1、河南工业大学机电工程学院课程设计说明书全套 CAD 图纸，加 153893706机械制造技术基础课程设计说明书设计题目: 铣气门摇臂轴支座 18mm 孔两端面的铣床夹具设计 学 院: 机电工程学院班 级: 指导教师: 姓 名: 学 号: 河南工业大学机电工程学院课程设计说明书1前言机械制造技术基础课程设计是我们进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的综合性复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。本次课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的，它一方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能
2、力。通过本次设计，我们可以在下述各方面得到训练：1能熟练运用机械制造技术课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。2提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，我们应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。3学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称和出处，能够做到熟练运用。由于能力有限，本次设计尚有许多不足之处，恳请各位老师和同学给予指教。河南工业大学机电工程学院课程设计说明书2摘要本套夹具是为加工（铣削）1105 柴油机中气门摇臂轴支
3、座上 mm 孔两端面而设计的。鉴于两端面的精度及工作要0.2718+求，采用卧式双面组合铣床进行加工，本套夹具正是配合该种铣床使用。夹具中的定位与夹紧方案是采用一根特殊的定位销，定位销中间是一块圆形支撑板，它可以限制气门摇臂轴支座中 A 面上的 3 个自由度。定位销插入 11 孔，又可以限制 2 个自由度，剩下 1 个自由度用一个固定在夹具体上的防转销来限制，这样工件被完全固定，既没有出现欠定位，也无过定位现象。最后，定位销上端用夹紧螺母（M8）将工件夹紧，下端用两个M8 螺母将工件固定在夹具体上。为保证两端面同轴度并提高工作效率，按工序集中原则，需将两端面同时铣削，因此在工件左侧安装两个背靠
4、背的对刀块，使两把刀具同时对刀，对刀块工作面与定位销的位置精度以及各种形位公差必须按设计要求得到保证，这样才能保证零件的合格率。关键词：定位销；对刀块；定位；夹紧河南工业大学机电工程学院课程设计说明书3目 录一 零件的分析 1（一）零件的作用 .1（二）零件的工艺分析 .1二 工艺规程设计 2（一）确定毛坯的制造形式 .2（二）基面的选择 .2（三）定位与夹紧方案 .3（四）制定工艺路线 .3（五）选择加工设备及刀、夹、量具 .4（六）加工工序设计 .5三 夹具设计 .13（一）零件本工序的加工要求分析 13（二）拟定定位方案和选择定位元件 14（三）定位误差计算 14（四）确定夹紧方案 14
5、（五）确定对刀装置 14（六）夹具精度分析和计算 15四 设计小结 .17参考文献 19河南工业大学机电工程学院课程设计说明书4一 零件的分析（一）零件的作用题目所给定的零件（见图 1）是 1105 柴油机中摇臂座结合部的气门摇臂轴支座。 mm 孔装摇臂轴，轴上两端各装0.278+一进、排气门摇臂。 mm 孔内装一减压轴，用于降低气.6缸内压力，便于起动柴油机。两孔间距该为 560.05mm，可保证减压轴在摇臂上打开气门，实现减压。零件通过 11mm 孔用 M10 螺杆与气缸盖相连。图 1 气门摇臂轴支座（二）零件的工艺分析河南工业大学机电工程学院课程设计说明书5该零件上的主要加工面为 mm，
