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哈尔滨理工大学课程设计说明书摘 要气门摇杆轴支座是柴油机一个重要零件，是柴油机摇杆座的结合部。本课程设计在气门摇杆轴支座工艺规程设计过程中，详细的分析了摇杆轴支座的加工工艺，通过工艺方案的比较与分析得到了符合技术要求的工序，形成了机械加工工艺过程卡和 机械加工工序卡。并完成了铣削夹具的设计，阐述了定位方案的选择、夹紧方案的确定、夹具体设计，运用AutoCAD完成了此典型夹具的装配图和夹具体的零件图。本设计的加工工艺合理，夹具可行、高效、省力，能满足零件的加工要求，保证其加工质量。关键词：气门摇杆轴支座；机械加工；加工工艺；典型夹具不要删除行尾的分节符，此行不会被打印 目录摘要I目录II第1章 绪论11.1 课题主要研究内容11.2 研究方法和手段11.3 研究目标11.4方案可行性研究2第2章 工艺方案的分析及确定32.1 分析零件图32.1.1零件作用32.1.2零件的工艺分析32.2 确定生产类型42.3 确定毛坯42.4 基准的选择62.4.1 粗基准的选择72.4.2 精基准的选择72.5 加工主要工序安排72.5.1选择定位基准82.5.2制订工艺过程82.6 选择加工设备与工艺设备92.6.1选择机床92.6.2选择夹具92.6.3选择刀具92.6.4选择量具92.7 确定工序尺寸102.7.1孔类加工工艺尺寸102.7.2面类加工工序102.8 切削用量及基本用时11第3章 钻M8孔夹具设计183.1 夹具的设计原理183.2 定位基准的选择193.3确定夹具结构，确定夹紧机构方案193.4设计夹具装配图213.5切削力及夹紧力的计算223.6 误差分析与计算233.7 钻套、衬套、钻模板设计与选用243.8 确定夹具体结构和总体结构243.9 夹具设计及操作的简要说明25总结26参考文献27致谢29千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。在目录上点右键“更新域”，然后“更新整个目录”。打印前，不要忘记把上面“Abstract”这一行后加一空行第1章 绪论1.1 课题主要研究内容气门摇杆轴支座零件的分析包括：零件用途、安装使用、零件图的加工工艺、材料毛坯以及技术要求等的分析。确定加工方法，填写加工工艺过程。1、依据国家有关标准，根据需要标注轴承座装配图的尺寸公差、形位公差等；2、画出气门摇杆轴支座的装配图，根据需要标注零件表面的尺寸公差、形位公差和粗糙度等；3、综合运用所学知识，参考有关资料，按中批生产，安排产品的加工工艺；设计铣40两侧面的铣床夹具。1.2 研究方法和手段（1）调研、消化原始资料； 收集整理有关机械零件设计、机械加工工艺、制造技术等有关资料，供设计时使用；消化零件制件图，了解零件的用途，分析零件的工艺性、尺寸精度等技术要求；分析工艺资料，了解所用材料性能、零件特性以及工艺参数。（2）完成气门摇杆轴支座的零件图；（3）确定工艺方案，制定加工工艺文件；（4）设计铣40两侧面的铣床夹具；（5）完成夹具装配图和主要零件零件图。1.3 研究目标 通过课题的设计锻炼和培养自己的工艺文件的编制能力，熟悉常用材料的使用性能，正确选用材料；掌握夹具设计的基本方法和机械零部件设计的基本程序和方法；掌握机械加工工艺的制定过程，对一般的制造过程和方法有初步的了解，了解常用的零部件设计软件，并能熟练运用二维及三维软件进行设计。定的机械加工工艺所加工的产品能达到图纸的各项技术要求。使自己在大学四年所学的知识得到全面总结和巩固，对以前所学的知识得以温故而知新，更好的掌握学过的知识，为将来的工作奠定一个良好基础。1.4方案可行性研究（1）查阅相关文献，搜集有关资料。（2）了解气门摇杆轴支座的结构以及工作原理的了解，并了解夹具的结构。（3) 通过老师指导,同学讨论确定方案。（4）根据国家有关标准，设计产品。第2章 工艺方案的分析及确定2.1 分析零件图2.1.1零件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。气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。这种结构可以减少燃油消耗并改善排放。2.1.2零件的工艺分析1、零件(图2.1)选用材料为HT200，俗称灰口铸铁，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。2、该零件主要加工表面及技术要求分析如下： (1)、该零件上主要加工面为上端面，下端面，左右端面，213mm孔和mm以及3mm轴向槽的加工。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0.05mm。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。(2)、上端面粗糙度为Ra12.5，下端面粗糙度Ra6.3。(3)、左端面右端面粗糙度Ra1.6，与摇杆轴连接的孔的粗糙度为Ra12.5。(4)、以的孔的轴线为基准，下端面与其的平行度要求为0.05毫米。(5)、左右两端面相对于的孔的轴线的端面跳动为0.06毫米。(6)、倒角C2粗糙度Ra12.5。根据各加工方法的经济精度及一般机床所能达到的位置精度，该零件没有很难加工的表面尺寸，上述表面的技术要求采用常规加工工艺均可以保证。图2-1 气门摇杆轴支座零件图2.2 确定生产类型 依设计题目知生产类型为中批生产。故初步确定工艺安排的基本倾向为：加工过程划分阶段；工艺尽量集中；部分通用机床和部分高效机床；较多采用通用刀具。