课程设计说明书《气门摇臂轴支座》

气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

1 绪论

1.1 本设计的内容及意义

本次设计是在我们学完了大学的全部基础课，技术基础课以及专业课之后而进行。此次的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，也是一次理论联系实际的训练。其目的在于：

1．巩固我们在大学里所学的知识，也是对以前所学知识的综合性的检验； 2．加强我们查阅资料的能力，熟悉有关资料；

3．树立正确的设计思想，掌握设计方法，培养我们的实际工作能力；

4．通过对气门摇臂轴支座的机械制造工艺设计，使我们在机械制造工艺规程设计，工艺方案论证，机械加工余量计算，工艺尺寸的确定，编写技术文件及查阅技术文献等各个方面受到一次综合性的训练。初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。

5.能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，学会拟定夹具设计方案，完成夹具结构设计，初步具备设计出高效，省力，经济合理并能保证加工质量的专用夹具的能力。

6．通过零件图，装配图绘制，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：首先运用AutoCAD软件绘制气门摇臂轴支座的二维零件图，然后根据图纸的技术要求等确定生产类型，经分析本次设计的零件年产量为10000件，属大批量生产。其次进行工艺分析，确定毛坯类型和制造方法，气门摇臂轴支座的材料为HT200，拟采用以铸造的形式进行毛坯的制造，并确定零件的机械加工工艺路线，完成机械加工工序设计，进行必要的经济分析。最后，对某道加工工序进行夹具装配图及主要零件图的设计。

1.2 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。

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500～700℃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

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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、低噪声和低污染，都是柴油机的重要发展方向。

1.2.3机械制造工艺技术相关知识 1.机械加工工艺基础知识

气门摇臂轴支座机械加工工艺规程的制订

（1）.根据零件图和产品装配图，对零件进行工艺分析

在对气门摇臂周支座进行工艺规程设计时，应掌握该零件在部件或总成中的位置、公用以及部件或总成对该零件提出的技术要求，明确零件的主要工作表面，以便在拟定工艺规程过程中采取措施予以保证

掌握零件的结构形状、材料、硬度及热处理等情况，了解该零件的主要工艺特点，形成工艺规程设计的总体构想。

分析零件上有哪些表面需要加工，以及各加工表面的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等方面的技术要求；明确哪些表面是主要加工表面，以便在选择表面加工方法及拟定工艺路线时重点考虑；对全部技术要求应进行归纳整理。

（2）.计算零件的生产纲领，确定生产类型

根据零件图查表可知，气门摇臂轴支座为轻型零件，根据生产要求将确定该零件为大批量生产。

（3）.确定毛坯种类和制造方法

机械加工中毛坯种类有很多种，如铸件、锻件、型材、挤压件、冲压件及焊接组合件等。根据气门摇臂轴支座零件图所选择的材料，气门摇臂轴支座零件加工工程中应达到的技术指标和加工特点，零件生产的经济性，如何选择合适的毛坯种类也是设计重点。其次，如何选择毛坯制造方法也是设计中必不可少的环节，一般地，选择毛坯的制造方法应考虑一下几个方面因素：a、材料的工艺性能；b、毛坯尺寸、形状和精度要求；c、零件生产纲领；d、采用新型材料、新工艺、新技术的可能性。

（4）.确定毛坯尺寸和公差

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如何确定毛坯尺寸，也就是如何确定加工余量，对确保加工质量、提高生产率和降低成本都有重要的意义。余量不能确定过大或是过小，所以应当选择合适的方法来确定加工余量，保证零件加工各项尺寸及技术指标。同时，选择合适的尺寸公差对零件加工和零件生产的经济型也有很大的影响。

（5）.拟定工艺路线

拟定工艺路线包括：定位基准的选择；各表面加工方法的确定；加工阶段的划分；工序集中程度的确定；工序顺序的安排。这也将是气门摇臂轴支座机械加工工艺规程设计制定的重点

（6）.确定各个工序的加工余量，计算工序尺寸及公差 （7）.选择各个工序的机床设备及刀具、量具等工艺装备 （8）.确定各个工序的切削用量和时间定额 （9）.编制工艺文件

1.2.4机床夹具设计基础知识

在机械制造的各个加工工艺工程中，必须使工件在工艺系统中处于正确的位置，以保证加工质量，并提高生产效率。把为了使工件处于正确位置上所使用的各种工艺装备，成为夹具。如检验夹具、焊接夹具、装配夹具等。

在机床上对工件进行切削加工时，为了保证加工精度，必须正确地安放工件，使工件相对于刀具和机床占有正确的位置，这一过程称为“定位”。为了保护这个正确围着在加工过程中稳定不变，应该对工件施加一定的夹紧力，这个过程称为“夹紧”。这两个过程总称为“安装”。在机床上实现安装任务的工艺装备，就是“机床夹具”。

机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广泛的是通用夹具，如车床上用的三爪卡盘和铣床上用的平口虎钳等。这类夹具的规格尺寸已经标准化，由专业厂进行生产。而用于批量生产，专门为工件某加工工序服务的专用夹具，则必须由各个制造厂自行设计制造。

由于专用夹具的设计制造在很大程度上影响加工质量、生产率、劳动条件和生产成本，因此，他是各机械制造厂新产品投资、老产品改进和工艺更新中的一项重要生产技术准备工作，也是每一个从事机械加工工艺的技术人员必须掌握的基础知识。

机床夹具在机械加工中起着重要的作用，所以应用十分广泛。归纳起来有以下几个方面的作用：

（1）.保证工件的加工精度，稳定产品质量

夹具在机械加工中的基本作用就是保证工件的相对位置精度。由于采用了能直接定位的夹具，因此，可以准确地确定工件相对于道具和机床切削成形运动中的相互位置关系，不受或者少受各种主观因素的影响，可以稳定可靠地保证加工质量。

（2）.提高劳动生产率和降低加工成本 提高劳动生产率，降低单件时间定额的主要技术措施是增大切削用量和压缩辅助时间。采用机床夹具，既可以提高工件加工时的刚度，有利于采用较大的切削用量，又可以省去划线找正等工作，使安装工作的辅助工时大大减小，因此能显著地提高劳动生产率和降低成本。

（3）.改善工人劳动条件

采用夹具后，工件的装卸显然比不用夹具方便、省力、安全。使用专用夹具安装工件，定位方便、迅速，夹紧可采用增力、机动等装置，因此可以减轻工人的劳动强度。还可设计保护装置，确保操作者安全。

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（4）.在流水线生产中，便于平衡生产节拍

工艺工程中，当某些工件所需要工序时间特别长时，可以采用多工位或高效夹具等，以提高生产效率，使生产节拍能够比较平衡。

机床夹具分类

（1）.专用夹具 专用夹具是针对某一种工件的一定工序而专门设计的。因为不需要考虑通用性，所以夹具可以设计得结构紧凑、操作方便。还可以按需要采用各种省力机构、动力装置、分度装置等。因此，此类夹具可以保证较高的加工精度和劳动生产率，但是，游湖这类夹具的专用性很强，并且设计和制造周期较长，制造费用也较高。当产品变更时，往往因无法再使用而报废。因此，这类夹具主要在产品固定和工艺稳定的较大批量生产中应用。这类夹具也是本课程研究的主要对象。

