气门摇杆轴支座零件机械加工工艺及其典型夹具设计Word下载.docx

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1绪论1

1.1题目背景及研究意义1

1.2国内外相关研究情况2

1.3本课题主要内容和拟采用的研究方案3

2零件的分析5

2.1零件的作用5

2.2零件的结构分析5

2.2零件的工艺分析6

2.3零件的生产类型6

3机械加工工艺规程设计8

3.1确定毛坯的制造形式8

3.2定位基准的选择8

3.3制定机械加工工艺路线9

3.4工艺方案的比较与分析9

3.5机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定10

3.6选择加工设备及刀、夹、量具11

3.7确定切削用量及基本工时11

4铣50底面的夹具设计19

4.1铣床夹具设计特点19

4.2定位部分设计20

4.2.1问题的提出20

4.2.2定位基准点的选择20

4.2.3定位元件的设计20

4.3切削力及夹紧力的计算20

4.4定向键与对刀装置设计22

4.5夹具设计及操作简要说明23

5粗车、半精车、精车Φ32两端面的夹具设计24

5.1车床夹具设计特点24

5.2定位部分设计25

5.2.1问题提出25

5.2.2定位基准的选择25

5.2.3定位元件的设计25

5.3切削力和夹紧力的计算25

5.4夹具设计及简要操作说明25

6钻2×

Φ13通孔夹具设计26

6.1钻床夹具的设计特点26

6.2问题的提出27

6.3定位基准的选择27

6.4定位元件的设计27

6.5切削力和夹紧力的计算27

6.6定位误差分析28

6.7夹具设计及简要操作说明28

7结论29

参考文献30

致谢31

毕业设计（论文）知识产权声明32

毕业设计（论文）独创性声明33

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一九八五六三九七五五

1绪论

1.1题目背景和研究意义

制造业是一个国家的立国之本，是一个国家的民族产业和支柱产业，也是反映一个国家经济实力的重要标志，是为国家创造财富的重要产业。

制造技术支持着制造业的发展，当今制造技术的发展使传统制造业革新了他原来的面目，制造工艺与夹具同样取得了较快发展。

所谓工艺，是使各种原材料、半成品成为产品的方法和过程。

进行机械加工工艺设计是保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备，计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。

机械零件加工精度是机械零件加工质量的核心部分。

零件的加工精度是指零件完工后的实际几何参数（尺寸、形状和相互位置）对理想几何参数的符合程度，符合程度越高。

机械加工工艺对加工精度的影响主要体现在加工工艺的受力变形、加工工艺的几何精度以及工艺系统的热变形三个方面。

加工精度包括：

尺寸精度，形状精度，位置精度。

提高加工及高度的措施归纳为：

减少误差法；

误差补偿法（误差抵消法）；

误差转移法；

就地加工法；

误差平均法[1]。

夹具的出现可靠地保证加工精度，提高整体工作效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。

机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重要组成部分，是保证产品质量和提高劳动生产率的一项重要技术措施。

在设计过程中应深人实际，进行调查研究，吸取国内外的先进技术，制定出合理的设计方案，再进行具体的设计。

夹具是制造系统的重要组成部分，是机械制造中的一项重要工艺装备。

工件在机床上进行加工时，为了保证加工精度和提高生产效率，必须使工件相对刀具占有正确位置，完成之一功能的辅助装置成为机床夹具。

它的主要用于保证产品的加工质量、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等。

不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。

因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以扩大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提下提高效率、降低成本。

当今激烈的市场竞争和企业信息化的要求，企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。

机床夹具按其使用范围可分为以下五种基本类型：

1）通用夹具通用夹具

具有一定的通用性。

2）专用夹具专用夹具是针对某一种工件的某一个工序而

专门设计的。

3）通用可调整夹具和成组夹具通用可调整夹具和成组夹具的特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整，以适应不同零件的加工。

4）组合夹具组合夹具是由一套完全标准化的元件，根据零件的加工要求拼装而成的夹具[3]。

组合夹具的适用范围可以从不同角度来谈:

从产品的批量来看，组合夹具最适于新产品研制、试制、单件和小批量生产。

因此，对于产品变化频繁、该型周期短、产品类型多的企业选用组合夹具最为适宜，能收到最显著的经济效果；

从加工工序来看，组合夹具应用极为广泛，它可以方便的组成各类机床使用的夹具；

从加工工件的几何形状和尺寸看，组合夹具一般不受工件形状的限制。

工件的工艺分析及夹具设计是工艺工程师必备的专业素质。

这次设计使我们能综合运用了械制图学，机械设计，机械制造工程学，互换性与测量技术中的基本理论和方法独立地分析和解决工艺与夹具设计中的问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（气门摇杆轴支座）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成家具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册，图表等技术资料及编写技术文件技能的一次中和性实践机会，为今后从事的工作打下良好的基础。

