氣門搖桿軸支座機械加工工藝和銑50底面專用夾具設計

氣門搖桿軸支座機械加工工藝和銑50底面專用夾具設計,氣門,搖桿,支座,機械,加工,工藝,50,底面,專用,夾具,設計 題目：氣門搖桿軸支座零件機械加工工藝及其銑底面夾具設計 系 別： 機電信息系 專 業(yè)： 機械設計制造及其自動化 班 級： 學 生： 學 號： 指導教師： 2013年4月25日 摘 要 氣門搖桿軸支座是柴油機一個重要零件，是柴油機搖桿座的結合部。本畢業(yè)設計在氣門搖桿軸支座工藝規(guī)程設計過程中，詳細的分析了搖桿軸支座的加工工藝，通過工藝方案的比較與分析得到了符合技術要求的工序，形成了機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡。并完成了銑削和車削以及鉆孔夾具的設計，闡述了定位方案的選擇、夾緊方案的確定、夾具體設計，運用AutoCAD完成了此典型夾具的裝配圖和夾具體的零件圖。本設計的加工工藝合理，夾具可行、高效、省力，能滿足零件的加工要求，保證其加工質量。 關鍵詞：氣門搖桿軸支座；機械加工；加工工藝；典型夾具 Bearing Parts Machining Process Valve Rocker Shaft and Its Typical Fixture Design Abstract Valve rocker shaft bearing is an important part of the diesel engine, is a combination of diesel engine rocker seat. This graduation design in valve rocker shaft bearing process design process, a detailed analysis of the process of the rocker shaft bearing, meet the technical requirements of the process was obtained through the comparison and analysis of the process, forming a machining process card and machining process card. And finish milling and turning and drilling fixture design, elaborated the localization scheme selection, clamping scheme, clamp design, AutoCAD is used to complete the assembly drawing of this typical fixture and clamp parts map specific. Processing technology of the design is reasonable, feasible， high efficiency, labor saving fixture, can meet the processing requirements of parts， ensure the machining quality. Key Words: valve rocker shaft bearing; mechanical processing; processing technology; typical jig 目 錄 1緒論 1 1.1題目背景及研究意義 1 1.2國內外相關研究情況 2 1.3本課題主要內容和擬采用的研究方案 3 2零件的分析 5 2.1零件的作用 5 2.2零件的結構分析 5 2.2零件的工藝分析 6 2.3零件的生產類型 6 3機械加工工藝規(guī)程設計 8 3.1確定毛坯的制造形式 8 3.2定位基準的選擇 8 3.3制定機械加工工藝路線 9 3.4工藝方案的比較與分析 9 3.5機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 10 3.6選擇加工設備及刀、夾、量具 11 3.7確定切削用量及基本工時 11 4銑50底面的夾具設計 19 4.1銑床夾具設計特點 19 4.2定位部分設計 20 4.2.1問題的提出 20 4.2.2定位基準點的選擇 20 4.2.3定位元件的設計 20 4.3切削力及夾緊力的計算 20 4.4定向鍵與對刀裝置設計 22 4.5夾具設計及操作簡要說明 23 結論 29 參考文獻 30 致謝 31 I 1 緒論 1 緒論 1.1題目背景和研究意義 制造業(yè)是一個國家的立國之本，是一個國家的民族產業(yè)和支柱產業(yè)，也是反映一個國家經濟實力的重要標志，是為國家創(chuàng)造財富的重要產業(yè)。 制造技術支持著制造業(yè)的發(fā)展，當今制造技術的發(fā)展使傳統(tǒng)制造業(yè)革新了他原來的面目，制造工藝與夾具同樣取得了較快發(fā)展。所謂工藝，是使各種原材料、半成品成為產品的方法和過程。進行機械加工工藝設計是保證產品質量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進行生產準備，計劃調度、加工操作、生產安全、技術檢測和健全勞動組織的重要依據，也是企業(yè)上品種、上質量、上水平，加速產品更新，提高經濟效益的技術保證。