畢業(yè)設(shè)計(jì)論文氣門搖桿軸支座夾具設(shè)計(jì)

1、畢業(yè)設(shè)計(jì)河南機(jī)電高等?？茖W(xué)校畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書 氣門搖桿軸支座夾具設(shè)計(jì) 系 部： 機(jī)電工程系 專 業(yè)： 數(shù)控技術(shù) 班 級(jí)： 數(shù)控083 學(xué)生姓名： 牛 學(xué) 號(hào)： 08 指導(dǎo)教師： 劉 2010年 05月10日目錄1 零件的分析 31.1零件的作用 3 1.2零件的工藝分析 32 確定毛坯，畫毛坯零件合圖 53 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 7 3.1定位基準(zhǔn)的選擇 73.2制定加工工藝路線 73.3選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具 93.4加工工序設(shè)計(jì) 103.5校驗(yàn)機(jī)床功率 12 4 夾具設(shè)計(jì) 16 4.1確定設(shè)計(jì)方案 164.2計(jì)算夾緊力并確定螺桿直徑 174.3.定位精度分析 174.4定位元件與夾緊裝置的設(shè)計(jì)

2、18致謝 22參考文獻(xiàn) 23一、零件的分析 1.1 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，Ø20（+0.10+0.16）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)Ø13mm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)。其零件圖如下圖： 1.2零件的工藝分析 由附圖1得知，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。 該零件上主要加工面為上端面，下端面，左右端面，2-Ø13mm孔和Ø20（+0.1+0.06）mm以及3mm軸向槽的加工。

3、Ø20（+0.1+0.06）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，2Ø13mm孔的尺寸精度，以上下兩端面的平行度0.055mm。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Ø20（+0.1+0.06）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。由參考文獻(xiàn)（1）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可以達(dá)到的零件的結(jié)構(gòu)的工藝性也是可行的。二、確定毛坯，畫毛坯零件合圖（附圖2）根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，

4、通過(guò)計(jì)算，該零件質(zhì)量約為3kg，其生產(chǎn)類型為中批生產(chǎn)，毛坯的鑄造方法選用砂型機(jī)器造型造型。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后安排人工時(shí)效處理。參考文獻(xiàn)（1）表2.312；該種鑄造公差等級(jí)為ct1011級(jí)，加工余量等級(jí)ma為h級(jí)。故取ct為10級(jí)，ma為h級(jí)。參考文獻(xiàn)（1）表2.3-12，用查表方法確定各表面的加工余量如下表所示：表1 各加工表面總余量加工表面基本尺寸加工余量等級(jí)加工余量數(shù)值說(shuō)明上端面40mmh4mm單側(cè)加工下端面50mmh3mm單側(cè)加工左端面35mmh3mm單側(cè)加工右端面35mmh3mm單側(cè)加工參考文獻(xiàn)（1）表2.3-12，鑄件主要尺寸的公差，如表2表2 主要毛坯尺寸及公差主要面尺寸

5、零件尺寸總余量毛坯尺寸尺寸公差下端面50mm50mm4下端面距上端面尺寸78mm3+485mm2.8下端面距Ø20的中心孔尺寸60mm363mm2.8三、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)3.1定位基準(zhǔn)的選擇：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，實(shí)現(xiàn)v形塊定位方式（v形塊采用聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)夾緊）。Ø20（+0.1+0.06）mm孔及左右兩端面都采用底面做基準(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。粗基準(zhǔn)的選擇：考慮到以下幾點(diǎn)要求，選擇零件的重要面上端面作粗基

6、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。在鉆、鏜削Ø20（+0.1+0.06）mm孔時(shí)可有兩種夾緊方案：方案一：用一菱形銷加一圓柱銷定位兩個(gè)Ø13mm的孔，再加上底面定位實(shí)現(xiàn)一面兩銷完全定位，這種方案適合于大批生產(chǎn)類型中。方案二：用v形塊定位v形塊采用聯(lián)動(dòng)夾緊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)對(duì)r10的外圓柱表面進(jìn)行定位限制5個(gè)自由度，再加底面限制1個(gè)自由度實(shí)現(xiàn)完全定位。由于Ø13mm孔的表面精度不是很高，故用做定位銷孔很難保證精度，所以選擇方案二。3.2制定加工工藝路線根據(jù)各表

