机电专业课程设计

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1、中国矿业大学课程设计（论文）任务书学 院： 淮北干校 题 目：气门摇臂轴支座工艺编制及钻11孔夹具设计 起止时间：2011年4月16日至2011年6月10日学生姓名： 陆 峥 专业班级： 09机电本科 指导老师： 谢广坤 2011年6月10日摘要该设计是从老师布置课题、搜集资料、自我设计选材加工直至完成整个零件加工的工艺过程；系统介绍了加工零部件所需的步骤及工艺流程。本人在此次毕业设计中着重于理论与实际相结合的原则，将所学的理论知识能充分在此次的设计中得以展现。在设计当初本人经深思熟虑选择了发动机上的零部件“摇臂座”作为本次的课题，针对其在产品上的功能用途及特点，首先确定其工艺方案；再选择其材

2、料；最后对其进行加工工艺设计。在设计过程中遇到了种种挫折及困难，真正体会到了一个产品零部件的生产是需要凝结多少人的智慧与辛血，在此本人要感谢那些在我设计当中给予我帮助的那些人！目 录1、毕业设计任务书 42、毕业设计说明书.5（一）零件加工工艺分析51.1 零件的作用1.2 零件的工艺分析（二）毛胚的选择与设计72.1 确定铸件加工余量2.2 定毛胚尺寸（三）工艺规程的设计.93.1 零件表面加工方法的选择3.2 制定工艺路线3.3 工序设计3.4 确定切削用量及工时定额的计算（四）专用夹具设计186、毕业设计小结.207、参考文献.21中国矿业大学课 程 设 计 任 务 书课题名称 气门摇臂

3、轴支座工艺编制及钻11孔夹具设计 指导教师 谢广坤 专业名称 机电一体化 班级 09机电 学生姓名 陆峥 学号 176090226 课题需要完成的任务：1、绘制零件图和毛坯图各一份2、编制机加工工艺文件：工艺过程卡一份、工艺卡一份及工序卡两份3、绘制夹具装配图一份4、全套夹具非标准零件图若干5、编写毕业设计说明书（论文），注意格式规范，A4纸20-30页课题计划：1、4月16日4月22日（第一周）：布置课题，收集相关资料2、4月23日5月01日（第二周）：绘制零件图和毛坯图3、5月02日5月08日（第三周）：编制机加工工艺文件4、5月09日5月15日（第四周）：绘制夹具装配图5、5月16日5月

4、29日（第五周）：全套夹具非标准零件图6、6月01日6月07日（第六周）：完成论文写作7、6月08日6月10日（第八周）：毕业答辩零 件 的 分 析 (一) 零件的作用 题目所给的零件是气门摇臂轴支座。是柴油机的一个主要零件,.直径为18的孔和直径为16的孔用来装摇臂, 两孔要求的表面粗糙度和位置精度比较高，工作时会轴相配合工作，起支撑作用,直径为11的孔用来装支持轴,直径为3的孔主要用来排油。各部分尺寸如下图：(二) 零件的工艺分析零件的材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求：（1）零件材料：

5、HT200。切削加工性良好，只是脆性材料，产生崩碎切屑加工中有冲击。选择刀具参数时可适当减小前角以强化刀刃即可；刀具材料选择范围较大，高速钢及YG硬质合金均可胜任。 （2）组成表面分析：11圆孔及其上下端面，16内孔及其两端面，18内孔及其两端面，3斜孔，倒角，各外圆表面，各外轮廓表面。 （3）主要表面分析：16、18孔用于支承零件，为工作面，孔表面粗糙度要求Ra1.6m，11孔底面为安装（支承）面，亦是该零件的主要基准。 （4）主要技术要求：16内孔轴心与底面A的平行度保持在0.05mm以内；18内孔轴心与底面A的平行度保持在0.05mm以内；18内孔两端面与顶面B的跳动保持在0.1mm以内

6、。由上面分析可知，可以精加工和的外圆端面，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证，简单安排如下：将零件定位后再夹紧，加工出和的外圆端面，并钻出的孔，两孔的轴线互为基准，再以此加工出，然后钻出的通孔，最后翻转零件，深孔加工出的斜油孔。毛坯的选择与设计1、确定毛坯种类本零件选取的材料是HT200，而且此零件外形较为简单，又属于中批生产，若选砂型手工造型生产，则效率低，铸件质量差，也不宜采用费用高，生产周期长的铸造复杂形状毛坯的熔模铸造，最后确定采用砂

