K021-氣門搖臂軸支座 加工工藝和鉆φ16孔夾具設(shè)計

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通過機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計使我們能綜合運用機械制造技術(shù)中的基本理論，讓我們對所學(xué)的專業(yè)課得以加強和鞏固、復(fù)習(xí)及實用，在理論與實踐上有機結(jié)合；這是一次理論聯(lián)系實際的訓(xùn)練，能夠讓我們學(xué)習(xí)獨立地分析和解決工藝問題的能力，初步掌握設(shè)計一個中等復(fù)雜零件的工藝規(guī)程的能力和運用夾具設(shè)計的基本原理和方法，擬定夾具設(shè)計方案，在完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的同時，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計能力，也是熟悉和運用有關(guān)手冊、圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件等基本技能的一次實踐機會，使我們對各科的作用更加深刻的熟悉與理解，并為未來畢業(yè)設(shè)計打下良好的基礎(chǔ)。 本次課程設(shè)計是對氣門搖臂支座的工藝規(guī)程和夾具設(shè)計，對過對零件的工藝分析，確定毛坯的種類和制造方法，來擬定工藝路線，確定加工余量和工序尺寸，確定切削用量以及時間定額。然后通過確定定位元件、夾緊方案、對刀裝置來設(shè)計夾具。. 關(guān)鍵詞：機械制造工藝規(guī)程 夾具設(shè)計  目 錄 前言----------------------------------------------------------------------1 摘要----------------------------------------------------------------------2 第1章 機械加工工藝規(guī)程的制定---------------------------------------------4 1.1 零件的工藝分析----------------------------------------------------4 1.1.1零件的用途-----------------------------------------------------4 1.1.2零件的技術(shù)要求-------------------------------------------------4 1.1.3零件的工藝分析-------------------------------------------------5 1.1.4確定零件的生產(chǎn)類型---------------------------------------------6 1.2 確定毛坯的種類和制造方法------------------------------------------7 1.2.1選擇毛坯-------------------------------------------------------7 1.2.2確定毛坯尺寸公差和機械加工總余量-------------------------------7 1.2.3設(shè)計毛坯圖-----------------------------------------------------8 1.3 擬定工藝路線------------------------------------------------------9 1.3.1定位基準(zhǔn)的選擇-------------------------------------------------9 1.3.2各表面加工方案的確定-------------------------------------------10 1.3.3加工階段的劃分-------------------------------------------------10 1.3.4工序的集中與分散-----------------------------------------------10 1.3.5工序順序的安排-------------------------------------------------10 1.3.6確定工藝路線---------------------------------------------------11 1.3.7機床設(shè)備及工藝裝備的選用---------------------------------------12 1.4 確定加工余量和工序尺寸---------------------------------------------14 1.5 確定切削用量以及時間定額-------------------------------------------15 第2章 機床夾具設(shè)計--------------------------------------------------------24 2.1確定定位元件-------------------------------------------------------24 2.2確定夾緊方案-------------------------------------------------------24 2.3確定導(dǎo)向裝置-------------------------------------------------------25 2.4夾具設(shè)計及操作說明-------------------------------------------------25 設(shè)計總結(jié)------------------------------------------------------------------27 參考文獻(xiàn)------------------------------------------------------------------28 第1章 機械加工工藝規(guī)程的制定 1.1 零件的工藝分析 1.1.1零件的用途 本設(shè)計所設(shè)計的零件是1105柴油機中搖臂結(jié)合部的氣門搖臂軸支座，它是柴油機上氣門控制系統(tǒng)的一個重要零件。