机电优秀课程设计.doc

中国矿业大学
课程设计（论文）任务书

学 院： 淮北干校

题 目：气门摇臂轴支座工艺编制及钻Ø11孔夹具设计

起止时间：4月16日至6月10日

学生姓名： 陆 峥

专业班级： 09机电本科

指导老师： 谢广坤

6月10日

摘要

该设计是从老师部署课题、搜集资料、自我设计选材加工直至完成整个零件加工工艺过程；系统介绍了加工零部件所需步骤及工艺步骤。本人在此次毕业设计中着重于理论和实际相结合标准，将所学理论知识能充足在此次设计中得以展现。
在设计当初本人经深思熟虑选择了发动机上零部件“摇臂座”作为此次课题，针对其在产品上功效用途及特点，首先确定其工艺方案；再选择其材料；最终对其进行加工工艺设计。在设计过程中碰到了种种挫折及困难，真正体会到了一个产品零部件生产是需要凝结多少人智慧和辛血，在此本人要感谢那些在我设计当中给我帮助那些人！
目 录

1、毕业设计任务书 ………………………………………4
2、毕业设计说明书………………………………………..5
（一）零件加工工艺分析……………………………………5
1.1 零件作用
1.2 零件工艺分析
（二）毛胚选择和设计……………………………………7
2.1 确定铸件加工余量
2.2 定毛胚尺寸
（三）工艺规程设计……………………………………....9
3.1 零件表面加工方法选择
3.2 制订工艺路线
3.3 工序设计
3.4 确定切削用量及工时定额计算
（四）专用夹具设计…………………………………………18
6、毕业设计小结…………………………………….……..20
7、参考文件………………………………………….…….21

中国矿业大学
课 程 设 计 任 务 书

课题名称 气门摇臂轴支座工艺编制及钻Ø11孔夹具设计
指导老师 谢广坤
专业名称 机电一体化 班级 09机电
学生姓名 陆峥 学号

课题需要完成任务：
1、绘制零件图和毛坯图各一份
2、编制机加工工艺文件：工艺过程卡一份、工艺卡一份及工序卡两份
3、绘制夹具装配图一份
4、全套夹具非标准零件图若干
5、编写毕业设计说明书（论文），注意格式规范，A4纸20-30页

课题计划：
1、4月16日—4月22日（第一周）：部署课题，搜集相关资料
2、4月23日—5月01日（第二周）：绘制零件图和毛坯图
3、5月02日—5月08日（第三周）：编制机加工工艺文件
4、5月09日—5月15日（第四面）：绘制夹具装配图
5、5月16日—5月29日（第五周）：全套夹具非标准零件图
6、6月01日—6月07日（第六周）：完成论文写作
7、6月08日—6月10日（第八周）：毕业答辩

零 件 分 析
(一) 零件作用
题目所给零件是气门摇臂轴支座。是柴油机一个关键零件,.直径为18孔和直径为16孔用来装摇臂, 两孔要求表面粗糙度和位置精度比较高，工作时会轴相配合工作，起支撑作用,直径为11孔用来装支持轴,直径为3孔关键用来排油。各部分尺寸以下图：

(二) 零件工艺分析
零件材料为HT200，灰铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是零件需要加工表面和加工表面之间位置要求：
（1）零件材料：HT200。切削加工性良好，只是脆性材料，产生崩碎切屑加工中有冲击。选择刀具参数时可合适减小前角以强化刀刃即可；刀具材料选择范围较大，高速钢及YG硬质合金均可胜任。
（2）组成表面分析：Φ11圆孔及其上下端面，Φ16内孔及其两端面，Φ18内孔及其两端面，Φ3斜孔，倒角，各外圆表面，各外轮廓表面。
（3）关键表面分析：Φ16、Φ18孔用于支承零件，为工作面，孔表面粗糙度要求Ra1.6μm，Φ11孔底面为安装（支承）面，亦是该零件关键基准。
（4）关键技术要求：Φ16内孔轴心和底面A平行度保持在0.05mm以内；Φ18内孔轴心和底面A平行度保持在0.05mm以内；Φ18内孔两端面和顶面B跳动保持在0.1mm以内。
由上面分析可知，能够精加工和外圆端面，然后以此作为基准采取专用夹具进行加工，而且确保位置精度要求。再依据各加工方法经济精度及机床所能达成位置精度，而且此零件没有复杂加工曲面，所以依据上述技术要求采取常规加工工艺均可确保，简单安排以下：
将零件定位后再夹紧，加工出和外圆端面，并钻出孔，两孔轴线互为基准，再以此加工出，然后钻出通孔，最终翻转零件，深孔加工出斜油孔。

