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机械制造工艺学课程设计任务书
题目：设计气门摇杆轴支座零件的机械加工工艺规程及专用夹具
内容：（1）零件一毛坯合图 1张
（2）机械加工工艺规程卡片 12张
（3）夹具装配总图 1张
（4）夹具零件图 一张
（5）课程设计说明书 一份
原始资料：该零件图样一张；生产纲领6000件/年。
班级：
学生：
指导老师：
时间： 年 月 日
目录
第一部分：
设计目的………………………………………………… 1
第二部分：设计步骤
一、零件的作用………………………………………… 1
二、确定毛坯，画毛坯——零件合图……………… 2
三、工艺规程设计…………………………………… 3
四、加工工序设计…………………………………… 8
五、时间定额计算……………………………………… 10
六、夹具设计………………………………………… 12
设计目的：
机械制造工艺学课程设计是在学完了机械制造工艺学(含机床夹具设计)和大部分专业课，并进行了生产实习的基础上进行的一个教学环节。这次设计使我们能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题。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，拟订夹具设计方案，完成家具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册，图表等技术资料及编写技术文件技能的一次实践机会，为今后的毕业设计及未来从事的工作打下良好的基础。
由于能力所限，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。
一．零件的分析
（一） 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，?20（+0.10—+0.16）孔装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆座通过两个?13mm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。
（二）零件的工艺分析
由附图1得知，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，左右端面，2-?13mm孔和?20（+0.1——+0.06）mm以及3mm轴向槽的加工。
?20（+0.1——+0.06）mm孔的尺寸精度以及下端面0.05mm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——?13mm孔的尺寸精度，以上下两端面的平行度0.055mm。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?20（+0.1——+0.06）mm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。
二．确定毛坯，画毛坯——零件合图（附图2）
根据零件材料确定毛坯为铸件，已知零件的生产纲领为6000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（1）表2.3—12；该种铸造公差等级为CT10~11，MA-H级。参考文献（1）表2.3-12，用查表方法确定各表面的加工余量如下表所示：
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48mmH4mm单侧加工
下端面50mmH3mm单侧加工
左端面35mmH3mm单侧加工
右端面35mmH3mm单侧加工
三、工艺规程设计
（一）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，实现V形块十大平面的定位方式（V形块采用联动夹紧机构夹紧）。?20（+0.1——+0.06）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。
第一，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。
镗削?20（+0.1——+0.06）mm孔的定位夹紧方案：
方案一：用一菱形销加一圆柱销定位两个?13mm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，再加底面实现完全定位，由于?13mm孔的秒个精度不需要很高，故用做定位销孔很难保证精度，所以选择方案二。
（二）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：
上端面：精铣。 下端面：粗铣
左端面：粗铣—精铣 右端面：粗铣—精铣
2—?13mm孔：钻孔。 3mm 轴向槽—精铣
?20（+0.1—+0.006）mm：钻孔—粗镗—精镗
因左右两端面均对?20（+0.1—+0.006）mm孔有较高的位置要求，故它们的加工宜采用工序集中原则，减少装次数，提高加工精度。
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，将端面的精铣和下端面的粗铣放在前面，下端面的精铣放在后面，每一阶段要首先加工上端面后钻孔，左右端面上?20（+0.1—+0.006）mm孔放后面加工。初步拟订加工路线如下：
工序号工序内容
铸造
时效
涂漆
00车上端面
01钻两通孔
02精铣下端面
03铣右端面
04钻通孔?18mm
05镗孔?20mm，孔口角１*４５度
06铣左端面
07铣轴向槽
08检验
09入库
上述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。如车上端面，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，故改动铣削加工。