2.3 确定毛坯选择毛坯时候应该考虑一下几点因素： (1)零件的力学性能要求：相同的材料采用不同的毛坯制造方法，其力学性能有所不同。离心浇注的铸件、压力浇注的铸件、金属型浇注的铸件、砂型浇筑的铸件，其力学性能一次递减。(2)零件的结构形状和外廓尺寸：形状复杂、力学性能要求不高可采用铸钢件，形状复杂和薄壁的毛坯不宜采用金属型铸造；尺寸较大的毛坯不宜采用模锻、压铸和精铸，多采用砂型铸造和自由锻造；外形复杂的小零件宜采用精密锻造方法，以避免机械加工。(3)生产纲领和批量：生产纲领大时宜采用高精度和高生产率的毛坯制造方法，生产纲领小时宜采用设备投资小的毛坯制造方法。(4)现场生产条件要求：现场生产条件和发展应经过技术经济分析和论证。零件上主要加工面为上端面，下底面，左右两端面，213孔， 孔以及3mm宽的轴向槽。其中 孔的尺寸精度以及下端面相对于 孔轴线的平行度及左右端面的尺寸精度，直接影响到进气孔与排气门的转动精度和密封性。因此，需要先以上端面为粗基准加工下端面，再以下端面为精基准加工上端面，最后加工 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，上述要求是可以达到的零件结构的工艺性也是可行的。经过分析考虑，根据零件材料确定毛坯为铸件，已知零件的类型为中批量生产，故毛坯的铸造方法用砂型机器造型。此外，为消除残余应力，铸造后安排人工时效处理。由参考文献1查得该种铸造公差等级为CT1011，加工余量等级MA选择H级。 图2-3 CA6140车床拨叉毛坯图 1、确定毛坯种类2、确定铸件余量及形状量。铸件的分型面选择及各加工表面铸件机械加工余量见下表，（查参考文献2表2-8）： 表2-3 铸件机械加工余量加工表面基本尺寸加工余量等级加工余量说明上端面 44mm H3mm单侧加工下端面 50mm H3mm单侧加工左端面 35mm H2mm单侧加工右端面 35mm H2mm单侧加工2.4 基准的选择(1)选择粗基准时，主要要求保证各加工面有足够的余量，使加工面与不加工面间的位置符合图样要求，并特别注意要尽快获得精基面次，加工出精基准面就不需要使用，符合粗基准在同一尺寸方向上只能使用一次的原则。(2)按照粗基准的选择原则，同理我们可以选择上端面为粗基准加工下端面。2.4.1 粗基准的选择当一次冲裁完成以后，为了能够顺利地进行下一次冲裁，必须适时的解决出件、卸料及排除废料等问题。选取的冲裁方式不同时，出件、卸料及排除废料的形式也就不同。因此冲裁方式将直接决定冲裁模的结构形式，并影响冲裁件的质量3。2.4.2 精基准的选择 精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便、夹具结构简单。(1)选择下端面为精基准加工上端面(3)按照精基准的选择原则，选择下端面作为精基准，加工mm孔。2.5 加工主要工序安排对于中批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。气门摇杆轴支座加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以铣下端面工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%1.1%苏打及0.25%0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。2.5.1选择定位基准（1）、选择粗基准 为了方便装夹，以及依据以不加工表面为基准和毛坯表面质量较好者为基准的原则，选底端面为上端面。（2）、选择精基准 依据基准重合原则，应选用统一的基准有利于保证零件的精度。多用“一面两孔”的定位方式定位，所以选择下端面为精基准。2.5.2制订工艺过程1、根据各表面加工要求和各种加工方法所能达到的经济精度（查参考文献4表2-5、2-6、2-8、2-9），选择加工方法：（1）、上端面：粗铣（Ra12.5）（2）、下端面：粗铣（Ra12.5）半精铣（Ra6.3）（3）、左、右端面：粗铣（Ra12.5）半精铣（Ra6.3）精铣（Ra1.6），（4）、213孔：钻孔（Ra12.5）（5）、3mm轴向槽：精铣（6）、mm孔：扩孔（Ra12.5），倒角（Ra12.5）2、工艺过程的确定: 表2-5 工艺过程工序号工序内容1铸造2时效3粗、精铣50下端面4粗铣上端面5钻两通孔6扩孔207粗、半精、精铣左右端面，孔口倒角458铣轴向槽9清洗去毛刺10验收11入库2.6 选择加工设备与工艺设备2.6.1选择机床1、工序3、4为铣上、下端面，可采用立式铣床X51。（参考文献（5）刀具为直径60mm立铣刀，通用夹具及游标卡尺。2、工序7为铣左、右端面，可采用卧式铣床X61w,刀具为直径60mm立铣刀，通用夹具及游标卡尺。3、工序5为钻13孔，可采用立式钻床Z525，刀具为直柄麻花钻，通用夹具和游标卡尺。4、工序6为扩20孔，可采用立式钻床Z525，刀具为扩孔钻，通用夹具和游标卡尺。5、工序8为铣轴向槽，可采用卧式铣床X61w，刀具选用直尺三面刃铣刀80mm。2.6.2选择夹具各工序广泛采用通用夹具。2.6.3选择刀具1、在铣床上加工的工序，均采用硬质合金铣刀即可保证加工质量。2、加工孔13、20时，故工序5、6选用合金麻花钻。2.6.4选择量具1、对端面的尺寸精度要求不高，采用通用量具即可。2、对孔，为保证加工精度，工序6采用专用塞规进行测量。为保证各端面的平行度，故采用千分尺检测。2.7 确定工序尺寸2.7.1孔类加工工艺尺寸孔类加工的设计基准与工艺基准重合，尺寸计算简单。