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1、辽宁工程技术大学机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计题 目： 气门摇杆支座机械加工工艺规程及孔宽3mm槽口铣削夹具设计班级：机械11-7班 姓名：学 号：1107100716指导教师：完成日期：2014/6/21任 务 书一、气门摇杆支座机械加工工艺规程及孔宽3槽口铣削夹具设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图 1张(2) 生产类型:（中批或大批大量生产）三、上交材料1所加工的零件图 1张2毛坯图 1张3编制机械加工工艺过程卡片 1套4编制所设计夹具对应的那道工序的机械加工工序卡片 1套5绘制夹具装配图（A0或A1） 1张6绘制夹具中1个零件图（A1或A2。装配图出来后，由指导教师
2、为学生指定需绘制的零件图，一般为夹具体）。 1张7课程设计说明书，包括机械加工工艺规程的编制和机床夹具设计全部内容。（约5000-8000字） 1份四、进度安排本课程设计要求在3周内完成。1第l2天查资料，绘制零件图。2第37天，完成零件的工艺性分析,确定毛坯的类型、制造方法，编制机械加工工艺规程和所加工工序的机械加工工序卡片。3第810天，完成夹具总体方案设计（画出草图，与指导教师沟通，在其同意的前提下，进行课程设计的下一步）。4第1113天，完成夹具装配图的绘制。5第1415天，零件图的绘制。6第1618天，整理并完成设计说明书的编写。7第19天21天，完成图纸和说明书的输出打印。答辩五、
3、指导教师评语该生设计的过程中表现，设计内容反映的基本概念及计算，设计方案，图纸表达，说明书撰写，答辩表现。综合评定成绩：指导教师日期摘要本次课程设计课题是气门摇杆支座机械加工工艺规程及孔宽3槽口铣削夹具设计，设计中综合应用了机械设计，机械制造技术基础，机械几何精度设计等相关课程知识。本课程设计在气门摇杆轴支座工艺规程设计过程中，详细的分析了气门摇杆轴支座的加工工艺，通过工艺方案的比较与分析选择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。本设计进行了孔宽3槽口铣削夹具设计，阐述了定位方案的选择、夹紧方案的确定、夹具体设计，运用CAXA2011完成了此专用夹具的装配图和夹具
4、体的零件图。全套图纸，加153893706AbstractThe curriculum designtopic is thevalve rockersupportthe machining process and thehole width3slotmillingfixture design,the designof integrated application of mechanical design,mechanical manufacturing technology，mechanicaldesignand other relatedknowledge ofgeometric accur
5、acy.The curriculum design ofthevalve rocker shaftbearingprocessin the design process,a detailed analysis of themachining process ofvalve rockershaft bearing,throughcomparison and analysis ofselection of process schemehas beento meet the technical requirements of theprocess,forming amachining process
6、 cardandmachiningprocess card.The design of thehole width3slotmilling fixture design,elaborated the localizationscheme selection,clamping schemeclamp design,CAXA2011 is used to complete theassembly drawing of thespecial fixtureandclampparts mapspecific.目 录第1章 零件分析1页1.1 零件作用分析1页1.2 零件工艺分析1页第2章 确定毛坯、画
7、毛坯零件合图2页第3章 工艺规程设计3页3.1 定位基准的选择3页3.2 制定工艺路线3页3.3 选择加工设备及刀、夹、量具6页3.4 加工工序设计7页3.5 时间定额计算13页3.6 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡14页第4章 摇杆轴支座铣槽专用夹具设计14 页4.1 工件自由度分析及定位方案的确定14页4.2 夹紧力的计算14页4.3 定位误差的计算及定位精度分析16页4.4 定位元件及夹紧装置设计16页4.5 夹具体的设计17页4.6操作说明17页参考文献18页第1章 零件分析1.1 零件作用分析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
8、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1.1 摇杆轴支座1.2 零件工艺分析由上图得知，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个孔和以及1个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