直徑為18mm的孔用來裝配搖臂軸，軸的兩端各安裝一進(jìn)、排氣氣門搖臂。直徑為16mm的孔內(nèi)裝一個減壓軸，用于降低汽缸內(nèi)壓力，便于啟動柴油機。兩孔間距56mm，可以保證減壓軸在搖臂上打開氣門，實現(xiàn)減壓。兩孔要求的表面粗糙度和位置精度較高，工作時會和軸相配合工作，起到支撐的作用，直徑11的孔用M10的螺桿與汽缸蓋相連，直徑3的孔用來排油，各部分尺寸零件圖中詳細(xì)標(biāo)注。 1.1.2零件的技術(shù)要求 保證零件的各項技術(shù)要求，是制定工藝規(guī)程的主要目的。對零件的技術(shù)要求進(jìn)行分析，應(yīng)包括如下內(nèi)容： 1> 掌握零件的結(jié)構(gòu)形狀、材料、硬度及熱處理等情況，了解該零件的主要工藝特點，形成工藝規(guī)程設(shè)計的總體構(gòu)想。 2> 分析零件上有哪些表面需要加工，以及各加工表面的尺寸精度、形狀精度、位置精度、表面粗糙度及熱處理等方面的技術(shù)要求；明確哪些表面是主要加工表面，以便在選擇表面加工方法以及擬定工藝路線時重點考慮；；對全部技術(shù)要求進(jìn)行歸納整理。 φ22外圓的上端面以及與此孔相通的φ11通孔，粗糙度均為12.5；36mm下端面，根據(jù)零件的總體加工特性,36mm為整個機械加工過程中主要的基準(zhǔn)面，粗糙度為12.5，因此在制定加工方案的時候應(yīng)當(dāng)首先將此面加工出來；37mm的上下端面，粗糙度為12.5；前后端面倒C1的角，粗糙度為12.5；以及φ18的通孔，在這里由于φ18通孔所要求的精度較高，因此該孔的的加工是一個難點，其所要求的表面粗糙度為1.6，且該孔的軸線與36mm下端面的平行度為0.05，且該孔的軸線圓跳動公差為0.1需要選擇適當(dāng)?shù)募庸し椒▉磉_(dá)到此孔加工的技術(shù)要求。16mm的上下端面，粗糙度為12.5；前后端面倒C1的角，粗糙度為12.5；以及φ16的通孔，φ16的通孔同樣也是本零件加工一個比較重要的部分，觀察零件圖就可以知道，φ16的孔要求的表面粗糙度和位置精度和φ18的通孔一樣都是比較高的，φ16的通孔表面粗糙度為1.6，孔的軸線與36mm的地面的平行度為0.05。 將該氣門搖臂軸支座的全部技術(shù)要求列于下表中： 表1 氣門搖臂軸零件圖技術(shù)要求表 加工表面 尺寸及偏差/mm 公差/mm及精度 表面粗糙度/μm 形位公差/mm φ18通孔 φ180+0.027 IT8 Ra1.6 φ16通孔 φ160+0.11 IT6 Rs1.6 φ28前端面 37±0.1 IT12 Ra3.2 φ28后端面 37±0.1 IT12 Ra3.2 φ26上端面 IT12 Ra12.5 φ26下端面 IT12 Ra12.5 φ22上端面 IT12 Ra12.5 36mm下端面 IT12 Ra12.5 φ11通孔 φ11 IT12 Ra12.5 φ3偏10°內(nèi)孔 φ3 IT12 Ra12.5 1.1.3零件的工藝分析 通過對氣門搖臂軸支座零件圖的重新繪制，知原圖樣上的各視圖表達(dá)清楚，符合機械制圖標(biāo)準(zhǔn)；尺寸公差、形位公差和表面粗糙度標(biāo)注正確、統(tǒng)一、完整。通過對零件圖的詳細(xì)審閱，該零件的基本工藝狀況已經(jīng)大致掌握。主要工藝狀況如下敘述： 零件的材料為HT200，灰鑄鐵的生產(chǎn)工藝簡單，鑄造性能優(yōu)良，但是塑性較差、脆性較高、不適合磨削，而且加工面主要集中在平面加工和孔的加工。根據(jù)對零件圖的分析，該零件需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求如下： 通過上面零件的分析可知，36mm下端面和φ22上端面的表面粗糙度要求都不是很高，因此都不需要精加工來達(dá)到要求，而且這兩個面也是整個加工工程中主要的定位基準(zhǔn)面，因此可以粗加工或者半精加工出這兩個面而達(dá)到精度要求，再以此作為基準(zhǔn)采用專用夾具來對其他表面進(jìn)行加工，并且能夠更好的保證其他表面的位置精度要求。 1.1.4確定零件的生產(chǎn)類型 零件的生產(chǎn)類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地等）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，它對工藝規(guī)程的制訂具有決定性的影響。零件的生產(chǎn)類型一般可分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三種類型，不同的生產(chǎn)類型有著完全不同的工藝特征。零件的生產(chǎn)類型是按零件生產(chǎn)綱領(lǐng)確定的。生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計劃。年生產(chǎn)綱領(lǐng)是包括備品和廢品在內(nèi)的某產(chǎn)品年產(chǎn)量。零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)N為 N=Qm（1+a%）(1+b%) 式中 N----零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)（件/年） Q----產(chǎn)品的年產(chǎn)量(臺、輛/年) m----每臺（輛）產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺、輛） a%---備品率，一般取2%-4% b%---廢品率，一般取0.3%-0.7% 根據(jù)上式可計算求得零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)，再通過查表，就能確定該零件的生產(chǎn)類型。 根據(jù)本零件的設(shè)計要求，Q=5000件/年，m=1件/臺，取備品率為2%和廢品率為3%，將數(shù)據(jù)代入生產(chǎn)綱領(lǐng)計算公式得出N=5253件/年，零件質(zhì)量為0.27kg，根據(jù)《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》[3]表1-4，表1-5可知該零件為輕型零件，本設(shè)計零件氣門搖臂軸支座的的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。  