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1、机题目：械 制 造 技 术 基 础课程设计气门摇杆支座机械加工工艺规程及孔气门摇杆支座机械加工工艺规程及孔宽宽 3mm3mm 槽口铣削夹具设计槽口铣削夹具设计任任 务务 书书一、气门摇杆支座机械加工工艺规程及孔宽一、气门摇杆支座机械加工工艺规程及孔宽 3 3 槽口铣削夹具设计槽口铣削夹具设计二二、原原始始资资料料(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（
2、A1 或 A2。装配图出来后，由指导教师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
3、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、指导教师评语五、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：综合评定成绩：指导教师指导教师日日期期摘摘要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
4、。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体的零件图。全套图纸，加全套图纸，加 153893706153893706AbstractAbstractThecurriculumdesign topicisthe valverocker support themachining process and the hole width 3 slot milling fixture design,thedesign ofintegratedapplicationofmechanicaldesign,me
5、chanicalmanufacturingtechnology，mechanical design andotherrelated knowledgeof geometricaccuracy.Thecurriculumdesignof the valve rocker shaft bearing process in the design process,a detailedanalysisofthe machiningprocessof valverocker shaftbearing,through comparisonandanalysisof selectionofprocesssch
6、eme hasbeen tomeetthetechnicalrequirementsofthe process,forming a machining process card and machining processcard.Thedesignofthethe holewidth 3 slot millingfixturedesign,elaboratedlocalization schemeselection,clampingscheme clamp design,CAXA2011 is used to complete the assemblydrawing of the specia
7、l fixture and clamp parts map specific.目目 录录第第1 1章章 零件分析零件分析 1 1 页页1.11.1 零件作用分析零件作用分析 1 1 页页1.21.2 零件工艺分析零件工艺分析 1 1 页页第第2 2章章 确定毛坯、画毛坯零件合图确定毛坯、画毛坯零件合图 2 2页页第第3 3章章 工艺规程设计工艺规程设计3 3 页页3.13.1 定位基准的选择定位基准的选择3 3 页页3.23.2 制定工艺路线制定工艺路线3 3 页页3.33.3 选择加工设备及刀、夹、量具选择加工设备及刀、夹、量具6 6 页页3.43.4 加工工序设计加工工序设计7 7 页页3
8、.53.5 时间定额计算时间定额计算1313 页页3.63.6 填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡填写机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡1414 页页第第4 4章章 摇杆轴支座铣槽专用夹具设计摇杆轴支座铣槽专用夹具设计 1414 页页4.14.1工件自由度分析及定位方案的确定工件自由度分析及定位方案的确定1414 页页4.24.2夹紧力的计算夹紧力的计算1414 页页4.34.3定位误差的计算及定位精度分析定位误差的计算及定位精度分析1616 页页4.44.4定位元件及夹紧装置设计定位元件及夹紧装置设计1616 页页4.54.5夹具体的设计夹具体的设计1717 页页4.64.6 操作说明操
9、作说明1717 页页参考文献参考文献1818 页页第第 1 1 章章 零件分析零件分析1.11.1零零件件作作用用分分析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13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1.21.2零零件件工工艺艺分分析析由上图得知，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13孔和以及 1 个 3
10、mm 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，213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，最后加工20(0.10 0.16）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。第第 2 2 章章 确定毛坯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
11、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等级加工余量数值说明上端面下端面左端面右端面48mm50mm35mm35mmHHHH4mm3mm3mm3mm单侧加工单侧加工单侧加工单侧加工第第 3 3 章工艺规程设计章工艺规程设计3.13.1定定位位基基准准的的选选择择精基准的选择：气门摇杆轴支座的