機械零件加工精度是機械零件加工質量的核心部分。零件的加工精度是指零件完工后的實際幾何參數（尺寸、形狀和相互位置）對理想幾何參數的符合程度，符合程度越高。機械加工工藝對加工精度的影響主要體現(xiàn)在加工工藝的受力變形、加工工藝的幾何精度以及工藝系統(tǒng)的熱變形三個方面。加工精度包括：尺寸精度，形狀精度，位置精度。提高加工及高度的措施歸納為：減少誤差法；誤差補償法(誤差抵消法)；誤差轉移法；就地加工法；誤差平均法[1]。 夾具的出現(xiàn)可靠地保證加工精度，提高整體工作效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性能。機床夾具設計是工藝裝備設計中的一個重要組成部分，是保證產品質量和提高勞動生產率的一項重要技術措施。在設計過程中應深人實際，進行調查研究，吸取國內外的先進技術，制定出合理的設計方案，再進行具體的設計。 夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分，是機械制造中的一項重要工藝裝備。工件在機床上進行加工時，為了保證加工精度和提高生產效率，必須使工件相對刀具占有正確位置，完成之一功能的輔助裝置成為機床夾具。它的主要用于保證產品的加工質量、減輕勞動強度、輔助產品檢測、展示、運輸等。不論是傳統(tǒng)制造，還是現(xiàn)代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設計可以提高產品勞動生產率，保證和提高加工精度，降低生產成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求，企業(yè)對夾具的設計及制造提出了更高的要求。 機床夾具按其使用范圍可分為以下五種基本類型：1）通用夾具 通用夾具 0 1 緒論 具有一定的通用性。2）專用夾具 專用夾具是針對某一種工件的某一個工序而 專門設計的。3）通用可調整夾具和成組夾具 通用可調整夾具和成組夾具的特點是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調整，以適應不同零件的加工。4）組合夾具 組合夾具是由一套完全標準化的元件，根據零件的加工要求拼裝而成的夾具[3]。組合夾具的適用范圍可以從不同角度來談:從產品的批量來看，組合夾具最適于新產品研制、試制、單件和小批量生產。因此，對于產品變化頻繁、該型周期短、產品類型多的企業(yè)選用組合夾具最為適宜，能收到最顯著的經濟效果；從加工工序來看，組合夾具應用極為廣泛，它可以方便的組成各類機床使用的夾具；從加工工件的幾何形狀和尺寸看，組合夾具一般不受工件形狀的限制。 工件的工藝分析及夾具設計是工藝工程師必備的專業(yè)素質。這次設計使我們能綜合運用了械制圖學，機械設計，機械制造工程學，互換性與測量技術中的基本理論和方法獨立地分析和解決工藝與夾具設計中的問題，初步具備了設計一個中等復雜程度零件（氣門搖桿軸支座）的工藝規(guī)程的能力和運用夾具設計的基本原理和方法，擬訂夾具設計方案，完成家具結構設計的能力，也是熟悉和運用有關手冊，圖表等技術資料及編寫技術文件技能的一次中和性實踐機會，為今后從事的工作打下良好的基礎。 1.2國內外相關研究情況 迄今為止，夾具仍是機電產品制造中必不可缺的四大工具(刀具、夾具、量具、模具)之一。夾具在國內外也正在逐漸形成一個依附于機床業(yè)或獨立的小行業(yè)。 1.2.1 國內夾具發(fā)展史 我國國內的夾具始于20世紀60年代，當時建立了面向機械行業(yè)的天津組合夾具廠，和面向航空工業(yè)的保定向陽機械廠，以后又建立了數個生產組合夾具元件的工廠。在當時曾達到全國年產組合夾具元件800萬件的水平。20世紀80年代以后，兩廠又各自獨立開發(fā)了適合NC機床、加工中心的孔系組合夾具系統(tǒng)，不僅滿足了我國國內的需求，還出口到美國等國家。當前我國每年尚需進口不少NC機床、加工中心，而由國外配套孔系夾具，價格非常昂貴，現(xiàn)大都由國內配套，節(jié)約了大量外匯[5]。 1.2.2 國外夾具發(fā)展史 從國際上看俄國、德國和美國是組合夾具的主要生產國。當前國際上的夾具企業(yè)均為中小企業(yè)，專用夾具、可調整夾具主要接受本地區(qū)和國內訂貨，而通用性強的組合夾具已逐步成熟為國際貿易中的一個品種。有關夾具和組合夾具的產值和貿易額尚缺乏統(tǒng)計資料，但歐美市場上一套用于加工中心的夾具，而組合夾具的大型基礎件尤其昂貴。由于我國在組合夾具技術上有歷史的積累和性能價格比的優(yōu)勢，隨著我國加入WTO和制造業(yè)全球一體化的趨勢，特別是電子商務的日益發(fā)展，其中蘊藏著很大的商機，具有進一步擴大出口良好前景[16]。 1.2.3國內外機床夾具發(fā)展現(xiàn)狀 研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，目前中、小批多品種生產的工件品種已占工件種類總數的85％左右?