（2）.可调式夹具 可调式夹具的特点是：加工完一种零件后，通过调整或更换夹具中的个别元件，即可加工形状相似、尺寸和加工相近的多种零件。

可调式夹具又可以分为通用可调夹具和专用可调夹具。通用可调夹具如滑柱式钻模等，使用范围较大。专门化可调夹具常称为成组夹具，通常配合成组技术，用于装夹和加工一组结构与工艺相似的工件。

因为这类夹具是在专门夹具基础上少量更换或调整夹具元件，因此，只能到达有限目标的通用化。即使这样，也极大提高了专用夹具在多品种、中小批量生产中使用的经济性。

（3）.专门化拼装夹具 专门化拼装夹具是针对其工件的特定工序加工要求，由实现制造好的通用性较强的标准化元件和部件拼装组成。从这个特点来看，这类夹具具有很大的通用性，但同时又是为某一种特定工序而专门拼装的夹具。因此，这类夹具又具有专门夹具的优点。

（4）.自动化生产用夹具 自动化生产用夹具驻澳是自动线上所使用的夹具。基本上分为两类：一类是固定式夹具，它与一般专用夹具相似；一类是随行夹具，它除了具有一般家具所担负的安装工件任务外，还担负着沿自动线输送工件的任务，即在这工件从一个工位移动到下一个工位。故称为“随行夹具”。属于自动化生产夹具的还有数控机床夹具。

1.3 夹具设计的特点和基本要求

A:夹具设计的特点

（1）.针对性强，设计人员必须全面掌握工艺和生产现场的实际情况。 专用夹具是为某零件的某工序设计的，设计人员必须全面了解和掌握产品零件的要求，工艺工程的安排以及所使用的机床、刀具，铺具的具体情况才可能提出合理可行的最佳方案，确定最合理的定位、夹紧装置。

（2）.保证加工质量和劳动生产率是夹具设计的两项主要任务，而保证加工质量又是第一位的。因此，设计时应重点把住定位方案的确定和精度分析这两道关。对于制造精度要求不高的零件，其夹具设计应该重点保证提高劳动生产率和改善劳动条件。

（3）.夹紧机构对整个夹具结构起决定性作用。

夹紧装置的结构形式和种类很多，选用的灵活性很大，特别是夹紧装置中力源及传动机构的设计对夹具结构的影响最大。因此，在同样能保证工序要求的情况下，每个人设计的结构可能大不相同。而不同复杂程度的家具在不同的生产规模条件下

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其经济效果也不一样，设计人员必须使自己的设计和生产规模相适应，不可片面追求高精度而忽视了经济性。

（4）.夹具的制造多属于单件生产，因此，设计时应考虑采用组合加工，修配和调整等措施来保证夹具的制造精度，尽可能地考虑设置修配和调整环节，而不能完全依靠用完全互换的办法保证制造精度。

（5）.设计周期短，一般不进行强度刚度计算。

夹具设计是直接为产品生产服务的生产技术准备工作，其设计周期要求短，因此设计时多采用参照法或是凭经验确定的办法来保证受力件的强度和刚度，通常不进行详细计算，有时采用简便公式或用图表做为设计参考。倒是应注意，在设计一些具有较高精度的夹具时，应该对定位精度、夹紧力等进行必要的计算和分析。

B:设计的基本要求

夹具设计的原则是经济和使用，它可以概括为“好用、好造、好修”这六个字，其中好用主要的，但好用也必须以不脱离生产现场的实际制造和维修水平为前提。具体要求为：

（1）.夹具的构造应与其用途和生产规模相适应，正确处理好质量、效率、方便性与经济性四者的关系。

（2）.保证工件精度。

（3）.保证使用方便，要便于装卸、便于夹紧、便于测量、便于观察、便于排屑排液、便于安装运输，保证安全第一。

（4）.注意结构工艺性，对加工、装配、检验和维修等问题应通盘考虑，以降低制造成本。

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2 气门摇臂轴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。

图2.1 气门摇臂轴支座零件图

2.1.2 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。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. ?22外圆的上端面以及与此孔相通的?11通孔，粗糙度均为12.5；

2. 36mm下端面，根据零件的总体加工特性，366mm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；

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3. ?28外圆的前后端面，粗糙度为12.5；前后端面倒1?45?的角，粗糙度为12.5；以及?18的通孔，在这里由于?18通孔所要求的精度较高，因此该孔的的加工是一个难点，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. ?26的前后端面，粗糙度为2.5；前后端面倒1?45?的角，粗糙度为12.5；以及

?16的通孔，?16的通孔同样也是本零件加工一个比较重要的部分，观察零件图就可以

知道，?16的孔要求的表面粗糙度和位置精度和?18的通孔一样都是比较高的，?16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；

通过上面零件的分析可知，36mm下端面和?22上端面的表面粗糙度要求都不是很高，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?22上端面，并钻出?11的通孔，然后再以这先加工出来的几个表面为基准定位，加工出?28和?26的外圆端面，并钻出?18和?16这两个精度要求比较高的空，最后翻转零件，深孔加工出?3的斜油孔。

2.1.3 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%)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。

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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=10351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》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。

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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，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》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》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。

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查阅《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-5 按铸造方法为砂型铸造机器造型，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》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Ra?1.6?m，Ra?1.6?m的加工表面，机械加工余量要适当放大。分析本零件，除了?18和?16的Ra?1.6?m外，没有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Ra?1.6?m，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，将总的加工余量统一为一个值。如下表：

表2.1 毛坯尺寸及机械加工总余量表

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表

加工 表面 ?22上端基本 尺寸 39mm铸件尺寸 机械加工公差 总余量 2.6 4 铸件 尺寸 47?1.3 面 36mm下39mm 2.6 4 47?1.3 端面 ?28前端面 37mm 2.6 4 45?1.3 ?28后端面 37mm 2.6 4 45?1.3 ?26前端面 16mm 2.2 4 24?1.1 ?26后端面 16mm 2.2 4 24?1.1 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》砂型铸造斜度为30～50。

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表2.2-6 本零件毛坯

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（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。

2.2.4 绘制毛坯图

图2.2 气门摇臂轴支座毛坯图

2.3 选择加工方法，制定工艺路线

2.3.1 定位基准的选择

定位基准的选择在工艺规程制定中直接影响到工序数目，各表面加工顺序，夹具结构及零件的精度。

定位基准分为粗基准和精基准，用毛坯上未经加工的表面作为定位基准成为粗基准，使用经过加工表面作为定位基准称为精基准。在制定工艺规程时，先进行精基准的选择，保证各加工表面按图纸加工出来，再考虑用什么样的粗基准来加工精基准。

