气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

2020/2/3 作者:未知来源:网络文摘阅读：1120

1 绪论

1.1 本设计的内容及意义

本次设计是在我们学完了大学的全部基础课，技术基础课以及专业课之后而进行。此次的设计是对大学期间所学各课程及相关的应用绘图软件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。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，工艺尺寸的确定，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，学会拟定夹具设计方案，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。

本次设计的主要内容为：首先运用AutoCAD软件绘制气门摇臂轴支座的二维零件图，然后根据图纸的技术要求等确定生产类型，经分析本次设计的零件年产量为10000件，属大批量生产。其次进行工艺分析，确定毛坯类型和制造方法，气门摇臂轴支座的材料为HT200，拟采用以铸造的形式进行毛坯的制造，并确定零件的机械加工工艺路线，完成机械加工工序设计，进行必要的经济分析。最后，对某道加工工序进行夹具装配图及主要零件图的设计。

1.2 课题背景知识

1.2.1 零件作用

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。

1.2.2 柴油机相关知识介绍

简介柴油机是用柴油作燃料的内燃机。柴油机属于压缩点火式发动机，它又常以主要发明者狄塞尔的名字被称为狄塞尔引擎。

柴油机在工作时，吸入柴油机气缸内的空气，因活塞的运动而受到较高程度的压缩，达到500～700℃的高温。然后将燃油以雾状喷入高温空气中，与高温空气混合形成可燃混合气，自动着火燃烧。燃烧中释放的能量作用在活塞顶面上，推动活塞并通过连杆和曲轴转换为旋转的机械功。

柴油机可按不同特征分类：按转速分为高速、中速和低速柴油机；按燃烧室的型式分为直接喷射式、涡流室式和预燃室式柴油机等；按气缸进气方式分为增压和非增压柴油机；按气体压力作用方式分为单作用式、双作用式和对置活塞式柴油机等；按用途分为船用柴油机、机车柴油机等。

随着现代社会进程的加快，柴油机发挥的社会作用不可估量，特别是在社会工业化之后，柴油机作为动力内燃机的一种，在社会的各个领域无处不在，工业、农业、汽车、船舶、公路工程、港口工程等，在这些领域里柴油机发挥着巨大的作用，为社会创造着巨大的效益。在这领域中，柴油机所发挥的作用也是不尽相同，所以根据作用的需要，柴油机也被设计出了很多种型号，各种型号功率不同，发挥的作用大小也就不一样，创造出的价值也不一样。但是柴油机的污染排放也是一个不小的社会问题，随着社会的发展，人类对生活质量要求的提高，预示着人类对空气质量的要求也在提高，而高污染排放的柴油机必定不能满足人类的这一生活需求，但是柴油机已经是社会发展不可缺少的一个重要零部分，彻底取代柴油机在目前的技术条件下似乎还不太可能。人类的智慧永远是无法估量的，现代的设计师们正在朝着设计出高效率，低排放，质量轻，生产简单的柴油机这一目标奋斗着，而这一目标也将越来越近。随着社会的需要，各种型号不一，功率不一的柴油机生产数量将不断的增长，而气门摇臂轴支座是柴油机上不可或缺的一个零件，也就是意味着气门摇臂轴支座的生产数量也将是与日俱增，为了创造出更大的效益，设计出轻便，经久耐用，便于生产的气门摇臂轴支座这一零件是很有必要的。

柴油机具有热效率高的显著优点，其应用范围越来越广。随着强化程度的提高，柴油机单位功率的重量也显著降低。为了节能，各国都在注重改善燃烧过程，研究燃用低质燃油和非石油制品燃料。此外，降低摩擦损失、广泛采用废气涡轮增压并提高增压度、进一步轻量化、高速化、低油耗、低噪声和低污染，都是柴油机的重要发展方向。

