气门摇臂轴支座的加工工艺分析及其夹具设计开题报告说明书.doc

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目 录 第一章 前言………………………………………………………………………… 1 1.1研究的意义…………………………………………………………………………1 1.2同类研究工作国内外现状、存在问题……………………………………………1 第二章 零件的分析……………………………………………………………………2 2.1 零件的作用………………………………………………………………………2 2.2 零件的工艺分析……………………………………………………………………2 2.3 零件的生产类型…………………………………………………………………3 第三章 毛坯的确定……………………………………………………………………5 3.1 毛坯的种类…………………………………………………………………………5 3.2 确定毛坯尺寸及机械加工余量……………………………………………………6 3.3 绘制毛坯图…………………………………………………………………………7 第四章 拟定工艺路线…………………………………………………………………8 4.1 定位基准的选择……………………………………………………………………8 4.2 拟定工艺路线………………………………………………………………………8 4.3 加工工序的设计…………………………………………………………………10 4.4 编制工艺文件……………………………………………………………………23 第五章 第Ⅳ号工序夹具设计………………………………………………………24 5.1 夹具结构方案……………………………………………………………………24 5.2 夹具固定方案……………………………………………………………………25 5.3 确定夹具装配图和装配尺寸……………………………………………………26 第六章 第Ⅸ号工序夹具设计………………………………………………………28 6.1 夹具的结构方案…………………………………………………………………28 6.2 设计夹具体………………………………………………………………………32 6.3 确定夹具装配图和装配尺寸……………………………………………………33 第七章 总结……………………………………………………………………………36 参考文献…………………………………………………………………………………37 致谢………………………………………………………………………………………38 附录A 工艺过程卡 附录B 数控编程 附录C 工序卡 第一章 前 言 1.1 研究的意义 此次设计是大学所学课程的一次综合性设计，需要我们灵活运用先前学过的知识来进行工艺及夹具的设计，这次课程设计相当于对自己即将从事的工作进行一次适应性的训练，从而训练自己思考问题，解决问题的能力，能够加深对课本知识的理解，并能很好的运用理论知识，为将来更好的适应工作岗位打下良好基础。 1.2 同类研究工作国内外现状、存在问题 1.2.1 国外夹具发展史 从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。当前国际上的夹具企业均为中小企业，专用夹具、可调整夹具主要接受本地区和国内订货，而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。有关夹具和组合夹具的产值和贸易额尚缺乏统计资料，但欧美市场上一套用于加工中心的央具，而组合夹具的大型基础件尤其昂贵。由于我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比的优势，随着我国加入WTO和制造业全球一体化的趋势，特别是电子商务的日益发展，其中蕴藏着很大的商机，具有进一步扩大出口良好前景。 1.2.2 国内机床夹具发展现状 研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85％左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂，里约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80％左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20％左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本； 2）能装夹一组具有相似性特征的工件； 3）能适用于精密加工的高精度机床夹具； 4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； 5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率。 