1.粗基准的选择原则

为保证加工表面与不加工表面之间的位置精度，则应以不加工表面为粗基准。若工件上有很多歌不加工表面，应选其中与加工表面位置精度要求较高的表面为粗基准。

为保证工件某重要表面的余量均匀，应选重要表面为粗基准。

应尽量选光滑平整，无飞边，浇口，冒口或其他缺陷的表面为粗基准，以便定位准确，夹紧可靠。

粗基准一般只在头道工序中使用一次，应精良避免重复使用。 2.精基准的选择原则

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“基准重合”原则 应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准，避免基准不重合引起的定位误差。

“基准统一”原则 尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位，以保证各表面的位置精度，避免因基准变换产生的误差，简化夹具设计与制造。

“自为基准“原则 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀，应选该加工表面本身为精基准，该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。

“互为基准“原则 当两个表面相互位置精度及尺寸、形状精度都要求较高时，可采用“互为基准”方法，反复加工。

所选的精基准应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。

根据上述定位基准的选择原则，分析本零件，根据气门摇臂轴支座零件图，本零件时带有孔的形状比较简单的零件，孔?18、孔?16以及孔?11均为零件设计基准，均可选为定位基准，而且孔?18和孔?16设计精度较高（亦是装配基准和测量基准），工序将安排这两个孔在最后进行，为遵循“基准重合”原则，因此选择先进行加工的?11孔和加工后的36mm下底面作为精基准，在该零件需要加工的表面中，由于外圆面上有分型面，表面不平整有飞边等缺陷，定位不可靠，应选?28外圆端面及未加工的36mm下端面为粗基准。

2.3.2 零件的表面加工方法的选择

根据本零件图上所标注的各加工表面的技术要求，查《机械制造工艺设计简明手册》

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表1.4-7，表1.4-8，通过对各加工表面所对应的各个加工方案的比较，最后确

定本零件各加工表面的加工方法如下表：

表2.2 气门摇臂轴支座各加工表面方案

需加工表面 ?22上端面 尺寸精度等级 IT14 IT12 IT11 IT11 IT14 IT14 IT14 表面粗糙度Ra/?m 12.5?m 6.3?m 3.2?m 3.2?m 12.5?m 12.5?m 12.5?m 铣 粗铣→半精铣 粗铣→半精铣 粗铣 粗铣 钻 加工方案 粗铣 粗铣→半精36mm下端面 ?28前端面 ?28后端面 ?26前端面 ?26后端面 ?11通孔 第 11 页 共 36 页

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0?3偏10内孔 IT14 IT8 IT8 12.5?m 1.6?m 1.6?m 钻 钻→扩→粗铰→精铰 钻→扩→粗铰→精铰 ?180?160?0.027通孔 ?0.11通孔 2.3.3加工阶段的划分

本零件气门摇臂轴支座加工质量要求较高，可将加工阶段分为粗加工，半精加工几个阶段。

在粗加工阶段，首先将精基准备好，也就是先将36mm下端面和?11通孔加工出来，使后续的工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣粗基准?22上端面、?28外圆前后端面、?26外圆前后端面，在半精加工阶段，完成对?28?0.11?0.027外圆前后端面的半精铣，钻→扩→粗铰→精铰出?180通孔和?160通孔，并钻出?3偏

10内孔。

02.3.4工序的集中与分散

本零件采用工序集中原则安排零件的加工工序。本零件气门摇臂轴支座的生产类型为大批量生产，可以采用各种机床配以专用工具、夹具、以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。

2.3.5工序顺序的安排 1.机械加工顺序

（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?11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。

?0.11 （3）遵循“先主后次”原则，先加工主要表面?28和?26外圆前后端面，?160通孔，?180?0.027通孔，后加工次要表面?3偏10内孔。

0 （4）遵循“先面后孔”原则，先加工36mm下端面，后加工?11通孔；先加工?28?22上端面，

?0.11?0.027和?26外圆前后端面，后加工?160通孔，?180通孔。

2．热处理工序

机械加工前对铸件毛坯进行时效处理，时效处理硬度HBS187-220,时效处理的主要目的是消除铸件的内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能，这样可以提高毛坯进行加工的切削性能。

3.辅助工序

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气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

毛坯铸造成型后，应当对铸件毛坯安排清砂工序，并对清砂后的铸件进行一次尺寸检验，然后再进行机械加工，在对本零件的所有加工工序完成之后，安排去毛刺、清洗、终检工序。

2.3.6 确定工艺路线

在综合考虑上述工序的顺序安排原则基础上，确定了该气门摇臂轴支座零件的工艺路线如下：

图2.3 定位面,加工面代号指示图

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C以及?28外圆端面G或F定位，粗铣?22上端面A； 工序Ⅴ：以粗铣后的?22上端面A以及?28外圆端面G或F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C，36mm底座左端面B以及?28端面G或F定位，钻?11通孔；

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气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

工序Ⅶ：以加工后的?11内孔表面H，以加工后的36mm下端面C以及?28后端面G定位，粗铣?28前端面F，粗铣?26前端面I，半精铣?28前端面F；

工序Ⅷ：以加工后的?11内孔表面H，以加工后的36mm下端面C以及?28前端面定位F，粗铣?26后端面J，粗铣?28后端面G，半精铣?28后端面G；

工序Ⅸ：以加工后的?11内孔表面H，以加工后的36mm下端面V，?28端面G或F

?0.027定位,钻→扩→粗铰→精铰?180通孔，并倒角；

工序Ⅹ：以加工后的?11内孔表面G，以加工后的36mm下端面C，?28端面G或F

?0.11定位, 钻→扩→粗铰→精铰?160通孔，并倒角；

工序Ⅺ：以?22上端面A偏100以及?28端面G或F定位，钻?3偏100内孔； 工序Ⅻ：钳工去毛刺，清洗；

工序ⅩⅢ：终检。

2.3.7 加工设备及工艺装备选择

机床及工艺装备的选择是制定工艺规程的一项重要工作，它不但直接影响工件的加工质量，而且还影响工件的加工效率和制造成本。

1.机床的选择原则

机床的加工尺寸范围应与零件的外廓尺寸相适应； 机床的精度应与工序要求的精度相适应； 机床的功率应与工序要求的功率相适应； 机床的生产率应与工件的生产类型相适应； 还应与现有的设备条件相适应。 2.夹具的选择

本零件的生产类型为大批量生产，为提高生产效率，所用的夹具应为专用夹具。 3.刀具的选择

刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度以及表面粗糙度、生产率及经济性等。在选择时应尽可能采用标准刀具，必要时可采用符合刀具和其他专用刀具。

4.量具的选择

量具主要根据生产类型和所检验的精度来选择。在单件小批量生产中应采用通用量具，在大批量生产中则采用各种量规和一些高生产率的专用量具。

查《机械制造工艺设计简明手册》工序号 工序Ⅰ 铸 机床设备 （免填） [13]

