本科畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)題目：氣門搖桿軸支座零件機(jī)械加工工藝及其鉆213通孔夾具設(shè)計(jì)系 別： 機(jī)電信息系 專 業(yè)： 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化班 級(jí)： 學(xué) 生： 學(xué) 號(hào)： 指導(dǎo)教師： 2013年4月25日氣門搖桿軸支座零件機(jī)械加工工藝及鉆213通孔夾具設(shè)計(jì)摘 要?dú)忾T搖桿軸支座是柴油機(jī)一個(gè)重要零件，是柴油機(jī)搖桿座的結(jié)合部。本畢業(yè)設(shè)計(jì)在氣門搖桿軸支座工藝規(guī)程設(shè)計(jì)過(guò)程中，詳細(xì)的分析了搖桿軸支座的加工工藝，通過(guò)工藝方案的比較與分析得到了符合技術(shù)要求的工序，形成了機(jī)械加工工藝過(guò)程卡和機(jī)械加工工序卡。并完成了鉆孔夾具的設(shè)計(jì)，闡述了定位方案的選擇、夾緊方案的確定、夾具體設(shè)計(jì)，運(yùn)用AutoCAD完成了此典型夾具的裝配圖和夾具體的零件圖。本設(shè)計(jì)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(zhì)量。關(guān)鍵詞：氣門搖桿軸支座；機(jī)械加工；加工工藝；典型夾具Bearing Parts Machining Process Valve Rocker Shaft and Its Typical Fixture DesignAbstractValve 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11.1題目背景及研究意義1 1.2國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況2 1.3本課題主要內(nèi)容和擬采用的研究方案32零件的分析52.1零件的作用52.2零件的結(jié)構(gòu)分析52.2零件的工藝分析62.3零件的生產(chǎn)類型63機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)83.1確定毛坯的制造形式83.2定位基準(zhǔn)的選擇8 3.3制定機(jī)械加工工藝路線9 3.4工藝方案的比較與分析9 3.5機(jī)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(shè)備及刀、夾、量具11 3.7確定切削用量及基本工時(shí)114鉆213通孔夾具設(shè)計(jì)26 4.1鉆床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)26 4.2問(wèn)題的提出27 4.3定位基準(zhǔn)的選擇27 4.4定位元件的設(shè)計(jì)27 4.5切削力和夾緊力的計(jì)算27 4.6定位誤差分析284.7夾具設(shè)計(jì)及簡(jiǎn)要操作說(shuō)明285結(jié)論29參考文獻(xiàn)30致謝31畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）知識(shí)產(chǎn)權(quán)聲明32畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）獨(dú)創(chuàng)性聲明33II1 緒論1 緒論1.1題目背景和研究意義制造業(yè)是一個(gè)國(guó)家的立國(guó)之本，是一個(gè)國(guó)家的民族產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè)，也是反映一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的重要標(biāo)志，是為國(guó)家創(chuàng)造財(cái)富的重要產(chǎn)業(yè)。制造技術(shù)支持著制造業(yè)的發(fā)展，當(dāng)今制造技術(shù)的發(fā)展使傳統(tǒng)制造業(yè)革新了他原來(lái)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(chǎn)品的方法和過(guò)程。進(jìn)行機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)是保證產(chǎn)品質(zhì)量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進(jìn)行生產(chǎn)準(zhǔn)備，計(jì)劃調(diào)度、加工操作、生產(chǎn)安全、技術(shù)檢測(cè)和健全勞動(dòng)組織的重要依據(jù)，也是企業(yè)上品種、上質(zhì)量、上水平，加速產(chǎn)品更新，提高經(jīng)濟(jì)效益的技術(shù)保證。機(jī)械零件加工精度是機(jī)械零件加工質(zhì)量的核心部分。零件的加工精度是指零件完工后的實(shí)際幾何參數(shù)（尺寸、形狀和相互位置）對(duì)理想幾何參數(shù)的符合程度，符合程度越高。機(jī)械加工工藝對(duì)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(gè)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(bǔ)償法(誤差抵消法)；誤差轉(zhuǎn)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(dòng)強(qiáng)度，充分發(fā)揮和擴(kuò)大機(jī)床的工藝性能。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是工藝裝備設(shè)計(jì)中的一個(gè)重要組成部分，是保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率的一項(xiàng)重要技術(shù)措施。