毕业设计说明书4

毕业设计说明书

系别（部、分院）班级姓名学号

机制10931邓广超1020093145

机械系课题名称指导教师指导教师

气门摇臂机械加工工艺的编制、铣油槽夹具设计李志伟廖卿职职称称

副教授设计师2012

0年03月14日

气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计目录

一、毕业设计任务书二、毕业设计说明书

(一)、绪论

1.1本设计的内容及意义1.2课题背景知识

(二)、零件的造型

2.1零件造型软件介绍

(三)、零件的工艺分析

3.1零件的功用分析3.2零件的工艺分析

(四)、零件工艺规程设计

4.1确定毛坯的制造形式4.2定位基准的选择

4.3拟定零件加工的工艺路线

4.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定4.5确定切削用量及工时定额

(五)、专用夹具设计

5.1问题的提出5.2夹具设计

(六)、存在的问题

6.1存在的问题

三、毕业设计小结与感悟四、参考文献五、致谢六、外文翻译

1气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计无锡职业技术学院毕业设计任务书

课题名称指导教师指导教师专业名称学生姓名

气门摇臂零件加工工艺及油槽夹具工装设计李志伟廖

卿

职职班学

称称级号

副教授设计师机制1093145

机械制造与自动化邓广超

课题需要完成的任务：

一、工艺设计：1.抄画零件图、绘制零件毛坯图各一份

2.编制零件加工工艺过程卡，工艺卡各一份，两道工序的工序卡二份）

二、夹具设计：1.绘制一副夹具总图

2.完成一副夹具的非标准件零件图

三、完成一篇外文专业技术资料翻译（2500～3000字符）四、编写毕业设计说明书及设计小结1份（大于30页）

课题计划：

12.2.13~2.1812.2.19~2.2512.3.13~3.22

毕业设计动员、布置毕业设计课题；熟悉零件,完成零件图、毛坯图毕业设计调研、编写机械加工工艺

完成三卡(二道工序卡)、修改不符合要求的零、部件图

12.2.26~3.12完成夹具总图、全套非标准零件图的设计

12.3.23~4.5完成毕业设计论文(说明书)≥30页、完成外语翻译(2500~3000字符)12.4.10~4.13毕业设计答辩。

计划答辩时间：2012年4月10日——2012年4月13日

机械系（部、分院）2012年2月13日

2气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计（一）、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的。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全面的综合性的总复习，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.增强我们查阅资料的能力，熟悉相关资料；

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.通过对气门摇臂加工工艺的编制及油槽铣夹具的工装设计，使我们在机械制造工艺过程设计，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都得到了一次综合性的训练。初步具备了一个中等复杂程度零件的工艺规程能力。

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。

6.通过零件图，毛坯图，夹具装配图的绘制，使我们对于AutoCAD绘图软件的使用熟练程度进一步提高。

本次设计的主要内容为：首先应用AutoCAD绘图软件绘制气门摇臂的二维零件图，然后根据图纸的技术要求等确定零件的生产类型。经分析本次设计零件的生产为大批量生产。其次进行工艺分析，确定毛坯类型和制造方法，气门摇臂的材料为45钢，宜采用熔模铸造的形式进行毛坯的制造。并确定零件的加工工艺路线，完成机械加工工序设计，进行必要的经济分析。最后，对铣油槽加工工序进行夹具装配图及主要零件图的设计。

1.2课题背景知识

题目所给定的零件是气门摇臂（如图3.1所示），它主要应用于发动机、柴油机等设备。此气门摇臂零件是发动机配气机构的一个重要零件，它与配气机构其他零部件配合，完成发动机的进气和排气过程的正时（定时）。

该产品年产量为60000件，设其备品率为5％，机械加工废品率为2％，现制定该零件的机械加工工艺规程。

技术要求：

(1)起模斜度不大于5°；(2)未注明圆角半径为R3；

3气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计(3)R9.5表面淬硬，硬度HRC50－55，深度1.5－4mm；(4)材料为45号钢。现计算产品实际年产量为：

NQn(1a%b%)

60001(15%2%)件/年64200件/年

柴油机气门摇臂实际年产量为64200件/年，经估计该零件质量约为0.72kg，根据教材《机械制造工艺学》表1－3‘生产类型与生产纲领的关系’可确定气门摇臂的生产类型为大批量生产。

（二）、零件的造型

2.1零件造型软件介绍

现在行业内常用的造型软件主要有UG、PRO/E、GATIA、AutoCAD、CAXA、MasterCAM等。UG、PRO/E、GATIA比较高端，功能较强，学起来比较困难一点，而且价格比较贵。相对来说还是AutoCAD、CAXA和MasterCAM比较容易上手，而且比较便宜，实用性较高。本次设计的零件为气门摇臂，所以绘制二维图选用AutoCAD最为合理。因为在学校里，AutoCAD是最为普遍的绘图软件，操作起来相对很熟练，便于此次设计的顺利开展。

（三）、零件的工艺分析

3.1零件的作用

题目所给定的零件是气门摇臂（如图3.1所示），它主要应用于发动机、柴油机等设备。此气门摇臂零件是发动机配气机构的一个重要零件，它与配气机构其他零部件配合，完成发动机的进气和排气过程的正时（定时）

4气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计图3.1

3.2零件的工艺分析

从零件图中不难看出气门摇臂的加工表面有：26H7上、下两端面，16上、下两端面，26H7的内孔，M10×1-6H的螺纹孔、R9.5圆弧面、2.5、1.6的斜台阶孔及2mm的油槽。

这些加工表面之间有一定的要求：

26H7mm孔的轴线与M10×1-6H螺纹孔轴线间垂直距离为28±0.1mm。26H7mm中心线与R9.5圆弧面中心线距离为52±0.1mm。R9.5圆弧面母线与26H7孔中心线的不平行度允差为0.02mm。

（四）、零件的工艺规程设计

4.1确定毛坯制造形式

从零件图中确定其结构简单，尺寸较小，属于中小型零件，零件部分表面属于不加工

5气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计表面且尺寸有一定要求，宜选用铸造毛坯，铸造冷却速度快，铸件内部组织致密，机械性能高，单位生产面积产量高，铸件浇铸位置应使零件质量要求高的表面处于底面或侧面，而其加工工艺也简单明了了。

零件材料为45钢，要求大批量生产。毛坯采用铸造方法获得，进而考虑铸件毛坯形状简单、铸件要求精度一般、加工余量低、成产效率要尽可能高以及逐渐成本尽可能低等因素，查毛坯的特点及应用范围表，确定毛坯的制造形式为金属型浇铸钢件，以提高生产效率，保证加工质量。

但刚的吸振性、耐磨性、流动性和铸造性能都较铸铁差，成本也较铸铁高。另外，刚度相同时，铸钢件的相对重量确是铝合金铸件的两倍。

然而，铸钢件的优点在于其既有液态成形的一切长处，又可保有各种刚所特有的优异性能。由于铸钢件浇注温度比钢锭浇注温度高，铸件的形状也比较复杂，其凝固条件的控制比钢锭困难的多，而且此后又不经锻压加工，一般情况，铸钢件的结晶比较粗大，热节处和枝晶间的疏松难以避免。因此，铸钢的性能往往稍逊于成分相近的锻钢。但是如果铸钢件的工艺设计较好，凝固过程控制得当，再予以适当的热处理（特别重要的铸件还可以采用等静压处理），则铸钢的性能可接近于锻钢。

4.2定位基准的选择

定位基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。定位基准选择得正确、合理，可以保证零件的加工质量，体高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，是生产无法进行。4.2.1粗基准的选择

选择粗基准时，应考虑两个问题：一是保证加工面与不加工面之间的相互位置精度要求；二是合理分配各加工面的余量。

通过对这些粗基准选择原则以及对零件的加工工艺分析的综合考虑，得出初步选择的粗基准为非加工圆弧面R240及32外圆表面。4.2.2精基准的选择

精基准选择时，应主要考虑保证加工精度和工件装夹方便可靠。

定位基准应有足够的支撑面积，表面粗糙度值较小，精度较高。考虑到精基准在工序中的各步转换，暂时不予以明细，了解其精基准选择原则既可。

工

4.3拟定零件的加工工艺路线

拟定工艺路线的出发点：应当是零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证，在生产纲领和生产类型已确定为大批生产的条件下，可以考虑通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外应考虑经济效果，以便降低生产成本。

