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1、辽宁工程技术大学课程设计 辽宁工程技术大学机 械 制 造 技 术 基 础课 程 设 计题 目：气门摇臂轴支座加工工艺规程及钻11孔专用夹具设计 班级：机械09-3班 姓名： 指导教师： 完成日期：2012/6/27 一、设计题目气门摇臂轴支座零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计二、原始资料(1) 被加工零件的零件图（草图） 1张(2) 生产类型: 3000件/年三、上交材料(1) 被加工工件的零件图 1张(2) 毛坯图 1张(3) 机械加工工艺过程综合卡片 1张(4) 与所设计夹具对应那道工序的工序卡片 1张(5) 夹具装配图 1张(6) 夹具体零件图 1张(7) 课程设计说明书(5000字左
2、右) 1份四、进度安排(参考)(1) 第1-2天，查资料，熟悉题目阶段。 (2) 第3-7天，完成零件的工艺性分析，确定毛坯的类型，制造方法和机械加工工艺规程的设计并编制出零件的工艺过程综合卡片和机械加工工艺卡片(3) 第8-10天，完成夹具总体方案设计(4) 第11-13天，完成夹具总装图的绘制（5）第14-15天，零件图的绘制（6）第16-18天，整理并完成设计说明书的编写（7）第19天，完成图纸和说明书的输出打印五、指导教师评语全套图纸，加153893706成 绩： 指导教师日期摘要本课程设计是重要的实践教学环节之一，其主要内容是机械加工工艺规程编制和钻削孔工序专用夹具设计。在机械制造的
3、机械加工，检验，装配，焊接和热处理等冷热工艺过程中，使用着大量的夹具，用以安装加工对象，使之占有正确的位置，以保证零件和工件的质量。本次设计主要是进行气门摇臂轴支座零件的专用夹具的设计，是对我们以往所学知识的总结和对我们所掌握知识的一次扩展。本文主要从工艺规程的指定与夹具的设计两方面出发。根据零件本身的特点，生产类型以及零件在具体工作时的作用选择工艺规程和夹具。在工艺规程方面：确定生产类型，综合考虑其准确度高，生产效率高，消耗经济少等方面，选择一个最优方案；加工11孔，选择钻床加工，考虑诸多因素拟订最优方案，最终完成本次设计。关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。AbstractTh
4、is course design is an important part of teaching ，itis the main contents of a point of order processing machinery and drilling holes for fixture design process. The machine made in the machine processes, examining, assembling, welding with heat handle to wait cold and hot craft process in, use a gr
5、eat deal of tongs, in order to the gearing process object, making it occupy right position to promise the quality of spare parts and work piece.This design is mainly the design of appropriation tongs which carries on covering body spare parts, is tally up the knowledge that we learn before and to th
6、e once expanding of the knowledge that we control.This text mainly sets out from the design both side of the specifying of craft rules distance and the tongs.According to the characteristics of spare parts, the function produced type and spare parts while concretely working choice the craft rules di
7、stance and tongs.In the craft rules distance aspect:Assurance produce a type, comprehensive consider its ccurate degree high, produce an efficiency is high, consume economy little etc. aspect, choose the superior project;Design aspect in the tongs, process 11 bores, the choice drills a bed to proces
