3635 銑氣門搖臂軸支座φ18mm 孔兩端面的銑床夾具設計

3635 銑氣門搖臂軸支座φ18mm 孔兩端面的銑床夾具設計,氣門,搖臂,支座,18,mm,妹妹,兩端,銑床,夾具,設計 河南工業(yè)大學機電工程學院課程設計說明書目 錄一 零件的分析 ........................................1（一）零件的作用 .....................................1（二）零件的工藝分析 .................................1二 工藝規(guī)程設計 ......................................2（一）確定毛坯的制造形式 .............................2（二）基面的選擇 .....................................2（三）定位與夾緊方案 .................................3（四）制定工藝路線 ...................................3（五）選擇加工設備及刀、夾、量具 .....................4（六）加工工序設計 ...................................5三 夾具設計 .........................................13（一）零件本工序的加工要求分析 ......................13（二）擬定定位方案和選擇定位元件 ....................14（三）定位誤差計算 ..................................14（四）確定夾緊方案 ..................................14（五）確定對刀裝置 ..................................14（六）夾具精度分析和計算 ............................15四 設計小結 .........................................17參考文獻 ............................................191銑氣門搖臂軸支座 φ18mm 孔兩端面的銑床夾具設計一 零件的分析（一）零件的作用題目所給定的零件（見圖 1）是 1105 柴油機中搖臂座結合部的氣門搖臂軸支座。 mm 孔裝搖臂軸，軸上兩端各裝0.278+Φ一進、排氣門搖臂。 mm 孔內裝一減壓軸，用于降低氣.6Φ缸內壓力，便于起動柴油機。兩孔間距該為 56±0.05mm，可保證減壓軸在搖臂上打開氣門，實現減壓。零件通過 φ11mm 孔用 M10 螺桿與氣缸蓋相連。圖 1 氣門搖臂軸支座（二）零件的工藝分析2該零件上的主要加工面為 mm， mm， mm 孔0.2718+Φ 0.2716+Φ 1Φ以及各孔兩端面。mm 孔的尺寸精度，與 A 面的平行度為 0.05mm,兩端0.2718+Φ面對孔中心線的圓跳動為 0.1mm，直接影響搖臂軸對 A 面的平行度，以及進排氣門搖臂的同軸度。因此，在加工它們時，最好能在一次裝夾下將兩端面同時加工出來。mm 孔的尺寸精度，與 A 面的平行度為 0.05mm,直接0.2716+Φ影響減壓軸與 A 面的平行度。該孔與 mm 間距尺寸精度為0.2718+Φ56±0.05mm，直接影響減壓軸在搖臂上打開氣門。由參考文獻[1]中有關面和孔的經濟精度及機床能達到的位置精度可知，上述技術要求是可以達到的，零件的結構工藝性也是可行的。二 工藝規(guī)程設計（一）確定毛坯的制造形式根據零件材料確定毛坯為鑄件。由題目知零件的生產綱領為 1 萬件/年。由參考文獻[2]表 1-4、表 1-3 可知，其生產類型為大批生產，毛坯的鑄造方法選用砂型機器造型。零件有肋板結構，故需要挖砂造型。