所选择的加工工艺装备如下表所示：

刀具 量具 游标卡尺 表2.3 气门摇臂轴支座加工工艺装备选用

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气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

工序Ⅱ 检 工序Ⅲ 热处理 工序Ⅳ 铣 工序Ⅴ 铣 工序Ⅵ 钻 工序Ⅶ 铣 工序Ⅷ 铣 工序Ⅸ 钻 工序Ⅹ 钻 工序Ⅺ 钻 工序Ⅻ 钳 工序ⅩⅢ 检 2.3.8工序间加工余量的确定 [3]

游标卡尺 游标卡尺 硬质合金端铣刀 硬质合金端卧式铣床X61 铣刀 直柄麻花钻立式钻床?11 Z525 卧式铣床X61 硬质合金端铣刀 硬质合金端卧式铣床X61 铣刀 TX617卧式镗麻花钻、扩床 钻、机用铰刀 TX617卧式镗麻花钻、扩床 钻、机用铰刀 直柄麻花钻立式钻床?3 Z525 卧式铣床X61 游标卡尺 游标卡尺 卡尺、塞规 游标卡尺 游标卡尺 内径千分尺，塞规 内径千分尺，塞规 塞规 游标卡尺 （免填） 内径千分尺、游标卡尺、塞规 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-28，表2-35，并综合对毛坯尺寸以及已经确定的机械加工工艺路线的分析，确定各工序间加工余量如下表：

表2.4 机械加工工序间加工余量表

工序号 工序Ⅳ 工序Ⅴ 工序Ⅵ 工序Ⅶ 工步号 1 1 2 1 1 2 工步内容 粗铣?22上端面A 粗铣36mm下底面C 半精铣36mm下底面C 钻?11通孔 粗铣?28前端面F 粗铣?26前端面I 加工余量/mm 4 3 1 11 3 4 第 15 页 共 36 页

气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

3 1 工序Ⅷ 2 3 1 2 工序Ⅸ 3 4 1 2 工序Ⅹ 3 4 工序Ⅺ 半精铣?28前端面F 粗铣?26后端面J 粗铣?28后端面G 半精铣?28后端面G 钻?17的通孔 扩孔至?17.85 粗铰至?17.94 精铰至?18H9 钻?15通孔 扩孔至?15.85 粗铰至?15.95 精铰至?16H9 钻?3偏100内孔 1 4 3 1 17 0.85 0.09 0.06 15 0.85 0.10 0.05 3 1 2.3.9切削用量以及基本时间定额的确定 工序Ⅵ 粗铣?22上端面A （1） 切削深度 ap?4mm。

（2） 进给量的确定 此工序选择YG6硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，D1=70mm，d=27mm，L=36mm，L1=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-146，得

fz[2]

?0.20?0.09mm/z 取fz=0.20mm/r f?0.20?10?2mm/r。

（3） 切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187-220，根据《机械加工工艺师手册》

[10]

表30-23，选择切削速度vc=65m/min。

第 16 页 共 36 页

气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

计算主轴转速n?65?10003.14?80?258r/min，查《机械制造基础课程设计基础教程》

255?3.14?801000?64m/min[3]

表4-18得n=255r/min，然后计算实际vc?（4）基本时间的确定 铣削常用符号如下： z——铣刀齿数

fz——铣刀每齿的进给量，mm/z fMz——工作台的水平进给量，mm/min

fM——工作台的进给量，mm/min，fM?fznz

ae——铣削宽度，mm

ap——铣削深度，mm

d——铣刀直径，mm

查《机械制造技术基础课程设计指南》表2-28得此工序机动时间计算公式：

[2]

Tj?l?l1?l2fMz

根据铣床的数据，主轴转速n=255r/min，工作台进给量

fM=fz?z?n?0.2?10?255?510mm/min。

根据机床说明书取fM=480mm/min；切削加工面L=22mm 根据《机械加工工艺师手册》

Tj?l?l1?l2fMz?29480[10]

，表30-9查得l1?l2=7，

?0.06min。

工序Ⅴ 加工36mm下端面 1.工步一 粗铣36mm下底面C （1）切削深度 ap?3mm。

（2）进给量的确定 此工序选择YG6硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，D1=70mm，d=27mm，L=36mm，L1=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-146，得

fz[2]

?0.20?0.09mm/z 取fz=0.20mm/r f?0.20?10?2mm/r。

第 17 页 共 36 页

气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

（3）切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187-220，根据《机械加工工艺师手册》

[10]

表30-23，选择切削速度vc=65m/min。

?258r/min计算主轴转速n?[3]

65?10003.14?80，查《机械制造技术基础课程设计指导教程》

255?3.14?801000?64m/min表4-18得n=255r/min，然后计算实际vc?

（4） 基本时间的确定 根据铣床的数据，主轴转速n=255r/min，工作台进给量

fM=fz?z?n?0.2?10?255?510mm/min

根据机床说明书取fM=480mm/min；切削加工面L=36mm 根据《机械加工工艺师手册》

Tj?l?l1?l2fMz?43480?0.08min[10]

，表30-9查得l1?l2=7，

。

2.工步二 半精铣36mm下底面C （1）切削深度 ap?1mm。

（2）进给量的确定 此工序选择YG8硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，D1=70mm，d=27mm，L=36mm，L1=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,取fz=0.10mm/r，f?0.10?10?1mm/r 。

（3）切削速度的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-157

vc=124m/min，计算主轴转速n?[3]

[2]

124?10003.14?80?495r/min，查《机械制造技术基础课

程设计指导教程》机床主轴转速表，确定n=490r/min，再计算实际切削速度

vc?490?3.14?801000?123m/min

（4）基本时间的确定 根据铣床的数据，主轴转速n=490r/min，工作台进给量

fM=fz?z?n?0.1?10?490?490mm/min

根据机床说明书取fM=480mm/min；切削加工面L=36mm 根据《机械加工工艺师手册》

Tj?l?l1?l2fMz?43480?0.08min

[10]

，表30-9查得l1?l2=7，

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气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

工序Ⅵ 钻?11通孔

（1） 切削深度 ap?11mm。

（2） 进给量和切削速度的确定 选硬质合金钻头直柄麻花钻，钻头参数如下：

d?11mm,L?142mm,L1?94mm，查《机械制造技术基础课程设计指南》

[2]

表5-134，

f?0.08~0.16mm/r，取f?0.1mm/r，vc?50~70m/min，取vc?60m/min，根据上

60?10003.14?11?1737r/min面数据，计算主轴转速n?，查立式钻床Z525主轴转速表，取

?47m/minn=1360r/min，计算实际切削速度，vc?1360?3.14?111000。

[2]

（3） 基本时间的确定，首先查《机械制造技术基础课程设计指南》表2-26，查得钻削机动时间计算公式，Tj?l?l1?l2f?n，l1?D2cot???(1~2)，l2=（1~4），

钻孔深度l?39mm，l1?3，l2?5，所以Tj?工序Ⅶ 粗铣以及半精铣端面 1.工步一 粗铣?28前端面F （1） 切削深度 ap?3mm。

l?l1?l2f?n?471360?0.1?0.34min.