，F(xiàn)代生產要求企業(yè)所制造的產品品種經常更新?lián)Q代，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產能力的工廠，里約擁有數千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產的企業(yè)中，每隔3~4年就要更新50~80％左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為10~20％左右。特別是近年來，數控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)、（FMS）等新加工技術的應用，對機床夾具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地裝備新產品的投產，以縮短生產準備周期，降低生產成本； 2）能裝夾一組具有相似性特征的工件； 3）能適用于精密加工的高精度機床夾具； 4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具； 5）采用以液壓等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產率； 6）提高機床夾具的標準化程度。 總體來說現(xiàn)代機床的發(fā)展趨勢是：1）、提高標準化通用化程度。2）、適應多品種、中小批生產企業(yè)的特點，發(fā)展可調整夾具，力求縮短生產準備周期，提高經濟效果。3）、發(fā)展高效率夾具力求提高勞動生產率，減輕勞動強度4）、機床夾具的發(fā)展應向機床工作臺技術轉移[18]。 1.3本課題研究的主要內容和擬采用的研究方案 1.3.1課題研究主要內容 氣門搖桿軸支座是柴油機一個主要零件。是柴油機搖桿座的結合部，mm孔裝搖桿軸，軸上兩端各裝一進氣門搖桿，搖桿座通過兩個Φ 13mm孔用M12螺桿與汽缸蓋相連，3mm軸向槽用于鎖緊搖桿軸，使之不轉動。汽缸蓋內每缸四閥使燃燒室充氣最佳，氣門由搖桿凸輪機構驅動，摩擦力小且氣門間隙由液壓補償。這種結構可能減小燃油消耗并改善排放。另外一個優(yōu)點是減小噪音，這種結構使3.0升的TDI發(fā)動機運轉極端平穩(wěn)。 主要研究內容：1)對所給零件進行工藝分析，并建立該零件三維模型，設計該零件毛坯。 2）、所給零件的工藝分析，計算、編寫加工工藝，有數控工序的并編寫數控代碼。3）、設計1-2個工序的機床夾具，有定位分析（自由度），夾具的定位誤差計算等內容。4）、繪制各夾具的裝配圖及部分零件圖；要求各夾具設計合理，符合工程實際。 1.3.2擬采用的研究方案 第一步、零件作用分析和工藝分析。第二步、零件工藝規(guī)程定性設計，包括毛坯制造方法的確定、基準面選擇、工藝路線確定。第三步，零件工藝規(guī)程定量設計和計算，包括毛坯尺寸的確定、工藝尺寸、機械加工余量確定、切削用量和基本工時確定。第四步、夾具設計。第五步、繪制零件、夾具及裝配二維圖。 27 2 零件的分析 2 零件的分析 2.1零件的作用 氣門搖桿軸支座是柴油機一個主要零件，是柴油機搖桿座的結合部?？籽b搖桿軸，軸上兩端各裝一進氣門搖桿，搖桿座通過兩個Φ13mm孔用M12螺桿與汽缸蓋相連，3mm軸向槽用于鎖緊搖桿軸，使之不轉動。氣缸蓋內每缸四閥使燃燒室充氣最佳，氣門由搖桿凸輪機構驅動，摩擦力小且氣門間隙由液壓補償。這種結構可以減少燃油消耗并改善排放。零件圖見圖2.1 圖2.1氣門搖桿軸支座三維建模 2.2零件的結構分析 該零件是屬于箱體零件，典型通過對該零件的重新繪制，知道了得原圖的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術要求齊全。該零件上主要加工面為上端面， 畢業(yè)設計（論文） 下端面，左右端面，2×Φ13mm孔和mm以及3mm軸向槽的加工。 mm孔的尺寸精度以及下端面與Φ20mm 孔的中心軸線的平行度為0.05mm與左右兩端面孔的尺寸精度等，直接影響到進氣孔與排氣門的傳動精度及密封，以及2×Φ13mm孔的尺寸精度，和上下兩端面的平行度0.05mm。 2.3零件的工藝分析 由零件毛坯圖2.2得知，其材料為HT200，該材料為灰鑄鐵，具有較高的強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應力，要求耐磨的零件。 該零件上主要加工面為上端面，下端面，左右端面，2×Φ13mm孔和mm以及3mm軸向槽的加工。mm孔的尺寸精度以及下端面0.05mm的平面度與左右兩端面孔的尺寸精度，直接影響到進氣孔與排氣門的傳動精度及密封，2-Φ13mm孔的尺寸精度，以上下兩端面的平行度0.05mm。因此，需要先以下端面為粗基準加工上端面，再以上端面為粗基準加工下端面，再把下端面作為精基準，最后加工mm孔時以下端面為定位基準，以保證孔軸相對下端面的位置精度。零件毛坯圖如圖2.2所示 圖2.2氣門搖桿軸支座毛坯圖 2.4零件的生產類型 （2.1） 依設計題目知：Q=6000臺/年，n=2件/臺；結合生產實際，備品率a和廢品率b都為4%。帶入公式得該零件的生產綱領 從此結果可知，該零件生產類型為大批生產。 畢業(yè)設計（論文） 33 機械加工工藝規(guī)程設計 3.1確定毛坯的的制造形式 由零件圖可知，其材料為HT200，該材料具有較高的強度、耐磨性、耐熱性及減振性，適用于承受較大應力，要求耐磨的零件。該零件外形結構較復雜，因此確定毛坯為鑄件，毛坯的鑄造方法選用砂型機器造型，此外，為消除殘余應力，鑄造后安排人工時效處理。