1.2.3 机械制造工艺技术相关知识

1.机械加工工艺基础知识

气门摇臂轴支座机械加工工艺规程的制订

（1）根据零件图和产品装配图，对零件进行工艺分析

在对气门摇臂周支座进行工艺规程设计时，应掌握该零件在部件或总成中的位置、公用以及部件或总成对该零件提出的技术要求，明确零件的主要工作表面，以便在拟定工艺规程过程中采取措施予以保证

掌握零件的结构形状、材料、硬度及热处理等情况，了解该零件的主要工艺特点，形成工艺规程设计的总体构想。

分析零件上有哪些表面需要加工，以及各加工表面的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等方面的技术要求；明确哪些表面是主要加工表面，以便在选择表面加工方法及拟定工艺路线时重点考虑；对全部技术要求应进行归纳整理。

（2）计算零件的生产纲领，确定生产类型

根据零件图查表可知，气门摇臂轴支座为轻型零件，根据生产要求将确定该零件为大批量生产。

（3）确定毛坯种类和制造方法

机械加工中毛坯种类有很多种，如铸件、锻件、型材、挤压件、冲压件及焊接组合件等。根据气门摇臂轴支座零件图所选择的材料，气门摇臂轴支座零件加工工程中应达到的技术指标和加工特点，零件生产的经济性，如何选择合适的毛坯种类也是设计重点。其次，如何选择毛坯制造方法也是设计中必不可少的环节，一般地，选择毛坯的制造方法应考虑一下几个方面因素：a、材料的工艺性能；b、毛坯尺寸、形状和精度要求；c、零件生产纲领；d、采用新型材料、新工艺、新技术的可能性。

（4）确定毛坯尺寸和公差

如何确定毛坯尺寸，也就是如何确定加工余量，对确保加工质量、提高生产率和降低成本都有重要的意义。余量不能确定过大或是过小，所以应当选择合适的方法来确定加工余量，保证零件加工各项尺寸及技术指标。同时，选择合适的尺寸公差对零件加工和零件生产的经济型也有很大的影响。

（5）拟定工艺路线

拟定工艺路线包括：定位基准的选择；各表面加工方法的确定；加工阶段的划分；工序集中程度的确定；工序顺序的安排。这也将是气门摇臂轴支座机械加工工艺规程设计制定的重点

（6）确定各个工序的加工余量，计算工序尺寸及公差

（7）选择各个工序的机床设备及刀具、量具等工艺装备

（8）确定各个工序的切削用量和时间定额

（9）编制工艺文件

1.2.4 机床夹具设计基础知识

在机械制造的各个加工工艺工程中，必须使工件在工艺系统中处于正确的位置，以保证加工质量，并提高生产效率。把为了使工件处于正确位置上所使用的各种工艺装备，成为夹具。如检验夹具、焊接夹具、装配夹具等。

在机床上对工件进行切削加工时，为了保证加工精度，必须正确地安放工件，使工件相对于刀具和机床占有正确的位置，这一过程称为“定位”。为了保护这个正确围着在加工过程中稳定不变，应该对工件施加一定的夹紧力，这个过程称为“夹紧”。这两个过程总称为“安装”。在机床上实现安装人物的工艺装备，就是“机床夹具”。

机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广泛的是通用夹具，如车床上用的三爪卡盘和铣床上用的平口虎钳等。这类夹具的规格尺寸已经标准化，由专业厂进行生产。而用于批量生产，专门为工件某加工工序服务的专用夹具，则必须由各个制造厂自行设计制造。

由于专用夹具的设计制造在很大程度上影响加工质量、生产率、劳动条件和生产成本，因此，他是各机械制造厂新产品投资、老产品改进和工艺更新中的一项重要生产技术准备工作，也是每一个从事机械加工工艺的技术人员必须掌握的基础知识。

