氣門搖臂軸支座加工工藝及夾具設(shè)計(jì)說明書[]

1、序 言 由于知能力所限,設(shè)計(jì)中尚有許多不足之處,懇請(qǐng)各位老師給予指教。機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)完大學(xué)的全部基礎(chǔ)課程課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課之后進(jìn)行的.這是我們?cè)谶M(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)以前對(duì)所學(xué)課程的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí),也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練,因此，它在我們四年的大學(xué)學(xué)習(xí)中占有重要的地位.本次設(shè)計(jì)的內(nèi)容是柴油機(jī)氣門搖臂支座的加工工藝及主要工序夾具設(shè)計(jì)。具體是工藝設(shè)計(jì)，工序卡、工藝過程卡的編制，夾具設(shè)計(jì). 就我個(gè)人而言，我希望能通過這次課程設(shè)計(jì)對(duì)自己未來將從事的工作進(jìn)行一次適應(yīng)性訓(xùn)練，從中鍛煉自己分析問題、解決問題的能力，能夠更深入理解課本知識(shí)，并能夠很好的應(yīng)用理論知識(shí)，為以后更好地勝任我

2、的工作崗位打好基礎(chǔ).一. 零件的分析 （一）零件的作用該零件是1105型柴油機(jī)中的搖臂結(jié)合部的氣門搖臂軸支座。mm孔裝搖臂軸,軸兩端各安裝一進(jìn)、排氣氣門搖臂。mm孔內(nèi)裝一個(gè)減壓軸,用于降低汽缸內(nèi)壓力，便于啟動(dòng)柴油機(jī)，兩孔間距mm，可以保證減壓軸在搖臂上打開氣門，實(shí)現(xiàn)減壓.該零件通過mm小孔用M10螺桿與汽缸相連。該零件是柴油機(jī)氣門控制系統(tǒng)的一個(gè)重要零件。 （二）零件的工藝分析分析零件圖紙,圖紙的各視圖尺寸標(biāo)注完整,能夠表達(dá)清楚零件的各個(gè)部分，技術(shù)條件標(biāo)注合理，表面粗糙度標(biāo)注合理,尺寸公差標(biāo)注完整，能夠完整表述加工要求。該零件加工表面分兩種，主要是孔的加工,圓柱端面平面加工。將零件圖重新繪制在A

3、3圖紙上，詳見附圖.如圖一，現(xiàn)將主要加工部分表述如下：1。孔加工該零件共有4個(gè)孔要加工,其中mm、mm孔加工要求較高，兩孔中間距mm，mm孔中心與底平面距離mm,mm孔中心與底面距離490.05mm。有平行度要求，表面粗糙度1。6，需精加工，mm小孔直接鉆出即可，另斜小孔直接鉆出。2.面的加工該零件需加工平面為22×36底面精度要求較高，是后續(xù)工序的精基準(zhǔn)面，需精加工，上端面要求高，粗銑即可。26圓柱兩端面粗銑，28圓柱兩端粗糙度要求3。2，要精銑。分析知，該零件的加工應(yīng)先加工面，孔以面為基準(zhǔn)。保證孔中心與底面的距離,平行度。 圖一二、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)（一)確定毛坯的制造形式零件材料為H

4、T200，生產(chǎn)綱領(lǐng)為6000件/年,根據(jù)選擇毛坯應(yīng)考慮的因素，該零件體積較小、形狀不是很復(fù)雜，外表面采用不去除材料方法獲得粗糙度，由于零件生產(chǎn)類型為成批、大批生產(chǎn)，而砂型鑄造生產(chǎn)成本低，設(shè)備簡單，故本零件毛坯采用砂型機(jī)器造型。（二）基面的選擇基面選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得到提高.否則，加工工藝過程中的問題百出，更有甚者,還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無法正常進(jìn)行。 （1）粗基準(zhǔn)選擇:按照有關(guān)粗基準(zhǔn)的選擇原則（即當(dāng)零件有不加工表面時(shí)應(yīng)以這些不加工表面作粗基準(zhǔn)：若零件有若干個(gè)不加工表面時(shí),則應(yīng)以與加工表面要求相對(duì)位置精度較高的不加工表面

