铣夹具设计说明书

1、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 ：2008年 9 月 20 日目录第一部分：序言 2一设计目的2二设计感想与体会2第二部分：工艺规程与夹具设计过程工艺规程与夹具设计过程4一、设计题目，计算生产纲领及生产型 4二、零件的分析 5（一）零件的作5（二）零件的工艺分析 5三、确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯 6四、工艺规程设计 6

2、（一）定位基准的选择 6（二）零件表面加工方法的选择 7（三）制定加工工艺路线 8（四）选择加工设备及刀、夹、量具 10五、加工工序设计 11（一）确定切削用量及基本工时 11六、填写机械加工工艺卡和机械加工工序卡 17七、夹具设计 17（一）问题的提出17（2） 夹具设计的有关计算 17（3） 夹具结构设计及操作简要说明 20八、主要参考文献 21资料一、设计目的：现代机械制造工艺设计是机械类专业学生在学完了 机械制造技 术基础等技术基础和专业课理论之后进行的一个实践教学环节。 具 目的是巩固和加深理论教学内容， 培养学生综合运用所学理论，解决 现代实际工艺设计问题的能力。通过工艺规程及工艺

3、装备设计，学生 应达到：1、掌握零件机械加工工艺规程设计的能力；2、掌握加工方法及其机床、刀具及切削用量等的选择应用能力；3、掌握机床专用夹具等工艺装备的设计能力；4、学会使用、查阅各种设计资料、手册和国家标准等，以及学会 绘制工序图、夹具总装图，标注必要的技术条件等。二、设计感想与体会：三周的课程设计就是一个团队合作的过程。所谓 1 + 1>2, 一个团 队的合作，使我们的设计成果不到三周时间就渐渐呈现在我们的眼 前。看着眼前的手工图纸、CAD®和设计计算的手稿，三周的设计过 程一幕幕浮现在眼前。三周的设计让我们学到了很多东西。这次设计可以说是三年的课 程学习所掌握的所有机械

4、工程学科的基础知识的融会贯通，因为我们以前曾经学得很好，但是都是理论的东西，学习了马克思主义哲学之 后，终于知道理论联系实际才使我们有了更进一步的体会。在这次设计中，我学会的如何设计、如何计算，更重要的是我学 会了合作，我懂得了团队合作的重要性。我们以前做的设计都是一个 人的，而且规模小，不需要什么规划，这次可以说是综合了我们的所 有智慧。同时，得到了我们的指导老师的大力支持。由于我们水平所限，设计中难免有错误和不妥之处，在此还诚请 指导老师批评指正。工艺规程与夹具设计过程一、根据生产纲领，确定生产类型：该零件是柴油机上的气门摇杆轴支座，按照指导老师的要求，设 计此零件为大批量生产。二零件的分

5、析（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 ?13mmfL用M12螺杆与汽缸盖相连，3m符由向梢用于锁紧摇杆轴，使 之不转动。（2） 零件的工艺分析由附图1得知，其材料为HT20Q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， 2d 13mrnf和（|）20mmz及3m甫由向梢的力口工。（|）20mmfL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

6、封，2? 13mm?L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0 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。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。三确定毛坯的制造方法，初步确定毛坯形状，（附图2）根据零件的用途及其结构，材料确定为HT20Q毛坯为铸件， 零件形状简单，因此毛坯形状需与零件的形状尽量接近，又因内孔很小，不可铸出。已知零件的生产纲领为6000件/年，通过

7、计算，该零件质量约为3Kg,由参考文献（5）表14、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。止匕外， 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 CT1011,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不：表1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82mmH2mm单侧加工下端面82mmH2mm单侧加工左端面46mmH2mm单侧加工右端面46mmH2mm单侧加工四工艺规程设计（1） 定位基准的选择:定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一，定位 基准选择得正确与合

8、理，可以使加工质量得到保证，生产率得 以提高，否则，加工工艺过程中会问题百出，更有甚者，还会 造成零件大批报废，使生产无法正常进行。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。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，止匕外，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。加工左右两端平面时,为了保证位置度求，采用一面两孔定位，限制六个自由度，用下端面与 两0 13孔作为定位基准.链削？20mmffL的定位夹紧方案为：用一菱 形销加一圆柱销定位两个？13mm勺孔，再加上底面定位实现，两孔一 面完全定位，这种方案适