6气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计考虑了其主体方向后，对其切削加工顺序进行初步安排。在这之前应考虑到切削加工工序的安排原则。

通过对这些原则的掌握以及对零件各个加工表面和孔位置精度、表面粗糙度要求的理解后，暂安排了加工工艺路线一如下：

加工工艺路线一：序号102030405060708090100110120130140150160

铸造毛坯。预备热处理。

粗铣轴孔上、下两端面，保证尺寸17mm。

粗铣、精铣26H7上、下两端面，保证尺寸29mm。粗铣、精铣R9.5圆弧面保证尺寸10mm。去锐边尖角。钻M10X1-6H底孔。钻26孔至25。扩孔25至25.85。铰孔至要求。

钻斜台阶油孔2.5、1.6至要求。两端倒角1×45°。攻螺纹至要求。铣2mm油槽。

钳工，去毛刺，淬硬R9.5圆弧面并抛光。检验入库。

工序内容

由零件图可知，此零件毛坯选择铸造方法获得，且有不加工表面，则根据选择粗基准

7气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计原则可初步确定以非加工R240外圆表面作为第一步加工时选择的粗基准。此工艺路线加工时工序相对集中，再同一机床上加工了多个表面或孔，节省了加工工件时多次转换机床的时间，更避免了工件屡次转换定位基准造成的误差。但突然发现，加工工序中并未做到粗、精加工分开，先粗后精，这样使加工精度要求高的表面或孔遭受到了被损坏的危险。而且每一步装夹也应该加工尽可能多的表面，应该进一步完善加工工艺路线。

此工艺路线还忽略了基准重合原则的重要性。考虑到26H7中心线与M10×1-6H螺纹孔中心线距离为28±0.1mm、26H7中心线与R9.5圆弧面中心线距离为52±0.1mm，R9.5圆弧面母线与26H7孔中心线的不平行度允差为0.02毫米，那么就应该先加工好26H7孔，再以该孔为定位基准加工R9.5圆弧面和M10×1-6H螺纹底孔。在螺纹底孔定位好的基础上加工两平26H7上、下两端面以保证长度尺寸29±0.1。这就要先加工孔，确定出

26H7孔中心线的位置在加工其他孔或表面。

经上综合分析，对加工工艺路线修改如下表：加工工艺路线二：序号102030405060708090100

铸造毛坯。预备热处理。

粗铣26H7轴孔上、下两端面，并保证尺寸16mm。钻26H7孔至25。粗铣26H7上端面。

粗铣R9.5圆弧面、粗铣26H7下端面。精铣16下端面，并保证尺寸1mm。精铣16上端面，并保证尺寸17mm。精铣R9.5圆弧面,并保证尺寸10mm。钻M10X1-6H底孔。

8工序内容

气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计110120130140150160170180

扩孔25至25.85。铰孔至要求。

钻斜台阶油孔2.5、1.6至要求。倒角1×45°，并倒角0.5×45°攻螺纹至要求。铣2mm油槽。

钳工，去毛刺，淬硬R9.5圆弧面并抛光。检验入库

此工艺路线已对工艺路线一中的优点进行了延续，对其暴露的缺点也进行了相应的调整与改进。对零件加工工艺过程的考虑往往要慎之又慎，它关系到加工出来的零件与零件图纸要求的复合程度、零件材料资源的合理利用以及对加工成本的花费的控制。零件先加工了孔，初步确定了其中心线的位置，但为了不让26H7孔的表面受到损坏，把其精加工排后使26H7孔的中心线处于浮动状态。使26H7孔中心线与M10×1-6H螺纹孔中心线距离为28±0.1mm、26H7中心线与R9.5圆弧面中心线距离为52±0.1mm的要求得不到有效的保证了。所以要把工序：110扩孔25至25.85。以及工序120铰孔至要求提前。并且发现工序：精铣R9.5圆弧面,并保证尺寸10mm，以及图纸要求的R9.5圆弧面淬火深度在1.5-4mm之间，HRC50-55之间，其余部分正火处理。

综合考虑后再次整理好的工艺路线如下：工艺路线三：序号102030

铸造毛坯。退火处理。钻26H7孔至25。

9工序内容

气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计4050607080

扩孔25至25.85。铰孔25.85至26H7。钻M10X1-6H螺纹底孔8.7。粗铣16上端面。

精铣16上端面，保证尺寸17mm。并在孔两端倒角0.5×45°。

粗、精铣26H7上下两端面，并在孔两端倒角1×45°，注意保证尺寸29±

90

0.1mm。

100110120130140150160170

攻螺纹至要求。

钻斜台阶油孔2.5、1.6至要求。粗铣R9.5圆弧面。

对R9.5圆弧面高频淬火，保证充足淬火深度，其余部分正火处理。精磨R9.5圆弧面，保证淬火深度，并保证尺寸10mm。铣2mm油槽。

钳工，去毛刺，R9.5圆弧面抛光。检验入库。

4.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定

“气门摇臂”零件材料为45钢，硬度（HRC）为50-57。毛坯重量约为0.72㎏，生产类型为大批量生产，采用熔模铸造。

铸件加工余量：铸件加工余量是为了保证机械加工时能满足最后零件精度要求而具有足够被切削的材料量，其大小随铸造方法不同而不同。

根据以上原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸如下所示。

4.4.132外圆表面的加工余量及公差

考虑32外圆表面为非主要加工表面，则毛坯尺寸为图纸尺寸即可。

10气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计4.4.226H7轴孔两端面的加工余量及公差

由图纸零件要求可知，两端面间尺寸要求为29±0.1mm，切表面粗糙度均为3.2。铸件基本尺寸在63-100之间，由零件图纸要求及加工工艺规程确定铸件铸造公差等级为8级，查铸件尺寸公差表可知其铸造公差为1.6mm，设定其为上下均匀偏差±0.8mm。查铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量表可知，铸件底、侧面机械加工余量比顶面机械加工余量的等级高一级，即应该把非加工表面中更重要的的表面放在底、侧面铸造，浇铸口设置在R9.5圆弧面垂直方向上，并将其规定在浇铸上部。其中选择毛坯底、侧面E级加工余量1.0mm,顶面F级加工余量2.0mm，又根据机械加工工序的各步余量确定出铸件毛坯图（见附录图二），其标注了26H7轴孔两端面的加工余量加大，各为3.0mm，以及其公差尺寸±0.8mm。4.4.316上端面垂直方向上加工余量及公差

由图纸零件要求可知，两平面间尺寸要求为17mm，且表面粗糙度要求均为6.3。考虑上它铸造时的加工余量以及机械加工工序的各步余量，加大余量，先确定粗铣时余量为2mm，又根据《零件制造工艺与装备》附表B-9平面加工余量可知：粗加工后精铣（或精刨）时，加工面长度≦300mm，加工面宽度≦100mm，其余量为1.0mm,公差为+0.3mm，故确定其粗加工余量为1mm，精加工余量为0.5mm。既得两平面机械加工总余量各为1.5mm,而其铸造尺寸公差为±0.8mm。

4.4.426H7孔、M101-6H螺纹孔、2.5，1.6斜台阶油孔加工余量

由于各孔直径尺寸均小于该预留孔的尺寸要求，因此毛坯上不铸预留孔，做成实心即可。

确定其加工余量如下：

26H7孔：

工序铸件钻孔扩孔铰孔

工序尺寸—

精度等级—IT12IT10IT8

余量—25mm0.85mm0.15mm

25mm25.85mm26

11气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计斜台阶油孔2.5、1.6：

工序铸件钻孔钻孔

工序尺寸—

精度等级—IT12IT12

余量—2.5mm1.6mm

2.5mm1.6mm

M101-6H螺纹孔：

工序铸件钻螺纹底孔攻螺纹

工序尺寸—

精度等级—IT12IT12

余量—8.7mm1.3mm

8.7M101-6H

4.4.5R9.5圆弧面垂直方向上加工余量及公差

此圆弧面经过粗铣和精铣两步，确定其机械加工工序的各步余量相加为1.5mm。而其也符合铸件尺寸公差配套使用的铸件机械加工余量表中所需的余量。

经过以上的总结，绘制出气门摇臂的零件毛坯图如图4.1所示。

12气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计图4.1

4.5确定切削用量及工时定额

4.5.1钻削加工条件工

序：30

405060

钻26H7孔至25。扩孔25至25.85。

铰孔25.85至图纸要求26H7。钻M10X1-6H螺纹底孔8.7。

加工条件：工件材料为45钢，硬度为50～57HRC,熔模铸造。加工要求：钻、扩、铰。机刀

床：Z525型立式钻床

具：YG6硬质合金钻头的高速钢麻花钻、YG6X硬质合金高速钢扩孔钻以及YG6X

硬质合金高速钢铰刀。

13气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计4.5.2计算钻削切削用量、进给量及工时定额30