机床夹具在机械加工中起着重要的作用，所以应用十分广泛。归纳起来有以下几个方面的作用：

（1）.保证工件的加工精度，稳定产品质量

夹具在机械加工中的基本作用就是保证工件的相对位置精度。由于采用了能直接定位的夹具，因此，可以准确地确定工件相对于道具和机床切削成形运动中的相互位置关系，不受或者少受各种主观因素的影响，可以稳定可靠地保证加工质量。

（2）.提高劳动生产率和降低加工成本

提高劳动生产率，降低单件时间定额的主要技术措施是增大切削用量和压缩辅助时间。采用机床夹具，既可以提高工件加工时的刚度，有利于采用较大的切削用量，又可以省去划线找正等工作，使安装工作的辅助工时大大减小，因此能显著地提高劳动生产率和降低成本。

（3）.改善工人劳动条件

采用夹具后，工件的装卸显然比不用夹具方便、省力、安全。使用专用夹具安装工件，定位方便、迅速，夹紧可采用增力、机动等装置，因此可以减轻工人的劳动强度。还可设计保护装置，确保操作者安全。

（4）.在流水线生产中，便于平衡生产节拍

工艺工程中，当某些工件所需要工序时间特别长时，可以采用多工位或高效夹具等，以提高生产效率，使生产节拍能够比较平衡。

机床夹具分类

（1）专用夹具专用夹具是针对某一种工件的一定工序而专门设计的。因为不需要考虑通用性，所以夹具可以设计得结构紧凑、操作方便。还可以按需要采用各种省力机构、动力装置、分度装置等。因此，此类夹具可以保证较高的加工精度和劳动生产率，但是，游湖这类夹具的专用性很强，并且设计和制造周期较长，制造费用也较高。当产品变更时，往往因无法再使用而报废。因此，这类夹具主要在产品固定和工艺稳定的较大批量生产中应用。这类夹具也是本课程研究的主要对象。

（2）可调式夹具可调式夹具的特点是：加工完一种零件后，通过调整或更换夹具中的个别元件，即可加工形状相似、尺寸和加工相近的多种零件。

可调式夹具又可以分为通用可调夹具和专用可调夹具。通用可调夹具如滑柱式钻模等，使用范围较大。专门化可调夹具常称为成组夹具，通常配合成组技术，用于装夹和加工一组结构与工艺相似的工件。

因为这类夹具是在专门夹具基础上少量更换或调整夹具元件，因此，只能到达有限目标的通用化。即使这样，也极大提高了专用夹具在多品种、中小批量生产中使用的经济性。

（3）专门化拼装夹具专门化拼装夹具是针对其工件的特定工序加工要求，由实现制造好的通用性较强的标准化元件和部件拼装组成。从这个特点来看，这类夹具具有很大的通用性，但同时又是为某一种特定工序而专门拼装的夹具。因此，这类夹具又具有专门夹具的优点。

（4）自动化生产用夹具自动化生产用夹具驻澳是自动线上所使用的夹具。基本上分为两类：一类是固定式夹具，它与一般专用夹具相似；一类是随行夹具，它除了具有一般家具所担负的安装工件任务外，还担负着沿自动线输送工件的任务，即在这工件从一个工位移动到下一个工位。故称为“随行夹具”。

属于自动化生产夹具的还有数控机床夹具。

夹具设计的特点和基本要求

A:夹具设计的特点

（1）针对性强，设计人员必须全面掌握工艺和生产现场的实际情况。

专用夹具是为某零件的某工序设计的，设计人员必须全面了解和掌握产品零件的要求，工艺工程的安排以及所使用的机床、刀具，铺具的具体情况才可能提出合理可行的最佳方案，确定最合理的定位、夹紧装置。

（2）保证加工质量和劳动生产率是夹具设计的两项主要任务，而保证加工质量又是第一位的。因此，设计时应重点把住定位方案的确定和精度分析这两道关。对于制造精度要求不高的零件，其夹具设计应该重点保证提高劳动生产率和改善劳动条件。