在設(shè)計(jì)過(guò)程中應(yīng)深人實(shí)際，進(jìn)行調(diào)查研究，吸取國(guó)內(nèi)外的先進(jìn)技術(shù)，制定出合理的設(shè)計(jì)方案，再進(jìn)行具體的設(shè)計(jì)。夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分，是機(jī)械制造中的一項(xiàng)重要工藝裝備。工件在機(jī)床上進(jìn)行加工時(shí)，為了保證加工精度和提高生產(chǎn)效率，必須使工件相對(duì)刀具占有正確位置，完成之一功能的輔助裝置成為機(jī)床夾具。它的主要用于保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量、減輕勞動(dòng)強(qiáng)度、輔助產(chǎn)品檢測(cè)、展示、運(yùn)輸?shù)?。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(shè)計(jì)可以提高產(chǎn)品勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證和提高加工精度，降低生產(chǎn)成本等，還可以擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍，從而使產(chǎn)品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當(dāng)今激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)和企業(yè)信息化的要求，企業(yè)對(duì)夾具的設(shè)計(jì)及制造提出了更高的要求。 機(jī)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11 緒論具有一定的通用性。2）專用夾具 專用夾具是針對(duì)某一種工件的某一個(gè)工序而專門設(shè)計(jì)的。3）通用可調(diào)整夾具和成組夾具 通用可調(diào)整夾具和成組夾具的特點(diǎn)是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同零件的加工。4）組合夾具 組合夾具是由一套完全標(biāo)準(zhǔn)化的元件，根據(jù)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(lái)談:從產(chǎn)品的批量來(lái)看，組合夾具最適于新產(chǎn)品研制、試制、單件和小批量生產(chǎn)。因此，對(duì)于產(chǎn)品變化頻繁、該型周期短、產(chǎn)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(jīng)濟(jì)效果；從加工工序來(lái)看，組合夾具應(yīng)用極為廣泛，它可以方便的組成各類機(jī)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(shè)計(jì)是工藝工程師必備的專業(yè)素質(zhì)。這次設(shè)計(jì)使我們能綜合運(yùn)用了械制圖學(xué)，機(jī)械設(shè)計(jì)，機(jī)械制造工程學(xué)，互換性與測(cè)量技術(shù)中的基本理論和方法獨(dú)立地分析和解決工藝與夾具設(shè)計(jì)中的問(wèn)題，初步具備了設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件（氣門搖桿軸支座）的工藝規(guī)程的能力和運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，擬訂夾具設(shè)計(jì)方案，完成家具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的能力，也是熟悉和運(yùn)用有關(guān)手冊(cè)，圖表等技術(shù)資料及編寫技術(shù)文件技能的一次中和性實(shí)踐機(jī)會(huì)，為今后從事的工作打下良好的基礎(chǔ)。1.2國(guó)內(nèi)外相關(guān)研究情況迄今為止，夾具仍是機(jī)電產(chǎn)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(guó)內(nèi)外也正在逐漸形成一個(gè)依附于機(jī)床業(yè)或獨(dú)立的小行業(yè)。1.2.1 國(guó)內(nèi)夾具發(fā)展史我國(guó)國(guó)內(nèi)的夾具始于20世紀(jì)60年代，當(dāng)時(shí)建立了面向機(jī)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(yáng)機(jī)械廠，以后又建立了數(shù)個(gè)生產(chǎn)組合夾具元件的工廠。在當(dāng)時(shí)曾達(dá)到全國(guó)年產(chǎn)組合夾具元件800萬(wàn)件的水平。20世紀(jì)80年代以后，兩廠又各自獨(dú)立開發(fā)了適合NC機(jī)床、加工中心的孔系組合夾具系統(tǒng)，不僅滿足了我國(guó)國(guó)內(nèi)的需求，還出口到美國(guó)等國(guó)家。當(dāng)前我國(guó)每年尚需進(jìn)口不少NC機(jī)床、加工中心，而由國(guó)外配套孔系夾具，價(jià)格非常昂貴，現(xiàn)大都由國(guó)內(nèi)配套，節(jié)約了大量外匯5。1.2.2 國(guó)外夾具發(fā)展史從國(guó)際上看俄國(guó)、德國(guó)和美國(guó)是組合夾具的主要生產(chǎn)國(guó)。當(dāng)前國(guó)際上的夾具企業(yè)均為中小企業(yè)，專用夾具、可調(diào)整夾具主要接受本地區(qū)和國(guó)內(nèi)訂貨，而通用性強(qiáng)的組合夾具已逐步成熟為國(guó)際貿(mào)易中的一個(gè)品種。有關(guān)夾具和組合夾具的產(chǎn)值和貿(mào)易額尚缺乏統(tǒng)計(jì)資料，但歐美市場(chǎng)上一套用于加工中心的夾具，而組合夾具的大型基礎(chǔ)件尤其昂貴。