6、 mm， mm 孔0.2718+ 0.2716+ 1以及各孔两端面。mm 孔的尺寸精度，与 A 面的平行度为 0.05mm,两端0.2718+面对孔中心线的圆跳动为 0.1mm，直接影响摇臂轴对 A 面的平行度，以及进排气门摇臂的同轴度。因此，在加工它们时，最好能在一次装夹下将两端面同时加工出来。mm 孔的尺寸精度，与 A 面的平行度为 0.05mm,直接0.2716+影响减压轴与 A 面的平行度。该孔与 mm 间距尺寸精度为0.2718+560.05mm，直接影响减压轴在摇臂上打开气门。由参考文献1中有关面和孔的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也
7、是可行的。二 工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式根据零件材料确定毛坯为铸件。由题目知零件的生产纲领为 1 万件/年。由参考文献2表 1-4、表 1-3 可知，其生产类型为大批生产，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。零件有肋板结构，故需要挖砂造型。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。由参考文献3表 2.3-6 可知，该种铸件的尺寸公差等级为 IT8-10 级，加工余量等级 MA 为 G 级。故取 IT 为 10 级，MA为 G 级。（二）基面的选择1精基准的选择：气门摇臂轴支座的 A 面和 mm 孔是设1计基准，用它们做精基准，其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统
8、一”的原则。此外，A 面的面河南工业大学机电工程学院课程设计说明书6积较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。2粗基准的选择：考虑到以下几点要求，选择 mm 孔上1端面，以及 mm 和 mm 两端面为粗基准，第一，在0.2718+ 0.2716+保证各加工面均有余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀；第二，保证装入各孔的零件定位准确，夹紧可靠，且能够按要求正常工作。（三）定位与夹紧方案最先进行机械加工的表面是精基准 A 面和 mm 孔，因此1可用一块支撑板限制 A 面的 3 个自由度，用一跟心棒插入mm 孔限制 2 个自由度，再用一个防转销顶在 mm 孔的1 0.276+旁侧
9、，这样，工件的 6 个自由度全部被限定。最后，用螺栓与支撑板进行夹紧。综上所述，考虑到方案的可操作性，兼顾工作效率，本方案采用一根特殊的，两端带螺纹，中间带支撑板的定位销来完成定位与夹紧。（四）制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用专用夹具，并尽量使工序集中以提高生产效率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。因此，确定各表面的加工方法为，A 面：粗铣半精铣； mm 孔另一端面：粗铣； mm 孔1 0.2718+两端面：粗铣半精铣； mm 孔两端面：粗铣； mm0.
10、276+ 孔：钻； mm 孔：钻扩铰； mm 孔：钻扩0.2716+ 0.2718+铰。因为 mm 孔与 mm 孔有较高的平行度及位置精0.27+ 0.2718+河南工业大学机电工程学院课程设计说明书7度要求，故它们的加工宜采用工序集中的原则，即分别在一次装夹下将两空同时加工出来，以保证其精度要求。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 A 面、 mm 孔另一端面，以及 mm 孔与1 0.2716+mm 孔两端面的粗加工放在前面，精加工放在后面。0.2718+因此，拟订工艺路线方案如下：序号 工序内容 简要说明铸造时效 消除内应力涂底漆 防止生锈10 钳工划线 校正各孔
