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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，加153893706目 录摘 要I第一章 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第二章 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第三章 基准的选择43.1粗基准的选择：43.2精基准的选择4第四章 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54.2.1工艺路线方案164.2.2工艺路线方案274.3工艺方案的
3、比较与分析7第五章 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105.3切削余量及基本工时的确定10第六章 夹具设计166.1确定设计方案166.3定位误差分析18设计心得20参考文献21附录22第一章 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M12螺杆与汽缸盖相连，3mm轴向槽用于锁紧摇杆轴，使之不转动。其零件图如下图： 图3.1 摇杆轴支座1.1.2 零件的工艺分析由图3.1得知，其材料为HT200。该材
4、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，2-孔和以及3mm轴向槽的加工孔的尺寸精度以及下端面0.05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，2孔的尺寸精度，以上下两端面的平行度0.055。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。由参考文献（1）中有关孔的加工的经济精度机床能达到的位置精度可知上述要求可以达到的零件的结构的工艺性也是可行的。1.1.3 零件的生产
5、类型依照设计题目可知：该零件的生产纲领为5000件/年，查表可知生产类型是大批量生产。第二章 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CT1011，MA-H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。 第三章 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
6、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。第四章 制订工艺路线4.1确定各加工面的加工方法上下端面：粗铣精铣左右端面：粗铣精铣 端面：粗铣精铣此处已删除4.2.1工艺路线方案1加工路线方案工序号工序内容01铸造02时
7、效03涂漆04车上端面05铣下端面06钻两通孔 07铣左右端面08钻通孔09镗孔10轴向槽11铣检验12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01铸造02时效03涂漆04粗铣上下端面05精铣上下端面06钻两通孔07钻两通孔的螺纹08粗铣左右端面09精铣左右端面10钻孔11镗孔12铣轴向槽13清洗14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
8、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0.06，所以需要同时铣削左右端面，保证两端的平行度。工序30#应在工序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213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01铸造02时效03涂漆04粗铣下端面上端面（3）+左右端（3）05粗铣上端面下端面（3）+左右端（3）06粗左右端面（同时，不准调头）下端面(3)+ 外圆柱面07钻两通孔13下端面(3)+ 外圆柱面08精铣下端面上端面（3）+左右端（3）09精铣上端面下端面（3）+左右端（3）10精铣左右端面（同
9、时，不准调头）下端面(3)+ 外圆柱面11钻通孔18下端面(3)+ 两通孔13（3）12镗孔到20 下端面(3)+ 两通孔13（3）13粗-精铣轴向槽下端面(3)+ 外圆柱面14入库 第五章 工序设计5.1工序12 的尺寸链计算加工过程为：1）铣右端面2）钻通孔.18，保证工序尺寸p13）粗镗，保证工序尺寸p24）精镗，保证工序尺寸p3，达到零件设计尺寸D 的要求， D=20+0.1+0.065）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，p3=D（2）从图知，p3=p2+Z2 ，其中Z2 是精镗的余量，Z2 =0.2mm，则p2=p3- Z2=20-0.2=19.8
10、mm，由于工序尺寸p2 是在粗镗中保证的，查参考资料（5）中表1-20知，粗镗工序的经济加工精度等级为IT12,因此确定该工艺尺寸公差为IT12，其公差值为0.35mm，故p2=（19.80.175）mm；（3）从图所示的尺寸链知，p2=p1+Z1 其中Z1 为粗镗的余量，Z1 =1.8mm，p1=p2-Z1=19.8-1.8=18mm，查参考资料（5）中表1-20 知，确定钻削工序的经济加工精度等级为IT13，其公差值为0.54mm，故p1=（180.27）mm。为验证确定的工序尺寸及公差是否合理，还需对加工余量进行校核。（1）余量Z2的校核，在图b 所示的尺寸链里Z2是封闭环，故Z2max
11、=p3max-p2min=（20+0.1-（19.8-0.175）mm=0.475mmZ2min=p3min-p2max=（20-0.1-（19.8+0.175）mm=-0.075mm（2）余量Z1的校核，在图a 所示的尺寸链中Z1是封闭环，故Z1 max=p2max-p1min=（19.8+0.175-（18-0.27）mm=2.245mmZ1 min=p2min-p1max=（19.8-0.175-（18+0.27）mm=1.355mm余量校核结果表明，所确定的工序尺寸公差是合理的。将工序尺寸按“入体原则”表示：mm，mm，5.2机械加工余量、工艺尺寸及毛坯尺寸的确定因工件的生产类型为成批
12、生产，毛的铸造方法选用砂型机器造型。根据表2.3-12确定各表面的加工余量如下表所示：表3.1 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48H4单侧加工下端面50H3单侧加工左端面35H3单侧加工右端面35H3单侧加工5.3切削余量及基本工时的确定（一） 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 ： e 余量值； 铸件的最大尺寸； 加工表面最大尺寸； C 系数根据表3-12查表得出各个加工面得加工余量。经查表312可得，铣削上端面的加工余量为4，又由零件对上顶端表面的表面精度RA=12.5可知，粗铣的铣削余量为4。底面铣削余量为3，粗铣的铣削余