1.2 確定毛坯的種類和制造方法 1.2.1選擇毛坯 機械加工中毛坯的種類有很多種，如鑄件、鍛件、型材、擠壓件、沖壓件、焊接組合件等，同一種毛坯又可能有不同的制造方法。為了提高毛坯的制造質(zhì)量，可以減少機械加工勞動量，降低機械加工成本，但往往會增加毛坯的制造成本。選擇毛坯的制造方法一般應(yīng)當(dāng)考慮一下幾個因素。 1> 材料的工藝性能 材料的工藝性能在很大程度上決定了毛坯的種類和制造方法。例如：低碳鋼的鑄造性能差，但其可鍛性、可焊性均好，因此，低碳鋼廣泛用于制造鍛件、型材、沖壓件、擠壓件及組合毛坯等 2> 毛坯的尺寸、形狀和精度要求 毛坯的尺寸大小和形狀復(fù)雜程度也是選擇毛坯的重要依據(jù)。直徑相差不大的階梯軸宜采用棒料；直徑相差較大的階梯軸宜采用鍛件。尺寸很大的毛坯，通常不宜采用模鍛或壓鑄、特種鑄造等方法，而適宜采用自由鍛造或是砂型鑄造。形狀復(fù)雜的毛坯，不宜采用型材或自由鍛件，可采用鑄件、模鍛件、沖壓件或組合毛坯。 3> 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng) 毛坯的制造方法要與零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，以求獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。 根據(jù)上述內(nèi)容的幾個方面來分析本零件，零件材料為HT200，首先分析灰鑄鐵材料的性能，灰鑄鐵是一種脆性較高，硬度較低的材料，因此其鑄造性能好，切削加工性能優(yōu)越，故本零件毛坯可選擇鑄造的方法；其次，觀察零件圖知，本設(shè)計零件尺寸并不大，而且其形狀也不復(fù)雜，屬于簡單零件，除了幾個需要加工的表面以外，零件的其他表面粗糙度都是以不去除材料的方法獲得，若要使其他不進(jìn)行加工的表面達(dá)到較為理想的表面精度，可選擇砂型鑄造方法；再者，前面已經(jīng)確定零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，可選擇砂型鑄造機器造型的鑄造方法，較大的生產(chǎn)批量可以分散單件的鑄造費用。因此，綜上所述，本零件的毛坯種類以砂型鑄造機器造型的方法獲得。 1.2.2確定毛坯尺寸公差和機械加工總余量 根據(jù)零件圖計算零件的輪廓尺寸為長83mm，寬37mm，高62mm。 查閱《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》[3]表2-1 按鑄造方法為砂型鑄造機器造型，零件材料為灰鑄鐵，查得鑄件公差等級為CT8-CT12，取鑄件公差等級為CT10。 再根據(jù)毛坯鑄件基本尺寸查閱《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》[3]表2-3 ，按前面已經(jīng)確定的鑄件公差等級CT10查得相應(yīng)的鑄件尺寸公差。 查閱《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》[3]表2-5 按鑄造方法為砂型鑄造機器造型，材料為灰鑄鐵，查得鑄件所要求的機械加工余量等級為E-G,將要求的機械加工余量等級確定為G，再根據(jù)鑄件的最大輪廓尺寸查得求的鑄件機械加工余量。 由于所查得的機械加工余量適用于機械加工表面Ra≥1.6μm，Ra＜1.6μm的加工表面，機械加工余量要適當(dāng)放大。分析本零件，除了φ18和φ16的Ra=1.6μm外，沒有一個加工表面的表面粗糙度是小于1.6的，也就是所有的加工表面Ra≥1.6μm，因此一般情況下這些表面的毛坯尺寸只需將零件的尺寸加上所查得的余量值即可，但是由于大部分表面加工都需經(jīng)過粗加工和半精加工，因此余量將要放大。 1.2.3設(shè)計毛坯圖 1>確定鑄造斜度 根據(jù)《機械制造工藝手冊》表A-22本零件毛坯砂型鑄造斜度為5°30’或3°。 2>確定分型面 由于毛坯形狀對稱，且最大截面在中間截面，為了起模以及便于發(fā)現(xiàn)上下模在鑄造過程中的錯移，所以選擇前后對稱中截面為分型面。 3>毛坯的熱處理方式 為了去除內(nèi)應(yīng)力，改善切削性能，在鑄件取出后進(jìn)行機械加工前應(yīng)當(dāng)做時效處理。  1.3 擬定工藝路線 1.3.1定位基準(zhǔn)的選擇 定位基準(zhǔn)的選擇在工藝規(guī)程制定中直接影響到工序數(shù)目，各表面加工順序，夾具結(jié)構(gòu)及零件的精度。 定位基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)，用毛坯上未經(jīng)加工的表面作為定位基準(zhǔn)成為粗基準(zhǔn)，使用經(jīng)過加工表面作為定位基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。在制定工藝規(guī)程時，先進(jìn)行精基準(zhǔn)的選擇，保證各加工表面按圖紙加工出來，再考慮用什么樣的粗基準(zhǔn)來加工精基準(zhǔn)。 1.精基準(zhǔn)的選擇 1>基準(zhǔn)重合原則 應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)，這樣可避免基準(zhǔn)不重合引起的誤差。 2>基準(zhǔn)統(tǒng)一原則 若工件以某一組表面作為精基準(zhǔn)定位，可以比較方便的加工大多數(shù)其他表面，則應(yīng)盡早的把這一組基準(zhǔn)表面加工出來，并達(dá)到一定精度，在后續(xù)工作均以其作為精基準(zhǔn)加工其他表面，這稱之為基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。采用基準(zhǔn)統(tǒng)一原則可以避免基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換所產(chǎn)生的誤差；可以減少夾具數(shù)量和簡化夾具設(shè)計；可以減少裝夾次數(shù)，便于工序集中，簡化工藝過程，提高生產(chǎn)率。 