毛坯选择和设计
1、确定毛坯种类
本零件选择材料是HT200，而且此零件外形较为简单，又属于中批生产，若选砂型手工造型生产，则效率低，铸件质量差，也不宜采取费用高，生产周期长铸造复杂形状毛坯熔模铸造，最终确定采取砂型机器造型，它有较高生产效率，也能满足毛坯质量要求。
2、确定铸件加工余量：
（1）求最大轮廓尺寸
依据零件图计算轮廓尺寸，长83mm，宽37mm，高62mm。
（2）选择铸件公差等级
查手册铸造方法按机器造型，铸件材料按灰铸铁，得铸件公差等级为8~12级取为10级。
（3）求铸件尺寸公差
公差带相对于基础尺寸对称分布。
（4）求机械加工余量等级
查手册铸造方法按机器造型、铸件材料为HT200得机械加工余量等级E-G级选择F级，查表得机械加工余量等级取8级。
3、定毛坯尺寸
上面查得加工余量适适用于机械加工表面粗糙度Ra≧1.6。Ra﹤1.6表面，余量要合适加大。分析本零件，加工表面Ra≧1.6，所以这些表面毛坯尺寸只需将零件尺寸加上所查余量即可。（因为有表面只需粗加工，这时可取所查数据小值）用查表法确定铸造各表面加工总余量，以下表：

简图

加工表面

基础尺寸

铸件尺寸公差

机械加工余量(单侧)

铸件尺寸

22上端面
39
2.6
3

45±1.3
36下端面
39
2.6
3
28上端面
37
2.6
3

43±1.3
28下端面
37
2.6
3
26上端面
16
2.2
3

22±1.1
26下端面
16
2.2
3
毛坯图
确定拔模斜度 ： 依据《机械制造工艺设计手册》查出拔模斜度为。
确定分型面 ： 因为毛坯形状前后对称，且最大截面在中截面，为了起模及便于发觉上下模在铸造过程中错移所以选前后对称中截面为分型面。
毛坯热处理方法 ： 为了去除内应力，改善切削性能，在铸件取出后要做时效处理。

工艺规程设计
(一)、选择定位基准：
基面选择是工艺规程设计中关键工作之一。基面选择正确和合理，能够使加工质量得到确保，生产率得以提升。不然，加工工艺过程中会问题百出，甚至还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。
1、粗基准选择：
底面A是零件关键设计基准，也比较适合作零件上众多表面加工定位基准。
2、精基准选择：
依据基准重合和互为基准标准，选择设计基准作为精基准,当设计基准和工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。
(二)、零件表面加工方法选择
本零件加工表面有端面、内孔等，材料为铸铁。以公差等级和表面粗糙度要求，参考相关资料，其加工方法选择以下：
（1）内孔，公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra1.6，毛坯孔未铸出。需进行钻、扩、半精铰、精铰，并倒角。
（2）内孔，公差等级为IT8，表面粗糙度为Ra1.6，毛坯孔未铸出。需进行钻、扩、半精铰、精铰，并倒角。
（3）前端面公差等级为IT11，表面粗糙度为Ra3.2，须粗铣，半精铣。
（4）后端面公差等级为IT11，表面粗糙度为Ra3.2，须粗铣，半精铣。
（5）前端面公差等级为IT14，表面粗糙度为Ra12.5，粗铣即可。
（6）后端面公差等级为IT14，表面粗糙度为Ra12.5，粗铣即可。
（7）上端面公差等级为IT14，表面粗糙度为Ra12.5，粗铣即可。
（8）上端面公差等级为IT12，表面粗糙度为Ra6.3，须粗铣，半精铣。
（9）孔公差等级为IT14，表面粗糙度为Ra12.5可直接用钻头钻出。
（10）孔公差等级为IT14，表面粗糙度为Ra12.5可直接用钻头钻出。
（三）制订工艺路线
依据零件几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，和加工方法所能达成经济精度，在生产纲领已确定情况下,能够考虑采取在镗床上配以夹具,并尽可能使工序集中来提升生产率。除此之外，还应该考虑经济效果，方便使生产成本尽可能下降。查《机械制造工艺设计简明手册》，选择零件加工方法及工艺路线方案以下：

