1、目 录摘要1关键词11 前言11.1 本设计的目的及内容11.2 课题背景知识21.2.1 零件的作用21.2.2 柴油机相关知识介绍22 支座的机械制造工艺规程设计32.1 零件的工艺分析及生产类型的确定32.1.1 零件作用32.1.2 零件的工艺分析42.1.3 确定零件的生产类型52.2 选择毛坯，绘制毛坯图62.2.1 选择毛坯种类62.2.2 确定毛坯尺寸及机械加工总余量72.2.3 设计毛坯图72.2.4 绘制毛坯图82.3 选择加工方法，制定工艺路线82.3.1 定位基准的选择92.3.2 零件表面加工方法的选择92.3.3 加工阶段的划分102.3.4 工序的集中与分散102
2、.3.5 工序顺序的安排102.3.6 确定工艺路线112.3.7 加工设备及工艺设备的选择132.3.8 工序间余量的确定142.3.9 切削余量及基本时间定额的确定153 支座专用夹具的设计273.1 半精铣 36mm 下端面夹具设计273.1.1 确定定位方案，选择定位元件273.1.2 选择对刀装置273.1.3 确定夹紧机构273.2 孔加工夹具设计283.2.1 定位基准选择283.2.2 导向装置的确定283.2.3 确定夹紧机构293.2.4 设计夹具体303.2.5 液压控制回路的确定313.2.6 液压回路的综合和整理324 结论32参考文献 33致谢34附录34支座的加工
3、工艺及夹具设计学 生：郑 伟指导老师：陈志亮(湖南农业大学工学院，长沙 410128)摘 要：本文首先介绍了支座的作用和工艺分析，其次确定毛坯尺寸，然后进行了工艺规程的设计，最后进行夹具设计。此次设计是对支座的加工工艺和夹具设计，其零件为铸件，具有体积小，零件结构简单的特点，由于面比孔易加工，在制定工艺规程时，就先加工面，在以面为基准来加工其它，其中各工序夹具都采用专用夹具，其机构设计简单，方便且能满足要求。关键词：支座；工艺分析；工艺规程设计；夹具设计 The Design of Bearing Processing Craft and FixtureStudent:Zheng WeiTut
4、or:Chen Zhiliang(College of Engineering,Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China)Abstract:This paper describes the function of bearing and process analyzing firstly.Then it introduces design of the process flow.finally it analysis the design of clamp.The design is the machining process
5、of bearing and clamps whoes spare parts are casting featured by its small volume and simple structure.Because the surface is easier to process than the hole,the surface is processed firstly when doing the process flow.Then other parts are processed on the basic standards of processing surface.The cl
6、amps of every process are special clamps whose structure is simple, convenient and meeting the requirements.Key words: Bearing;Process analysis;Design of process flow;Design of clamp1 前言 1.1 本设计的目的及内容此次设计是在我们修完在大学里所有基础课程及专业课程之后再进行的。本次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，更是一次理论应用于实践的训练。其目的在于：1）巩固我们在大
