氣門搖臂軸支座的加工工藝及夾具設計【半精銑36mm下端面】【鉆φ11孔】【說明書+CAD】

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Key words: Bearing;Process analysis;Design of process flow;Design of clamp 1 前言 1.1 本設計的目的及內容 此次設計是在我們修完在大學里所有基礎課程及專業(yè)課程之后再進行的。本次設計是對大學期間所學各課程及相關的應用繪圖軟件的一次深入的綜合性的總復習，更是一次理論應用于實踐的訓練。其目的在于： 1） 鞏固我們在大學里所學的知識，也是對之前所學知識的綜合性的檢驗； 2） 加強我們查閱資料的能力，熟悉相關資料； 3） 樹立正確的設計思想，掌握設計方法，提高我們實際工作的能力； 4） 通過對支座的機械制造工藝設計，培養(yǎng)我們綜合、靈活應用所學知識去獨立地分析和解決機械加工工藝問題，初步具備設計中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力； 5） 提高學生調查研究、設計計算、理論分析、查閱資料及繪制圖樣等各方面的基本技能； 6） 通過零件圖，裝配圖的繪制，使我們對于AutoCAD繪圖軟件的使用能得到進一步的提高。 本次設計的主要內容為：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，而機械制造工藝規(guī)程編制及夾具設計是工廠機械技術人員的基本要求，“支座的加工工藝及夾具設計”選題來源于生產實際現場，具有較強的實際應用價值。該課題需設計人綜合運用大學所學課程去分析研究和解決工程設計中遇到的一些工程技術問題。 1.2課題背景知識 1.2.1零件作用 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的孔內裝一個減壓軸，用于降低汽缸內壓力，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11mm的孔用M10的螺桿與汽缸蓋相連，直徑3mm的孔用來排油，各部分尺寸零件圖中詳細標注。 1.2.2柴油機相關知識介紹 簡介柴油機是用柴油作燃料的內燃機。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，柴油機作為動力內燃機的一種，在社會的各個領域無處不在，工業(yè)、農業(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，人類對生活質量要求的提高，預示著人類對空氣質量的要求也在提高，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，現代的設計師們正在朝著設計出高效率，低排放，質量輕，生產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數量將不斷的增長，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數量也將是與日俱增，為了創(chuàng)造出更大的效益，設計出輕便，經久耐用，便于生產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。 2 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的孔內裝一個減壓軸，用于降低汽缸內壓力，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11mm的孔用M10的螺桿與汽缸蓋相連，直徑3mm的孔用來排油，各部分尺寸零件圖中詳細標注。 圖1 氣門搖臂軸支座零件圖 Fig1 The parts drawing of valve lock shaft bearings 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。[1]根據對零件圖的分析，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，根據零件的總體加工特性，36mm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需要選擇適當的加工方法來達到此孔加工的技術要求； （4）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，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?？偟目磥?，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孔，最后翻轉零件，深孔加工出的斜油孔。[2] 2.1.3 確定零件的生產類型 零件的生產類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地等）生產專業(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。生產類型一般可分為大量生產、成批生產和單件生產三種類型，不同的生產類型由著完全不同的工藝特征。零件的生產類型是按零件的年生產綱領和產品特征來確定的。生產綱領是指企業(yè)在計劃期內應當生產的產品產量和進度計劃。年生產綱領是包括備品和廢品在內的某產品年產量。