5、作為粗基準(zhǔn))。粗基準(zhǔn)選擇應(yīng)為后續(xù)加工提供精基準(zhǔn)，保證加工面與不加工面之間的位置要求或合理分配各加工面的余量，對(duì)該零件應(yīng)以要求與余量均勻的重要表面為粗基準(zhǔn),故該零件選擇未加工的底面為粗基準(zhǔn)加工上端面。（2）精基準(zhǔn)選擇：應(yīng)該主要考慮如何保證加工精度和裝夾方便，為消除基準(zhǔn)不重合誤差，應(yīng)該以設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為精基準(zhǔn)。（三）制訂工藝路線 制訂工藝路線出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批量生產(chǎn)地條件下，可以考慮萬能性能機(jī)床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率.除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量降低.1。工藝路線方案一： 工序號(hào)工序

6、內(nèi)容1234567891011鑄造退火粗銑28、26圓柱兩端面精銑28圓柱兩端面粗銑22圓柱端面22×36底面精銑22×36底面鉆孔11鉆、擴(kuò)、粗鉸、精鉸18、16兩孔至圖樣尺寸并锪倒角1×45鉆孔3去銳邊、毛刺終檢、入庫2.工藝路線方案二： 工序號(hào)工序內(nèi)容1234567891011鑄造退火粗銑22圓柱端面、22×36底面精銑22×36底面精銑28圓柱端面、26圓柱端面精銑28圓柱兩端面鉆孔11鉆、擴(kuò)、鉸18、16兩孔至圖樣尺寸并锪倒角1×45鉆孔3去銳邊、毛刺終檢、入庫3。工藝方案的比較與分析 上述兩個(gè)方案的特點(diǎn)在于：方案一是先加工

7、28、26兩圓柱端面,然后以此為基面加工22×36底面，再以該底面為定位基準(zhǔn)加工孔；方案二則與此相反，先是加工22×36底面，然后以此為基準(zhǔn)加工各端面和孔.兩者相比較可以看出,方案二的精基準(zhǔn)符合“基準(zhǔn)重合"原則,而方案一前后精基準(zhǔn)選擇不符合。用方案一加工的兩、孔達(dá)不到圖樣的要求,因此方案二好，但是仔細(xì)考慮后還是有問題.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，最后的加工路線確定如下：序號(hào)工序內(nèi)容定位基準(zhǔn)12345678910111213鑄造退火粗銑底平面粗銑圓柱上端面粗銑、圓柱兩端面精銑底平面鉆孔精銑圓柱端面鉆擴(kuò)鉸、孔、兩孔兩端倒角°鉆

8、孔去毛刺、銳邊終檢,入庫改善材料性能以上圓柱端面定位以底面定位以上圓柱端面定位劃線以底面定位以底面定位各圓柱端面、兩孔4.選擇加工方法:選擇加工方法應(yīng)該考慮各種加工方法的特點(diǎn)、加工精度、表面粗糙度及各種加工方法的經(jīng)濟(jì)性。分析該零件,該零件要加工的內(nèi)容有端面和孔，零件為非回轉(zhuǎn)體零件,端面加工選擇銑削加工。對(duì)于上端面圓柱端面，粗糙度12.5，無其他要求，粗銑即可。底面22×36采用粗銑精銑。圓柱端面粗糙度要求12。5，無其他要求，采用粗銑即可。圓柱2端面粗糙度要求3.2，圓跳動(dòng)0。1,采用粗銑精銑。孔的加工：、3孔粗糙度12.5,直接鉆孔即可。、孔粗糙度要求1。6，精度等級(jí)較高，有平行度

9、要求，采用鉆擴(kuò)鉸孔即可滿足要求。（四）機(jī)械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的確定“氣門搖臂軸支座”零件的材料為HT200，硬度170220HBS,生產(chǎn)類型為成批、大批生產(chǎn)，考慮毛坯生產(chǎn)成本和機(jī)械加工成本,毛坯制造方法為砂型機(jī)器造型， 18、16孔需精加工，要留加工余量,故孔不宜鑄出，其他小孔不鑄出。確定加工余量：由文獻(xiàn)1表2.2-3，砂型鑄造，公差等級(jí):（CT810），取CT8由文獻(xiàn)1 表2.2-5,加工余量等級(jí)：810CT，取G由文獻(xiàn)1 表2。2-4,切削余量：基本尺寸小于100mm，故加工余量為單側(cè)3.0mm，雙側(cè)2。5mm由文獻(xiàn)1 表2。21，鑄件尺寸公差值：基本尺寸小于50mm，取1.0,