11、中心20 粗铣 A 面及 mm 孔另一端面1 先加工基准面30 半精铣 A 面 提高基准精度40 钻 mm 孔 后加工孔50 粗铣 mm 孔及 mm 孔两端面0.16+ 0.278+ 先加工面60钻扩铰 mm 孔至 mm，孔口倒角.35 .3514留精扩铰余量70钻扩铰 mm 孔至 mm，孔口倒角0.48+ 0.+1留精扩铰余量80 精扩铰 mm 孔，并提高精度至 mm0.356 0.16+ 提高精度90 精扩铰 mm 孔，并提高精度至.408+mm.271 提高精度100 检验110 入库（五）选择加工设备及刀、夹、量具由于生产类型为大批量生产，加工设备易以通用机床为主，配以专用夹具，工件在
12、各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。河南工业大学机电工程学院课程设计说明书8粗铣 A 面及 孔另一端面，采用卧式双面组合铣床，因1切削功率较大，应采用功率为 5.5KW 的 1T32 型铣削头，选择直径为 40mm 的 C 类可转位面铣刀(参考文献3表 4.4-40)、专用夹具，游标卡尺。半精铣 A 面，采用卧铣，选择 X62W 卧式铣床(参考文献3表3.1-73)，刀具型号与粗铣相同。采用半精铣专用夹具及游标卡尺、刀口型直尺。粗铣 16 孔及 18 孔两端面，采用功率为 5.5KW 的1T32 型铣削头，选择直径为 35mm 的 C 类可转位面铣刀，机床为卧式双面组合铣床，专用夹具、
13、游标卡尺。钻孔铰 16 孔直 15，18 孔直 17，孔口倒角 1，钻孔选用摇臂钻床 Z3025(参考文献3表 3.1-30)锥柄麻045花钻(参考文献1表 4.3-9)锥柄扩孔复合钻，扩孔时倒角。选用锥柄机用绞刀、专用夹具、快换夹头、游标卡尺及塞规。（六）加工工序设计1.工序 20 粗铣及工序 30 半精铣 A 面工序查参考文献3表 2.3-59，得平面加工余量 为 0.9mm，A精Z已知 A 面总余量 为 4mm，故粗加工余量 =4-0.9=3.1mm。AZ总 粗查参考文献3表 2.4-73，取粗铣的每齿进给量为，取精度铣的每转进给量 = ，粗铣走刀 10.2Zfm= 0.5mr次， =3
14、.5mm，精铣走刀 1 次， =1.5mm。papa查参考文献3表 3.1-74，取粗铣的主轴转速为 ，50inr取精铣的主轴转速为 。又前面已选定铣刀直径 D 为30minr40mm，故相应的切削速度为: Dn.145=18.4i00v粗 河南工业大学机电工程学院课程设计说明书9Dn3.140=37.68min0v精 校核机床功率(只校核粗加工工序)：切削功率 为: =mP-50.9.74167.pzenpmafk取 z=10 个齿，则1506=2.rs 8e pa=3.5.z 1pmk代入式中得： 168102.51=167.9=mp-500.930.7426.2kw由文献3表 得机床功率
15、为 7.5kw，取效率为 0.85，.则 7.50.85=6.375kw6.62kw故重新选择主轴转速为 ，则：18minrDn3.40=14.8in0v粗 带入 公式得： 16810mp167.9mp-50.930.74215.2kw6.375kw1860故机床功率足够。2.工序 40 钻 11 孔工序因 11 孔为一次钻出，故其钻削余量为=11/2=5.5mm，11 孔的公差等级 F9。Z钻参考文献3表 2.4-41，用插入法求得钻 11 孔的切削速度 v= ，由此算出转速为：min 0.4526.7sn=1000v/d=100026.7/3.1411= 73rmin按机床实际转速取 n=
16、 ，则实际切削速度为：30irv=3.1411630/1000=21.6i河南工业大学机电工程学院课程设计说明书10参考文献3表 2.4-69，得： =9.8142.7 (N)fF0.8FdfkM=9.810.021 (Nm)20.8Mdk分别求出钻 11 孔 和 M 如下：f=9.8142.711 1=2427NfF0.84M=9.810.021 1=15.63Nm21.它们均小于机床的最大进给力 7840N 和机床的最大扭转力矩 196Nm，故机床刚度足够。3粗铣 mm 孔及 mm 孔两端面工序0.16+ 0.278+计算与工序 20 相同，取粗铣的每齿进给量为 ，0.2Zfm=取精度铣的