零件的生產綱領N可按下式計算： N=Qm（1+a%）（1+b%） （1） 式中：N—零件的生產綱領； Q—產品的年產量（臺、輛/年）； m—每臺（輛）產品中該零件的數量（件/臺、輛）； a%—備品率，一般取2%~4%； b%—廢品率，一般取0.3%~0.7%； 根據上式就可以計算求得出零件的年生產綱領，再通過查表，就能確定該零件的生產類型。 根據本零件的設計要求，Q=10000臺，m=1件/臺，分別取備品率和廢品率3%和0.5%，將數據代入生產綱領計算公式得出N=10351件/年，零件質量為0.27kg， 根據《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類型為大批量生產。 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。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）零件的生產綱領 選擇毛坯的制造方法，只有與零件的生產綱領相適應，才能獲得最佳的經濟效益。生產綱領大時宜采用高精度和高生產率的毛坯制造方法，如模鍛及熔模鑄造等；生產綱領小時，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。 根據上述內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，前面已經確定零件的生產類型為大批量生產，可選擇砂型鑄造機器造型的鑄造方法，較大的生產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1 毛坯尺寸及機械加工總余量表 Table1 Blank dimensions and mechanical processing total surplus 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 下端面 前端面 后端面 前端面 后端面 2.6 2.6 2.6 2.6 2.2 2.2 4 4 4 4 4 4 2.2.3 設計毛坯圖 （1）確定鑄造斜度 根據《機械制造工藝設計簡明手冊》[4]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。[5] 2.2.4 繪制毛坯圖 圖2 氣門搖臂軸支座毛坯圖 Fig2 The blank figure of valve lock shaft bearing 2.3 選擇加工方法，制定工藝路線 2.3.1 定位基準的選擇 定位基準的選擇在工藝規(guī)程制定中直接影響到工序數目，各表面加工順序，夾具結構及零件的精度。 定位基準分為粗基準和精基準，用毛坯上未經加工的表面作為定位基準成為粗基準，使用經過加工表面作為定位基準稱為精基準。在制定工藝規(guī)程時，先進行精基準的選擇，保證各加工表面按圖紙加工出來，再考慮用什么樣的粗基準來加工精基準。 （1）粗基準的選擇原則 為保證加工表面與不加工表面之間的位置精度，則應以不加工表面為粗基準。若工件上有很多個不加工表面，應選其中與加工表面位置精度要求較高的表面為粗基準。 為保證工件某重要表面的余量均勻，應選重要表面為粗基準。 應盡量選光滑平整，無飛邊，澆口，冒口或其他缺陷的表面為粗基準，以便定位準確，夾緊可靠。 粗基準一般只在頭道工序中使用一次，應精良避免重復使用。 （2）精基準的選擇原則 “基準重合”原則 應盡量選擇加工表面的設計基準為定位基準，避免基準不重合引起的定位誤差。 “基準統(tǒng)一”原則 盡可能在多數工序中采用同一組精基準定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準變換產生的誤差，簡化夾具設計與制造。 “自為基準“原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應選該加工表面本身為精基準，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。 “互為基準“原則 當兩個表面相互位置精度及尺寸、形狀精度都要求較高時，可采用“互為基準”方法，反復加工。 所選的精基準應能保證定位準確、夾緊可靠、夾具簡單、操作方便。 根據上述定位基準的選擇原則，分析本零件，根據氣門搖臂軸支座零件圖，本零件時帶有孔的形狀比較簡單的零件，孔、孔以及孔均為零件設計基準，均可選為定位基準，而且孔和孔設計精度較高（亦是裝配基準和測量基準），工序將安排這兩個孔在最后進行，為遵循“基準重合”原則，因此選擇先進行加工的孔和加工后的36mm下底面作為精基準，在該零件需要加工的表面中，由于外圓面上有分型面，表面不平整有飛邊等缺陷，定位不可靠，應選外圓端面及未加工的36mm下端面為粗基準。[6] 2.3.2 零件的表面加工方法的選擇 根據本零件圖上所標注的各加工表面的技術要求，查《機械制造工藝設計簡明手冊》表1.4-7，表1.4-8，通過對各加工表面所對應的各個加工方案的比較，最后確定本零件各加工表面的加工方法如下表： 表2 氣門搖臂軸支座各加工表面方案 Table2 The scheme of each processing surface of valve lock shaft bearings 需加工表面 尺寸精度等級 表面粗糙度Ra/ 加工方案 上端面 36mm下端面 前端面 后端面 前端面 后端面 通孔 偏內孔 通孔 通孔 IT14 IT12 IT11 IT11 IT14 IT14 IT14 IT14 IT18 IT18 12.5 6.3 3.2 3.2 12.5 12.5 12.5 12.5 1.6 1.6 粗銑 粗銑→半精銑 粗銑→半精銑 粗銑→半精銑 粗銑 粗銑 鉆 鉆 鉆→擴→粗鉸→精鉸 鉆→擴→粗鉸→精鉸 2.3.3 加工階段的劃分 本零件氣門搖臂軸支座加工質量要求較高，可將加工階段分為粗加工，半精加工幾個階段。 