零件上主要加工面為上端面，下底面，左右兩端面，2×Φ13孔，孔以及3mm寬的軸向槽。其中孔的尺寸精度以及下端面相對于孔軸線的平行度及左右端面的尺寸精度，直接影響到進氣孔與排氣門的轉動精度和密封性。因此，需要先以上端面為粗基準加工下端面，再以下端面為精基準加工上端面，最后加工時以下端面為定位基準，以保證孔軸相對下端面的位置精度。由參考文獻[17]中有關孔的加工的經濟精度機床能達到的位置精度可知，上述要求是可以達到的零件結構的工藝性也是可行的。 根據零件材料確定毛坯為鑄件，已知零件的類型為大批量生產，故毛坯的鑄造方法用砂型機器造型。此外，為消除殘余應力，鑄造后安排人工時效處理。由參考文獻[17]查得該種鑄造公差等級為CT10—11，加工余量等級MA選擇H級。 3.2定位基準的選擇 在機械加工過程中，定位基準的選擇合理與否決定零件質量的好壞，對能否保證零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及對零件各表面間的加工順序安排都有很大影響，當用夾具安裝工件時，定位基準的選擇還會影響到夾具結構的復雜程度。因此，定位基準的選擇是一個很重要的工藝問題。定位基準有粗基準和精基準之分。零件開始加工時，所有的面均為加工，只能以毛坯面作定位基準，這種以毛坯面為定位基準的，稱為粗基準；以后的加工，必須以加工過的表面做定位基準，以加工過的表面作為定位基準的稱為精基準。 3.2.1精基準的選擇 氣門搖桿軸支座的下端面既是裝配基準又是設計基準，用它作為精基準，能使加工遵循基準重合的原則。孔及左右兩端面都采用底面做基準，這使得工藝路線又遵循“基準統(tǒng)一”的原則，下端面的面積比較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡單，可靠，操作方便。 3.2.2粗基準的選擇 選擇零件的重要面和重要孔做基準。在保證各加工面均有加工余量的前提 下，使重要孔或面的加工余量盡量均勻，此外，還要保證定位夾緊的可靠性，裝夾的方便性，減少輔助時間，所以粗基準為上端面。 3.3制定機械加工工藝路線 制定工藝路線時，必須充分考慮采用確保產品質量，并以最經濟的辦法達到所要求的生產綱領的必要措施，即應該做到：技術上先進，經濟上合理，并有良好、安全的勞動條件。 （1）、工藝路線方案一： 工序1：鑄造 工序2：時效 工序3：粗車、精車50底面 工序4：粗車上端面 工序5：鉆Φ18的孔，擴孔至Φ19.8、鉸孔至Φ20，倒角 工序6：粗車、半精車、精車左右兩Φ32端面 工序7：銑軸向槽 工序8：鉆Φ12的孔，擴孔至Φ12.8、鉸孔至Φ13 工序9：清洗去毛刺 工序10：驗收 工序11：入庫 （2）、工藝路線方案二： 工序1：鑄造 工序2：時效 工序3：粗、精銑50底面 工序4：粗銑上端面 工序5：鉆Φ 18的孔，擴孔至Φ 19.8、鉸孔至Φ 20，倒角 工序6：鉆Φ12的孔，擴孔至Φ 12.8、鉸孔至Φ 13 工序7：銑軸向槽 工序8：粗車、半精車、精車左右兩Φ 32端面 工序9：清洗去毛刺 工序10：驗收 工序11：入庫 以上工藝過程詳見“機械加工工藝過程卡綜合片” 3.4工藝方案的比較與分析 上述前兩個工藝方案的特點在于：兩個加工方案都是按先加工面再加工孔的原則進行加工的。方案一用車削的方法加工上下底面，由于工件形狀和尺寸原因本工件在車床上車削時比較困難，故改用銑床加工。且把鉆2×Φ13孔放的相對靠前，這樣做為后面工序的加工提供了定位基準，節(jié)約了夾具設計的時間，提高了生產效率，因此，選用方案二是比較合理的。 最后確定工藝方案如下表3.1: 表3.1 加工工藝路線 工序號 工序內容 簡要說明 1 一箱多件沙型鑄造 2 進行人工時效處理 消除內應力 3 粗、精銑50底面 先加工面 4 粗銑上端面 5 鉆Φ18的孔，擴孔至Φ19.8、鉸孔至Φ20，倒角 6 鉆Φ12的孔，擴孔至Φ12.8、鉸孔至Φ13 7 銑軸向槽 8 粗車、半精車、精車左右兩Φ32端面 9 清洗去毛刺 10 驗收 11 入庫 3.5機械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定 “氣門搖軸支座”零件材料HT200，毛坯的重量約為1.4kg，生產類型為大批量生產，采用砂型機鑄造毛坯。 1、50底面，表面粗糙度為Ra6.3，查參考文獻[6]表2-8得，單邊總余量Z=2.0 粗銑 單邊余量Z=1.5 精銑 單邊余量Z=0.5 2、上端面，表面粗糙度為Ra12.5，查參考文獻[6]表2-8得，單邊總余量Z=2.0 粗銑 單邊余量Z=1.5 精銑 單邊余量Z=0.5 3、2×Φ13孔，因孔的尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實心鑄造 4、軸向槽，因尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實心鑄造 5、Φ32端面，表面粗糙度為Ra1.6，查參考文獻[6]表2－8得，單邊總余量Z=2.0 粗車 單邊余量Z=1.5 半精車 單邊余量Z=0.4 精車 單邊余量Z=0.1 6、Φ20孔，因孔的尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實心鑄造 7、不加工表面毛坯按照零件圖給定尺寸為自由度公差，由鑄造可直接獲得。 