（2） 进给量的确定 此工序选择YG6硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，D1=70mm，d=27mm，L=36mm，L1=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-146，得

fz[2]

?0.20?0.09mm/z 取fz=0.20mm/r f?0.20?10?2mm/r。

（3） 切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187-220，根据《机械加工工艺师手册》

[10]

表30-23，选择切削速度vc=65m/min。

?258r/min计算主轴转速n?[3]

65?10003.14?80，查《机械制造技术基础课程设计指导教程》

255?3.14?801000?64m/min[2]

表4-18得n=255r/min，然后计算实际vc?。

（4）基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》表2-28得此工序机动时间计算公式：

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气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

Tj?l?l1?l2fMz

根据铣床的数据，主轴转速n=255r/min，工作台进给量

fM=fz?z?n?0.2?10?255?510mm/min。

根据机床说明书取fM=480mm/min；切削加工面L=28mm 根据《机械加工工艺师手册》

Tj?l?l1?l2fMz?35480[10]

，表30-9查得l1?l2=7，

?0.07min。

2. 工步二 粗铣?26前端面I （1） 切削深度 ap?4mm。

（2） 进给量的确定 此工序选择YG6硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，D1=70mm，d=27mm，L=36mm，L1=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-146，得

fz[2]

?0.20?0.09mm/z 取fz=0.20mm/r f?0.20?10?2mm/r。

（3） 切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187-220，根据《机械加工工艺师手册》

n?65?10003.14?80[10]

表30-23，选择切削速度vc=65m/min。计算主轴转速，查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-18得

255?3.14?801000?64m/min[3]

?258r/minn=255r/min，然后计算实际vc?。

[2]

（4） 基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》表2-28得此工序机动时间计算公式：

Tj?l?l1?l2fMz

根据铣床的数据，主轴转速n=255r/min，工作台进给量

fM=fz?z?n?0.2?10?255?510mm/min

根据机床说明书取fM=480mm/min；切削加工面L=26mm 根据《机械加工工艺师手册》

[10]

，表30-9查得l1?l2=7，

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Tj?l?l1?l2fMz?33480?0.07min

3. 工步三 半精铣?28前端面F （1） 切削深度 ap?1mm。

（2） 进给量的确定 此工序选择YG6硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，D1=70mm，d=27mm，L=36mm，L1=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-146，得

fz[2]

?0.20?0.09mm/z 取fz=0.20mm/r f?0.20?10?2mm/r。

（3） 切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187-220，根据《机械加工工艺师手册》

n?65?10003.14?80[10]

表30-23，选择切削速度vc=65m/min。计算主轴转速，查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-18得

255?3.14?801000?64m/min[3]

?258r/minn=255r/min，然后计算实际vc?。

[2]

（4） 基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》表2-28得此工序机动时间计算公式：

Tj?l?l1?l2fMz

根据铣床的数据，主轴转速n=255r/min，工作台进给量

fM=fz?z?n?0.2?10?255?510mm/min

根据机床说明书取fM=480mm/min；切削加工面L=28mm 根据《机械加工工艺师手册》

Tj?l?l1?l2fMz?35480?0.07min

[10]

，表30-9查得l1?l2=7，

工序Ⅷ 粗铣以及半精铣端面 1. 工步一 粗铣?26后端面J （1） 切削深度 ap?4mm。

（2） 进给量的确定 此工序选择YG6硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，D1=70mm，d=27mm，L=36mm，L1=30mm，齿数z=10，根据所

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选择的X61卧式铣床功率为4KW,查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-146，得

fz[2]

?0.20?0.09mm/z 取fz=0.20mm/r f?0.20?10?2mm/r。

（3） 切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187-220，根据《机械加工工艺师手册》

n?65?10003.14?80[10]

表30-23，选择切削速度vc=65m/min。计算主轴转速，查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-18得

255?3.14?801000?64m/min[3]

?258r/minn=255r/min，然后计算实际vc?。

[2]

（4） 基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》表2-28得此工序机动时间计算公式：

Tj?l?l1?l2fMz

根据铣床的数据，主轴转速n=255r/min，工作台进给量

fM=fz?z?n?0.2?10?255?510mm/min

根据机床说明书取fM=480mm/min；切削加工面L=26mm 根据《机械加工工艺师手册》

Tj?l?l1?l2fMz?33480?0.07min

[10]

，表30-9查得l1?l2=7，

2. 工步二 粗铣?28后端面G （1） 切削深度 ap?3mm。

（2） 进给量的确定 此工序选择YG6硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，D1=70mm，d=27mm，L=36mm，L1=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-146，得

fz[2]

?0.20?0.09mm/z 取fz=0.20mm/r f?0.20?10?2mm/r。

（3） 切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187-220，根据《机械加工工艺师手册》

[10]

表30-23，选择切削速度vc=65m/min。计算主轴转速

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气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

n?65?10003.14?80?258r/min，查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表4-18得

255?3.14?801000?64m/min[3]

n=255r/min，然后计算实际vc?。

[2]

（4） 基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》表2-28得此工序机动时间计算公式：

Tj?l?l1?l2fMz

根据铣床的数据，主轴转速n=255r/min，工作台进给量

fM=fz?z?n?0.2?10?255?510mm/min

根据机床说明书取fM=480mm/min；切削加工面L=28mm 根据《机械加工工艺师手册》

Tj?l?l1?l2fMz?35480?0.07min

[10]

，表30-9查得l1?l2=7，

3.工步三 半精铣?28后端面G （1） 切削深度 ap?1mm。

（2） 进给量的确定 此工序选择YG6硬质合金端铣刀，查表选择硬质合金端铣刀的具体参数如下：D=80mm，D1=70mm，d=27mm，L=36mm，L1=30mm，齿数z=10，根据所选择的X61卧式铣床功率为4KW,查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-146，得

fz[2]

?0.20?0.09mm/z 取fz=0.20mm/r f?0.20?10?2mm/r。

（3） 切削速度的确定 根据所知的工件材料为HT200,硬度HBS187-220，根据《机械加工工艺师手册》

n?65?10003.14?80[10]

表30-23，选择切削速度vc=65m/min。计算主轴转速，查《机械制造基础课程设计基础教程》表4-18得

255?3.14?801000?64m/min[3]

?258r/minn=255r/min，然后计算实际vc?。

[2]

（4） 基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》表2-28得此工序机动时间计算公式：

Tj?l?l1?l2fMz

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气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

根据铣床的数据，主轴转速n=255r/min，工作台进给量

fM=fz?z?n?0.2?10?255?510mm/min

根据机床说明书取fM=480mm/min；切削加工面L=28mm 根据《机械加工工艺师手册》

Tj?l?l1?l2fMz?35480[10]