在粗加工階段，首先將精基準備好，也就是先將36mm下端面和通孔加工出來，使后續(xù)的工序都可以采用精基準定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗銑粗基準上端面、外圓前后端面、外圓前后端面，在半精加工階段，完成對外圓前后端面的半精銑，鉆→擴→粗鉸→精鉸出通孔和通孔，并鉆出偏內孔。 2.3.4 工序的集中與分散 本零件采用工序集中原則安排零件的加工工序。本零件氣門搖臂軸支座的生產類型為大批量生產，可以采用各種機床配以專用工具、夾具、以提高生產率；而且運用工序集中原則使工件的裝夾次數少，不但可縮短輔助時間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對位置精度要求。[7] 2.3.5 工序順序的安排 （1）機械加工順序 遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準，即在前面加工階段先加工36mm下端面以及通孔。 遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 遵循“先主后次”原則，先加工主要表面和外圓前后端面，通孔，通孔，后加工次要表面偏內孔。 遵循“先面后孔”原則，先加工36mm下端面，上端面，后加工通孔；先加工和外圓前后端面，后加工通孔，通孔。 （2）熱處理工序 機械加工前對鑄件毛坯進行時效處理，時效處理硬度HBS187-220,時效處理的主要目的是消除鑄件的內應力，穩(wěn)定組織和尺寸，改善機械性能，這樣可以提高毛坯進行加工的切削性能。 （3）輔助工序 毛坯鑄造成型后，應當對鑄件毛坯安排清砂工序，并對清砂后的鑄件進行一次尺寸檢驗，然后再進行機械加工，在對本零件的所有加工工序完成之后，安排去毛刺、清洗、終檢工序。[8] 2.3.6 確定工藝路線 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： 圖3 定位面,加工面代號指示圖 Fig3 The indiacator diagram of position surface 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：以加工后的內孔表面H，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Ⅹ：以加工后的內孔表面H，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，鉆偏內孔； 工序Ⅻ：鉗工去毛刺，清洗； 工序ⅩⅢ：終檢。 2.3.7 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； 機床的生產率應與工件的生產類型相適應； 還應與現有的設備條件相適應。 （2）夾具的選擇 本零件的生產類型為大批量生產，為提高生產效率，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、生產率及經濟性等。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 量具主要根據生產類型和所檢驗的精度來選擇。在單件小批量生產中應采用通用量具，在大批量生產中則采用各種量規(guī)和一些高生產率的專用量具。[9] 查《機械制造工藝設計簡明手冊》所選擇的加工工藝裝備如下表所示： 表3 氣門搖臂軸支座加工工藝裝備選用 Table3 The choose of processing technology and equipment of valve lock shaft bearing 工序號 機床設備 刀具 量具 工序Ⅰ 鑄 工序Ⅱ 檢 工序Ⅲ 熱處理 工序Ⅳ 銑 工序Ⅴ 銑 工序Ⅵ 鉆 工序Ⅶ 銑 工序Ⅷ 銑 工序Ⅸ 鉆 工序Ⅹ 鉆 工序Ⅺ 鉆 工序Ⅻ 鉗 工序ⅩⅢ 檢 臥式銑床X61 臥式銑床X61 立式鉆床Z525 臥式銑床X61 臥式銑床X61 Z3025鉆床 Z3025鉆床 立式鉆床Z525 硬質合金端銑刀 硬質合金端銑刀 直柄麻花鉆11 硬質合金端銑刀 硬質合金端銑刀 麻花鉆、擴鉆、機用鉸刀 麻花鉆、擴鉆、機用鉸刀 直柄麻花鉆 游標卡尺 游標卡尺 游標卡尺 游標卡尺 游標卡尺 卡尺、塞規(guī) 游標卡尺 游標卡尺 內徑千分尺，塞規(guī) 內徑千分尺，塞規(guī) 塞規(guī) 游標卡尺 內徑千分尺、游標卡尺、塞規(guī) 2.3.8 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》表2-28，表2-35，并綜合對毛坯尺寸以及已經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4 機械加工工序間加工余量表 Table4 The table of mechanical processing of machining allowance between production processes 工序號 工步號 工步內容 加工余量/mm 工序Ⅳ 工序Ⅴ 工序Ⅵ 工序Ⅶ 工序Ⅷ 工序Ⅸ 工序Ⅹ 工序Ⅺ 1 1 2 1 1 2 3 1 2 3 1 2 3 4 1 2 3 4 1 粗銑上端面A 粗銑36mm下底面C 半精銑36mm下底面C 鉆通孔 粗銑前端面F 粗銑前端面I 半精銑前端面F 粗銑后端面J 粗銑后端面G 半精銑后端面G 鉆的通孔 擴孔至 粗鉸至 精鉸至 鉆通孔 擴孔至 粗鉸至 精鉸至 鉆偏內孔 4 3 1 11 3 4 1 4 3 1 17 0.85 0.09 0.06 15 