技师研修设计说明书.docx
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技师研修设计说明书
温州机电技师学院
技师研修机械制造工艺
设计说明书
设计题目:
设计“气门摇臂支座”零件机械加工工艺规程及工艺装备设计
专业：
数控技师研修
班级：
2011数控技师研修
（2）
学生姓名：
陈帅
指导教师：
郑瑞芳
设计日期：
2011年3月1日至2011年6月13日
温州机电技师学院
技师研修机械制造工艺设计课题任务书
班级数控技师研修
（2）小组1
一、设计题目
图3-1支座工艺规程及工艺装备设计
二、给定的数据及技术要求
1、产品零件图一张
2、生产条件：
采用通用机床设备加工
3、生产类型：
大批量生产，要求高效性和经济性
三、应完成的任务
1、绘制产品零件图一张
2、编制零件机械加工工艺规程一套
3、工艺装备结构设计装配图一张
4、工艺装备结构设计零件图7张
5、课程设计说明书一份
发题时间：
2011年3月1日
完成时间：
2011年6月13日
指导老师：
郑瑞芳
一.序言........................................3
二.零件的分析...................................5
1）零件的作用................................5
2）零件的工艺分析..............................5
三.工艺规程设计...................................7
1.确定毛坯的制造形式.............................7
2.基面的选择....................................8
3.制订工路线....................................8
四．夹具介绍......................................12
1.问题的提出...................................12
2.夹具的设计...................................12五.归纳夹具组成..................................14
六．夹具的装配...................................15
七．设计心得.....................................16
八．参考文献....................................18
九．致谢……………………………………………………..19
一、序言
本次设计我们在学校完成了在校三年的全部基础课，技术基础课以及专业课之后，并在进行了为时一个学期的技师研修后进行的一个环节，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，同时也是在校学习阶段的最后一个重要的环节，是完成技师基本训练的一个必不可少的过程。
通过技师研修培养了我们综合运用所学知识独立解决本专业一般工程技术问题的能力，树立了正确的设计思想和工作作风。
技师研修是在毕业实习的基础上进行的，根据自己的设计课题，、搜索资料，认真设计。
其目的在于：
1．巩固我们在大学里所学的知识，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.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。
5．通过零件图，装配图绘制，使我们对于CAXA绘图软件的使用能得到进一步的提高。
本次我设计的课题是设计“气门摇臂支座”零件机械加工工艺规程及工艺装备设计，设计正确的夹紧机构，整体结构，加工工艺路线，以及某道工序的夹具。
这次设计涉及到机床，机械加工工艺，公差配合，机械制图及各软件应用等几乎所有的机械专业基础知识。
是一次全面的，系统的检查自己在大学期间对专业知识学习的情况，在整个设计过程中做到严谨认真，一丝不苟的精神，尽量使自己的设计达到理想的水平，通过独立的查找资料，分析，计算完成方案设计，图纸设计和编写技术文件等，设计了这套比较完整的加工工艺路线，使自己对机制专业有了更深刻的认识。
由于经验不足以及水平有限，本次设计难免许多不妥和错误之处，敬请批评指正，以便及时改正。
二、零件的分析
（一）零件的作用
该零件是1105型柴油机中的摇臂结合部的气门摇臂轴支座。
18
mm孔装摇臂轴，轴两端各安装一进、排气气门摇臂。
16
mm孔内装一个减压轴，用于降低气缸内气压，便于启动柴油机，两孔间距56
可以保证减压轴在摇臂上打开气门，实现减压。
该零件
11mm小孔用M10螺杆与气缸相连。
该零件是柴油机气门控制系统的一个重要零件。
图1
（二）零件的工艺分析
分析零件图纸，图纸的各视图清晰，尺寸标注完整，能够表达清楚零件的各部分，技术条件标注合理，表面粗糙度标注合理，尺寸公差标注完整，能够完整表述加工要求。