9、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。第2章 确定毛坯根据零件材料确定毛坯为铸件，已知零件的生产纲领为8000件/年，通过计算，该零件质量约为3Kg，由参考文献（5）表14、表13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2.312；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2.1所示：表2.1加工表面基本尺寸加工余量
10、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单侧加工第3章工艺规程设计3.1 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。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：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，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
11、，所以粗基准为上端面。3.2 制定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：上下端面：粗铣精铣左右端面：粗铣精铣端面：粗铣精铣2*孔：钻孔3mm 轴向槽精铣孔：钻孔粗镗精镗因左右两端面均对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。根据先面后孔原则，将上端面下端面的粗铣放在前面，左右端面上孔放后面加工。初步拟订以下两个加工路线方案加工路线方案（一）工序号工序内容1#铸造2#时效3#涂漆4#车上端面5#铣下端面6#钻两通孔 7#铣左右端面8#钻通孔9#镗孔10#轴向槽11#铣检验12#入库表3-1（二）以V形块定位
12、的加工路线方案工序号 工序内容1#铸造2#时效3#涂漆4#粗铣下端面5#粗铣上端面6#粗铣左右端面7#钻两通孔8#精铣下端面10#精铣上端面11#精铣左右端面12#钻孔13#镗孔14#铣轴向槽15#入库表3-2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6#应在工序5#前完成，使上端面在加工后有
13、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1#铸造2#时效3#涂漆4#粗铣下端面上端面（3）+左右端（3）5#粗铣上端面下端面（3）+左右端（3）6#粗左右端面（同时，不准调头）下端面(3)+ 外圆柱面7#钻两通孔13下端面(3)+ 外圆柱面8#精铣下端面上端面（3）+左右端（3）9#精铣上端面下端面（3）+左右端（3）10#精铣左右端面（同时，不准调头）下端面(3)+ 外圆柱面11#钻通孔18下端面(3)+ 外圆柱面12#铣槽到20 下端面(3)+ 外圆柱面13#粗-精铣轴向槽下端面(3)+
14、 外圆柱面14#入库 表3-33.3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X51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X6132，参考文献（1）表621，采用以前的刀具，专用夹具及游标卡尺。精铣
15、左端面：采用卧式铣床X6132,参考文献（1）表621，专用夹具及游标卡尺。钻2-18mm孔：采用Z525，参考文献（1）表626，通用夹具。刀具为d为18.0的直柄麻花钻，参考文献（1）表7111。钻18孔：钻孔直行为118mm，选择摇臂钻床Z525参考文献（1）表626，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，选择镗通孔镗刀及镗杆，专用夹具，游标卡尺。3.4 加工工序设计（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。（3-1） 式中 ： e 余量值；铸件的最大尺寸；加工表面最大
16、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IT7IT8，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3.4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时
17、工序4#：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。经查参考文献（1）表312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IT7IT8。取每齿进给量为fz0.2mmz（粗铣）取每齿进给量为f0.5mmr（精铣）粗铣走刀一次ap2mm，精铣走刀一次ap1mm初步取主轴转速为150rmin（粗铣），取精铣主轴的转速为300rmin
18、，又前面已选定直径为80mm，故相应的切削速度分别为：校核粗加工。3.1480150/100037.68m/min=3.1480300/1000=75.36m/min又由机床切削功率P=（3-2）取Z=10个齿，=1,n=150/60=2.5r/s ,=168mm, =2mm,=0.2mm/z.代入得公式3-1：=4kw又因前查的机床的功率为4.5kw/h 若效率为0.85P,则0.85p=3.825kw4kw重新选择主轴的转速为118m/min，则=3.1480118/1000=29.64m/min（3-3） 将其带入公式3-1得 = =3.15kw3.825kw故机床功率足够2)计算基本工
19、时 ，查切削手册表3. 26，入切量及超切量为：则：（3-4）工序5# 粗铣上端面： 刀具，机床与上到工序相同，得出 , 工序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： 切削工时： 工序7# 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（3-5）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3-4：工序8# 精铣下端面与工序4#相同。工序9