，表30-9查得l1?l2=7，

?0.07min

工序Ⅸ 钻→扩→粗铰→精铰?18的孔 1. 工步一 钻?17的通孔 （1） 切削深度ap?17mm。

（2） 进给量和切削速度的确定 根据此孔最终要求的表面粗糙度的要求，确定钻头为硬质合金直柄麻花钻，查表选择如下参数钻头：d?17mm,l?184mm,l1?125mm，查表《机械制造技术基础课程设计指南》表5-134，查得，f?0.08~0.16mm/r，取

f?0.1mm/rn?60?10003.14?17[2]

，查得vc?50~70m/min，vc?60m/min，根据以上数据计算主轴转速

?1124r/min，查《机械加工工艺师手册》

[10]

表10-2，查TX617卧式镗床

1000?53m/min[2]

主轴转速表，取n?1000r/min，再计算实际切削速度vc?1000?3.14?17。

（3） 基本时间的确定 首先查《机械制造技术基础课程设计指南》表2-26，查得钻削机动时间计算公式，Tj?l?l1?l2f?n，l1?D2cot???(1~2)，l2[10]

=（1~4），钻孔

深度l?37mm，l1?3，l2?5，见《机械加工工艺师手册》

Tj?l?l1?l2f?n?451360?0.1?0.33min.

表28-42，所以

2. 工步二 扩孔至?17.85 （1） 切削深度ap?0.85mm

（2） 进给量和切削速度的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-87，确定扩孔钻为YG8硬质合金直柄麻花钻，选d?17.75mm,l?191mm,l1?130mm，查《机

第 24 页 共 36 页

[2]

气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

械制造技术基础课程设计指南》表5-128，查得f?0.9~1.1mm/r，取f?1mm/r，再查《机械加工工艺师手册》转速，n?59?10003.14?17.85[10]

[2]

表28-33，确定vc?59m/min，根据以上数据计算主轴，查《机械加工工艺师手册》

[10]

?1052r/min表10-2，查TX617

卧式镗床主轴转速表，取n?1000r/min，再计算实际切削速度

vc?1000?3.14?17.851000?56m/min。

[3]

（3） 基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-26，得扩孔，铰孔工序下的机动时间计算公式：Tj?l?l1?l2f?n，l1?D?d12cot???(1~2)，

[10]

l2?2~4mm，扩通孔长度l?37,l1?4,l2?3，见《机械加工工艺师手册》

表28-42，

Tj?l?l1?l2f?n?441000?0.1?0.44min.

3. 工步三 粗铰至?17.94 （1） 切削深度ap?0.09mm。

（2） 进给量和切削速度的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-93，确定钻头为硬质合金直柄机用铰刀，参数如下d?18mm,L?182mm,l?56mm，查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-136，查得进给量f?0.2~0.4mm/r，取

f?0.2mm/r，因为此工步为粗铰，查得vc?60~80m/min[2]

[2]

，取vc?60m/min，根据以

[10]

上数据计算主轴转速n?1000?3.14?18100060?10003.14?18?1061r/min，查《机械加工工艺师手册》表10-2，

查TX617卧式镗床主轴转速表，取n?1000r/min，再根据主轴转速计算实际的切削速度vc??56m/min。

[3]

（3） 基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-26，得扩孔，铰孔工序下的机动时间计算公式：Tj?l?l1?l2f?n，l1?D?d12cot???(1~2)，

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气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

l2?2~4mm，扩通孔长度l?37,l1?3,l2?3，见《机械加工工艺师手册》

[10]

表28-42，

Tj?l?l1?l2f?n?431000?0.1?0.43min.

4. 工步四 精铰至?18H9 （1） 切削深度ap?0.06mm。

（2） 进给量和切削速度的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-93，确定钻头为硬质合金直柄机用铰刀，参数如下d?18mm,L?182mm,l?56mm，查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-136，查得进给量f?0.2~0.4mm/r，取

f?0.2mm/r，因为此工步为精铰，查得vc?6~10m/min[2]

[2]

，取vc?6m/min，根据以上

[10]

数据计算主轴转速n?80?3.14?1810006?10003.14?18?106.2r/min，查《机械加工工艺师手册》表10-2，

查TX617卧式镗床主轴转速表，取n?80r/min，再根据主轴转速计算实际的切削速度

vc??4.5m/min。

[3]

（3） 基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-26，得扩孔，铰孔工序下的机动时间计算公式：Tj?l?l1?l2f?n，l1?D?d12cot???(1~2)，

[10]

l2?2~4mm，扩通孔长度l?37,l1?4,l2?3，见《机械加工工艺师手册》

表28-42，

Tj?l?l1?l2f?n?4480?0.1?5.5min.

工序Ⅹ 钻→扩→粗铰→精铰?16的孔 1. 工步一 钻?15的通孔 （1） 切削深度ap?15mm。

（2） 进给量和切削速度的确定 根据此孔最终要求的表面粗糙度的要求，确定钻头为硬质合金直柄麻花钻，查表选择如下参数钻头：d?15mm,l?169mm,l1?114mm，查表《机械制造技术基础课程设计指南》表5-134，查得，f?0.08~0.16mm/r，取

f?0.1mm/r[2]

，查得vc?50~70m/min，vc?60m/min，根据以上数据计算主轴转速

第 26 页 共 36 页

气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

n?60?10003.14?15?1273r/min，查《机械加工工艺师手册》

[10]

表10-2，查TX617卧式镗床

?47m/min[2]

主轴转速表，取n?1000r/min，再计算实际切削速度vc?1000?3.14?151000。

（3） 基本时间的确定 首先查《机械制造技术基础课程设计指南》表2-26，查得钻削机动时间计算公式，Tj?l?l1?l2f?n，l1?D2cot???(1~2)，l2[10]

=（1~4），钻孔

深度l?16mm，l1?3，l2?4，见《机械加工工艺师手册》

Tj?l?l1?l2f?n?231360?0.1?0.17min.

表28-42，所以

2. 工步二 扩孔至?15.85 （1） 切削深度ap?0.85mm。

（2） 进给量和切削速度的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-87，确定扩孔钻为YG8硬质合金直柄麻花钻，选d??17.75mm,l?178mm,l1?120mm，查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-128，查得f?0.9~1.1mm/r，取f?0.9mm/r，再查《机械加工工艺师手册》转速，n?52?10003.14?15.85[10]

[2]

[2]

表28-33，确定vc?52m/min，根据以上数据计算主轴，查《机械加工工艺师手册》

[10]

?1051r/min表10-2，查TX617

卧式镗床主轴转速表，取n?1000r/min，再计算实际切削速度

vc?1000?3.14?15.851000?49m/min。

[3]

（3） 基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-26，得扩孔，铰孔工序下的机动时间计算公式：Tj?l?l1?l2f?n，l1?D?d12cot???(1~2)，

l2?2~4mm，扩通孔长度l?16,l1?4,l2?3，见《机械加工工艺师手册》表

28-42，

Tj?l?l1?l2f?n?231000?0.1?0.23min.