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效。由參考文獻[3]表 2.3-6 可知，該種鑄件的尺寸公差等級為 IT8-10 級，加工余量等級 MA 為 G 級。故取 IT 為 10 級，MA為 G 級。（二）基面的選擇1．精基準的選擇：氣門搖臂軸支座的 A 面和 mm 孔是設1Φ計基準，用它們做精基準，其余各面和孔的加工也能用它定位，這樣使工藝路線遵循了“基準統一”的原則。此外，A 面的面3積較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡單、可靠，操作方便。2．粗基準的選擇：考慮到以下幾點要求，選擇 mm 孔上1Φ端面，以及 mm 和 mm 兩端面為粗基準，第一，在0.2718+Φ 0.2716+Φ保證各加工面均有余量的前提下，使重要孔的加工余量盡量均勻；第二，保證裝入各孔的零件定位準確，夾緊可靠，且能夠按要求正常工作。（三）定位與夾緊方案最先進行機械加工的表面是精基準 A 面和 mm 孔，因此1Φ可用一塊支撐板限制 A 面的 3 個自由度，用一跟心棒插入mm 孔限制 2 個自由度，再用一個防轉銷頂在 mm 孔的1Φ 0.276+Φ旁側，這樣，工件的 6 個自由度全部被限定。最后，用螺栓與支撐板進行夾緊。綜上所述，考慮到方案的可操作性，兼顧工作效率，本方案采用一根特殊的，兩端帶螺紋，中間帶支撐板的定位銷來完成定位與夾緊。（四）制定工藝路線制定工藝路線的出發(fā)點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為大批生產的條件下，可以考慮采用專用夾具，并盡量使工序集中以提高生產效率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。因此，確定各表面的加工方法為，A 面：粗銑→半精銑； mm 孔另一端面：粗銑； mm 孔1Φ 0.2718+Φ兩端面：粗銑→半精銑； mm 孔兩端面：粗銑； mm0.276+Φ Φ孔：鉆； mm 孔：鉆→擴→鉸； mm 孔：鉆→擴→0.2716+Φ 0.2718+Φ鉸。因為 mm 孔與 mm 孔有較高的平行度及位置精0.27+Φ 0.2718+Φ4度要求，故它們的加工宜采用工序集中的原則，即分別在一次裝夾下將兩空同時加工出來，以保證其精度要求。根據先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原則，將 A 面、 mm 孔另一端面，以及 mm 孔與1Φ 0.2716+Φmm 孔兩端面的粗加工放在前面，精加工放在后面。0.2718+Φ因此，擬訂工藝路線方案如下：序號 工序內容 簡要說明鑄造時效 消除內應力涂底漆 防止生銹10 鉗工劃線 校正各孔中心20 粗銑 A 面及 mm 孔另一端面1Φ 先加工基準面30 半精銑 A 面 提高基準精度40 鉆 mm 孔Φ 后加工孔50 粗銑 mm 孔及 mm 孔兩端面0.16+Φ 0.278+Φ 先加工面60鉆擴鉸 mm 孔至 mm，孔口倒角.35Φ .35Φ1×4留精擴鉸余量70鉆擴鉸 mm 孔至 mm，孔口倒角0.48+Φ 0.+Φ1×留精擴鉸余量80 精擴鉸 mm 孔，并提高精度至 mm0.356Φ 0.16+Φ 提高精度90 精擴鉸 mm 孔，并提高精度至.408+Φmm.271Φ 提高精度100 檢驗110 入庫（五）選擇加工設備及刀、夾、量具由于生產類型為大批量生產，加工設備易以通用機床為主，配以專用夾具，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。5粗銑 A 面及 孔另一端面，采用臥式雙面組合銑床，因1Φ切削功率較大，應采用功率為 5.5KW 的 1T×32 型銑削頭，選擇直徑為 φ40mm 的 C 類可轉位面銑刀(參考文獻[3]表 4.4-40)、專用夾具，游標卡尺。半精銑 A 面，采用臥銑，選擇 X62W 臥式銑床(參考文獻[3]表3.1-73)，刀具型號與粗銑相同。