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

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名目
第一章前言 (1)
(1)
1.2同类研究工作国内外现状、存在咨询题 (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)
第三章毛坯确实定 (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
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立即从事的工作进行一次习惯性的练习，从而练习自己考虑咨询题，解决咨询题的能力，能够加深对课本知识的理解，并能特别好的运用理论知识，为今后更好的习惯工作岗位打下良好根底。

同类研究工作国内外现状、存在咨询题
国外夹具开展史
从国际上瞧俄国、德国和美国是组合夹具的要紧生产国。

当前国际上的夹具企业均为中小企业，专用夹具、可调整夹具要紧同意本地区和国内订货，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，而组合夹具的大型根底件尤其宝贵。

由于我国在组合夹具技术上有历史的积存和性能价格比的优势，随着我国参加WTO和制造业全球一体化的趋势，特别是电子商务的日益开展，其中蕴躲着特别大的商机，具有进一步扩大出口良好前景。

国内机床夹具开展现状
研究协会的统计讲明，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，以习惯市场的需求与竞争。

然而，一般企业都仍习惯于大量采纳传统的专用夹具，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，以缩短生产预备周期，落低生产本钞票；
2〕能装夹一组具有相似性特征的工件；
3〕能适用于周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〕采纳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，它是柴油机上气门操纵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，用于落低汽缸内压力，便于启动柴油机。

两孔间距56mm，能够保证减压轴在摇臂上翻开气门，实现减压。

两孔要求的外表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，各局部尺寸零件图中具体标注。

图2.1零件图
2.2零件的工艺分析
通过对零件图的绘制，明白了零件的尺寸、公差和技术要求。

那么，零件的工艺状况如下所述：
该零件采纳的材料为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。

该零件要紧加工为平面加工和孔加工，特不适合采纳HT250。

依据对零件图的分析，该零件需要加工的外表以及要求如下：
〔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要紧基准面，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，因此该孔的加工是一个难点，其所要求的外表粗糙度为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需要选择适宜的加工方法来到达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上端面的外表粗糙度要求均不是特别高，因此都不需要精加工来到达要求，而且这两个面是整个加工工程中要紧的定位基准
面，因此需要粗加工后半精加工出这两个面而到达精度要求，再以此作为基准设计专用夹具来对其他外表进行加工。

其他外表的位置精度要求。

总的来讲，该零件并没有复杂的加工曲曲折折曲曲折折折折面，是属于较为简单的零件，因此依据各加工外表的技术要求采纳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外表为基准定位，加工出Φ28m 和Φ26mm的外圆端面，并钻出这两个Φ18mm精度要求比立高的孔，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碍事。

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方案期内应当生产的产品产量和进度方案。

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%。

依据上式就能够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。

依据本零件的设计要求，Q=10000台，m=1件/台，分不取备品率和废品率3%和0.5%，将数据代进生产纲领计算公式得出N=10351件/年，零件质量约0.27kg，
依据?机械制造技术根底课程设计指导教程?[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。

第三章毛坯确实定
第四章拟定工艺路线
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碍事。

定位基准可分为粗基准和精基准，用毛坯上未经加工的外表作定位基准称为粗基准；在后续的加工工序中，采纳已加工的外表作定位基准，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，一般先依据零件的加工要求选择精基准，然后再考虑用哪一组外表作粗基准才能将精基准的外表加工出来，从而确定粗基准。

精基准的选择
依据定位基准的选择原那么，气门摇臂轴支座是外形比立简单的带孔零件，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〞原那么，因此选择加工后的36mm下底面和Ф11孔作为精基准.
粗基准的选择
在该零件需要加工的外表中，由于外圆面上有分型面，外表不平坦有飞边等缺陷，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
零件外表加工方法的选择
〔1〕所选加工方法的加工经济精度范围要与加工外表所要求的精度、粗糙度相习惯。

〔2〕所选加工方法能确保加工面的几何外形精度、外表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习惯。