0.85 0.10 0.05 3 2.3.9 切削用量以及基本時間定額的確定 工序Ⅳ 粗銑上端面A （1）切削深度 ； （2）進給量的確定 此工序選擇YG6硬質合金端銑刀，查表選擇硬質合金端銑刀的具體參數如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齒數z=10，根據所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,查《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-146，得取fz=0.20mm/r ； （3）切削速度的確定 根據所知的工件材料為HT200,硬度HBS187-220，根據《機械加工工藝師手冊》[10]表30-23，選擇切削速度=65m/min； 計算主軸轉速，查《機械制造基礎課程設計基礎教程》表4-18得n=255r/min，然后計算實際； （4）基本時間的確定 銑削常用符號如下： z—銑刀齒數； —銑刀每齒的進給量，mm/z； —工作臺的水平進給量，mm/min； —工作臺的進給量，mm/min，； —銑削寬度，mm； —銑削深度，mm； d—銑刀直徑，mm。 查《機械制造技術基礎課程設計指南》表2-28得此工序機動時間計算公式： （2） 根據銑床的數據，主軸轉速n=255r/min，工作臺進給量=， 根據機床說明書取=480mm/min；切削加工面L=22mm， 根據《機械加工工藝師手冊》[10]，表30-9查得=7， 。 工序Ⅴ 加工36mm下端面 1）工步一 粗銑36mm下底面C （1）切削深度 ； （2）進給量的確定 此工序選擇YG6硬質合金端銑刀，查表選擇硬質合金端銑刀的具體參數如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齒數z=10，根據所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,查《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-146，得 取fz=0.20mm/r ； （3）切削速度的確定 根據所知的工件材料為HT200,硬度HBS187-220，根據《機械加工工藝師手冊》[10]表30-23，選擇切削速度=65m/min，計算主軸轉速，查《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表4-18得n=255r/min，然后計算實際； （4）基本時間的確定 根據銑床的數據，主軸轉速n=255r/min，工作臺進給量=， 根據機床說明書取=480mm/min；切削加工面L=36mm， 根據《機械加工工藝師手冊》[10]，表30-9查得=7， 。 2）工步二 半精銑36mm下底面C （1）切削深度 ； （2）進給量的確定 此工序選擇YG8硬質合金端銑刀，查表選擇硬質合金端銑刀的具體參數如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齒數z=10，根據所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,取fz=0.10mm/r， ； （3）切削速度的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-157 =124m/min，計算主軸轉速，查《機械制造技術基礎課程設計指導教程》機床主軸轉速表，確定n=490r/min，再計算實際切削速度； （4）基本時間的確定 根據銑床的數據，主軸轉速n=490r/min，工作臺進給量=， 根據機床說明書取=480mm/min；切削加工面L=36mm， 根據《機械加工工藝師手冊》[10]，表30-9查得=7， 。 工序Ⅵ 鉆通孔 （1）切削深度 ； （2）進給量和切削速度的確定 選硬質合金鉆頭直柄麻花鉆，鉆頭參數如下：，查《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-134，，取，，取； 根據上面數據，計算主軸轉速，查立式鉆床Z525主軸轉速表，取n=1360r/min，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》表2-26，查得鉆削機動時間計算公式，，，=（1~ 4），鉆孔深度，，，所以。 工序Ⅶ 粗銑以及半精銑端面 1）工步一 粗銑前端面F （1）切削深度 ； （2）進給量的確定 此工序選擇YG6硬質合金端銑刀，查表選擇硬質合金端銑刀的具體參數如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齒數z=10，根據所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,查《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-146，得 取fz=0.20mm/r ； （3）切削速度的確定 根據所知的工件材料為HT200,硬度HBS187-220，根據《機械加工工藝師手冊》[10]表30-23，選擇切削速度=65m/min； 計算主軸轉速，查《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表4-18得n=255r/min，然后計算實際； （4）基本時間的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指南》表2-28得此工序機動時間計算公式： （3） 根據銑床的數據，主軸轉速n=255r/min，工作臺進給量=， 根據機床說明書取=480mm/min；切削加工面L=28mm， 根據《機械加工工藝師手冊》[10]，表30-9查得=7， 。 