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1、摘 要在这几周时间里，我们进行了机械制造加工工艺设计及夹具设计。机械设计制造基础课程设计是在学完了机械制造基础课(含机床夹具设计)和大部分专业课（材料力学、机械原理等），并在进行了生产实习的基础上进行的一个教学过程。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的一些基本理论，并结合生产实习中学到的一些实践知识，独立地分析和解决工艺上的问题。初步具备了设计一个中等复杂程度零件（气门摇杆轴支座）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，制订夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，也是熟悉和运用相关手册，图表等技术资料及编写技术文件技能的一次难得的实践机会，为今后的毕业设计及未来从事的工作奠定良好的
2、基础。由于所掌握的知识不全面且能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指导关键词：气门摇杆 夹具 全套完整版设计，加153893706目 录摘 要I第1章 零件的工艺分析11.1零件的功能、结构及生产类型的确定11.1.1零件的作用11.1.2 零件的工艺分析11.1.3 零件的生产类型2第2章 毛坯的选择32.1确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及其公差32.2毛坯的技术要求3第3章 基准的选择43.1粗基准的选择43.2精基准的选择4第4章 制订工艺路线54.1确定各加工面的加工方法54.2拟定加工工艺路线64.2.1工艺路线方案164.2.2工艺路线方案274.3工艺方案
3、的比较与分析7第5章 工序设计95.1工序12 的尺寸链计算95.2机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定115.3切削余量及基本工时的确定115.3.1 机械加工余量确定115.3.2确定切削用量及基本工12第6章 铣端面夹具设计166.1确定设计方案166.2定位原理图：176.3定位误差分析176.4夹紧力计算18设计心得20参考文献21附录22 第1章 零件的工艺分析1.1零件的功能、结构及生产类型的确定1.1.1零件的作用气门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孔装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆座通过两个孔用螺杆与汽缸盖相连，轴向槽用于锁紧摇杆轴，使之不转动
4、。其零件图如下图： 图1.1 摇杆轴支座1.1.2 零件的工艺分析由图1.1得知，其材料为。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，左右端面，孔和以及轴向槽的加工孔的尺寸精度以及下端面的平面度与左右两端面孔的尺寸精度，直接影响到进气孔与排气门的传动精度及密封，孔的尺寸精度，以上下两端面的平行度。因此，需要先以下端面为粗基准加工上端面，再以上端面为粗基准加工下端面，再把下端面作为精基准，最后加工孔时以下端面为定位基准，以保证孔轴相对下端面的位置精度。1.1.3 零件的生产类型依照设计题目可知：该零件的生产纲领为件/年