3. 工步三 粗铰至?15.95 （1） 切削深度ap?0.1mm。

第 27 页 共 36 页

气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

（2） 进给量和切削速度的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-93，确定钻头为硬质合金直柄机用铰刀，参数如下d??16mm,L?170mm,l?52mm，查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-136，查得进给量f?0.2~0.4mm/r，取

f?0.2mm/r，因为此工步为粗铰，查得vc?60~80m/min[2]

[2]

，取vc?60m/min，根据以

[10]

上数据计算主轴转速n?1000?3.14?16100060?10003.14?16?1194r/min，查《机械加工工艺师手册》表10-2，

查TX617卧式镗床主轴转速表，取n?1000r/min，再根据主轴转速计算实际的切削速度vc??50m/min。

[3]

（3） 基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指导教程》表2-26，得扩孔，铰孔工序下的机动时间计算公式：Tj?l2?2~4mm，扩通孔长度l?16,l1?3,l2?3l?l1?l2f?n，l1?D?d12cot???(1~2)，

[10]

，见《机械加工工艺师手册》表28-42，

Tj?l?l1?l2f?n?221000?0.1?0.22min.

4. 工步四 精铰至?18H9 （1） 切削深度ap?0.05mm。

（2） 进给量和切削速度的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-93，确定钻头为硬质合金直柄机用铰刀，参数如下d?16mm,L?195mm,l?60mm，查《机械制造技术基础课程设计指南》表5-136，查得进给量f?0.2~0.4mm/r，取

f?0.2mm/r，因为此工步为精铰，查得vc?6~10m/min[2]

[2]

，取vc?6m/min，根据以上

[10]

数据计算主轴转速n?125?3.14?1610006?10003.14?16?119.2r/min，查《机械加工工艺师手册》表10-2，

查TX617卧式镗床主轴转速表，取n?125r/min，再根据主轴转速计算实际的切削速度

vc??6.28m/min。

[2]

（3） 基本时间的确定 查《机械制造技术基础课程设计指南》表2-26，得扩孔，铰孔工序下的机动时间计算公式：Tj?l?l1?l2f?n，l1?D?d12cot???(1~2)，

第 28 页 共 36 页

气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

l2?2~4mm，扩通孔长度l?16,l1?4,l2?3，见《机械加工工艺师手册》

[10]

表28-42，

Tj?l?l1?l2f?n?13125?0.1?1.04min.

工序Ⅺ 钻?3偏100内孔 （1） 切削深度ap?3mm

（2） 进给量和切削速度的确定 根据此孔最终要求的表面粗糙度的要求，确定钻头为硬质合金直柄麻花钻，查表选择如下参数钻头：d?3mm,l?61mm,l1?33mm，查表《机械制造技术基础课程设计指南》表5-134，查得，f?0.04~0.08mm/r，取

f?0.05mm/rn?40?10003.14?3[2]

，查得vc?40~60m/min，vc?40m/min，根据以上数据计算主轴转速

Z525立式钻床主轴转速表，取n?1360r/min，再计算实

。

[2]

?4246r/min，查1360?3.14?31000际切削速度vc??12.8m/min（3） 基本时间的确定 首先查《机械制造技术基础课程设计指南》表2-26，查得钻削机动时间计算公式，Tj?l?l1?l2f?n，l1?D2cot???(1~2)，l2[10]

=（1~4），钻孔

深度l?39mm，l1?3，l2?4，见《机械加工工艺师手册》

Tj?l?l1?l2f?n?461360?0.1?0.33min.

表28-42，所以

第 29 页 共 36 页

气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

3 气门摇臂轴支座零件专用夹具的设计

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。

?0.027经过分析并与指导老师协商，决定设计第Ⅸ，Ⅹ道工序——加工?180通孔和

?160?0.11通孔专用夹具，本夹具将用于TX217卧式钻床，刀具为直柄麻花钻，扩钻，机用

铰刀。

3.1 确定夹具的结构方案 3.1.1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。

图3.1 气门摇臂轴支座主要形位尺寸

本两道工序可以在同一夹具上加工完成，如图，工序加工要求保证的位置精度主要是两加工孔中心距尺寸（56±0.05）mm及平行度公差0.05mm，还有?18孔与底面尺寸（24±0.03）mm以及?16孔与底面尺寸（49±0.05）mm。根据基准重合原则，应选择?11孔和地面为主要定位基准，即工序简图中所规定的定位基准是恰当的。定位元件选择一个长定心轴，定心轴与定位孔的配合尺寸为?11H7g6?0.0180.006（定位孔?110，定心轴?11?，?0.017）

定心轴下端与夹具体底板上孔的配合尺寸为?10?0.030H7r6?0.018（底板孔?100，定心轴底端

?10?0.019），定心轴上端部分为螺杆，用六角螺母加紧。对于工序尺寸（56±0.05）mm而

言，定位基准与工序基准重合误差?jb?0，由于定位副制造误差引起的定位误差

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气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

?jw?0.018?0.017?0.035。?dw??jb??jw?0?0.035?0.035，因此定位误差小于该工

序尺寸（56±0.05）mm制造公差0.10mm的1/2，因此上述方案可行。定位方案以及定位结构图如下：

图3.2 工序定位方案图

图3.3 工序定位结构图

第 31 页 共 36 页

气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

3.1.2 确定导向装置

本工序两孔加工的精度要求较高，采用一次装夹完成钻，扩，粗铰，精铰4个

工步的加工，故此夹具采用与孔尺寸相对应的快换钻套做导向元件，相应的卧式镗床上面采用快换夹头。

图3.4 导向装置结构图

如图所示，两衬套与快换钻套间的配合尺寸为?26合尺寸为?35F7n6F7m6，衬套与钻模板之间的配

。

3.1.3 确定夹紧机构

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，在此工序夹具中选择螺旋夹紧机构夹紧工件。如下图所示，在定心轴上直接做出一段螺杆，装夹工件时，先将工件定位孔装入带有螺母的定心轴上，实现定位，然后在工件与螺母之间插上开口垫圈，最后拧紧螺母压紧工件。

图3.5 工序夹紧机构图

3.1.4 确定辅助定位装置

为了减小加工时工件的变形，保证加工时工艺系统的刚度，?26后端面处增加辅

助支承，具体机构图如下：

第 32 页 共 36 页

气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

图3.6 辅助定位装置图

3.2设计夹具体

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，因为是在卧式镗床上使用，夹具安装在工作台上直接用钻套找正并用压板固定，故只需在夹具体上留出压板压紧的位置即可，不需专门的夹具与机床的定位连接元件。钻模板和夹具体一起用4根螺栓固连。夹具体上表面与其他元件接触的部位均做成等高的凸台以减少加工面积，夹具体底部设计成周边接触的形式以改善接触状况，提高安装的稳定性。