工序03应在工序02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2—?13mm通孔加工精度的影响。
修改后的工艺路线如下：
序号工序内容简要说明
01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 铸造 时效 涂漆 精铣上端面 精铣下端面 钻两通孔 铣右端面 钻通孔?18 镗孔到?20，孔口倒角1*45度 铣左端面 铣轴向槽 检验 入库 消除内应力 防止生锈 先加工粗基准面 加工经基准 先面后孔 先面后孔 后镗削余量 次要工序后加工
（三）选择加工设备及刀、夹、量具
由于生产类型为大批生产，故加工设备适宜通用机床为主，辅以少量专用机床的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传动均由人工完成。
粗铣上端面：考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣选择X1632立式铣床。（参考文献（1）表6-18），选择直径D为?80mm立铣刀，参考文献（1）表7-88，通用夹具和游标卡尺。
粗铣下端面：采用上述相同的机床与铣刀，通用夹具及游标卡尺。
精铣下端面：采用上述相同的机床与铣刀，通用夹具及游标卡尺。
粗铣左端面：采用卧式铣床X1632，参考文献（1）表6—21，采用以前的刀具，专用夹具及游标卡尺。
精铣左端面：采用卧式铣床X1632,参考文献（1）表6—21，专用夹具及游标卡尺。
钻2-?18mm孔：采用Z3025B*10，参考文献（1）表6—26，通用夹具。刀具为d为?18.0的直柄麻花钻，参考文献（1）表7—111。
钻?18孔：钻孔直行为?118mm，选择摇臂钻床Z3025参考文献（1）表6—26，采用锥柄麻花钻，通用夹具及量具。
镗?20（+0.1——+0.06）mm孔：粗镗：采用卧式组合镗床，选择功率为1.5KM的ITA20镗削头，参考文献（1）白喔—88。选择镗通孔镗刀及镗杆，专用夹具，游标卡尺。
四、加工工序设计
经查参考文献（1）表3—12可得，铣削上端面的加工余量为4mm，又由零件对上顶端表面的表面精度RA=12.5mm可知，粗铣的铣削余量为4mm。
底面铣削余量为3mm，粗铣的铣削余量为2mm，精铣余量1mm，精铣后公差登记为IT7～ＩＴ８。
取每齿进给量为fz＝０.２mm／z（粗铣）
取每齿进给量为f＝０.５mm／r（精铣）
粗铣走刀一次ap＝２mm，精铣走刀一次ap＝１mm
初步取主轴转速为１５０r／min（粗铣），取精铣主轴的转速为３００r／min，又前面已选定直径Ｄ为?８０mm，故相应的切削速度分别为：校核粗加工。
Ｖ粗＝πＤn／１０００＝３.１４＊８０＊１５０／１０００＝３７.６８
Ｖ精＝πＤn／１０００＝３.１４＊８０＊３００／１０００＝７５.３６
又由机床切削功率P=167.9*10^-5ap^0.9f2aeznkpm
取Z=10个齿，pm=1.代入得：
pm=１６７.９＊２.０^0.9*(0.2)^50*2.5*10*1
pm=0.861(km)
又因前查的机床的功率为１.５kw/h 若效率为０.8P,则
０.８P=6.0>pm
故选择主轴的转速为１５０m/min
(2)工序５中的粗镗?１８工序。
?１８粗镗余量参考文献［１］表３－８３取粗镗为１.８mm，粗镗切削余量为0.2mm,铰孔后尺寸为 20H8,各工部余量和工序尺寸公差列于表２－３
加工表面加工方法余量公差等级工序尺寸及公差
?18粗镗1.8____?19.8
?19.2精镗0.2H820H8
孔轴线到底面位置尺寸为６0mm
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20.02±0.08mm，与下底面的位置精度为0.05mm,与左右端面的位置精度为0.06mm,且定位夹紧时基准重合，故不需保证。0.06mm跳动公差由机床保证。
粗镗孔时因余量为1.9mm,故ap=1.9mm,
查文献［１］表２. 4-8
取V=0.4m/s=24m/min
去进给量为f=002mm/r
n=1000V/πd=1000*24/3.14*20=380r/min
查文献的Fz=9.81*60^nFzCFzapXFzV^nFzKFz
pm=FzV*10^-3
CF2=180,
XFz=1
Yfz=0.75
nFz=0
Rfz=9.81*60°*180*2.75ˊ*0.2^0.75*0.4°*1
=1452 N
P=0.58 kw
取机床效率为０.８５
0.78*0.85=0.89kw>0.58kw
故机床的功率足够。
五、时间定额计算
下面计算工序５的时间定额
（１）机动时间
粗镗时：L/(f*n)=45/0.2*380=7.5s
精镗时：f取0.1mm/s
L/(f*n)=45/0.1*380=15s
总机动时间:T=7.5+15=22.5s
(2)辅助时间：
操作内容每次时间 (min)粗镗精镗
操作次数时间min操作次数时间min
装夹212--
换刀11111
测量
卸夹1.5--11.5
开机到开始的时间0.31110.3
退刀0.11110.1
所以辅助时间Ta为：
Ta=2+1+0.1+1.5+0.3*2+0.1*0.1*2
=6.5min
作业时间为Ta+Tb=605+0.37=6.87 min
该工序单位加工时间为6.87min
五、填写机械加工工艺卡和机械加工工序卡
工艺文件详见附表。
6.夹具设计
夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。
6.1提出问题
（1）怎样限制零件的自由度；根据装配图得知道,一个底座限制底面1个自由度，再加2个V型块限制横向的2个自由度,3个自由度保证的零件夹紧的强度,有利于铣刀进行加工
（2）怎样夹紧；设计夹具由螺旋夹紧工件。有夹具体底座,将一个V型块采用螺钉固定,另一V型块采用手柄进行螺纹加紧,考虑到成本经济性,故采用这类机械夹紧的方式比较合适.