5、，查表可知生产类型是大批量生产。 第2章 毛坯的选择2.1确定毛坯的类型、制造方法和尺寸及其公差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。由212可知该种铸造公差等级为，级。2.2毛坯的技术要求 (1) 铸件必须经过时效处理; (2) 铸件不得有气孔、砂眼等铸造缺陷。 第3章 基准的选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准面的选择是否真确与合理关系到零件的加工质量,以及生产效率的高低。如果选择不当,在加工过程中出现很多问题,更可能造成零件的大批报废使生产无法进行。3.1粗基准的选择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，
6、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，所以粗基准为上端面。3.2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。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。第4章 制订工艺路线4.1确定各加工面的加工方法上下端面：粗铣精铣此处已删除制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何尺寸形状，尺寸精度位置精度等技术要求能得到合理的保证。4.2.1工艺路线方案1加工路线方案工序号工序内容铸造时效涂漆车上
7、端面铣下端面钻两通孔 铣左右端面钻通孔镗孔轴向槽铣检验入库4.2.2工艺路线方案2以V形块定位的加工路线方案工序号 工序内容铸造时效涂漆粗铣上下端面精铣上下端面钻两通孔钻两通孔的螺纹粗铣左右端面精铣左右端面钻孔镗孔铣轴向槽清洗入库4.3工艺方案的比较与分析上述两个方案遵循了工艺路线拟订的一般原则，但某些工序还有一些问题还值得进一步讨论。车上端面，因工件和夹具的尺寸较大，在卧式车床上加工时，它们惯性力较大，平衡困难；又由上端面不是连续的圆环面，车削中出现断续切削容易引起工艺系统的震动，故应当选择铣削加工。因为在零件图纸中要求左右端面的跳动度为，所以需要同时铣削左右端面，保证两端的平行度。工序应在
8、工序25前完成，使上端面在加工后有较多的时间进行自然时效，减少受力变形和受热变形对通孔加工精度的影响。综上所述选择方案二。最后确定的工件加工工序如下：序号 工序内容定位基准铸造时效涂漆粗铣下端面上端面（3）+左右端（3）粗铣上端面下端面（3）+左右端（3）粗铣左右端面下端面(3)+ 外圆柱面钻两通孔下端面(3)+ 外圆柱面精铣下端面上端面（3）+左右端（3）精铣上端面下端面（3）+左右端（3）精铣左右端面下端面(3)+ 外圆柱面钻通孔下端面(3)+ 两通孔（3）镗孔到下端面(3)+ 两通孔（3）粗-精铣轴向槽下端面(3)+ 外圆柱面入库 第5章 工序设计5.1工序12 的尺寸链计算加工过程为：
9、1）铣右端面2）钻通孔，保证工序尺寸3）粗镗，保证工序尺寸4）精镗，保证工序尺寸，达到零件设计尺寸D 的要求，5）倒角如图，可找出工艺尺寸链求解工序尺寸及公差的顺序如下：（1）从图知，=（2）从图知，其中 是精镗的余量，则 ，由于工序尺寸p2 是在粗镗中保证的，查参考资料（5）中表知，粗镗工序的经济加工精度等级为,因此确定该工艺尺寸公差为，其公差值为，故；（3）从图所示的尺寸链知， 其中 为粗镗的余量，此处已删除 因工件的生产类型为成批生产，毛的铸造方法选用砂型机器造型。根据表确定各表面的加工余量如下表所示： 表 各表面加工余量加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量数值说明上端面单侧加工下端面单
10、侧加工左端面单侧加工右端面单侧加工5.3切削余量及基本工时的确定5.3.1 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。 式中 ： 余量值； 铸件的最大尺寸； 加工表面最大尺寸； 系数根据表查表得出各个加工面得加工余量。经查表可得，铣削上端面的加工余量为，又由零件对上顶端表面的表面精度可知，粗铣的铣削余量为。底面铣削余量为，粗铣的铣削余量为，铣余量，精铣后公差登记为。左右端面的铣削余量为，粗铣的铣削余量为，精铣余量，精铣后公差登记为根据表确定余量。工序粗镗工序。粗镗余量表取粗镗为，粗镗切削余量为,铰孔后尺寸为,各工步余量和工序尺寸公差列于下表：表各工步加工尺寸 加工表面 加工方