第二章 零件的分析 2.1 零件的作用 由资料查得：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。左直径18mm的孔用来装配摇臂轴，轴的两端各安装一进气、排气气门摇臂。右直径18mm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。 图2.1 零件图 2.2 零件的工艺分析 通过对零件图的绘制，知道了零件的尺寸、公差和技术要求。那么，零件的工艺状况如下所述： 该零件采用的材料为HT250，相比于常用的HT200，它具有更良好的机械性能。灰铸铁生产工艺简单，铸造性能良好，但塑性较差、脆性较高、不适合磨削。该零件主要加工为平面加工和孔加工，非常适合采用HT250。根据对零件图的分析，该零件需要加工的表面以及要求如下： （1）36*22mm下端面，依据零件的总体加工特性，36*22mm下端面是整个机械加工过程中的主要基准面，粗糙度为6.3，因此在制定加工方案的时候应先将此面加工出来； （2）Φ22mm上端面以及与之相通的Φ11mm通孔，粗糙度均为12.5； （3）Φ28mm前后端面，前后端面倒角1*45的角，粗糙度为3.2；及Φ18mm的通孔，在此，由于Φ18mm通孔所要求的精度较高，所以该孔的加工是一个难点，其所要求的表面粗糙度为1.6，且孔的轴线与36mm下端面的平行度为0.04，且该孔的轴线圆跳动公差为0.08需要选择合适的加工方法来达到此孔的加工技术要求； （4）Φ26mm前后端面，前后端面倒角1*45的角，粗糙度为12.5；以及Φ18mm的通孔，该Φ18mm的通孔与基准Φ18mm通孔粗糙度个位置精度一样高； 通过上面的零件分析可知，36mm下端面和Φ22mm上端面的表面粗糙度要求均不是很高，所以都不需要精加工来达到要求，而且这两个面是整个加工工程中主要的定位基准面，因此需要粗加工后半精加工出这两个面而达到精度要求，再以此作为基准设计专用夹具来对其他表面进行加工。 其他表面的位置精度要求。总的来说，该零件并没有复杂的加工曲面，是属于较为简单的零件，所以依据各加工表面的技术要求采用常规的加工工艺即可保证，简单的工艺路线安排如下：先将零件定位夹紧，然后加工出36mm下端面以及Φ22mm上端面，并钻出Φ11mm的通孔，再以这先加工出来的几个表面为基准定位，加工出Φ28m和Φ26mm的外圆端面，并钻出这两个Φ18mm精度要求比较高的孔，最后翻转零件深孔加工出Φ3mm的出油孔。 2.3 零件的生产类型 零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型由着完全不同的工艺特征。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品年产量。零件的生产纲领N可按下式计算： N=Qm（1+a%）（1+b%） （2.1） 式中 N ——零件的生产纲领（件/年）； Q ——产品的年产量（台、辆/年）； m ——每台（辆）产品中该零件的数量（件/台、辆）； a%——备品率，一般取2%~4%； B%——废品率，一般取0.3%~0.7%。 根据上式就可以计算求得出零件的年生产纲领，再通过查表，就能确定该零件的生产类型。 根据本零件的设计要求，Q=10000台，m=1件/台，分别取备品率和废品率3%和0.5%，将数据代入生产纲领计算公式得出N=10351件/年，零件质量约0.27kg， 根据《机械制造技术基础课程设计指导教程》[3]表1-4，表1-5可知该零件为轻型零件，本设计零件气门摇臂轴支座的的生产类型为大批量生产。 第三章 毛坯的确定 第4章 拟定工艺路线 4.1 定位基准的选择 工件在加工时，用作定位的基准称为定位基准。正确的选择定位基准，对保证零件技术要求、确定加工先后顺序有着至关重要的影响。定位基准可分为粗基准和精基准，用毛坯上未经加工的表面作定位基准称为粗基准；在后续的加工工序中，采用已加工的表面作定位基准，称为精基准。为使所选的定位基准能保证整个机械加工工艺过程顺利进行，在选择定位基准时，一般先根据零件的加工要求选择精基准，然后再考虑用哪一组表面作粗基准才能将精基准的表面加工出来，从而确定粗基准。 4.1.1 精基准的选择 根据定位基准的选择原则，气门摇臂轴支座是形状比较简单的带孔零件，俩Ф18孔以及孔Ф11 均为零件设计基准，均可选为定位基准，而且俩 Ф18孔 设计精度较高（亦是装配基准和测量基准），工序将安排这两个孔在最后进行，为遵循“基准重合”原则，因此选择加工后的36mm下底面和Ф11 孔作为精基准. 4.1.2 粗基准的选择 在该零件需要加工的表面中，由于外圆面上有分型面，表面不平整有飞边等缺陷，定位不可靠，应选Ф28外圆端面及未加工的36mm下端面为粗基准。 4.2 拟定工艺路线 4.2.1 零件表面加工方法的选择 （1）所选加工方法的加工经济精度范围要与加工表面所要求的精度、粗糙度相适应。 （2）所选加工方法能确保加工面的几何形状精度、表面相互位置精度的要求。 （3）所选加工方法要与零件材料的可加工性相适应。 （4）所选加工方法要与零件的生产类型相适应。 （5）所选加工方法要与企业现有设备条件和工人技术水平相适应。 根据本零件图上所标注的各加工表面的技术要求，结合查表确定本零件个加工表面的加工方法如表4.1所示： 表4.1 气门摇臂轴支座各加工表面方案 需加工表面 尺寸精度等级 表面粗糙度Ra 加工方案 Ф22上端面 IT14 12.5 粗铣 36下端面 IT12 6.3 粗铣→半精铣 Ф28前端面 IT11 3.2 粗铣→半精铣 Ф28后端面 IT11 3.2 粗铣→半精铣 Ф26前端面 IT14 12.5 粗铣 Ф26后端面 IT14 12.5 粗铣 Ф11通孔 IT14 12.5 钻 Ф3偏10o内孔 IT14 12.5 钻 俩Ф18通孔 IT8 1.6 扩→铰 4.2.2 零件加工顺序的安排 在安排机械加工工序时，应根据加工阶段的划分、基准的选择和被加工表面的主次来决定，一般应遵循以下几个原则： （1）先基准后其他 先加工36mm下端面以及Ф11 通孔。 （2）先修正后加工 先进行粗加工工序，后进行精加工工序。 （3）先主后次、先粗后精 先加工主要表面Ф28和Ф26外圆前后端面，俩Ф通孔，后加工次要表面Ф3偏10o 内孔。 （4）先面后孔 先加工36mm下端面，Ф22 上端面，后加工Ф11 通孔；先加工Ф28 和 Ф26外圆前后端面，后加工俩Ф通孔。 4.2.3 确定工序集中和分散的程度 本零件需要采用工序集中原则安排零件的加工工序。本零件气门摇臂轴支座的生产类型为大批量生产，可以给各机床设计配以专用夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则减少工件的装夹次数，不但能缩短辅助时间，而且由于在装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。 4.2.4 选择各工序加工设备及工艺装备 机床及工艺装备的选择是制定工艺规程的一项重要工作，它不但直接影响工件的加工质量，而且还影响工件的加工效率和制造成本。 （1）机床的选择原则 机床的加工尺寸范围应与零件的外廓尺寸相适应； 机床的精度应与工序要求的精度相适应； 机床的功率应与工序要求的功率相适应； 机床的生产率应与工件的生产类型相适应； 还应与现有的设备条件相适应。 （2）夹具的选择 本零件的生产类型为大批量生产，为提高生产效率，所用的夹具应为专用夹具。 （3）刀具的选择 刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度以及表面粗糙度、生产率及经济性等。在选择时应尽可能采用标准刀具，必要时可采用符合刀具和其他专用刀具。 （4）量具的选择 量具主要根据生产类型和所检验的精度来选择。在单件小批量生产中应采用通用量具，在大批量生产中则采用各种量规和一些高生产率的专用量具。 所选择加工工艺装备如表4.2所示： 表4.2 各工序工艺装备选用 工序号 机床设备 刀具 量具 工序Ⅰ 铸 —— 游标卡尺 工序Ⅱ 检 游标卡尺 工序Ⅲ 热处理 游标卡尺 工序Ⅳ 铣 数控立式升降台铣床（XK5012） 硬质合金端铣刀 游标卡尺 工序Ⅴ 铣 数控立式升降台铣床（XK5012） 硬质合金端铣刀 游标卡尺 工序Ⅵ 钻 立式钻床Z525 直柄麻花钻Ф11 卡尺、塞规 工序Ⅶ 铣 数控立式升降台铣床（XK5012） 硬质合金端铣刀 游标卡尺 工序Ⅷ 铣 数控立式升降台铣床（XK5012） 硬质合金端铣刀 游标卡尺 工序Ⅸ 钻 TX217卧式钻床 扩钻、机用铰刀 内径千分尺，塞规 工序Ⅹ 钻 立式钻床Z525 直柄麻花钻Ф3 塞规 工序Ⅺ 钳 —— 游标卡尺 工序Ⅻ 检 内径千分尺、游标卡尺、塞规 4.3 加工工序设计 4.3.1 工序间加工余量的确定 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》[3]，并综合对毛坯尺寸以及机械加工工艺路线的分析，确定各工序加工余量如表4.3所示： 表4.3 各工序加工余量表 工序号 工步号 工步内容 加工余量/mm 工序Ⅳ 1 粗铣36mm下底面 3 2 半精铣36mm下底面 1 工序Ⅴ 1 粗铣Ф22上端面 4 工序Ⅵ 1 钻Ф11通孔 11 工序Ⅶ 1 粗铣Ф28前端面 3 2 粗铣Ф26前端面 4 3 半精铣Ф28前端面 1 工序Ⅷ 1 粗铣Ф28后端面 3 2 粗铣Ф26后端面 4 3 半精铣Ф28后端面 1 工序Ⅸ 1 扩孔至Ф17.85 0.85 2 粗铰至Ф17.94 0.09 3 精铰至Ф18H9 0.06 工序Ⅺ 1 钻Ф3偏10o内孔 3 4.3.2 切削用量以及基本时间定额的确定 工序Ⅳ 加工36mm下端面 1.