氣門搖臂軸支座 夾具設計鉆Φ16和Φ18通孔

氣門搖臂軸支座 夾具設計鉆Φ16和Φ18通孔,氣門搖臂軸支座,夾具設計鉆Φ16和Φ18通孔,氣門,搖臂,支座,夾具,設計,16,以及,18,通孔 北華大學機械工程學院專業(yè)課程設計說明書 1 緒論 1.1課題背景知識 1.1.1零件作用 本設計所設計的零件是1105柴油機中搖臂結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、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標注。 1.1.2柴油機相關知識介紹 簡介柴油機是用柴油作燃料的內(nèi)燃機。柴油機屬于壓縮點火式發(fā)動機，它又常以主要發(fā)明者狄塞爾的名字被稱為狄塞爾引擎。 柴油機在工作時，吸入柴油機氣缸內(nèi)的空氣，因活塞的運動而受到較高程度的壓縮，達到500～700℃的高溫。然后將燃油以霧狀噴入高溫空氣中，與高溫空氣混合形成可燃混合氣，自動著火燃燒。燃燒中釋放的能量作用在活塞頂面上，推動活塞并通過連桿和曲軸轉換為旋轉的機械功。 柴油機可按不同特征分類：按轉速分為高速、中速和低速柴油機；按燃燒室的型式分為直接噴射式、渦流室式和預燃室式柴油機等；按氣缸進氣方式分為增壓和非增壓柴油機；按氣體壓力作用方式分為單作用式、雙作用式和對置活塞式柴油機等；按用途分為船用柴油機、機車柴油機等。 隨著現(xiàn)代社會進程的加快，柴油機發(fā)揮的社會作用不可估量，特別是在社會工業(yè)化之后，柴油機作為動力內(nèi)燃機的一種，在社會的各個領域無處不在，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、汽車、船舶、公路工程、港口工程等，在這些領域里柴油機發(fā)揮著巨大的作用，為社會創(chuàng)造著巨大的效益。在這領域中，柴油機所發(fā)揮的作用也是不盡相同，所以根據(jù)作用的需要，柴油機也被設計出了很多種型號，各種型號功率不同，發(fā)揮的作用大小也就不一樣，創(chuàng)造出的價值也不一樣。但是柴油機的污染排放也是一個不小的社會問題，隨著社會的發(fā)展，人類對生活質(zhì)量要求的提高，預示著人類對空氣質(zhì)量的要求也在提高，而高污染排放的柴油機必定不能滿足人類的這一生活需求，但是柴油機已經(jīng)是社會發(fā)展不可缺少的一個重要零部分，徹底取代柴油機在目前的技術條件下似乎還不太可能。人類的智慧永遠是無法估量的，現(xiàn)代的設計師們正在朝著設計出高效率，低排放，質(zhì)量輕，生產(chǎn)簡單的柴油機這一目標奮斗著，而這一目標也將越來越近。隨著社會的需要，各種型號不一，功率不一的柴油機生產(chǎn)數(shù)量將不斷的增長，而氣門搖臂軸支座是柴油機上不可或缺的一個零件，也就是意味著氣門搖臂軸支座的生產(chǎn)數(shù)量也將是與日俱增，為了創(chuàng)造出更大的效益，設計出輕便，經(jīng)久耐用，便于生產(chǎn)的氣門搖臂軸支座這一零件是很有必要的。 柴油機具有熱效率高的顯著優(yōu)點，其應用范圍越來越廣。隨著強化程度的提高，柴油機單位功率的重量也顯著降低。為了節(jié)能，各國都在注重改善燃燒過程，研究燃用低質(zhì)燃油和非石油制品燃料。此外，降低摩擦損失、廣泛采用廢氣渦輪增壓并提高增壓度、進一步輕量化、高速化、低油耗、低噪聲和低污染，都是柴油機的重要發(fā)展方向。 1.1.3機械制造工藝技術相關知識 1.機械加工工藝基礎知識 氣門搖臂軸支座機械加工工藝規(guī)程的制訂 （1）.根據(jù)零件圖和產(chǎn)品裝配圖，對零件進行工藝分析 在對氣門搖臂周支座進行工藝規(guī)程設計時，應掌握該零件在部件或總成中的位置、公用以及部件或總成對該零件提出的技術要求，明確零件的主要工作表面，以便在擬定工藝規(guī)程過程中采取措施予以保證。 掌握零件的結構形狀、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)程設計的總體構想。 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及擬定工藝路線時重點考慮；對全部技術要求應進行歸納整理。 （2）.計算零件的生產(chǎn)綱領，確定生產(chǎn)類型 根據(jù)零件圖查表可知，氣門搖臂軸支座為輕型零件，根據(jù)生產(chǎn)要求將確定該零件為大批量生產(chǎn)。 （3）.確定毛坯種類和制造方法 機械加工中毛坯種類有很多種，如鑄件、鍛件、型材、擠壓件、沖壓件及焊接組合件等。根據(jù)氣門搖臂軸支座零件圖所選擇的材料，氣門搖臂軸支座零件加工工程中應達到的技術指標和加工特點，零件生產(chǎn)的經(jīng)濟性，如何選擇合適的毛坯種類也是設計重點。