8、s, considering many factors to draw up the superior project, end completion originally time design.Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目录1.气门摇臂轴支座零件的机械加工工艺规程编制11.1气门摇臂轴支座零件的工艺分析及生产类型的确定11.1.1 零件用途11.1.2零件的工艺分析11.1.3 确定支架的生产类型21.2
9、气门摇臂轴支座加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施21.2.1确定毛坯的制造形式21.2.2基面的选择21.2.3确定工艺路线21.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定31.2.5确定切削用量31.2.6确定基本工时102.夹具设计142.1问题的提出142.2夹具设计142.2.1、定位基准选择142.2.3、定位误差分析152.2.4、夹具设计及操作的简要说明152.2.5、钻床夹具的装配图见附图163体会与展望164参考文献17171.气门摇臂轴支座零件的机械加工工艺规程编制1.1气门摇臂轴支座零件的工艺分析及生产类型的确定1.1.1 零件用途题目给出的零件是气门摇臂轴
10、支座。它的主要的作用是用来支承、固定的。要求零件的配合要符合要求。1.1.2零件的工艺分析 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，为此以下是气门摇臂轴支座需要加工表面以及加工表面的位置要求。现分析如下：本设计所设计的零件是1105柴油机中摇臂结合部的气门摇臂轴支座，它是柴油机上气门控制系统的一个重要零件。直径为18mm的孔用来装配摇臂轴，轴的两端各安装一进、排气气门摇臂。直径为16mm的孔内装一个减压轴，用于降低汽缸内压力，便于启动柴油机。两孔间距56mm，可以保证减压轴在摇臂上打开气门，实现减压。两孔要求的表面粗糙度和位置精度较高，工作时会和轴相配合工
11、作，起到支撑的作用，直径11的孔用M10的螺杆与汽缸盖相连，直径3的孔用来排油，各部分尺寸零件图中详细标注气门摇臂轴支座零件图表 1-1加工表面尺寸及偏差/mm公差/mm及精度等级表面粗糙度|m形位公差/mm 11mm孔11IT14Ra12.516mm孔16IT8Ra1.618mm孔18IT8Ra1.63mm孔3IT14Ra12.51.1.3 确定支架的生产类型根据老师给定要求，该支架的生产类型为中批1.2气门摇臂轴支座加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施1.2.1确定毛坯的制造形式零件的材料HT200。由于中批生产的水平，而且零件的轮廓尺寸不大，铸造表面质量的要求高，故可采用铸造质
12、量稳定的适合铸造。便于铸造和加工工艺过程，而且还可以提高生产率。1.2.2基面的选择（1）粗基准的选择 对于本零件而言，按照粗基准的选择原则，选择本零件的未加工表面是底表面作为加工的粗基准，为11的孔下端面。（2）精基准的选择 主要考虑到基准重合的问题，和便于装夹，采用11的孔下端面作为精基准。1.2.3确定工艺路线工艺路线的分析：以11mm的孔下端面为精基准，先铣下端面。再钻孔，从而保证了两孔中心线的尺寸与右端面的垂直度。符合先加工面再钻孔的原则。表1-2工序号工序内容1粗、精铣11孔下表面，粗糙度达到12.52铣11H7的通孔，达到尺寸要求3粗、精28端面，粗糙度要求达到12.54粗、精2
13、6端面，粗糙度要求达到12.55加工18孔6钻16孔7钻3孔1.2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定气门摇臂轴支座的材料是HT200，生产类型为中批生产。由于毛坯用采用金属模铸造, 毛坯尺寸的确定如下：由于毛坯及以后各道工序或工步的加工都有加工公差，因此所规定的加工余量其实只是名义上的加工余量，实际上加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。 由于本设计规定零件为中批量生产，应该采用调整法加工，因此计算最大与最小余量时应按调整法加工方式予以确定。 毛坯与零件不同的尺寸有：(具体见零件图)故台阶已被铸出,根据参考文献14的铣刀类型及尺寸可知选用6mm的铣刀进行粗加工,半精铣与精铣的加工余