2）工步二 粗銑前端面I （1）切削深度 ； （2）進給量的確定 此工序選擇YG6硬質合金端銑刀，查表選擇硬質合金端銑刀的具體參數如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齒數z=10，根據所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,查《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-146，得 取fz=0.20mm/r ； （3）切削速度的確定 根據所知的工件材料為HT200,硬度HBS187-220，根據《機械加工工藝師手冊》[10]表30-23，選擇切削速度=65m/min。計算主軸轉速，查《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表4-18得n=255r/min，然后計算實際； （4）基本時間的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指南》表2-28得此工序機動時間計算公式： （4） 根據銑床的數據，主軸轉速n=255r/min，工作臺進給量=， 根據機床說明書取=480mm/min；切削加工面L=26mm， 根據《機械加工工藝師手冊》[10]，表30-9查得=7， 。 3）工步三 半精銑前端面F （1）切削深度 ； （2）進給量的確定 此工序選擇YG6硬質合金端銑刀，查表選擇硬質合金端銑刀的具體參數如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齒數z=10，根據所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,查《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-146，得 取fz=0.20mm/r ； （3）切削速度的確定 根據所知的工件材料為HT200,硬度HBS187-220，根據《機械加工工藝師手冊》[10]表30-23，選擇切削速度=65m/min。計算主軸轉速，查《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表4-18得n=255r/min，然后計算實際； （4）基本時間的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指南》表2-28得此工序機動時間計算公式： （5） 根據銑床的數據，主軸轉速n=255r/min，工作臺進給量=， 根據機床說明書取=480mm/min；切削加工面L=28mm， 根據《機械加工工藝師手冊》[10]，表30-9查得=7， 。 工序Ⅷ 粗銑以及半精銑端面 1）工步一 粗銑后端面J （1）切削深度 ； （2）進給量的確定 此工序選擇YG6硬質合金端銑刀，查表選擇硬質合金端銑刀的具體參數如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齒數z=10，根據所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,查《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-146，得 取fz=0.20mm/r ；[11] （3）切削速度的確定 根據所知的工件材料為HT200,硬度HBS187-220，根據《機械加工工藝師手冊》表30-23，選擇切削速度=65m/min，計算主軸轉速，查《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表4-18得n=255r/min，然后計算實際； （4）基本時間的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指南》表2-28得此工序機動時間計算公式： （6） 根據銑床的數據，主軸轉速n=255r/min，工作臺進給量=， 根據機床說明書取=480mm/min；切削加工面L=26mm， 根據《機械加工工藝師手冊》，表30-9查得=7， 。 2）工步二 粗銑后端面G （1）切削深度 ； （2）進給量的確定 此工序選擇YG6硬質合金端銑刀，查表選擇硬質合金端銑刀的具體參數如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齒數z=10，根據所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,查《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-146，得 取fz=0.20mm/r ； （3）切削速度的確定 根據所知的工件材料為HT200,硬度HBS187-220，根據《機械加工工藝師手冊》[10]表30-23，選擇切削速度=65m/min。計算主軸轉速，查《機械制造技術基礎課程設計指導教程》表4-18得n=255r/min，然后計算實際； （4）基本時間的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指南》表2-28得此工序機動時間計算公式： （7） 根據銑床的數據，主軸轉速n=255r/min，工作臺進給量=， 根據機床說明書取=480mm/min；切削加工面L=28mm， 根據《機械加工工藝師手冊》，表30-9查得=7， 。 