铸造尺寸按要求其公差带对称分布，其余偏差一律按“入体原则”确定（孔类表面为双侧，公差加倍表示）。 表2-7 圆柱表面工序尺寸及公差2.7.2面类加工工序各端面加工定位基准多次相互转换，使之尺寸及偏差关系复杂，余量核算也较复杂。现用工序尺寸联系图表法确定其工序尺寸。1、按规定符号建立工序尺寸联系图。其中C类尺寸为铸件尺寸，A类为机械加工工序尺寸，B类尺寸为最终保证尺寸。2、查表确定工序基本余量。根据手册表15-57取孔上端面粗铣余量为2.2mm，底端面粗铣余量为1.7mm，上端面、底端面精铣余量为0.8mm。 表2-8 校核设计尺寸加工表面加工内容加工余量精度等级工序尺寸表面粗糙度工序余量最小最大粗铣2.2IT126.30.383.92.8 切削用量及基本用时 工序3 粗、半精铣50下端面 工步一 粗铣50下端面1. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：保证下端面粗糙度Ra=6.3m。机床：卧式铣床X62参数。刀具：选取端铣刀，刀片采用YG8。，。 2.计算切削用量 1）铣削深度 因为加工精度相对较高，故分两次（即粗铣、半精铣）完成，则。2）计算切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则:按机床标准选取4753）计算工时切削工时：，则机动工时为工步二 粗铣50mm下端面1. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。加工要求：保证下端面粗糙度Ra=6.3m。机床：卧式铣床X62参数。刀具：选取端铣刀，刀片采用YG8。，。 2.计算切削用量 1）铣削深度 因为加工精度相对较高，故分两次（即粗铣、半精铣）完成，则。2）计算切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则:按机床标准选取4753）计算工时切削工时：，则机动工时为工序4 粗铣上端面1. 加工条件工件材料：HT200，硬度190260HBS，b =0.16Gpa，铸造。机床：立式钻床Z525参数。刀具：选取端铣刀，刀片采用YG8，。 2.计算切削量1）铣削深度 因为加工精度相对不高，故一次加工即可完成，则。2）计算切削速度根据X51型铣床说明书，其功率为为4.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取9003）计算工时切削工时：，则机动工时为工序5 钻两个13mm孔1. 加工条件确定进给量：根据参考文献6表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工12孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献12表2-13及表2-14，查得切削速度所以根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为第3章 铣32两侧面的铣床夹具设计3.1 夹具的设计原理 下面具体阐述一下夹具的设计原理:（1）六点定位原理当工件在不受任何条件约束时，其位置是任意的不确定的。设工件为一理想的钢体，并以一个空间直角坐标作为参照来观察钢体的位置变动。由理论力学可知，在空间处于自由状态的钢体，具有六个自由度，即沿着X、Y、Z三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴的转动，如图所示。用X、Y、Z和X、Y、Z分别表示沿三个坐标轴的移动和绕着这三个坐标轴转动的自由度。六个自由度是工件在空间位置不确定的最高程度。定位的任务，就是要限制工件的自由度。在夹具中，用分别适当的与工件接触的六个支撑点，来限制工件六个自由度的原理，称为六点定位原理。（2）、应用定位原理几种情况完全定位工件的六个自由度全部被限制，它在夹具中只有唯一的位置，称为完全定位。部分定位工件定位时，并非所有情况下都必须使工件完全定位。在满足加工要求的条件下，少于六个支撑点的定位称为部分定位。在满足加工要求的前提下，采用部分定位可简化定位装置，在生产中应用很多。如工件装夹在电磁吸盘上磨削平面只需限制三个自由度。过定位（重复定位）几个定位支撑点重复限制一个自由度，称为过定位。A、一般情况下，应该避免使用过定位。通常，过定位的结果将使工件的定位精度受到影响，定位不确定可使工件（或定位件）产生变形，所以在一般情况下，过定位是应该避免的。B、过定位亦可合理应用虽然工件在夹具中定位，通常要避免产生“过定位”，但是在某些条件下，合理地采用“过定位”，反而可以获得良好的效果。这对刚性弱而精度高的航空、仪表类工件更为显著。工件本身刚性和支承刚性的加强，是提高加工质量和生产率的有效措施，生产中常有应用。大家都熟知车削长轴时的安装情况，长轴工件的一端装入三爪卡盘中，另一端用尾架尖支撑。这就是个“过定位”的定位方式。只要事先能对工件上诸定位基准和机床（夹具）有关的形位误差从严控制，过定位的弊端就可以免除。由于工件的支撑刚性得以加强，扶持有助于实现稳定，可靠的定位，所以工件安装方便，加工质量和效率也大为提高。3.2 定位基准的选择为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备采用手动夹紧。由零件图可知：定位、夹紧方案有：采用一面2销定位,采用压板夹紧。为了使定位误差达到要求的范围之内，这种定位在结构上简单易操作。3.3确定夹具结构，确定夹紧机构方案1夹紧装置的组成工件在夹具中正确定位后，由夹紧装置将工件夹紧。