14、量都为0.5mm。1）加工11的端面，根据参考文献8表4-35和表4-37考虑3mm，粗加工2mm到金属模铸造的质量和表面的粗糙度要求，精加工1mm，同理上下端面的加工余量都是2mm。2）对18的内表面加工。由于内表面有粗糙度要求1.6。可用一次粗加工1.9mm，一次精加工0.1mm就可达到要求。3）加工宽度为39mm的两端面时，用铣削的方法加工。由于加工表面有粗糙度的要求，而铣削的精度可以满足，故采取分四次的铣削的方式，每次铣削的深度是2.5mm。 4）钻孔16时要求加工一半，留下的余量装配时钻铰，为提高生产率起见，仍然采用16的钻头，切削深度是2.5mm。5）钻3孔，由于粗糙度要求，因此考
15、虑加工余量2mm。可一次粗加工1.85mm，一次精加工0.15就可达到要求。1.2.5确定切削用量工序1：粗、精铣孔下平面（1）粗铣孔下平面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床：X52K立式铣床。查参考文献7表3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=1.9mm所以铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3表2.4-75，取 铣削速度：参照参考文献7表3034，取。机床主轴转速： 式（2.1）式中 V铣削速度； d刀具直径。由式2.1机床主轴转速：按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献7
16、表2.4-81,（2）精铣孔下平面加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式铣床。参考文献7表3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=0.1mm铣削深度：每齿进给量：根据参考文献7表3031，取铣削速度：参照参考文献7表3031，取机床主轴转速，由式（2.1）有：按照参考文献7表3.1-31 实际铣削速度：进给量，由式（1.3）有：工作台每分进给量： 工序2：加工孔11到要求尺寸工件材料为HT200铁，硬度200HBS。孔的直径为25mm，公差为H7，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床，加工工序为钻、扩、铰，加
17、工刀具分别为：钻孔9mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔11.7mm标准高速钢扩孔钻；铰孔12mm标准高速铰刀。选择各工序切削用量。（1）确定钻削用量1）确定进给量 根据参考文献7表28-10可查出，由于孔深度比，故。查Z535立式钻床说明书，取。根据参考文献7表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据表28-9，允许的进给量。由于所选进给量远小于及，故所选可用。2）确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据表28-15，由插入法得：，由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的结论进行修正。由参考文献7表28-3，故查Z5
18、35机床说明书，取。实际切削速度为：由表28-5，故3）校验机床功率 切削功率为机床有效功率故选择的钻削用量可用。即，相应地，（2）确定扩孔切削用量1）确定进给量 根据参考文献7表28-31，。根据Z535机床说明书，取=0.57mm/r。2）确定切削速度及 根据参考文献7表28-33，取。修正系数：，故 查机床说明书，取。实际切削速度为（3）确定铰孔切削用量1）确定进给量 根据参考文献7表28-36，按该表注4，进给量取小植。查Z535说明书，取。2）确定切削速度及 由参考文献7表28-39，取。由参考文献7表28-3，得修正系数，故 查Z535说明书，取，实际铰孔速度 （4）各工序实际切削
19、用量 根据以上计算，各工序切削用量如下：钻孔：，扩孔：，铰孔：，工序3：粗精铣宽度为39mm的两面（1）粗铣宽度为39mm的下平台加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床：X52K立式铣床。查参考文献7表3034刀具：硬质合金三面刃圆盘铣刀（面铣刀），材料：， ，齿数，此为粗齿铣刀。因其单边余量：Z=2mm所以铣削深度：每齿进给量：根据参考文献3表2.4-75，取 铣削速度：参照参考文献7表3034，取。由式2.1得机床主轴转速：按照参考文献3表3.1-74 实际铣削速度：进给量： 工作台每分进给量： ：根据参考文献7表2.4-81,被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 式（2.