7、面加工要求，和各種加工方法能達(dá)到的經(jīng)濟(jì)精度，確定各表面及孔的加工方法如下：上端面：粗銑；下端面：粗銑精銑；左端面：粗銑精銑；右端面：粗銑精銑2Ø13mm孔：鉆孔；Ø20（+0.1+0.006）mm：鉆孔粗鏜精鏜；3mm 軸向槽精銑因左右兩端面均對(duì)Ø20（+0.1+0.006）mm孔有較高的位置要求，故它們的加工宜采用工序集中原則，減少裝次數(shù)，提高加工精度。根據(jù)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，將粗銑上端面和鉆兩通孔放在前面，下端面的精銑放在后面，每一階段要首先加工上端面后鉆孔，左右端面上Ø20（+0.1+0.006）mm孔放后面加工

8、。初步擬訂加工路線如下：工序號(hào)工序內(nèi)容鑄造時(shí)效涂漆10車上端面20鉆兩通孔30銑左右端面40精銑下端面50鉆通孔¢18mm60鏜孔Ø20mm，孔口角1x45度70銑左端面80銑軸向槽90檢驗(yàn)100入庫(kù)上述方案遵循了工藝路線擬訂的一般原則，但某些工序還有一些問(wèn)題還值得進(jìn)一步討論。如車上端面，因工件和夾具的尺寸較大，在臥式車床上加工時(shí)，它們慣性力較大，平衡困難；又由上端面不是連續(xù)的圓環(huán)面，車削中出現(xiàn)斷續(xù)切削容易引起工藝系統(tǒng)的震動(dòng)，故改動(dòng)為銑削加工。工序30應(yīng)在工序20前完成，使上端面在加工后有較多的時(shí)間進(jìn)行自然時(shí)效，減少受力變形和受熱變形對(duì)2Ø13mm通孔加工精度的影

9、響。修改后的工藝路線如下：序號(hào)工序內(nèi)容簡(jiǎn)要說(shuō)明102030405060708090100鑄造時(shí)效涂漆粗銑下端面粗銑上端面粗銑左右端面（同時(shí)，不準(zhǔn)調(diào)頭）鉆兩通孔¢13精銑下端面精銑左右端面（同時(shí)，不準(zhǔn)調(diào)頭）鉆通孔Ø18鏜孔到Ø20，孔口倒角0.5*45度粗精銑軸向槽檢驗(yàn)入庫(kù)消除內(nèi)應(yīng)力防止生銹減小加工粗基準(zhǔn)面誤差加工粗基準(zhǔn)面保證左右端面的跳動(dòng)度先面后孔加工精基準(zhǔn)保證左右端面的跳動(dòng)度后鏜削余量3.3選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具由于生產(chǎn)類型為中批生產(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。粗銑下端面：考慮

10、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。（參考文獻(xiàn)（1）表6-18），選擇直徑d為Ø80mm面銑刀，參考文獻(xiàn)（1）表7-88，通用夾具和游標(biāo)卡尺。粗銑上端面：采用上述相同的機(jī)床與銑刀，通用夾具及游標(biāo)卡尺。精銑下端面：采用上述相同的機(jī)床與銑刀，通用夾具及游標(biāo)卡尺。粗銑左端面：采用臥式銑床x6132，參考文獻(xiàn)（1）表621，采用以前的刀具，專用夾具及游標(biāo)卡尺。精銑左端面：采用臥式銑床x6132,參考文獻(xiàn)（1）表621，專用夾具及游標(biāo)卡尺。鉆2xØ13mm孔：采用z525，參考文獻(xiàn)（1）表626，通用夾具。刀具為d為Ø13.0的直柄麻花鉆，