7、型机器造型，它有较高的生产效率，也能满足毛坯质量要求。2、确定铸件加工余量：（1）求最大轮廓尺寸 根据零件图计算轮廓的尺寸，长83mm，宽37mm，高62mm。（2）选择铸件公差等级查手册铸造方法按机器造型，铸件材料按灰铸铁，得铸件公差等级为812级取为10级。（3）求铸件尺寸公差公差带相对于基本尺寸对称分布。（4）求机械加工余量等级查手册铸造方法按机器造型、铸件材料为HT200得机械加工余量等级E-G级选择F级，查表得机械加工余量等级取8级。3、定毛坯尺寸上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度Ra1.6。Ra1.6的表面，余量要适当加大。分析本零件，加工表面Ra1.6，因此这些表面的毛坯

8、尺寸只需将零件的尺寸加上所查的余量即可。（由于有的表面只需粗加工，这时可取所查数据的小值）用查表法确定铸造各表面的的加工总余量，如下表：简图加工表面基本尺寸铸件尺寸公差机械加工余量(单侧)铸件尺寸22上端面392.63451.336下端面392.6328上端面372.63431.328下端面372.6326上端面162.23221.126下端面162.23毛坯图确定拔模斜度 ： 根据机械制造工艺设计手册查出拔模斜度为。确定分型面 ： 由于毛坯形状前后对称，且最大截面在中截面，为了起模及便于发现上下模在铸造过程中的错移所以选前后对称的中截面为分型面。毛坯的热处理方式 ： 为了去除内应力，改善切削

9、性能，在铸件取出后要做时效处理。工艺规程的设计(一)、选择定位基准：基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面的选择的正确与合理，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，甚至还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。1、粗基准的选择：底面A是零件的主要设计基准，也比较适合作零件上众多表面加工的定位基准。2、精基准的选择：根据基准重合和互为基准原则，选用设计基准作为精基准,当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。 (二)、零件表面加工方法的选择本零件的加工表面有端面、内孔等，材料为铸铁。以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关资料，其加工方法选择如下：（1

10、）内孔，公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra1.6，毛坯孔未铸出。需进行钻、扩、半精铰、精铰，并倒角。（2）内孔，公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra1.6，毛坯孔未铸出。需进行钻、扩、半精铰、精铰，并倒角。（3）前端面公差等级为IT11，表面粗糙度为Ra3.2，须粗铣，半精铣。（4）后端面公差等级为IT11，表面粗糙度为Ra3.2，须粗铣，半精铣。（5）前端面公差等级为IT14，表面粗糙度为Ra12.5，粗铣即可。（6）后端面公差等级为IT14，表面粗糙度为Ra12.5，粗铣即可。（7）上端面公差等级为IT14，表面粗糙度为Ra12.5，粗铣即可。（8）上端面公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra

11、6.3，须粗铣，半精铣。（9）的孔公差等级为IT14，表面粗糙度为Ra12.5可直接用钻头钻出。（10）的孔公差等级为IT14，表面粗糙度为Ra12.5可直接用钻头钻出。（三）制定工艺路线根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方法所能达到的经济精度，在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用在镗床上配以夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查机械制造工艺设计简明手册，选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：工序一：镗 定位及夹紧方式如下图： 1、粗铣圆柱下端面至44 Ra12.52、半精铣圆柱下端面至43 Ra6.33、粗铣圆柱

12、上端面至39 Ra12.5 4、钻孔工序二：镗定位夹紧方式如下图 1、粗铣圆柱前端面至42 Ra12.52、半精铣圆柱前端面至41 Ra3.23、粗铣圆柱前端面至20 Ra12.54、钻 Ra12.55、钻孔Ra12.56、扩孔至 Ra6.37、扩孔至 Ra6.38、半精铰孔至 Ra3.29、半精铰孔至 Ra3.210、精铰至 Ra1.611、精铰至 Ra1.6 12、粗铣圆柱后端面至38 Ra12.513、半精铣圆柱后端面至37 Ra3.214、粗铣圆柱后端面至16 Ra12.515、锪的两端，保证倒角，Ra12.516、锪的两端，保证倒角，Ra12.5工序三：1、钻孔2、钳工去毛刺工序四：

13、抽检（四）工序设计1、选择加工设备与工艺装备（1）选择机床 ：根据不同的工序选择机床。工序一 中有工步有铣、钻、扩、铰、锪并且要求，的两孔的尺寸精度，位置精度，粗糙度都比较高，为了方便加工和保证加工精度，所以选择卧式镗床。卧式镗床的类型和技术参数如下：型号：TA617 主轴直径：70最大镗孔直径：200 主轴中心线至工作台距离：0-700工作台荷重：1600Kg 主轴转速：11.2-1400r/min 工作台行程：纵900；横900 电动机功率：主电机4KW；总容量为5.5电动机台数为：2，外形尺寸为406024002470。 TA617主轴转速为：11.25、15、21、29、41、56、7