20、# 精铣上端面与工序5#相同。工序10# 精铣左右端面与工序6#相同。工序11#钻通孔18，工序步骤与工序7#相同，代入数据得出结果: , 工序12#镗孔到20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20.020.08，与下底面的位置精度为0.05,与左右端面的位置精度为0.06, 且定位夹、紧时基准重合，故不需保证。0.06跳动公差由机床保证。粗铣槽时因余量为1.9,故,查机械制造工艺设计手册2-8取进给量为 故实际切削速度为： (3-5)此时作台每分钟进给量应为：(3-6)查文献得取 =950.6N取机床功率为0.85故机床效率足够精铣槽时，因余量为0.2mm，取取v=1.2m
21、/s=72m/min f=0.1mm/r工序13#铣槽：加工条件：机床：x51立式铣床.刀具：锯片铣刀其中 , 计算切削用量： 由机械加工工艺手册表15-53，表15-55可知：确定主轴转速： 切削工时： 3.5 时间定额计算下面计算工序60的时间定额1）机动时间 粗镗时： 精镗时： 总机动时间：=0.58+1.17=1.75min 2）辅助时间：表3-5操作内容每次时间(min)粗铣精铣操作次数时间min操作次数时间min装夹212-换刀11111测量0.110.110.1卸夹1.5-11.5开机到开始的时间0.310.310.3退刀0.110.110.1所以辅助时间3）作业时间 1.75+
22、6.4=8.15min4）布置工作地时间 取 则5）休息与生理需要时间 取 则6）单件时间 =（1.75+6.4+0.24+0.24）min=8.63min3.6 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡工件文件详见附表。第4章 摇杆轴支座专用铣槽夹具设计4.1 工件自由度分析及定位方案的确定 本次设计的夹具为工序铣槽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；另加两形块从前后两方向实现对R10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
23、必须限制。在2-孔内插入一现边销限制一个移动自由度，再以两孔的另一个孔内侧面用两个支承钉限制一个移动自由度和一个转动自由度。这种定位方案从定位原理上分析是合理的，夹具结构也简单。用两个形块夹紧前后两外圆柱面，用菱形销和圆柱销通过底面，定位两13孔，这种方案定位可靠，可实现完全定位。4.2 夹紧力的计算 计算切削力与夹紧力的计算及螺杆的直径：根据机床夹具设计手册表5-37 （4-1）查表可知：根据机床夹具设计手册表2-4-8取取在计算切削力时，必须考虑安全系数 （4-2）式中： 基本安全系数；取1.4 加工性质系数；取0.9刀具钝化系数；取0.9断续切削系数；取1.0安全系数在夹紧力与切削力方向
24、相反后时：由机床夹具设计手册表1-2-11紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力与切削力之间的关系。安全系数在夹紧力与切N削力方向相反后时，由前面的计算可知由机床夹具设计手册表1-24，从强度考虑，用一个M10的螺柱完全可以满足要求，M10的许应夹紧为3924N，所以螺杆直径为d=10。 4.3 定位误差的计算及定位精度分析20孔的精加工是在一次装夹下完成的，具体采用的是前后支撑引导的夹具机构，机床与镗杆之间所采用的是浮动连接，故机床主轴振动可略不计，20孔的加工精度主要由镗模来保证。因为孔的轴线与底面的平行度要求为0.05。故两镗模装配后同轴度要求应小于0.05，其最大间隙为被加工孔的长度为
25、,取两孔同轴度误差为则 所以 因为 ，由以上计算可知夹具能满足零件加工精度的要求4.4 定位元件及夹紧装置设计（1） 定位元件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）夹紧前后两外圆柱面，用菱形销和圆柱销通过底面进行完全定位，其次设计中，采用了定位块保证工件在加工时，铣刀和工件不会偏移1-v形
26、块 2-支座图4.1 v形块（2）夹紧装置的设计夹紧装置是使工件在外力作用下仍能保持其正确定位位置的装置。本设计采用的夹紧装置是一对双头螺杆夹紧机构，通过V形块进行夹紧。此夹紧机构具有结构简单、制造容易、自锁性能好、夹紧可靠，是手动夹紧中常用的一种夹紧机构 。4.5使用操作说明夹具的操作：该夹具是用于精粗加工铣槽的，装配完成后，安装在铣床工作台上，安装后要检查安装是否存在误差，如有应设法消除，以免造成加工误差。安装工件时，将工件放置底板上，将销插入两孔中，旋进V形块夹紧工件。铣刀通过对到块进行对刀。然后铣刀加工工件。加工完成后，退出铣刀。手柄逆时针旋出后取出工件。参考文献1崇凯主编. 机械制造
27、技术基础课程设计指南M. 北京：化学工业出版社，2006.2许晓旸主编. 专用机床设备设计M. 重庆：重庆大学出版社，2003.3王先逵主编. 机械制造工艺学M. 北京：机械工业出版社，2006.4马贤智主编. 机械加工余量与公差手册M. 北京：中国标准出版社，1994.5吴拓、方琼珊主编. 机械制造工艺与机床夹具课程设计指导M. 北京：机械工业出版社，2005.6吴拓主编. 机械制造工艺与机床夹具M. 北京：机械工业出版社，2006.7于英华主编. 机械制造技术基础M. 北京：机械工业出版社，2013.8王凡主编. 实用机械制造工艺设计手册M. 北京：机械工业出版社，2008.9孟少龙主编. 机械加工工艺手册第1卷M. 北京：出版社，1991.10李庆寿主编. 机械制造工艺装备设计适用手册M. 银州：宁夏人民出版社，1991.11孙丽媛主编. 机械制造工艺及专用夹具M. 北京：冶金工业出版社，2002.
机械制造技术课程设计-气门摇杆轴支座加工工艺及铣mm槽夹具设计【全套图纸】
