气门摇杆轴支座夹具设计数控技术专业毕业设计毕业论文

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4.4 定位元件与夹紧装置的设计 …………………………
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致谢 ……………………………………………………
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参考文献 ………………………………………………
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一、零件的分析 1. 1 零 件 的 作 用
气门摇杆轴支座是柴油机一个主要零件。 是柴油机摇杆座的结合部， ?20（+0.10 —+0.16 ）孔装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆座通过两个 ?13mm孔用 M12螺杆与汽缸盖相连， 3mm轴向槽用于锁紧摇杆轴，使之不转动。 其零件图如下图：
3. 4 加 工 工 序 设 计
工序 10：粗铣下端面
(1) 加工条件 工件材料： HT200, b =170~240MP，a 铸造 ; 工件尺寸： amax =13，l=36; 加工要求：粗铣上端面加工余量 4 机床： X51 立式铣床；刀具：立铣刀。 铣削宽度 ae≤90, 深度 ap≤6, 齿数 z=12, 故根据《机械制造工艺设计简明手册》表 3.1 ，取刀具直径 d0=80。根据《切削用量手册后》表 3.16 ，选择刀具前角 γ0＝0° 后角 α0＝16，副后角 α 0’＝8°，刃倾角： λs=－10°, 主偏角 Kr=60°, 过渡刃 Krε=30°, 副偏角 Kr’=5°。 (2) 切削用量 1）确定切削深度 ap 根据手册等，选择 ap=1.15 ，两次走刀即可完成。 2）确定每齿进给量 f z
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1.2 零件的工艺分析 …………………………………
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2 确定毛坯，画毛坯——零件合图 ………………
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3 工艺规程设计 ……………………………………
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3.1 定位基准的选择 ……………………………………
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3.2 制定加工工艺路线 ……………………………………
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3.3 选择加工设备及刀、夹、量具 …………………………
根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将粗铣上 端面和钻两通孔放在前面，下端面的精铣放在后面，每一阶段要首先加工上端面后 钻孔，左右端面上 ?20（+0.1 —+0.006 ）mm孔放后面加工。 初步拟订加工路线如下：
工序号
工序内容
铸造
时效
涂漆
10
车上端面
20
钻两通孔
30
铣左右端面
率 Pcm 4.5 0.75kw 3.375kw Pcc 。
孔尺寸
总余量 —
3+4 3
毛坯尺寸 50mm 85mm 63mm
尺寸公差 4
2.8 2.8
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三、工艺规程设计 3. 1 定 位 基 准 的 选 择 ：
精基准的选择：气门摇杆轴支座的下端面既是装配基准又是设计基准，用它作 为精基准，能使加工遵循基准重合的原则，实现 V 形块定位方式（ V 形块采用联动 夹紧机构夹紧）。?20（ +0.1 —— +0.06 ） mm孔及左右两端面都采用底面做基准，这 使得工艺路线又遵循“基准统一”的原则，下端面的面积比较大，定位比较稳定， 夹紧方案也比较简单，可靠，操作方便。
1.2 零件的工艺分析 由附图 1 得知，其材料为 HT200。该材料具有较高的强度，耐磨性，耐热性及
减振性，适用于承受较大应力，要求耐磨的零件。 该零件上主要加工面为上端面，下端面，左右端面， 2- ?13mm孔和 ?20（ +0.1
—— +0.06 ）mm以及 3mm轴向槽的加工。 ?20（ +0.1 —— +0.06 ）mm孔的尺寸精度以及下端面 0.05mm的平面度与左右两
粗铣上端面：采用上述相同的机床与铣刀，通用夹具及游标卡尺。 精铣下端面：采用上述相同的机床与铣刀，通用夹具及游标卡尺。 粗铣左端面： 采用卧式铣床 X6132，参考文献 （1）表 6— 21，采用以前的刀具， 专用夹具及游标卡尺。