由于我國(guó)在組合夾具技術(shù)上有歷史的積累和性能價(jià)格比的優(yōu)勢(shì)，隨著我國(guó)加入WTO和制造業(yè)全球一體化的趨勢(shì)，特別是電子商務(wù)的日益發(fā)展，其中蘊(yùn)藏著很大的商機(jī)，具有進(jìn)一步擴(kuò)大出口良好前景16。1.2.3國(guó)內(nèi)外機(jī)床夾具發(fā)展現(xiàn)狀研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85左右。現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠，里約擁有數(shù)千甚至近萬(wàn)套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔34年就要更新5080左右專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量?jī)H為1020左右。特別是近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)、（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)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(jī)床夾具；4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；5）采用以液壓等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率；6）提高機(jī)床夾具的標(biāo)準(zhǔn)化程度?？傮w來(lái)說(shuō)現(xiàn)代機(jī)床的發(fā)展趨勢(shì)是：1）、提高標(biāo)準(zhǔn)化通用化程度。2）、適應(yīng)多品種、中小批生產(chǎn)企業(yè)的特點(diǎn)，發(fā)展可調(diào)整夾具，力求縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，提高經(jīng)濟(jì)效果。3）、發(fā)展高效率夾具力求提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度4）、機(jī)床夾具的發(fā)展應(yīng)向機(jī)床工作臺(tái)技術(shù)轉(zhuǎn)移18。1.3本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案1.3.1課題研究主要內(nèi)容 氣門搖桿軸支座是柴油機(jī)一個(gè)主要零件。是柴油機(jī)搖桿座的結(jié)合部，mm孔裝搖桿軸，軸上兩端各裝一進(jìn)氣門搖桿，搖桿座通過(guò)兩個(gè) 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(zhuǎn)動(dòng)。汽缸蓋內(nèi)每缸四閥使燃燒室充氣最佳，氣門由搖桿凸輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，摩擦力小且氣門間隙由液壓補(bǔ)償。這種結(jié)構(gòu)可能減小燃油消耗并改善排放。另外一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是減小噪音，這種結(jié)構(gòu)使3.0升的TDI發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)極端平穩(wěn)。主要研究?jī)?nèi)容：1)對(duì)所給零件進(jìn)行工藝分析，并建立該零件三維模型，設(shè)計(jì)該零件毛坯。 2）、所給零件的工藝分析，計(jì)算、編寫加工工藝，有數(shù)控工序的并編寫數(shù)控代碼。3）、設(shè)計(jì)1-2個(gè)工序的機(jī)床夾具，有定位分析（自由度），夾具的定位誤差計(jì)算等內(nèi)容。4）、繪制各夾具的裝配圖及部分零件圖；要求各夾具設(shè)計(jì)合理，符合工程實(shí)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(shè)計(jì)，包括毛坯制造方法的確定、基準(zhǔn)面選擇、工藝路線確定。第三步，零件工藝規(guī)程定量設(shè)計(jì)和計(jì)算，包括毛坯尺寸的確定、工藝尺寸、機(jī)械加工余量確定、切削用量和基本工時(shí)確定。第四步、夾具設(shè)計(jì)。第五步、繪制零件、夾具及裝配二維圖。262 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(jī)一個(gè)主要零件，是柴油機(jī)搖桿座的結(jié)合部?？籽b搖桿軸，軸上兩端各裝一進(jìn)氣門搖桿，搖桿座通過(guò)兩個(gè)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(zhuǎn)動(dòng)。氣缸蓋內(nèi)每缸四閥使燃燒室充氣最佳，氣門由搖桿凸輪機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，摩擦力小且氣門間隙由液壓補(bǔ)償。這種結(jié)構(gòu)可以減少燃油消耗并改善排放。零件圖見(jiàn)圖2.1圖2.1氣門搖桿軸支座三維建模2.2零件的結(jié)構(gòu)分析該零件是屬于箱體零件，典型通過(guò)對(duì)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(shù)要求齊全。