机械制造工艺与夹具课程设计说明书设计者：之达西北工业大学030112012015年7月11日西北工业大学机械制造工艺与夹具课程设计任务书题目：设计气门摇杆支座的机械加工工艺规程及钻213通孔,开3mm轴向槽工序的专用夹具容：（1）零件毛坯图一（2）机械加工工艺规程卡片一份（3）夹具装配图一（4）夹具零件图一（5）课程设计任务书一份原始材料：零件图一（大批量生产）班级：03011201班学生：哲荣之达2012年07月11日目录一、机械加工工艺规程的设计1、零件的功用、结构和技术要求的分析▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪41.1、零件用途▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪41.2、零件的主要技术要求▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪42 毛坯的选择▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪53、零件工艺原则的确定▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪54、加工方法的拟定▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪55、定位基准的选取▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪66、加工工艺路线的安排▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪67、工序尺寸与公差及余量的确定▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪68、毛坯三维简图▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪7二、夹具设计2×Φ13通孔夹具设计1、结构的分析▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪92、定位夹紧方案▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪93、误差分析计算▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪104、夹具使用的价值和优缺点▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪105、制造和使用要求▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪▪10三、设计中的专题论述和收获体会四、主要参考资料和技术文件设计计算说明书三、机械加工工艺规程的设计1、零件的功用、结构和技术要求的分析1.3、零件用途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，Ø20（+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Ø13mm 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。

汽缸盖每缸四阀使燃烧室充气最佳，气门由摇杆凸轮机构驱动，摩擦力小且气门间隙由液压补偿。

这种结构可能减小燃油消耗并改善排放。

另外一个优点是减小噪音，这种结构使3.0升的TDI发动机运转极端平稳。

注：1、未注明铸造圆角为R2-R32、材料：HT2002、毛坯的选择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。

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：3、零件工艺原则的确定已知此气门摇杆轴支座零件的生产纲领为N=6000件/年，重量为3kg，另外，可确定该零件生产类型为大批生产，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。

此外，为消除残余应力，铸造后安排人工时效处理。

参考文献《典型零件机械加工生产实例》表2.3—12；该种铸造公差等级为CT10~11，MA-H级。

所以初步确定工艺安排为：划分加工阶段；工序适当集中；加工设备以通用设备为主，采用专用夹具。

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-Ø13mm 孔和Ø20（+0.1——+0.06）mm以及3mm轴向槽的加工。

Ø20（+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——Ø13mm孔的尺寸精度，以上下两端面的平行度0.05mm。

因此，需要先以上端面为粗基准加工下端面，再精加工下端面，以下端面作为精基准，以Ø20（+0.1——+0.06）mm孔为基准加工左右端面，保证在圆跳动公差围，最后加工Ø20（+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。

4、加工方法的拟定根据气门摇杆轴支座零件图上各加工表面的尺寸精度和表面粗糙度，确定加工件各表面的加工方法如表5、定位基准的选取粗基准的选择：以零件的底面为主要的定位粗基准，以Ø20通孔的轴线为辅助粗基准。

精基准的选择：考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原则，以粗加工后的底面为主要的定位精基准，以Ø20通孔的轴线为辅助的定位精基准以满足轴向外圆端面对轴向圆跳动误差的定位要求。

下端面既是装配基准又是设计基准，用它作为精基准，面积大定位稳定可靠67、工序尺寸与公差及余量的确定铣削上端面的加工余量为3，又由零件对上顶端表面的表面精度RA=12.5可知，粗铣的铣削余量为3。

底面铣削余量为3，粗铣的铣削余量为2，铣余量1，精铣后公差登记为IT7～IT8。

左右端面的铣削余量为3，粗铣的铣削余量为2，精铣余量1，精铣后公差登记为IT7～ＩＴ８。

8、毛坯三维简图粗铣上下端面，精铣下端面，粗铣左右端面后的毛坯轴向外圆柱面粗铣出倒角后的毛坯局部钻轴向18mm孔镗20mm孔精铣左右端面后，重新加工孔倒角及外圆柱面倒角钻13mm通孔开3mm轴向槽四、夹具设计2—Ø13mm孔夹具设计1、结构的分析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。