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精铣左端面：采用卧式铣床 X6132,参考文献（ 1）表 6—21，专用夹具及游标 卡尺。
钻 2x?13mm孔：采用 Z525，参考文献（ 1）表 6—26，通用夹具。刀具为 d 为 ?13.0 的直柄麻花钻，参考文献（ 1）表 7— 111。
钻 ?18 孔：钻孔直行为 ?18mm，选择摇臂钻床 Z525 参考文献（ 1）表 6—26， 采用锥柄麻花钻，通用夹具及量具。
镗 ?20（ +0.1 —— +0.06 ） mm孔：粗镗：采用卧式镗床，选择功率为 1.5KM的 ITA20 镗削头，参考文献（ 1）。选择镗通孔镗刀及镗杆，专用夹具，游标卡尺。
f z 0.18mm / z ， Z 12
将以上数据代入公式：
245 125 0.2 vc 180 0.32 4 0.15 0.08 0.35 72 0.2 12 0.8
142m / min
确定机床主轴转速：
ns 1000vc 150r/min 。 dw
根据《简明手册》表 4.2-36 ，选择 nc 300r/min, v fc 390mm/min , 因此，实际进给
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3.4 加工工序设计 ………………………………………
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3.5 校验机床功率 ………………………………………
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4 夹具设计 ……………………………………………
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4.1 确定设计方案 ……………………………………
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4.2 计算夹紧力并确定螺杆直径 …………………………
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4.3. 定位精度分析
保证左右端面的跳动度
先面后孔 加工精基准
保证左右端面的跳动度
后镗削余量
3. 3 选 择 加 工 设 备 及 刀 、 夹 、 量 具
由于生产类型为中批生产， 故加工设备适宜通用机床为主， 辅以少量专用机床 的流水生产线，工件在各机床上的装卸及各机床间的传动均由人工完成。
粗铣下端面： 考虑到工件的定位夹紧方案及夹具结构设计等问题， 采用立铣选 择 X51 立式铣床。（参考文献（ 1）表 6-18 ），选择直径 D 为 ?80mm面铣刀，参考文 献（ 1）表 7-88 ，通用夹具和游标卡尺。
由参考文献（ 1）中有关孔的加工的经济精度机床能达到的位置精度可知上述 要求可以达到的零件的结构的工艺性也是可行的。
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二、确定毛坯，画毛坯—零件合图（附图 2）
根据零件材料确定毛坯为铸件，通过计算，该零件质量约为 3Kg，其生产类型为 中批生产，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型造型。此外，为消除残余应力，铸造 后安排人工时效处理。
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端面孔的尺寸精度， 直接影响到进气孔与排气门的传动精度及密封， 2—— ?13mm孔 的尺寸精度，以上下两端面的平行度 0.055mm。因此，需要先以下端面为粗基准加 工上端面，再以上端面为粗基准加工下端面， 再把下端面作为精基准， 最后加工 ?20 （+0.1 —— +0.06 ）mm孔时以下端面为定位基准，以保证孔轴相对下端面的位置精 度。
40mm
H
4mm
单侧加工
工表
下端面
50mm
H
3mm
单侧加工
面总
左端面
35mm
H
3mm
单侧加工
余量
右端面
35mm
H
3mm
单侧加工
参
考文献（ 1）表 2.3-12 ，铸件主要尺寸的公差，如表 2
表 2 主要毛坯尺寸及公差
主要面尺寸
零件尺寸
下端面
50mm
下端面距上端面尺寸
78mm
下端面距 ?20 的中心 60mm
削速度计算公式为：
cvd 0 qv
vc
k pv v
T mapxvfzyvaeuvz
其 中 ae 38mm ， a p 4mm ， Cv 245 ， qv 0.2 ， xv 0.15 ， yv 0.35 ， kv kMv k Sv 1.0 0.8 0.8 ， uv 0.2 ， pv 0 ， m 0.32 ， T 180 min ，
40
精铣下端面
50
钻通孔￠ 18mm
60
镗孔 ?20mm，孔口角 1x45 度
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70
铣左端面
80
铣轴向槽
上
90
检验
述
100
入库
方
案
遵循了工艺路线拟订的一般原则，但某些工序还有一些问题还值得进一步讨论。如