11、法 余量 公差等级 工序尺寸及公差 粗镗 _ 精镗 5.3.2确定切削用量及基本工工序：粗铣下端面(1)加工条件工件材料：,，铸造;工件尺寸：，;加工要求：粗铣上端面加工余量。机床：立式铣床；刀具：立铣刀。铣削宽度,深度,齿数,故根据机械制造工艺设计简明手册表，取刀具直径。根据切削用量手册后表，选择刀具前角，后角，副后角，刃倾角：,主偏角,过渡刃,副偏角。(2)切削用量1）确定切削深度根据手册等，选择，两次走刀即可完成。2）确定每齿进给量 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（据简明手册表，立式铣床）选择：。3）确定刀具寿命及磨钝标准 根据切削手册表，铣
12、刀刀齿后刀面最大磨损量为；由于铣刀直，故刀具使用寿命（据简明手册表。4）计算切削速度和每分钟进给量根据切削手册表，当，时，,。各修正系数为：，。 切削速度计算公式为：其中 ，将以上数据代入公式：确定机床主轴转速： 。根据简明手册表，选择,因此，实际进给量和每分钟进给量为：=5)校验机床功率 根据切削手册表3.24，近似为,根据机床使用说明书，主轴允许功率。故校验合格。最终确定:6)计算基本工时查切削手册表3. 26，入切量及超切量为：则：工序：粗铣上端面： 刀具，机床与上到工序相同得出:工序: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： 由 机械加工工艺手册表可知
13、：由切削用量手册表可知： 各系数为 所以有 取 所以实际切削速度： 确定主轴转速： 切削工时： 工序：钻孔查机械制造工艺设计手册表，取查机械制造工艺设计手册表，取 查表机械制造工艺设计简明手册，机床为，选择转速实际切削速度：= 切削工时带入公式：工序：精铣下端面与工序相同工序：精铣上端面与工序相同.工序： 精铣左右端面与工序相同工序：钻通孔工序步骤与工序20#相同，代入数据得出结果: 工序:镗孔到因精镗与粗镗的定位的下底面与V型块，精镗后工序尺寸为，与下底面的位置精度为,与左右端面的位置精度为, 且定位夹、紧时基准重合，故不需保证。跳动公差由机床保证。粗镗孔时因余量为,故,查机械制造工艺设计手
14、册 取进给量为 故实际切削速度为： 此时作台每分钟进给量应为：计算切削基本工时：工序:铣槽加工条件：机床：卧式铣.床.刀具：直齿三面刃铣刀其中 计算切削用量： 由机械加工工艺手册表15-53，表15-55可知： 确定主轴转速： 切削工时： 第6章 铣端面夹具设计本次设计的夹具为铣工件圆柱面。以底面作为定位基准面。6.1确定设计方案 方案1用固定V块和可动V型块分别夹紧工件左右两圆柱面，用两铰链压板压在工件的下端，这样就限制了两个移动自由度和一个转动自由度，此方案定位可靠，可实现完全定位。 方案2在的通孔内插入一限边销限制一个移动自由度，再以两孔的另一个孔内侧面用两支撑钉限制一个移动自由度和一个
15、转动自由度，此方案从定位原理上是可行的，夹具结构简单。由于孔及内侧面都未规定精度，及结构原因，夹紧力不宜施加在此定位元件上，可能出现定位面与定位元件接触不好，所以此方案部宜采用。 经比较本次设计选择方案1来为工件定位。6.2定位原理图： 6.3定位误差分析（1）定位误差工件的加工误差，是指工件加工后在尺寸，形状和位置三个方面偏离理想工件的大小，它是由三部分因素产生的：1）工件在夹具中的定位、夹紧误差。此处已删除2）导向元件、对刀元件与定位元件间的位置误差，以及其形状误差导致产生的导向误差和对刀误差。3）夹具在机床上的安装误差，即对定误差导致工件相对刀具主轴或运动方向产生的位置误差。4）夹紧力使