該零件上主要加工面為上端面，畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）下端面，左右端面，213mm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20mm 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(jìn)氣孔與排氣門的傳動(dòng)精度及密封，以及213mm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(qiáng)度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)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，213mm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(jìn)氣孔與排氣門的傳動(dòng)精度及密封，2-13mm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(zhǔn)加工上端面，再以上端面為粗基準(zhǔn)加工下端面，再把下端面作為精基準(zhǔn)，最后加工mm孔時(shí)以下端面為定位基準(zhǔn)，以保證孔軸相對(duì)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(chǎn)類型 （2.1）依設(shè)計(jì)題目知：Q=6000臺(tái)/年，n=2件/臺(tái)；結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，備品率a和廢品率b都為4%。帶入公式得該零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)從此結(jié)果可知，該零件生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)。畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）33 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)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(qiáng)度、耐磨性、耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)力，要求耐磨的零件。該零件外形結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，因此確定毛坯為鑄件，毛坯的鑄造方法選用砂型機(jī)器造型，此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后安排人工時(shí)效處理。零件上主要加工面為上端面，下底面，左右兩端面，213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(duì)于孔軸線的平行度及左右端面的尺寸精度，直接影響到進(jìn)氣孔與排氣門的轉(zhuǎn)動(dòng)精度和密封性。因此，需要先以上端面為粗基準(zhǔn)加工下端面，再以下端面為精基準(zhǔn)加工上端面，最后加工時(shí)以下端面為定位基準(zhǔn)，以保證孔軸相對(duì)下端面的位置精度。由參考文獻(xiàn)17中有關(guān)孔的加工的經(jīng)濟(jì)精度機(jī)床能達(dá)到的位置精度可知，上述要求是可以達(dá)到的零件結(jié)構(gòu)的工藝性也是可行的。根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，已知零件的類型為大批量生產(chǎn)，故毛坯的鑄造方法用砂型機(jī)器造型。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后安排人工時(shí)效處理。由參考文獻(xiàn)17查得該種鑄造公差等級(jí)為CT1011，加工余量等級(jí)MA選擇H級(jí)。3.2定位基準(zhǔn)的選擇在機(jī)械加工過(guò)程中，定位基準(zhǔn)的選擇合理與否決定零件質(zhì)量的好壞，對(duì)能否保證零件的尺寸精度和相互位置精度要求，以及對(duì)零件各表面間的加工順序安排都有很大影響，當(dāng)用夾具安裝工件時(shí)，定位基準(zhǔn)的選擇還會(huì)影響到夾具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度。因此，定位基準(zhǔn)的選擇是一個(gè)很重要的工藝問(wèn)題。定位基準(zhǔn)有粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)之分。零件開始加工時(shí)，所有的面均為加工，只能以毛坯面作定位基準(zhǔn)，這種以毛坯面為定位基準(zhǔn)的，稱為粗基準(zhǔn)；以后的加工，必須以加工過(guò)的表面做定位基準(zhǔn)，以加工過(guò)的表面作為定位基準(zhǔn)的稱為精基準(zhǔn)。3.2.1精基準(zhǔn)的選擇氣門搖桿軸支座的下端面既是裝配基準(zhǔn)又是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，用它作為精基準(zhǔn)，能使加工遵循基準(zhǔn)重合的原則?？准白笥覂啥嗣娑疾捎玫酌孀龌鶞?zhǔn)，這使得工藝路線又遵循“基準(zhǔn)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(jiǎn)單，可靠，操作方便。3.2.2粗基準(zhǔn)的選擇選擇零件的重要面和重要孔做基準(zhǔn)。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(shí)間，所以粗基準(zhǔn)為上端面。3.3制定機(jī)械加工工藝路線制定工藝路線時(shí)，必須充分考慮采用確保產(chǎn)品質(zhì)量，并以最經(jīng)濟(jì)的辦法達(dá)到所要求的生產(chǎn)綱領(lǐng)的必要措施，即應(yīng)該做到：技術(shù)上先進(jìn)，經(jīng)濟(jì)上合理，并有良好、安全的勞動(dòng)條件。