车上端面，因工件和夹具的尺寸较大，在卧式车床上加工时，它们惯性力较大，平
参考文献（ 1）表 2.3 —12；该种铸造公差等级为 CT10~11级，加工余量等级 MA 为 H级。故取 CT为 10 级， MA为 H 级。
参考文献（ 1）表 2.3-12 ，用查表方法确定各表面的加工余量如下表所示：
表
加工表面
基本尺寸
加 工 余 量 等 加 工 余 量 数 说明
1
级
值
各加
上端面
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工序内容 铸造 时效 涂漆 粗铣下端面 粗铣上端面 粗铣左右端面（同时，不准调头） 钻两通孔￠ 13 精铣下端面 精铣左右端面（同时，不准调头） 钻通孔 ?18 镗孔到 ?20，孔口倒角 0.5*45 度 粗精铣轴向槽 检验 入库
简要说明
消除内应力 防止生锈 减小加工粗基准面误差 加工粗基准面
量和每分钟进给量为：
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vc
d0n = 3.14
125
300
m/min
1000
1000
118m/min
f zc v /fc ncz 390/300 12 mm/s 0.1mm/s
3. 5 校 验 机 床 功 率
根据《切削手册》表 3.24 ，近似为 Pcc 3.3kw , 根据机床使用说明书，主轴允许功
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由于本工序为粗加工，尺寸精度和表面质量可不考虑，从而可采用不对称端机床功
率为 4.5kw（据《简明手册》表 4.2-35 ，X51 立式铣床）选择： f z=83.9mm/min。
3）确定刀具寿命及磨钝标准
根据《切削手册》 表 3.7 ，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 1.5mm；由于铣刀直 d0=80，
根据各表面加工要求，和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面及孔的 加工方法如下： 上端面：粗铣；下端面：粗铣—精铣；左端面：粗铣—精铣；右端面：粗铣—精铣 2—?13mm孔：钻孔； ?20（ +0.1 —+0.006 ）mm：钻孔—粗镗—精镗； 3mm轴向槽— 精铣
因左右两端面均对 ?20（+0.1 —+0.006 ）mm孔有较高的位置要求，故它们的加 工宜采用工序集中原则，减少装次数，提高加工精度。
面两销完全定位，这种方案适合于大批生产类型中。 方案二： 用 V 形块定位
V 形块采用联动夹紧机构实现对 R10的外圆柱表面进行定位限制 5 个自由度，再加 底面限制 1 个自由度实现完全定位。由于 ?13mm孔的表面精度不是很高，故用做定 位销孔很难保证精度，所以选择方案二。
3. 2 制 定 加 工 工 艺 路 线
粗基准的选择：考虑到以下几点要求，选择零件的重要面上端面作粗基准。 在保证各加工面均有加工余量的前提下， 使重要孔或面的加工余量尽量均匀， 此外， 还要保证定位夹紧的可靠性， 装夹的方便性， 减少辅助时间， 所以粗基准为上端面。
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河南+0.1 —— +0.06 ） mm孔时可有两种夹紧方案： 方案一： 用一菱形销加一圆柱销定位两个 ?13mm的孔，再加上底面定位实现一
故刀具使用寿命 T=180min（据《简明手册》表 3.8 ）。
4）计算切削速度 vc和每分钟进给量 vf
根 据 《 切 削 手 册 》 表 3.16 ， 当 d0=80， Z=12， ap≤7.5 ， f z≤0.18mm/z 时 ，
vt =98m/min,nt =250r/min,v ft =471mm/min。各修正系数为： kMV= 1.0 ，kSV= 0.8 。 切
衡困难；又由上端面不是连续的圆环面，车削中出现断续切削容易引起工艺系统的
震动，故改动为铣削加工。
工序 30 应在工序 20 前完成 ，使上端面在加工后有较多的时间进行自然时效，
减少受力变形和受热变形对 2—?13mm通孔加工精度的影响。
修改后的工艺路线如下：
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序号
10 20 30 40 50 60 70 80 90 100
毕业设计
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气门摇杆轴支座夹具设计
系 部： 机电工程系 专 业： 数控技术 班 级： 数控 学生姓名： 学 号： 指导教师：
2010 年 05 月 10 日
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目录
1 零件的分析………………………………………………
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1.1 零件的作用 ………………………………………