工步一 粗铣36mm下端面 （1）切削深度为 ap=3mm （2）进给量的确定 此工序选择用YG6硬质合金端铣刀，查表硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，D1=70mm，d=27mm，L=36mm，L1=30mm，齿数为z=10，根据所选择的XK5012立式式铣床功率为4KW，查《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表5-146，得fz=0.20~0.09 ，取fz=0.09mm/r，f=0.0910=0.9mm/r （3）切削速度的确定 通过以下公式计算切削速度 （4.1） 式中： vc——切削速度，m/min 通过公式计算实际切削速度 （4.2） 根据所知的零件材料为HT250,硬度HBS187-220，根据《机械加工工艺师手册》[10]表30-23，选择切削速度vc=95m/min。计算主轴转速 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》[3]表4-18得n=380r/min，然后计算实际切削速度 （4）基本时间的确定 铣削常用符号如下： ——铣刀齿数 ——铣刀每齿的进给量，mm/z ——工作台的水平进给量，mm/min ——工作台的进给量，mm/min， ——铣削宽度，mm ——铣削深度，mm ——铣刀直径，mm 查《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表2-28得此工序机动时间计算公式： （4.3） 工作台进给量： fm= fzzn （4.4） 根据铣床的数据，主轴转速n=380r/min，工作台进给量 fm= fzzn=0.0910380=342 mm/min 根据机床说明书取fM=320mm/min；切削加工面L=36mm 根据《机械加工工艺师手册》[10]，表30-9查得=7， 。 2.工步二 半精铣36mm下端面 （1）切削深度为 ap=1mm （2）进给量的确定 此工序选择用YG8硬质合金端铣刀，查表硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，D1=70mm，d=27mm，L=36mm，L1=30mm，齿数z=10，根据所选择的XK5012立式铣床功率为4KW，取fz=0.1mm/r，f=0.110=1mm/r 。 （3）切削速度的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表5-157 ，vc=124m/min，计算主轴转速 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》[3]机床主轴转速表，确定n=490r/min，再计算实际切削速度 （4）基本时间的确定 根据铣床的数据，主轴转速n=490r/min，工作台进给量 fM= fzzn=110255=255 mm/min 根据机床说明书取fm=230mm/min；切削加工面L=36mm 根据《机械加工工艺师手册》[10]，表30-9查得=7， 工序Ⅴ 粗铣Ф22上端面 (1)背吃刀量为 ap=4mm。 (2)进给量的确定 此工序选择用YG6硬质合金端铣刀，查表硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，D1=70mm，d=27mm，L=36mm，L1=30mm，齿数z=10，根据所选择的XK5012立式铣床功率为4KW，查《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表5-146，得，取，f=0.0910=0.9mm。 （3）切削速度的确定 根据所知的零件材料为HT250,硬度HBS187-220，根据《机械加工工艺师手册》[10]表30-23，选择切削速度vc=95m/min，计算主轴转速 查《机械制造基础课程设计基础教程》[3]表4-18得n=380r/min，然后计算实际 （4）基本时间的确定 根据铣床的数据，主轴转速n=380r/min，工作台进给量 。 根据机床说明书取=320mm/min；切削加工面L=22mm 根据《机械加工工艺师手册》[10]，表30-9查得， 工序Ⅵ 钻Ф11通孔 （1）钻孔直径为 ap=11mm （2）进给量和切削速度的确定 选用硬质合金钻头直柄麻花钻，钻头参数如下：，查《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表5-134，，取f=0.1，，取vc=60m/min，根据上面数据，计算主轴转速 查立式钻床Z525主轴转速表，取n=1360r/min，计算实际切削速度， 。 （3）基本时间的确定 首先查《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表2-26，查得钻削机动时间计算公式， （4.5） （4.6） =（1～4）， （4.7） 钻孔深度为，，=2，所以 工序Ⅶ 粗铣以及半精铣Ф28和Ф26前端面 1.