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。
该零件加工表面分为两种，主要是孔的加工，圆柱端面平面加工。
主要加工部分：
孔加工
该零件共有4个孔要加工，其中
18
、
16
孔加工要求较高，两孔中间距56（±0.05），
18孔中心与底面距离24（±0.03），
16孔中心与底面距离49（±0.05）。
有平行度要求，表面粗糙度1.6，需要精加工，
11的孔直接钻出即可，另斜小孔直接钻出。
面加工
该零件需要加工平面为22x36底面精度要求较高，是后续工序的精基准面，需精加工，上端要求高，粗铣即可。
26圆柱两端面粗铣，
28圆柱两端粗糙度要求3.2，要精铣。
从以上分析知，该零件的加工应先加工面，孔以面为基准。
保证孔中心与底面的距离，平行度。
三、工艺规程设计
（一）、确定毛坯的制造形式
零件材料为HT200，根据选择毛坯应考虑的因素，该零件体积较小、形状不是很复杂，外表面采取不去除材料方法获得粗糙度，由于零件生产类型为成批、大批生产，而砂型铸造生产成本低，设备简单故本零件毛坯采用砂型铸造。
图2毛坯
由于生产类型为成批、大批生产，考虑毛坯生产成本和机械加工成本，毛坯制造方法为砂型铸造，
18、
16孔需要精加工，要留余量，故孔不宜铸出，其余小孔也不铸出。
（二）、基面的选择
基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。
否则，加工工艺过程的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批量报废，使生产无法正常进行。
（1）、粗基准选择：
按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时应以这些不加工表面作粗基准：
若零件有若干个不加工表面时，则应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作为粗基准）。
粗基准选择应为后续加工提供精基准，保证加工面与不加工表面之间的位置要求或合理分配各加工面的余量，对该零件应以要求与余量均匀的重要表面为粗基准，故该零件选择未加工的底面为粗基准加工上端面。
（2）、精基准选择：
应该主要考虑如何保证加工精度和装夹方便，为消除基准不重合误差，应该以设计基准为精基准
（三）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量生产的条件下，可采取万能机床配以专用工、夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。
除此之外，还考虑经济效果，以便降低生产成本。
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
“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，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两个方案如下：
方案1：
工序Ⅰ铸造
工序Ⅰ：
退火
工序Ⅲ：
粗铣
22圆柱端面22X36底面
工序Ⅳ：
精铣22X36底面
工序Ⅴ：
钻、铰
11孔
工序Ⅵ：
粗铣
28、26圆柱两端面
工序Ⅶ：
精铣
28圆柱两端面
工序Ⅷ：
钻、扩、铰
18、16两孔
工序Ⅸ：
钻孔
3
工序Ⅹ：
去锐边毛刺
工序Ⅺ：
检查、入库
方案2：
工序Ⅰ：
铸造
工序Ⅱ：
退火
工序Ⅲ：
粗铣
22圆柱上端面
工序Ⅳ：
粗铣、半精铣22X36底面
工序Ⅴ：
粗铣、半精铣
28圆柱端面、
26圆柱端面
工序Ⅵ：
钻、铰
11孔
工序Ⅶ：
钻、铰
18、16两孔至图样尺寸
工序Ⅷ：
钻
3斜孔
工序Ⅸ：
去锐边毛刺
工序Ⅹ：
检查、入库
两种方案比较
方案一与方案二相对比，方案一在钻
11孔时不好定位，而方案二中先铣
28圆柱端面，可以以
28孔做基准确定
11孔的位置。
四、夹具设计
为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，通常要设计专用夹具。
经过与指导教师协商，决定设计第7道工序——钻
16和
18孔的钻夹具。
本夹具将用于Z525立式钻床。
刀具为
15.8和
17.8的钻头与
16和
18的铰刀。
夹具主要用来钻、铰
16和
18孔，这两个个孔对相对位置都有一定的技术要求。
因此，本道工序加工时不仅要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，而且要保证两孔之间的相对位置精度56±0.05。
（一）夹具设计
1.定位基准选择
由零件图可知，以底平面和
11的孔为定位基准，以夹具体、心轴和辅助支撑来定位，零件的六个自由度都被限制，实现了完全定位。
采用了螺母与开口垫圈夹紧，辅助支撑调节高度，结构设计比较简单紧凑，便于装夹，提高了生产效率。
如图3
图3
定位误差设计
定位误差包括定位基准与设计基准不重合误差和定位基准位移误差。
基准位移误差又可分为是由于工件定位表面不准确所引起的和由于夹具定位元件不准确所引起的两部分。