17、每转进给量 = ，粗铣走刀 1 次，.5mr=3.5mm，精铣走刀 1 次， =1.5mm。papa查参考文献3表 3.1-74，取粗铣的主轴转速为 ，50inr取精铣的主轴转速为 。又前面已选定铣刀直径 D 为30inr19mm，故相应的切削速度为: D.1450=16.485min0v粗 n3.32.97i精 机床的功率校核同工序 20。4钻扩铰 mm 孔至 mm 工序0.418+ 0.417+mm 孔的扩铰余量参考文献3表 2.3-48 取0.7+=1.3mm， 0.2mm，由此可算出 -1.3-0.2=7mm。各Z扩 Z铰 =2Z钻 =工序的余量和工序尺寸及公差列于表 1。表 1 mm
18、 孔各工序余量和工序尺寸及公差(mm)0.278+加工表面 加工方法 余量 公差等级 工序尺寸及公差钻 7.5 150.47+河南工业大学机电工程学院课程设计说明书11扩 1.3 H9 0.417+ 016.8+5铰 0.2 F8 .0 .47参考文献3表 2.4-38，并参考 Z3025 机床说明书，取钻15 孔的进给量 f=0.5mm/r。参考文献3表 2.4-41，用插入法求得钻 15 孔的切削速度 v=0.545 =32.7 ，由此算出转速为：msinn= = =650.8810v d3.42715min按机床实际转速取 n=590 ，则实际切削速度为：minrv=3.1415590/
19、1000=27.789 in参考文献3表 2.4-41，得：=98.142.7 kF(N)fF0d.8fM=9.810.021 kM(Nm)2.分别求出钻 18 孔的 和 M 如下：f=98.142.715 1=2836NfF0.84M=9.810.021 1=22.73Nm25.它们均小于机床的最大进给力 7840N 和机床的最大扭转力矩 196Nm，故机床刚度足够。扩 孔，参考文献3表 2.4-50，并参考机床实际016.8+5进给量，取 f= 。3mr参考文献1表 3-54，扩孔的切削速度为( ) ，故取123V钻= 27.789=13.89V扩 钻 12min由此算出转速为:河南工业大
20、学机电工程学院课程设计说明书12n= =100013.89/3.1416.8=263.410vd minr按机床实际转速取 n=270 minr参考文献3表 2.4-58，铰孔的进给量取 f=0.4 r参考文献3表 2.4-60，取铰孔的切削速度为：v=0.3 =18 ,msin由此算出转速 n= = =337.210vd 3.487minr按机床实际转速取 n=350 ，则实际切削速度为：inrv= = =18.6810 3.4750in5.钻扩铰 mm 孔至 mm 工序.356+ 0.35+取进给量为 f=0.7mm/r，则 v=25.4m/minn= = =622.210vd 3.421
21、minr按机床实际转速取 n=650 inr则实际切削速度为: v=3.1413650/1000=26.53 min参考文献3表 2.4-41，得：=98.142.7 kF(N)fF0d.8fM=9.810.021 kM(Nm)2.分别求出钻 16 孔的 和 M 如下：f=98.142.713 1=2616NfF0.84M=9.810.021 1=16.73Nm23.河南工业大学机电工程学院课程设计说明书13它们均小于机床的最大进给力 7840N 和机床的最大扭转力矩 196Nm，故机床刚度足够。扩 孔，参考文献3表 2.4-50，并参考机床实际014.8+6进给量，取 f= 。3mr参考文献
22、1表 3-54，扩孔的切削速度为( ) ，故取123V钻= 26.53=13.265V扩 钻 12in由此算出转速为:n= =100013.265/3.1414.8=285.410vd minr按机床实际转速取 n=300 。minr参考文献3表 2.4-58，铰孔的进给量取 f=0.4 r参考文献3表 2.4-60，取铰孔的切削速度为：v=0.3 =18 ,msin由此算出转速 n= = =382.210vd 3.485minr按机床实际转速取 n=400 ，则实际切削速度为：inrv= = =18.8410 3.450in6.时间定额计算根据本次设计要求，只计算一道工序工时。下面计算工序
