气门摇臂轴支座夹具设计说明书

机电及自动化学院专业课程综合设计说明书

设计题目：气门摇臂轴支座夹具设计

姓名：陈天驰

学号：0811114004

班级：机制2班

届别：2008级

指导教师：王霏

2012 年1月

前言

本说明书是编者根据气门摇臂轴支座的加工过程所需夹具的设计原理编写的。主要包括任务介绍、方案选择、定位误差分析等内容。

《专业课程综合设计课程设计》安排在大四上学期，是在我们学完了《机械制造工艺学》、《金属工艺学》、《机械设计》、《互换性》等主要专业基础课，参加了金工实习、认知实习、生产实习，经过了机械设计、机械制造技术基础课程设计之后进行的又一次实践性环节，是对所学理论知识的又一次更系统更全面的应用、巩固与深化。马上就要步入社会，接触真正的生产加工，所以这次设计是个很好的锻炼机会。

目录

1. 任务介绍 (1)

2.夹具设计 (2)

2.1 方案选择 (2)

2.2 定位误差分析 (3)

2. 3 夹紧装置的设计 (4)

2. 4 切削力及夹紧力的计算 (5)

2.5 夹具装配图上的尺寸标注及公差配合 (6)

3．小结 (8)

4．参考文献 (9)

5. 附件 (9)

1.任务介绍

图1 气门摇臂轴支座主要形位尺寸

零件介绍：它的主要的作用是用来支承、固定的。要求零件的配合要符合要求。

本次设计选择设计 钻→扩→铰孔0.027018φ+、0.11

16φ+的夹具。该工序加工的精度要求较高，粗糙度要求1.6，平行度要求0.05。需要保证的尺寸要求：保证孔0.027018φ+中心与底面距离240.03±mm ，孔0.11016φ+中心与底面距离490.05±mm 。两孔中心距56mm 。夹具设计应首先满足

这些要求，并保证较高的生产效率，还应考虑夹具零件制造的工艺性和生产经济性，加工过程中夹具的操作应方便，定位夹紧稳定可靠，夹具体应具有较好的刚性。

2. 夹具设计

2.1 方案选择

根据图纸要求，为保证加工质量，在工件上钻孔，工序基准应与设计基准相同。工序基准为：φ11、36×22底平面、26φ和28φ圆柱端面。

方案一：工件以36×22底平面作为主要定位面，限制3个自由度，以11φ孔定位一个移动自由度和一个转动自由度，还有一个移动自由度由短定位螺钉在26φ圆柱面定位。采用螺旋移动压板式夹紧。如图2.1：

图2.1

方案二：工件以11φ孔作为主要定位面，限制4个自由度，36×22底平面小端面，定位1个自由度，26φ圆柱面用短定位螺钉定位一个移动自由度。直接采用心轴螺旋夹紧。如图

2.2：

图2.2

综上，进行两方案比较。本工序的主要加工要求是0.027018φ+、0.11

016φ+及保证两孔的距离

56和底平面的距离并保证两孔的中心轴与底平面的平行度0.05mm 。两孔的精度和距离要求由钻模板保证。而余下的就由定位方案决定。方案一工件以底平面作为主要定位面，能保证两孔的中心轴与底平面的距离2403.0±、4905.0±，也能保证两孔与底平面的平行度。定位基准与工序基准重合。方案二工件以11φ孔和底面小端面定位，11φ孔的精度不高定位4个自由度误差较大，而且长心轴在使用过程中也容易磨损，装夹费时，所以选用方案一。

2.2 定位误差分析

定位误差是指由于定位不准引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工误差。对夹具设计中采用的定位方案，只要可能产生的定位误差小于工件相应尺寸或位置公差的三分之一，或满足δ装夹+δ对定+δ过程≤T ，即可认为定位方案符合加工要求。

对于本次设计的夹具，需要保证的尺寸要求：保证孔0.027018φ+中心与底面距离240.03±mm ，孔0.11016φ+中心与底面距离490.05±mm 。两孔中心距56mm 。其中两孔中心距由钻模板上两

钻套的中心距保证。

定位元件选择了可换定位销，销与定位孔的配合尺寸为76

11H g φ（定心孔0.018011φ++，定位销0.0060.01711φ--），定位销下端与夹具体底板上孔的配合尺寸为76

12N h φ。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（560.05±）mm 制造公差0.10mm 的1/2，因此上述方案可行。 导向装置的设计：