工步一 粗铣Ф28前端面 （1）切削深度为 。 （2）进给量的确定 此工序选择用YG6硬质合金端铣刀，查表硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齿数z=10，根据所选择的XK5012立式铣床功率为4KW，查《机械制造技术基础课程设计指南》[２]表5-146，得 取fz=0.09mm/r， mm/r。 （3）切削速度的确定 根据所知的零件材料为HT250,硬度HBS187-220，根据《机械加工工艺师手册》[10]表30-23，选择切削速度=95m/min，计算主轴转速 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》[3]表4-18得n=380r/min，然后计算实际 。 （4）基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》[3]表2-28，根据铣床的数据，主轴转速n=380r/min，工作台进给量 fzzn=0.0910380=342 mm/min。 根据机床说明书取fM=320mm/min；切削加工面L=28mm 根据《机械加工工艺师手册》[10]，表30-9查得=7， 2.工步二 粗铣Ф26前端面 （1）切削深度为 。 （2）进给量的确定 此工序选择用YG6硬质合金端铣刀，查表硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齿数z=10，根据所选择的XK5012立式铣床功率为4KW,查《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表5-146，得 取fz=0.09mm/r f=0.09x10=0.9mm/r。 （3）切削速度的确定 根据所知的零件材料为HT250,硬度HBS187-220，根据《机械加工工艺师手册》[10]表30-23，选择切削速度=95m/min。计算主轴转速 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》[]表4-18得n=380r/min，然后计算实际。 （4）基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表2-28，根据铣床的数据，主轴转速n=380r/min，工作台进给量 fM=fzzn=0.0910380=342mm/min 根据机床说明书取fM=320mm/min；切削加工面L=26mm 根据《机械加工工艺师手册》[10]，表30-9查得=7， 3.工步三 半精铣Ф28前端面 （1）切削深度为 （2）进给量的确定 此工序选择用YG6硬质合金端铣刀，查表硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齿数z=10，根据所选择的XK5012立式铣床功率为4KW,查《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表5-146，得 取fz=0.09mm/r， mm/r。。 （3）切削速度的确定 根据所知的零件材料为HT250,硬度HBS187-220，根据《机械加工工艺师手册》[10]表30-23，选择切削速度=95m/min。计算主轴转速 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》[3]表4-18得n=380r/min，然后计算实际 。 （4）基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表2-28，根据铣床的数据，主轴转速n=380r/min，工作台进给量 = fzzn=0.09103080=342 mm/min 根据机床说明书取=320mm/min；切削加工面L=28mm 根据《机械加工工艺师手册》[10]，表30-9查得=7， 工序Ⅷ 粗铣以及半精铣Ф28和Ф26后端面 1.工步一 粗铣Ф26后端面 （1）切削深度为 （2）进给量的确定 此工序选择用YG6硬质合金端铣刀，查表硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齿数z=10，根据所选择的XK5012立式铣床功率为4KW,查《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表5-146，得 取fz=0.09mm/r，mm/r。 （3）切削速度的确定 根据所知的零件材料为HT250,硬度HBS187-220，根据《机械加工工艺师手册》[10]表30-23，选择切削速度=95m/min。