工序一：镗 定位及夹紧方法以下图：

1、粗铣圆柱下端面至44 Ra12.5
2、半精铣圆柱下端面至43 Ra6.3
3、粗铣圆柱上端面至39 Ra12.5
4、钻孔

工序二：镗
定位夹紧方法以下图

1、粗铣圆柱前端面至42 Ra12.5
2、半精铣圆柱前端面至41 Ra3.2
3、粗铣圆柱前端面至20 Ra12.5
4、钻 Ra12.5
5、钻孔Ra12.5
6、扩孔至 Ra6.3
7、扩孔至 Ra6.3
8、半精铰孔至 Ra3.2
9、半精铰孔至 Ra3.2
10、精铰至 Ra1.6
11、精铰至 Ra1.6

12、粗铣圆柱后端面至38 Ra12.5
13、半精铣圆柱后端面至37 Ra3.2
14、粗铣圆柱后端面至16 Ra12.5
15、锪两端，确保倒角，Ra12.5
16、锪两端，确保倒角，Ra12.5
工序三：
1、钻孔
2、钳工去毛刺
工序四：抽检

（四）工序设计
1、选择加工设备和工艺装备
（1）选择机床 ：依据不一样工序选择机床。
工序一 中有工步有铣、钻、扩、铰、锪而且要求，两孔尺寸精度，位置精度，粗糙度全部比较高，为了方便加工和确保加工精度，所以选择卧式镗床。卧式镗床类型和技术参数以下：
型号：TA617 主轴直径：70
最大镗孔直径：200 主轴中心线至工作台距离：0-700
工作台荷重：1600Kg 主轴转速：11.2-1400r/min
工作台行程：纵900；横900 电动机功率：主电机4KW；总容量为5.5
电动机台数为：2，外形尺寸为。
TA617主轴转速为：11.25、15、21、29、41、56、77、107、147、203、281、387、543、737、1017、1400（r/min）
工序二 中工步为铣，依据加工面定位夹紧方法选择卧式镗床，型号为X62。
主轴转速为：30、37.5、47.5、60、75、95、118、150、190、235、300、375、475、600、750、950、1180、1500（r/min）
工序三 中为钻孔钻孔，可采取专用分度夹具在立式钻床上加工选择立式
钻床Z550
主轴转速为：32、47、63、89、125、185、250、351、500、735、996、1400（r/min）
（2）选择夹具 本零件除粗铣和半精铣，钻斜油孔为专用夹具外，其它各工序使用通
用夹具即可。
（3）选择刀具 依据不一样工序选择刀具。
选择硬质合金铣刀，硬质合金钻头，硬质合金扩孔钻、硬质合金铰刀、硬质合金锪钻。
（4）选择量具 本零件为中批生产，通常情况下尽可能采取通用量具。依据零件表面精度要求、尺寸和形状特点，参考相关手册，选择量具为：0~50范围游标卡尺、塞规。