（1）、工藝路線方案一：工序1：鑄造工序2：時(shí)效工序3：粗車、精車50底面工序4：粗車上端面工序5：鉆18的孔，擴(kuò)孔至19.8、鉸孔至20，倒角工序6：粗車、半精車、精車左右兩32端面工序7：銑軸向槽工序8：鉆12的孔，擴(kuò)孔至12.8、鉸孔至13工序9：清洗去毛刺工序10：驗(yàn)收工序11：入庫(kù)（2）、工藝路線方案二：工序1：鑄造工序2：時(shí)效工序3：粗、精銑50底面工序4：粗銑上端面工序5：鉆 18的孔，擴(kuò)孔至 19.8、鉸孔至 20，倒角工序6：鉆12的孔，擴(kuò)孔至 12.8、鉸孔至 13工序7：銑軸向槽工序8：粗車、半精車、精車左右兩 32端面工序9：清洗去毛刺工序10：驗(yàn)收工序11：入庫(kù)以上工藝過(guò)程詳見(jiàn)“機(jī)械加工工藝過(guò)程卡綜合片”3.4工藝方案的比較與分析上述前兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：兩個(gè)加工方案都是按先加工面再加工孔的原則進(jìn)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(shí)比較困難，故改用銑床加工。且把鉆213孔放的相對(duì)靠前，這樣做為后面工序的加工提供了定位基準(zhǔn)，節(jié)約了夾具設(shè)計(jì)的時(shí)間，提高了生產(chǎn)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(hào)工序內(nèi)容簡(jiǎn)要說(shuō)明1一箱多件沙型鑄造2進(jìn)行人工時(shí)效處理消除內(nèi)應(yīng)力3粗、精銑50底面先加工面4粗銑上端面5鉆18的孔，擴(kuò)孔至19.8、鉸孔至20，倒角6鉆12的孔，擴(kuò)孔至12.8、鉸孔至137銑軸向槽8粗車、半精車、精車左右兩32端面9清洗去毛刺10驗(yàn)收11入庫(kù)3.5機(jī)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(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，采用砂型機(jī)鑄造毛坯。1、50底面，表面粗糙度為Ra6.3，查參考文獻(xiàn)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=0.52、上端面，表面粗糙度為Ra12.5，查參考文獻(xiàn)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=0.53、213孔，因孔的尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實(shí)心鑄造4、軸向槽，因尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實(shí)心鑄造5、32端面，表面粗糙度為Ra1.6，查參考文獻(xiàn)6表28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=0.16、20孔，因孔的尺寸不大，很難鑄造成型，故采用實(shí)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(shè)備及刀、夾、量具由于生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，故加工設(shè)備適宜通用機(jī)床為主，輔以少量專用機(jī)床的流水生產(chǎn)線，工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳動(dòng)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(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)等問(wèn)題，采用立銑選擇X51立式銑床，刀具為直徑D為60mm立銑刀，專用夾具及游標(biāo)卡尺。精銑50底面：采用上述相同的機(jī)床與銑刀，專用夾具及游標(biāo)卡尺。粗銑上端面：采用上述相同的機(jī)床，刀具為直徑D為30mm立銑刀，專用夾具和游標(biāo)卡尺。鉆孔至18：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(biāo)卡尺擴(kuò)18孔至19.8：采用立式鉆床選擇Z525立式鉆床，刀具為擴(kuò)孔鉆，專用夾具和游標(biāo)卡尺鉸19.8孔至20：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(biāo)卡尺鉆孔至12：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(biāo)卡尺擴(kuò)12孔至12.8：采用立式鉆床選擇Z525立式鉆床，刀具為擴(kuò)孔鉆，專用夾具和游標(biāo)卡尺鉸12.8孔至13：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(biāo)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80mm鋸片銑刀，專用夾具和游標(biāo)卡尺。粗車左右兩32端面：采用車床選擇CA6140車床，刀具為端車刀，專用夾具和游標(biāo)卡尺。半精車左右兩32端面：采用上述相同的機(jī)床與車刀，專用夾具及游標(biāo)卡尺。精車左右兩32端面：采用上述相同的機(jī)床與車刀，專用夾具及游標(biāo)卡尺。