钻孔26H7至25。

（1）、选择钻头

选择高速钢麻花钻头，其钻头直径d。=25mm。

查表2.1高速钢钻头切削部分的几何形状，及表2.2高速钢钻头的几何参数可知：钻头几何形状为：标准麻花钻β=30°，2Kr=118°，。=12°，=50°。（2）、选择决定进给量

按加工要求决定进给量，根据表2.7高速钢钻头钻孔时进给量，可知当加工要求为H12精度，铸钢硬度＞50HRC,d。=25mm时，f=0.43～0.53mm/r。

由于l/d。=29/25=1.16,故无孔深修正系数。

按钻头强度决定进给量，根据表2.8钻头强度所允许的进给量，可知当铸钢硬度＞50HRC，d。=25mm时，f=1.22mm/r。

按机床进给机构决定进给量，根据表2.9机床进给机构强度所允许的钻削进给量，可知当铸钢硬度＞50HRC，d。=25mm，机床进给机构允许的轴向力为8330N时，进给量为f=0.66mm/r。

从以上三个进给量比较可以看出，受限制的进给量是工艺要求，又因所选机床的限制，选择进给量为f=0.43～0.53mm/r。又根据Z525钻床说明书，选择f=0.48mm/r。

由于是加工通孔。为了避免即将钻穿时钻头容易折断，故宜在即将钻穿时停止自动进给而采用手动进给。

机床进给机构强度也可根据初步确定的进给量查出轴向力再进行比较校验。由表2.19高速钢钻头钻孔时的轴向力，可知当f=0.48mm/r，d。=25mm，轴向力Ff=4270N。轴向力的修正系数为1.0，故Ff=4270N。

根据Z550钻床说明书，机床进给机构允许的轴向力为8330N，由于Ff＜Fmax,故f=0.48mm/r，可用。

（3）、决定钻头磨钝标准及寿命

由表2.12钻头、扩孔钻和铰刀的磨钝标准及寿命，可知当d。=25mm，钻头后刀面最大磨损量取为0.6mm，寿命为60min

（4）、决定切削速度

由表2.15高速钢钻头钻铸钢时切削速度，铸刚硬度≤50HRC，f=0.48mm/r，d。=25mm，

14气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计可知Vc=18m/min。

（5）、确定机床主轴转速n

n=1000Vc/d。公式⑤中：

nVc

=机床主轴转速，单位r/min=切削速度，单位m/min=圆周率

=刀具直径，单位mm

⑤

d。

其中选择Vc=18m/min。导入公式计算得

n=18×1000/（3.14×25）=229.29r/min

按机床说明书，与229.29r/min相近的机床转速为195r/min及272r/min，现取195r/min。既得实际转速n=195r/min。（6）、计算实际切削速度V1

V1=d。n/1000公式⑥中：

V1

=钻头切削速度，单位m/min=圆周率

=刀具直径，单位mm=机床转速，单位r/min

⑥

d。n

各数据导入公式后得V1=3.14×25×195/1000

=15.31m/min。

（7）、校验机床扭矩及功率

根据表2.21高速钢钻头钻铸钢时的扭矩，可知当d。=25mm，f=0.48mm/r时，Me=36.29Nm，扭矩修正系数为1.0，故Me=36.29Nm。

又根据Z525钻床说明书，当n=195r/min，Mm=195.2Nm。

根据表2.23高速钢钻头钻铸钢时消耗的功率，可知d。=25mm，f=0.48mm/r时，Pc=1.0Kw。

又根据Z525钻床说明书，PE=2.8×0.81=2.268Kw。

由于Me＜Mm，Pc＜PE，所以选择的切削用量可用，所以即f=0.48mm/r，n=195r/min，Vc=18m/min。（8）、计算基本工时

15气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计T1=(L+L1+L2)/nf公式⑦中：

T1LL1L2

其中L=29mm;

由表2.29钻孔是的切入量和超切量，可知L1+L2=8mm，

故导入数据得T1=(29+8)/（195×0.48）=0.39min

4.5.3扩孔时切削用量及工时定额

40

扩孔26至25.85。（1）扩孔至25.85

=工时定额，单位min=工件切削深度，单位mm=工件切入尺寸，单位mm=工件切出尺寸，单位mm

⑦

（2）确定进给量f：查《切削用量简明手册》第三版，表2-10高速钢和硬质合金扩孔钻扩孔时的进给量可知：d。=25.85mm

材料：45钢，其硬度HRC>200MPa时，f=0.6～0.7mm/r。

由Z525立式钻床的机床技术资料确定f=0.62mm/r。（3）、计算扩孔钻切削速度Vc：

Vc=（1/3～1/2）V1

公式⑤中：

VcV1

⑤

=切削速度，单位m/min=钻头的切削速度，单位m/min

导入数据得Vc=（1/3～1/2）×51.24=17.08～25.62m/min所以取Vc=21m/min

（4）、确定机床主轴转速n

n=1000Vc/d。

公式中：

Vc=21m/min

d。=25.85mm

导入数据得n=1000×21/（3.14×25.85）=258.72r/min

按机床说明书，与258.72r/min相近的机床转速为272r/min及392r/min，现取272r/min。既得实际转速n=272r/min。

（5）、计算实际切削速度V2

16气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计V2=d。n/1000

公式中：d。=25.85mm

n=272r/min。

导入数据得V2=3.14×25.85×272/1000=22.08m/min（6）、计算切削工时T2

T2=(L+L1+L2)/nf

其中L=29+3+3=35mm;

L1=d/2+(1～4)mm所以代入数L1=25.85/2+（1～4）=13.925～16.925mm取L1=15mmL2=1～4mm

取L2=2mm

故导入数据得T1=(35+15+2)/（272×0.62）=0.31min50

铰孔25.85至图纸要求26H7（1）、铰孔至26H7

（2）、确定进给量f：查《切削用量简明手册》第三版，表2-85硬质合金铰刀绞孔时的切削用量：

d。=26mm

材料：45钢时，f=0.2～0.45mm/r，Vc=8～12m/min

由Z525立式钻床的机床技术资料确定f=0.28mm/r。

（3）、确定机床主轴转速n

n=1000Vc/d。公式中，Vc=8～12m/min

取Vc=10m/min，d。=25mm。

导入数据得n=1000×10/（3.14×25）=127.38r/min

按机床说明书，与127.38r/min相近的机床转速为195r/min及272r/min，现取195r/min。既得实际转速n=195r/min。

（4）、计算扩孔实际切削速度V3

V3=d。n/1000

公式中d。=26mm,n=195r/min。导入数据得，V3=15.92m/min。（5）、计算切削工时T3

T3=(L+L1+L2)/nf

17气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计其中L=29+3+3=35mm;

L1=d/2+(1～4)mm取L1=16mmL2=1～4mm

取L2=2mm

所以代入数L1=26/2+（1～4）=14～17mm

故导入数据得T3=(35+16+2)/（195×0.28）=0.97min

60

钻M10X1-6H螺纹底孔8.7mm。（1）、钻孔至8.7mm

（2）、确定进给量f：查《切削用量简明手册》第三版，，表2-18硬质合金钻头钻削不同材料切削用量可知：

d。=8.7mm

材料：45钢

时，f=0.05～0.1mm/r。

由Z525立式钻床的机床技术资料确定f=0.1mm/r。

（3）、确定切削速度Vc：查《切削用量简明手册》第三版，表2-18硬质合金钻头钻削不同材料切削用量可知：

d。=8.7mm

材料：45钢时，Vc=45～50m/min。

（4）、确定机床主轴转速n

n=1000Vc/d。

公式中取

Vc=45m/min

d。=8.7mm

导入数据得n=1000×45/（3.14×8.7）=1339.37r/min

按机床说明书，与1339.37r/min相近的机床转速为1360r/min及960r/min，现取1360r/min。既得实际转速n=1360r/min。（5）、计算实际切削速度V4