夹紧装置的组成有：1）动力装置：产生夹紧动力的装置。2）夹紧元件：直接用于夹紧工件的元件。3）中间传力机构：将原动力以一定的大小和方向传递给夹紧元件的机构。2对夹紧装置的要求 1）夹紧过程不得破坏工件在夹具中占有的定位位置。 2）夹紧力要适当，既要保证工件在加工过程中定位的稳定性，又要防止因夹紧力过大损伤工件表面或使工件产生过大的夹紧变形。 3）操作安全、省力。 4）结构应尽量简单，便于制造，便于维修。典型夹紧机构1斜楔夹紧机构斜楔是夹紧机构中最为基本的一种形式，它是利用斜面移动时所产生的力来夹紧工件的，常用于气动和气压夹具中。在手动夹紧中，斜楔往往和其他机构联合使用。斜楔夹紧机构的缺点是夹紧行程小，手动操作不方便。斜楔夹紧机构常用在气动、气压夹紧装置中，此时斜楔夹紧机构不需要自锁。2螺旋夹紧机构采用螺旋装置直接夹紧或与其他元件组合实现夹紧的机构，统称螺旋夹紧机构。螺旋夹紧机构结构简单，容易制造。由于螺旋升角小，螺旋夹紧机构的自锁性能好，夹紧力和夹紧行程都较大，在手动夹具上应用较多。螺旋夹紧机构可以看作是绕在圆柱表面上的斜面，将它展开就相当于一个斜楔。3偏心夹紧机构偏心夹紧机构是斜楔夹紧机构的一种变型，它是通过偏心轮直接夹紧工件或与其他元件组合夹紧工件的。常用的偏心件有圆偏心和曲线偏心，圆偏心夹紧机构具有结构简单，夹紧迅速等优点；但它的夹紧行程小，增力倍数小，自锁性能差，故一般只在被夹紧表面尺寸变动不大和切削过程振动较小的场合应用。4定心夹紧机构定心夹紧机构能够在实现定心作用的同时，又起着将工件夹紧的作用。定心夹紧机构中与工件定位基面相接触的元件，既是定位元件，又是夹紧元件。5铰链夹紧机构铰链夹紧机构是一种增力装置，它具有增力倍数较大、摩擦损失较小的优点，广泛应用于气动夹具中。 图3-3 夹具体零件图3.4设计夹具装配图由零件图可知：利用底面等为粗定位基准来设计夹具，从而保证其尺寸公差要求。劳动强度，提高加工精度。圆台外圆及两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以已加工好的端面作为定位夹具。气压缸左腔进气压时，活塞和缸筒分别向两侧移动，各铰链和连杆运动，使压板头向下压紧工件；气压缸右腔进气压时，活塞和缸筒都向内移动，压板头抬起松开工件。表3-4 装配图3.5切削力及夹紧力的计算（1）刀具： 采用端铣刀 16mm z=2机床： x51立式铣床 由3 所列公式 得 查表 9.48 得其中： 修正系数 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数 K=其中：为基本安全系数1.5 为加工性质系数1.1 为刀具钝化系数1.1 为断续切削系数1.1 所以 （2）夹紧力的计算 选用夹紧螺钉夹紧机 由 其中f为夹紧面上的摩擦系数，取 F=+G G为工件自重 夹紧螺钉： 公称直径d=12mm，材料45钢 性能级数为6.8级 螺钉疲劳极限： 极限应力幅：许用应力幅：螺钉的强度校核：螺钉的许用切应力为 s=3.54 取s=4 得 满足要求 经校核： 满足强度要求，夹具安全可靠，使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。3.6 误差分析与计算为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小于该工序所规定的尺寸公差。与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得：定位误差 ： 其中：， 夹紧误差 ： 其从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。3.7 钻套、衬套、钻模板设计与选用 工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套以减少更换钻套的辅助时间。 为了减少辅助时间采用可换钻套，以来满足达到孔的加工的要求。图3-7 钻套钻模板选用翻转钻模板，用沉头螺钉锥销定位于夹具体上。3.8 确定夹具体结构和总体结构对夹具体的设计的基本要求（1）在加工过程中，该铁屑将继续在夹在积累，如果不及时清除，切削热的积累会破坏夹具定位精度，铁屑投掷可能绕组定位元件，也会破坏的定位精度，甚至发生事故。因此，在这个过程中的铁屑不多，可适当增加定位装置和夹紧表面之间的距离增加的铁屑空间：对切削过程中产生更多的，一般应在夹具体上面。（2）安装应牢固、可靠夹具安装在所有通过夹安装表面和相应的表面接触或实现的。当夹安装在重力的中心，夹具应尽可能低，支撑面积应足够大，以安装精度要高，以确保稳定和可靠的安装。夹具底部通常是中空的，识别特定的文件夹结构，然后绘制夹具布局。加工过程中，夹具必承受大的夹紧力切削力，产生冲击和振动，夹具的形状，取决于夹具布局和夹具和连接，在因此夹具必须作、安装方便等特点，在设计中还应考虑。在加工过程中的切屑形成的有一部分会落在夹具，切割积累太多会影响工件的定位与夹紧可靠，所以夹具设计，必须考虑结构应便排出铁屑。3.9 夹具设计及操作的简要说明如前所述，该工件为提高生产率，经过方案的认真分析和比较，选用了手动夹紧方式。这类夹紧机构结构简单、夹紧可靠。总体来说这套夹具是非常不错的，能满足批量生产要求。千万不要删除行尾的分节符，此行不会被打印。“结论”以前的所有正文内容都要编写在此行之前。- 25 -总结通过查阅大量的资料，认真的进行了这次气门摇杆轴支座零件的加工工艺设计铣40两侧面的铣床夹具设计，是我对工艺路线的制定和工艺规程的安排以及工装的选择和设计有了更深刻的了解和掌握；工艺规程设计首先是分析了零件的技术要求，包括被加工面的尺寸精度和几何形状精度，各被加工表面之间的相互位置精度，被加工表面的表面加工质量及热处理要求，对毛坯的要求等等。