11、參考文獻(xiàn)（1）表7111。鉆Ø18孔：鉆孔直行為Ø18mm，選擇搖臂鉆床z525參考文獻(xiàn)（1）表626，采用錐柄麻花鉆，通用夾具及量具。鏜Ø20（+0.1+0.06）mm孔：粗鏜：采用臥式鏜床，選擇功率為1.5km的ita20鏜削頭，參考文獻(xiàn)（1）。選擇鏜通孔鏜刀及鏜桿，專用夾具，游標(biāo)卡尺。3.4加工工序設(shè)計(jì)工序10：粗銑下端面(1)加工條件工件材料：ht200,=170240mpa，鑄造;工件尺寸：=13，l=36;加工要求：粗銑上端面加工余量4機(jī)床：x51立式銑床；刀具：立銑刀。銑削寬度ae90,深度ap6,齒數(shù)z=12,故根據(jù)機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)表3.1

12、，取刀具直徑d0=80。根據(jù)切削用量手冊(cè)后表3.16，選擇刀具前角00°后角016，副后角0=8°，刃傾角：s=10°,主偏角kr=60°,過(guò)渡刃kr=30°,副偏角kr=5°。(2)切削用量1）確定切削深度ap 根據(jù)手冊(cè)等，選擇ap=1.15，兩次走刀即可完成。2）確定每齒進(jìn)給量fz 由于本工序?yàn)榇旨庸?，尺寸精度和表面質(zhì)量可不考慮，從而可采用不對(duì)稱端機(jī)床功率為4.5kw（據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-35，x51立式銑床）選擇： fz=83.9mm/min。3）確定刀具壽命及磨鈍標(biāo)準(zhǔn) 根據(jù)切削手冊(cè)表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm

13、；由于銑刀直d0=80，故刀具使用壽命t=180min（據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)表3.8）。4）計(jì)算切削速度vc和每分鐘進(jìn)給量vf根據(jù)切削手冊(cè)表3.16，當(dāng)d0=80，z=12，ap7.5，fz0.18mm/z時(shí)，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系數(shù)為：kmv= 1.0，ksv= 0.8。 切削速度計(jì)算公式為：其中 ，將以上數(shù)據(jù)代入公式：確定機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： 。根據(jù)簡(jiǎn)明手冊(cè)表4.2-36，選擇,因此，實(shí)際進(jìn)給量和每分鐘進(jìn)給量為：=3.5校驗(yàn)機(jī)床功率 根據(jù)切削手冊(cè)表3.24，近似為,根據(jù)機(jī)床使用說(shuō)明書，主軸允許功率。故校驗(yàn)合格。最終確定: 6)計(jì)算基本工時(shí) ，查切

14、削手冊(cè)表3. 26，入切量及超切量為：則： 工序20 粗銑上表面粗銑上端面： 刀具，機(jī)床與上到工序相同，得出 , 工序30 粗銑左右端面粗銑左右端面：同時(shí)粗銑左右端面，圓盤銑刀一次加工完成不準(zhǔn)調(diào)頭計(jì)算切削用量： =2由 機(jī)械加工工藝手冊(cè)表15.53可知：由切削用量手冊(cè)表9.4-8可知： vt=10.91m/s,nt=1.35r/s,vft=1.70m/s 各系數(shù)為 所以有 v=0.34x0.69x0.8=0.19m/s v=0.75r/s v=0.94mm/s取 所以實(shí)際切削速度： 確定主軸轉(zhuǎn)速： 切削工時(shí)： 工序40 鉆兩¢13通孔 鉆孔查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-38，取查機(jī)械制