其次，如何選擇毛坯制造方法也是設計中必不可少的環(huán)節(jié)，一般地，選擇毛坯的制造方法應考慮一下幾個方面因素：a、材料的工藝性能；b、毛坯尺寸、形狀和精度要求；c、零件生產(chǎn)綱領；d、采用新型材料、新工藝、新技術的可能性。 （4）.確定毛坯尺寸和公差 如何確定毛坯尺寸，也就是如何確定加工余量，對確保加工質(zhì)量、提高生產(chǎn)率和降低成本都有重要的意義。余量不能確定過大或是過小，所以應當選擇合適的方法來確定加工余量，保證零件加工各項尺寸及技術指標。同時，選擇合適的尺寸公差對零件加工和零件生產(chǎn)的經(jīng)濟型也有很大的影響。 （5）.擬定工藝路線 擬定工藝路線包括：定位基準的選擇；各表面加工方法的確定；加工階段的劃分；工序集中程度的確定；工序順序的安排。這也將是氣門搖臂軸支座機械加工工藝規(guī)程設計制定的重點。 （6）.確定各個工序的加工余量，計算工序尺寸及公差。 （7）.選擇各個工序的機床設備及刀具、量具等工藝裝備。 （8）.確定各個工序的切削用量和時間定額。 （9）.編制工藝文件。 1.1.4機床夾具設計基礎知識 在機械制造的各個加工工藝工程中，必須使工件在工藝系統(tǒng)中處于正確的位置，以保證加工質(zhì)量，并提高生產(chǎn)效率。把為了使工件處于正確位置上所使用的各種工藝裝備，成為夾具。如檢驗夾具、焊接夾具、裝配夾具等。 在機床上對工件進行切削加工時，為了保證加工精度，必須正確地安放工件，使工件相對于刀具和機床占有正確的位置，這一過程稱為“定位”。為了保護這個正確圍著在加工過程中穩(wěn)定不變，應該對工件施加一定的夾緊力，這個過程稱為“夾緊”。這兩個過程總稱為“安裝”。在機床上實現(xiàn)安裝人物的工藝裝備，就是“機床夾具”。 機床夾具的種類很多，其中，使用范圍最廣泛的是通用夾具，如車床上用的三爪卡盤和銑床上用的平口虎鉗等。這類夾具的規(guī)格尺寸已經(jīng)標準化，由專業(yè)廠進行生產(chǎn)。而用于批量生產(chǎn)，專門為工件某加工工序服務的專用夾具，則必須由各個制造廠自行設計制造。 由于專用夾具的設計制造在很大程度上影響加工質(zhì)量、生產(chǎn)率、勞動條件和生產(chǎn)成本，因此，他是各機械制造廠新產(chǎn)品投資、老產(chǎn)品改進和工藝更新中的一項重要生產(chǎn)技術準備工作，也是每一個從事機械加工工藝的技術人員必須掌握的基礎知識。 機床夾具在機械加工中起著重要的作用，所以應用十分廣泛。歸納起來有以下幾個方面的作用： （1）.保證工件的加工精度，穩(wěn)定產(chǎn)品質(zhì)量 夾具在機械加工中的基本作用就是保證工件的相對位置精度。由于采用了能直接定位的夾具，因此，可以準確地確定工件相對于道具和機床切削成形運動中的相互位置關系，不受或者少受各種主觀因素的影響，可以穩(wěn)定可靠地保證加工質(zhì)量。 （2）.提高勞動生產(chǎn)率和降低加工成本 提高勞動生產(chǎn)率，降低單件時間定額的主要技術措施是增大切削用量和壓縮輔助時間。采用機床夾具，既可以提高工件加工時的剛度，有利于采用較大的切削用量，又可以省去劃線找正等工作，使安裝工作的輔助工時大大減小，因此能顯著地提高勞動生產(chǎn)率和降低成本。 （3）.改善工人勞動條件 采用夾具后，工件的裝卸顯然比不用夾具方便、省力、安全。使用專用夾具安裝工件，定位方便、迅速，夾緊可采用增力、機動等裝置，因此可以減輕工人的勞動強度。還可設計保護裝置，確保操作者安全。 （4）.在流水線生產(chǎn)中，便于平衡生產(chǎn)節(jié)拍 工藝工程中，當某些工件所需要工序時間特別長時，可以采用多工位或高效夾具等，以提高生產(chǎn)效率，使生產(chǎn)節(jié)拍能夠比較平衡。 機床夾具分類 （1）.專用夾具 專用夾具是針對某一種工件的一定工序而專門設計的。因為不需要考慮通用性，所以夾具可以設計得結構緊湊、操作方便。還可以按需要采用各種省力機構、動力裝置、分度裝置等。因此，此類夾具可以保證較高的加工精度和勞動生產(chǎn)率，但是，游湖這類夾具的專用性很強，并且設計和制造周期較長，制造費用也較高。當產(chǎn)品變更時，往往因無法再使用而報廢。因此，這類夾具主要在產(chǎn)品固定和工藝穩(wěn)定的較大批量生產(chǎn)中應用。這類夾具也是本課程研究的主要對象。 （2）.可調(diào)式夾具 可調(diào)式夾具的特點是：加工完一種零件后，通過調(diào)整或更換夾具中的個別元件，即可加工形狀相似、尺寸和加工相近的多種零件。 可調(diào)式夾具又可以分為通用可調(diào)夾具和專用可調(diào)夾具。通用可調(diào)夾具如滑柱式鉆模等，使用范圍較大。專門化可調(diào)夾具常稱為成組夾具，通常配合成組技術，用于裝夾和加工一組結構與工藝相似的工件。 因為這類夾具是在專門夾具基礎上少量更換或調(diào)整夾具元件，因此，只能到達有限目標的通用化。即使這樣，也極大提高了專用夾具在多品種、中小批量生產(chǎn)中使用的經(jīng)濟性。 （3）.專門化拼裝夾具 專門化拼裝夾具是針對其工件的特定工序加工要求，由實現(xiàn)制造好的通用性較強的標準化元件和部件拼裝組成。從這個特點來看，這類夾具具有很大的通用性，但同時又是為某一種特定工序而專門拼裝的夾具。因此，這類夾具又具有專門夾具的優(yōu)點。 （4）.自動化生產(chǎn)用夾具 自動化生產(chǎn)用夾具駐澳是自動線上所使用的夾具?；旧戏譃閮深悾阂活愂枪潭ㄊ綂A具，它與一般專用夾具相似；一類是隨行夾具，它除了具有一般家具所擔負的安裝工件任務外，還擔負著沿自動線輸送工件的任務，即在這工件從一個工位移動到下一個工位。故稱為“隨行夾具”。 屬于自動化生產(chǎn)夾具的還有數(shù)控機床夾具。 夾具設計的特點和基本要求 A:夾具設計的特點 （1）.針對性強，設計人員必須全面掌握工藝和生產(chǎn)現(xiàn)場的實際情況。 專用夾具是為某零件的某工序設計的，設計人員必須全面了解和掌握產(chǎn)品零件的要求，工藝工程的安排以及所使用的機床、刀具，鋪具的具體情況才可能提出合理可行的最佳方案，確定最合理的定位、夾緊裝置。 （2）.保證加工質(zhì)量和勞動生產(chǎn)率是夾具設計的兩項主要任務，而保證加工質(zhì)量又是第一位的。因此，設計時應重點把住定位方案的確定和精度分析這兩道關。對于制造精度要求不高的零件，其夾具設計應該重點保證提高勞動生產(chǎn)率和改善勞動條件。 （3）.夾緊機構對整個夾具結構起決定性作用。 夾緊裝置的結構形式和種類很多，選用的靈活性很大，特別是夾緊裝置中力源及傳動機構的設計對夾具結構的影響最大。因此，在同樣能保證工序要求的情況下，每個人設計的結構可能大不相同。而不同復雜程度的家具在不同的生產(chǎn)規(guī)模條件下其經(jīng)濟效果也不一樣，設計人員必須使自己的設計和生產(chǎn)規(guī)模相適應，不可片面追求高精度而忽視了經(jīng)濟性。 （4）.夾具的制造多屬于單件生產(chǎn)，因此，設計時應考慮采用組合加工，修配和調(diào)整等措施來保證夾具的制造精度，盡可能地考慮設置修配和調(diào)整環(huán)節(jié)，而不能完全依靠用完全互換的辦法保證制造精度。 （5）.設計周期短，一般不進行強度剛度計算。 夾具設計是直接為產(chǎn)品生產(chǎn)服務的生產(chǎn)技術準備工作，其設計周期要求短，因此設計時多采用參照法或是憑經(jīng)驗確定的辦法來保證受力件的強度和剛度，通常不進行詳細計算，有時采用簡便公式或用圖表做為設計參考。倒是應注意，在設計一些具有較高精度的夾具時，應該對定位精度、夾緊力等進行必要的計算和分析。 B:設計的基本要求 夾具設計的原則是經(jīng)濟和使用，它可以概括為“好用、好造、好修”這六個字，其中好用主要的，但好用也必須以不脫離生產(chǎn)現(xiàn)場的實際制造和維修水平為前提。具體要求為： （1）.夾具的構造應與其用途和生產(chǎn)規(guī)模相適應，正確處理好質(zhì)量、效率、方便性與經(jīng)濟性四者的關系。 （2）.保證工件精度。 （3）.保證使用方便,要便于裝卸、便于夾緊、便于測量、便于觀察、便于排屑排液、便于安裝運輸，保證安全第一。 （4）.注意結構工藝性，對加工、裝配、檢驗和維修等問題應通盤考慮，以降低制造成本。 2 氣門搖臂軸支座的機械加工工藝規(guī)程設計 2.1.零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 2.1.1零件的作用 本設計所設計的零件是1105柴油機中搖臂結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、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標注。 圖2.1 氣門搖臂軸支座零件圖 2.1.2 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，知原圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差以及技術要求齊全。通過對零件圖的詳細審閱，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： 1.外圓的上端面以及與此孔相通的通孔，粗糙度均為12.5； 2.36mm下端面，根據(jù)零件的總體加工特性，366mm為整個機械加工過程中主要的基準面，粗糙度為12.5，因此在制定加工方案的時候應當首先將此面加工出來； 3.外圓的前后端面，粗糙度為12.5；前后端面倒的角，粗糙度為12.5；以及的通孔，在這里由于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?shù)募庸し椒▉磉_到此孔加工的技術要求。 4.