并对达到各个技术要求的主要影响因素进行了分析，计算确定毛坯尺寸，了解各种机械加工机床的加工范围，加工能够达到的精度。选择合理的机床组合，拟订合理的加工路线，确定机床、刀具、量具、夹具，如果需要通用夹具，就需要设计通用夹具。计算确定切削用量，机床转速、时间定额等。然后编制工艺规程文件，如工艺过程卡，工序卡片。夹具设计包括：定位元件或定位装置、夹紧元件或夹紧装置、对刀及引导元件、夹具体组成、连接元件、其他元件或装置。本次设计的是铣床夹具，加工两个端面，需要精加工。所以夹具对定位、导向装置要求较高。而生产类型为中批，故采用手动夹紧方式。但是，查阅资料尤其是在查阅切削用量手册时，数据存在大量的重复和重叠，由于经验不足，在选取数据上存在一些问题，但是以后我会更努力的。参考文献1黄如林.切屑加工简明实用手册 北京：化学工业出版社,2004.7.2王绍俊.机械制造工艺手册. 北京:机械工业出版社,1985.3孟少农.机械加工工艺手册.北京:机械工业出版社,1991.4 杨叔子.机械加工工艺师手册.北京:机械工业出版社，2001.5 王光斗、王春福机床夹具设计手册上海：上海科学技术出版社，2001.6吴宗泽、罗圣国.机械设计课程设计手册. 北京:高等教育出版社2006.朱孝录，机械传动设计手册M.北京：电子工业出版社，2007.7蔡春源，杨文通，机械零件设计手册M.第3版.北京：冶金工业出版社，1994.8王万均，胡中任.，实用机械设计手册M.中国农业机械出版社.1984.9成大先，王德夫，.机械设计手册M.第4版.北京：化学工业出版社，2002.10孙桓，陈作模，葛文杰.机械原理M.第7版.北京：高等教育出版社，2005.11张淑娟，周静卿，赵凤芹.机械制图与计算机绘图M.中国农业大学出版社，2004.12单祖辉，材料力学M.北京：高等教育出版社.200413王铎，王宏钰.理论力学M.6版.北京：高等教育出版社，2002.14甘永立，几何量公差与检测M.8版.上海科学技术出版社，2008.15中国农业机械化科学研究院农业机械设计手册（上）M北京：机械工业出版社，198816郭爱莲，新编机械工程技术手册M北京：经济日报出版社，199117 吴宗泽，机械设计师手册（上）M. 北京：机械工业出版社，2002.1.18 沈鸿，机械工程手册，第14卷M北京：机械工业出版社，1982.8.19王光斗、王春福主编机床夹具设计手册上海：上海科学技术出版社，2002,23.（5）.20赵家齐主编机械制造工艺学课程设计指导书北京：机械工业出版社，2003,24.（1）.21 孙巳德主编机床夹具图册北京：机械工业出版社，2000,28.（10）.22 李庆余主编机械制造装备设计北京：机械工业出版社,2009.10.23王先逵主编机械制造工艺学北京：机械工业出版社，2002,30.（7）.1赵如富.机械加工工艺人员手册M.上海：上海科学技术出版社，2006.10.2史全富.金属切削手册M.上海：上海科学技术出版社，2000.3张淑娟，周静卿，赵凤芹.机械制图与计算机绘图M.中国农业大学出版社，2004.4吴拓.机械制造工艺与机床夹具课程设计指导.机械工业出版社，2010.5崔长华.机械加工工艺规程设计.机械工业出版社，2009.6.6陈宏钧.实用机械加工工艺手册.机械工业出版社，2000.7尹成湖，周湛学.机械加工工艺简明速查手册.化学工业出版社，2015.12.致谢经过两周年的忙碌，我的课程设计已经接近尾声，由于经验的匮乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有老师的督促指导，以及一起工作的同学们的帮助，想要完成这个设计是难以想象的。在这里首先要感谢我的导师陶老师。陶老师平日里工作繁多，但在我做课程设计的每个阶段，从查阅资料到设计草案的确定和修改，到后来的详细设计，工艺规程设计和夹具设计设计等整个过程中都给予悉心的指导。我平时的基础不好，很多基础问题都不太懂，陶老师细心指导我设计，帮助我解决一个个难题。除了敬佩陶老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作。其次要感谢我的同学对我无私的帮助，尤其是同组的同学，在设计方面给我提供了很大帮助，正因为如此我才能顺利的完成此次课程设计，我要感谢我的母校，是母校给我们提供了优良的学习环境。我要感谢学院所有教过我的老师，是你们让我成熟成长；感谢学院的各位工作人员，他细致的工作使我和同学们的学习和生活井然有序。谨向我的父母和家人表示诚挚的谢意。他们是我生命中永远的依靠和支持，他们无微不至的关怀，是我前进的动力；他们的殷殷希望，激发我不断前行。没有他们就没有我，我的点滴成就都来自他们。让我依依不舍的还有各位学友、同门和室友。在我需要帮助的时候他们伸出温暖的双手，鼎立相助。能和他们相遇、相交、相知是人生的一大幸事。