3.6選擇加工設備及刀、夾、量具 由于生產類型為大批生產，故加工設備適宜通用機床為主，輔以少量專用機床的流水生產線，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳動均由人工完成。 粗銑50底面：考慮到工件的定位夾緊方案及夾具結構設計等問題，采用立銑選擇X51立式銑床，刀具為直徑D為Φ60mm立銑刀，專用夾具及游標卡尺。 精銑50底面：采用上述相同的機床與銑刀，專用夾具及游標卡尺。 粗銑上端面：采用上述相同的機床，刀具為直徑D為Φ30mm立銑刀，專用夾具和游標卡尺。 鉆孔至Φ18：采用立式鉆床選擇Z525立式鉆床，刀具為直柄麻花鉆，專用夾具和游標卡尺 擴Φ18孔至Φ19.8：采用立式鉆床選擇Z525立式鉆床，刀具為擴孔鉆，專用夾具和游標卡尺 鉸Φ19.8孔至Φ20：采用立式鉆床選擇Z525立式鉆床，刀具為鉸刀，專用夾具和游標卡尺 鉆孔至Φ12：采用立式鉆床選擇Z525立式鉆床，刀具為直柄麻花鉆，專用夾具和游標卡尺 擴Φ12孔至Φ12.8：采用立式鉆床選擇Z525立式鉆床，刀具為擴孔鉆，專用夾具和游標卡尺 鉸Φ12.8孔至Φ13：采用立式鉆床選擇Z525立式鉆床，刀具為鉸刀，專用夾具和游標卡尺 銑軸向槽：采用臥式銑床選擇X62臥式銑床，刀具為直徑D為Φ80mm鋸片銑刀，專用夾具和游標卡尺。 粗車左右兩Φ32端面：采用車床選擇CA6140車床，刀具為端車刀，專用夾具和游標卡尺。 半精車左右兩Φ32端面：采用上述相同的機床與車刀，專用夾具及游標卡尺。 精車左右兩Φ32端面：采用上述相同的機床與車刀，專用夾具及游標卡尺。 3.7確定切削用量及基本工時 工序3：粗、精銑50底面 工步一：粗銑50底面 1.選擇刀具 刀具選取端銑刀，刀片采用YG8， ，，，。 2. 決定銑削用量 1）決定銑削深度 因為加工精度相對較高，故分兩次（即粗銑、精銑）完成，則 2） 決定每次進給量及切削速度 根據X51型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 : 按機床標準選?。?75 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：精銑50底面 1. 選擇刀具 刀具選取端銑刀，刀片采用YG8， ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 因為加工精度相對較高，故分兩次（即粗銑、精銑）完成，則 2） 決定每次進給量及切削速度 根據X51型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選?。?75 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序4：粗銑上端面 1. 選擇刀具 刀具選取端銑刀，刀片采用YG8， ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 因為加工精度相對不高，故一次加工即可完成，則 2） 決定每次進給量及切削速度 根據X51型銑床說明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選?。?00 3） 計算工時 切削工時：，，，則機動工時為 工序5：鉆Φ18的孔，擴孔至Φ19.8、鉸孔至Φ20，倒角 工步一：鉆孔至Φ18 確定進給量：根據參考文獻[6]表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ18孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數0.75，則 根據Z525機床說明書，現(xiàn)取 切削速度：根據參考文獻[6]表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：擴孔 利用鉆頭將孔擴大至，根據有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取 根據機床說明書，選取 則主軸轉速為，并按機床說明書取，實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步三：鉸孔 根據參考文獻[6]表2-25，，，得 查參考文獻[12]表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，，，則機動工時為 工步四：倒角 工序6：鉆Φ12的孔，擴孔至Φ12.8、鉸孔至Φ13 工步一 ：鉆孔至Φ12 確定進給量：根據參考文獻[6]表2-7，當鋼的，時，。由于本零件在加工Φ12孔時屬于低剛度零件，故進給量應乘以系數0.75，則 根據Z525機床說明書，現(xiàn)取 切削速度：根據參考文獻[12]表2-13及表2-14，查得切削速度所以 根據機床說明書，取，故實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步二：擴孔 利用鉆頭將孔擴大至，根據有關手冊規(guī)定，擴鉆的切削用量可根據鉆孔的切削用量選取 根據機床說明書，選取 則主軸轉速為，并按機床說明書取，實際切削速度為 切削工時：，，，則機動工時為 工步三：鉸孔 根據參考文獻[6]表2-25，，，得 查參考文獻[12]表4.2-2，按機床實際進給量和實際轉速，取，，實際切削速度。 