1.2国内外相关研究情况

迄今为止，夹具仍是机电产品制造中必不可缺的四大工具（刀具、夹具、量具、模具）之一。

夹具在国内外也正在逐渐形成一个依附于机床业或独立的小行业。

1.2.1国内夹具发展史

我国国内的夹具始于20世纪60年代，当时建立了面向机械行业的天津组合夹具厂，和面向航空工业的保定向阳机械厂，以后又建立了数个生产组合夹具元件的工厂。

在当时曾达到全国年产组合夹具元件800万件的水平。

20世纪80年代以后，两厂又各自独立开发了适合NC机床、加工中心的孔系组合夹具系统，不仅满足了我国国内的需求，还出口到美国等国家。

当前我国每年尚需进口不少NC机床、加工中心，而由国外配套孔系夹具，价格非常昂贵，现大都由国内配套，节约了大量外汇[5]。

1.2.2国外夹具发展史

从国际上看俄国、德国和美国是组合夹具的主要生产国。

当前国际上的夹具企业均为中小企业，专用夹具、可调整夹具主要接受本地区和国内订货，而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的一个品种。

有关夹具和组合夹具的产值和贸易额尚缺乏统计资料，但欧美市场上一套用于加工中心的夹具，而组合夹具的大型基础件尤其昂贵。

由于我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比的优势，随着我国加入WTO和制造业全球一体化的趋势，特别是电子商务的日益发展，其中蕴藏着很大的商机，具有进一步扩大出口良好前景[16]。

1.2.3国内外机床夹具发展现状

研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85％左右。

现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。

然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂，里约拥有数千甚至近万套专用夹具；

另一方面，在多品种生产的企业中，每隔3~4年就要更新50~80％左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为10~20％左右。

特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：

1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；

2）能装夹一组具有相似性特征的工件；

3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；

4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；

5）采用以液压等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；

6）提高机床夹具的标准化程度。

总体来说现代机床的发展趋势是：

1）、提高标准化通用化程度。

2）、适应多品种、中小批生产企业的特点，发展可调整夹具，力求缩短生产准备周期，提高经济效果。

3）、发展高效率夹具力求提高劳动生产率，减轻劳动强度4）、机床夹具的发展应向机床工作台技术转移[18]。

1.3本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案

1.3.1课题研究主要内容

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，

mm孔装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆座通过两个Φ13mm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。

汽缸盖内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。

主要研究内容：

1）对所给零件进行工艺分析，并建立该零件三维模型，设计该零件毛坯。

2）、所给零件的工艺分析，计算、编写加工工艺，有数控工序的并编写数控代码。

3）、设计1-2个工序的机床夹具，有定位分析（自由度），夹具的定位误差计算等内容。

4）、绘制各夹具的装配图及部分零件图；

要求各夹具设计合理，符合工程实际。

1.3.2拟采用的研究方案

第一步、零件作用分析和工艺分析。

第二步、零件工艺规程定性设计，包括毛坯制造方法的确定、基准面选择、工艺路线确定。

第三步，零件工艺规程定量设计和计算，包括毛坯尺寸的确定、工艺尺寸、机械加工余量确定、切削用量和基本工时确定。

第四步、夹具设计。

第五步、绘制零件、夹具及装配二维图。

2零件的分析

2.1零件的作用

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。

孔装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆座通过两个Φ13mm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。

气缸盖内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。

这种结构可以减少燃油消耗并改善排放。

零件图见图2.1

图2.1气门摇杆轴支座三维建模

2.2零件的结构分析

该零件是属于箱体零件，典型通过对该零件的重新绘制，知道了得原图的视图正确、完整，尺寸、公差及技术要求齐全。

该零件上主要加工面为上端面，

下端面，左右端面，2×

Φ13mm孔和

mm以及3mm轴向槽的加工。

mm孔的尺寸精度以及下端面与Φ20mm孔的中心轴线的平行度为0.05mm与左右两端面孔的尺寸精度等，直接影响到进气孔与排气门的传动精度及密封，以及2×

Φ13mm孔的尺寸精度，和上下两端面的平行度0.05mm。

2.3零件的工艺分析

由零件毛坯图2.2得知，其材料为HT200，该材料为灰铸铁，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×

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-Φ13mm孔的尺寸精度，以上下两端面的平行度0.05mm。

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

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。

零件毛坯图如图2.2所示

图2.2气门摇杆轴支座毛坯图

2.4零件的生产类型

（2.1）

依设计题目知：

Q=6000台/年，n=2件/台；

结合生产实际，备品率a和废品率b都为4%。

带入公式得该零件的生产纲领

从此结果可知，该零件生产类型为大批生产。