机械加工工序卡片工件名称气门摇杆支座工序号 零件名称气门摇杆支座零件号零件重量同时加工件数1材料毛坯牌号硬度型号重量HT200铸件设备夹具辅助工具名称型号专用夹具立式钻床Z525安装工步安装及工步说明刀具量具走刀长度mm走刀次数切削深度mm进给量mm/r主轴转速r/min切削速度m/min基本工时min1钻扩铰20孔内孔车刀尺寸42110.07400250.07设计者 指导老师共 1 页第 1 页 机 械 加 工 工 艺 过 程 卡 片产品型号零（部）件图号图5-11第1页产品名称铣床夹具零（部）件名称气门摇杆轴支座共1页材料牌号TH200毛坯种类铸件毛坯外形尺寸每毛坯件数每台件数备注工序号工序名称工 序 内 容车间工段设备工艺装备工时准终单件1配料铸造毛坯铸2热处理人工时效处理热3粗、半精铣下端面以上端面为粗基准加工下端面金立式铣床X51铣刀铣床 夹具卡尺4粗铣上端面以下端面为精基准加工上端面金立式铣床X51铣刀铣床 夹具卡尺5钻13孔钻两个钻13通孔金立式钻床Z525钻头钻床 夹具卡尺6扩20孔以下端面为定位基准钻扩20孔金立式钻床Z525钻头钻床 夹具卡尺7铣左右端面粗铣、半精铣、精铣左右端面，孔口倒角45金卧式铣床X62铣刀铣床 夹具卡尺8铣轴向槽以下端面为精基准加工轴向槽金卧式铣床X62铣刀铣床 夹具卡尺9清洗去毛刺去除加工后铸件表面的毛刺金钳工台平锉10验收验收11入库入库编制 （日期）审核 （日期）会签 （日期）、处 数更改文件号签字日期标记处数更改文件号签字日期机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称 零件名称气门摇杆支座共1页第1页材 料 牌 号毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯件数1每 台 件 数备 注工序号工 名序 称工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备工 时准终单件1铸造铸造2时效处理时效处理3铣粗铣下端面X51专用夹具，端铣刀，游标卡尺4铣精铣下端面X51专用夹具，端铣刀，游标卡尺5钻钻2-13通孔Z525专用夹具，麻花钻，游标卡尺6车车32外圆，倒角CA6140专用夹具，外圆车刀，游标卡尺7铣粗精铣左32端面X51专用夹具，端铣刀，游标卡尺8铣粗精铣右32端面X51专用夹具，端铣刀，游标卡尺9钻钻扩铰20孔Z525专用夹具，麻花钻，扩孔钻，铰刀，游标卡尺10铣铣轴向槽X51专用夹具，立铣刀，游标卡尺11检验检验设 计（日 期）校 对（日期）审 核（日期）标准化（日期）会 签（日期）标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字日 期目 录序 言11.零件的分析21.1零件的作用21.2 零件的工艺分析3二. 工艺规程设计42.1确定毛坯的制造形式42.2基面的选择62.3制定工艺路线82.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定112.5确定切削用量及基本工时11三 夹具设计233.1问题的提出233.2.定位基准的选择233.3切削力及夹紧力的计算253.4定位误差分析263.5夹具设计及操作的简要说明28总 结29致 谢31参 考 文 献32设计说明书 题目：气门摇杆支座零件的工艺规程及其钻夹具设计摘 要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。气门摇臂轴加工工艺规程及钻孔的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。ABSTRCTThis design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal-cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge.The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error目 录序 言11.零件的分析21.1零件的作用21.2 零件的工艺分析3二. 工艺规程设计42.1确定毛坯的制造形式42.2基面的选择62.3制定工艺路线82.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定112.5确定切削用量及基本工时11三 夹具设计233.1问题的提出233.2.定位基准的选择233.3切削力及夹紧力的计算253.4定位误差分析263.5夹具设计及操作的简要说明28总 结29致 谢31参 考 文 献32序 言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。气门摇杆支座的加工工艺规程及其夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。1.零件的分析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，20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。1.2 零件的工艺分析工艺分析的目的，一检查零件的构造外形和尺寸精度和位置精度、表面粗劣度、原料及热处理技巧的要求是有用的的,能不能放便其加工和组装;其次,通过技术分析,有进一步了解的部分过程要求,为了制定合理的工艺设计。零件的批量生产,生产零件时应注意: 便于夹紧部分的结构应该方便于加工的定位和夹紧,夹紧数量更少该零件上主要加工面为上端面、下端面，左、右端面，2-13mm孔和20mm以及3mm轴向槽的加工。20mm孔的尺寸精度与下端面0.05mm的平行度与左右两端面孔的尺寸精度，直接影响到进气门与排气门的传动精度及密封，213mm孔的尺寸精度，以上下两端面的平行度0.05mm。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20mm孔与左右两端面时以下端面为定位基准，以保证孔轴线与两端面相对下端面的位置精度。二. 