采用半精銑專用夾具及游標卡尺、刀口型直尺。粗銑 φ16 孔及 φ18 孔兩端面，采用功率為 φ5.5KW 的1T×32 型銑削頭，選擇直徑為 φ35mm 的 C 類可轉位面銑刀，機床為臥式雙面組合銑床，專用夾具、游標卡尺。鉆孔鉸 φ16 孔直 φ15，φ18 孔直 φ17，孔口倒角 1×，鉆孔選用搖臂鉆床 Z3025(參考文獻[3]表 3.1-30)錐柄麻045花鉆(參考文獻[1]表 4.3-9)錐柄擴孔復合鉆，擴孔時倒角。選用錐柄機用絞刀、專用夾具、快換夾頭、游標卡尺及塞規(guī)。（六）加工工序設計1.工序 20 粗銑及工序 30 半精銑 A 面工序查參考文獻[3]表 2.3-59，得平面加工余量 為 0.9mm，A精Z已知 A 面總余量 為 4mm，故粗加工余量 =4-0.9=3.1mm。AZ總 粗查參考文獻[3]表 2.4-73，取粗銑的每齒進給量為，取精度銑的每轉進給量 ?= ，粗銑走刀 10.2Zfm=ｚ 0.5mr次， =3.5mm，精銑走刀 1 次， =1.5mm。papa查參考文獻[3]表 3.1-74，取粗銑的主軸轉速為 ，50inr取精銑的主軸轉速為 。又前面已選定銑刀直徑 D 為30minrφ40mm，故相應的切削速度為: Dn.145==18.4i00v粗 π ×6Dn3.140==37.68min0v精 π ×校核機床功率(只校核粗加工工序)：切削功率 為: =mP-50.9.74167.pzenpmafk×取 z=10 個齒，則1506=2.rsｎ 8e pa=3.5.zｚｆ 1pmk代入式中得：× × × ×168×10×2.5×1=167.9=mp-500.930.7426.2kw由文獻[3]表 得機床功率為 7.5kw，取效率為 0.85，.則 7.5×0.85=6.375kw<6.62kw故重新選擇主軸轉速為 ，則：18minrDn3.40==14.8in0v粗 π ×帶入 公式得： × × × ×168×10×mp167.9mp-50.930.742×1≈5.2kw<6.375kw1860故機床功率足夠。2.工序 40 鉆 φ11 孔工序因 φ11 孔為一次鉆出，故其鉆削余量為=11/2=5.5mm，φ11 孔的公差等級 F9。Z鉆參考文獻[3]表 2.4-41，用插入法求得鉆 φ11 孔的切削速度 v= ，由此算出轉速為：min 0.4526.7sn=1000v/πd=1000×26.7/3.14×11= 73rmin按機床實際轉速取 n= ，則實際切削速度為：30irv=3.14×11×630/1000=21.6i7參考文獻[3]表 2.4-69，得： =9.81×42.7 (N)fF0.8FdfkM=9.81×0.021 (Nm)20.8Mdk分別求出鉆 φ11 孔 和 M 如下：f=9.81×42.7×11× ×1=2427NfF0.84M=9.81×0.021× × ×1=15.63Nm21.它們均小于機床的最大進給力 7840N 和機床的最大扭轉力矩 196Nm，故機床剛度足夠。3．粗銑 mm 孔及 mm 孔兩端面工序0.16+Φ 0.278+Φ計算與工序 20 相同，取粗銑的每齒進給量為 ，0.2Zfm=ｚ取精度銑的每轉進給量 ?= ，粗銑走刀 1 次，.5mr=3.5mm，精銑走刀 1 次， =1.5mm。papa查參考文獻[3]表 3.1-74，取粗銑的主軸轉速為 ，50inr取精銑的主軸轉速為 。又前面已選定銑刀直徑 D 為30inrφ19mm，故相應的切削速度為: D.1450==16.485min0v粗 π ×n3.32.97i精 π機床的功率校核同工序 20。4．鉆擴鉸 mm 孔至 mm 工序0.418+Φ 0.417+Φmm 孔的擴鉸余量參考文獻[3]表 2.3-48 取0.7+Φ=1.3mm， 0.2mm，由此可算出 -1.3-0.2=7mm。各Z擴 Z鉸 =2Z鉆 =工序的余量和工序尺寸及公差列于表 1。