7、学里所学的知识，也是对之前所学知识的综合性的检验；2）加强我们查阅资料的能力，熟悉相关资料；3）树立正确的设计思想，掌握设计方法，提高我们实际工作的能力；4）通过对支座的机械制造工艺设计，培养我们综合、灵活应用所学知识去独立地分析和解决机械加工工艺问题，初步具备设计中等复杂程度零件的工艺规程的能力；5）提高学生调查研究、设计计算、理论分析、查阅资料及绘制图样等各方面的基本技能；6）通过零件图，装配图的绘制，使我们对于 AutoCAD 绘图软件的使用能得到进一步的提高。本次设计的主要内容为：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
8、，而机械制造工艺规程编制及夹具设计是工厂机械技术人员的基本要求，“支座的加工工艺及夹具设计”选题来源于生产实际现场，具有较强的实际应用价值。该课题需设计人综合运用大学所学课程去分析研究和解决工程设计中遇到的一些工程技术问题。1.2 课题背景知识1.2.1 零件作用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
9、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 11mm 的孔用 M10 的螺杆与汽缸盖相连，直径 3mm 的孔用来排油，各部分尺寸零件图中详细标注。1.2.2 柴油机相关知识介绍简介柴油机是用柴油作燃料的内燃机。柴油机属于压缩点火式发动机，它又常以主要发明者狄塞尔的名字被称为狄塞尔引擎。柴油机在工作时，吸入柴油机气缸内的空气，因活塞的运动而受到较高程度的压缩，达到 500700的高温。然后将燃油以雾状喷入高温空气中，与高温空气混合形成可燃混合气，自动着火燃烧。燃烧中释放的能量作用在活塞顶面上，推动活塞并通过连杆和曲轴转换为旋转的机械功。柴油机可按不同特征分类：按转速分为高速、中
10、速和低速柴油机；按燃烧室的型式分为直接喷射式、涡流室式和预燃室式柴油机等；按气缸进气方式分为增压和非增压柴油机；按气体压力作用方式分为单作用式、双作用式和对置活塞式柴油机等；按用途分为船用柴油机、机车柴油机等。随着现代社会进程的加快，柴油机发挥的社会作用不可估量，特别是在社会工业化之后，柴油机作为动力内燃机的一种，在社会的各个领域无处不在，工业、农业、汽车、船舶、公路工程、港口工程等，在这些领域里柴油机发挥着巨大的作用，为社会创造着巨大的效益。在这领域中，柴油机所发挥的作用也是不尽相同，所以根据作用的需要，柴油机也被设计出了很多种型号，各种型号功率不同，发挥的作用大小也就不一样，创造出的价值也
11、不一样。但是柴油机的污染排放也是一个不小的社会问题，随着社会的发展，人类对生活质量要求的提高，预示着人类对空气质量的要求也在提高，而高污染排放的柴油机必定不能满足人类的这一生活需求，但是柴油机已经是社会发展不可缺少的一个重要零部分，彻底取代柴油机在目前的技术条件下似乎还不太可能。人类的智慧永远是无法估量的，现代的设计师们正在朝着设计出高效率，低排放，质量轻，生产简单的柴油机这一目标奋斗着，而这一目标也将越来越近。随着社会的需要，各种型号不一，功率不一的柴油机生产数量将不断的增长，而气门摇臂轴支座是柴油机上不可或缺的一个零件，也就是意味着气门摇臂轴支座的生产数量也将是与日俱增，为了创造出更大的效
12、益，设计出轻便，经久耐用，便于生产的气门摇臂轴支座这一零件是很有必要的。柴 油 机 具 有 热 效 率 高 的 显 著 优 点 ， 其 应 用 范 围 越 来 越 广 。 随 着 强 化 程 度 的 提 高 ，柴 油 机 单 位 功 率 的 重 量 也 显 著 降 低 。 为 了 节 能 ， 各 国 都 在 注 重 改 善 燃 烧 过 程 ， 研 究燃 用 低 质 燃 油 和 非 石 油 制 品 燃 料 。 此 外 ， 降 低 摩 擦 损 失 、 广 泛 采 用 废 气 涡 轮 增 压 并提 高 增 压 度 、 进 一 步 轻 量 化 、 高 速 化 、 低 油 耗 、 低 噪 声 和 低 污
13、 染 ， 都 是 柴 油 机 的 重要 发 展 方 向 。2 支座的机械加工工艺规程设计2.1 零件的工艺分析及生产类型的确定2.1.1 零件的作用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 11mm 的孔用 M10 的螺杆与汽缸盖相连，直径 3