3.7確定切削用量及基本工時(shí)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?yàn)榧庸ぞ认鄬?duì)較高，故分兩次（即粗銑、精銑）完成，則2） 決定每次進(jìn)給量及切削速度根據(jù)X51型銑床說(shuō)明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 ，則:按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取4753） 計(jì)算工時(shí)切削工時(shí)：，則機(jī)動(dòng)工時(shí)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?yàn)榧庸ぞ认鄬?duì)較高，故分兩次（即粗銑、精銑）完成，則2） 決定每次進(jìn)給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說(shuō)明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 ，則按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取4753） 計(jì)算工時(shí)切削工時(shí)：，則機(jī)動(dòng)工時(shí)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?yàn)榧庸ぞ认鄬?duì)不高，故一次加工即可完成，則2） 決定每次進(jìn)給量及切削速度 根據(jù)X51型銑床說(shuō)明書，其功率為為4.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 ，則按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取9003） 計(jì)算工時(shí)切削工時(shí)：，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為工序5：鉆18的孔，擴(kuò)孔至19.8、鉸孔至20，倒角工步一：鉆孔至18確定進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)6表2-7，當(dāng)鋼的，時(shí)，。由于本零件在加工18孔時(shí)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(jī)床說(shuō)明書，現(xiàn)取切削速度：根據(jù)參考文獻(xiàn)6表2-13及表2-14，查得切削速度所以根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書，取，故實(shí)際切削速度為切削工時(shí)：，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為工步二：擴(kuò)孔利用鉆頭將孔擴(kuò)大至，根據(jù)有關(guān)手冊(cè)規(guī)定，擴(kuò)鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書，選取則主軸轉(zhuǎn)速為，并按機(jī)床說(shuō)明書取，實(shí)際切削速度為切削工時(shí)：，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為工步三：鉸孔根據(jù)參考文獻(xiàn)6表2-25，得查參考文獻(xiàn)12表4.2-2，按機(jī)床實(shí)際進(jìn)給量和實(shí)際轉(zhuǎn)速，取，實(shí)際切削速度。切削工時(shí)：，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為 工步四：倒角工序6：鉆12的孔，擴(kuò)孔至12.8、鉸孔至13工步一 ：鉆孔至12確定進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)6表2-7，當(dāng)鋼的，時(shí)，。由于本零件在加工12孔時(shí)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(jī)床說(shuō)明書，現(xiàn)取切削速度：根據(jù)參考文獻(xiàn)12表2-13及表2-14，查得切削速度所以根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書，取，故實(shí)際切削速度為切削工時(shí)：，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為工步二：擴(kuò)孔利用鉆頭將孔擴(kuò)大至，根據(jù)有關(guān)手冊(cè)規(guī)定，擴(kuò)鉆的切削用量可根據(jù)鉆孔的切削用量選取根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書，選取則主軸轉(zhuǎn)速為，并按機(jī)床說(shuō)明書取，實(shí)際切削速度為切削工時(shí)：，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為工步三：鉸孔根據(jù)參考文獻(xiàn)6表2-25，得查參考文獻(xiàn)12表4.2-2，按機(jī)床實(shí)際進(jìn)給量和實(shí)際轉(zhuǎn)速，取，實(shí)際切削速度。切削工時(shí)：，則機(jī)動(dòng)工時(shí)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?yàn)榧庸び嗔坎淮?，故可在一次走刀?nèi)銑完，則2） 決定每次進(jìn)給量及切削速度 根據(jù)X62型銑床說(shuō)明書，其功率為為7.5kw，中等系統(tǒng)剛度。根據(jù)表查出 ，則按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取275當(dāng)275r/min時(shí)按機(jī)床標(biāo)準(zhǔn)選取3） 計(jì)算工時(shí)切削工時(shí)： ，則機(jī)動(dòng)工時(shí)為工序8：粗車、半精車、精車左右兩32端面工步一：粗車左右兩32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(zhǎng)度。2）機(jī)床功率為7.5kw。查參考文獻(xiàn)17f=0.140.24mm/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(xiàn)17表3.7，后刀面最大磨損為1.01.5mm。