（五）确定切削用量及工时定额计算
粗铣上表面确保尺寸高度为41.5mm，粗糙度为12.5μm。
依据《切削手册》 mm/z
切削速度：依据相关手册 取 m/min
刀具选择高速钢面铣刀 mm
（r/min）
现采取X51立式铣床，依据机床说明书，取n=95r/min。
故实际切削速度 （m/min）
当n=95 r/min时，工作台每分钟进给量应为
（mm/min）
查机床说明书，取 mm/min
切削工时 （min）
工序Ⅳ：铣下表面确保尺寸高度为39mm，粗糙度为6.3μm
依据《切削手册》 mm/z
切削速度：依据相关手册 取 m/min
刀具和工序Ⅲ相同 mm
（r/min）
故采取X51立式铣床，依据机床说明书，取n=95r/min。
故实际切削速度 （m/min）
当n=95 r/min时，工作台每分钟进给量应为
（mm/min）
查机床说明书，取 mm/min
切削工时 （min）
工序Ⅴ：钻φ11mm孔
确定进给量：依据《工艺手册》取=0.35mm/r。
切削速度：依据相关手册，查得切削速度 m/min ，所以
（r/min）
依据机床说明书选择n=750 r/min，
故实际切削速度 （m/min）
切削工时 （min）
工序Ⅵ：粗精加工Ф16mm孔及其前后端面，倒孔，表面粗糙度为12.5μm
粗精加工Ф18mm孔及其前后端面，倒孔，表面粗糙度为3.2μm
1）铣Ф16mm孔前后端面
依据《切削手册》 mm/z
切削速度：依据相关手册 取 m/min
刀具和工序Ⅲ相同 mm
（r/min）
现采取X51立式铣床，依据机床说明书，取n=95r/min。
故实际切削速度 （m/min）
当n=95 r/min时，工作台每分钟进给量应为
（mm/min）
查机床说明书，取 mm/min
切削工时 （min）
为加工一侧端面时间，总工时 （min）
2）Ф18mm孔前后端面
依据《切削手册》 mm/z
切削速度：依据相关手册 取 m/min
刀具和工序Ⅲ相同 mm
（r/min）
现采取X51立式铣床，依据机床说明书，取n=95r/min。
故实际切削速度 （m/min）
当n=95 r/min时，工作台每分钟进给量应为
（mm/min）
查机床说明书，取 mm/min
切削工时 （min）
为加工一侧端面时间，总工时 （min）
3）钻、镗、精铰Ø18mm孔并加工倒角1×45°
依据《工艺手册》查得加工Ø18mm孔进给量ƒ=0.31——0.37mm/r，按机床规格取=0.35mm/r，切削速度，依据相关手册及机床说明书，取v=31.2m/min，加工孔径=Ø18mm。则
（r/min）
依据机床选择n=630 r/min。
实际切削速度 （m/min）
切削工时 （min）
4）钻、镗、精铰Ø16mm孔并加工倒角1×45°
依据《工艺手册》查得加工Ø16mm孔进给量ƒ=0.31——0.37mm，按机床规格取=0.35mm，切削速度，依据相关手册及机床说明书，取v=31.2m/min，加工孔径=Ø16mm。则
（r/min）
依据机床选择n=630 r/min。
实际切削速度 （m/min）
切削工时 （min）
工序Ⅶ：钻φ3mm孔，内表面粗糙度为12.5μm
确定进给量：依据《工艺手册》取=0.08mm/r。
切削速度：依据相关手册，查得切削速度ν=10m/min ，所以
（r/min）
依据机床说明书选择n=1500 r/min，
故实际切削速度 （m/min）
切削工时 （min）
最终，将以上各工序切削用量、工时定额计算结果，连同其它加工数据一并填入机械加工工序过程综合卡片。

专用夹具设计

为了提升劳动生产率，确保加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。
现以工序50（钻Φ11孔）来设计钻床夹具。本工序专用夹具将用于X525立式钻床。所选刀具为Φ8钻头，对工件加工。
4.1 夹具设计
本夹具用在钻Φ11孔工序时，该孔表面粗糙度为12.5μm。
4.2.1 定位基准选择
由零件图可知，以底平面和Ф28圆柱端面为定位基准，夹具以底座，挡板，夹具体定位，零件六个自由度全部被限制了，实现了完全定位。同时为了缩短本工序辅助时间，我们采取螺旋夹紧装置。（如附图夹具装配图所表示）
4.2.2 切削力及夹紧力计算
刀具：端铣刀 d=80mm z=10
由《机械制造工程原理》表2—2可查得 CF =930N =1 yF=0.84
轴向力： （N）
在计算切削力时必需把安全系数考虑在内，安全系数
为基础安全系数1.5；
为加工性质系数1.1；
为刀具钝化系数1.2。
所以
切削力: （N）
夹紧力：在此夹具中，只是为了预防工件在加工过程中振动和转动，所以
很小。
4.2.3 定位误差分析
定位误差包含定位基准和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因为工件定位表面不正确所引发和因为夹具定位元件不正确所引发两部分。因为我们定位元件是以下端面为基准，所以定位基准和设计基准重合，所以不存在基准不重合误差。
夹具设计及操作简明说明：
如前所述，在设计夹具时，应该注意提升劳动生产率，为此，应首先着眼于采取何种夹紧装置以降低更换工件辅助时间。本夹具设计采取螺旋夹紧装置，只要松开螺母即可取下工件，能够提升劳动生产率，而且本夹具总体结构设计比较简单、紧凑。