14、mm 的孔用来排油，各部分尺寸零件图中详细标注。图 1 气门摇臂轴支座零件图Fig1 The parts drawing of valve lock shaft bearings2.1.2 零件的工艺分析通过对气门摇臂轴支座零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差以及技术要求齐全。通过对零件图的详细审阅，该零件的基本工艺状况已经大致掌握。主要工艺状况如下叙述：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。 1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） 外
15、圆的上端面以及与此孔相通的 通孔，粗糙度均为 12.5；21（2）36mm 下端面，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，粗糙度为 12.5，因此在制定加工方案的时候应当首先将此面加工出来；（3） 外圆的前后端面，粗糙度为 12.5；前后端面倒 的角，粗糙度为8 45112.5；以及 的通孔，在这里由于 通孔所要求的精度较高，因此该孔的的加工118是一个难点，其所要求的表面粗糙度为 1.6，且该孔的轴线与 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 需要选择适当的加工方法来达到此孔加工的技术要求；（4） 的前后端面，粗糙度为 12.5；前
16、后端面倒 的角，粗糙度为 12.5；26 451以及 的通孔， 的通孔同样也是本零件加工一个比较重要的部分，观察零件图11就可以知道， 的孔要求的表面粗糙度和位置精度和 的通孔一样都是比较高的，8的通孔表面粗糙度为 1.6，孔的轴线与 36mm 的地面的平行度为 0.05；6通过上面零件的分析可知，36mm 下端面和 上端面的表面粗糙度要求都不是很2高，因此都不需要精加工来达到要求，而且这两个面也是整个加工工程中主要的定位基准面，因此可以粗加工或者半精加工出这两个面而达到精度要求，再以此作为基准采用专用夹具来对其他表面进行加工，并且能够更好的保证其他表面的位置精度要求。总的看来，该零件并没有复
17、杂的加工曲面，属于较为简单的零件，所以根据各加工表面的技术要求采用常规的加工工艺均可保证，简单的工艺路线安排如下：将零件定位夹紧，加工出 36mm 下端面以及 上端面，并钻出 的通孔，然后再以这先加工出21来的几个表面为基准定位，加工出 和 的外圆端面，并钻出 这两个精86168和度要求比较高的孔，最后翻转零件，深孔加工出 的斜油孔。 232.1.3 确定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影响。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
18、的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。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%） （1）式中：N零件的生产纲领；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%；根据上式就可以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。根据本零件的设计要求，Q=10000 台，m=1 件/台，分别取备品率和废品率 3%和0.5%，将数据代入生产纲领计算公式得出 N=10
19、351 件/年，零件质量为 0.27kg，根据机械制造技术基础课程设计指导教程 3表 1-3，表 1-4 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。2.2 选择毛坯种类，绘制毛坯图2.2.1 选择毛坯种类机械加工中毛坯的种类有很多种，如铸件、锻件、型材、挤压件、冲压件、焊接组合件等，同一种毛坯又可能有不同的制造方法。为了提高毛坯的制造质量，可以减少机械加工劳动量，降低机械加工成本，但往往会增加毛坯的制造成本。选择毛坯的制造方法一般应当考虑一下几个因素。（1）材料的工艺性能材料的工艺性能在很大程度上决定毛坯的种类和制造方法。例如，铸铁，铸造青铜等脆性材料不能锻造和冲