10、小于30mm，取0.9mm表1各加工表面總余量加工表面基本尺寸（mm）加工余 量等級(jí)加工余量數(shù)值（mm）說 明22×36底平面44G2。5底面，雙側(cè)加工(取下行數(shù)據(jù)）22圓柱上端面44G2.5雙側(cè)加工28圓柱端面42G2.5雙側(cè)加工（取下行數(shù)據(jù))26圓柱端面21G2。5雙側(cè)加工表2主要毛坯尺寸及公差（mm）主要面尺寸零件尺寸 總余量毛坯尺寸公差CT22圓柱與底平面394.544928圓柱423.542926圓柱163。5219零件-毛坯綜合圖（見附圖)：零件毛坯綜合圖一般包括以下內(nèi)容：鑄造毛坯形狀、尺寸及公差、加工余量與工藝余量、鑄造斜度及圓角、分型面、工藝基準(zhǔn)及其他有關(guān)技術(shù)要求等。

11、平面加工余量：圓柱軸向尺寸，上端面銑削,余量2。5mm，下底面粗銑余量2mm，精銑余量0.5mm。圓柱軸向尺寸370。1mm，兩端面粗銑余量2mm，精銑余量0。5mm。軸向尺寸16mm，圓柱兩端面粗銑,余量2.5mm鉆孔加工余量:孔mm鉆擴(kuò)鉸余量:鉆孔：擴(kuò)孔:至5 2Z=1.8mm鉸孔：mm 2Z=0。2mm孔mm鉆擴(kuò)鉸余量:鉆孔:擴(kuò)孔：至5 2Z=1。8mm鉸孔：mm 2Z=0。2mm、兩孔直接鉆出（五）選擇加工設(shè)備及工藝裝備1.平面加工：采用銑削，工序3、4、5、6、8由于是批量生產(chǎn)，要求加工效率較高，選擇立式銑床采用端銑效率較高.選擇機(jī)床型號(hào)X52 2?？准庸?工序7、9、11，選擇立式

12、鉆床Z525，工序9采用搖臂鉆床Z3025。3。夾具選擇：該零件的加工內(nèi)容是孔和端面，其中孔、精度要求高,孔是斜小孔，銑底平面，都需要專用夾具。精銑圓柱兩端面精度要求較高，且有圓跳動(dòng)要求，需采用專用夾具其余加工采用通用夾具.4.刀具選擇：銑削加工：選擇錯(cuò)齒三面刃銑刀.鉆削加工:鉆孔采用錐柄麻花鉆（GB143885）直徑d=11mm，采用d=3mm錐柄麻花鉆。鉆孔采用d=16mm錐柄麻花鉆，鉆孔采用d=14mm錐柄麻花鉆。（由文獻(xiàn)1表3。1-6)。擴(kuò)孔、分別采用d=17.8mm,d=15。8mm錐柄擴(kuò)孔鉆(GB114184)（由文獻(xiàn)1表3.1-8）鉸孔、分別選擇d=18mm，d=16mm錐柄機(jī)用

13、鉸刀（GB1133-84）（由文獻(xiàn)1表3。117)。（六） 確定切削用量及基本工時(shí)： 1。工序3（粗銑底平面）切削用量及時(shí)間定額：(由同組郭遠(yuǎn)波得）工序?qū)嶋H切削用量=0。105mm/z，=950mm/min，n=750 r/min=12.5r/sv=2。18m/s時(shí)間定額： min2。 工序4粗銑上端面：（由同組郭遠(yuǎn)波得)工序?qū)嶋H切削用量=0.105mm/z,=900mm/min，n=750 r/min=12.5r/sv=2。18m/s時(shí)間定額：0。022 min3. 工序5（粗銑、兩圓柱兩端面)切削用量及時(shí)間定額：（由同組郭輝強(qiáng)得）工序時(shí)間定額：本工序加工面為兩個(gè)圓柱的4個(gè)端面，時(shí)間為加工4