经过与指导老师协商，钻2——Ø13mm孔的钻床专用夹具。

由气门摇杆轴支座工作图可知，工件材料为HT200，年产量6000件。

刀具为麻花钻。

2、定位夹紧方案1.定位基准的选择由零件图可知，在钻2——Ø13mm孔之前，气门摇杆轴支座的两个上下端面、左右端面都已加工，且表面粗糙要求较高。

为了使定位误差为零，按基准重合原则选气门摇杆轴支座的下端面为设计基准。

对左右端面再加底面进行定位，从而使各个表面完全定位。

2.夹紧方案由于零件小，所以采用开口垫圈的螺旋夹紧机构，装卸工件方便、迅速。

3.夹具体设计夹具体的作用是将定位、夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加工时，能承受一部分切削力。

夹具体为铸造件，安装稳定，刚度好，但制造周期较长。

3、误差分析计算由加工工序知，加工2——Ø13mm孔。

夹具的主要定位元件为销+2大平面，由于大平面的设计基准与定位基准重合，故其尺寸无基准不重合度误差。

销有基准不重合误差ΔDj=δd/sina，取决于Ø 20圆柱的公差，规定工件上母线为基准，制造精度和安装精度要求在合理的围。

而孔径尺寸为自由尺寸精度要求，可满足加工要求4、夹具使用的价值和优缺点该夹具结构简单，装卸方便，可快速准确地将零件安装并定位，有利于提高生产效率。

5、制造和使用要求使用时，将螺母松开垫片拔出即可更换零件，且加装了固定钻套可快速对准刀具。

三、设计中的专题论述和收获体会通过对气门摇杆轴支座的机械加工工艺及对Ø13mm孔夹具和3mm轴向槽的设计，使我学到了许多有关机械加工的知识,这对于我以后的学习和实践都起到了至关重要的作用，使我对学习夹具和工艺性设计产生了浓厚的兴趣，相信这次课程设计过后我才能有夯实基础的感觉，遇到难题不放弃不胆怯的决心，对于实际的容，我主要归纳为以下两个方面：第一方面：气门摇杆轴支座件外形较复杂，而刚性较差。

且其技术要求很高，所以适当的选择机械加工中的定位基准,是能否保证气门摇杆轴支座技术要求的重要问题之一。

在气门摇杆轴支座的实际加工过程中，选用气门摇杆轴支座的底面作为定位基面，为保证2——Ø13mm孔尺寸精度和形状精度，可采用自为基准的加工原则；保证两孔的中心距精度要求，可采用互为基准原则加工。

对于加工主要表面，按照“先基准后一般”的加工原则。

气门摇杆轴支座的主要加工表面为旁端面，较重要的加工表面为下表面，次要的加工表面是体表面、上表面等。

气门摇杆轴支座机械加工路线是围绕主要加工表面来安排的，气门摇杆轴支座加工路线为工序集中。

第二方面：主要是关于夹具的设计方法及其步骤。

●（1）、定位方案的设计：主要确定工件的定位基准及定位基面；工件的六点定位原则；定位元件的选用等。

●（2）、导向及对刀装置的设计：由于本设计主要设计的是孔夹具和铣结合面夹具，所以主要考虑的是选用钻套的类型及排屑问题，以及对刀块的类型，从而确定钻套的位置尺寸及公差。

●（3）、夹紧装置的设计：针对连杆的加工特点及加工的批量，对连杆的夹紧装置应满足装卸工件方便、迅速的特点，所以一般都采用自动夹紧装置。

●（4）、夹具体设计：连杆的结构特点是比较小，设计时应注意夹具体结构尺寸的大小。

夹具体的作用是将定位及夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加工时能承受一部分切削力。

所以夹具体的材料一般采用铸铁。

●（5）、定位精度和定位误差的计算：对用于粗加工的夹具，都应该进行定位误差和稳定性的计算，以及设计的夹具能否满足零件加工的各项尺寸要求。