（3）夹紧机构对整个夹具结构起决定性作用。

夹紧装置的结构形式和种类很多，选用的灵活性很大，特别是夹紧装置中力源及传动机构的设计对夹具结构的影响最大。因此，在同样能保证工序要求的情况下，每个人设计的结构可能大不相同。而不同复杂程度的家具在不同的生产规模条件下其经济效果也不一样，设计人员必须使自己的设计和生产规模相适应，不可片面追求高精度而忽视了经济性。

（4）夹具的制造多属于单件生产，因此，设计时应考虑采用组合加工，修配和调整等措施来保证夹具的制造精度，尽可能地考虑设置修配和调整环节，而不能完全依靠用完全互换的办法保证制造精度。

（5）设计周期短，一般不进行强度刚度计算。

夹具设计是直接为产品生产服务的生产技术准备工作，其设计周期要求短，因此设计时多采用参照法或是凭经验确定的办法来保证受力件的强度和刚度，通常不进行详细计算，有时采用简便公式或用图表做为设计参考。倒是应注意，在设计一些具有较高精度的夹具时，应该对定位精度、夹紧力等进行必要的计算和分析。

B:设计的基本要求

夹具设计的原则是经济和使用，它可以概括为“好用、好造、好修”这六个字，其中好用主要的，但好用也必须以不脱离生产现场的实际制造和维修水平为前提。具体要求为：

（1）夹具的构造应与其用途和生产规模相适应，正确处理好质量、效率、方便性与经济性四者的关系。

（2)保证工件精度。

（3）保证使用方便，要便于装卸、便于夹紧、便于测量、便于观察、便于排屑排液、便于安装运输，保证安全第一。

（4）注意结构工艺性，对加工、装配、检验和维修等问题应通盘考虑，以降低制造成本。

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

气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

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：

1. 外圆的上端面以及与此孔相通的通孔，粗糙度均为12.5；

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；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；

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下端面以及上端面，并钻出的通孔，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。

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：

气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

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。

根据本零件的设计要求，Q=10000台，m=1件/台，分别取备品率和废品率3%和0.5%，将数据代入生产纲领计算公式得出N=10351件/年，零件质量为0.27kg，

根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》[3]表1-3，表1-4可知该零件为轻型零件，本设计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，绘制毛坯图

2.2.1 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。

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。

查阅《机械制造技术基础课程设计指导教程》[3]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。

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》[3]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。

查阅《机械制造技术基础课程设计指导教程》[3]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《机械制造工艺设计简明手册》[13]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，的加工表面，机械加工余量要适当放大。分析本零件，除了的外，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

加工表面	基本尺寸	铸件尺寸公差	机械加工总余量	铸件尺寸
上端面		2.6	4
下端面		2.6	4
前端面		2.6	4
后端面		2.6	4
前端面		2.2	4
后端面		2.2	4

2.2.3 设计毛坯图

（1）确定铸造斜度根据《机械制造工艺设计简明手册》[13]表2.2-6 本零件毛坯砂型铸造斜度为～。

（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

气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

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

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、孔以及孔均为零件设计基准，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，应选外圆端面及未加工的36mm下端面为粗基准。

2.3.2 零件的表面加工方法的选择

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手册》[13]表1.4-7，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：

表2.2 气门摇臂轴支座各加工表面方案

需加工表面	尺寸精度等级	表面粗糙度Ra/	加工方案
上端面	IT14	12.5	粗铣
36mm下端面	IT12	6.3	粗铣→半精铣
前端面	IT11	3.2	粗铣→半精铣
后端面	IT11	3.2	粗铣→半精铣
前端面	IT14	12.5	粗铣
后端面	IT14	12.5	粗铣
通孔	IT14	12.5	钻
偏内孔	IT14	12.5	钻
通孔	IT8	1.6	钻→扩→粗铰→精铰
通孔	IT8	1.6	钻→扩→粗铰→精铰

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；然后粗铣粗基准上端面、外圆前后端面、外圆前后端面，在半精加工阶段，完成对外圆前后端面的半精铣，钻→扩→粗铰→精铰出通孔和通孔，并钻出偏内孔。