〔4〕所选加工方法要与零件的生产类型相习惯。

〔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习惯。

依据本零件图上所标注的各加工外表的技术要求，结合查表确定本零件个加工外表的加工方法如表4.1所示：
表气门摇臂轴支座各加工外表方案
需加工外表尺寸精度等级外表粗糙度Ra 加工方案
Ф22上端面IT14 粗铣
36下端面IT12 粗铣→半精铣Ф28前端面IT11 粗铣→半精铣Ф28后端面IT11 粗铣→半精铣Ф26前端面IT14 粗铣
Ф26后端面IT14 粗铣
Ф11通孔IT14 钻
Ф3偏10o内孔IT14 钻
俩Ф18通孔 IT8 扩→铰
零件加工顺序的安排
在安排机械加工工序时，应依据加工时期的划分、基准的选择和被加工外表的主次来决定，一般应遵循以下几个原那么：
〔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、先粗后精先加工要紧外表Ф28和Ф26外圆前后端面，俩Ф027
.0018+通孔，
后加工次要外表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Ф027.0018+通孔。

确定工序集中和分散的程度
本零件需要采纳工序集中原那么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，能够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那么减少工件的装夹次数，不但能缩短辅助时刻，而且由于在装夹中加工了许多外表，有利于保证各加工外表之间的相对位置精度要求。

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，它不但直截了当碍事工件的加工质量，而且还碍事工件的加工效率和制造本钞票。

〔1〕机床的选择原那么
机床的加工尺寸范围应与零件的外廓尺寸相习惯；机床的精度应与工序要求的精度相习惯；机床的功率应与工序要求的功率相习惯；机床的生产率应与工件的生产类型相习惯；还应与现有的设备条件相习惯。

〔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
刀具的选择要紧取决于工序所采纳的加工方法、加工外表的尺寸、工件材料、所要求的精度以及外表粗糙度、生产率及经济性等。

在选择时应尽可能采纳标准刀具，必要时可采纳符合刀具和其他专用刀具。

〔4〕量具的选择
量具要紧依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纳通用量具，在大批量生产中那么采纳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
数控立式升落台
铣床〔XK5012〕
硬质合金端铣刀游标卡尺工序Ⅴ铣
数控立式升落台
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
数控立式升落台
铣床〔XK5012〕
硬质合金端铣刀游标卡尺工序Ⅷ铣
数控立式升落台
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
工序间加工余量确实定
查?机械制造技术根底课程设计指导教程?[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：
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Ф 2 粗铰至Ф 3
精铰至Ф18H9 工序Ⅺ 1
钻Ф3偏10o 内孔
3
切削用量以及全然时刻定额确实定工序Ⅳ加工36mm 下端面 1.工步一粗铣36mm 下端面〔1〕切削深度为a p =3mm 〔2〕进给量确实定
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 ，D 1=70mm ，d =27mm ，L =36mm ，L 1=30mm ，齿数为z =10，依据所选择的XK5012立式式铣床功率为4KW ，查?机械制造技术根底课程设计指南?[2]表5-146，得f z ，取f z ，f × 〔3〕切削速度确实定通过以下公式计算切削速度
D
v n c
π1000=
〔4.1〕式中：
v c ——切削速度，m/min 通过公式计算实际切削速度
1000
D
n V c ⨯⨯=
π〔4.2〕
依据所知的零件材料为HT250,硬度HBS187-220，依据?机械加工工艺师手册?[10]表30-23，选择切削速度v c =95m/min 。

计算主轴转速
查?机械制造技术根底课程设计指导教程?[3]表4-18得n =380r/min ，然后计算实际切削速度
〔4〕全然时刻确实定铣削常用符号如下：
z ——铣刀齿数
z f ——铣刀每齿的进给量，mm/z
Mz f ——工作台的水平进给量，mm/min M f ——工作台的进给量，mm/min ，Mz M f f =
e a ——铣削宽度，mm p a ——铣削深度，mm
d ——铣刀直径，mm
查?机械制造技术根底课程设计指南?[2]表2-28得此工序机动时刻计算公式：
Mz
j f l l l T 2
1++=
〔4.3〕工作台进给量： f m =f z ×z ×n 〔〕
依据铣床的数据，主轴转速n =380r/min ，工作台进给量
f m =f z ×z ×n ×10×380=342mm/min
依据机床讲明书取f M =320mm/min ；切削加工面L =36mm 依据?机械加工工艺师手册?[10]，表30-9查得12l l +=7，
min 134.0320
43
21==++=
Mz j f l l l T 。

2.工步二半精铣36mm 下端面
〔1〕切削深度为a p =1mm
〔2〕进给量确实定
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 ，D 1=70mm ，d =27mm ，L =36mm ，L 1=30mm ，齿数z =10，依据所选择的XK5012立式铣床功率为4KW ，取f z =0.1mm/r ，f ×10=1mm/r 。