表 1 mm 孔各工序余量和工序尺寸及公差(mm)0.278+Φ加工表面 加工方法 余量 公差等級 工序尺寸及公差鉆 7.5 ─ φ150.47+Φ8擴 1.3 H9 0.417+Φ 016.8+5φ鉸 0.2 F8 .0Φ .47Φ參考文獻[3]表 2.4-38，并參考 Z3025 機床說明書，取鉆φ15 孔的進給量 f=0.5mm/r。參考文獻[3]表 2.4-41，用插入法求得鉆 φ15 孔的切削速度 v=0.545 =32.7 ，由此算出轉速為：msinn= = =650.8810vπ d3.4×2715min按機床實際轉速取 n=590 ，則實際切削速度為：minrv=3.14×15×590/1000=27.789 in參考文獻[3]表 2.4-41，得：=98.1×42.7 kF(N)fF0d.8fM=9.81×0.021 kM(Nm)2.分別求出鉆 φ18 孔的 和 M 如下：f=98.1×42.7×15× ×1=2836NfF0.84M=9.81×0.021× × ×1=22.73Nm25.它們均小于機床的最大進給力 7840N 和機床的最大扭轉力矩 196Nm，故機床剛度足夠。擴 孔，參考文獻[3]表 2.4-50，并參考機床實際016.8+5φ進給量，取 f= 。3mr參考文獻[1]表 3-54，擴孔的切削速度為( ) ，故取123—V鉆= ×27.789=13.89V擴 鉆 12min由此算出轉速為:9n= =1000×13.89/3.14×16.8=263.410vdπ minr按機床實際轉速取 n=270 minr參考文獻[3]表 2.4-58，鉸孔的進給量取 f=0.4 r參考文獻[3]表 2.4-60，取鉸孔的切削速度為：v=0.3 =18 ,msin由此算出轉速 n= = =337.210vdπ 3.4×87minr按機床實際轉速取 n=350 ，則實際切削速度為：inrv= = =18.6810π 3.47×50in5.鉆擴鉸 mm 孔至 mm 工序.356+Φ 0.35+Φ取進給量為 f=0.7mm/r，則 v=25.4m/minn= = =622.210vdπ 3.4×21minr按機床實際轉速取 n=650 inr則實際切削速度為: v=3.14×13×650/1000=26.53 min參考文獻[3]表 2.4-41，得：=98.1×42.7 kF(N)fF0d.8fM=9.81×0.021 kM(Nm)2.分別求出鉆 φ16 孔的 和 M 如下：f=98.1×42.7×13× ×1=2616NfF0.84M=9.81×0.021× × ×1=16.73Nm23.10它們均小于機床的最大進給力 7840N 和機床的最大扭轉力矩 196Nm，故機床剛度足夠。擴 孔，參考文獻[3]表 2.4-50，并參考機床實際014.8+6φ進給量，取 f= 。3mr參考文獻[1]表 3-54，擴孔的切削速度為( ) ，故取123—V鉆= ×26.53=13.265V擴 鉆 12in由此算出轉速為:n= =1000×13.265/3.14×14.8=285.410vdπ minr按機床實際轉速取 n=300 。minr參考文獻[3]表 2.4-58，鉸孔的進給量取 f=0.4 r參考文獻[3]表 2.4-60，取鉸孔的切削速度為：v=0.3 =18 ,msin由此算出轉速 n= = =382.210vdπ 3.4×85minr按機床實際轉速取 n=400 ，則實際切削速度為：inrv= = =18.8410π 3.45×0in6.時間定額計算根據本次設計要求，只計算一道工序工時。下面計算工序 70 鉆擴鉸 mm 孔的時間定額。0.2718+Φ①機動時間由參考文獻[3]表 2.5-7，得鉆孔的計算公式為：1112=njlft+1rDlctgk+(― 2)21=l–4鉆 φ15 孔： 158t0.5≈ 6ml=37mm 取 2l3將以上數據及已選定的 f、n 代入公式，得0.5in.16=jt7+6×9參考文獻[3]表 2.5-7，得擴孔和鉸孔的計算公式為： 1ljt2nf1l=rDctgk–d+(― )擴 φ16.8mm 孔：16.8502lt–().