因为我的定位元件是以
11的孔为基准，采取心轴定位，所以定位基准与设计基准重合，所以不存在基准不重合误差。
3.夹具设计及操作的简要说明：
如上所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率，为此，应首先着眼于采用何种夹紧装置以减少更换工件的辅助时间。
本夹具采用螺旋夹紧装置，只要松开螺母即可取下工件，简便快捷，可以一定程度上减少辅助时间，提高了劳动生产率。
五、工艺、工序卡片及夹具装配图、夹具体、零件图
钻床夹具的工艺卡片、工序卡片、装配图及夹具体零件图如后所示：
设计心得
经过3个月多的技师研修的设计阶段接近尾声，固定式普通钻床夹具设计是我们专业知识综合应用的实践训练，这是我们走向社会从事职业工作前一个必不可少的过程，通过这次组合夹具设计我深深的体会到团结就是力量的真谛。
我认真的进行组合夹具设计，学会了脚踏实地的迈出自己前进的每一步，就是为明天的美好生活在打基础。
在设计中最辛苦的其实是指导老师们，因为我们有了所有问题都会去请教老师，每个老师不仅要带我们一个组还有其他不同的组，每组有一个问题的话老师就要回答好几个问题了多的就是几十个了。
这次设计中要感谢带我们的郑老师，她不厌其烦的对我们的画的图纸进行细致的修改，不断的纠正我们的错误，给出我们许多好的建议和意见，对我们不合理的结构进行改正调整。
在她的指导下我们对我们设计的组合夹具上的定位误差、加工时的切削力、工件装夹时的夹紧力和夹具组合时的夹具总误差的计算等方面取得很大的进步。
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，对并没有投入生产产品缺乏了解，对生产部门的设备和要求等接触不够，对零件的结构、精度和余量的考虑方面，难免会有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，其主要原因是对气门摇臂支座了解不足，没有真正的接触过，导致一些细节部分没有处理完善。
（3）夹具设计是本次设计中最大的拦路虎，虽然课题只要求我们选择其中一道工序进行夹具设计，但是夹具设计过程中依然遇到了很多问题，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，在这方面我以后必定会多下苦功。
总之，这次的设计结果除了我自己的努力之外还要加上我们整个小组成员的努力更与指导老师们细心的指导个密不可分。
我知道了只有团结协作的团体才是一个能成就大事，坚不可摧的团体，人心涣散只能一事无成。
还要感谢下身边同学的热心帮助。
参考资料
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机械工业出版社2004，8
[2]赵志修主编机械制造工艺学北京：
机械工业出版社1984，2
[3]孙丽媛主编机械制造工艺及专用夹具设计指导北京：
冶金工业出版社2002，12
[4]李洪主编机械加工工艺手册北京：
北京出版社1990，12
[5]邓文英主编金属工艺学北京：
高等教育出版社2000
[6]黄茂林主编机械原理重庆：
重庆大学出版社2002，7
[7]丘宣怀主编机械设计北京：
高等教育出版社1997
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重庆大学出版社1997，12
[9]廖念钊主编互换性与技术测量北京：
中国计量出版社2000，1
[10]乐兑谦主编金属切削刀具北京：
机械工业出版社1992，12
[11]李庆寿主编机床夹具设计北京：
机械工业出版社1983，4
[12]陶济贤主编机床夹具设计北京：
机械工业出版社1986，4
[13]机床夹具结构图册贵州：
贵州人民出版社1983，7
[14]龚定安主编机床夹具设计原理陕西：
陕西科技出版社，1981,7
[15]周永强等主编高等学校毕业设计指导北京：
中国建材工业出版社2002,12
致谢
在本次技师研修中，我们将设计主要分为两大部分进行：
工艺编制部分和夹具设计部分。
在工艺部分中，我们涉及到要确定各工序的安装工位和该工序需要的工步，加工该工序的机车及机床的进给量，切削深度，主轴转速和切削速度，该工序的夹具，刀具及量具，还有走刀次数和走刀长度，其中，工序机床的进给量，主轴转速和切削速度需要计算并查手册确定。
在夹具设计部分，首先需要对工件的定位基准进行确定，然后选择定位元件及工件的夹紧方案，然后计算车削力以及夹紧工件需要的夹紧力，平衡块的质量计算,这也是该设计中的重点和难点。
通过这次技师研修，使我对大学三年所学的知识有了一次全面的综合运用，也学到了许多上课时没涉及到的知识，尤其在利用手册等方面，对今后毕业出去工作都有很大的帮助。
另外，在这次设计当中，特别要感谢指导老师郑老师在大多数时间对我们进行细心的指导，老师，您辛苦了！
在这次技师研修中，我基本完成了设计的任务，达到了技师研修的目的，但是，我知道自己的设计还有许多不足,甚至错误，希望老师们能够谅解，谢谢！
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