气门摇臂轴支座夹具设计说明书

一、夹具设计的任务和目的夹具设计是机械制造技术基础课程的一个重要实践环节，它要求学生会全面

一、夹具设计的任务和目的

夹具设计是机械制造技术基础课程的一个重要实践环节，它要求学生会全面地综合运用本课程及其有关选修课程的理论和实践知识进行工艺及结构的设计。

1.1设计任务

本次设计是对气门摇臂轴支座￠11孔加工的钻床夹具设计。

1.2设计目的

①让学生能够熟练的运用机械制造工艺学的基本知识理论和夹具设计原理，培养学生分析和解决问题的能力。

②通过实践让学生学会理论联系实际，能够独立自主的解决机械加工中遇到的问题。

二、零件分析

2.1零件的作用分析

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。

2.2零件的材料与结构分析

零件的材料为HT200，灰铸铁的生产工艺简单，铸造性能优良，但是塑性较差、脆性较高、不适合磨削，而且加工面主要集中在平面加工和孔的加工。根据对零件图的分析，该零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求如下：

①根据零件的总体加工特性，36mm为整个机械加工过程中主要的基准面，因此在制定加工方案的时候应当首先将此面加工出来。

②外圆的上端面以及与此孔相通的通孔及￠26外圆的前、后端面的尺寸精度要求不高，粗糙度均为12.5，故粗加工即可达到要求。，因此在制定加工方案的时候应当首先将此面加工出来；

3.由于和通孔所要求的尺寸精度较高，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0.05，且该孔的轴线圆跳动公差为0.1，因此该孔的的加工是一个难点，需要选择适当的加工方法来达到此孔加工的技术要求。

三、制定零件的工艺路线

3.1机械加工工艺顺序分析

①遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准，即在前面加工阶段先加工36mm下端面以及通孔。

②遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。

③遵循“先主后次”原则，先加工主要表面和外圆前后端面，通孔，通孔，后加工次要表面偏内孔。

④遵循“先面后孔”原则，先加工36mm下端面，上端面，后加工通孔；先加工和外圆前后端面，

后加工通孔，通孔。

3.2确定工艺路线

综合考虑上述工序的顺序安排原则基础上，确定该气门摇臂轴支座的工艺路线如下：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36mm下底面，以及外圆端面定位，粗铣上端面；