23、70 钻扩铰 mm 孔的时间定额。0.2718+机动时间由参考文献3表 2.5-7，得钻孔的计算公式为：河南工业大学机电工程学院课程设计说明书1412=njlft+1rDlctgk+( 2)21=l4钻 15 孔： 158t0.5 6ml=37mm 取 2l3将以上数据及已选定的 f、n 代入公式，得0.5in.16=jt7+69参考文献3表 2.5-7，得扩孔和铰孔的计算公式为： 1ljt2nf1l=rDctgkd+( )扩 16.8mm 孔：16.8502lt(). 35ml=37mm 取 2l=将以上数据及已选定的 f、n 代入公式，得 min0.3.478jt7+52铰 17mm 孔：
24、 0174521.6l=ctg6.8+l=37mm 2l3将以上数据的前面已选定的 f 及 n 带入公式，得：371.6mi045.97jt+总机动时间 ，也即基本时间 为：j bT=0.156+0.478+0.297=0.931minb河南工业大学机电工程学院课程设计说明书15辅助时间参考文献3表 2.5-41 确定如表 2 所示表 2 辅助时间钻 15 扩 16.8 铰 17操作内容 每次需用时间操作次数、时间 次数、时间 次数、时间主轴变速 0.025 1 0.025 1 0.025 1 0.025变换进给量 0.025 1 0.025 移动摇臂 0.015 2 0.03 1 0.015
25、 1 0.015升降钻杆 0.015 2 0.03 2 0.03 2 0.03装卸刀具 0.06 1 0.06 1 0.06 1 0.06卡尺测量 0.1 2 0.2 2 0.2 塞规测量 2 0.5开停车主轴运转清洗铣屑0.0150.020.04各工序的辅助时间为：钻 15 孔 0.37min，扩 16.8mm孔 0.33min，铰 17mm 孔 0.63min。装卸工件时间参考文献3表 2.5-42 取 1.5min所以辅助时间 为：aT=0.37+0.33+0.63+1.5=2.83min作业时间= + =0.931+2.83=3.761minBba布置工作地时间 sT河南工业大学机电工
26、程学院课程设计说明书16参考文献2取 a=3%,则= a=3.7613% 0.113minsTB体息与生理需要时间 r参考文献2取 =3%,则= =3.7613%=0.113minrB准备与终结时间 eT参考文献3表 2.5-44,取各部分时间为：中等件：33min升降摇臂：1min深度定位：0.3min使用回转夹具：10min试铰刀：7min由题意已知生产批量为：1 万件,则/n=(33+1+0.3+10+7)/6000=0.008mineT单件时间= + + + =0.931+2.83+0.113+0.113=pbasr3.987min单件计算时间 cT= + /n=3.987+0.008
27、=3.995minpe三 夹具设计图 1 所示为气门摇臂轴支座零件图，根据老师布置的要求，现需设计铣 18mm 孔两端面的铣夹具。河南工业大学机电工程学院课程设计说明书17（一）零件本工序的加工要求分析本工序的加工要求，铣 18mm 孔的两端面，两端面表面粗糙度为 3.2m，圆跳动不允许超过 0.1mm。故本工序采用aR两把高速钢三面刃铣刀，对工件的两个端面同时进行铣削加工。（二）拟定定位方案和选择定位元件1.定位方案以 A 面和 11mm 孔作为定位基准，限制五个自由度，再加一个防转销限定工件一个自由度，这样工件六个自由度全部被限定。2.选择定位元件根据定位方式，采用带台肩的定位销，其它装工
28、件部分的直径为 11 。（三）定位误差计算工序尺寸 36mm 定位误差分析如下： 由于定位孔与定位销为任意边接触，则：Y= D+ d+ =(0.039+0.016+0.009)mm=0.064mm min所以D=B+Y=(0+0.064)mm=0.064 k13因此，定位精度足够。由于加工要求不高，其它精度可不必计算。（四）确定夹紧方案采用如摘要所述的定位销，用 M8 螺母把工件轴夹紧在定河南工业大学机电工程学院课程设计说明书18位销上，下端用双螺母结构将定位销与夹具固定在一起。（五）确定对刀装置1.根据加工要求采用 GB2240-80 圆形刀块；塞尺符合GB2240-80，基本尺寸及偏差 m