15、造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)表3-42，取 查表機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)4.2-15，機(jī)床為z525，選擇轉(zhuǎn)速實(shí)際切削速度：v= 切削工時(shí)帶入公式：工序50 精銑下端面與工序10相同。.工序60 精銑左右端面與工序30相同工序70 鉆通孔Ø18鉆通孔Ø18，工序步驟與工序20#相同，代入數(shù)據(jù)得出結(jié)果: , 工序80 鏜孔到Ø20因精鏜與粗鏜的定位的下底面與v型塊，精鏜后工序尺寸為20.02±0.08，與下底面的位置精度為0.05,與左右端面的位置精度為0.06, 且定位夾、緊時(shí)基準(zhǔn)重合，故不需保證。0.06跳動(dòng)公差由機(jī)床保證。粗鏜余量取為1.8，精鏜切削余量為0.2,

16、精鏜后尺寸為20h8,各工步余量和工序尺寸公差列于下表表3.2 各工步加工尺寸加工表面加工方法余量公差等級(jí)工序尺寸及公差粗鏜_精鏜粗鏜孔時(shí)因余量為1.8,故ap=1.8,查機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)手冊(cè)2-8 v=0.4m/s=24m/min取進(jìn)給量為 f=0.02mm/r 故實(shí)際切削速度為： 此時(shí)作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量應(yīng)為：計(jì)算切削基本工時(shí)：工序90 粗精銑軸向槽：加工條件：機(jī)床：x6132臥式銑.床.刀具：直齒三面刃銑刀其中 d=80, z=18 計(jì)算切削用量： 由機(jī)械加工工藝手冊(cè)表15-53，表15-55可知： 確定主軸轉(zhuǎn)速： 切削工時(shí)： tm=0.75min 四、夾具設(shè)計(jì)本次設(shè)計(jì)的夾具為第5道工序粗精

17、鏜Ø20（+0.1+0.06）mm孔。該夾具為雙支承前后引導(dǎo)鏜床夾具。4.1.確定設(shè)計(jì)方案該孔的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為下端面，故以下端平面做定位基準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)“基準(zhǔn)重合”原則；另加兩形塊從前后兩方向?qū)崿F(xiàn)對(duì)r10的外圓柱面進(jìn)行夾緊，從對(duì)工件的結(jié)構(gòu)形狀分析，若工件以下端面朝下放置在支承板上，定位夾緊就比較穩(wěn)定，可靠，也容易實(shí)現(xiàn)。工件以下端面在夾具上定位，限制了三個(gè)自由度，其余三個(gè)自由度也必須限制。用哪種方案合理呢？方案1在2Ø13的通孔內(nèi)插入一現(xiàn)邊銷限制一個(gè)移動(dòng)自由度，再以兩孔的另一個(gè)孔內(nèi)側(cè)面用兩個(gè)支承釘限制一個(gè)移動(dòng)自由度和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。這種定位方案從定位原理上分析是合理的，夾具結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單。

18、但由于孔和其內(nèi)側(cè)面均不規(guī)定其精密度，又因結(jié)構(gòu)原因，夾緊力不宜施加在這樣的定位元件上，故工件定位面和定位元件之間很可能會(huì)接觸不好，使定位不穩(wěn)定。這個(gè)方案不宜采用。方案2用兩個(gè)v形塊夾緊前后兩外圓柱面，用兩鉸鏈壓板壓在工件的下端，這樣就限制了兩個(gè)移動(dòng)自由度和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，這種方案定位可靠，可實(shí)現(xiàn)完全定位。4.2.計(jì)算夾緊力并確定螺桿直徑參考文獻(xiàn)（3）表1211，因夾具的夾緊力與切削力方向相反，實(shí)際所需夾緊力f夾與切削力f之間的關(guān)系f夾kf安全系數(shù)在夾緊力與切削力方向相反后時(shí)，k=3，由前面的計(jì)算可知f=1452.3n所以f夾kf3x1452.3=4356.9nf0= f夾/2=1178.4（n）