切削工時：，，，則機動工時為 工序7：銑軸向槽 1.選擇刀具 刀具選取鋸片銑刀，刀片采用YG8， ，，，。 2. 決定銑削用量 1） 決定銑削深度 因為加工余量不大，故可在一次走刀內銑完，則 2） 決定每次進給量及切削速度 根據X62型銑床說明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。 根據表查出 ，則 按機床標準選取＝275 當＝275r/min時 按機床標準選取 3） 計算工時 切削工時： ，，則機動工時為 工序8：粗車、半精車、精車左右兩Φ32端面 工步一：粗車左右兩Φ32端面 1） 車削深度，表面粗糙度為Ra1.6，故可以選擇ap=1.5mm，三次走刀（粗車、半精車、精車）即可完成所需長度。 2）機床功率為7.5kw。查參考文獻[17]f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨損及壽命 查參考文獻[17]表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。 查參考文獻[17]表3.8，壽命T=180min 4） 計算切削速度 按參考文獻[17]，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min，Vf=490mm/s 據CA6140臥式車床 車床參數，選擇nc=475r/min，Vfc=475mm/s 則實際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min 實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。 5)校驗機床功率 查參考文獻[17]Pcc=1.1kw，而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。 最終確定 ap=1.5mm，nc=475r/min，Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 6）計算基本工時 tm＝L/ Vf=(16+1.5+3)/（4750.16）=0.2697min。 總的工時：T=2 tm =0.539min 工步二：半精車左右兩Φ32端面 1） 車削深度，表面粗糙度為Ra1.6，故可以選擇ap=0.4mm，三次走刀（粗車、半精車、精車）即可完成所需長度。 2）機床功率為7.5kw。查參考文獻[17]f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨損及壽命 查參考文獻[17]表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。 查參考文獻[17]表3.8，壽命T=180min 4） 計算切削速度 按參考文獻[17]，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min，Vf=490mm/s 據CA6140臥式車床 車床參數，選擇nc=475r/min，Vfc=475mm/s 則實際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min 實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。 5)校驗機床功率 查參考文獻[17]Pcc=1.1kw，而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。 最終確定 ap=1.5mm，nc=475r/min，Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 6）計算基本工時 tm＝L/ Vf=(16+0.4+3)/（4750.16）=0.2553min。 總的工時：T=2 tm =0.511min 工步三：精車左右兩Φ32端面 1） 車削深度，表面粗糙度為Ra1.6，故可以選擇ap=0.1mm，三次走刀（粗車、半精車、精車）即可完成所需長度。 2）機床功率為7.5kw。查參考文獻[17]f=0.14~0.24mm/z。選較小量f=0.14 mm/z。 3） 查后刀面最大磨損及壽命 查參考文獻[17]表3.7，后刀面最大磨損為1.0~1.5mm。 查參考文獻[17]表3.8，壽命T=180min 4） 計算切削速度 按參考文獻[17]，查得 Vc＝98mm/s，n=439r/min，Vf=490mm/s 據CA6140臥式車床 車床參數，選擇nc=475r/min，Vfc=475mm/s 則實際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min 實際進給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。 5)校驗機床功率 查參考文獻[17]Pcc=1.1kw，而機床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗合格。 最終確定 ap=1.5mm，nc=475r/min，Vfc=475mm/s，V c=119.3m/min，f z=0.16mm/z。 