3.3 在夹具装配图上标注尺寸、配合及技术要求

图3.7 夹具装配图正视图

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气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

图3.8 夹具装配图俯视图

图3.9 夹具装配图局部视图一

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气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

图3.10 夹具装配图局部视图二

（1）根据零件图上两孔间中心距的要求，确定两钻套中心线之间的尺寸为（56±0.025）mm，其公差值取为零件相应尺寸（56±0.05）mm的公差值的1/2～1/5；

（2）为保证两孔与零件底面的平行度公差为0.05，夹具中，两钻套轴线与夹具底板上端面的平行度取为0.05；

（3）标注配合尺寸：?35F7n6，?26F7m6，?11H7g6，?10H7r6和?16H7r6

总结

到此为止，在自己三个月的努力后顺利完成了气门摇臂轴支座的机械制造工艺及其夹具设计。从刚开始对制造工艺只有一点感性认识到现在已熟悉制造工艺的国内外现状及趋势，能对工件确定合理的工艺方案，对零件的设计制造，机床设备的选用，机械零件的选用及零件加工工艺过程的说明有了较为深刻的领会，同时对根据加工工艺设计相应的夹具体也较清楚。

在本次设计中，要用到许多基础理论，由于有些知识已经遗忘，这使我们要重新温习知识，因此设计之前就对大学里面所涉及到的有关该课题的课程认真的复习了一遍，开始对本课题的设计任务有了大致的了解，并也有了设计的感觉。同时，由于设计的需要，要查阅并收集大量关于机械制造方面的文献，进而对这些文献进行分析和总结，这些都提高了我们对于专业知识的综合运用能力和分析解决实际问题的能力。通过本次设计还使我更深切地感受到了团队的力量，在与同学们的讨论中发现问题并及时解决问题，这些使我们相互之间的沟通协调能力得到了提高，团队合作精神也得到了增强。可以说，毕业设计体现了我们大学四年所学的大部分知识，也检验了我们的综合素质和实际能力。同时也跨出了我的工程师之路的第一步。

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气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

虽然本次设计我很努力去做，但还是存在一些不足：

（1）我对机械工艺规程设计理论方面的知识还没有十分扎实，对并没有投入生产，在实际生产中的产品，还要根据生产部门的设备，要求等，考虑零件的结构，精度和余量，难免会有我们现在没有考虑周全的内容。

（2）对零件热处理方式及夹具的设计把握不准，其主要原因是对零件的了解不足，没有在真正的实践，而且没有见过实体，一些细节部分没有掌握好。

（3）夹具设计是本次设计中最大的拦路虎，虽然课题要求我们只要选择其中之一工序进行夹具设计，但是夹具设计过程中遇到的问题是最多的，特别是对各机构的选用，既要达到局部要求，又要配合整体要求。因此我以后必定会再这方面多下苦功。

因此，在以后的学习工作中，我要从以下方面来提高自己，解决设计中存在的问题。多学习相关的知识，关注前沿的科学技术，拓宽知识面，尽量进行实践，以便设计时能够在保证成本的前提下，较好地利用其本身

参考文献

1.王先逵 主编.机械制造工艺学[M].北京：机械工业出版社，2006

2.崇 凯 主编. 机械制造技术基础课程设计指南[M].北京：化学工业出版社，2006

3.邹 青 主编.机械制造技术基础课程设计指导教程[M].北京：机械工业出版社，2004

4.孙丽媛 主编.机械制造工艺及专用夹具设计指导[M].北京：冶金工业出版社，2007

5.郭克希 主编.机械制图.机械类、近机类[M].北京：机械工业出版社，2004

6.徐学林 主编.互换性与测量技术基础[M].长沙：湖南大学出版社，2007

7.吴宗泽 罗圣国 主编.机械设计课程设计手册[M].北京：高等教育出版社，2006

8.余光国 马俊 主编.机床夹具设计[M].重庆：重庆大学出版社，1995

9.程绪琦 主编.AutoCAD2008中文标准教程[M].北京：电子工业出版社，2008.4

10.杨叔子 主编.机械加工工艺师手册[M].北京：机械工业出版社，2001.8

11.邓文英 主编.金属工艺学 上册[M].北京：高等教育出版社，2001

12.邓文英 主编.金属工艺学 下册[M].北京：高等教育出版社，2001

13.李益民 主编.机械制造工艺设计简明手册[M].北京：机械工业出版社，1994.7

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气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计

虽然本次设计我很努力去做，但还是存在一些不足：

（1）我对机械工艺规程设计理论方面的知识还没有十分扎实，对并没有投入生产，在实际生产中的产品，还要根据生产部门的设备，要求等，考虑零件的结构，精度和余量，难免会有我们现在没有考虑周全的内容。

（2）对零件热处理方式及夹具的设计把握不准，其主要原因是对零件的了解不足，没有在真正的实践，而且没有见过实体，一些细节部分没有掌握好。

（3）夹具设计是本次设计中最大的拦路虎，虽然课题要求我们只要选择其中之一工序进行夹具设计，但是夹具设计过程中遇到的问题是最多的，特别是对各机构的选用，既要达到局部要求，又要配合整体要求。因此我以后必定会再这方面多下苦功。

因此，在以后的学习工作中，我要从以下方面来提高自己，解决设计中存在的问题。多学习相关的知识，关注前沿的科学技术，拓宽知识面，尽量进行实践，以便设计时能够在保证成本的前提下，较好地利用其本身

参考文献

1.王先逵 主编.机械制造工艺学[M].北京：机械工业出版社，2006

2.崇 凯 主编. 机械制造技术基础课程设计指南[M].北京：化学工业出版社，2006

3.邹 青 主编.机械制造技术基础课程设计指导教程[M].北京：机械工业出版社，2004

4.孙丽媛 主编.机械制造工艺及专用夹具设计指导[M].北京：冶金工业出版社，2007

5.郭克希 主编.机械制图.机械类、近机类[M].北京：机械工业出版社，2004

6.徐学林 主编.互换性与测量技术基础[M].长沙：湖南大学出版社，2007

7.吴宗泽 罗圣国 主编.机械设计课程设计手册[M].北京：高等教育出版社，2006

8.余光国 马俊 主编.机床夹具设计[M].重庆：重庆大学出版社，1995

9.程绪琦 主编.AutoCAD2008中文标准教程[M].北京：电子工业出版社，2008.4

10.杨叔子 主编.机械加工工艺师手册[M].北京：机械工业出版社，2001.8

11.邓文英 主编.金属工艺学 上册[M].北京：高等教育出版社，2001

12.邓文英 主编.金属工艺学 下册[M].北京：高等教育出版社，2001

13.李益民 主编.机械制造工艺设计简明手册[M].北京：机械工业出版社，1994.7

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本文来源：https://www.bwwdw.com/article/6jqg.html