3）工步三 半精銑后端面G （1）切削深度 ； （2）進給量的確定 此工序選擇YG6硬質合金端銑刀，查表選擇硬質合金端銑刀的具體參數如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齒數z=10，根據所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,查《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-146，得 取fz=0.20mm/r ； （3）切削速度的確定 根據所知的工件材料為HT200,硬度HBS187-220，根據《機械加工工藝師手冊》表30-23，選擇切削速度=65m/min。計算主軸轉速，查《機械制造基礎課程設計基礎教程》表4-18得n=255r/min，然后計算實際； （4）基本時間的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指南》表2-28得此工序機動時間計算公式： （8） 根據銑床的數據，主軸轉速n=255r/min，工作臺進給量=， 根據機床說明書取=480mm/min；切削加工面L=28mm， 根據《機械加工工藝師手冊》，表30-9查得=7， 。 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 根據此孔最終要求的表面粗糙度的要求，確定鉆頭為硬質合金直柄麻花鉆，查表選擇如下參數鉆頭：，查表《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-134，查得，，取，查得，，根據以上數據計算主軸轉速，查《機械加工工藝師手冊》表10-2，查Z3025鉆床主軸轉速表，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》表2-26，查得鉆削機動時間計算公式，，，=（1~4），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》表5-87，確定擴孔鉆為YG8硬質合金直柄麻花鉆，選，查《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-128，查得，取，再查《機械加工工藝師手冊》[10]表28-33，確定； 根據以上數據計算主軸轉速，，查《機械加工工藝師手冊》[10]表10-2，查Z3025鉆床主軸轉速表，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》表2-26，得擴孔，鉸孔工序下的機動時間計算公式： （9） ，，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》表5-93，確定鉆頭為硬質合金直柄機用鉸刀，參數如下，查《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-136，查得進給量，取，因為此工步為粗鉸，查得，??； 根據以上數據計算主軸轉速，查《機械加工工藝師手冊》表10-2，查Z3025鉆床主軸轉速表，取，再根據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》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，。[12] 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》表5-93，確定鉆頭為硬質合金直柄機用鉸刀，參數如下，查《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-136，查得進給量，取，因為此工步為精鉸，查得，?。? 根據以上數據計算主軸轉速，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，再根據主軸轉速計算實際的切削速度；[13] （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》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，。 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 根據此孔最終要求的表面粗糙度的要求，確定鉆頭為硬質合金直柄麻花鉆，查表選擇如下參數鉆頭：，查表《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-134，查得，，取，查得，； 根據以上數據計算主軸轉速，查《機械加工工藝師手冊》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》表2-26，查得鉆削機動時間計算公式，，，=（1~4），鉆孔深度，，，見《機械加工工藝師手冊》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》表5-87，確定擴孔鉆為YG8硬質合金直柄麻花鉆，選，查《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-128，查得，取，再查《機械加工工藝師手冊》表28-33，確定； 根據以上數據計算主軸轉速，，查《機械加工工藝師手冊》表10-2，查Z3025鉆床主軸轉速表，取，再計算實際切削速度；[14] （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》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》表5-93，確定鉆頭為硬質合金直柄機用鉸刀，參數如下，查《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-136，查得進給量，取，因為此工步為粗鉸，查得，??