≈ 35ml=37mm 取 2l=將以上數據及已選定的 f、n 代入公式，得 min0.3.478jt7+5×2鉸 φ17mm 孔： 0174521.6l==ctg–6.8+l=37mm 2l3將以上數據的前面已選定的 f 及 n 帶入公式，得：371.6mi045.97jt+×總機動時間 ，也即基本時間 為：j bT=0.156+0.478+0.297=0.931minb12②輔助時間參考文獻[3]表 2.5-41 確定如表 2 所示表 2 輔助時間鉆 φ15 擴 φ16.8 鉸 φ17操作內容 每次需用時間操作次數、時間 次數、時間 次數、時間主軸變速 0.025 1 0.025 1 0.025 1 0.025變換進給量 0.025 1 0.025 移動搖臂 0.015 2 0.03 1 0.015 1 0.015升降鉆桿 0.015 2 0.03 2 0.03 2 0.03裝卸刀具 0.06 1 0.06 1 0.06 1 0.06卡尺測量 0.1 2 0.2 2 0.2 塞規(guī)測量 2 0.5開停車主軸運轉清洗銑屑0.0150.020.04各工序的輔助時間為：鉆 φ15 孔 0.37min，擴 φ16.8mm孔 0.33min，鉸 φ17mm 孔 0.63min。裝卸工件時間參考文獻[3]表 2.5-42 取 1.5min所以輔助時間 為：aT=0.37+0.33+0.63+1.5=2.83min③作業(yè)時間= + =0.931+2.83=3.761minBba④布置工作地時間 sT13參考文獻[2]取 a=3%,則= a=3.761×3% 0.113minsTB≈⑤體息與生理需要時間 r參考文獻[2]取 β=3%,則= β=3.761×3%=0.113minrB⑥準備與終結時間 eT參考文獻[3]表 2.5-44,取各部分時間為：中等件：33min升降搖臂：1min深度定位：0.3min使用回轉夾具：10min試鉸刀：7min由題意已知生產批量為：1 萬件,則/n=(33+1+0.3+10+7)/6000=0.008mineT⑦單件時間= + + + =0.931+2.83+0.113+0.113=pbasr3.987min⑧單件計算時間 cT= + /n=3.987+0.008=3.995minpe三 夾具設計圖 1 所示為氣門搖臂軸支座零件圖，根據老師布置的要求，現需設計銑 φ18mm 孔兩端面的銑夾具。14（一）零件本工序的加工要求分析本工序的加工要求，銑 φ18mm 孔的兩端面，兩端面表面粗糙度為 3.2μm，圓跳動不允許超過 0.1mm。故本工序采用aR兩把高速鋼三面刃銑刀，對工件的兩個端面同時進行銑削加工。（二）擬定定位方案和選擇定位元件1.定位方案以 A 面和 φ11mm 孔作為定位基準，限制五個自由度，再加一個防轉銷限定工件一個自由度，這樣工件六個自由度全部被限定。2.選擇定位元件根據定位方式，采用帶臺肩的定位銷，其它裝工件部分的直徑為 φ11 。６ｈ（三）定位誤差計算工序尺寸 36mm 定位誤差分析如下： 由于定位孔與定位銷為任意邊接觸，則：△Y= D+ d+ =(0.039+0.016+0.009)mm=0.064mmδ δ minｘ所以△D=△B+△Y=(0+0.064)mm=0.064< k13δ因此，定位精度足夠。由于加工要求不高，其它精度可不必計算。（四）確定夾緊方案采用如摘要所述的定位銷，用 M8 螺母把工件軸夾緊在定15位銷上，下端用雙螺母結構將定位銷與夾具固定在一起。（五）確定對刀裝置1.根據加工要求采用 GB2240-80 圓形刀塊；塞尺符合GB2240-80，基本尺寸及偏差 mm。0.142-2.