计算主轴转速 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》[3]表4-18得n=380r/min，然后计算实际 。 （4）基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表2-28，根据铣床的数据，主轴转速n=380r/min，工作台进给量 fM=fzzn=0.0910380=342 mm/min 根据机床说明书取fM=320mm/min；切削加工面L=26mm， 根据《机械加工工艺师手册》[10]，表30-9查得=7， 2.工步二 粗铣Ф28后端面 （1）切削深度为 （2）进给量的确定 此工序选择用YG6硬质合金端铣刀，查表硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齿数z=10，根据所选择的XK5012立式铣床功率为4KW,查《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表5-146，得 取fz=0.09mm/r， mm/r。 （3）切削速度的确定 根据所知的零件材料为HT250,硬度HBS187-220，根据《机械加工工艺师手册》[10]表30-23，选择切削速度=95m/min。计算主轴转速 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》[3]表4-18得n=380r/min，然后计算实际。 （4）基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表2-28，根据铣床的数据，主轴转速n=380r/min，工作台进给量 fM=fzzn=0.0910380=342mm/min 根据机床说明书取fM=320mm/min；切削加工面L=28mm 根据《机械加工工艺师手册》[10]，表30-9查得=7， 3.工步三 半精铣Ф28后端面 （1）切削深度为 （2）进给量的确定 此工序选择用YG6硬质合金端铣刀，查表硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW，查《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表5-146，得 取fz=0.09mm/r， mm/r。 （3）切削速度的确定 根据所知的零件材料为HT250,硬度HBS187-220，根据《机械加工工艺师手册》[10]表30-23，选择切削速度=95m/min。计算主轴转速 查《机械制造基础课程设计基础教程》[3]表4-18得n=380r/min，然后计算实际 。 （4）基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表2-28，根据铣床的数据，主轴转速n=380r/min，工作台进给量 fM=fzzn=0.0910380=342mm/min 根据机床说明书取fM=320mm/min；切削加工面L=28mm 根据《机械加工工艺师手册》[10]，表30-9查得=7， 工序Ⅸ 扩→粗铰→精铰俩Ф18的孔 1.工步一 扩孔至Ф17.85 （1）切削深度为 （2）进给量和切削速度的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表5-87，确定扩孔钻使用YG8硬质合金直柄麻花钻，选，查《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表5-128，查得，取，再查《机械加工工艺师手册》[10]表28-33，确定，根据以上数据计算主轴转速， 查《机械加工工艺师手册》[10]表10-2，查TX617卧式镗床主轴转速表，取，再计算实际切削速度 。 （3）基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》[3]表2-26，得扩孔，铰孔工序下的机动时间计算公式：，，，扩通孔长度，见《机械加工工艺师手册》[10]表28-42， 2.工步二 粗铰至Ф17.94 （1）切削深度为 （2）进给量和切削速度的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表5-93，确定钻头使用硬质合金直柄机用铰刀，参数如下，查《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表5-136，知进给量，取f=0.2mm/r，因为此工步是粗铰，查得，取vc=60m/min，根据以上数据计算主轴转速 r/min 查《机械加工工艺师手册》[10]表10-2，查TX617卧式镗床主轴转速表，取，再根据主轴转速计算实际的切削速度 。 （3）基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》[3]表2-26，知扩孔，铰孔工序下的机动时间计算公式：，，，扩通孔长度，见《机械加工工艺师手册》[10]表28-42， 2.