导向装置主要是钻模板，导向元件是钻套，加工中需要钻→扩→铰3个工步，为减少装夹时间，减少辅助时间，钻套分别选择φ16和φ18的快换钻套。两衬套与钻套的配合尺寸为

76

26H g φ，衬套与钻模板的配合尺寸为7635H n φ。 钻套外径266g φ与衬套内孔267H φ的最大间隙：

0.02000.02?=-=

衬套外径356n φ与钻模板孔357H φ的最大间隙：

0.02500.0

?=-=

误差为0.025-0.02=0.005符合要求。导向装置如图2.3所示：

图 2.3 导向装置

2.3 夹紧装置的设计

根据夹紧力方向的原则

（1），夹紧力的作用方向不应破坏工件的既定位置。

（2），夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能小；

（3），夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形最小。

根据夹紧力作用点的原则

（1），夹紧力的作用点应正对夹具定位支承元件或位于支承元件所形成的稳定受力区域内，以免工件产生位移和偏转；

（2），夹紧力的作用点应在工件刚性较好的部位上，以使夹紧变形尽可能少，有时可采用增大工件受力面积或合理布局夹紧点位置等措施来实现；

（3），夹紧力的作用点应尽可能靠近工件的加工表面，以保证夹紧力的稳定性和可靠性，减小工件的夹紧力，防止加工过程产生振动。

根据以上的要求，考虑加工零件的特点以及定位方式，确定夹紧方式，通过前面工序加

工出的11φ孔，采用螺旋夹紧的方式，用移动压板压住11φ孔的端面，这样能保证主要定位基准面与定位元件的良好接触。夹紧装置如图2.4所示

图 2.4 夹紧装置

2.4 切削力及夹紧力的计算

A.切削力的计算：

刀具为高速钢麻花钻，直径d=17mm ，f=0.26mm/r ，由《机械加工工艺设计实用手册》表2—32，钻孔的轴向力计算公式：

f YF ZF

F c k f d C F 0

=

其中F C =365.9，ZF=

，YF=0.8 ，f k =0.94带入公式

钻孔027

.0018+φ的轴向力：

C F =1990 N B.夹紧力的确定：

分析工件夹具中的受力情况：

切削力方向为孔的轴线方向，夹紧力垂直于切削力方向，由定位面与定位元件之间的摩擦力平衡切削轴向力，定位面板材料为铸铁，工件材料为铸铁，摩擦系数为0.5 。

N s s F f F ?=

式中s F 为摩擦力，s f 为静摩擦因素，N F 为正压力，带入式 得：

N F =3980 N ，则实际夹紧力F=K ×N F ，K 为安全系数。 K=123456k k k k k k ?????

其中：安全系数K=123456k k k k k k ?????

K1——基本安全系数 K2——加工性质系数 K3——刀具钝化系数 K4——断续刀削系数 K5——夹紧稳定性系数

由《加工工艺手册》表1-2-1、表1-2-2： 2.11=k 0.12=k 0.13=k 0.14=k 5 1.3k =

6 1.0k =

K=1.2×1.0×1.0×1.0×1.3×1.0=1.56 F=1.56×3980=6208N

2.5 夹具装配图上的尺寸标注及公差配合

图2.5 夹具装配图正视图

图2.6 夹具装配图俯视图

图2.7 夹具定位短销装配图局部图

图2.8 夹具定位螺钉装配图局部视图

(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(5601

.0

±)mm，

(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：

7

35

6

H

n

φ，

7

26

6

H

g

φ，7

12

6

N

h

φ，

7

11

6

H

g

φ，7

8

6

H

m

φ。

3.小结

课程设计是我们专业课程知识综合应用的实践训练，这是我们迈向社会、从事职业工作前一个必不可少的过程。

为期三周的夹具课程设计已经接近尾声，回顾整个过程，我组五名同学在老师的指导下，取得了可喜的成绩，课程设计作为《机械制造工艺学》、《机床夹具设计》课程的重要环节，使理论与实践更加接近，加深了理论知识的理解，强化了生产实习中的感性认识。

这次课程设计给我们提供了一个应用自己所学知识的机会，从到图书馆查找资料到对夹具精度分析与计算和运用CAD画出夹具零件图到最后夹具总图的成型。都对我所学的知识进行了检验。可以说，本次课程设计有苦也有甜。

设计思路是最重要的，只要你的设计思路是成功的，那你的设计已经成功了一半。因此我们应该在设计前做好充分的准备，像查找详细的资料，为我们设计的成功打下坚实的基础。

制作过程是一个考验人耐心的过程，不能有丝毫的急躁，马虎，要心平气合的一步一步来。

总体来说，通过这次设计我受益匪浅。在摸索该如何画出夹具零件图时的过程中，也特

别有趣，培养了我的设计思维，增加了实际操作能力。在让我体会到了搞设计艰辛的同时，更让我体会到成功的喜悦和快乐。

本次课程设计主要为专用夹具设计。我们运用了基准选择、切削用量选择计算、机床选用、时间定额计算等方面的知识；夹具设计的阶段运用了工件定位、夹紧机构及零件结构设计等方面的知识。

通过此次设计，使我们基本掌握了零件的加工过程分析、工艺文件的编制、专用夹具设计的方法和步骤等。学会了查相关手册、选择使用工艺装备等等。

总的来说，这次设计，使我们在基本理论的综合运用及正确解决实际问题等方面得到了一次较好的训练。提高了我们的思考、解决问题创新设计的能力，为以后的设计工作打下了较好的基础。

由于能力所限，设计中还有许多不足之处，恳请各位老师、同学们批评指正！

最后，我要衷心地感谢老师。

4.参考文献

《机械制造工艺学》主编：王先逵机械工业出版社

《机床夹具设计指导书》机械工业出版社

《机械加工工艺设计手册》主编：张耀宸航空工业出版社

5.附件

附件1 夹具装配总图

附件2 夹具零件图