14、個(gè)端面的和。0.04 min 0。037 min=0.077 min。由于每個(gè)圓柱要銑2個(gè)端面，時(shí)間是計(jì)算時(shí)間的2倍，總時(shí)間=0.15min。 4。工序6 (精銑底平面）切削用量及時(shí)間定額: (由同組郭遠(yuǎn)波得）實(shí)際切削速度：V=47。1m/min。實(shí)際=375mm/min,0。067mm/z工序時(shí)間定額：0.116 min5.工序7（鉆孔）切削用量及時(shí)間定額：（由同組宋田峰得）切削工時(shí)：=17.8 s =0。3min6。工序8 (精銑圓柱兩端面） 切削用量及時(shí)間定額： （由同組郭輝強(qiáng)得）工序時(shí)間定額:0。097min7。 工序9（鉆、擴(kuò)、鉸孔、)切削用量及時(shí)間定額： A。鉆孔 至，由文獻(xiàn)11表

15、9-32，f=0.260.32mm/r，取f=0。26 mm/r 由文獻(xiàn)11表9-36，取v=0。35 m/s 代入公式=8 r/s=480 r/min由文獻(xiàn)1表4.212,機(jī)床為Z3025，選擇轉(zhuǎn)速=500r/min 則實(shí)際切削速度：v=0.37 mm/r擴(kuò)孔至15.8鉆孔 f=0.5 mm/r （由文獻(xiàn)11表942）v=0。48 m/s （由文獻(xiàn)11表9-44）=9.7 r/s=582 r/min由文獻(xiàn)1表4.212,機(jī)床為Z3025，選擇轉(zhuǎn)速：=630r/min =10。5 r/s實(shí)際切削速度：v=0。52 m/s鉸孔：由文獻(xiàn)11表950,f=1.0mm/r，v=0.155m/s帶入:=

16、3.09r/s=185。4r/min.由文獻(xiàn)1表4.212，機(jī)床為Z3025，選擇轉(zhuǎn)速=200r/min。實(shí)際速度：v=0。167m/s。時(shí)間定額： ss5.3s=18.819 sB.鉆至由文獻(xiàn)11表9-32，取f=0。26 mm/r 由文獻(xiàn)11表936，取v=0。30 m/s 代入公式：=5.95r/s=357 r/min取機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速：=400m/min，則實(shí)際切削速度：v=0.32 m/s擴(kuò)孔至17.8f=0。5 mm/r （由文獻(xiàn)11表942）v=0。48 m/s （由文獻(xiàn)11表944）代入公式：=8。6 r/s=516r /min取機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速：n=630 r/min=10.5r/s

17、實(shí)際切削速度：v=0.599m/s鉸孔由文獻(xiàn)11表9-50，f=1.8mm/r，v=0.13m/s 代入=2.3 r/s=138 r/min。取機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速：n=125 r/min=2。08r/s實(shí)際速度：v=0。11m/s時(shí)間定額: 26 s 8。7s1.3 s=36 s工序總時(shí)間定額：55 s1min8.工序11(鉆孔）切削用量及時(shí)間定額：（由同組郭輝強(qiáng)得）切削工時(shí)： =17.1 s三、夾具設(shè)計(jì)由于生產(chǎn)類型為成批，大批生產(chǎn),要考慮生產(chǎn)效率，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，保證加工質(zhì)量,故需要設(shè)計(jì)專用夾具。（一）問題的提出： 本次設(shè)計(jì)選擇設(shè)計(jì)工序9 鉆擴(kuò)鉸孔、的夾具。該工序加工的精度要求較高，粗糙度要求1.6

18、,平行度要求0。05。工序基準(zhǔn)為底平面。需要保證的尺寸要求：保證孔中心與底面距離mm，孔中心與底面距離mm。兩孔中心距mm。夾具設(shè)計(jì)應(yīng)首先滿足這些要求，并保證較高的生產(chǎn)效率，還應(yīng)考慮夾具零件制造的工藝性和生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性，加工過程中夾具的操作應(yīng)方便，定位夾緊穩(wěn)定可靠,夾具體應(yīng)具有較好的剛性。（二)夾具的設(shè)計(jì)：1。 定位方案分析根據(jù)圖紙要求,為保證加工質(zhì)量,在工件上鉆孔,工序基準(zhǔn)應(yīng)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相同。工序基準(zhǔn)為：11、36×22底平面、和圓柱端面。 方案一：工件以36×22底平面作為主要定位面，限制3個(gè)自由度,以28側(cè)面定位一個(gè)移動(dòng)自由度和一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度,還有一個(gè)移動(dòng)自由度由短定位螺釘