查參考文獻(xiàn)17表3.8，壽命T=180min4） 計(jì)算切削速度 按參考文獻(xiàn)17，查得 Vc98mm/s，n=439r/min，Vf=490mm/s據(jù)CA6140臥式車床車床參數(shù)，選擇nc=475r/min，Vfc=475mm/s則實(shí)際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查參考文獻(xiàn)17Pcc=1.1kw，而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)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(jì)算基本工時(shí)tmL/ Vf=(16+1.5+3)/（4750.16）=0.2697min?？偟墓r(shí)：T=2 tm =0.539min工步二：半精車左右兩32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(zhǎng)度。2）機(jī)床功率為7.5kw。查參考文獻(xiàn)17f=0.140.24mm/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(xiàn)17表3.7，后刀面最大磨損為1.01.5mm。查參考文獻(xiàn)17表3.8，壽命T=180min4） 計(jì)算切削速度 按參考文獻(xiàn)17，查得 Vc98mm/s，n=439r/min，Vf=490mm/s據(jù)CA6140臥式車床車床參數(shù)，選擇nc=475r/min，Vfc=475mm/s則實(shí)際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查參考文獻(xiàn)17Pcc=1.1kw，而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)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(jì)算基本工時(shí)tmL/ Vf=(16+0.4+3)/（4750.16）=0.2553min?？偟墓r(shí)：T=2 tm =0.511min工步三：精車左右兩32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(zhǎng)度。2）機(jī)床功率為7.5kw。查參考文獻(xiàn)17f=0.140.24mm/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(xiàn)17表3.7，后刀面最大磨損為1.01.5mm。查參考文獻(xiàn)17表3.8，壽命T=180min4） 計(jì)算切削速度 按參考文獻(xiàn)17，查得 Vc98mm/s，n=439r/min，Vf=490mm/s據(jù)CA6140臥式車床車床參數(shù)，選擇nc=475r/min，Vfc=475mm/s則實(shí)際切削速度V c=3.1480475/1000=119.3m/min實(shí)際進(jìn)給量為f zc=V fc/ncz=475/(30010)=0.16mm/z。5)校驗(yàn)機(jī)床功率 查參考文獻(xiàn)17Pcc=1.1kw，而機(jī)床所能提供功率為Pcm>Pcc。故校驗(yàn)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(jì)算基本工時(shí)tmL/ Vf=(16+0.1+3)/（4750.16）=0.2513min?？偟墓r(shí)：T=2 tm =0.503min工步四：倒角6 鉆2-13通孔夾具設(shè)計(jì)4 鉆213通孔夾具設(shè)計(jì)4.1鉆床夾具的設(shè)計(jì)特點(diǎn)4.1.1鉆床夾具的主要類型 鉆床夾具簡(jiǎn)稱鉆模，主要用于加工孔及螺紋。它主要由鉆套、鉆模板、定位及夾緊裝置夾具體組成。其主要類型有以下幾種：（1）固定式鉆模 在使用中，這類鉆模在機(jī)床上的位置固定不動(dòng)，而且加工精度較高，主要用于立式鉆床上加工直徑較大的單孔或搖臂鉆床加工平行孔系。 （2）回轉(zhuǎn)式鉆模 這類鉆模上有分度裝置，因此可以在工件上加工出若干個(gè)繞軸線分布的軸向或徑向孔系。 （3）翻轉(zhuǎn)式鉆模 主要用于加工小型工件不同表面上的孔，孔徑小于f8f10mm。它可以減少安裝次數(shù)，提高被加工孔的位置精度。其結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單，加工鉆模一般手工進(jìn)行翻轉(zhuǎn)，所以?shī)A具及工件應(yīng)小于10 kg為宜。 （4）蓋板式鉆模 這種鉆模無(wú)夾具體，其定位元件和夾緊裝置直接裝在鉆模板上。鉆模板在工件上裝夾，適合于體積大而笨重的工件上的小孔加工。夾具、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單輕便，易清除切屑；但是每次夾具需從工件上裝卸，較費(fèi)時(shí)，故此鉆模的質(zhì)量一般不宜超過(guò)10 kg。 （5）滑柱式鉆模 滑柱式鉆模是帶有升降鉆模板的通用可調(diào)夾具。這種鉆模有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便、動(dòng)作迅速、制造周期短的優(yōu)點(diǎn)，生產(chǎn)中應(yīng)用較廣。4.1.2鉆模的設(shè)計(jì)要點(diǎn) 1鉆 套 鉆套安裝在鉆模板或夾具體上，用來(lái)確定工件上加工孔的位置，引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工，提高加工過(guò)程中工藝系統(tǒng)的剛性并防振。鉆套可分為標(biāo)準(zhǔn)鉆套和特殊鉆套兩大類。 a.固定鉆套 b.可換鉆套 c.快換鉆套 d.特殊鉆套 2鉆模板 鉆模板用于安裝鉆套，確保鉆套在鉆模上的正確位置，鉆模板多裝在夾具體或支架上，常見(jiàn)的鉆模板有：a.固定式鉆模板 b.鉸鏈?zhǔn)姐@模板 c.可卸（分離）式鉆模板d.懸掛式鉆模板。為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用夾具。