3>互為基準(zhǔn)原則 對于某些位置精度要求很高的表面，常采用互為基準(zhǔn)反復(fù)加工的方法來保證其位置精度。 4>自為基準(zhǔn)原則 有些精加工或光整加工工序要求加工余量小而均勻，在加工時就應(yīng)該盡量選擇加工表面本身作為精基準(zhǔn)，這就是自為基準(zhǔn)院長。該加工表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。 根據(jù)氣門搖臂軸支座零件圖，本零件時帶有孔的形狀比較簡單的零件，孔φ18、孔φ16以及孔φ11均為零件設(shè)計基準(zhǔn)，均可選為定位基準(zhǔn)，而且孔φ18和孔φ16設(shè)計精度較高（亦是裝配基準(zhǔn)和測量基準(zhǔn)），工序?qū)才胚@兩個孔在最后進(jìn)行，為遵循“基準(zhǔn)重合”原則，因此選擇先進(jìn)行加工的φ11孔和加工后的36mm下底面作為精基準(zhǔn)。 2.粗基準(zhǔn)的選擇 選擇粗基準(zhǔn)主要是選擇第一道機械加工工序的定位基準(zhǔn)，以便為后續(xù)工作提供精基準(zhǔn)。在該零件需要加工的表面中，由于外圓面上有分型面，表面不平整有飛邊等缺陷，定位不可靠，應(yīng)選37mm上下端面及未加工的36mm下端面為粗基準(zhǔn)。 1.3.2各表面加工方案的確定 根據(jù)本零件圖上所標(biāo)注的各加工表面的技術(shù)要求，，通過對各加工表面所對應(yīng)的各個加工方案的比較，最后確定本零件各加工表面的加工方法如下表： 加工表面 經(jīng)濟(jì)精度 表面粗糙度/μm 加工方案 φ18通孔 IT8 Ra1.6 鉆-擴-鉸 φ16通孔 IT8 Rs1.6 鉆-擴-鉸 37mm兩端面 IT11 Ra3.2 粗銑-半精銑 16mm兩端面 IT12 Ra12.5 粗銑 φ22上端面 IT12 Ra12.5 粗銑 36mm下端面 IT11 Ra12.5 粗銑-半精銑 φ11通孔 IT12 Ra12.5 鉆 φ3偏10°內(nèi)孔 IT12 Ra12.5 鉆 表2 各加工表面的加工方法 1.3.3加工階段的劃分 本零件氣門搖臂軸支座加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段分為粗加工，半精加工幾個階段。 在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)備好，也就是先將36mm下端面和φ11通孔加工出來，使后續(xù)的工序都可以采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗銑粗基準(zhǔn)φ22上端面、φ28外圓前后端面、φ26外圓前后端面，在半精加工階段，完成對φ28外圓前后端面的半精銑，鉆→擴→鉸出φ180+0.027通孔和φ160+0.11通孔，并鉆出φ3偏10°內(nèi)孔。 1.3.4工序的集中與分散 本零件采用工序集中原則安排零件的加工工序。本零件氣門搖臂軸支座的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，可以采用各種機床配以專用工具、夾具、以提高生產(chǎn)率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。 1.3.5工序順序的安排 1.機械加工順序 （1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)，即在前面加工階段先加工36mm下端面以及φ11通孔。 （2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 （3）遵循“先主后次”原則，先加工主要表面φ28和φ26外圓前后端面，φ160+0.11通孔，φ180+0.027通孔，后加工次要表面φ3偏10°內(nèi)孔。 （4）遵循“先面后孔”原則，先加工36mm下端面，φ22上端面，后加工φ11通孔；先加工37mm和16mm上下端面，后加工φ160+0.11通孔，φ180+0.027通孔。 2．熱處理工序 機械加工前對鑄件毛坯進(jìn)行時效處理，時效處理硬度HBS187-220,時效處理的主要目的是消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織和尺寸，改善機械性能，這樣可以提高毛坯進(jìn)行加工的切削性能。 3.輔助工序 毛坯鑄造成型后，應(yīng)當(dāng)對鑄件毛坯安排清砂工序，并對清砂后的鑄件進(jìn)行一次尺寸檢驗，然后再進(jìn)行機械加工，在對本零件的所有加工工序完成之后，安排去毛刺、清洗、終檢工序。 1.3.6確定工藝路線 制訂工藝路線的出發(fā)點，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為成批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用萬能型機床配以專用夾具，并盡量使工序集中在提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降下來。 1>方案一： 工序I：鑄造； 工序II：清砂，檢驗； 工序III：時效處理； 工序IV：粗銑φ22上端面； 粗銑-半精銑36mm下底面； 工序V： 鉆φ11通孔； 工序VI: 粗銑-半精銑37mm上下端面； 工序VII：粗銑16mm上下端面； 工序VIII：鉆→擴→鉸φ180+0.027通孔，并倒角； 工序IX：鉆→擴→鉸φ160+0.11通孔，并倒角； 工序X：鉆φ3偏10°內(nèi)孔； 工序XI：鉗工去毛刺，清洗； 工序XII：終檢。 2>方案二 工序I：鑄造； 工序II：清砂，檢驗； 工序III：時效處理HBS187-220 工序IV：粗銑-半精銑37mm兩端面 工序V：鉆→擴→鉸φ180+0.027通孔，并倒角； 工序VI: 粗銑φ22上端面A； 粗銑-半精銑36mm下底面； 工序VII：鉆φ11通孔； 工序VIII：粗銑16mm兩側(cè)面 工序IX：鉆→擴→鉸φ160+0.11通孔，并倒角； 工序X： 鉆φ3偏10°內(nèi)孔； 工序XI： 鉗工去毛刺，清洗； 工序XII： 終檢。 