的前后端面，粗糙度為2.5；前后端面倒的角，粗糙度為12.5；以及的通孔，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，的孔要求的表面粗糙度和位置精度和的通孔一樣都是比較高的，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； 通過上面零件的分析可知，36mm下端面和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面，因此可以粗加工或者半精加工出這兩個面而達到精度要求，再以此作為基準采用專用夾具來對其他表面進行加工，并且能夠更好的保證其他表面的位置精度要求。總的看來，該零件并沒有復雜的加工曲面，屬于較為簡單的零件，所以根據(jù)各加工表面的技術要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證，簡單的工藝路線安排如下：將零件定位夾緊，加工出36mm下端面以及上端面，并鉆出的通孔，然后再以這先加工出來的幾個表面為基準定位，加工出和的外圓端面，并鉆出這兩個精度要求比較高的空，最后翻轉零件，深孔加工出的斜油孔。 2.1.3 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。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)類型由著完全不同的工藝特征。零件的生產(chǎn)類型是按零件的年生產(chǎn)綱領和產(chǎn)品特征來確定的。生產(chǎn)綱領是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃。年生產(chǎn)綱領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N可按下式計算： N=Qm1+a%(1+b%) 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)上式就可以計算求得出零件的年生產(chǎn)綱領，再通過查表，就能確定該零件的生產(chǎn)類型。 根據(jù)本零件的設計要求，Q=10000臺，m=1件/臺，分別取備品率和廢品率3%和0.5%，將數(shù)據(jù)代入生產(chǎn)綱領計算公式得出N=10351件/年，零件質(zhì)量為0.27kg， 根據(jù)《機械制造技術基礎課程設計指導教程》[3]表1-3，表1-4可知該零件為輕型零件，本設計零件氣門搖臂軸支座的的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)。 2.2 選擇毛坯種類，繪制毛坯圖 2.2.1 選擇毛坯種類 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當考慮一下幾個因素。 （1）.材料的工藝性能 材料的工藝性能在很大程度上決定毛坯的種類和制造方法。例如，鑄鐵，鑄造青銅等脆性材料不能鍛造和沖壓，由于焊接性能差，也不宜用焊接方法制造組合毛坯，而只能用鑄造。低碳鋼的鑄造性能差，很少用于鑄造；但由于可鍛性能，可焊接性能好，低碳鋼廣泛用于制造鍛件、型材、沖壓件等。 （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；直徑相差較大的宜采用鍛件。尺寸很大的毛坯，通常不采用模鍛或壓鑄、特種鑄造方法制造，而適宜采用自由鍛造或是砂型鑄造。形狀復雜的毛坯，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 選擇毛坯的制造方法，只有與零件的生產(chǎn)綱領相適應，才能獲得最佳的經(jīng)濟效益。生產(chǎn)綱領大時宜采用高精度和高生產(chǎn)率的毛坯制造方法，如模鍛及熔模鑄造等；生產(chǎn)綱領小時，宜采用設備投資少的毛坯制造方法，如木模砂型鑄造及自由鍛造。 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，本設計零件尺寸并不大，而且其形狀也不復雜，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，若要使其他不進行加工的表面達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。 2.2.2確定毛坯尺寸及機械加工總余量 根據(jù)零件圖計算零件的輪廓尺寸為長83mm，寬37mm，高62mm。 查閱《機械制造技術基礎課程設計指導教程》[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《機械制造技術基礎課程設計指導教程》[3]表2-3 ，按前面已經(jīng)確定的鑄件公差等級CT10差得相應的鑄件尺寸公差。 