工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式确定毛坯包含拣选毛坯种类极其建造方法。毛坯种类有铸、锻、焊接、型材和板材等。确定毛坯时要考虑下列因素：1)部件和机械性能的材料。部分材料选择时,空白的类型将被识别。例如,材料是铸铁,选择铸坯;材料是钢铁,机械性能要求高,可选的锻件,机械性能要求较低时,可选的材料或铸钢。2)组件的外形和巨细。繁杂形状的空白,经常看到的锻造方法。薄壁零件,而不是与砂型锻造;铸造宜采用砂铸造的大小;中小部分可以使用更先进的铸造方法。3）生产类型。大规模生产应选择精度高和生产力是空白的制造方法,用于空白材料制造的高成本可以减少消费,减少来补偿加工的成本。等铸造金属模具机模型应采用或精密铸造,锻造模锻、冷轧和冷拔概要文件应该采用,等。单个或小批量生产是自由锻造应该使用木制手工成型。4）生产条件。空白必须结合具体生产条件确定,等实际领域空白的制造水平和能力,外包的可能性,等条件,应积极组织专业生产区域,统一提供。5)充沛的酌量使用新技术、新工艺和新材料。空白的制造业目前新技术的发展,新技术和新材料。比如,紧密锻造、精密铸造和工程塑料在机械安装的所用程序。这些方法的所用程序之后,它能够极大地减少机器加工能力,乃至偶尔可以再也不做机械加工,其经济效果是非常重要的。零件材料为HT200，考虑到拖拉机运行时经常需要挂倒档以倒行或辅助转向，因此零件在工作过程中经常受到冲击性载荷，采用这种材料零件的强度也能保证。由于零件成批生产，而且零件的轮廓尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为2级，能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑也是应该的。毛坯图：2.2基面的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）粗基准的选择应以加工表面为粗基准。目的是为了保证加工面与不加工面的相互位置关系精度。如果工件上表面上有好几个不需加工的表面，则应选择其中与加工表面的相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。以求壁厚均匀、外形对称、少装夹等。（2） 选择加工余量要求均匀的重要表面作为粗基准。例如：机床床身导轨面是其余量要求均匀的重要表面。因而在加工时选择导轨面作为粗基准，加工床身的底面，再以底面作为精基准加工导轨面。这样就能保证均匀地去掉较少的余量，使表层保留而细致的组织，以增加耐磨性。（3） 应选择加工余量最小的表面作为粗基准。这样可以保证该面有足够的加工余量。（4） 应尽可能选择平整、光洁、面积足够大的表面作为粗基准，以保证定位准确夹紧可靠。有浇口、冒口、飞边、毛刺的表面不宜选作粗基准，必要时需经初加工。（5） 粗基准应避免重复使用，因为粗基准的表面大多数是粗糙不规则的。多次使用难以保证表面间的位置精度。基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，他对零件的生产是非常重要的。先选取上端面作为定位基准。精基准的选择应满足以下原则：（1）“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误差。（2）“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。（3）“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，应选择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。（4）“互为基准”原则 当两个表面相互位置精度及自身尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。（5）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。以已经加工好的20孔和一端面为定位精基准，加工其它表面及孔。主要考虑精基准重合的问题，当设计基准与工序基准不重合的时候，应该进行尺寸换算，这在以后还要进行专门的计算，在此不再重复。2.3制定工艺路线制订工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具，并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量降下来。 制定以下两种工艺方案：方案一1铸造铸造2时效处理时效处理3铣粗铣下端面4铣精铣下端面5钻钻2-13通孔6车车32外圆，倒角7铣粗精铣左32端面8铣粗精铣右32端面9钻钻扩铰20孔10铣铣轴向槽11检验检验方案二1铸造铸造2时效处理时效处理3铣铣下端面4钻钻2-13通孔5车车32外圆，倒角6铣铣左32端面7铣铣右32端面9钻钻20孔10铣铣轴向槽11检验检验工艺方案一和方案二的区别在于方案一把粗加工和精加工分开加工，这样可以更好的保证加工精度，方案二只有一步加工，对于粗糙度为3.2的20孔和粗糙度为1.6的32端面，不能很好的达到精度要求，综合考虑要保证加工精度要求和加工效率的情况下，我们选择方案一。具体的加工路线如下：1铸造铸造2时效处理时效处理3铣粗铣下端面4铣精铣下端面5钻钻2-13通孔6车车32外圆，倒角7铣粗精铣左32端面8铣粗精铣右32端面9钻钻扩铰20孔10铣铣轴向槽11检验检验2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定气门摇杆支座零件材料为HT200 生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。