工序Ⅴ：以粗铣后的上端面以及外圆端面定位，粗铣36mm下底面C；半精铣36mm下底面C；

工序Ⅵ：以加工后的36mm下端面，以及外圆的前或后端面和外圆的左端定位，钻通孔；

工序Ⅶ：以加工后的36mm下端面，及以加工后的内孔表面和外圆前或后端面定位，粗铣外圆前后端面I；

工序Ⅷ：以加工后的36mm下端面，及以加工后的内孔表面和外圆外圆前或后端面定位，粗铣外圆前后端面，半精铣外圆前后端面；

工序Ⅸ：以加工后的内孔表面，及以加工后的36mm下端面，外圆前或后端面定位,钻→扩→粗铰→精铰通孔，并倒角；

工序Ⅹ：以加工后的内孔表面，及以加工后的36mm下端面，外圆前或后端面定位, 钻→扩→粗铰→精铰通孔，并倒角；

工序Ⅺ：以上端面A偏以及外圆的前或后端面定位，钻偏内孔；

工序Ⅻ：钳工去毛刺，清洗；

工序ⅩⅢ：终检。

3.3气门摇臂轴支座￠11孔加工工序设计

由于本次设计主要是对￠11孔加工的专用夹具设计，故对￠11孔加工工序过程进行详细分析如下：

①机床确定：立式钻床Z525

②刀具确定：￠11硬质合金直柄麻花钻，刀具参数：d=11mm,l=142mm,l1=94mm

③量具确定：由于本工序的￠11孔尺寸精度要求不高，故可以采用塞规即可。

④走刀长度：l=37mm

⑤切削次数：1次

⑥切削深度：ap=11mm

⑦进给量和切削速度的确定

由零件材料的硬度和被加工孔的尺寸。查《机械制造技术基础课程设计》主编：陈立德附表4.22

可得取f=0.3mm/r,取Vc=32mm/min

⑧主轴转速确定

由主轴转速计算公式：n=1000Vc/ⅡD得

n=1000*32/3.14*11=926r/min

查Z525主轴转速表取n=900r/min

校核实际切削速度Vc=nⅡD/1000=31mm/min

⑨基本时间确定：由钻削机动时间计算公式：

Tj=L+L1+L2/f*n L1=D/2 cotK＆+（1+2） L2=1—4

取L=37mm,L1=3,L2=3则Tj= L+L1+L2/f*n =0.166min

四、气门摇臂轴支座￠11孔加工专用夹具设计

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。本次将为￠11孔加工设计专用夹具，本夹具将用于Z525立式钻床，刀具为硬质合金直柄麻花钻。

4.1 确定夹具的结构方案

4.1.1确定定位方案，选择定位元件

根据我们所选择的工序来详细观察零件图，根据图中零件所要求的位置尺寸，以及形位精度要求，来确定夹具的结构方案。

本道工序的￠11孔的位置精度要求不高，只要与￠22外圆中心线同轴即可，且没有同轴度要求，且￠11孔德尺寸精度要求不高，故可以直接采用￠11的钻头钻削即可。由于￠11孔表面粗糙度为12.5，故只需钻削加工即可达到要求。该工序零件的装夹可以采用典型的“六点定位”原则进行装夹。由于36mm下端面为该工件的主要定位基准，故以36mm下端面为主定位面，可以采用两个支承板进行定位。由于￠28的外圆前或后端面较大，故可以以￠28外圆后端面做为导向面，可以采用与36mm下端面相平行的两个定位销进行定位，以￠28外圆柱面左端为止推面，可以采用固定式定位销进行定位。具体定位方案及定位结构详见夹具装配图。

4.1.2确定导向装置

由于本工序的￠11孔加工精度不高，可以采用一次钻削加工即可达到尺寸精度和表面粗糙的要求，但钻孔时需要钻套来保证钻削加工时钻头的位置，从而保证￠11孔的位置精度。由于该零件为大批大量生产，钻套有可能会磨损。故可以采用可换钻套。如装配图所示可换钻套与衬套的配合尺寸为￠18F7/m6,衬套和钻模板的配合尺寸为￠22 F7/n6.

4.1.3确定加紧机构

在机械加工工艺设计中，已经确定气门摇臂轴支座的生产类型为大批量生产，故在确定夹紧机构时，应该做到装夹方便、省时，省力的要求，在此工序夹具中选择螺旋夹紧机构夹紧工件。

如夹具装配图所示，在零件的前端夹具体上设计一个螺旋夹紧机构，通过转动手柄使夹紧元件的圆柱端面压紧￠28外圆的前端面，从使零件在夹具体上被夹紧。当加工完毕后，只需松动螺旋夹紧机构的手柄，零件即可从右端取出。

4.2夹具体的设计

夹具体的设计应通盘考虑，使上述各部分通过夹具体能够有机的联系起来，形成一个整体。

考虑夹具与机床的连接，因为是在立式钻床床上使用，故不需要定向键，只需利用螺栓、螺母通过工作台上的T型槽与夹具体上的U型槽将夹具体夹紧即可；考虑到36mm下端面是用两个支承板进行定位的，故安装支承板位置的夹具体面需要加工，为了减少加工面积可以设计一个凸起4mm的方形凸台便于加工；考虑到便于排屑问题应在夹具体与工件￠11孔对应的地方钻削一个￠12的通孔。考虑到在工件￠28外圆面得左端有一固定式定位销，故在夹具体上安装定位销的部位应由一凸起的加工圆台，便于定位销的定位和安装；考虑到夹具体的凸起方台和凸起圆台的加工，故在零件后面的定位销固定板应做成是可拆卸的，便于凸台的加工；由于夹具体的材料为铸件塑性较差、脆性较高，故不易进行螺纹加工，需要加工螺纹的地方应预留一个螺纹衬套孔便于螺纹衬套的安装。