9、合于大批生产类型中。精基准的选择：主要考虑基准重合问题， 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。？ 20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。（2） 零件表面加工方法的选择：本零件的加工面有端面、内孔、梢等，材料为HT200灰铸铁，参考机 械制造工艺设计简明手册（以下简称工艺手册）表 1.4-7、表 1.4-8及表1.4-17其加工方法选择如下： 上端面：粗铳。下端面：精铳左端面：粗铳一精铳 右端面：粗铳一精铳2?13mmfL:钻孔

10、。3mm 轴向梢一精铳?20mm钻孔一粗链一精锤（3） 制定加工工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的加工精度（尺寸精度、 形状精度、位置精度）和表面质量等技术要求能得到合理的保证。在 生产纲领已经确定为中批量生产的条件下， 可以考虑采用通用机床配 以专用夹具并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。方案一：表2工序号工序内容01铸造02时效03涂漆04车上端面05钻两0 13通孔06精铳下端面07铳右端面08钻通孔C18mm09链孔© 20mm孔口角1 * 4 5度10铳左端面11铳轴向梢12检验13入库方案二：表3序号工序内容简要说

11、明01铸造02时效消除内应力03涂漆防止生锈04铳上端面先加工粗基准面05粗,精铳下端面加工经基准06钻两0 13通孔先面后孔07铳右端回先面后孔08钻通孔0 1809链孔到20,孔口倒角1*45度后链削余量10铳左端面11铳轴向梢次要工序后加工12检验13入库工艺方案的比较与分析:因左右两端面均对© 20mmf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， 将端面的精铳和下端面的粗铳放在前面， 下端面的精铳放在后面，每 一阶段要首先加工上端面后钻孔，左右端面上 0 20mnfL放后面加工。

12、初步拟订加工路线方案一。方案一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，故改动铳削加工。工序05应在工序06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-? 13mmi孔加工精度的影响。通过以上的两工艺路线的优、缺点分析，最后确定工艺路线方案 一为该零件的加工路线。该工艺过程详见附表1和附表 2,机械加工 工艺过程卡片和机械加工工序卡片。（4） 选择加工设备及刀、夹、量具由

13、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。铳上端面：考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题， 采用立铳选择X1632立式铳床。（参考文献（1）表6-18）,选择直径 D为0 80mmi铳刀，参考文献（1）表7-88,通用夹具和游标卡尺。粗铳下端面：采用上述相同的机床与铳刀，通用夹具游标卡尺。精铳下端面：采用上述相同的机床与铳刀，通用夹具游标卡尺。粗铳左端面：米用立式铳床 X1632,参考文献（1）表621,米 用以前的刀具，专用夹具游标卡尺。精铳左端面：采用卧式铳床 X1632，参考文献（1）表6

14、21,专 用夹具及游标卡尺。钻2- 0 13mmfL:采用Z3025,参考文献（1）表626,通用夹 具。刀具为d为。13mm勺直柄麻花钻，参考文献（1）表7111。钻0 18mm:钻孔直行为0 18mm选择摇臂钻床Z3025参考文 献（1）表626,采用锥柄麻花钻，通用夹具及量具。链0 20mmE：粗链：采用卧式组合键床，选择功率为1.5KM的ITA20链削头，参考文献（1）白喔一88。选择链通孔链刀及锤杆， 专用夹具，游标卡尺。（5） 加工工序设计（一）确定切削用量及基本工时（机动时间）在工艺文件中还要确定每一工步的切削用量。（1）切削用量指： 背吃刀量asp（即切削深度ap）、进给量f及