計算對刀尺寸圖 2 圓形對刀塊計算時應把尺寸化為雙向對稱偏差，即37±0.1 符合要求∴H=37/2-2=16.5mm公差取工件相應公差的 1/3，即×0.1=0.033mm13∴H=16.5±0.016mm（六）夾具精度分析和計算本夾具總圖上與工件加工精度直接有關的技術要求如下：定位銷表面尺寸 11 6h定位件與對刀塊的位置尺寸(16.5±0.016)mm對刀塞尺度 mm.0.142-定位銷軸線與夾具安裝面平行度公差為 0.03mm對刀塊工作表面對夾具安裝面的垂直度為 0.03mmHD16(1)尺寸 37±0.1mm 的精度分析△D=0.064mm△T=0.16mm△A= ×20=0.0086mm0.123= =0.172mm< k2△ D+△ T△ A220.64+.10.8623δ所以此夾具能保證 37±0.1mm 尺寸。17四 設計小結本次課程設計是在學完了機械制造工藝學及機床夾具設計課程，并進行了生產實習的基礎上進行的一個實踐環(huán)節(jié)，它要求我們全面地綜合運用本課程及有關選修課程的理論和時間知識，進行零件加工工藝規(guī)程設計和機床夾具設計。從大一至今的歷次課程設計中，數本次最為艱苦了，C 左右的高溫，教室里只有一個風扇，從早到晚衣服都被04汗水泡著。以往五周才能完成的課程設計題目，現在必須在兩周內完成，這對我們是一個巨大的挑戰(zhàn)。幸虧有老師耐心的指導，馮老師的認真負責的確感動了所有的人，每天早上過來，一直忙到中午將近 1 點，兩周時間天天如此，這在歷次課程設計中也是很少見的。我們從馮老師身上不僅學到了知識，更重要的是學到了對學問的認真和尊重，以及對工作的負責，這些都是在書本上很難學到的。本次課程設計，從頭到尾感覺就是艱苦，每天早上七點多來教室，晚上兩點多回去，外加三個通宵。在這些天雖然自己水平所限，在設計中令老師有許多不滿，但我也可以問心無愧地說，我已經盡力了，說良心話，這次的確是我最認真的一次課程設計了。說說收獲吧！本次設計實際上對我們所學課程的一次綜合18運用，涉及到的知識有工程材料與熱加工工藝、機械設計、機械精度設計與檢測、金屬切削機床、金屬切削原理與刀具等，許多以往比較含糊的東西，在這次訓練中也得到澄清。通過本次訓練，我們可以結合生產實習中學到的實踐知識，獨立地分析和解決工藝問題，初步具備設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力?，F在，我們能夠根據被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，擬訂夾具設計方案，完成夾具結構設計，提高了我們結構設計的能力。本次設計之后，我們運用有關手冊、規(guī)范、圖表等技術資料的能力大大提高，此外，我們識圖、制圖、運算和編寫技術文件的基本技能也大大加強。這次課程設計是畢業(yè)設計前的最后一次課程設計，它必將對我們以后的工作和學習產生重要的影響，這次課程設計中的所學所得也必將牢記在心。我想以后的工作再苦再累也不過如此，在以后的工作中我會發(fā)揚本次課程設計的艱苦奮斗精神，用老師教給的知識認真完成每一項艱巨的任務。19參 考 文 獻[1] 王紹俊主編．機械制造工藝設計手冊．北京：機械工業(yè)出版社，1987[2] 鄭修本，馮冠大主編．機械制造工藝學．北京：機械工業(yè)出版社，1991[3] 李洪主編．機械加工工藝手冊．北京：北京出版社，1990[4] 張龍勛主編．機械制造工藝學課程設計指導書及習題．北京：機械工業(yè)出版社，1997[5] 東北重型機械學院編．機床夾具設計手冊（第二版） ．上海：上海科學技術出版社，1988[6] 龔定安，蔡建國主編．機床夾具設計原理．西安：陜西科學技術出版社，1992[7] 李家寶主編．夾具設計．北京：機械工業(yè)出版社，1965[8] 路亞衡主編．機械制造工藝學．武漢：華中理工大學出版社，1985[9] 劉友才主編．機床夾具設計．北京：機械工業(yè)出版社，1992[10] 吳宗澤主編．機械設計課程設計手冊．北京：高等教育出版社，1999[11] 李華主編．機械制造技術．北京：機械工業(yè)出版社，42005