查閱《機械制造技術基礎課程設計指導教程》[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閱《機械制造工藝設計簡明手冊》[13]表2.2-4 要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，的加工表面，機械加工余量要適當放大。分析本零件，除了的外，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，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，這里為了機械加工過程的方便，除了孔以外的加工表面，將總的加工余量統(tǒng)一為一個值。如下表： 表2.1 毛坯尺寸及機械加工總余量表 加工 表面 基本 尺寸 鑄件尺寸 公差 機械加工總余量 鑄件 尺寸 上端面 2.6 4 下端面 2.6 4 前端面 2.6 4 后端面 2.6 4 前端面 2.2 4 后端面 2.2 4 2.2.3 設計毛坯圖 (1)確定鑄造斜度 根據(jù)《機械制造工藝設計簡明手冊》[13]表2.2-6 本零件毛坯砂型鑄造斜度為～。 (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)應力，改善切削性能，在鑄件取出后進行機械加工前應當做時效處理。 2.2.4 繪制毛坯圖 圖2.2 氣門搖臂軸支座毛坯圖 2.3 選擇加工方法，制定工藝路線 2.3.1工藝路線的確定 在綜合考慮上述工序的順序安排原則基礎上，確定了該氣門搖臂軸支座零件的工藝路線如下(如圖2.3示)： 工序Ⅰ：鑄造； 工序Ⅱ：清砂，檢驗； 工序Ⅲ：時效處理HBS187-220 工序Ⅳ：以36mm下底面C以及外圓端面G或F定位，粗銑上端面A； 工序Ⅴ：以粗銑后的上端面A以及外圓端面G或F定位，粗銑36mm下底面C；半精銑36mm下底面C； 工序Ⅵ：以加工后的36mm下端面C，36mm底座左端面B以及端面G或F定位，鉆通孔； 工序Ⅶ：以加工后的內(nèi)孔表面H，以加工后的36mm下端面C以及后端面G定位，粗銑前端面F，粗銑前端面I，半精銑前端面F； 工序Ⅷ：以加工后的內(nèi)孔表面H，以加工后的36mm下端面C以及前端面定位F，粗銑后端面J，粗銑后端面G，半精銑后端面G； 工序Ⅸ：以加工后的內(nèi)孔表面H，以加工后的36mm下端面V,端面G或F定位,鉆→擴→粗鉸→精鉸通孔，并倒角； 工序Ⅹ：以加工后的內(nèi)孔表面G，以加工后的36mm下端面C，端面G或F定位, 鉆→擴→粗鉸→精鉸通孔，并倒角； 工序Ⅺ：以上端面A偏以及端面G或F定位，鉆偏內(nèi)孔； 工序Ⅻ：鉗工去毛刺，清洗； 工序ⅩⅢ：終檢。 圖2.3 定位面,加工面代號指示圖 2.3.2 加工設備及工藝裝備選擇 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.機床的選擇原則 機床的加工尺寸范圍應與零件的外廓尺寸相適應； 機床的精度應與工序要求的精度相適應； 機床的功率應與工序要求的功率相適應； 機床的生產(chǎn)率應與工件的生產(chǎn)類型相適應； 還應與現(xiàn)有的設備條件相適應。 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)濟性等。在選擇時應盡可能采用標準刀具，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。 查《機械制造工藝設計簡明手冊》[13]所選擇的加工工藝裝備如下表所示： 表2.3 氣門搖臂軸支座加工工藝裝備選用 工序號 機床設備 刀具 量具 工序Ⅰ 鑄 游標卡尺 工序Ⅱ 檢 游標卡尺 工序Ⅲ 熱處理 游標卡尺 工序Ⅳ 銑 臥式銑床X61 硬質(zhì)合金端銑刀 游標卡尺 工序Ⅴ 銑 臥式銑床X61 硬質(zhì)合金端銑刀 游標卡尺 工序Ⅵ 鉆 立式鉆床Z525 直柄麻花鉆11 卡尺、塞規(guī) 工序Ⅶ 銑 臥式銑床X61 硬質(zhì)合金端銑刀 游標卡尺 工序Ⅷ 銑 臥式銑床X61 硬質(zhì)合金端銑刀 游標卡尺 工序Ⅸ 鉆 TX617臥式鏜床 麻花鉆、擴鉆、機用鉸刀 內(nèi)徑千分尺，塞規(guī) 工序Ⅹ 鉆 TX617臥式鏜床 麻花鉆、擴鉆、機用鉸刀 內(nèi)徑千分尺，塞規(guī) 工序Ⅺ 鉆 立式鉆床Z525 直柄麻花鉆 塞規(guī) 工序Ⅻ 鉗 游標卡尺 工序ⅩⅢ 檢 內(nèi)徑千分尺、游標卡尺、塞規(guī) 2.3.3工序間加工余量的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指導教程》[3]表2-28，表2-35，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2.4 機械加工工序間加工余量表 工序號 工步號 工步內(nèi)容 加工余量/mm 工序Ⅳ 1 粗銑上端面A 4 工序Ⅴ 1 粗銑36mm下底面C 3 2 半精銑36mm下底面C 1 工序Ⅵ 1 鉆通孔 11 工序Ⅶ 1 粗銑前端面F 3 2 粗銑前端面I 4 3 半精銑前端面F 1 工序Ⅷ 1 粗銑后端面J 4 2 粗銑后端面G 3 3 半精銑后端面G 1 工序Ⅸ 1 鉆的通孔 17 2 擴孔至 0.85 3 粗鉸至 0.09 4 精鉸至 0.06 工序Ⅹ 1 鉆通孔 15 2 擴孔至 0.85 3 粗鉸至 0.10 4 精鉸至 0.05 工序Ⅺ 1 鉆偏內(nèi)孔 3 3 氣門搖臂軸支座零件專用夾具的設計 為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。