15、切削速度Vc。（2）确定方 法是：确定切削深度一一 确定进给量一一 确定切削速度.（3）具体 要求是：由工序或工步余量确定切削深度：精、半精加工全部余量 在一次走刀中去除；在中等功率机床上一次走刀ap可达810mm按本工序或工步加工表面粗糙度确定进给量：对粗加工工序或工步按 加工表面粗糙度初选进给量后还要校验机床进给机构强度：可用查表法或计算法得出切削速度 Vc查，用公式 换算出查表或计算法所得 的转速nc查，根据Vc查在选择机床实有的主轴转速表中选取接近的主 轴转速n机作为实际的转速，再用 换算出实际的切削速度Vc机填入工 艺文件中。对粗加工，选取实际切削速度Vc机、实际进给量f机和背吃刀量

16、asp之后，还要校验机床功率是否足够等，才能作为最后的切 削用量填入工艺文件中。1 工序钻2个d 1 3 mmfL（1）、加工条件工件材料：HT200正火，6 b=220MPa 190 220HBs加工要求：钻扩孔© 1 3 mm机床选择：选用立式钻床Z525 （见工艺手册表4.2-14 ） （2）、确定切削用量及基本工时选择（|）1 3 mn#速钢锥柄标准麻花钻（见工艺手册P84） d=13 L=238mm L i=140mmf机=0.48mm/r （见切削手册表2.7和工艺手册表4.2-16） Vc查二13m/min （见切削手册表2.15）按机床选取n机=195r/min （按

17、工艺手册表4.2-15）所以实际切削速度：v =141.3 m/min.基本工时：l=80mm ） l2=（1 4）mm阪 4mm）按工艺手册表6.2-5公式计算1.24 （min）2 工序粗、精铳左右端面（2 ）粗铳1）、选择刀具：根据工艺手册表3.1-27 ,选择用一把YG6硬质合金端铳刀，其 参数为：铳刀外径do=100mm铳刀齿数Z=10。2）、确定铳削深度a p：单边加工余量Z二2 ±0.27,余量不大，一次走刀内切完，则：a p=2 mm3）、确定每齿进给量fz:根据切削手册表3.5 ,用硬质合金铳刀在功率为4.5kw的X51 铳床加工时，选择每齿进给量fz=0.14 0

18、.24mm/z,由于是粗铳，取 较大的值。现取：fz=0.18mm/z4）、选择铳刀磨钝标准及刀具耐用度：根据切削手册表3.7 ,铳刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0 1.5mm现取1.2mm根据切削手册表 3.8铳刀直径d0=100mm勺 硬质合金端铳刀的耐用度 T=180min。5）、确定切削速度 Vc：根据切削手册表3.16可以查Vc：由 a p= 2 mm fz=0.18mm/z ,查得Vc=77mm/z n=245mm/z V ?=385mm/z根据X1632型立铳床说明书（表4.2-35 ）nc=255 r/min V ?c=400 mm/min （横向）6）、计算基本工时：l=47m

19、m l 2=2 T=0. 1 4 min（2 ）精铳1）、选择刀具：根据工艺手册表3.1-27 ,选择用一把YG6硬质合金端铳 刀，铳刀外径d0=100mm铳刀齿数Z=102）、确定铳削深度ap：由于单边加工余量Z=1,故一次走刀内切完，则：a p= 1 mm3）、确定每齿进给量fz:由切削手册表3.5 ,用硬质合金铳刀在功率为 4.5kw的X51 铳床加工时，选择每齿进给量fz=0.140.24mm/z,半精铳取较小的 值。现取：fz=0.14mm/z4）、选择铳刀磨钝标准及刀具耐用度：根据切削手册表3.7 ,铳刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.0 1.5mm现取1.2mm根据切削手册表 3.8

20、铳刀直径d0=100mm勺 硬质合金端铳刀的耐用度 T=180min。5）、确定切削速度 Vc：根据切削手册表3.16可以查Vc：由 a pW 4mm ?z=0.14mm/z,查得：Vc=110mm/z n=352mm/z V?=394mm/z根据X1632型立铳床说明书（表4.2-35 ）nc=380 r/min V ?c=400 mm/min （横向）6）、计算基本工时:l=40 mm l 2 =2所以本工序的基本时间为:T=ti+t2=0.14+0.12=0.26min（3 ）工序粗链0 1 8工序© 1 8粗镇余量参考文献1 表3 8 3取粗链为1.8mrm粗链切削余量为0.