29、m。0.142-2.计算对刀尺寸图 2 圆形对刀块计算时应把尺寸化为双向对称偏差，即370.1 符合要求H=37/2-2=16.5mm公差取工件相应公差的 1/3，即0.1=0.033mm13H=16.50.016mm（六）夹具精度分析和计算本夹具总图上与工件加工精度直接有关的技术要求如下：定位销表面尺寸 11 6h定位件与对刀块的位置尺寸(16.50.016)mm对刀塞尺度 mm.0.142-定位销轴线与夹具安装面平行度公差为 0.03mm对刀块工作表面对夹具安装面的垂直度为 0.03mmHD河南工业大学机电工程学院课程设计说明书19(1)尺寸 370.1mm 的精度分析D=0.064mmT
30、=0.16mmA= 20=0.0086mm0.123= =0.172mm k2 D+ T A220.64+.10.8623所以此夹具能保证 370.1mm 尺寸。河南工业大学机电工程学院课程设计说明书20四 设计小结本次课程设计是在学完了机械制造工艺学及机床夹具设计课程，并进行了生产实习的基础上进行的一个实践环节，它要求我们全面地综合运用本课程及有关选修课程的理论和时间知识，进行零件加工工艺规程设计和机床夹具设计。从大一至今的历次课程设计中，数本次最为艰苦了，C 左右的高温，教室里只有一个风扇，从早到晚衣服都被04汗水泡着。以往五周才能完成的课程设计题目，现在必须在两周内完成，这对我们是一个巨
31、大的挑战。幸亏有老师耐心的指导，冯老师的认真负责的确感动了所有的人，每天早上过来，一直忙到中午将近 1 点，两周时间天天如此，这在历次课程设计中也是很少见的。我们从冯老师身上不仅学到了知识，更重要的是学到了对学问的认真和尊重，以及对工作的负责，这些都是在书本上很难学到的。本次课程设计，从头到尾感觉就是艰苦，每天早上七点多来教室，晚上两点多回去，外加三个通宵。在这些天虽然自己水平所限，在设计中令老师有许多不满，但我也可以问心无愧地说，我已经尽力了，说良心话，这次的确是我最认真的一次课程设计了。说说收获吧！本次设计实际上对我们所学课程的一次综合河南工业大学机电工程学院课程设计说明书21运用，涉及到
32、的知识有工程材料与热加工工艺、机械设计、机械精度设计与检测、金属切削机床、金属切削原理与刀具等，许多以往比较含糊的东西，在这次训练中也得到澄清。通过本次训练，我们可以结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。现在，我们能够根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计，提高了我们结构设计的能力。本次设计之后，我们运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力大大提高，此外，我们识图、制图、运算和编写技术文件的基本技能也大大加强。这次课程设计是毕业设计前的最后一次课程设计，它必将对我们以后的工作
33、和学习产生重要的影响，这次课程设计中的所学所得也必将牢记在心。我想以后的工作再苦再累也不过如此，在以后的工作中我会发扬本次课程设计的艰苦奋斗精神，用老师教给的知识认真完成每一项艰巨的任务。河南工业大学机电工程学院课程设计说明书22参 考 文 献1 王绍俊主编机械制造工艺设计手册北京：机械工业出版社，19872 郑修本，冯冠大主编机械制造工艺学北京：机械工业出版社，19913 李洪主编机械加工工艺手册北京：北京出版社，19904 张龙勋主编机械制造工艺学课程设计指导书及习题北京：机械工业出版社，19975 东北重型机械学院编机床夹具设计手册（第二版） 上海：上海科学技术出版社，19886 龚定安，蔡建国主编机床夹具设计原理西安：陕西科学技术出版社，19927 李家宝主编夹具设计北京：机械工业出版社，19658 路亚衡主编机械制造工艺学武汉：华中理工大学出版社，19859 刘友才主编机床夹具设计北京：机械工业出版社，199210 吴宗泽主编机械设计课程设计手册北京：高等教育出版社，199911 李华主编机械制造技术北京：机械工业出版社，河南工业大学机电工程学院课程设计说明书22005