經(jīng)過分析并與指導老師協(xié)商，決定設計第Ⅸ，Ⅹ道工序——加工通孔和通孔專用夾具，本夾具將用于TX217臥式鉆床，刀具為直柄麻花鉆，擴鉆，機用鉸刀。 3.1切削用量以及基本時間定額的確定 3.1.1工序Ⅸ 鉆→擴→粗鉸→精鉸的孔 1.工步一 鉆的通孔。 （1）.切削深度。 （2）.進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：，查表《機械制造技術基礎課程設計指南》[2]表5-134，查得，，取，查得，，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算主軸轉速，查《機械加工工藝師手冊》[10]表10-2，查TX617臥式鏜床主軸轉速表，取，再計算實際。 （3）.基本時間的確定 首先查《機械制造技術基礎課程設計指南》[2]表2-26，查得鉆削機動時間計算公式，，，，鉆孔深度，，，見《機械加工工藝師手冊》[10]表28-42，所以 2、工步二 擴孔至 （1）.切削深度 （2）.進給量和切削速度的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指南》[2]表5-87，確定擴孔鉆為YG8硬質(zhì)合金直柄麻花鉆，選d=17.75mm，l=191mm，l1=130mm，查《機械制造技術基礎課程設計指南》[2]表5-128，查得f=0.9~1.1mmr，取f=1mmr，再查《機械加工工藝師手冊》[10]表28-33，確定vc=59m/min，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算主軸轉速，，查《機械加工工藝師手冊》[10]表10-2，查TX617臥式鏜床主軸轉速表，取，再計算實際切削速度。 （3）.基本時間的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指導教程》[3]表2-26，得擴孔，鉸孔工序下的機動時間計算公式：，，，擴通孔長度，見《機械加工工藝師手冊》[10]表28-42， 3.工步三 粗鉸至?=17.94mm （1）.切削深度ap=0.09mm。 （2）.進給量和切削速度的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指南》[2]表5-93，確定鉆頭為硬質(zhì)合金直柄機用鉸刀，參數(shù)如下，查《機械制造技術基礎課程設計指南》[2]表5-136，查得進給量，取，因為此工步為粗鉸，查得，取，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算主軸轉速，查《機械加工工藝師手冊》[10]表10-2，查TX617臥式鏜床主軸轉速表，取，再根據(jù)主軸轉速計算實際的切削速度：。 （3）.基本時間的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指導教程》[3]表2-26，得擴孔，鉸孔工序下的機動時間計算公式：，，，擴通孔長度，見《機械加工工藝師手冊》[10]表28-42， 4.工步四 精鉸至。 （1）.切削深度。 （2）.進給量和切削速度的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指南》[2]表5-93，確定鉆頭為硬質(zhì)合金直柄機用鉸刀，參數(shù)如下，查《機械制造技術基礎課程設計指南》[2]表5-136，查得進給量，取，因為此工步為精鉸，查得，取，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算主軸轉速，查《機械加工工藝師手冊》[10]表10-2，查TX617臥式鏜床主軸轉速表，取，再根據(jù)主軸轉速計算實際的切削速度：。 （3）.基本時間的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指導教程》[3]表2-26，得擴孔，鉸孔工序下的機動時間計算公式：，，，擴通孔長度，見《機械加工工藝師手冊》[10]表28-42， 3.1.2工序Ⅹ 鉆→擴→粗鉸→精鉸的孔 1.工步一 鉆的通孔 （1）.切削深度。 （2）.