21、2mm较孔后尺寸为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0 18粗链1.8?19.86 19.20.2H820H8孔轴线到底面位置尺寸为6 0mm精链后工序尺寸为20.02 士 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目定位夹紧时基准重合，故不需保证。0.06mrnB动公差由机床保证。（2.1） 钻孔小18mm选择小18mmtj速钢锥柄标准麻花钻（见工艺手册P84）d=18 L=238mm L i=140mmf机=0.48mm/r （见切削手册表2.7和工艺手册表4.2-16）Vc查=13m/min （

22、见切削手册表 2.15）按机床选取n机=195r/min （按工艺手册表4.2-15）所以实际切削速度:基本工时：l=80mm ) l2=(1 4)mm阪 4mm)按工艺手册表6.2-5公式计算1.10min粗链孔时因余量为1mm故ap=1mm,查文献1 表2 .4-8取 V=0.4m/s=24m/min去进给量为f=002mm/rn=1000V/ 兀 d=1000*24/3.14*20=380r/min查文献的 Fz=9.81*60AnFzCFzapXFzVAnFzKFzpm=FzV*10八-3CF2=180,XFz=1Yfz=0.75nFz=0Rfz=9.81*60*180*2.75 /

23、*0.2八0.75*0.4*1=1452 NP=0.58 kw取机床效率为0.850.78*0.85=0.89kw>0.58kw故机床的功率足够。下面计算工序09的时间定额(1)机动时间粗链时：L/(f*n)=45/0.2*380=7.5s精镇时：f取0.1mm/sL/(f*n)=45/0.1*380=15s总机动时间：T=7.5+15=0.38min六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。七 夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动成本，需要设 计专用夹具。按指导老师的布置，设计第 07与1 0道工序一一粗， 精铳© 3 2 mm4右两端面铳床夹具。本

24、夹具将用于 X51立式铳床, 刀具为YG6M质合金端铳刀，对工件0 3 2 mmi面。(1) 问题的提出：本夹具主要用于铳(|)3 2 mm端面，由于该端面精度要求高，所以， 在本道工序加工时，应该考虑其精度要求，同时也要考虑如何提高劳 动生产率。(2) 夹具设计的有关计算:、定位基准的选择：由零件图可知，。3 m mm端面应对下端面有垂直度要求，并且左右两端面有平行度要求。为了使定位误差为零，应该选择以0 20孔定位的定心夹具。但这种定心夹具在结构上将过于复杂， 因此这里只选 用以d 13和下端面为主要定位基面。、切削力及夹紧力计算：刀具：YG6M质合金端铳刀(见切削手册表3.28)其中：G

25、=54.5, ap=4.5, Xf=0.9 , fz=0.18, Yf=0.74 , ae=28, UF=1.0, d0=100, qF=1.0, n=255, W=0, Z=10 F=54.5 X 4.50.9 X 0.18 0.74 X 28X 10/(100 X 2550) = 166.1(N)水平分力：Fh=1.1F 实=182.7(N)垂直分力：Fv=0.3F实49.8(N)在计算切削力时，必须安全系数考虑在内。安全系数：K=KiKK3K4。其中：K=1.5 K 2=1.1 K 3=1.1 K 4=1.1.F =KF= (1.5 X1.1 X 1.1 X1.1 ) X 182.7=3

26、64.8 (N)实际加紧力为 F加=KFh/ (U1*U2 =364.8/0.5=729.6 (N)其中U1和U2为夹具定位面及加紧面上的磨擦系数，U1=U2=0.025螺母选用M16X1.5细牙三角螺纹，产生的加紧力为W=2M/D2tg(a+655)+0.66(D 3- d 3)/ (D2- d 2)其中：M=19000 N.M D2=14.8mm a=2 029 D=23mm d=16mm解得: W=1O405 (N)此时螺母的加紧力W已大于所需的729.6的加紧力F加，故本夹具可 安全工作。1 .心轴取材料为Q2352 .查表得Q235的许用弯曲应力为：158Mpa3 .弯曲应力=M/Wz=32FL/ 3.14d3=99.4X32X0.028/3.14X(0.022)24 . =2.67<