6）計算基本工時 tm＝L/ Vf=(16+0.1+3)/（4750.16）=0.2513min。 總的工時：T=2 tm =0.503min 工步四：倒角 4 銑50底面的夾具設計 4 銑50底面的夾具設計 4.1銑床夾具設計特點 4.1.1銑床夾具的主要類型及結構形式 銑床夾具主要用于加工零件上的平面、凹槽、鍵槽、花鍵、缺口及各種成形面。由于銑削加工通常是夾具隨工作臺一起作進給運動，按進給方式不同銑床夾具可分為直線進給式、圓周進給式和靠模進給式三種類型。 ? （1）直線進給式銑床夾具 這類銑床用得最多。夾具安裝在銑床工作臺上，加工中隨工作臺按直線進給方式運動。根據工件質量、結構及生產批量，將夾具設計成單件多點、多件平行和多件連續(xù)依次夾緊的聯(lián)動方式，有時還要采用分度機構，均為了提高生產效率。 ? （2）圓周進給式銑床夾具 圓周進給銑削方式在不停車的情況下裝卸工件，一般是多工位，在有回轉工作臺的銑床上使用。這種夾具結構緊湊，操作方便，機動時間與輔助時間重疊，是高效銑床夾具，使用于大批量生產。 ? ?（3）靠模銑床夾具 這種帶有靠模的銑床夾具用在專用或通用銑床上加工各種非圓曲面?？磕５淖饔檬鞘构ぜ@得輔助運動，形成仿形運動。按主動進給方式，靠模銑床夾具可分為直線進給和圓周進給兩種。 4.1.2銑床夾具的設計要點 由于銑削加工切削用量及切削力較大，又是多刃斷續(xù)切削，加工時易產生振動，因此設計銑床夾具時應注意：夾緊力要足夠且反行程自鎖；夾具的安裝要準確可靠，即安裝及加工時要正確使用定向鍵、對刀裝置；夾具體要有足夠的剛度和穩(wěn)定性，結構要合理。 定向鍵也稱定位鍵，安裝在夾具底面的縱向槽中，一般用兩個，安在一條直線上，其距離越遠，導向精度越高，用螺釘緊固在夾具體上。 定向鍵通過與銑床工作臺上的形槽配合確定夾具在機床上的正確位置；還能承受部分切削扭矩，減輕夾緊螺栓的負荷，增加夾具的穩(wěn)定性，因此平面夾具及有些專用鉆鏜床夾具也常使用。 定向鍵有矩形和圓形兩種。 畢業(yè)設計（論文） 定向精度要求高或重型夾具不宜采用定向鍵，而是在夾具體上加工出一窄長面作為找正基面來校正夾具的安裝位置。 4.2定位部分設計 4.2.1問題的提出 本夾具主要用于粗、精銑50底面，屬于工序3。 4.2.2定位基準的選擇 以上端面作為定位基準，工件的2×R10外圓面作為輔助基準，來實現(xiàn)工件的完全定位。 4.2.3 定位元件的設計 定位基準為上端面及工件2×R10外圓面，對應該的定位元件分別為：夾具體表面，固定V型塊，活動V型塊。 4.3切削力及夾緊力計算 （1）刀具：采用端銑刀?60mm 機床：X51立式銑床 由公式得： 查表得其中： 修正系數 z=24 代入上式，可得 F=889.4N 因在計算切削力時，須把安全系數考慮在內。 安全系數 K= 其中：為基本安全系數1.5 為加工性質系數1.1 為刀具鈍化系數1.1 為斷續(xù)切削系數1.1 所以 （2）夾緊力的計算 選用夾緊螺釘夾緊機 由 其中f為夾緊面上的摩擦系數，取 F=+G G為工件自重 夾緊螺釘： 公稱直徑d=8，材料45鋼 性能級數為6.8級 螺釘疲勞極限： 極限應力幅： 許用應力幅： 螺釘的強度校核：螺釘的許用切應力為 [s]=3.5~4 取[s]=4 得 滿足要求 經校核： 滿足強度要求，夾具安全可靠。 4.4定向鍵與對刀裝置設計 定向鍵安裝在夾具底面的縱向槽中，一般使用兩個。其距離盡可能布置的遠些。通過定向鍵與銑床工作臺T形槽的配合，使夾具上定位元件的工作表面對于工作臺的送進方向具有正確的位置。 根據GB2207—80定向鍵結構如圖所示： 圖 4.1 夾具體槽形與螺釘圖 根據T形槽的寬度 a=18mm 定向鍵的結構尺寸如下表4.1所示 表4.1定向鍵數據表 B L H h D 夾具體槽形尺寸 公稱尺寸 允差d 允差 公稱尺寸 允差D 18 -0.011 -0.027 25 12 5 12 6.8 17 +0.023 6 對刀裝置由對刀塊和塞尺組成，用來確定刀具與夾具的相對位置。 塞尺選用平塞尺，其結構如下圖所示： 圖 4.2 平塞尺圖 塞尺尺寸為： 表 4.2 平塞尺尺寸表 公稱尺寸H 允差d C 2 -0.006 0.25 4.5夾具設計及操作簡要說明 本工件采用夾具體表面、固定V型塊、活動V型塊來實現(xiàn)工件的定位， 夾緊則是通過調節(jié)活動V型塊來實現(xiàn)，這樣操作簡單，迅速，特別適合大批量生產，總體來說這套夾具是非常不錯的。能滿足批量生產要求。 畢業(yè)設計（論文） 結論 本設計完成了氣門搖桿軸支座零件的機械加工工藝的設計和典型夾具的設計。首先，對氣門搖桿軸支座零件進行了詳細的分析，繪制了零件的三維圖和二維圖。確定了毛坯的種類及尺寸，繪制了毛坯圖。其次，根據零件自身的特點來編制機械加工工藝路線，比較了兩種工藝路線，最終確定了可行的工藝路線。在確定了工藝路線后，接著選擇加工設備，確定切削用量，并計算了基本工時。在完成了這些的基礎上填寫了相應的工藝過程卡片。最后，針對其中的三步工序設計了三套典型夾具。第一套為銑端面夾具，此夾具先以上端面為基準定位，兩個V形塊夾緊，這種夾緊方便、迅速。第二套為車端面夾具，用下底面為基準定位，用四個U形壓板和螺母夾緊，這種夾緊可靠，省力。第3套為鉆Φ13孔夾具，以下底面為定位基準，再用銷軸和螺母夾緊，這種夾緊可靠，方便。三套夾具，清晰、直觀的表達了定位、夾緊方案。計算了加工時的切削力和夾緊所需的夾緊力，并進行了定位誤差的分析與計算。