20、2）刀具切出长度：取走刀次数为1（2）精铣宽度为39mm的两面黄肌瘦加工条件：工件材料： HT200，铸造。机床： X52K立式铣床。由参考文献7表3031刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。精铣该平面的单边余量：Z=1.0mm铣削深度：每齿进给量：根据参考文献7表3031，取铣削速度：参照参考文献7表3031，取机床主轴转速，由式（2.1）有：按照参考文献3表3.1-31 实际铣削速度：进给量，由式（2.3）有：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1工序4： 钻18孔工件材料为HT200铁，硬度200
21、HBS。孔的直径为18mm，表面粗糙度。加工机床为Z535立式钻床，钻孔16mm标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔18mm标准高速钢扩孔钻。选择各工序切削用量。（1）确定钻削用量1）确定进给量 根据参考文献7表28-10可查出，由于孔深度比，故。查Z535立式钻床说明书，取。根据参考文献7表28-8，钻头强度所允许是进给量。由于机床进给机构允许的轴向力（由机床说明书查出），根据参考文献7表28-9，允许的进给量。由于所选进给量远小于及，故所选可用。2）确定切削速度、轴向力F、转矩T及切削功率 根据参考文献7表28-15，由插入法得：，由于实际加工条件与上表所给条件不完全相同，故应对所的
22、结论进行修正。由参考文献7表28-3，故查Z535机床说明书，取。实际切削速度为：由参考文献7表28-5，故3）校验机床功率 切削功率为机床有效功率故选择的钻削用量可用。即，相应地，（2）确定扩孔切削用量1）确定进给量 根据参考文献7表28-31，。根据Z535机床说明书，取=0.57mm/r。2）确定切削速度及 根据参考文献7表28-33，取。修正系数：，故 查机床说明书，取。实际切削速度为 1.2.6确定基本工时（1）粗铣、精铣11孔下平面加工条件：工件材料：HT200铸铁，200MPa机床：X525K机床刀具：高速钢镶齿套式面铣刀粗铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度
23、： 刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间精铣的切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间铣25孔下表面的总工时为：t=+=0.34+1.42+0.41+0.41=2.58min（2）钻孔加工条件：工件材料：HT200铸铁，200MPa机床：Z535立式钻床 刀具：钻孔标准高速钢麻花钻，磨出双锥和修磨横刃；扩孔标准高速钢扩孔钻；铰孔标准高速铰刀钻孔工时：切入3mm、切出1mm，进给量，机床主轴转速， 铰孔：，=（30+3+1）/0.43195=0
24、.41min根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间扩孔工时：切入3mm、切出1mm，进给量，机床主轴转速=（30+3+1）/0.57275=0.22min根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间铰孔工时：切入3mm、切出1mm，进给量，机床主轴转速=（30+3+1）/1.6100=0.21min根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间总工时：t=+=0.41+0.22 +0.21+1.77+1.77+1.77=6.15min（3）粗精铣宽度为39mm的丙端面工件材料：HT200，金属模铸造加工要求：粗铣宽度为39mm的两端面，精铣宽度为90mm的下平台达到粗糙度3.2
25、。机床：X52K立式铣床刀具：高速钢镶齿式面铣刀计算切削工时粗铣宽度为39mm的下平台根据参考文献9进给量f=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度1.9mm，走刀长度是249mm。机床主轴转速为37.5z/min。切削工时：=249/(37.53)=2.21min。根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间精铣宽度为30mm的下平台根据参考文献9进给量f=3mm/z，切削速度0.442m/s，切削深度0.1mm，走刀长度是249mm。机床主轴转速为37.5z/min。切削工时：=249/(37.53)=2.21min根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间粗精铣宽度为3
26、9mm的两端面的总工时： t=+=2.21+2.21+0.41+0.41=5.24min（4）钻孔18工件材料：HT200，金属模铸造，加工要求：粗糙度要求，机床：Z535立式钻床刀具：高速钢钻头16，计算基本工时用16扩孔18的内表面。根据参考文献9进给量f=0.64mm/z，切削速度0.193m/s，切削深度是1.5mm，机床主轴转速为195r/min。走刀长度是36mm。基本工时：=236/(0.64195)=0.58 min。根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间用18扩孔18的内表面。根据参考文献9进给量f=0.64mm/z，切削速度0.204m/s，切削深度是0.5mm，