19、側(cè)面定位.如圖二、三: 圖二圖三 方案二：工件以圓柱端面作為主要定位面，限制3個(gè)自由度,和圓柱面用一固定V型塊和活動(dòng)V型塊定位,限制3個(gè)自由度。再在端面加一輔助支撐。如圖四：DD圖四 綜上，進(jìn)行兩方案比較。本工序的主要加工要求是、及保證兩孔的距離56和底平面的距離并保證兩孔的中心軸與底平面的平行度0。05mm。兩孔的精度和距離要求由鉆模板保證。而余下的就由定位方案決定。方案一工件以底平面作為主要定位面，能保證兩孔的中心軸與底平面的距離24、49，也能保證兩孔與底平面的平行度。定位基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)重合。方案二工件以圓柱端面和外圓表面分別在夾具上的V 形塊上定位,夾緊工件兩V型塊夾緊時(shí)，由于兩外圓端

20、面是鑄造沒有處理加工是保證不了兩孔之間的距離，且加工直徑16的孔會(huì)由于受力不勻損壞D-D處，更無法保證鉆兩孔的中心軸與36×22底平面的平行度和距離。所以選用方案一.2.定位誤差分析：定位誤差是指由于定位不準(zhǔn)引起的某一工序的尺寸或位置精度要求方面的加工誤差。對(duì)夾具設(shè)計(jì)中采用的定位方案,只要可能產(chǎn)生的定位誤差小于工件相應(yīng)尺寸或位置公差的三分之一，或滿足裝夾+對(duì)定+過程T，即可認(rèn)為定位方案符合加工要求。對(duì)于本次設(shè)計(jì)的夾具，需要保證的尺寸要求：保證孔中心與底面距離mm，孔中心與底面距離mm。兩孔中心距mm.其中兩孔中心距由鉆模板上兩鉆套的中心距保證。孔與底面的距離靠鉆模板與3個(gè)C型定位支承

21、保證，3個(gè)尺寸都是以工件底面為基準(zhǔn)的，基準(zhǔn)不重合誤差為0。導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)：導(dǎo)向裝置主要是鉆模板，導(dǎo)向元件是鉆套，加工中需要鉆擴(kuò)鉸3個(gè)工步，為減少裝夾時(shí)間,減少輔助時(shí)間，鉆套分別選擇16和18的固定鉆套。鉆模板圖見附圖3。夾緊裝置的設(shè)計(jì)： 根據(jù)夾緊力方向的原則(1），夾緊力的作用方向不應(yīng)破壞工件的既定位置。（2)，夾緊力的作用方向應(yīng)使所需夾緊力盡可能?。唬?），夾緊力的作用方向應(yīng)使工件的夾緊變形最小。根據(jù)夾緊力作用點(diǎn)的原則（1），夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)正對(duì)夾具定位支承元件或位于支承元件所形成的穩(wěn)定受力區(qū)域內(nèi)，以免工件產(chǎn)生位移和偏轉(zhuǎn);（2）,夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)在工件剛性較好的部位上,以使夾緊變形盡可能少,

22、有時(shí)可采用增大工件受力面積或合理布局夾緊點(diǎn)位置等措施來實(shí)現(xiàn);（3),夾緊力的作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近工件的加工表面，以保證夾緊力的穩(wěn)定性和可靠性，減小工件的夾緊力，防止加工過程產(chǎn)生振動(dòng)。根據(jù)以上要求，考慮加工零件的特點(diǎn)及定位方式，確定夾緊方式，通過前面工序加工出的孔用拉桿夾緊,方向?yàn)樗较蛴?，這樣能保證主要定位基準(zhǔn)面與定位元件的良好接觸。4.切削力及夾緊力的計(jì)算:A切削力的計(jì)算:刀具為高速鋼錐柄麻花鉆，直徑d=16mm，f=0。26mm/r，由文獻(xiàn)4表2-32,鉆孔的軸向力計(jì)算公式：其中=365。9,ZF=1.0，YF=0.8 ，=0.94帶入公式鉆孔至的軸向力:=1873 N鉆孔至的軸向力：=1639 NB夾緊力的確定：分析工件夾具中的受力情況：切削力方向?yàn)榭椎妮S線方向，夾緊力垂直于切削力方向，由定位面與定位元件之間的摩擦力平衡切削軸向力，定位面板材料為鑄鐵，工件材料為鑄鐵，摩擦系數(shù)為0.5 。由文獻(xiàn)12公式52:式中為摩擦力，為靜摩