V4=d。n/1000公式中：d。=8.7mm

n=1360r/min。

导入数据得V4=3.14×8.7×1360/1000=37.15m/min（6）、计算切削工时T4

T4=(L+L1+L2)/nf

其中L=17+4+4=25mm;

L1=d/2+(1～4)mm所以代入数L1=8.7/2+（1～4）=5.35～8.35mm

18气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计取L1=8mmL2=1～4mm

取L2=2mm

故导入数据得T4=(25+8+2)/1360×0.1=0.26min70粗铣16上端面。

(1)决定切削深度：ap1mm，故一次走刀切完，则：aph1mm。

(2)决定每齿进给量fz：采用不对称端铣以提高进给量。当使用YT15，铣床功率为7.5KW时，fz0.09~0.18mmz。

但因采用不对称端铣，故取fz0.18mmz。

(3)选择铣刀模钝标准及其刀具寿命：根据表3.7，铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0mm。

(4)决定切削速度vc和每分钟进给量vf、切削速度vc可根据公式计算，也可直接由表查出。

根据表3.15，当d024mm,z4,ap1.5mm,fz0.24mmz时：

vt139mmin,nt353rmin,vft296mmmin；

各修正系数为：

kMvkMnkMf1.13kSvkSnkSv0.8vcvtkv1391.130.8mmin125.7mmin

故：ncntkn3531.130.8rmin319.1rmin

vfvftkvt2961.130.8mmmin267.6mmmin

根据XA5032型立铣说明书选择

nc375rmin,vfc300mmmin

因实际切削速度和每齿的进给量为：

vcd0nc3.142437528.26mmin10001000vfc300fzc0.2mmzncz3754(5)校验机床功率：

b560~1000MPa,ae38mm,ap1.4mm,d024mm,z4,vf300mmmin时，19气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计近似为：pcc1.1KW

根据XA5032型立铣说明书，机床主轴允许的功率为：

PcM7.50.75KW5.63KW

故，pccpcM，因此所选的切削用量可以采用，即

ap1.0mm,vf300mmmin,nc375rminvc28.26mmin,fz0.20mmz,f4fz0.8mmr（6)计算基本工时

tmLvf式中，Lly,l16mm，不对称安装铣刀，入切量及其超切量y20mm，则

L(1620)36mm，故

tm

L360.12minvf300t辅0.10min

t单件(1)TB(10.020.02)(0.120.10)0.23min

t准终0.036min

80

精铣16上端面。

(1)决定切削深度：ap0.5mm，故一次走刀切完，则：aph0.5mm。

(2)决定每齿进给量fz：采用不对称端铣以提高进给量。根据表3.5，当使用YT15，

铣床功率为7.5KW(表3.30，XA5032型立铣说明书)时，fz0.09~0.18mmz。

但因采用不对称端铣，故取fz0.13mmz。

(3)选择铣刀模钝标准及其刀具寿命：铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.5mm，刀具寿命T=180min。

(4)决定切削速度vc和每分钟进给量vf、切削速度vc可根据表3.27的公式计算，也可直接由表查出。

当z4,ap1.5mm,fz0.13mmz,T180min时9：

20气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计vt173mmin,nt441rmin,vft212mmmin；

各修正系数为：

kMvkMnkMf1.13kSvkSnkSv0.8vcvtkv1731.130.8mmin156.4mmin故：ncntkn4411.130.8rmin398.7rminvfvftkvt2121.130.8mmmin191.6mmmin根据XA5032型立铣说明书选择

nc475rmin,vf235mmmin

因实际切削速度和每齿的进给量为：

vc

d0nc3.1424475

35.8mmin10001000vfc235fc0.49mmrnc475

(5)校验机床功率：

b560~1000MPa,ae38mm,ap1.4mm,d024mm,z4,vf235mmmin时近似为：pcc1.1KW

根据XA5032型立铣说明书，机床主轴允许的功率为：

PcM7.50.75KW5.63KW

故，pccpcM，因此所选的切削用量可以采用，即

ap0.5mm,vf235mmmin,nc475rminvc35.8mmin,fc0.49mmr

(6)计算基本工时：

tmLvf式中，Lly,l16mm，不对称安装铣刀，入切量及其超切量y24mm，则

L(1624)40mm，故

tmL400.17minvf235t辅0.10min

t单件(1)TB(10.020.02)(0.100.17)0.28min

21气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计t准终0.036min

90

粗铣26H7上、下两端面。(1)确定切削深度p

由于粗加工余量仅为1.0mm，可在一次走刀内完成，故

p1mm。

32mm(2)确定进给量f在粗铣刀杆尺寸为20×20mm，以及工件直径为：p1mm，时，f0.4~0.5mm/r。

按XA5032立式铣床说明书选择：f0.41mm/r；

确定的进给量尚需要满足铣床进给机构强度的要求，故需进行校验。根据XA5032立式铣床说明书，其进给机构允许的进给力Fmax5100N，根据表1.21，当钢强度b570~670MPa,p2mm,f0.53mmr，

kr45,vc65mmin（预计）时，进给力Ff630N，切削时Ff修正系数为：k0Ff1.0,ksFf1.0,krFf1.11

故实际进给力为Ff6301.11N699.3N

由于切削时的进给力小于铣床进给机构允许的进给力，故所选f0.41mm/r进给量可用。

(3）选择铣刀磨钝标准及寿命，根据表1.9，铣刀后刀面最大磨损量取为1mm，铣刀寿命T=60min.

(4)确定切削速度vc，切削速度vc可根据公式计算，也可直接由表查出。当用YT15硬质合金铣刀加工b560~620MPa钢料，

p1mm,f0.50mmr时，

vc137mminFz745NPm1.7KW

切削速度的修正系数为：

22气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计kTv1.0,kSv0.8,ktv0.65,kkv1.24,kkrv0.94

故：

vc'vtkv13710.80.651.240.9483.04mmin1000vc'100083.04n826.4rmin

D32根据XA5032立式铣床说明书，选择nc770rmin，这时实际切削速度

vc

为：

vc

Dnc32770

77.4mmin10001000(5)校验机床功率

切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算，

当b580~970MPa,p2.0mm,f0.47mmr,vc86mmin时：

Pc2.0KW

切削功率的修正系数：

krPckkrFc0.94k0Pck0Fc1.0

故实际切削时的功率为：Pc0.941.02.01.88KW

根据XA5032立式铣床说明书，当nc770rmin时，铣床主轴允许功率PE5.5KW。因PcPE，故所选择之切削用量可在XA5032立式铣床上进行。最后决定切削用量为：

p1mm,f0.41mmr,n770rmin,vc77.4mmin（6)计算基本工时

tm

L

nf

式中：Lly,l3mm,y7mm

tm

37

0.03min

7700.41

t辅1.61min

t单件(1)TB(10.020.02)(0.031.61)1.71min

t准终0.0115min

23气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计100

精铣26H7上、下两端面。

(1)确定切削深度p(2)确定进给量f

p0.5mm。

精加工进给量主要受加工表面粗糙度的限制。当表面粗糙度为

Ra3.2m，r1.0mm,v50mmin（预计）时，f0.30~0.35mm/r。

按XA5032立式铣床说明书选择：f0.3mm/r。

(3）选择铣刀磨钝标准及寿命，铣刀后刀面最大磨损量取为１.4mm，铣刀寿命T=60min.