經(jīng)過(guò)與指導(dǎo)老師協(xié)商，鉆213mm孔的鉆床專用夾具。由氣門搖桿軸支座工畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）作圖可知，工件材料為 HT200，年產(chǎn)量12960件。根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)的要求，本夾具將用于Z525立式鉆床，刀具為直柄麻花鉆。4.2問(wèn)題提出本夾具主要鉆213mm孔，內(nèi)表面有粗糙度要求，由于工藝要求不高，因此，在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度。4.3定位基準(zhǔn)的選擇由零件圖可知，在鉆213mm孔之前，氣門搖桿軸支座的兩個(gè)上下端面、20通孔的都已加工，且表面粗糙要求較高。為了使定位誤差為零，按基準(zhǔn)重合原則選氣門搖桿軸支座的下端面為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。對(duì)2 13mm孔為對(duì)稱分布的外圓柱表面再加底面進(jìn)行定位，從而使各個(gè)表面和軸槽均完全定位。為了提高加工效率，現(xiàn)決定采用聯(lián)動(dòng)夾緊工件快換裝置，并采用快換鉆套以利于在鉆穩(wěn)定加工。4.4定位元件的設(shè)計(jì)定位基準(zhǔn)為下端面及工件的20通孔，對(duì)應(yīng)的定位元件分別為：夾具體表面，銷軸。4.5切削力及夾緊力的計(jì)算切削力的計(jì)算：由參考文獻(xiàn)16得：刀具：高速鋼麻花鉆頭，尺寸為12。 則軸向力：見(jiàn)參考文獻(xiàn)17F=Cdfk 式中： C=420， Z=1.0， y=0.8， f=0.35 k=(F=420轉(zhuǎn)矩T=Cdfk式中: C=0.206， Z=2.0， y=0.8T=0.206功率 P=因此在計(jì)算切削力時(shí)，須把安全系數(shù)考慮在內(nèi)安全系數(shù)K=KKKK式中 K基本安全系數(shù)，1.5; K加工性質(zhì)系數(shù)，1.1;K刀具鈍化系數(shù)， 1.1;K斷續(xù)切削系數(shù)， 1.1則 F=KF=1.5夾緊力的計(jì)算：由參考文獻(xiàn)16得：用扳手的六角螺母的夾緊力：M=8mm，P=1.75mm，L=140mm，作用力：F=70N，夾緊力：W=5380N所以，由于夾緊力大于切削力，鉆削時(shí)工件不會(huì)轉(zhuǎn)動(dòng)，故本夾具可安全工作。4.6定位誤差分析 由加工工序知，加工213mm孔。夾具的主要定位元件為軸銷和2大平面，由于兩大平面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與定位基準(zhǔn)重合，故其尺寸無(wú)基準(zhǔn)不重合度誤差。銷有基準(zhǔn)不重合誤差Dj=d/sina，取決于20圓柱的公差，規(guī)定工件上母線為基準(zhǔn)，制造精度和安裝精度要求在合理的范圍內(nèi)。而孔徑尺寸為自由尺寸精度要求，可滿足加工要求。4.7夾具設(shè)計(jì)及操作簡(jiǎn)要說(shuō)明本工件采用夾具體表面、銷軸來(lái)實(shí)現(xiàn)工件的定位，夾緊則是通過(guò)螺母來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣操作簡(jiǎn)單，迅速，特別適合大批量生產(chǎn)，總體來(lái)說(shuō)這套夾具是非常不錯(cuò)的，能滿足批量生產(chǎn)要求。5 結(jié)論本設(shè)計(jì)完成了氣門搖桿軸支座零件的機(jī)械加工工藝的設(shè)計(jì)和典型夾具的設(shè)計(jì)。首先，對(duì)氣門搖桿軸支座零件進(jìn)行了詳細(xì)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(jù)零件自身的特點(diǎn)來(lái)編制機(jī)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(shè)備，確定切削用量，并計(jì)算了基本工時(shí)。在完成了這些的基礎(chǔ)上填寫了相應(yīng)的工藝過(guò)程卡片。最后，針對(duì)其中的三步工序設(shè)計(jì)了典型夾具。為鉆13孔夾具，以下底面為定位基準(zhǔn)，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(dá)了定位、夾緊方案。計(jì)算了加工時(shí)的切削力和夾緊所需的夾緊力，并進(jìn)行了定位誤差的分析與計(jì)算。所設(shè)計(jì)的夾具可以滿足加工要求，準(zhǔn)確的定位夾緊工件?？傮w來(lái)說(shuō)，此次設(shè)計(jì)中制定的工藝規(guī)程是比較合理的。保證了零件的加工質(zhì)量，達(dá)到了零件的相關(guān)技術(shù)要求，并盡量提高生產(chǎn)率。夾具設(shè)計(jì)原理正確，夾具設(shè)計(jì)可行合理。該夾具確保了加工質(zhì)量，不僅工藝結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，而且操作簡(jiǎn)便，定位準(zhǔn)確，夾緊迅速省力，效率較高。因此，這個(gè)設(shè)計(jì)是成功的。本設(shè)計(jì)對(duì)同類型中小零件的工藝編制、夾具設(shè)計(jì)有借鑒意義，同時(shí)我對(duì)工藝編制和夾具設(shè)計(jì)也有了更深的理解。參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1 唐耀紅面向大規(guī)模定制的計(jì)算機(jī)輔助夾具設(shè)計(jì)研究 J機(jī)械與電子2005(8):17-20.2 廖念釗，古瑩蓭，莫雨松. 互換性技術(shù)與測(cè)量 M . 北京：中國(guó)計(jì)量出版社，2007.63 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