工步三 精铰至Ф18H9 （1）切削深度为 （2）进给量和切削速度的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表5-93，确定钻头使用硬质合金直柄机用铰刀，参数如下，查《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表5-136，知进给量，取f=0.2mm/r，因为此工步为精铰，查得，取vc=6m/min，根据以上数据计算主轴转速 r/min 查《机械加工工艺师手册》[10]表10-2，查TX617卧式镗床主轴转速表，取n=100r/min，再根据主轴转速计算实际的切削速度 m/min （3）基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》[3]表2-26，扩通孔长度，见《机械加工工艺师手册》[10]表28-42， 工序Ⅹ 钻偏内孔 （1）切削深度为 （2）进给量和切削速度的确定 根据此孔最终要求的表面粗糙度的要求，确定钻头使用硬质合金直柄麻花钻，查表选择如下参数钻头：，查表《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表5-134，查得，，取mm/r，查得，vc=55m/min，根据以上数据计算主轴转速 r/min 查Z525立式钻床主轴转速表，取，再计算实际切削速度 。 基本时间的确定 首先查《机械制造技术基础课程设计指南》[2]表2-26，钻孔深度，，，见《机械加工工艺师手册》[10]表28-42，所以 。 4.4 编制工艺文件 工艺路线拟定之后，就要确定各工序的具体内容，其中包括工序余量、工序尺寸及公差的确定；工艺装备的选择；切削用量、时间定额的计算等。在此基础上，设计人员还需要将上述零件工艺规程设计的结果以图表、卡片和文字材料的形式固定下来，以便贯彻执行。这些图表、卡片和文字材料统称为工艺文件。 第5章 第Ⅳ号工序夹具设计 本设计零件为大批量生产零件，为了保证加工质量，提高劳动生产率，并降低劳动强度，需要设计专用夹具。第Ⅳ号工序是零件加工的第一个面，在此设计一套完善的铣床夹具。 5.1 夹具结构方案 36mm端面是工序中完成毛坯加工的第一道工序，所以各面都不适合做基准来设计夹具。观察毛坯图会发现只有俩孔适合定位，我们可以采用俩轴固定俩Ф17孔，这样就限制了零件5个自由度，在将俩轴固定在夹具体上如图5.1所示： 图5.1 零件固定结构 如此设计零件6个自由度都已限制，但是Ф28俩端面会可能出现跳动，若出现了跳动，零件加工的36mm端面将不平，并影响接下了其他工序。为避免这样的问题出现，我们需要想办法固定中心轴，可以如图5.2设计： 图5.2 零件加固结构 5.2 夹具固定方案 考虑好零件与夹具之间的位置关系后，应考虑夹具与机床的固定。因为是铣床夹具，所以可以在夹具体底部加键，插入机床中便于加固定位 图5.3 夹具定位图 考虑夹具体在铣床上夹紧形式，在俩测设计U型开口，利用螺栓将夹具体固定在铣床上如图5.4： 图5.4 夹具体俯视图 5.3 确定夹具装配图和装配尺寸 根据上述设计决定夹具体的尺寸长329、宽140、高112，并绘制装配图如图5.5： （a）正视图 （b）俯视图 （c）侧视图 图5.5 铣床夹具装配图 尺寸要求： （1）根据零件图上两孔间中心距，设计定心轴与Ф17圆柱销中心线之间的尺寸为（560.025）mm，且其公差值取为零件尺寸（560.05）mm的公差值的1/2～1/5； （2）为保证两孔与零件底面平行度公差为0.04，夹具中，定心轴和Ф17圆柱销中心轴线与夹具体底板上端面的平行度取为0.04； （3）标注配合尺寸：Ф和Ф 第6章 第Ⅸ号工序夹具设计 第Ⅸ号工序对孔的精度要求比较高，应利用好已加工好的几个基准，以使零件达到更高的精度要求。 6.1 夹具的结构方案 6.1.1 确定定位方案，制作定位元件 仔细观察零件图，根据图中零件的位置尺寸要求和行为精度要求，以确定夹具的结构方案。 图6.1 气门摇臂轴主要形位尺寸图 如图6.1，工序加工要求保证位置精度主要两加工孔中心距尺寸（560.05）mm及平行度公差0.04mm，还有左Φ18孔与底面尺寸（240.03）mm以及右Φ18孔与底面尺寸（500.05）。根据基准重合原则，应选择Φ11孔和地面为主要定位基准，即工序简图中所规定的定位基准是恰当的。定位元件选择用一个长定心轴，定心轴与定位孔的配合尺寸为Φ，定心轴下端部分设计成螺杆样式拧紧固定在夹具体上。定位结构图如图6.2所示： 图6.2 定位结构图 6.1.2 确定导向装置 本工序两孔加工的精度要求比较高，采用一次装夹完成扩，粗铰，精铰3个工步的加工，故此夹具可以采用与孔尺寸相应的快换钻套做导向元件，相对应的卧式钻床上面采用快换夹头如图6.3所示： 图6.3 定向装置 如图所示，两快换钻套与衬套间的配合尺寸均为Φ26，钻模板与衬套之间的配合尺寸均为Φ35。 