(4)确定切削速度vc，切削速度vc可根据公式计算，也可直接由表查出。当用YT15硬质合金铣刀加工b560~620MPa钢料，

p1.4mm,f0.38mmr时，

vt176mmin

切削速度的修正系数为：

kTv1.0,kSv0.8,ktv1.0,kkv1.24,kkrv1.0

故

vc'vtkv1760.81.241.01.01.0174.6mmin1000vc'1000174.6

n1737.7rmin

D32

根据XA5032立式铣床说明书，选择nc1200rmin，这时实际切削速度vc为：

vc

Dnc321200

120.6mmin10001000(5)校验机床功率：

切削时的功率可由表查出，也可按公式进行计算，

当b580~970MPa,p2.0mm,f0.30mmr,vc131mmin时：

Pc2.0KW

根据XA5032立式铣床说明书，当nc1200rmin时，铣床主轴允许功率PE4.9KW。

24气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计因PcPE，故所选择之切削用量可在XA5032立式铣床上进行。最后决定切削用量为：

p0.5mm,f0.3mmr,n1200rmin,vc120.6mmin(6)计算基本工时：

tm

Lnf式中：Lly,l3mm,y7mm

tm

37

0.028mint辅1.61min

12000.30

t单件(1)TB(10.020.02)(0.0281.61)1.7min

t准终0.0115min

120粗铣R9.5圆弧面。

(1)决定切削深度：ap1.0mmR，由于加工余量不大，故一次走刀切完。(2)决定每齿进给量fz：采用不对称端铣以提高进给量。当使用YT15，铣床功率为7.5KW时，fz0.09~0.18mmz。

但因采用不对称端铣，故取fz0.18mmz。

(3)选择铣刀模钝标准及其刀具寿命：铣刀刀齿后刀面最大磨损量为1.0mm，刀具寿命T=60min。

(4)决定切削速度vc和每分钟进给量vf、切削速度vc可根据表3.27的公式计算，也可直接由表查出。

当d010mm,z10,ap5mm,fz0.18mmz,T60min时：

vt124mmin,nt125rmin,vft200mmmin；

各修正系数为：

kMvkMnkMvf1.0kSvkSnkSvf0.825气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计vcvtkv1241.00.8mmin99.2mmin

故：ncntkn1251.00.8rmin100rmin

vfvftkvt2001.00.8mmmin160mmmin

根据X61W型立铣说明书，选择

nc100rmin,vfc165mmmin

因实际切削速度和每齿的进给量为：

vc

d0nc3.1410100

3.14mmin10001000vfc165fzc0.165mmrncz10010fc10fzc1.65mmr(5)校验机床功率：

b560~1000MPa,ae38mm,ap1.4mm,d010mm,z10,vf165mmmin时近似为：pcc1.1KW

根据X61W型立铣说明书，机床主轴允许的功率为：

PcM4.50.75KW3.375KW

故，pccpcM，因此所选的切削用量可以采用，即

ap1.0mm,vf165mmmin,nc100rmin,vc3.14mmin,fc1.65mmr

(6)计算基本工时

tmLvf式中，Lly,l10mm，不对称安装铣刀，入切量及其超切量y4mm，则

L(104)14mm，故

tm

L140.08minvf165t辅0.10min

t单件(1)TB(10.020.02)(0.080.1)0.19min

t准终0.036min

130精磨R9.5圆弧面。

26气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计(1)选择砂轮：GB602RAP350×40×127；(2)选择机床：M7130；(3)选择切削用量：

nc1440rmin,ap0.45mm,vc1583mmin,f垂直0.03mmmin；

(4)基本工时：tm

2LbZbk23090.451.110

0.0495min

1000vfafr100010200.0456t辅1.93min

t单件(1)TB(10.020.02)(0.0751.93)2.09min

t准终0.015min

140铣2mm油槽。

(1）决定切削深度：ae2.0mm，故一次走刀切完。

(2)决定每齿进给量fz：当使用YT15，铣床功率为7.5K时，fz0.12~0.20mmz。现取fz0.20mmz。

(3)选择铣刀模钝标准及其刀具寿命：铣刀刀齿后刀面最大磨损量为0.8mm，刀具寿命T=60min。

(4)决定切削速度vc和每分钟进给量vf、切削速度vc可根据公式计算，也可直接由表查出。

当ap10~30mm,ae25mm,T60min,fz0.15mmz时：

vt12mmin,nt153rmin,vft124mmmin；

各修正系数为：

kMvkMnkMvf1.15kSvkSnkSvf0.8vcvtkv121.150.8mmin11.04mminncntkn1531.150.8rmin140.76rminvfvftkvt1241.150.8mmmin114.08mmmin

故：

根据XA5032型立铣说明书，选择

27气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计nc30rmin,vfc118mmmin

因实际切削速度和每齿的进给量为：

vcd0nc3.142300.19mmin10001000vfc118fzc0.11mmrncz3036fc11fzc3.96mmr(5)校验机床功率：

b560~1000MPa,ae11mm,ap1.8mm,fz0.11mmr,vf132mmmin时，近似为：pcc1.2KW

根据XA5032型立铣说明书，机床主轴允许的功率为：

PcM7.50.75KW5.63KW

故，pccpcM，因此所选的切削用量可以采用，即

ae2.0mm,vf118mmmin,nc30rmin,vc0.19mmin,fz0.20mmz

(6)计算基本工时：

tmLvf式中，Lly,l25mm不对称安装铣刀，入切量及其超切量y8mm，则

L(258)33mm，故

tm

L330.28minvf118t辅0.10min

t单件(1)TB(10.020.02)(0.280.10)0.395min

t准终0.009min

(5.27)

（五）、专用夹具的设计

为了提高生产率，保证加工质量，降低劳动强度，降低生产成本，需要设计专用夹

28气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计具。

5.1问题的提出

本夹具主要用与加工工序120铣油槽，这个面有一定的技术要求。因此，在本道工序加工时，主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。最后做出铣油槽工序的夹具体设计。

5.2零件本工序的加工要求分析

本工序的加工要求是在零件实体上铣出一油槽，槽宽1mm，槽深2mm，表面粗糙度为

Ra12.5m。

本工序之前24H7孔及两端面和圆弧面均已加工完毕。本工序采用2mm圆柱铣刀在XA5032立式铣床上进行加工。

5.3确定夹具类型

本工序所加工的是一条纵向槽，因此宜采用可以直线进给的铣夹具。

5.4定位方案

5.4.1拟订定位方案和选择定位元件

(1)定位方案选择

根据本工序加工要求，工件在夹具中的定位有两种方案可供选择：

方案一：如下图所示以24H7孔作为主定位基准用长销限制4个自由度，再选孔端面为止推定位基准，限制工件一个自由度，以圆弧面为防转基准限制一个自由度。夹紧螺纹底面。

图5-1方案二：如下图所示以24H7孔端面为主定位基准，现在三个自由度，以24H7孔

29气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计为辅助基准，用短销限制两自由度，圆弧面为防转基准，夹紧螺纹底面和另一端面

图5-2方案分析：这两种方案均采用“一面两销”的定位方案，原则是一样的。方案二中比方案一多一部分夹紧件的设计，相对比较麻烦，而且工件在装卡的过程中浪费时间，况且方案二多出的那部分夹紧只是为了保证工件在夹具上的平衡和稳定，而不是为了平衡工件在加工过程中的受力，夹紧力也不需要太大。方案一的不足之处是由于心轴与孔之间有间隙，不易保证槽的对称度，且有过定位现象，但本工序加工要求并不高，而且工件孔和两端面垂直精度又高故过定位现象影响不大。综合考虑两个方案的优缺点以及本工序加工的具体情况，采用方案一。

(2)定位元件选择

根据定位方式，采用带台肩的心轴作为主基准，心轴安装工件部分的直径为24mm,只安装一个工件每次，所以这部分长度取68mm，台肩作为止推基准，要求台肩段轴的直径应稍大于工件这部分的直径，这里取28mm，用可调支承作防转基准，心轴通过24H7部分安装在夹具体上，通过M24螺母，弹簧垫圈固定，可调支承通过螺纹孔安装在夹具体上。

(3)定位误差计算

圆柱心轴与工件24H7孔配合为

24

H7

f6，影响位置度的定位误差为：

DDmaxdmin

(240.021)(240.013)0.034mm

此值小于工件相对位置度公差的三分之一，即

30气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计1

D0.0341mm

3

所以定位方案能够满足加工要求（由于加工要求不高其他精度可不必计算）。

5.5夹紧方案

本道工序的夹具不是太复杂，若采用气动或液压夹紧，则气管或油管会妨碍操作，故选用手动夹紧，使夹具简单，操作方便。

采用手动夹紧时，可凭人力来控制夹紧力的大小，一般不需要算出所需夹紧力的确切数值，只是必要时进行概略的估算。

用M12螺杆在螺纹孔下端面夹紧工件。如下图所示

图5-35.6对刀装置的选择与计算

5.7.1对刀装置的选择

本道工序铣槽时需要两个方向对刀，即水平方向与垂直方向。所以选用侧装直角对刀块。这样更有助于铣槽工序的顺利进行。5.7.2对刀尺寸的确定

根据装配要求可知：对刀块水平方向的位置尺寸为38.5±0.01mm

水平方向与垂直方向全选用厚度为2mm的对刀平塞尺。这样便于更好的加工油槽。5.7.3加工精度的分析

31气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计1.铣槽侧面对轴线的对称度的加工精度定位误差△D