16、工件与定位元件间的位置误差，以及定位元件、对刀元件、导向元件、定向元件等元件的磨损。 综上所述 该夹具结构简单,操作方便。此次设计的夹具有如下优点：(1)操作比较简单，使用方便，制造比较容易，价格便宜；(2)能保证工件的加工精度、稳定产品质量；(3)能提高劳动生产率和降低成本；(4)能改善工人劳动条件，安全生产。夹具使用的一面两销定位可靠性好，定位能力强。 6.4夹紧力计算根据机床夹具设计手表 查表知： 根据机床夹具设计手册表取 ， 在计算切削力时必须考虑安全系数: 式中： 安全系数在夹紧力与切削力相反时后： 而 所以 设计心得 1.归纳总结了夹具的概念、分类、设计原则等基础理论知识。2.设计
17、了铣床夹具，并完成了一系列的CAD图形生成，对CAD软件的学习加深了。3.学会了充分地利用网络资源查阅相关资料，以及借助前人的研究成果寻求解决问题的思维方法，对新信息和新知识及时做笔记。4.对所学习知识点进行查漏补缺，并了解学习了新的知识，开阔了视野，拓宽了自己的知识面。同时培养个人一定的创新思维。5.对大学三年所学到的东西进行了归纳总结，进一步完善了自己的知识结构。6.学会了查阅各种设计书籍，为明年的毕业设计做了一定的准备。作为机械制造专业的学生，最基本也是最实用的就是机械加工工艺规程的制定和工装夹具的设计。通过毕业设计，我更为深入的掌握了机械加工工艺规程的设计和工装夹具设计的基本步骤和方法
18、。基由于设计时间有限，该设计中的疏忽和缺陷在所难免，夹具设计中依然存在许多漏洞和不足之处，因此，在以后还需对该设计进行必要的修补和完善工作，再次感谢老师的的多次批评、指正。参考文献1 李昌年. 机床夹具设计与制造M.机械工业出版社,2007.2 李益民.机械制造工艺设计简明手册M.机械工业出版社,1999.3 艾兴,肖诗纲.切削用量简明手册第三版M.机械工业出版社,2007.4 孙丽媛.机械制造工艺及专用夹具M.冶金工业出版社,2002.5 吴宗泽，罗圣国.机械设计课程设计手册M.高等教育出版社,2006.6 李洪.机械加工工艺手册M.北京出版社,1996.7 孟少龙.机械加工工艺手册M.机械
19、工业出版社,1991.8 崇凯.机械制造技术基础课程设计指南M.化学工业出版社,2007.9 肖继德，陈宁平.机床夹具设计M. 机械工业出版社,2004.附录机械加工工艺过程卡片长沙大学机电工程系机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号第 1 页产品名称气门摇杆轴支座零件名称气门摇杆轴支座共 1 页材料牌号HT200毛坯种类铸件毛坯外型尺寸每毛坯可制件数1每台件数1备注工序号工序名称工序内容加工车间设备名称及编号工艺设备名称及编号技术等级时间定额/min夹具刀具量具单件准备-终结10铸造采用砂型铸造机器造型铸造车间20热处理时效处理热处理车间30粗铣端面粗铣上端面金工车间X52K型铣床专用夹具直齿
20、端铣刀两用游标卡尺IT1340粗铣端面粗铣下端面金工车间X52K型铣床专用夹具直齿端铣刀两用游标卡尺IT1350粗铣端面粗铣两侧面,两端面倒角金工车间X6130A卧式铣床专用夹具直齿端铣刀两用游标卡尺IT1160粗加工孔钻20mm的孔金工车间Z3025摇臂钻床专用夹具莫氏麻花钻内径千分尺70半精铣端面半精铣下端面金工车间X52K型铣床专用夹具直齿端铣刀两用游标卡尺IT1180精铣端面半精铣，精铣两侧面金工车间X6130A卧式铣床专用夹具直齿端铣刀两用游标卡尺IT1190粗加工孔钻13mm的孔（其孔轴线距离20孔轴线14mm）金工车间Z3025摇臂钻床专用夹具莫氏麻花钻内径千分尺IT8100粗加工孔钻另一13mm的孔金工车间Z3025摇臂钻床专用夹具莫氏麻花钻内径千分尺IT8110半精加工孔扩 铰的通孔，两端孔口倒角;金工车间Z3025摇臂钻床专用夹具莫氏麻花钻内径百分表IT80120粗铣槽粗铣3.5mm的横槽金工车间X52K型铣床专用夹具高速钢立铣刀两用游标卡尺IT7130去毛刺平锉140清洗清洗机清洁液150检验塞规百分表卡尺更改内容编制抄写校对审核批准