1、 不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由铸造可直接获得。2、 气门摇杆支座的底面由于气门摇杆支座底面要与其他接触面接触，同时和13孔的垂直关系。粗糙度要求为6.3，查相关资料知余量留2.5比较合适。3、气门摇杆支座的孔毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于IT7IT8之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量为2mm2.5确定切削用量及基本工时工序1：铸造工序2：时效处理工序3：粗铣下端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量1） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成2） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取800当800r/min时按机床标准选取3） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序4：精铣下端面与粗铣下端面相同，工序5：钻2-13通孔确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工31孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工序7：粗精铣左32端面1. 选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量4） 决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成5） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取750当750r/min时按机床标准选取6） 计算工时切削工时：，则机动工时为工序8：粗精铣右32端面和粗精铣左32端面相同工序9：钻扩铰20孔工步一钻孔至18确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工18孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步二：扩孔利用钻头将孔扩大至，根据有关手册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取根据机床说明书，选取则主轴转速为，并按车床说明书取，实际切削速度为切削工时：，则机动工时为工步3：铰孔根据参考文献表2-25，得查参考文献表4.2-2，按机床实际进给量和实际转速，取，实际切削速度。切削工时：，则机动工时为工序10：铣轴向槽1. 选择刀具刀具选取立铣刀，刀片采用YG8,，。2. 决定铣削用量7） 决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则8） 决定每次进给量及切削速度 根据X51型铣床说明书，其功率为为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出 ，则按机床标准选取900当900r/min时按机床标准选取9） 计算工时切削工时：，则机动工时为三 夹具设计为了提高劳动生产率,保证加工质量,降低劳动强度,通常需要用专用夹具.经过老师的考虑,决定设计工序中的钻2-13孔。3.1问题的提出在机械制造,夹紧工件(工具和指导方针)设备,称为夹具。用于固体的处理事情,使其拥有精确位置,施工和检测在组装。在加工进程当中，保障工件的加工精度，最初要使机床上的确切位置，在肯定在机床或夹具的工件位置的进程，叫做工件的定位。其牢固位置之后，在这个过程当中始终确保定位位置不变的操纵，在机床或夹具定位夹紧工件，工件夹紧的进程称为夹紧。 3.2.定位基准的选择第一步是制定工艺路线与定位基准收益。定位基准的选择合理,否则将直接影响零件加工和装配质量和最后工件。基准选择不当,不时添加过程或工艺路线不合理,或者夹具规划更加困难,甚至能够加工精密部件(特别是位置精度要求)。所以应该根据零件图的技术要求,保证加工精度,定位基准选择合格的。在这一过程中,精密机械加工,所以处理不需要很高的技术要求,并行性和对称性不高,所以我们应该思考如何提高工作效率,减少工作的强度,从而提高加工精度。本夹具主要用来钻2-13孔，我们以已经加工好的20kong定位，一个采用心轴定位，一个采用支撑钉定位，这样我们的心轴限制工件的5个自由度，支撑钉限制工件的1个自由度，这样空间的6个自由度都已经限制完了，我们就可以开始加工工件。3.3切削力及夹紧力的计算夹紧力是肯定夹紧力的大小和偏向，使同一点。三个因素确定夹紧力的布局特征剖析，工件的处理，切削力等外力作用于工件，务必考虑定位装配的结构模式和安放。对夹紧机构夹紧力三因素的设计起着决定性的用处。唯一的夹紧力的作用点散步合理，大小恰当，以精准的目标，取得了较好的结果。1. 夹紧力方向的确定（1）夹紧力方向应垂直于要紧的定位基准面（2）夹紧力的方向最好与切削力、工件重力方向一致2. 夹紧力作用点的选择 （1）能够保障工件定位不乱可靠，不会引发工件发生位移或变形在夹紧进程。 （2）我们