由于对称度的工序基准是轴线，定位基准也是此轴线，故△D=0

因此对称度的定位误差为零。

对刀误差△T对称度的对刀误差等于塞尺厚度的公差，即△T=0.014mm

夹具误差△J影响对称度的误差有：对刀块的水平位置尺寸的公差，所有△J=0.06mm2.铣槽时对轴线平行度的加工误差定位误差△D定位误差△D=0

安装误差△A工件的轴线相对于工作台导轨平行时，△A=0对刀误差△T由于平行度不受塞尺厚度的影响，所以△T=0

夹具误差△J影响平行度的制造误差是设计心轴轴线与定位键侧面的平行度0.03mm,所以△J=0.03mm。

5.6设计夹具体和绘制夹具图

在上述定位，夹紧方案的基础上，设计夹具体将各个部分连接成整体，并绘制成夹具图，如附图铣油槽夹具图所示，并按照夹具装配图绘制出部分非标准零件的零件图。

5.7夹具体毛坯的类型

5.7.1铸造夹具体

铸造夹具体的优点是工艺性好，可铸造出各种复杂的形状，具有较好的抗压强度和抗震性，但是生产周期长，需要实效处理以消除内应力。

常用的材料为铸铁（HT200），要求强度高时用铸钢（ZG70-500），要求重量轻时用铸铝(ZL104)。

根据这次设计要求，考虑到实际生产问题，此次设计选用铸造夹具体材料为HT200。

5.8技术要求说明

夹具总图上无法用符号标准而必须说明的问题，可作为技术要求用文字说明。主要内容有：夹具的装配，调整方法，如几个支撑钉应装配后修磨达到等高。装配时调整某元件或临床修磨某元件的定位表面等，以保证夹具精度，某些零件的重要表面应一起加工，如一起镗孔，一起磨削，工艺孔的设置和检测；夹具使用时的操作顺序；夹具表面的装饰要求等。

32气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计（六）、存在的问题

6.1存在的问题

在本次设计临近尾声的时候，我需要回头看看，总结一下在设计过程当中所遇到的各种问题。总的来说：本次设计过程中主要存在以下几个不足的地方：

（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，对并没有投入生产的产品的设备、技术要求等并没有足够的了解。同时，对于零件的结构，精度和余量，考虑的不够周全。经常会出一些细节上的错误。

（2）对零件的热处理方式及夹具的设计把握的不是很到位，其主要原因是对零件的了解不足，没有经过真正的实践，空有理论。有点不切实际。而且没有见过零件的实体，导致在一些细节方面处理的不是太到位。

（3）夹具设计是本次任务当中最大的拦路虎，虽然课题只要求我对其中铣油槽工序进行夹具设计，但是夹具设计过程中遇到的问题是最多的，特别是对各零部件的选用，既要达到局部要求，又要配合整体要求。所以，耗费一定时间和精力。

因此，在以后的学习工作中，我要多多注意去解决设计中所遇到的问题。多多学习相关的知识，为自己以后的发展打下坚实的基础。多多关注前沿的科学技术，拓宽知识面，尽量多动手多实践，以便能够更快更高效的设计出一个新的产品。

毕业设计小结及感悟

机械设计往往离不开自己的阅历，经验的积累固然可以从书本上学到不少，但是事非躬亲很难在脑海中留下深刻的印象，对别人的经验，自己没有一定的基础，要理解吸收真的是一件很不容易的事。

机械设计贯穿设计、制造、使用，维护的整个过程，设计时的疏忽总会在这些方面反映出来，成功与否是很容易判断的。设计的过程中，受制造的影响很大，亦就是说好的设计是不能脱离制造的，对制造越了解，越有助于提高设计水平。设计的图纸，投入生产，我没见过多少能立即按图加工装配，在审图、工艺等过程发现大堆的问题很常见，包括所谓“资深”的高工，总工拿出的图纸，还是经过多次开会研究反复讨论的出来的结果，原因是多方面的，绘图的规范性，看图者的水平是一方面，但设计方对制造工艺的了解不深入是主要原因。怎样判定自己对制造的了解程度？最简单的方法是随手抓一张自己设计的东西的图纸你是否能说出它的制造全过程。铸、锻、车、钳、铣、刨、磨，只是这样子，

33气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计肯定是不行，在机械厂做过几年的谁不知道？必须细分下去，要全面了解各过程。比如说铸造时候怎么分型，浇口冒口怎么放，可能会有什么样的铸造缺陷产生，零件结构在热处理的时候会不会导致意外情况发生的，怎么在零件结构上进行优化，切削加工过程，在脑海中虚拟出来，总共用几把刀，转速，走刀量，甚至铁屑往哪里飞，各把刀使用的顺序，车工，铣工，磨工的操作动作全过程，如此等等，才算是有了比较好的基础。不是说搞设计的一定要会玩车床，铣床，会烧电焊才可以，但是要知道这些作业特点，在设计时加以充分考虑，作为搞机械设计的人这样才比摇车床烧电焊的强，才有安身立命之处。如此，在设计过程中，就会规避一些不合理的结构，设计的质量自然提高不少，可是还不够，一个有十年八年的工龄的技工能提出比你更成熟的细节方案（尽管整体的设计统筹他们做不了），但是多少个不眠的夜晚设计出就这样一个结果，岂不是斯文扫地？唯一的解决办法，多看书。别人总结出来的通常与生产相结合，俱是心血的结晶。带着问题学，多想就能消化。可是设计总是为了使用，好的设计必须具备一点点人性的，设计一套工艺装备，一试产，效率高质量好，老板来搞杯庆功酒。过了几天，发现人家弃之不用了，原因是操作者用起来痛苦。而且要注意的细节又多。设计不利于使用，就面临淘汰，有很多的成套设备，如汽车的发动机变速箱之类正常运转时“挺好的”可其中一个小键槽，一个轴承位，什么的地方坏了，整个就不能用，厂方只卖整件，要配件不卖，自己加强还真的没地方加了，换了几个厂去买，摆了一堆，用户只好敬而远之，立了个技改项目－－可怜的技改。这样的事情只要是在机械行业转的久的都会有所见所闻。使用根本就离不开维修，好的设计更不能忽视维修性。在一条大型的的生产线上，关键的设备，总共一年也就维修那么两次，但是每此都要把设备大卸八块，行车叉车千斤顶撬杠十八般兵器还不够用，老师傅们还要自己专门动脑动手找几样好用的专用家当来伺候，导致停产的损失已经超过设备本身的价值，真是个无言的结局。一套大型设备仅因更换一只油封什么的，都要几乎将整机完全分解，使用单位不说设计者才怪，那真的真的是设计者的悲哀。

我们搞设计不光是要站在制造的基础上，还要有创新，但一定要学会继承。现在，全社会都在强调创新，但我们不能一强调创新，就瞧不起原有的东西。通常的创新分为两种，一种就是构成事物旧有元素的重新组合，一种是在旧有元素上加一些新的元素。所以，不管怎样，创新的东西总是含有一些旧有事物的影子是不可否认的。正像哲学中所讲，新事物都是在肯定中否定，否定中有肯定中产生的。比如我们人类，虽然说是大自然的天之骄子，但实际上，我们99%的基因都是和大猩猩一样的。如果人类不是在继承大猩猩的基因基础上，有1%的突破，人类的出现是难以想象的，如果有人说我有志气，不需要继承大猩猩的基因，我自己搞一个100%纯人类基因，那您就是再过一亿年，也搞不出来一个人类来。所以说，不能为了创新，把旧有的东西全盘抛弃。原有的东西就如同一盘菜，创新就如同一点点调料，有了这么一点调料，菜的味道更加鲜美。但没有人为了纯鲜美，不要菜，光来一盘炒调料的。所以我们强调创新，但不能忘记继承，只有继承，没有创新，那是因循守旧，而只有创新，没有继承，那是空中楼阁。

1：1的克隆可能很多的人认为是最安全最省事的一种设计方式。但是作为从事设计行业的人来讲，克隆是一件可耻的事情。所谓一抄二改三创造。简练的概括了设计人员的成

34气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计长之路。刚入门的时候，只能照抄，但是在抄袭的同时要拼命的去理解原设计者的意图和思维，理解整个机器的传动，各个装置之间的相互关联，每个零件的相互关系，理解了之后就可以出图，图纸上就可以有明确的尺寸配合要求，形位公差约束。只知道画下来，随手胡扯几根线条上去，大概感觉机器精度比较高，就玩命的把精度往上提动不动就0.005，0.002，在图纸上大言不惭的签名在设计栏。号称自己搞的东西是很精密的。这种不知所谓的号称机械机械设计工程师的信手拈来满地都是。