； 根據以上數據計算主軸轉速，查《機械加工工藝師手冊》表10-2，查Z3025鉆床主軸轉速表，取，再根據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》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，。 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》表5-93，確定鉆頭為硬質合金直柄機用鉸刀，參數如下，查《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-136，查得進給量，取，因為此工步為精鉸，查得，取； 根據以上數據計算主軸轉速，查《機械加工工藝師手冊》表10-2，查Z3025鉆床主軸轉速表，取，再根據主軸轉速計算實際的切削速度；[15] （3）基本時間的確定 查《機械制造技術基礎課程設計指南》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， 。 工序Ⅺ 鉆偏內孔 （1）切削深度； （2）進給量和切削速度的確定 根據此孔最終要求的表面粗糙度的要求，確定鉆頭為硬質合金直柄麻花鉆，查表選擇如下參數鉆頭：，查表《機械制造技術基礎課程設計指南》表5-134，查得，，取，查得，，根據以上數據計算主軸轉速，查Z525立式鉆床主軸轉速表，[16]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》表2-26，查得鉆削機動時間計算公式，，，=（1~4），鉆孔深度，，，見《機械加工工藝師手冊》表28-42，所以。 3 支座專用夾具的設計 為了提高勞動生產率，保證加工質量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。經過分析并與指導老師協(xié)商，決定設計第Ⅴ，Ⅸ道工序——加工半精銑36mm下端面夾具設計和孔加工夾具設計，本夾具將用于Z3025鉆床，刀具為直柄麻花鉆，擴鉆，機用鉸刀。[17] 3.1 半精銑36mm下端面夾具設計 3.1.1確定定位方案，選擇定位元件 以粗銑后的Φ22上端面以及Φ28外圓上端面定位，粗銑36mm下底面C，半精銑36mm下底面C。根據我們所選擇的工序來詳細觀察零件圖，根據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。分析可以用一塊支撐板和兩個支撐釘垂直定位，然后用單螺旋夾緊機構夾緊，共限制5個自由度。 定位誤差分析：兩個垂直平面定位，則：△（A）=0.01+0.03=0.04<0.2，△（B）=0，△（C）=0，因此，定位精度足夠。 3.1.2 選擇對刀裝置 根據加工要求采用圓形對刀塊（GB2240-80），用于加工單一平面時對刀；塞尺符合CB2240-80，基本尺寸及偏差20-0.014mm。 3.1.3 確定夾緊機構 在機械加工工藝設計中，已經確定氣門搖臂軸支座的生產類型為大批量生產，根據零件加工的實際情況，在此工序夾具中選擇單螺旋夾緊機構夾緊工件，這樣可以保證夾緊的可靠。具體機構圖如下： 圖4 單螺旋夾緊機構 Fig4 The clamping institutings of single spiral 3.2 孔加工夾具設計 3.2.1 定位基準的選擇 根據圖紙要求，為保證加工質量，工序基準應與設計基準相同。選擇底面作為基準。工序基準面是底平面，定位面為環(huán)形凸臺面，限制3個自由度，孔采用定位銷定位，由于通過孔夾緊，定位銷與夾緊拉桿做成整體。限制兩個自由度，還有一個繞孔軸線旋轉自由度，采用定位板，除限制自由度達到完全定位外，還能提高夾具系統(tǒng)剛性。 3.2.2 導向裝置的確定 導向裝置的設計：導向裝置主要是鉆模板，導向元件是鉆套，加工中需要鉆→擴→鉸3個工步，為減少裝夾時間，減少輔助時間，鉆套選擇快換鉆套，鉆套與鉆模板連接需要有襯套。當需要換鉆套時，只需要將鉆套逆時針旋轉到鉆套的削平邊，即可以取出鉆套。如下圖： 圖5 鉆模板 Fig5 Drill template 3.2.3 確定夾緊機構 根據夾緊力方向的原則 （1）夾緊力的作用方向不應破壞工件的既定位置； （2）夾緊力的作用方向應使所需夾緊力盡可能?。? （3）夾緊力的作用方向應使工件的夾緊變形最小。 根據夾緊力作用點的原則 （1）夾緊力作用點應正對夾具定位支撐元件或位于支撐元件所形成的穩(wěn)定受力區(qū)域內，以免工件產生位移和偏轉； （2）夾緊力作用點應在工件剛性較好的部位上，以使夾緊變形盡可能少，有時可采用增大工件受力面積或合理布局夾緊點位置等措施來實現； （3）夾緊力作用點應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，防止加工過程產生振動。[19] 根據以上要求，考慮加工零件的特點及定位方式，確定加緊方式，通過前面工序加工出的Φ11孔用拉桿夾緊，方向為水平向右，這樣能保證主要定位基準面與定位元件的良好接觸。如下圖： 圖6 夾緊拉桿圖 Fig6 The figure of clamping bars 3.2.4 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