6.1.3 夹紧机构 在机械加工工艺设计中，已确定气门摇臂轴支座的生产类型是大批量生产，所以在此工序夹具中选择螺旋夹紧机构夹紧。如下图所示，在定心轴上端部分直接做出一段螺杆，装夹工件时，先将工件定位孔装在定心轴上，完成定位，然后在工件与螺母之间插上垫圈，最后拧紧螺母完成压紧工件如图6.4所示： 图6.4 夹紧机构 6.1.4 辅助定位装置 因为零件的6个自由度并未完全限制，所以在这些装置基础上加辅助定位装置。我们可以在Ф26后端面处增加辅助支承，具体机构图如图6.5： 图6.5 辅助定位机构 6.2 设计夹具体 夹具体的设计应考虑完全，需要使上述各部分装置通过夹具体能够连接起来，形成一个整体。考虑夹具和机床的连接，钻模板钻套位置与零件孔要对其，所以钻模板得立起来，可以在夹具体上设立俩相应位置的板，用螺栓和圆柱销固定钻模板如图6.6： （a）正视图 （b）侧视图 图6.6 固定钻模板视图 6.3 确定夹具装配图和装配尺寸 根据上述装配要求决定装配总尺寸长345、宽172、高112并绘制装配图如图6.7： （a）正视图 （b）俯视图 （c）侧视图 图6.7 钻床夹具装配图 三视图中并不能看到是如何定位和夹紧的，所以需要追加视图，在俯视图中A-A部分剖开，画出剖面图，如图6.4。 尺寸要求： （1）根据零件图上两孔间中心距，设计两钻套中心线之间的尺寸为（560.025）mm，且其公差值取为零件尺寸（560.05）mm的公差值的1/2～1/5； （2）为保证两孔与零件底面平行度公差为0.04，夹具中，两钻套中心轴线与夹具体底板上端面的平行度取为0.04； （3）标注配合尺寸：Ф，Ф，Ф和Ф 第7章 总结 到此为止，经过大约三个月的努力后，我顺利完成了气门摇臂轴支座的机械制造工艺分析及其夹具设计。刚开始时，我对制造工艺只是有一点感性的认识，但现在我已熟悉了制造工艺的国内外现状及趋势，并能设计一套完善的工艺方案。对与零件的设计制造，机械刀具的选用，机床设备的选用及零件加工工艺过程说明我有了较深刻的领会，同时对夹具设计也较为清楚。 在此毕业次设计中，由于许多基础理论知识已经遗忘，这使得我们需要重新温习知识，因此我在设计时几乎又重新翻遍了大学里所有的书籍，并因为设计需要，我还学会了查阅课外机械相关手册，这些都提高了我分析解决实际问题和对专业知识的综合运用能力的能力。可以说，毕业设计让我又巩固了大学四年所学的大部分知识，也检验了我的综合素质和实际能力。 虽然本次设计中我很努力，但还是有一些不足：我对很多工艺并未了解，有时候有些想法很很直白，但却没有依据。其实在生产中很多零件和加工工艺都有自己的标准，对于这些标准的不了解，我差点编制了不能出现的零件，这时候还需要老师的提点。 在以后的工作学习中，我会更严格的要求自己，一定做到求真务实，加强自己对机械领域的认识，关注学习前沿的科学技术，开拓自己的知识面。 经过此次毕业设计，我更加的了解了机械，也更加喜欢了机械，我会在未来的日子里在工程师的道路上越走越远的。 参考文献 [1] 成大先，机械设计手册第一卷（第五版）[M]，北京：化学工业出版社，2007.11 [2] 崇凯，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 [3] 邹青，机械制造技术基础课程设计指导教程[M]，北京：机械工业出版社，2004 [4] 杨叔子，机械加工工艺手册[M]，北京：机械工业出版社，2001.8（2008.7重印） [5] 杨叔子，机械加工工艺手册（第二版）[M]，北京：机械工业出版社，2010.5 [6] 关慧贞，机械制造装备设计（第三版）[M]，北京：机械工业出版社，2009.11（2014.6重印） [7] 濮良贵，机械设计（第八版）[M]，北京：高等教育出版社，2006.5（2012.12重印） [8] 肖银玲，机械制图（第六版）[M]，北京：高等教育出版社，2007.7（2010重印） [9] 李必文，机械精度设计与检测（第二版）[M]，长沙：中南大学出版社，2012.9 [10] 王永章，数控技术[M]，北京：高等教育出版社2001.12（2012.5重印） 致 谢 本论文工作是在我的导师杨国庆老师的悉心教导下完成的。他严肃的治学态度，精益求精的工作作风，深深的激励着我。从确定课题到完成毕业设计，杨老师都始终给予我细心地指导和不懈的支持。三个月的相处，杨老师给了我在思想上，工作上无微不至的关怀，在此谨向杨老师致以诚挚的谢意和崇高的敬意。 在此我还要感谢我们机设四班的各位同学们，毕业设计是我们在大学中完成的最后一项任务，在做设计的过程中，遇到了困难多亏了有各位同学的帮助。 在毕业设计即将完成之际，我的心情无法平静没从开始进入课题到毕业设计完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接收我诚挚的谢意！最后还要感谢培养我长大含辛茹苦的父母，谢谢你们！