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。

（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。

（3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面和外圆前后端面，通孔，通孔，后加工次要表面偏内孔。

（4）遵循“先面后孔”原则，先加工36mm下端面，上端面，后加工通孔；先加工和外圆前后端面，后加工通孔，通孔。

2．热处理工序

机械加工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：

气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

图2.3 定位面,加工面代号指示图

工序Ⅰ：铸造；

工序Ⅱ：清砂，检验；

工序Ⅲ：时效处理HBS187-220

工序Ⅳ：以36mm下底面C以及外圆端面G或F定位，粗铣上端面A；

工序Ⅴ：以粗铣后的上端面A以及外圆端面G或F定位，粗铣36mm下底面C；半精铣36mm下底面C；

工序Ⅵ：以加工后的36mm下端面C，36mm底座左端面B以及端面G或F定位，钻通孔；

工序Ⅶ：以加工后的内孔表面H，以加工后的36mm下端面C以及后端面G定位，粗铣前端面F，粗铣前端面I，半精铣前端面F；

工序Ⅷ：以加工后的内孔表面H，以加工后的36mm下端面C以及前端面定位F，粗铣后端面J，粗铣后端面G，半精铣后端面G；

工序Ⅸ：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定位,钻→扩→粗铰→精铰通孔，并倒角；

工序Ⅹ：以加工后的内孔表面G，以加工后的36mm下端面C，端面G或F定位, 钻→扩→粗铰→精铰通孔，并倒角；

工序Ⅺ：以上端面A偏以及端面G或F定位，钻偏内孔；

工序Ⅻ：钳工去毛刺，清洗；

工序ⅩⅢ：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。

查《机械制造工艺设计简明手册》[13]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Ⅰ 铸	（免填）		游标卡尺
工序Ⅱ 检			游标卡尺
工序Ⅲ 热处理			游标卡尺
工序Ⅳ 铣	卧式铣床X61	硬质合金端铣刀	游标卡尺
工序Ⅴ 铣	卧式铣床X61	硬质合金端铣刀	游标卡尺
工序Ⅵ 钻	立式钻床Z525	直柄麻花钻11	卡尺、塞规
工序Ⅶ 铣	卧式铣床X61	硬质合金端铣刀	游标卡尺
工序Ⅷ 铣	卧式铣床X61	硬质合金端铣刀	游标卡尺
工序Ⅸ 钻	TX617卧式镗床	麻花钻、扩钻、机用铰刀	内径千分尺，塞规
工序Ⅹ 钻	TX617卧式镗床	麻花钻、扩钻、机用铰刀	内径千分尺，塞规
工序Ⅺ 钻	立式钻床Z525	直柄麻花钻	塞规
工序Ⅻ 钳	（免填）		游标卡尺
工序ⅩⅢ 检	（免填）		内径千分尺、游标卡尺、塞规

2.3.8工序间加工余量的确定

查《机械制造技术基础课程设计指导教程》[3]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

工序号	工步号	工步内容	加工余量/mm
工序Ⅳ	1	粗铣上端面A	4
工序Ⅴ	1	粗铣36mm下底面C	3
工序Ⅴ	2	半精铣36mm下底面C	1
工序Ⅵ	1	钻通孔	11
工序Ⅶ	1	粗铣前端面F	3
	2	粗铣前端面I	4
	3	半精铣前端面F	1
工序Ⅷ	1	粗铣后端面J	4
	2	粗铣后端面G	3
	3	半精铣后端面G	1
工序Ⅸ	1	钻的通孔	17
	2	扩孔至	0.85
	3	粗铰至	0.09
	4	精铰至	0.06
工序Ⅹ	1	钻通孔	15
	2	扩孔至	0.85
	3	粗铰至	0.10
	4	精铰至	0.05
工序Ⅺ	1	钻偏内孔	3