19、參考文獻(xiàn)3表1-24，從強(qiáng)度考慮，用一個(gè)m10的螺柱完全可以滿足要求，m104.3.定位精度分析Ø20（+0.10+0.16）孔的精加工是在一次裝夾下完成的，具體采用的是前后支撐引導(dǎo)的夾具機(jī)構(gòu)，機(jī)床與鏜桿之間所采用的是浮動(dòng)連接，故機(jī)床主軸振動(dòng)可略不計(jì)，Ø20（+0.10+0.16）孔的加工精度主要由鏜模來(lái)保證。圖見附表。因?yàn)榭椎妮S線與底面的平行度要求為0.05。故兩鏜模裝配后同軸度要求應(yīng)小于故兩鏜模裝配后同軸度要求應(yīng)小于0.05，又因?yàn)殓M套與鏜桿Ø18 h6（+0.030）/h5(0-0.009)，其最大間隙為xmax=0.013+0.009=0.022mm=0.

20、022/310=0.00007被加工孔的長(zhǎng)度42mm取兩孔同軸度誤差為0.03mm則 t1=2×42×0.00007=0.006t2=0.03mm所以t=t1+t2=0.036又以為0.036<0.050.006<0.06所以?shī)A具能滿足零件加工精度的要求。4.4.定位元件與夾緊裝置的設(shè)計(jì)(1)定位元件定位元件是用來(lái)確定工件正確位置的元件。被加工工件的定位基面與夾具定位元件直接接觸或相配合。工件定位方式不同，夾具定位元件的結(jié)構(gòu)形式也不同，v形塊定位，工件的定位基準(zhǔn)始終在v型塊兩定位面的對(duì)稱中心平面內(nèi)，對(duì)中性好，能使工件的定位基準(zhǔn)軸線在v形塊兩斜面的對(duì)稱平面上，而不

21、受定位基準(zhǔn)直徑誤差的影響，其次v形塊定位安裝方便。本設(shè)計(jì)中采用兩個(gè)形塊（圖4.1）夾緊前后兩外圓柱面，用壓板壓在工件的下端，這樣就限制了兩個(gè)移動(dòng)自由度和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度。其次設(shè)計(jì)中，采用了定位塊保證工件在加工時(shí)，螺桿和工件不會(huì)偏移。 1-v形塊 2-支座圖4.1 v形塊(2)夾緊裝置的設(shè)計(jì)夾緊裝置是使工件在外力作用下仍能保持其正確定位位置的裝置。本設(shè)計(jì)采用的夾緊裝置是一對(duì)螺旋壓板夾緊機(jī)構(gòu)。螺旋夾緊機(jī)構(gòu)具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、制造容易、自鎖性能好、夾緊可靠，是手動(dòng)夾緊中常用的一種夾緊機(jī)構(gòu) 。其結(jié)構(gòu)如圖4.2所示(3)鏜模與夾具體的設(shè)計(jì)鏜模的設(shè)計(jì)i鏜套 本設(shè)計(jì)鏜套采用軸承外滾式鏜套，作用：回轉(zhuǎn)精度低，但是剛性

22、好，適合適合轉(zhuǎn)速高的粗加工和精加工。其與鏜桿的配合主要采用h7/h6/h5。精加工時(shí)，鏜套內(nèi)孔的圓度公差取被加工孔的圓度公差的1/6或者1/5。鏜套內(nèi)外圓的同軸度一般小于0.0050.01。如圖4.3所示，滾動(dòng)軸承外滾式回轉(zhuǎn)鏜套，鏜套2支承在兩個(gè)滾動(dòng)軸承上，軸承安裝在鏜模支架 1的軸承孔中，軸承孔的兩端用軸承端蓋3封住。這種鏜套采用標(biāo)準(zhǔn)滾動(dòng)軸承，所以設(shè)計(jì)、制造和維修方便，鏜桿轉(zhuǎn)速高，一般摩擦面線速度 v 0.4m/s 。但徑向尺寸較大，回轉(zhuǎn)精度受軸承精度影響。可采用滾針軸承以減小徑向尺寸，采用高精度軸承提高回轉(zhuǎn)精度。1-鏜模支架 2-鏜套 3-軸承套圖4.3 鏜套ii.鏜桿鏜桿的直徑按經(jīng)驗(yàn)公式一般去d=（