14、7、107、147、203、281、387、543、737、1017、1400（r/min）工序二 中工步为铣，根据加工面的定位夹紧方式选择卧式镗床，型号为X62。主轴转速为：30、37.5、47.5、60、75、95、118、150、190、235、300、375、475、600、750、950、1180、1500（r/min）工序三 中为钻孔钻孔，可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工选择立式钻床Z550主轴转速为：32、47、63、89、125、185、250、351、500、735、996、1400（r/min）（2）选择夹具 本零件除粗铣和半精铣，钻斜油孔为专用夹具外，其他各工序使用通

15、用夹具即可。（3）选择刀具 根据不同的工序选择刀具。 选用硬质合金铣刀，硬质合金钻头，硬质合金扩孔钻、硬质合金铰刀、硬质合金锪钻。（4）选择量具 本零件为中批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考有关手册，选择量具为：050范围游标卡尺、塞规。（五）确定切削用量及工时定额的计算粗铣上表面保证尺寸高度为41.5mm，粗糙度为12.5m。根据切削手册 mm/z切削速度：根据相关手册 取 m/min 刀具选用高速钢面铣刀 mm （r/min）现采用X51立式铣床，根据机床说明书，取n=95r/min。故实际切削速度 （m/min）当n=95 r/min时，工作

16、台每分钟进给量应为 （mm/min）查机床说明书，取 mm/min 切削工时 （min）工序：铣下表面保证尺寸高度为39mm，粗糙度为6.3m根据切削手册 mm/z切削速度：根据相关手册 取 m/min 刀具与工序相同 mm （r/min）故采用X51立式铣床，根据机床说明书，取n=95r/min。故实际切削速度 （m/min）当n=95 r/min时，工作台每分钟进给量应为 （mm/min）查机床说明书，取 mm/min 切削工时 （min）工序：钻11mm孔确定进给量：根据工艺手册取=0.35mm/r。切削速度：根据相关手册，查得切削速度 m/min ，所以 （r/min）根据机床说明书选

17、取n=750 r/min，故实际切削速度 （m/min） 切削工时 （min）工序：粗精加工16mm孔及其前后端面，倒孔，表面粗糙度为12.5m 粗精加工18mm孔及其前后端面，倒孔，表面粗糙度为3.2m1）铣16mm孔前后端面根据切削手册 mm/z切削速度：根据相关手册 取 m/min 刀具与工序相同 mm （r/min）现采用X51立式铣床，根据机床说明书，取n=95r/min。故实际切削速度 （m/min）当n=95 r/min时，工作台每分钟进给量应为 （mm/min）查机床说明书，取 mm/min 切削工时 （min）为加工一侧端面的时间，总工时 （min）2）18mm孔前后端面根据

18、切削手册 mm/z切削速度：根据相关手册 取 m/min 刀具与工序相同 mm （r/min）现采用X51立式铣床，根据机床说明书，取n=95r/min。故实际切削速度 （m/min）当n=95 r/min时，工作台每分钟进给量应为 （mm/min）查机床说明书，取 mm/min 切削工时 （min）为加工一侧端面的时间，总工时 （min）3）钻、镗、精铰18mm孔并加工倒角145根据工艺手册查得加工18mm孔的进给量=0.310.37mm/r，按机床规格取=0.35mm/r，切削速度，根据相关手册及机床说明书，取v=31.2m/min，加工孔径=18mm。则 （r/min）根据机床选取n=6

19、30 r/min。实际切削速度 （m/min）切削工时 （min）4）钻、镗、精铰16mm孔并加工倒角145根据工艺手册查得加工16mm孔的进给量=0.310.37mm，按机床规格取=0.35mm，切削速度，根据相关手册及机床说明书，取v=31.2m/min，加工孔径=16mm。则 （r/min）根据机床选取n=630 r/min。实际切削速度 （m/min）切削工时 （min）工序：钻3mm的孔，内表面粗糙度为12.5m确定进给量：根据工艺手册取=0.08mm/r。切削速度：根据相关手册，查得切削速度=10m/min ，所以 （r/min）根据机床说明书选取n=1500 r/min，故实际切

20、削速度 （m/min）切削工时 （min）最后，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据一并填入机械加工工序过程综合卡片。专用夹具的设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。 现以工序50（钻11孔）来设计钻床夹具。本工序专用夹具将用于X525立式钻床。所选刀具为8钻头，对工件加工。4.1 夹具的设计本夹具用在钻11孔工序时，该孔表面粗糙度为12.5m。4.2.1 定位基准的选择由零件图可知，以底平面和28圆柱端面为定位基准，夹具以底座，挡板，夹具体定位，零件的六个自由度都被限制了，实现了完全定位。同时为了缩短本工序的辅助时间，我们采用螺旋夹紧装置