12、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(0.10 0.16）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，所以粗基准为上端面。3.23.2 制定工艺路线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：
13、粗铣精铣2*13孔：钻孔3mm 轴向槽精铣孔：钻孔粗镗精镗因左右两端面均对20(0.10 0.16）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20(0.10 0.06）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1#2#3#4#5#6#7#8#9#工序内容铸造时效涂漆车上端面铣下端面钻两通孔铣左右端面钻通孔18镗20(0.10 0.06）孔10#11#12#轴向槽铣检验入库表 3-1（二）以 V 形块定位的加工路线方案表 3-2工序号工序内容1#2#3#4#5#6#7#8#10#
14、11#12#13#14#15#铸造时效涂漆粗铣下端面粗铣上端面粗铣左右端面钻两通孔13精铣下端面精铣上端面精铣左右端面钻18孔镗20孔（0.1 0.06）铣轴向槽入库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较多的时间进行自然时效，减少受力变形和受热
15、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1#2#3#4#5#6#7#8#9#10#11#12#13#14#工序内容铸造时效涂漆粗铣下端面粗铣上端面粗左右端面（同时，不准调头）钻两通孔13精铣下端面精铣上端面精铣左右端面（同时，不准调头）钻通孔 18铣槽到 20粗-精铣轴向槽入库表 3-3定位基准上端面（3）+左右端（3）下端面（3）+左右端（3）下端面(3)+外圆柱面下端面(3)+外圆柱面上端面（3）+左右端（3）下端面（3）+左右端（3）下端面(3)+外圆柱面下端面(3)+外圆柱面下端面(3)+外圆柱面下端面(3)+外圆柱面3.33.3 选选择择加
16、加工工设设备备及及刀刀、夹夹、量量具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。精铣左端
17、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。3.43.4加加工工工工序序设设计计（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。eCAmax0.
18、2A0.15（3-1）式中：e余量值；Amax铸件的最大尺寸；A加工表面最大尺寸；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
19、列于下表：表 3.4 各工步加工尺寸加工表面加工方法粗镗精镗余量公差等级_工序尺寸及公差1819.81.80.219.820H8H8（二）确定切削用量及基本工时工序 4#：粗铣下端面1)加工条件工件材料：HT200,b=170240MPa，铸造;工件尺寸：amax=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
20、。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，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。v粗Dn/10003.1480150/100037.68m/minv精Dn/1000=3.1480300/1000=75.36m/min又由机床切削功率 P=167.910 ap50.9 fz0.74aeznkpm（3-2）取 Z=10 个齿，kpm=1,n=150/60=2.5r/s,ae=168mm,ap=2mm,fz=
21、0.2mm/z.代入得公式 3-1：kpm=167.910520.90.20.74168102.51kpm=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v粗Dn/1000=3.1480118/1000=29.64m/min（3-3）将其带入公式 3-1 得kpm=167.910520.90.20.7416810118/601 =3.15kw3.825kw故机床功率足够2)计算基本工时tm L/v,L L y ,l 176，查切削手册表 3.26，入切量及超切量为：y 40则：T m L/vf 0
22、.64m im（3-4）工序 5#粗铣上端面：刀具，机床与上到工序相同，得出ae 20mm,ap 0.5m mf 163.2m/minns 960r/m invc=29.54m/min tm=0.31m in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：ap=2由 机械加工工艺手册表 15.53 可知：f af z 0.2012 2.4mm/r由切削用量手册表 9.4-8 可知：vft1.70m/svt10.91m/s，nt1.35r/s，各系数为Kmvv Kmn Kmf 0.69Ksv Ksn Ksf 0.8所以有V 0.340.690.80.19m/s
23、V 0.75r/sV=0.94mm/s取nt 0.792r/s 47.5r/m in nt 0.792r/s 47.5r/m invfc1.0mm/s所以实际切削速度：v=d0n/1000=14.55m/min f=152.6mm/min确定主轴转速：l1 l217m ml 75mmn=100v/d0=7r/s=545r/min切削工时：Tj 0.1min工序 7#钻孔13查机械制造工艺设计手册表 3-38，取f 98mm/min查机械制造工艺设计手册表 3-42，取v 11.1m/minn 1000v/d 272r/min（3-5）查表机械制造工艺设计简明手册4.2-15，机床为 Z525，
