉夹紧机构有效地提高了生产效率。夹紧机构采用手动操作。
③使用说明：安装工件时，将螺钉松开，将工件放在支承板上，并用两销定位，然后拧紧螺钉，便可以将工件安装完毕。
④结构特点：该夹具结构简单，操作方便，能够快速准确地将零件装夹完毕，有利于提高生产效率。
⑤夹紧力：由夹紧方案可知，夹紧力与切削力垂直 Fj=KFL/（Hf1+ L） Fc=9.81CfcaxfcpfFCCnfcFCKV
CFC=92 ap=1mm f=0.06 Vc=2.5 FC K =1.2 Xfc=1 FC=0.75 nFC=0 KFc=1.2算得Fc=271N又K=1.8 L=38 f1=0.1 H=58可得Fj=868.7N
可知固定手柄压紧夹紧机构完全可以达到要求。
⑥定位误差分析：在垂直方向上，底面为已加工表面，且设计基准与定位基准重合，所以无基准位移误差和基准不重合误差使用说明。
六、心得体会
通过对摇臂轴座（195柴油机）的课程设计，使我学到了许多有关机械加工的
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知识,这对于我以后的学习和实践都起到了至关重要的作用，使我对学习夹具和工艺性设计产生了浓厚的兴趣，相信这次课程设计过后我才能有夯实基础的感觉，遇到难题不放弃不胆怯的决心。对于加工主要表面，按照“先基准后一般”的加工原则，摇臂轴座机械加工路线是围绕主要加工表面来安排的，工序集中。课程设计是对我们学习的补充和扩展，实现自我完善和独立工作的过程，是大学学习的特色和优势。
七、参考文献
[1] 崇凯 机械制造技术基础课程设计指南[2] 东北重型机械学院 机床夹具设计手册 [3] 张世昌 李旦 高航 机械制造技术基础 [4] 甘水立 几何量公差与检测 [5] 王之栎 王大康 机械设计综合课程设计
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化学工业出版社 上海科学技术出版社 高等教育出版社 上海科学技术出版社 机械工业出版社
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知识,这对于我以后的学习和实践都起到了至关重要的作用，使我对学习夹具和工艺性设计产生了浓厚的兴趣，相信这次课程设计过后我才能有夯实基础的感觉，遇到难题不放弃不胆怯的决心。对于加工主要表面，按照“先基准后一般”的加工原则，摇臂轴座机械加工路线是围绕主要加工表面来安排的，工序集中。课程设计是对我们学习的补充和扩展，实现自我完善和独立工作的过程，是大学学习的特色和优势。
七、参考文献
[1] 崇凯 机械制造技术基础课程设计指南[2] 东北重型机械学院 机床夹具设计手册 [3] 张世昌 李旦 高航 机械制造技术基础 [4] 甘水立 几何量公差与检测 [5] 王之栎 王大康 机械设计综合课程设计
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化学工业出版社 上海科学技术出版社 高等教育出版社 上海科学技术出版社 机械工业出版社
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