21、。（如附图夹具装配图所示）4.2.2 切削力及夹紧力计算刀具：端铣刀 d=80mm z=10由机械制造工程原理表22可查得 CF =930N =1 yF=0.84轴向力： （N）在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数为基本安全系数1.5；为加工性质系数1.1；为刀具钝化系数1.2。所以 切削力: （N）夹紧力：在此夹具中，只是为了防止工件在加工过程中的振动和转动，因此很小。4.2.3 定位误差分析定位误差包括定位基准与设计基准不重合误差和定位基准位移误差。基准位移误差又可分为是由于工件定位表面不准确所引起的和由于夹具定位元件不准确所引起的两部分。因为我们的定位元件是以下端面为基准，所以

22、定位基准与设计基准重合，所以不存在基准不重合误差。夹具设计及操作的简要说明：如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率，为此，应首先着眼于采用何种夹紧装置以减少更换工件的辅助时间。本夹具设计采用螺旋夹紧装置，只要松开螺母即可取下工件，可以提高劳动生产率，而且本夹具总体结构设计比较简单、紧凑。第四章 设计小结 转眼，两个月的毕业设计终于接近尾声了，在这次实习中我真正体会到了苦并快乐着起的要比平时要早，白天要上班，晚上画图到很晚，查阅机械手册，绘图、计算，一遍又一遍，错了又重来，一次又一次的修改设计方案，但每当看到自己的设计成果，心中总是美滋滋。这次实习我选择的是气门摇臂轴支座，由于以前接触的

23、知识不多，所以的借了许多这方面的书，吸取了以前的盲目计算的经验，在做整个的设计前我先对设计题目进行了分析，大致确定了设计方案。接下来我就动手做了。在设计过程中，我的思想认识也得到了一定的提高。通过这次毕业设计，我有如下几方面的感触：首先，在毕业设计中，通过自己的努力，我收获很大，不但比较系统的复习了以前所学习的所有关于机械设计,机械原理，机械制图以及相关制图软件操作的知识而且加深了对以前那些枯燥公式的理解。其次，以前我总是以为我什么东西都懂了，但到了实际设计过程中才发现自己是那么的肤浅，所以设计过程中我逐渐克服了自己眼高手低的缺点。通过此次实习，把自己所学习的知识运用到实际中解决实际生产中的问

24、题，增强了我的理论联系实际的观念，提高了自己理论联系实际的能力。理论是对实际操作的一个提炼和升华，是一个被理想化了的实际操作的模型，将实际操作简单化了。而实际操作却是比理论更复杂的，因为在实际操作过程中会遇到许许多多人为因素和社会因素。比如理论上只要一部机器各个机构或者部件满足所需的运动要求和力学性能，那么这样的设计方案就是可行的。但是在实际生产中情况却远要复杂得多。我们不但要会学习知识，更要会将所学的知识运用到实际工作中，那样才能学以致用，才能造福自己和别人。此外，通过这次实习我也深刻认识到学习方法的重要性，正所谓“磨刀不误砍柴工”，在实习中我首先借鉴了许多前人的经验教训先做什么，再做什么，

25、做设计不能盲目，对我们工程人员来讲做事要有缜密的计划，因为一招不重，满盘皆输，再重头既浪费时间又浪费精力，我们可以多参考一些作品 查阅资料，与自己接触过的一些东西进行对比，吸取精华，去除糟粕，可以学会许多东西。但设计，一定要有自己的想法，人也要有自己鲜明的个性，久了，就形成了自己的风格，风格的养成与一个人的艺术素养和个人修养有直接关系。能有自己的设计理念，设计风格，就是不一样，这样设计出来的东西就有了独特的灵魂。最后，在实习过程中我体会到工程人员一定要认真、仔细，做事要考虑周全，不能偷懒，更不照搬照抄，要脚踏实地才会有收获。 两个月的毕业设计不是几天就可以完成的，而是通过努力和思考，给自己一个

26、精彩的过程，我想我做到了，虽然不完美。年轻人是祖国的未来，如果连我们也惧怕困难，那民族便不会进步，更谈不上富强，所以让我们把握好时光，不断探索，不断前进。能很好的完成这次设计与老师的辛勤劳动和耐心细致地循循诱导分不开的，他们学识渊博，治学严谨，为指导我们搞设计，不辞辛劳，其严谨的治学作风和兢兢业业的工作作风是我们学习榜样，在此我表示深切的感谢。谨向我的设计指导老师谢广坤老师表示感谢。谨向所有任课老师致以衷心的感谢！我们即将毕业，在此，再一次向三年中在学习和生活中给予过我帮助的老师和同学致谢。参考文献1 于骏一 主编 机械制造技术基础 机械工业出版社 20042 崇凯 主编 机械制造技术基础课程设计指南 化学工业出版社 20063 赵家齐 主编 机械制造工艺学课程设计指导书 机械工业出版社 20005 艾兴 肖诗纲 主编 切削用量简明手册 机械工业出版社 20026 王光斗 王春福 主编 机床夹具设计手册 上海科学技术出版社 2000 7 成大先 主编 机械设计手册 化学工业出版社2004