所設計的夾具可以滿足加工要求，準確的定位夾緊工件。 總體來說，此次設計中制定的工藝規(guī)程是比較合理的。保證了零件的加工質量，達到了零件的相關技術要求，并盡量提高生產率。夾具設計原理正確，夾具設計可行合理。該夾具確保了加工質量，不僅工藝結構簡單，而且操作簡便，定位準確，夾緊迅速省力，效率較高。因此，這個設計是成功的。 本設計對同類型中小零件的工藝編制、夾具設計有借鑒意義，同時我對工藝編制和夾具設計也有了更深的理解。 參考文獻 參考文獻 [1] 唐耀紅．面向大規(guī)模定制的計算機輔助夾具設計研究 [J]．機械與電子．2005(8):17-20. [2] 廖念釗，古瑩蓭，莫雨松. 互換性技術與測量 [M] . 北京：中國計量出版社，2007.6 [3] 曾愛新．談機械加工工藝的發(fā)展趨勢[J].職園培地，2002(8)：26-27. [4] 熊平，孫慧峰，焦振營．車削厚壁圓體內孔夾具設計[J] .金屬加工.2008（6）:54 [5] 宋冬芳．組合夾具CAD技術的研究進展 [J]．太原科技，2004(5)：20-21 [6] 史全富. 金屬切削手冊 [M] . 上海：上?？茖W技術出版社，2000. [7] 白婕靜，萬宏強. 機械制造工程學課程設計 [M] . 北京：兵器工業(yè)出版社，2008. [8] Alex Alblas ， Hans Wortmann. Impact of product platforms on lean production systems: evidence from industrial machinery manufacturing. [J] . IJTM，2012 (2):69-71. [9] Serope Kalpakjian. Manufacturing Engineering and Technology [M] . USA:Prentice Hall， 2001. [10] 謝曉文，劉書華，鄭蓓蓉．計算機輔助組合夾具設計系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)[J]．組合機床 與自動化加工技術，2005（07）：41-43． [11] 濮良貴，紀名剛. 機械設計 [M] . 北京：高等教育出版社，2010. [12] 李宏. 機械加工工藝手冊 [M] . 北京：北京出版社，1990. [13] Leo Alting.Manufacturing Engineering Processes [M] .2nd ed.Boca Raton，F(xiàn)L，U，1994. [14] 王先逵.機械制造工藝學[M].北京：機械工業(yè)出版社，2002. [15] 狄瑞坤，潘曉弘，樊曉燕.機械制造工程[M].杭州：浙江大學出版社.2001. [16] 薛源順.機床夾具設計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2000. [17] 趙如富.機械加工工藝人員手冊[M].上海：上?？茖W技術出版社，2006.10. [18] 劉震.先進機械制造工藝的技術發(fā)展趨勢[J].呼倫貝爾學報 2002，10（3）：96-97. 致謝 致 謝 經過近半年的忙碌和工作，我的畢業(yè)設計已經接近尾聲，作為一個本科生的畢業(yè)設計，由于經驗的匱乏，難免有許多考慮不周全的地方，如果沒有導師的督促指導，以及一起工作的同學們的幫助，想要完成這個設計是難以想象的。在這里首先要感謝我的導師姚老師。姚老師平日里工作繁多，但在我做畢業(yè)設計的每個階段，從查閱資料到設計草案的確定和修改，中期檢查，后期詳細設計，工藝規(guī)程設計和夾具設計設計等整個過程中都給予了我悉心的指導。我平時的基礎不好，很多基礎問題都不太懂，姚老師細心指導我設計，幫助我解決一個個難題。除了敬佩姚老師的專業(yè)水平外，他的治學嚴謹和科學研究的精神也是我永遠學習的榜樣，并將積極影響我今后的學習和工作。其次要感謝我的同學對我無私的幫助，尤其是同組的同學，在設計方面給我提供了很大幫助，正因為如此我才能順利的完成此次畢業(yè)設計，我要感謝我的母校，是母校給我們提供了優(yōu)良的學習環(huán)境。在將要畢業(yè)的這一刻，我要感謝我的導師姚老師，還有系主任老師以及其他各位老師，四年生活中，您們不僅教會了我專業(yè)知識，更教會了我怎么做人。再次感謝您們！ 畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 畢業(yè)設計（論文）獨創(chuàng)性聲明 秉承學校嚴謹的學風與優(yōu)良的科學道德，本人聲明所呈交的畢業(yè)設計（論文）是我個人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果。盡我所知，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，畢業(yè)設計（論文）中不包含其他人已經發(fā)表或撰寫過得成果，不包含他人已申請學位或其他用途使用過的成果。與我一同工作過的同志對本研究所做的任何貢獻均已在論文中做了明確的說明并表示致謝。 畢業(yè)設計（論文）與資料若有不實之處，本人承擔一切相關責任。 畢業(yè)設計（論文）作者簽名： 指導教師簽名： 日期：