气门摇臂轴支座专用夹具设计

机电及自动化学院

机械制造夹具

课程设计

设计题目：气门摇臂轴支座专用夹具设计

专业：08机械电子工程1班

学号：0811113047

姓名：

指导老师：

前言

夹具课程设计是一个非常重要的教学环节，它既要求我们通过设计能获得综合应用过去所学的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力，这也为以后做好毕业设计进行一次综合训练和准备。在我们学完过机械制造工艺学，工艺技术基础课以及专业课之后并参加了一些实践活动后，此次的设计是对大学期间所学各课程及相关的应用绘图软件的一次深入的综合性的总复习。学习工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法；锻炼自己熟悉和运用有关手册、图表等技术资料及编写技术文件等基本技能。而实际机械加工是讲究经济性，高效性，以及美观合理，作为学生的设计肯定在设计过程中有很多与实际不合，再所难免，望老师指出并给予指导。

目录

一、零件的介绍分析 (1)

二、夹具设计任务 (2)

三、夹具设计方案确定 (3)

四、切削力及夹紧力的计算 (6)

五、定位误差分析与计算 (8)

六、公差配合的选用 (10)

七、钻模板的结构设计 (10)

八、致 (11)

九、参考文献 (12)

一、零件的介绍分析

1.1、本设计所设计的零件是6120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22mm的孔用来装配摇臂轴，轴的两端各安装一进、排气气门摇臂。此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15mm的孔用M14的螺杆与汽缸盖相连。

1.2、加工零件的工艺路线

K

J

图1 定位面,加工面代号指示图

工序Ⅰ：铸造；

工序Ⅱ：清砂，检验；

工序Ⅲ：时效处理HBS187-220;

工序Ⅳ：以40mm下底面C定位，粗铣 30上端面A；

工序Ⅴ：以粗铣后的φ30上端面A定位，粗铣40mm下底面C；半精铣40mm 下底面C；

工序Ⅵ：以加工后的40mm下底面和∅30的圆柱外圆弧面定位，钻φ15通孔，保证与底面0.005的垂直度要求并倒角；

工序Ⅶ：以加工后的φ15孔表面H、加工后的40mm下端面C和R7圆弧后端面J定位，粗铣φ34前端面F，半精铣φ34前端面F；

工序Ⅷ：以加工后的φ15孔表面H、加工后的40mm下端面C和φ34外圆前端面F定位，粗铣φ34后端面G，半精铣φ34后端面G；

工序Ⅸ：以加工后的φ15孔表面H、加工后的40mm下端面C和φ34外圆前端面F定位，钻→扩→粗铰→精铰φ22通孔，并倒角；

工序Ⅹ：钳工去毛刺，清洗；

工序Ⅺ：终检。

二、夹具设计任务

本设计是针对钻直径为15mm孔这一工序设计气门摇臂轴支座的专用夹具，在加工通孔时，孔的尺寸精度和表面粗糙度要求不是很高，由摇臂钻直接加工就可以达到要求，其中孔的直径由刀具的尺寸保证，孔的位置精度由设计的夹具来保证。定位方案如图下所示：

图（1）钻孔工序图

三、夹具设计方案确定

3.1、夹具体方式的确定

夹具体是夹具的基本件，它既要把夹具的各种元件、机构、装置连接成一个整体，而且还要考虑工件装卸的方便。因此，夹具体的形状和尺寸主要取决于夹具各组成件的分布位置、工件的外形轮廓尺寸以及加工的条件等。在设计夹具体时应满足以下基本要求。

①具有足够的强度和刚度。

②结构简单、轻便，在保证强度和刚度前提下结构尽可能简单紧凑，体积小、

质量轻和便于工件装卸。

③安装稳定牢靠。

④结构的工艺性好，便于制造、装配和检验

⑤尺寸要稳定且具有一定精度。

⑥清理方便。

3.2、定位方案选择：

自由物体在空间直角坐标系中有六个自由度，即沿OX,OY,OZ三个轴向的平动自由度和三个绕轴的转动自由度。要使工件在夹具体中具有准确和确定不变的位置，则必须限制六个自由度。工件的六个自由度均被限制的定位叫做完全定位；工件被限制的自由度少于六个，但是仍然能保证加工要求的定位叫不完全定位。

由于图形比较简单明了，加工的孔要用V形块来确定工件的角向位置，明显零件以加工后的40mm下底面和∅30的圆柱外圆弧面定位，下底面限制了3个自由度，为了防止过定位零件只能以一个短的V型块限制其两个自由度，由于绕OZ轴转动的自由度不影响圆孔的加工，所以采用不完全定位可以满足加工要求。因此在设计夹具时我设计了两套方案：

方案一：把V型短块做成卧式型的，来对错误!未找到引用源。的外圆弧面定位，并且有一个侧平面对40mm下底面定位，夹紧方式为对R7的圆弧面进行垂直夹紧，对∅30的端面进行水平夹紧。

方案二：把V型短块做成竖直形式，来对错误!未找到引用源。的外圆弧面定位，并且有一个侧平面对40mm下底面定位，夹紧方式为对R7的圆弧面进行水平的夹紧。

比较两种方案，方案一需要两个夹紧机构，虽然竖立夹紧力一方面可以用重力抵消一部分，但是此方案加大了夹具体的设计难度，还有可能导致夹紧不当产生的附加误差，并且所用到的立式钻床不适用于钻卧式的孔。而方案二只用到一个夹紧机构，进行钻孔加工时还对对定位大底面的夹紧力的作用。综上所述，

选择方案二较为合适。

3.3、夹紧方式及元器件的选择

夹紧机构的三要素是夹紧力方向的确定、夹紧力作用点的确定、夹紧力大小的确定。

对夹紧机构的基本要求如下：

①夹紧作用准确，处于夹紧状态时应能保持自锁，保证夹紧定位的安全可

靠。

②夹紧动作迅速，操作方便省力，夹紧时不应损害零件表面质量

③夹紧件应具备一定的刚性和强度，夹紧作用力应是可调节的。

④结构力求简单，便于制造和维修。

为简化结构，确定采用螺栓连接活动V型块夹紧。