工藝方案一和方案二的區(qū)別在于方案一工序比較集中，方案二工序比較分散，工序集中比較利于中小批量生產(chǎn)，工序集中適合大批量工業(yè)化生產(chǎn)，在本設(shè)計中，選用工序集中，并配以較多的專用夾具，比較合適，因此，工設(shè)計選用方案一。 1.3.7機床設(shè)備及工藝裝備的選用 機床及工藝裝備的選擇是制定工藝規(guī)程的一項重要工作，它不但直接影響工件的加工質(zhì)量，而且還影響工件的加工效率和制造成本。 1.機床的選擇 1>機床的加工尺寸范圍應(yīng)與零件的外廓尺寸相適應(yīng)； 2>機床的精度應(yīng)與工序要求的精度相適應(yīng)； 3>機床的功率應(yīng)與工序要求的功率相適應(yīng)； 4>機床的生產(chǎn)率應(yīng)與工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)； 5>還應(yīng)與現(xiàn)有的設(shè)備條件相適應(yīng)。 2.夾具的選擇 本零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)效率，所用的夾具應(yīng)為專用夾具。 3.刀具的選擇 刀具的選擇主要取決于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度以及表面粗糙度、生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性等。在選擇時應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時可采用符合刀具和其他專用刀具。 4.量具的選擇 量具主要根據(jù)生產(chǎn)類型和所檢驗的精度來選擇。在單件小批量生產(chǎn)中應(yīng)采用通用量具，在大批量生產(chǎn)中則采用各種量規(guī)和一些高生產(chǎn)率的專用量具。 最終所選擇的加工工藝裝備如下表所示： 表3 氣門搖臂軸支座加工工藝路線及設(shè)備、工裝的選用 工序號 工序名稱 機床設(shè)備 刀具 量具 I 鑄造 游標(biāo)卡尺 II 清砂，檢驗 游標(biāo)卡尺 III 時效處理 游標(biāo)卡尺 IV 粗銑φ22上端面A； 臥式銑床X61 硬質(zhì)合金端銑刀 游標(biāo)卡尺 V 粗銑-半精銑36mm下底面 臥式銑床X61 硬質(zhì)合金端銑刀 游標(biāo)卡尺 VI 鉆φ11通孔 立式鉆床Z525 直柄麻花鉆 卡尺、塞規(guī) VII 粗銑-半精銑37mm兩端面 臥式銑床X61 硬質(zhì)合金端銑刀 游標(biāo)卡尺 VIII 粗銑16mm兩側(cè)面 臥式銑床X61 硬質(zhì)合金端銑刀 游標(biāo)卡尺 IX 鉆→擴→鉸φ180+0.027通孔 并倒角 立式鉆床Z525 麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀 內(nèi)徑千分尺 塞規(guī) X 鉆→擴→鉸φ160+0.11通孔 并倒角 立式鉆床Z525 麻花鉆、擴孔鉆、鉸刀 內(nèi)徑千分尺 塞規(guī) XI 鉆φ3偏10°內(nèi)孔 立式鉆床Z525 直柄麻花鉆 塞規(guī) XII 鉗工去毛刺、清洗 游標(biāo)卡尺 XIII 終檢 內(nèi)徑千分尺、游標(biāo)卡尺、塞規(guī) 1.4 確定加工余量和工序尺寸 查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》[3]表2-21，表2-25，并綜合對毛坯尺寸以及已經(jīng)確定的機械加工工藝路線的分析，確定各工序間加工余量如下表： 表4 機械加工工序間加工余量及工序尺寸表 工序號 工步號 工序名稱 加工余量 工序尺寸 IV 1 粗銑φ22上端面 2 43±1.3 V 1 粗銑36mm下端面 1 2 半精銑36mm下端面 1 VI 1 鉆φ11通孔 11 φ11 VII 1 粗銑37mm上端面 1 41±1.3 2 粗銑37mm下端面 1 3 半精銑37mm上端面 1 4 半精銑37mm下端面 1 VIII 1 粗銑16mm上側(cè)面 1 18±1.1 2 粗銑16mm下端面 1 IX 1 鉆φ17的通孔 17 φ170+0.033 2 擴孔至φ17.85 0.85 φ17.850+0.033 3 鉸至φ18 0.15 φ180+0.027 X 1 鉆φ15的通孔 15 φ150+0.027 2 擴孔至φ15.85 0.85 φ15.850+0.027 3 鉸至φ16 0.15 φ160+0.11 XI 1 鉆φ3偏10°內(nèi)孔 3 φ3  1.5 確定切削用量以及時間定額 1.工序4—粗銑φ22上表面 （1）切削深度ap=2mm。 （2）進(jìn)給量的確定此工序選擇YG6硬質(zhì)合金端銑刀，查表選擇硬質(zhì)合金端銑刀的具體參數(shù)如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齒數(shù)z=10，根據(jù)所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,查表表5-146，得 取fz=0.20mm/r 。 （3）切削速度的確定 根據(jù)所知的工件材料為HT200,硬度HBS187-220，查表選擇切削速度=65m/min。 計算主軸轉(zhuǎn)速，查表得n=255r/min，然后計算實際 （4）基本時間的確定 銑削常用符號如下： z——銑刀齒數(shù) ——銑刀每齒的進(jìn)給量，mm/z ——工作臺的水平進(jìn)給量，mm/min ——工作臺的進(jìn)給量，mm/min， ——銑削寬度，mm ——銑削深度，mm d——銑刀直徑，mm 查得此工序機動時間計算公式： 根據(jù)銑床的數(shù)據(jù)，主軸轉(zhuǎn)速n=255r/min，工作臺進(jìn)給量=。 根據(jù)機床說明書取=480mm/min；切削加工面L=22mm 9查得=7， =3.6s。 （5）（5）輔助時間tf tf=tj（0.15~0.2）則tf=0.15tj=0.15×3.6=0.54s 2. 粗銑-半精銑39mm下表面 1>粗銑36mm下底面 （1）切削深度 ap=1mm。 （2）進(jìn)給量的確定 此工序選擇YG6硬質(zhì)合金端銑刀，查表選擇硬質(zhì)合金端銑刀的具體參數(shù)如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齒數(shù)z=10，根據(jù)所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,查得 取fz=0.20mm/r 。 （3）切削速度的確定 根據(jù)所知的工件材料為HT200,硬度HBS187-220，選擇切削速度=65m/min。 計算主軸轉(zhuǎn)速，查表得n=255r/min，然后計算實際 （1） 基本時間的確定 根據(jù)銑床的數(shù)據(jù)，主軸轉(zhuǎn)速n=255r/min，工作臺進(jìn)給量= 根據(jù)機床說明書取=480mm/min；切削加工面L=36mm 查表得=7， （5）輔助時間tf tf=tj（0.15~0.2）則tf=0.15tj=0.15×4.8=0.72s 2>半精銑36mm下底面 （1）切削深度 。 （2）進(jìn)給量的確定 此工序選擇YG8硬質(zhì)合金端銑刀，查表選擇硬質(zhì)合金端銑刀的具體參數(shù)如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齒數(shù)z=10，根據(jù)所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,取fz=0.10mm/r， 。 （3）切削速度的確定 查得=124m/min，計算主軸轉(zhuǎn)速，查機床主軸轉(zhuǎn)速表，確定n=490r/min，再計算實際切削速度 （4）基本時間的確定 根據(jù)銑床的數(shù)據(jù)，主軸轉(zhuǎn)速n=490r/min，工作臺進(jìn)給量= 根據(jù)機床說明書取=480mm/min；切削加工面L=36mm 查得=7， =4.8s （5）輔助時間tf tf=tj（0.15~0.2）則tf=0.15tj=0.15×4.8=0.72s 3.工序6—鉆φ11孔 （1）切削深度 。 （2）進(jìn)給量和切削速度的確定 選硬質(zhì)合金鉆頭直柄麻花鉆，鉆頭參數(shù)如下：，查表得，，取，，取，根據(jù)上面數(shù)據(jù)，計算主軸轉(zhuǎn)速，查立式鉆床Z525主軸轉(zhuǎn)速表，取n=1360r/min，計算實際切削速度，。 （3）基本時間的確定 查得鉆削機動時間計算公式，，，=（1~4）， 鉆孔深度，，，所以=20.4s （4）輔助時間tf tf=tj（0.15~0.2）則tf=0.15tj=0.15×20.4 =3.06s 4.工序7—粗銑-半精銑37mm兩端面 1>粗銑37mm上下面 （1）背吃刀量 ap=1mm （2）進(jìn)給量 此工序選擇YG6硬質(zhì)合金端銑刀，查表選擇硬質(zhì)合金端銑刀的具體參數(shù)如下：D=80mm，D1=70mm，d=27mm，L=36mm，L1=30mm，齒數(shù)z=10，根據(jù)所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,查表得fz=0.14-0.24mm/z 取fz=0.20mm/r f=0.20×10=2mm/z。 （3）切削速度 切削速度的確定 根據(jù)所知的工件材料為HT200,硬度HBS187-220，查表選擇切削速度v=65m/min。 計算主軸轉(zhuǎn)速n=65×10003.14×80=258r/min，查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》[3]表4-19得n=255r/min，然后計算實際v=255×3.14×801000=64m/min。 （4）基本時間tm的確定 查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》表5-47得此工序機動時間計算公式：Tj=l1+l2+l3fMz,根據(jù)銑床的數(shù)據(jù)，主軸轉(zhuǎn)速n=255r/min，由于該工序包含兩個工步，即兩個工件同時加工，故式中l(wèi)=28×2=56mm,取l2為1mm，則 l1=0.5(d-d2-ae2)+(1~3)=0.5×(80-802-282)+1~3=5.5mm 工作臺進(jìn)給量fMz=f×n=fz×z×n=0.2×10×255=510mm/min 根據(jù)機床說明書取fM=480mm/min； Tj=l1+l2+l3fMz=1+5.5+56480=0.13min=7.8s （5）輔助時間tf tf=tj（0.15~0.2）則tf=0.15tj=0.15×7.8=1.17s 2>半精銑37mm上下面 （1）背吃刀量 ap=1mm （2）進(jìn)給量 此工序選擇YG6硬質(zhì)合金端銑刀，查表選擇硬質(zhì)合金端銑刀的具體參數(shù)如下：D=80mm，D1=70mm，d=27mm，L=36mm，L1=30mm，齒數(shù)z=10，根據(jù)所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,查表得fz=0.14-0.24mm/z 取fz=0.20mm/r f=0.20×10=2mm/z。 （3）切削速度 切削速度的確定 根據(jù)所知的工件材料為HT200,硬度HBS187-220，查表選擇切削速度v=65m/min。 計算主軸轉(zhuǎn)速n=65×10003.14×80=258r/min，查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》[3]表4-19得n=255r/min，然后計算實際v=255×3.14×801000=64m/min。 （4）基本時間tm的確定 查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》表5-47得此工序機動時間計算公式：Tj=l1+l2+l3fMz,根據(jù)銑床的數(shù)據(jù)，主軸轉(zhuǎn)速n=255r/min，由于該工序包含兩個工步，即兩個工件同時加工，故式中l(wèi)=28×2=56mm,取l2為1mm，則 l1=0.5(d-d2-ae2)+(1~3)=0.5×(80-802-282)+1~3=5.5mm 工作臺進(jìn)給量fMz=f×n=fz×z×n=0.2×10×255=510mm/min 根據(jù)機床說明書取fM=480mm/min； Tj=l1+l2+l3fMz=1+5.5+56480=0.13min=7.8s （5）輔助時間tf tf=tj（0.15~0.2）則tf=0.15tj=0.15×7.8=1.17s 5.