20、压，由于焊接性能差，也不宜用焊接方法制造组合毛坯，而只能用铸造。低碳钢的铸造性能差，很少用于铸造；但由于可锻性能，可焊接性能好，低碳钢广泛用于制造锻件、型材、冲压件等。（2）毛坯的尺寸、形状和精度要求毛坯的尺寸大小和形状复杂程度也是选择毛坯的重要依据。直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料；直径相差较大的宜采用锻件。尺寸很大的毛坯，通常不采用模锻或压铸、特种铸造方法制造，而适宜采用自由锻造或是砂型铸造。形状复杂的毛坯，不宜采用型材或自由锻件，可采用铸件、模锻件、冲压件或组合毛坯。（3）零件的生产纲领选择毛坯的制造方法，只有与零件的生产纲领相适应，才能获得最佳的经济效益。生产纲领大时宜采用高精度和高生产
21、率的毛坯制造方法，如模锻及熔模铸造等；生产纲领小时，宜采用设备投资少的毛坯制造方法，如木模砂型铸造及自由锻造。根据上述内容的几个方面来分析本零件，零件材料为 HT200，首先分析灰铸铁材料的性能，灰铸铁是一种脆性较高，硬度较低的材料，因此其铸造性能好，切削加工性能优越，故本零件毛坯可选择铸造的方法；其次，观察零件图知，本设计零件尺寸并不大，而且其形状也不复杂，属于简单零件，除了几个需要加工的表面以外，零件的其他表面粗糙度都是以不去除材料的方法获得，若要使其他不进行加工的表面达到较为理想的表面精度，可选择砂型铸造方法；再者，前面已经确定零件的生产类型为大批量生产，可选择砂型铸造机器造型的铸造方法
22、，较大的生产批量可以分散单件的铸造费用。因此，综上所述，本零件的毛坯种类以砂型铸造机器造型的方法获得。2.2.2 确定毛坯尺寸及机械加工总余量根据零件图计算零件的轮廓尺寸为长 83mm，宽 37mm，高 62mm。查阅机械制造技术基础课程设计指导教程 3表 2-1 按铸造方法为砂型铸造机器造型，零件材料为灰铸铁，查得铸件公差等级为 CT8-CT12，取铸件公差等级为CT10。再根据毛坯铸件基本尺寸查阅机械制造技术基础课程设计指导教程 3表 2-3 ，按前面已经确定的铸件公差等级 CT10 差得相应的铸件尺寸公差。查阅机械制造技术基础课程设计指导教程 3表 2-5 按铸造方法为砂型铸造机器造型，
23、材料为灰铸铁，查得铸件所要求的机械加工余量等级为 E-G,将要求的机械加工余量等级确定为 G，再根据铸件的最大轮廓尺寸查阅机械制造工艺设计简明手册 13表 2.2-4 要求的铸件机械加工余量。由于所查得的机械加工余量适用于机械加工表面 ， 的加工1.6Ram1.6a表面，机械加工余量要适当放大。分析本零件，除了 的 外，没有8和 一个加工表面的表面粗糙度是小于 1.6 的，也就是所有的加工表面 ，因此.一般情况下这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可，但是由于大部分表面加工都需经过粗加工和半精加工，因此余量将要放大，这里为了机械加工过程的方便，除了孔以外的加工表面，将总的加工
24、余量统一为一个值。如下表：表 1 毛坯尺寸及机械加工总余量表Table1 Blank dimensions and mechanical processing total surplus加工表面 基本尺寸 铸件尺寸公差 机械加工总余量 铸件尺寸上端面2下端面36m前端面8后端面2前端面6后端面39m7316m2.62.62.62.62.22.2444444471.35.4132.2.2.3 设计毛坯图（1）确定铸造斜度 根据机械制造工艺设计简明手册 4表 2.2-6 本零件毛坯砂型铸造斜度为 ；035（2）确定分型面 由于毛坯形状对称，且最大截面在中间截面，为了起模以及便于发现上下模在铸造过程中的错移，所以选择前后对称中截面为分型面；（3）毛坯的热处理方式 为了去除内应力，改善切削性能，在铸件取出后进行机械加工前应当做时效处理。 52.2.4 绘制毛坯图图 2 气门摇臂轴支座毛坯图Fig2 The blank figure of valve lock shaft bearing2.3 选择加工方法，制定工艺路线此处省略 NNNNNNNNNNNN 字。如需要完整说明书和设计图纸等.请联系 扣扣：九七一九二零八零零 另提供全套机械毕业设计下载！该论文已经通过答辩2.3.2 零件的表面加工方法的选择