模仿优秀的作品是每一个设计师的必走之路。但是做设计，一定要有自己的想法，人也要有自己鲜明的个性，久了，就形成了自己的风格，风格的养成与一个人的艺术素养和个人修养有直接关系。罗嗦的人搞出来的东西就是那么罗嗦的，小气的人搞出来的东西就是一副小家子气，不负责任的人搞出来的机器就跟那人的德行一样的不负责任。能有自己的设计理念，设计风格，就是不一样，这样捣腾出来的东西就有了独特的灵魂。行家一看就知道，这是用心的杰作。

在抄袭的时候积累了经验就要抱着否定的态度学习。查阅资料，多看些经典的设计案例，和设计的禁忌，与自己接触过的一些东西进行对比，就有了大的提高。就可以在现有的机器上动手术。

参考文献

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[4]姜敏凤．工程材料及热成型工艺（第二版）．北京：高等教育出版社，2006.7[5]丛[7]吴

勉．铸造手册（铸钢）．北京：机械工业出版社，1991拓.简明机床夹具设计手册.北京：化学工业出版社，2010.2

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[11]陈宏钧.实用机械加工工艺手册（2）.北京：机械工业出版社，2003[12]章

跃.机械制造工程专业英语.北京：机械工业出版社，2006

致

35谢

气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计三年的大学生活在这个春季即将划上一个句号，而对于我的人生却只是一个逗号，我将面对又一次征程的开始。三年的求学生涯在师长、亲友的大力支持下，走得辛苦却也收获满囊，在论文即将付梓之际，思绪万千，心情久久不能平静。伟人、名人为我所崇拜，可是我更急切地要把我的敬意和赞美献给一位平凡的人，我的指导老师。我不是您最出色的学生，而您却是我最尊敬的老师。您治学严谨，学识渊博，思想深邃，视野雄阔，为我营造了一种良好的精神氛围。授人以鱼不如授人以渔，置身其间，耳濡目染，潜移默化，使我不仅接受了全新的思想观念，树立了宏伟的学术目标，领会了基本的思考方式，从论文题目的选定到论文写作的指导，经由您悉心的点拨，再经思考后的领悟，常常让我感觉到“山重水复疑无路，柳暗花明又一村”。

感谢我的爸爸妈妈，焉得谖草，言树之背，养育之恩，无以回报，你们永远健康快乐是我最大的心愿。在论文即将完成之际，我的心情无法平静，从开始进入课题到论文的顺利完成，有多少可敬的师长、同学、朋友给了我无言的帮助，在这里请接受我诚挚谢意！同时也感谢学院为我提供良好的做毕业设计的环境。

感谢我的同学和朋友，在我写论文的过程中给予我很多的素材，还在论文的撰写和排版等过程中提供热情的帮助。

感谢实习岗位中师傅在百忙之中对我的热情指导，感谢一起工作的同事不顾疲劳的友情提醒。有你们的帮助，才使得我能顺利的完成本次设计。再次感谢你们！

由于本人的学术水平有限，所写论文难免有不足之处，恳请各位老师和学友批评和指正！

外文翻译

外文翻译原文：

TheReciprocatingEngine

MyInternetresearcheventuallyledmetotheAmericanStirlingCompany．WhilecruisingtheirwebsiteforenginekitsIranacross，anadthatsaidtheywantedatechnicalwriterwhowouldtradesomewritingofinstructionalmaterialandplansforenginekits．Ishotthemaquickemail．Iamatechnicalwriterinmydayjob，andIwriteinstructionalmaterialforcomputersoftware．NowthatIwasdesigningmyownStirlingengines，IthoughtIwouldbeaperfectmatchforthem!Well，Ididn’tendupworkingforthem，butaftera

fewconversationswiththeownerofthecompanyIwasonamissiontocompletemyquestforahandbuiltLTDStirlingengine，andIwasgoingtowriteabookaboutitatthesametime．BrentVanArsdellofTheAmericanStirlingCompanywasveryhelpful．Hegavemesomeverygoodadviceabouthowtoincreasetheefficiencyofmyenginedesigns．Heknewalotabout

36气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计friction．Heknewhowtocalculateitsimpact，andhowtoovercomesomeoftheproblemsitcancause．Hedidn’treallyneedatechnicalwriteranymore，buthedidoffermesomegreatencouragementonmyeffortstodesignanefficienthandbuiltengine．HesuggestedthatifIcouldbuildaStirlingenginethatmetthesecriteria，itwouldmakeagreatsellingbook．Hereiswhatmydesignshadtodo：

·Theenginehadtorunfromtheheatofawarmhand．

·Theenginehadtobemadefromcommonmaterialsthatwouldbeeasyforanyonetoobtain．··

Ithadtobeaffordabletobuild．

Ithadtobebuiltwithouttheaidofamachineshop．Icouldonlyusethekindsoftoolsthat

mostfolksalreadyhaveintheirgarage．

IstumbledacrossthewebsiteofanengineerinFrancewhowasworkingonasimilarproject．TheonlyproblemwasthewebsitewasentirelyinFrench!IhadabriefemailexchangewiththeauthorandaskedhimifhiswebsitewasavailableinEnglish．Hereplied。“Sorry．no．ItishardenoughtoexplaininFrench!

ButIgleanedalotofhelpfulhintsfromhispicturesandfromhistext，thanksinparttotoolsliketheGoogleTranslator．Mypreviousdesignattempthadbeentroubledbyfrictionandbypressureleaks．WithgemsofwisdomfromBrentandsomeneattricksontheFrenchsite1wasabletocreateadesignthatreducedthenumberoffrictionpointsandeliminatedthepressureleaks．MyfirstoriginalStirlingenginewasborn!Thefirstdesignwasareciprocatingengine．Thatmeanstheflywheeldoesnotspincontinuouslyinthesame

direction，butrocksbackandforthasitruns．Itisefficientenoughtorunfromtheheatofmyhand．

Andremember，Iconstructedtheengineyouseehere

(and

several

others)

while

recoveringfrombacksurgery．IwasunderDr.’Sorderstonotbendover，don’tliftanythingmorethan10pounds，anddon’tpickupanythingoffofthefloor．Thoserestrictionspresented

someinterestingchallenges．Especiallywhentinypartswould

jumpoffthetableandlandonthefloor．

Itookoverhalfthediningroomtableforthisproject，whichiswheremostofmyassemblyworkwasdone．TherewerejustafewtimesIfeltitwasbettertomoveintotheshopforaconstructionstep．Allofmytoolsandmaterialsfitinamediumsized

storagetubforthosetimeswhenthetablewasneededformoremundanethinks，Likeeating．YoumayrecallthatbeforeIventuredneartheLTDenginedesigns，IstartedbyfirstbuildingapopcanStirlingengine．BuildingapopcanStirlingengineisagreatwaytostart，andIhighlyrecommendit．ThemostpopularsetofplansontheInternetarepostedbytheStephenF．AustinStateUniversityinEastTexas．Youmaybeabletofindtheplansifyousearchthewebfor\"SFAStirlingEngineProject\".Thepopcanengineiseasytobuildandisaveryforgivingdesign．ItwillteachyouhowtheStirlingcycleworkswhile

37气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计givingyoulotsofsuccess．

MyearlyeffortswiththepopcanengineandmyfirstattemptatanLTDdesigntaughtmeseveralimportantlessonsthatwentintothedesignofthethreeengineshere：·

Frictionistheenemy．Themoremovingpartsyouhave，themorefrictionyouhave．PressureleakshaveahighimpactonLTDdesigns．Thepointwherethedisplacershaftenters·

thepressurechamberinatraditionalStirlingenginecreatesfrictionandaleak．Bothcontributetoalossofpower．

·Precisionisrequired，especiallyattheslidingpointslikepistonsandthedisplacerpushrodgland．··

Balanceiscritical．Anoutofbalanceflywheelconsumesmoreenergythanitprovides，Bestofall，IlearnedtheStirlingcycle．andbalancingthemisnotaseasyasonefirstthinks．

Ilearnedfrictionistheenemy．Everypointwhere2movingpartstouchisafrictionpoint．Eventhoughmyfrictionappearedtobenon—existent，itwasn’t．ThepistonarrangementontheCoffeeCupEngineworked，butithadsomefriction．Andthedisplacerpushrodmadenoiseasitpassedinandoutofthepressure，chambergland．Iknewnoisecomesfromvibration，andvibrationcomesfromfriction．