工序8—粗銑16mm上下面 （1） 切削深度 （2） 進(jìn)給量的確定 此工序選擇YG6硬質(zhì)合金端銑刀，查表選擇硬質(zhì)合金端銑刀的具體參數(shù)如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齒數(shù)z=10，根據(jù)所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南》[2]表5-146，得 取fz=0.20mm/r 。 （3） 切削速度的確定 根據(jù)所知的工件材料為HT200,硬度HBS187-220，根據(jù)《機械加工工藝師手冊》[10]表30-23，選擇切削速度=65m/min。計算主軸轉(zhuǎn)速，查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指導(dǎo)教程》[3]表4-18得n=255r/min，然后計算實際。 （4） 基本時間的確定 查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南》[2]表2-28得此工序機動時間計算公式： 根據(jù)銑床的數(shù)據(jù)，主軸轉(zhuǎn)速n=255r/min， 工作臺進(jìn)給量= 取=480mm/min；切削加工面L=26mm 查得=7， =4.2s （5） 輔助時間tf tf=tj（0.15~0.2）則tf=0.15tj=0.15×4.2=0.63s 6.工序9—鉆φ18孔 1>鉆孔至φ17 （1） 切削深度 （2） 確定進(jìn)給量：查表知，當(dāng)鋼的，時，。 由于本零件在加工Φ17孔時屬于低剛度零件，故進(jìn)給量應(yīng)乘以系數(shù)0.75，則 根據(jù)Z525機床說明書，現(xiàn)取 （3）進(jìn)給量和切削速度的確定：根據(jù)參考文獻(xiàn)Ⅳ表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據(jù)機床說明書，取，故實際切削速度為 （4）基本時間的確定：，，，則機動工時為 =67.2s （5）輔助時間tf tf=tj（0.15~0.2）則tf=0.15tj=0.15×1.12min=10.08s 2>擴孔 （1）進(jìn)給量和切削速度的確定：利用鉆頭將孔擴大至，根據(jù)有關(guān)手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取 根據(jù)機床說明書，選取 則主軸轉(zhuǎn)速為，并按車床說明書取，實際切削速度為 （2）基本時間的確定：，，，則機動工時為 =168.6s （3）輔助時間tf tf=tj（0.15~0.2）則tf=0.15tj=0.15×2.81min=25.29s 3>鉸孔 （1）主軸轉(zhuǎn)速：根據(jù)參考文獻(xiàn)Ⅳ表2-25，，，得 （2）切削速度的確定：按機床實際進(jìn)給量和實際轉(zhuǎn)速，取，，實際切削速度。 （3）切削工時：，，，則機動工時為 =96.96s （4）輔助時間tf tf=tj（0.15~0.2）則tf=0.15tj=0.15×1.616=14.54s 7.工序10—鉆φ16孔 1>鉆的通孔 （1） 切削深度。 （2） 進(jìn)給量和切削速度的確定 根據(jù)此孔最終要求的表面粗糙度的要求，確定鉆頭為硬質(zhì)合金直柄麻花鉆，查表選擇如下參數(shù)鉆頭：，查得，，取，查得，，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算主軸轉(zhuǎn)速，查取，再計算實際切削速度。 （3） 基本時間的確定 查得鉆削機動時間計算公式，，，=（1~4），鉆孔深度，，，所以Tj=l+l1+l2f×n=231360×0.1×60=10.2s （4） 輔助時間tf tf=tj（0.15~0.2）則tf=0.15tj=0.15×10.2=1.53s 2> 擴孔至 （1） 切削深度。 （2） 進(jìn)給量和切削速度的確定確定擴孔鉆為YG8硬質(zhì)合金直柄麻花鉆，選，查得，取，，確定，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算主軸轉(zhuǎn)速，，取，再計算實際切削速度。 （3） 基本時間的確定 查得擴孔，鉸孔工序下的機動時間計算公式：，，，擴通孔長度，Tj=l+l1+l2f×n=231000×0.1×60=13.8s （4） 輔助時間tf tf=tj（0.15~0.2）則tf=0.15tj=0.15×13.8=2.07s 3>精鉸至φ16H8 （1） 切削深度。 （2）進(jìn)給量和切削速度的確定 確定鉆頭為硬質(zhì)合金直柄機用鉸刀，參數(shù)如下，查得，取，因為此工步為精鉸，查得，取，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算主軸轉(zhuǎn)速，取，再根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速計算實際的切削速度。 （3） 基本時間的確定 查得擴孔，鉸孔工序下的機動時間計算公式：，，，擴通孔長度， Tj=l+l1+l2f×n=13125×0.1×60=62.4s. （4） 輔助時間tf tf=tj（0.15~0.2）則tf=0.15tj=0.15×62.4=9.36s 8.工序11—鉆φ3偏10°孔 （1）切削深度ap=3mm （2）進(jìn)給量和切削速度的確定 根據(jù)此孔最終要求的表面粗糙度的要求，確定鉆頭為硬質(zhì)合金直柄麻花鉆，查表選擇如下參數(shù)鉆頭：d=3mm,l=61mm,l1=33mm，查表得，f=0.04-0.08mm/r，取f=0.05mm/r，查得v=40-60m/min,取v=40m/min，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算主軸轉(zhuǎn)速n=40×10003.14×3=4262r/min，查Z525立式鉆床主軸轉(zhuǎn)速表，取n=1360r/min，再計算實際切削速度v=1360×3.14×31000=12.8m/min。 （3）基本時間的確定 查表得鉆削機動時間計算公式，Tj=l+l1+l2f×n，l1=D2cotKα+(1~2)，l2=（1~4），鉆孔深度l=39mm，l1=3，l2=4，則：Tj=l+l1+l2f×n=461360×0.1=0.33min=19.8s （4）輔助時間tf tf=tj（0.15~0.2）則tf=0.15tj=0.15×19.8=2.97s 8.所有工序的單件時間定額tdj的計算 (1)工序4的單件計算時間：tdj=3.6+0.54=4.14s。 (2)工序5的單件計算時間：tdj=4.8+0.72+4.8+0.72=11.04s。 (2)工序6的單件計算時間：：tdj=20.4+3.06=23.46s。 (3)工序7的單件計算時間：tdj=7.8+1.17+7.8+1.17=17.94s。 (4)工序8的單件計算時間：tdj=4.2+0.63+4.2+0.63=9.66s。 (5)工序9的單件計算時間：tdj=20.4+3.06=23.46s。 (6)工序10的單件計算時間：tdj=10.2+1.58+13.8+2.07+62.4+9.36=99.41s。 (7)工序11的單件計算時間：tdj=19.8+2.97=22.77s。  第2章 機床夾具設(shè)計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用夾具。經(jīng)過分析并與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計第Ⅸ道工序——加工Φ16通孔專用夾具，本夾具將用于Z525立式鉆床，刀具為直柄麻花鉆，擴鉆，機用鉸刀。 2.1確定定位元件 （1）定位基準(zhǔn)的選擇 據(jù)《夾具手冊》知定位基準(zhǔn)應(yīng)盡可能與工序基準(zhǔn)重合，在同一工件的各道工序中，應(yīng)盡量采用同一定位基準(zhǔn)進(jìn)行加工。選用一面一銷定位方案，選擇36mm底面和φ11孔作為主要定位基準(zhǔn)，采用平面定位在直徑28mm前端加一支承釘，起到輔助支承的作用，工件下面的平面定位三個自由度，對著螺桿的方向的一塊板兩個自由度，其對側(cè)是一個點接觸一個自由度，這樣工件六個自由度全部被限定。 （2）定位誤差的分析 定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一個面與兩個孔定位，因為該定位元件的定位基準(zhǔn)為孔的軸線，所以基準(zhǔn)重合△b=0，由于加工向下孔即不存在基準(zhǔn)位移誤差△j=0。 2.2確定夾緊方案 刀具：Φ11的麻花鉆。 鉆孔切削力：查《機床夾具設(shè)計手冊》P70表3-6，得鉆削力計算公式： 式中 P───鉆削力 t───鉆削深度, 39mm S───每轉(zhuǎn)進(jìn)給量, 0.1mm D───麻花鉆直徑, Φ11mm HB───布氏硬度，140HBS 所以 =1185（N） ③鉆孔夾緊力：查《機床夾具設(shè)計手冊》P70表3-6，查得工件以一個面和兩個孔定位時所需夾緊力計算公式： 式中 p───鉆削力 ───工件與夾緊元件之間的摩擦系數(shù),0.12 ───工件與夾緊元件之間的距離 ───孔到定位面距離 則所需夾緊力 =866N 本道工序加工工藝孔時，夾緊力方向與切削力方向相同，需定位夾緊部件的銷釘強度、剛度適當(dāng)即可安全工作。 2.3確定導(dǎo)向裝置 本工序要求對被加工的孔依次進(jìn)行鉆的加工，最終達(dá)到工序簡圖上規(guī)定的加工要求，故選用可換鉆套作為刀具的導(dǎo)向元件，查表9-13，確定鉆套高度H=d=1.4×11=15.4mm，排泄空間h=0.7d=7.7mm。d：基本偏差F7(0.010—0.022);D=10mm，偏差m6（0.001—0.010）。 2.4夾具設(shè)計及操作說明 此次設(shè)計的夾具夾緊原理為：通過φ22孔的下端面為定位基準(zhǔn)，在螺栓、平面實現(xiàn)完全定位，以鉆模板引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工。采用壓緊塊夾緊工件。 定位元件： 定位元件是用以確定正確位置的元件。用工件定位基準(zhǔn)或定位基面與夾具定位元件接觸或配合來實現(xiàn)工件定位。 根據(jù)該氣門搖臂軸支座，結(jié)構(gòu)特點設(shè)計的定位采用心軸定位，定位準(zhǔn)確可靠，開口墊圈夾緊機構(gòu)，夾緊快速方便，裝卸工件簡單且快，操作更加簡單、迅速，特別適合大批量生產(chǎn)。  設(shè)計總結(jié) 在本次課程設(shè)計中，我們從最初的零件的結(jié)構(gòu)特點及加工內(nèi)容初步擬定定位方案，夾緊方案，繪制草圖，修改方案，最終確定方案。利用AUTOCAD、WORD等軟件進(jìn)行課程設(shè)計。在這期間，不僅使我的已經(jīng)遺忘各種技能進(jìn)行以此綜合的訓(xùn)練，而且還使我從中知道了團(tuán)隊合作的重要性，使我對團(tuán)隊協(xié)作的能力有了很大的提高。可以使我在以后的工作中更好的與這期間鞏固復(fù)習(xí)了以前學(xué)習(xí)過的內(nèi)容并進(jìn)行了綜合運用，提高了我們綜合運用所學(xué)知識以及理論結(jié)合實際的能力。 此次的學(xué)習(xí)不僅使我對課本內(nèi)容有了更深入的認(rèn)識，培養(yǎng)了我分析問題的能力。對靈活運用工具手冊解決問題的能力有了明顯地提高。我基本掌握了專用夾具設(shè)計的方法和步驟。 雖然本次設(shè)計我努力的去做，但還有一些做得不好的地方。本次設(shè)計最大的障礙是，在進(jìn)行工序設(shè)計時對各種部件的選用不是很好，我以后一定在這方面多加一些努力。  參考文獻(xiàn) [1]呂明.機械制造技術(shù)基礎(chǔ)[M].3 版.武漢：武漢理工大學(xué)出版社，2015. 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