進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：，查表《機械制造技術基礎課程設計指南》[2]表5-134，查得，，取，查得，，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算主軸轉速，查《機械加工工藝師手冊》[10]表10-2，查TX617臥式鏜床主軸轉速表，取，再計算實際切削速度：。 （3）.基本時間的確定 首先查《機械制造技術基礎課程設計指南》[2]表2-26，查得鉆削機動時間計算公式，，，，鉆孔深度l=16mm，l1=3mm，l2=4mm，見《機械加工工藝師手冊》[10]表28-42，所以 2.工步二 擴孔至?=15.85mm （1）.切削深度ap=0.85mm。 （2）.進給量和切削速度的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指南》[2]表5-87，確定擴孔鉆為YG8硬質(zhì)合金直柄麻花鉆，選，查《機械制造技術基礎課程設計指南》[2]表5-128，查得，取，再查《機械加工工藝師手冊》[10]表28-33，確定，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算主軸轉速，，查《機械加工工藝師手冊》[10]表10-2，查TX617臥式鏜床主軸轉速表，取，再計算實際切削速度。 （3）.基本時間的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指導教程》[3]表2-26，得擴孔，鉸孔工序下的機動時間計算公式：，，，擴通孔長度，見《機械加工工藝師手冊》表28-42， 3.工步三 粗鉸至 （1）.切削深度。 （2）.進給量和切削速度的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指南》[2]表5-93，確定鉆頭為硬質(zhì)合金直柄機用鉸刀，參數(shù)如下，查《機械制造技術基礎課程設計指南》[2]表5-136，查得進給量，取，因為此工步為粗鉸，查得，取，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算主軸轉速，查《機械加工工藝師手冊》[10]表10-2，查TX617臥式鏜床主軸轉速表，取，再根據(jù)主軸轉速計算實際的切削速度。 （3）.基本時間的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指導教程》[3]表2-26，得擴孔，鉸孔工序下的機動時間計算公式：，，，擴通孔長度，見《機械加工工藝師手冊》[10]表28-42， 4.工步四 精鉸至 （1）.切削深度。 （2）.進給量和切削速度的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指南》[2]表5-93，確定鉆頭為硬質(zhì)合金直柄機用鉸刀，參數(shù)如下，查《機械制造技術基礎課程設計指南》[2]表5-136，查得進給量，取，因為此工步為精鉸，查得，取，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計算主軸轉速，查《機械加工工藝師手冊》[10]表10-2，查TX617臥式鏜床主軸轉速表，取，再根據(jù)主軸轉速計算實際的切削速度。 （3）.基本時間的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指南》[2]表2-26，得擴孔，鉸孔工序下的機動時間計算公式：，，，擴通孔長度，見《機械加工工藝師手冊》[10]表28-42， 3.2 確定夾具的結構方案 3.2.1確定定位方案，選擇定位元件 根據(jù)我們所選擇的工序來詳細觀察零件圖，根據(jù)圖中零件所要求的位置尺寸，以及形位精度要求，來確定夾具的結構方案。 圖3.1 氣門搖臂軸支座主要形位尺寸 本兩道工序可以在同一夾具上加工完成，如圖，工序加工要求保證的位置精度主要是兩加工孔中心距尺寸（56±0.05）mm及平行度公差0.05mm，還有孔與底面尺寸（24±0.03）mm以及孔與底面尺寸（49±0.05）mm。根據(jù)基準重合原則，應選擇孔和地面為主要定位基準，即工序簡圖中所規(guī)定的定位基準是恰當?shù)?。定位元件選擇一個長定心軸，定心軸與定位孔的配合尺寸為（定位孔，定心軸），定心軸下端與夾具體底板上孔的配合尺寸為（底板孔，定心軸底端），定心軸上端部分為螺桿，用六角螺母加緊。對于工序尺寸（56±0.05）mm而言，定位基準與工序基準重合誤差，由于定位副制造誤差引起的定位誤差。，因此定位誤差小于該工序尺寸（56±0.05）mm制造公差0.10mm的1/2，因此上述方案可行。定位方案以及定位結構圖如下： 圖3.2 工序定位方案圖 圖3.3 工序定位結構圖 3.2.2 確定導向裝置 本工序兩孔加工的精度要求較高，采用一次裝夾完成鉆，擴，粗鉸，精鉸4個工步的加工，故此夾具采用與孔尺寸相對應的快換鉆套做導向元件，相應的臥式鏜床上面采用快換夾頭。 