SomeofthefirstflywheelsImadewouldspinfreelyontheirbearingsfor4or5secondsandappearedtobeworkingwell．Ididn’trealizehowmuchfrictionwaspresentuntilIcreatedmyfirstflywheelonaverticalaxleandgaveitaspin．Icouldgetittocoastforabout2minutes!Inthemicro—horsepowerworldofmodelStirlingenginesittakesonlyasmallamountoffrictiontohaveahugeimpactonperformance．

Ilearnedpressureleakswillrobyouofpreciouspower．AtinypressureleakwillhelpaStirlingengine\"equalize\"tomatchthechangingbarometricpressure，orhelpitbleedoffalittleexcesspressureastheaveragetemperaturerisesintheengine．Butwiththatadvantagecomesalossofpower．Mylittleengineneededallthepoweritcouldmuster，especiallyforthelowertemperaturedifferentialsIwantedittorunon．Someminisculepressureleaksseemedimpossibletoavoid，suchaswhereamovingshaftmustpassthroughthewallofthepressurechamber．Ieventuallyfoundawaytousemagnetstoreplacethatpushrodsonowmypressurechamberiscompletelysealed．

Ilearnedthatbalanceisadifficultscience．Atypicaldesignhasarotatingflywheelthatliftsthedisplacerupanddown．Youaddalittleweighttoonesideoftheflywheelinordertocompensatefortheweightofthedisplacer．Youplacetheweightoppositeoftheloadsothatwhenthedisplacerismovingup，thecounterbalanceismovingdown．Thismakesthedisplacermotionalmosteffortless．Ihaveusedthistechniquetosuccessfullyreducevibrationandwobble，butI

38气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计haveneverbeenabletocompletelyeliminate

it．Ineededtocreateadesignthatdidnotrequiretheflywheeltoliftanything．Ifitwasn’tliftinganything，balancewouldnotbeaproblem．

SonowthechallengeistoapplytheselessonstothebuildingofanLTDengine．Lowertemperaturedifferentialmeansthisenginewillhavelesspowerthanthepopcanengine．Thismeansitwillhavetohavemoreprecision，lessfriction，andastraightforwardapplicationoftheStirlingcycle．AndIhavetodothiswithouttheaidofamachineshop!

外文翻译中文：

往复式发动机

我对于互联网的研究，最终导致我进入了美国斯特林公司。而当我看到一个巡航网站引擎的时候，我看到一个广告，说他们想要一个专业作家会写一些教学材料和计划引擎之类的东西。我很快的给他们发了一封电子邮件。我每天的工作就是技术研究，和我写的教学材料的计算机软件。现在我在设计我自己的斯特林的引擎，我认为我跟他们将是一个完美的绝配！好吧，我最终并没能为他们工作，但经过几次和公司的老板的交谈，我的使命是要完成我的任务一手建立有限公司斯特林发动机，我准备写一本关于它的书在同一时间。

布兰特·凡对于美国斯特林公司是很有帮助的。他给了我一些非常好的建议就如何提高我的最新设计的效率。他对于摩擦了解得很多。他知道如何计算它的影响，以及如何克服一些问题，它能使他不真实。他并不真正需要的任何一个技术作家，但他给我很大的鼓励让我努力设计一个有效的系统建立引擎。他建议，如果我能建造斯特林发动机，并且符合这些标准，它将是一本伟大的畅销书。这是我的设计所做的了：·引擎运行必须从温热的手热进行。

·发动机必须是普通的材料，这样任何人都能轻松获得。·它的建立必须负担得起。

·它必须建立的援助没有一个商店。我只可以使用里面的工具，而是大多数人已经在他们的车库。

我偶然发现网站工程师在法国进行了类似的项目。唯一的问题是，该网站是完全在法国！我有发一个简短的电子邮件与作者交流，问他如果他的网站提供者是英国人会怎么样。他回答：“对不起，这在法国是难以解释的！！”

但我收集了很多有用的提示，从他的照片，从他的文字，部分由于工具如谷歌翻译。我以前的设计尝试已受到摩擦和压力泄漏的困扰。与智慧的宝石从布兰特和一些技巧在法国网站是能设计出一个红探讨一些摩擦点和消除压力泄漏。我的第一个原始斯特林发动机是天生的！第一个设计是一个往复式发动机。这意味着飞轮旋转不连续在同一方向，但可以绕着来回跑。它可以从我的手热所提供的效率。

39气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计但是请记住，我构建引擎你从这里看（或者其他）显然是从背部下手的。我是对在医生的命令下不能弯腰，不提任何超过10磅，而且不接地板上的东西限制的人提出了一些有趣的挑战。尤其是当微小的部分会跳下桌子，落在地板上的时候。

我花了一半以上的餐桌的时间，为了这个项目，这时候我的大多数装配工作已经完成了。有几次，我觉得这是为了更好地进入商店，为建设关键一步。我所有的工具和材料，适合装在一个中等大小的存储桶的时候被需要更多的世俗认为，那是喜欢吃。

你可能还记得之前我冒险靠近发动机设计有限公司，那是我第一次开始建立一个易拉罐斯特林发动机。建设一个易拉罐的斯特林是一个伟大的开始方式，我要高度推荐它。目前最流行的一套计划是在互联网上张贴的由史蒂夫奥斯汀州立大学在东德克萨斯的研究。其实你也可以的，如果你能在网上搜索“国家林业局斯特灵项目”并且找到计划。易拉罐引擎是很容易建立，也是一个非常宽容的设计。它会教你如何在斯特林周期中取得更多的成功。

我用易拉罐引擎和我第一次尝试在一个公司设计的早期努力的告诉我，到这里三个引擎的设计的几个重要的经验教训：

·摩擦是敌人。你有更多的移动部件，你就会有更多的摩擦。

·压力泄漏由一个很有影响力的有限公司设计。点的位移随着轴进入压力室在斯特林传统的发动机产生摩擦和泄漏。既有助于功率损耗。·精度要求，特别是在滑动点像活塞推杆腺和浮筒。

·平衡是至关重要的。一个不平衡的飞轮会消耗更多的能量比起它所提供的，而且平衡是他们最不容易第一个想到的。·最重要的是，我学会了斯特林周期。

我学会了摩擦是敌人。每一个点的2个运动部件都是接触摩擦点。虽然我认为我的摩擦似乎是不存在的，它并不是活塞安排在咖啡杯上发动机的工作，但也有一些摩擦。和浮筒推杆了噪声通过进出的压力，室腺。我知道噪声来源于振动，振动摩擦产生的。一些的，我做了4或5秒钟，自由旋转轴承，飞轮要努力工作不知道有多少摩擦，直到我创建我的第一个飞轮，并给它一个旋转我能得到它向海岸约2分钟！在模型斯特林发动机的微马力的世界里，它只需少量的摩擦，就会对性能有巨大的影响。

我学会了压力泄漏会抢你的宝贵力量。微小的漏洞将帮助斯特林发动机“平衡”变化的压力，或帮助它释放一点多余的压力使平均温度升高的发动机。但这一优势来自权力的损失。我的小引擎所需要的一切能量会鼓起，尤其是在较低的温度差的条件下。一些微小的压力泄漏似乎无法避免，比如一个移动轴必须可以通过压力室的壁。我最终找到了一个方法，使用磁铁取代，所以现在我的两个压力室是完全密封的。

我了解到这种平衡是一门困难的科学。一个典型的设计有一个旋转的飞轮，升降机随浮筒上下。你增加一点体重使飞轮的一侧为补偿的重量的浮筒。你把重量的负荷，在浮筒上移动，这个平衡将会向下移动。这使浮筒运动几乎不费吹灰之力。我已经用这种技术成功地减少振动和摆动，但我从来没有能够完全消除它。我需要创建一个设计，不需要飞轮举任何东西。如果不是取消的话，就不会是一个平衡问题。

40气门摇臂机械加工工艺过程编制、油槽铣夹具工装设计所以现在的挑战是如何运用这些经验教训，建立一个较低的温度差的有限公司的发动机。该发动机将比易拉罐的发动机具有更低的功耗。这意味着它将有更高的精度，减少摩擦，和一个可以简单应用的斯特林周期。我这样做就可以援助整个机械行业！

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