27、机床主轴转速为195r/min。走刀长度是36mm。基本工时：=236/(0.64195)=0.58 min。根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间总的基本工时：t=+=4.7min。（5）钻3孔及锪钻16孔加工条件：工件材料：HT200，金属模铸造，机床：Z535立式钻床刀具：高速钢钻头3，16钻钻3孔的工时被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间攻M8螺纹的工时被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间钻16梯的工时锪钻孔进给量，机床主轴转
28、速，被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度：走刀次数为1机动时间：由参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间t=+t=0.19+1.77=1.96min该工序的总工时为： 1.96+0.07+0.05+1.77+1.77=5.62min（6）粗精铣16端面工件材料：HT200，金属模铸造加工要求：粗铣宽度为30mm的下平台，精铣宽度为16mm的端面达到粗糙度12.5。机床：X52K立式铣床刀具：高速钢三面刃圆盘铣刀（面铣刀）：， ，齿数12，此为细齿铣刀。粗铣16端面切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： 刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：根据参考文献5表2.5-45
29、可查得铣削的辅助时间精铣16端面切削工时被切削层长度：由毛坯尺寸可知 刀具切入长度：精铣时刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间：根据参考文献5表2.5-45可查得铣削的辅助时间铣2-M6上端面切削总工时：t=+=0.17+1.05+0.41+0.41=2.04min根据参考文献5表2.5-41可查得钻削的辅助时间总工时为：t=2+=3.75min根据计算所得的机动时间加上每道工序间的辅助时间。所用是实际时间为：所以该方案满足生产要求。2.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，需要设计专用夹具。并设计工序钻11孔的夹具。本夹具将用于立式钻床，刀具为高速钢麻花钻。2.1问题的提出
30、本夹具主要用来钻11孔，跟拨叉的中线有一定的角度要求，在加工时应保证孔的角度要求。此外，在本工序加工时还应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而其位置尺寸为自由公差，精度不是主要问题。2.2夹具设计2.2.1、定位基准选择 为了提高加工效率，现决定采用手动夹紧工件快换装置，并采用可换钻套以利于在钻孔。固采用平面定位基准，采用底面和一个侧面和一个定位快进行六点定位。2.2.2、切削力及夹紧力计算 刀具：硬质合金麻花钻，。由实际加工的经验可知,钻削时的主要切削力为钻头的切削方向,即垂直于工作台,查切削手册表2.3，切削力计算公式为： 其中：，与加工材料有关,取0.94；与刀具刃磨形状有关,取1.
31、33；与刀具磨钝标准有关,取1.0，则： 采用开口夹紧螺栓左右移动来达到适当夹紧后本夹具即可安全工作. 2.2.3、定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为定位块,在加工时要保证夹具定位块的位置要求.（2）计算钻套中心线与工作台的垂直度误差。钻套外径与衬套孔的最大间隙为：衬套外径与钻模板孔的最大间隙为：则钻套中心与工作台平面的垂直度误差为： 0.5mm。2.2.4、夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该考虑提高劳动生产率。为此，设计采用了可换装置。拆卸时，松开夹紧螺栓，实现工件的快换。2.2.5、钻床夹具的装配图见附图3体会与展望通过这三个星期的学习，我们
32、在老师的修改与指导下下，终于完成了夹具的设计。在这次设计中历练了我的设计的能力，以及对于一个零件加工方法的认知。本次课程设计主要经历了两个阶段，第一阶段是机械加工工艺规程设计，第二阶段是专用夹具设计。第一阶段我运用了基准选择、机床选用等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。经过这三个星期的设计，我基本掌握了零件的加工过程分析及工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤，学会了查找相关手册、说明书等，以及选择使用工艺装备等等。总之，这次设计使我在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。让我们对机械制造的知识有了更加全方位的了解，也让我们充分认识到了自己的不足，在有些数据的查找与使用方面略显不足，而且对于有些公式中的未知量也不是很熟悉。4参考文献1 黄健求 .机械制造技术基础M.北京：机械工业出版社，2005.2 机械制造技术基础课程设计指导书M.阜新:辽宁工程技术大学.3 刘青科 工程图学M 沈阳：东北大学出版社 20084 赵丽娟 机械几何量精度设计与检测 北京：清华大学出版社