如圖3.4所示，兩襯套與快換鉆套間的配合尺寸為，襯套與鉆模板之間的配合尺寸為。 圖3.4 導向裝置結構圖 3.2.3 確定夾緊機構 在機械加工工藝設計中，已經(jīng)確定氣門搖臂軸支座的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，在此工序夾具中選擇螺旋夾緊機構夾緊工件。如下圖所示，在定心軸上直接做出一段螺桿，裝夾工件時，先將工件定位孔裝入帶有螺母的定心軸上，實現(xiàn)定位，然后在工件與螺母之間插上開口墊圈，最后擰緊螺母壓緊工件。 圖3.5 工序夾緊機構圖 圖3.6 輔助定位裝置圖 3.2.4 確定輔助定位裝置 為了減小加工時工件的變形，保證加工時工藝系統(tǒng)的剛度，后端面處增加輔助支承，具體機構圖如3.6示： 3.3設計夾具體 夾具體的設計應通盤考慮，使上述各部分通過夾具體能夠有機的聯(lián)系起來，形成一個整體?？紤]夾具與機床的連接，因為是在臥式鏜床上使用，夾具安裝在工作臺上直接用鉆套找正并用壓板固定，故只需在夾具體上留出壓板壓緊的位置即可，不需專門的夾具與機床的定位連接元件。鉆模板和夾具體一起用4根螺栓固連。夾具體上表面與其他元件接觸的部位均做成等高的凸臺以減少加工面積，夾具體底部設計成周邊接觸的形式以改善接觸狀況，提高安裝的穩(wěn)定性。 3.4 在夾具裝配圖上標注尺寸、配合及技術要求 圖3.7 夾具裝配圖正視圖 圖3.8 夾具裝配圖俯視圖 圖3.9 夾具裝配圖局部視圖一 圖3.10 夾具裝配圖局部視圖二 （1）根據(jù)零件圖上兩孔間中心距的要求，確定兩鉆套中心線之間的尺寸為（56±0.025）mm，其公差值取為零件相應尺寸（56±0.05）mm的公差值的1/2～1/5； （2）為保證兩孔與零件底面的平行度公差為0.05，夾具中，兩鉆套軸線與夾具底板上端面的平行度取為0.05； （3）標注配合尺寸：，，，和 總結 到此為止，在自己三個周的努力后順利完成了氣門搖臂軸支座的制造工藝及其夾具設計。從剛開始對制造工藝只有一點感性認識到現(xiàn)在已熟悉制造工藝的國內(nèi)外現(xiàn)狀及趨勢，能對工件確定合理的工藝方案，對零件的設計制造，機床設備的選用，機械零件的選用及零件加工工藝過程的說明有了較為深刻的領會，同時對根據(jù)加工工藝設計相應的夾具體也較清楚。 在本次設計中，要用到許多基礎理論，由于有些知識已經(jīng)遺忘，這使我們要重新溫習知識，因此設計之前就對大學里面所涉及到的有關該課題的課程認真的復習了一遍，開始對本課題的設計任務有了大致的了解，并也有了設計的感覺。同時，由于設計的需要，要查閱并收集大量關于機械制造方面的文獻，進而對這些文獻進行分析和總結，這些都提高了我們對于專業(yè)知識的綜合運用能力和分析解決實際問題的能力。通過本次設計還使我更深切地感受到了團隊的力量，在與同學們的討論中發(fā)現(xiàn)問題并及時解決問題，這些使我們相互之間的溝通協(xié)調(diào)能力得到了提高，團隊合作精神也得到了增強?？梢哉f，畢業(yè)設計體現(xiàn)了我們大學四年所學的大部分知識，也檢驗了我們的綜合素質(zhì)和實際能力。同時也跨出了我的工程師之路的第一步。 雖然本次設計我很努力去做，但還是存在一些不足： （1）我對機械工藝規(guī)程設計理論方面的知識還沒有十分扎實，對并沒有投入生產(chǎn)，在實際生產(chǎn)中的產(chǎn)品，還要根據(jù)生產(chǎn)部門的設備，要求等，考慮零件的結構，精度和余量，難免會有我們現(xiàn)在沒有考慮周全的內(nèi)容。 （2）對零件熱處理方式及夾具的設計把握不準，其主要原因是對零件的了解不足，沒有在真正的實踐，而且沒有見過實體，一些細節(jié)部分沒有掌握好。 （3）夾具設計是本次設計中最大的攔路虎，雖然課題要求我們只要選擇其中之一工序進行夾具設計，但是夾具設計過程中遇到的問題是最多的，特別是對各機構的選用，既要達到局部要求，又要配合整體要求。因此我以后必定會再這方面多下苦功。 因此，在以后的學習工作中，我要從以下方面來提高自己，解決設計中存在的問題。多學習相關的知識，關注前沿的科學技術，拓寬知識面，盡量進行實踐，以便設計時能夠在保證成本的前提下，較好地利用其本身。 參考文獻 1.王先逵 主編.機械制造工藝學[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006 2.崇 凱 主編. 機械制造技術基礎課程設計指南[M].北京：化學工業(yè)出版社，2006 3.鄒 青 主編.機械制造技術基礎課程設計指導教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2004 4.孫麗媛 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