〔3〕切削速度确实定
查?机械制造技术根底课程设计指南?[2]表5-157，v c =124m/min ，计算主轴转速
min /49580
14.31000124r n =⨯⨯= 查?机械制造技术根底课程设计指导教程?[3]机床主轴转速表，确定n =490r/min ，再计算实际切削速度
〔4〕全然时刻确实定
依据铣床的数据，主轴转速n =490r/min ，工作台进给量
f M =f z ×z ×n =1×10×255=255mm/min
依据机床讲明书取f m =230mm/min ；切削加工面L =36mm
依据?机械加工工艺师手册?[10]，表30-9查得21l l +=7，
工序Ⅴ粗铣Ф22上端面
(1)背吃刀量为a p =4mm 。

(2)进给量确实定
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 ，D 1=70mm ，d =27mm ，L =36mm ，L 1=30mm ，齿数z =10，依据所选择的XK5012立式铣床功率为4KW ，查?机械制造技术根底课程设计指南?[2]表5-146，得z mm f z /09.020.0-=，取r mm f z /09.0=，f ×10=0.9mm 。

〔3〕切削速度确实定
依据所知的零件材料为HT250,硬度HBS187-220，依据?机械加工工艺师手册?[10]表30-23，选择切削速度v c =95m/min ，计算主轴转速
查?机械制造根底课程设计根底教程?[3]表4-18得n =380r/min ，然后计算实际
min /456.951000
8014.3380m V C =⨯⨯= 〔4〕全然时刻确实定
依据铣床的数据，主轴转速n =380r/min ，工作台进给量
m in /3423801009.0mm n z f f z M =⨯⨯=⨯⨯=。

依据机床讲明书取M f =320mm/min ；切削加工面L =22mm
依据?机械加工工艺师手册?[10]，表30-9查得821=+l l ，
工序Ⅵ钻Ф11通孔
〔1〕钻孔直径为a p =11mm
〔2〕进给量和切削速度确实定
选用硬质合金钻头直柄麻花钻，钻头参数如下：111,142,94d mm L mm L mm ===，查?机械制造技术根底课程设计指南?[2]表5-134，0.08~0.16/f mm r =，取f =0.1，50~70/min c v m =，取v c =60m/min ，依据上面数据，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，
1360 3.141147/min 1000
c v m ⨯⨯==。

〔3〕全然时刻确实定
首先查?机械制造技术根底课程设计指南?[2]表2-26，查得钻削机动时刻计算公式， n
f l l l T j ⨯++=21〔4.5〕 )2~1(cot 2
1+=ακD l 〔4.6〕 2l =〔1～4〕，〔4.7〕
钻孔深度为39l mm =，13l =，2l =2，因此
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3p a mm =。

〔2〕进给量确实定
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 ，1D =70mm ，d =27mm ，L =36mm ，1L =30mm ，齿数z =10，依据所选择的XK5012立式铣床功
率为4KW ，查?机械制造技术根底课程设计指南?[２]表5-146，得0.200.09/z f mm z =-取f z ，9.01009.0=⨯=f mm/r 。

〔3〕切削速度确实定
依据所知的零件材料为HT250,硬度HBS187-220，依据?机械加工工艺师手册?[10]表30-23，选择切削速度c v =95m/min ，计算主轴转速
查?机械制造技术根底课程设计指导教程?[3]表4-18得n=380r/min ，然后计算实际
min /456.951000
8014.3380m v c =⨯⨯=。

〔4〕全然时刻确实定
查?机械制造技术根底课程设计指南?[3]表2-28，依据铣床的数据，主轴转速n =380r/min ，工作台进给量
f z ×z ×n =×10×380=342mm /min 。

依据机床讲明书取f M =320mm/min ；切削加工面L =28mm
依据?机械加工工艺师手册?[10]，表30-9查得12l l +=7，
2.工步二粗铣Ф26前端面
〔1〕切削深度为4p a mm =。

〔2〕进给量确实定
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 ，1D =70mm ，d =27mm ，L =36mm ，1L =30mm ，齿数z =10，依据所选择的XK5012立式铣床功率为4KW,查?机械制造技术根底课程设计指南?[2]表5-146，得0.200.09/z f mm z =-取f z f=0.09x10=0.9mm/r 。