24、选择转速nw 545r/min 9.08 r/s实际切削速度：v=nwdw/1000=9.083.1411/1000 0.31m/s切削工时带入公式 3-4：Tj(l l1l2)/f nw 0.36min工序 8#精铣下端面与工序 4#相同。工序 9#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:ae 20mm,ap 0.5m mf 163.2m/minns=960r/m invc=15m/min tm=1.45m in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
25、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ap 1.9,查机械制造工艺设计手册2-8V 0.4m/s 24m/min取进给量为f 0.2mm/rn 1000v/d 380r/min故实际切削速度为：v dwnw/1000 15m/min (3-5)此时作台每分钟进给量fm应为：fm fzZnw 56.25mm/min(3-6)查文献得Fz9.8160nFzCFzapXFzfYFzvnFzkFzPm Fzv103取CFz180XFz1YFz 0.75nFz 0
26、kFz1Fz 9.816001801.810.20.750.401 =950.6NPm 9510.4103 0.38kw取机床功率为 0.850.850.78 0.66kw 0.38kw故机床效率足够精铣槽时，因余量为 0.2mm，取ap 0.2mm取 v=1.2m/s=72m/min f=0.1mm/rn 1000v/d 100072/(3.1420)r/min 1146r/min工序 13#铣槽：加工条件：机床：x51 立式铣床.刀具：锯片铣刀其中d 80,z 18计算切削用量：ap10由机械加工工艺手册表 15-53，表 15-55 可知：af136/min v 132.6m/min确定
27、主轴转速：n=1000v/d0=375r/min切削工时：Tm 0.75min3.53.5 时间定额计算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：L/(f n)45/(0.2386)0.58min精镗时：L/(f n)45/(0.1386)1.17min总机动时间：Tb=0.58+1.17=1.75min 2）辅助时间：表 3-5粗铣精铣每次时间操作内容(min)操作次数时间 min操作次数时间 min装夹换刀测量卸夹开机到开始的时间退刀210.11.50.30.1111-11210.1-0.30.1-11111-10.11.50.30.1所以辅助时间Ta 210.30.1
28、10.11.50.30.1 6.4min3）作业时间TBTbTa1.75+6.4=8.15min4）布置工作地时间Ts取 300则TsTB8.15300 0.24min5）休息与生理需要时间Tr取 300则TrTB8.15300 0.24min6）单件时间TpTpTbTaTsTr=（1.75+6.4+0.24+0.24）min=8.63min3.63.6填填写写机机械械加加工工工工艺艺过过程程卡卡和和机机械械加加工工工工序序卡卡工件文件详见附表。第第 4 4 章章摇杆轴支座专用铣槽夹具设计摇杆轴支座专用铣槽夹具设计4.14.1工工件件自自由由度度分分析析及及定定位位方方案案的的确确定定本次设计
29、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，其余三个自由度也必须限制。在 2-13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。4.24
30、.2夹夹紧紧力力的的计计算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 5-37ZfF 9.81CFd0fYfKF（4-1）查表可知：CF180XF1.0YF 0.75根据机床夹具设计手册表 2-4-8取V 24m/min取f 002mm/rn 1000v/d 380r/min在计算切削力时，必须考虑安全系数K K1K2K3K4（4-2）式中：K1基本安全系数；取 1.4K2加工性质系数；取 0.9K3刀具钝化系数；取 0.9K4断续切削系数；取 1.0安全系数k在夹紧力与切削力方向相反后时：K K1K2K3K4ZfF 9.81CFd0fYfKF950.6N由机床夹具设计手册
31、表1-2-11 紧力与切削力方向相反，实际所需夹紧力F夹与切削力F之间的关系F夹 KF。安全系数K在夹紧力与切 N 削力方向相反后时K 3，由前面的计算可知F 950.6NF夹 KF 2851.8NF0 F夹/2 1425.9N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。4.34.3定定位位误误差差的的计计算算及及定定位位精精度度分分析析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
32、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XMAX 0.022被加工孔的长度为45,取两孔同轴度误差为0.03则T1 0.006T2 0.03所以T T1 T2 0.036因为0.036 0.05，0.006 0.06由以上计算可知夹具能满足零件加工精度的要求4.44.4定定位位元元件件及及夹夹紧紧装装置置设设计计（1 1）定位元件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
33、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 形块 2-支座图 4.1 v 形块（2 2）夹紧装置的设计）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。4.54.5 使使
34、用用操操作作说说明明夹具的操作：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。参参考考文文献献1崇凯主编.机械制造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.