13、量为2，铣余量1，精铣后公差登记为IT7IT8。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，根据表312确定余量2。工序40粗镗18工序。粗镗余量表3-83取粗镗为1.8，粗镗切削余量为0.2,铰孔后尺寸为20H8,各工步余量和工序尺寸公差列于下表表3.2 各工步加工尺寸加工表面加工方法余量公差等级工序尺寸及公差粗镗_精镗（二）确定切削用量及基本工工序04：粗铣下端面(1)加工条件工件材料：HT200,=170240MPa，铸造;工件尺寸：=13，l=36;加工要求：粗铣上端面加工余量4机床：X51立式铣床；刀具：立铣刀。铣削宽度ae90,深度ap6,齿数z
14、=12,故根据机械制造工艺设计简明手册表3.此处已删除 确定机床主轴转速： 。根据简明手册表4.2-36，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05：粗铣上端面： 刀具，机床与上到工序相同，得出 , 工序0:6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： =2由 机械加工工艺手册表15.53可知：由切削用量手册表9.4-8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
15、削工时： 工序07：钻孔查机械制造工艺设计手册表3-38，取查机械制造工艺设计手册表3-42，取 查表机械制造工艺设计简明手册4.2-15，机床为Z525，选择转速实际切削速度：v= 切削工时带入公式：工序08：精铣下端面与工序5#相同。工序45# 精铣上端面与工序10#相同.工序50# 精铣左右端面与工序15#相同工序11：钻通孔18，工序步骤与工序20#相同，代入数据得出结果:此处已删除 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13铣槽：加工条件：机床：x6132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15-5
16、5可知： 确定主轴转速： 切削工时： 第六章 夹具设计本次设计的夹具为第7道工序，钻两通孔。该夹具使用一固定V型块和一活动V型块夹紧加工。6.1确定设计方案（1）定位基准的选择该孔的设计基准为下端面，故以下端平面做定位基准，实现“基准重合”原则;另加两V形块从前后两方向实现对的外圆柱面进行夹紧，从对工件的结构形状分析，若工件以下端面朝下放置在支承板上，定位夹紧就比较稳定，可靠，也容易实现。工件以下端面在夹具上定位，限制了三个自由度，其余三个自由度也必须限制。方案： 用两个同样活动的形块固定在底座上，将工件竖放在V型块上，然后双V型块慢慢靠拢，夹紧。 用一个固定V型块和一个活动V型块互相加紧工件
17、，将工件竖放在支撑板下端面上，紧靠在固定V型块上，然后活动V型块慢慢靠拢，压紧.方案：用一个固定V型块和一个活动V型块互相加紧工件，将工件竖放在支撑板下端面上，紧靠在固定V型块上，然后活动V型块慢慢靠拢，压紧.并用一个压板压着工件的底端。这样相对于第一个方案来讲更合理，更容易夹紧，偏差会更小，所以综上上述选择了方案2（2） 切削力与夹紧力的计算钻头为高速钢麻花钻钻头钻8.5mm的孔时的轴向力、扭矩及功率的计算：根据扭矩 的计算公式为：根据查表2.32得： 查表2.8选取： 此处已删除定位方式如下：定位元件是用来确定工件正确位置的元件。被加工工件的定位基面与夹具定位元件直接接触或相配合。工件定位
18、方式不同，夹具定位元件的结构形式也不同，V形块定位，工件的定位基准始终在V型块两定位面的对称中心平面内，对中性好，能使工件的定位基准轴线在V形块两斜面的对称平面上，而不受定位基准直径误差的影响，其次V形块定位安装方便。本设计中采用两个形块（图4.1）夹紧左右两外圆柱面，这样就限制了两个移动自由度和一个转动自由度。其次设计中，采用了定位块保证工件在加工时，螺杆和工件不会偏移。 定位原理图：钻模板采用支撑架支撑，并且可以固定钻模板 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。2
19、）夹具带着工件安装在机床上，夹具相对机床主轴（或刀具）或运动导轨的位置误差，也称对定误差。3）加工过程中误差，如机床几何精度，工艺系统的受力、受热变形、切削振动等原因引起的误差。其中定位误差是指工序基准在加工方向上的最大位置变动量所引起爱的加工误差。（2）产生定位误差的原因1.基准不重合来带的定位误差： 夹具定位基准与工序基准不重合，两基准之间的位置误差会反映到被加工表面的位置上去，所产生定位误差称之为基准转换误差。2.间隙引起的定位误差 在使用心轴、销、定位套定位时，定位面与定位元件间的间隙可使工件定心不准产生定位误差。3.与夹具有关的因素产生的定位误差1）定位基准面与定位元件表面的形状误差
20、。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。但钻模板上钻模精度受到加工精度的限制故只适用于加工要求不高的场合。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，
21、定位能力强。 设计心得通过这三个星期的课程设计我学到了很多，我真正学到了很多不太懂得的知识，并熟练地掌握了一些知识和技巧。这次课程设计是我大学最有意义的事情之一，每一次课程设计都会让你有一个新的了解，新的突破，不断超越自己。在设计中才能发现自己的不足，这次设计中我们也遇到了很多的问题，但是由于我们不断地探讨和研究，我们最终完成了这次课程设计。同时也收获了很多。（1）夹具设计包含各方面的知识，让我对一些知识点又重新温故了。并对所学的知识进行了一次归纳总结 （2）理论联系了实践,理论联系实践能力得到了更大的提高，为以后正确解决工作和学习中的问题打下了坚实的基础。（3）学会了充分地利用网络资源查阅相
22、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）敢于面对困难，同时也懂得了互助合作的重要性。（5）提升了我独立分析问题，解决问题的能力，为我明年的毕业设计做好了一定的准备。 最后非常感谢张志强老师对我们的悉心指导参考文献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
23、.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
24、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