第四章 设计小结

转眼，两个月毕业设计最终靠近尾声了，在这次实习中我真正体会到了苦并愉快着——起要比平时要早，白天要上班，晚上画图到很晚，查阅机械手册，绘图、计算，一遍又一遍，错了又重来，一次又一次修改设计方案，但每当看到自己设计结果，心中总是美滋滋。
这次实习我选择是气门摇臂轴支座，因为以前接触知识不多，所以借了很多这方面书，吸收了以前盲目计算经验，在做整个设计前我先对设计题目进行了分析，大致确定了设计方案。接下来我就动手做了。在设计过程中，我思想认识也得到了一定提升。
经过这次毕业设计，我有以下几方面感慨：
首先，在毕业设计中，经过自己努力，我收获很大，不仅比较系统复习了以前所学习全部相关机械设计,机械原理，机械制图和相关制图软件操作知识而且加深了对以前那些枯燥公式了解。
其次，以前我总是认为我什么东西全部懂了，但到了实际设计过程中才发觉自己是那么肤浅，所以设计过程中我逐步克服了自己眼高手低缺点。经过此次实习，把自己所学习知识利用到实际中处理实际生产中问题，增强了我理论联络实际观念，提升了自己理论联络实际能力。理论是对实际操作一个提炼和升华，是一个被理想化了实际操作模型，将实际操作简单化了。而实际操作却是比理论更复杂，因为在实际操作过程中会碰到许很多多人为原因和社会原因。比如理论上只要一部机器各个机构或部件满足所需运动要求和力学性能，那么这么设计方案就是可行。不过在实际生产中情况却远要复杂得多。我们不仅要会学习知识，更要会将所学知识利用到实际工作中，那样才能学以致用，才能造福自己和她人。
另外，经过这次实习我也深刻认识到学习方法关键性，正所谓“磨刀不误砍柴工”，在实习中我首先借鉴了很多前人经验教训——先做什么，再做什么，做设计不能盲目，对我们工程人员来讲做事要有缜密计划，因为一招不重，满盘皆输，再重头既浪费时间又浪费精力，我们能够多参考部分作品 查阅资料，和自己接触过部分东西进行对比，吸收精华，去除糟粕，能够学会很多东西。但设计，一定要有自己想法，人也要有自己鲜明个性，久了，就形成了自己风格，风格养成和一个人艺术素养和个人修养有直接关系。能有自己设计理念，设计风格，就是不一样，这么设计出来东西就有了独特灵魂。
最终，在实习过程中我体会到工程人员一定要认真、仔细，做事要考虑周全，不能偷懒，更不照搬照抄，要脚扎实地才会有收获。
    两个月毕业设计不是几天就能够完成，而是经过努力和思索，给自己一个出色过程，我想我做到了，即使不完美。年轻人是祖国未来，假如连我们也惧怕困难，那民族便不会进步，更谈不上富强，所以让我们把握好时光，不停探索，不停前进。
能很好完成这次设计和老师辛勤劳动和耐心细致地循循诱导分不开，她们学识渊博，治学严谨，为指导我们搞设计，不辞辛劳，其严谨治学作风和兢兢业业工作作风是我们学习楷模，在此我表示深切感谢。
谨向我设计指导老师谢广坤老师表示感谢。
谨向全部任课老师致以衷心感谢！我们立即毕业，在此，再一次向三年中在学习和生活中给过我帮助老师和同学致谢。

参考文件

1 于骏一 主编 机械制造技术基础 机械工业出版社
2 崇凯 主编 机械制造技术基础课程设计指南 化学工业出版社
3 赵家齐 主编 机械制造工艺学课程设计指导书 机械工业出版社
5 艾兴 肖诗纲 主编 切削用量简明手册 机械工业出版社
6 王光斗 王春福 主编 机床夹具设计手册 上海科学技术出版社
7 成大先 主编 机械设计手册 化学工业出版社