（3）设计的夹具怎样排屑；此次加工利用铣刀,可以保证加工的稳定,达到表面应有的粗糙度,适合批量生产,
（4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。
此夹具设计简单方便 ,螺旋手柄加紧和松开灵活,工人需要将零件固定安放,保持夹具的清洁,以便多次使用.
6.2设计思想
设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计的夹具完全符合要求。
本夹具主要用来气门摇杆轴支座底面进行加工，这个精度要求为IT13，表面粗糙度Ra6.3，粗铣-精铣以可满足其精度。所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率，降低劳动强度。
6.3夹具设计
6.3.1定位分析
（1）定位基准的选择
据《夹具手册》知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。故铣该底平面时，采用零件倒置的上表面作为定位基准。
（2）定位误差的分析
定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个面与两个孔定位，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合△b=0，由于存在间隙，定位基准会发生相对位置的变化即存在基准位移误差。
△j=（TD+T d+△S）/2
TD =0.050mm
T d =0.011mm
△S=0.010mm
△j=0.0355mm
6.3.2切削力及夹紧力的计算
刀具：镶片圆锯齿铣刀
Fz=9.81CFzae^0.85af^0.72do^-86ap^z
CFz---灰铁30
ae-------侧吃刀量8
af-----0.1~0.2（0.1）
do---铣刀外径160
ap----背吃刀量0.55
Fz=113N
个面和两个孔定位时所需夹紧力计算公式：
式中 φ───螺纹摩擦角
───平头螺杆端的直径
───工件与夹紧元件之间的摩擦系数,0.16
───螺杆直径
───螺纹升角
Q ───手柄作用力
L ───手柄长度
则夹紧力
=766（N）
根据手册查得该夹紧力满足要求，故此夹具可以安全工作。
6.3.3夹具操作说明
此次设计的夹具夹紧原理为：通过上表面为定位基准，在2个V型块、平面实现完全定位，以铣刀进行加工
定位元件：
定位元件是用以确定正确位置的元件。用工件定位基准或定位基面与夹具定位元件接触或配合来实现工件定位。该设计用可V型块加紧
7. 体会与展望
机械制造课程设计终于结束了。通过短短的三周时间，我们巩固了上学期所学的知识，提高了应用软件绘图得能力。课程设计作为《机械制造基础》课程的重要环节，此次课程设计是理论与实践的结合，让我们更加的了解机械制造技术的规程
本次课程设计要求绘制零件图，毛坯图，夹具装配图，夹具零件图以及工艺过程卡片和工序卡片.
通过设计，我基本掌握了零件的加工过程，以及加工过程文件的编写。在设计的过程中，我遇到了很多困难，但在老师和同学的帮助下都一一得到了解决，并学习到了不少的知识。
总之，这次设计使我不隐隐学会了如何进行机械制造的课程设计的具体过程，也让我了解了将理论知识应用与实践中的重要性。如果不能将理论与实践相结合，那么，再好的理论知识也只能是摆设而已。
由于我的知识掌握的还不够完善，因此我的作业中还有愈多不足之处，希望老师能够给予指正。
在此次课程设计中，我收获很多，为我以后的学习工作打下了重要的基础。非常感谢在设计的过程中给予我帮助的同学们，更要感谢给我们布置设计任务的冷岳峰老师，不仅仅在课程设计期间给我们细心地指导，在我们遇到问题时也为我们悉心解答，让我们在课设的同时，获得了更方面的进步。
8.参考文献
【1】《机械制造技术基础课程设计指导书》
【2】李昌年主编 《机床夹具设计与制造》 机械工业出版社 2006
【3】王光斗主编 《机床夹具手册》上海科学技术出版社 2000
【4】吴拓主编 《现代机床夹具设计》 化学工业出版社 2009
【5】曾志新 《机械制造技术基础》 武汉理工大学出版社 2001
【6】艾兴主编 《切削用量简明实用手册》 化学工业出版社 2000
【7】杨峻峰主编 《机床及夹具》 清华大学出版社 2005
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