凸輪軸支撐軸頸車床進(jìn)行夾具設(shè)計(含全套CAD圖紙)
凸輪軸支撐軸頸車床進(jìn)行夾具設(shè)計(含全套CAD圖紙),凸輪軸,支撐,支持,軸頸,車床,進(jìn)行,夾具,設(shè)計,全套,cad,圖紙
摘 要
我的畢業(yè)設(shè)計課題是汽車凸輪軸加工工藝及夾具設(shè)計,凸輪軸對其工作要求、部分精度較高,如軸上的油孔的加工、支撐軸頸的加工等。凸輪軸的工藝過程,我們盡量做到清晰明了,在保證表達(dá)清楚的基礎(chǔ)上,盡量做到簡練。仔細(xì)分析凸輪軸零件加工技術(shù)要求及加工精度后,合理確定毛坯類型,經(jīng)過查閱相關(guān)參考書、手冊、圖表、標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)資料,確定各工序的定位基準(zhǔn)、機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差,最終制定出凸輪軸零件的加工工序卡片,要求年產(chǎn)量為4000件。在此設(shè)計中,熟悉了機(jī)械制造、機(jī)械設(shè)計課程中的基本理論,正確解決一個零件加工時的定位、夾緊、工藝路線的擬定以及工藝尺寸的確定等問題。在此,我們設(shè)計了兩套夾具,一套為凸輪軸油孔鉆床的夾具,一套為凸輪軸支撐軸頸車床的夾具,并進(jìn)行了一些機(jī)構(gòu)的設(shè)計,如分度機(jī)構(gòu)、頂尖機(jī)構(gòu)等,還借用了機(jī)床端蓋、手輪等大量通用件,既有利于加工,又節(jié)省不少力氣。其中,夾具設(shè)計需要保證被加工面的位置精度;減少輔助時間,提高生產(chǎn)效率;擴(kuò)大機(jī)床的使用范圍;實現(xiàn)工件的裝夾加工并減輕勞動強(qiáng)度,改善工作條件,保證生產(chǎn)安全。 優(yōu)化傳統(tǒng)凸輪軸加工的工藝路線,減少生產(chǎn)環(huán)節(jié)以及合理布置凸輪軸生產(chǎn)線,提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本。改進(jìn)加工專用夾具,改善凸輪軸加工質(zhì)量,提高凸輪軸使用壽命。
關(guān)鍵詞:凸輪軸;鉆床夾具;車床夾具;分度機(jī)構(gòu)
引言
畢業(yè)設(shè)計是大學(xué)生在校期間的最后的關(guān)鍵所在,它既是對所學(xué)知識的一次全面性考查,也是我們真正動手、模擬真實環(huán)境下的設(shè)計過程,這就使我們對本專業(yè)的設(shè)計工作有一次更深刻的認(rèn)識,從而為今后的工作奠定扎實的基礎(chǔ)。
為了切實地做好畢業(yè)設(shè)計,我經(jīng)過查閱相關(guān)參考書、手冊、圖表、標(biāo)準(zhǔn)等技術(shù)資料和教科書等工具書,編寫了這套夾具設(shè)計說明書。它通過工藝規(guī)程的設(shè)計,進(jìn)一步的明確了凸輪軸零件的加工工序。通過編寫夾具設(shè)計說明書,進(jìn)一步闡明了設(shè)計思路,鞏固了所學(xué)的機(jī)械制造、機(jī)械設(shè)計課程中的基本理論知識。本次設(shè)計編制了一套中批生產(chǎn)的工藝規(guī)程。簡單實用的夾具設(shè)計更體現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)在設(shè)計中的重要地位。
設(shè)計工作是一項細(xì)致、艱苦、復(fù)雜、涉及面十分廣泛的工作,它不僅鞏固了所學(xué)的知識,還使我熟練使用AutoCAD、SolidWorks等計算機(jī)輔助設(shè)計軟件以及Office系列辦公軟件,從而提高和鍛煉了我的計算能力、繪圖能力等綜合能力。但是由于我學(xué)時和水平有限,設(shè)計中難免存在一些缺點和錯誤,在此,懇請各位老師批評指正
設(shè)計者:趙斌
2015.02
1 零件的功用與結(jié)構(gòu)分析
1.1零件的功用
在汽車發(fā)動機(jī)的各個零件及機(jī)構(gòu)中,配氣機(jī)構(gòu)是非常重要的,配氣機(jī)構(gòu)必須根據(jù)發(fā)動機(jī)氣缸內(nèi)所發(fā)生的工作過程,保證正確地打開和關(guān)閉氣門。而凸輪軸是配氣機(jī)構(gòu)中最重要、最關(guān)鍵的零件,它決定著氣門的升程曲線和氣門開關(guān)時刻,從而直接影響發(fā)動機(jī)的進(jìn)排氣量,影響發(fā)動機(jī)的動力性、經(jīng)濟(jì)性和排放性。同時,凸輪軸還驅(qū)動分電器、汽油泵等輔助裝置。
1.2凸輪軸的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求
1.2.1凸輪軸的結(jié)構(gòu)特點
各種發(fā)動機(jī)凸輪軸的結(jié)構(gòu)基本差不多,主要差別是凸輪軸的數(shù)量、形狀和位置不同,其中以四缸、六缸、八缸發(fā)動機(jī)的凸輪軸用的最多。就結(jié)構(gòu)特點而言,凸輪軸包括支承軸頸、進(jìn)排氣凸輪、偏心輪、驅(qū)動發(fā)動機(jī)輔助裝置的齒輪和正時齒輪軸頸等幾部分。凸輪軸剛性差、易變形、精度高、加工難度大。
凸輪軸的主體是一根與汽缸組長度相同的圓柱形棒體。上面套有若干個凸輪,用于驅(qū)動氣門。
凸輪的側(cè)面呈雞蛋形。其設(shè)計的目的在于保證汽缸充分的進(jìn)氣和排氣,具體來說就是在盡可能短的時間內(nèi)完成氣門的開、閉動作。
1.2.2各種凸輪軸的技術(shù)要求
1)支承軸頸的尺寸精度及各支承軸頸間的同軸度;
2)鍵槽的尺寸和位置精度;
3)止推面相對于支承軸頸軸線的垂直度;
4)凸輪基圓的尺寸精度和相對于支承軸頸軸線的同軸度;
5)凸輪的周向位置精度(相位角);
6)凸輪的形狀精度(曲線升程)等。
凸輪軸是內(nèi)燃機(jī)配氣系統(tǒng)中關(guān)鍵的零件之一,整個配氣機(jī)構(gòu)是由凸輪軸驅(qū)動的,凸輪的設(shè)計對整個配氣系統(tǒng)的性能起著決定性的作用。凸輪軸剛性差、易變形;精度高,加工難度大;因此,對于凸輪軸的設(shè)計、加工、選材、加工工藝等都提出了許多要求。其主要的技術(shù)要求如表1.1表述。
表1.1 凸輪軸的技術(shù)要求
主要項目
一般性要求
支撐軸承
尺寸(mm)
表面粗糙度(μm)
圓柱度(mm)
IT5~IT6
0.4
5級精度
0.4
0.06
0.02
±30′
凸輪軸表面粗糙度(mm)
中間軸頸相對于兩端軸頸的跳動(mm)
相鄰兩軸頸的徑向跳動(mm)
凸輪軸對稱中心平面對正時齒輪鍵槽中心平面
或定位銷軸線的角度偏差(′)
1.2.3以發(fā)動機(jī)該凸輪軸為例具體說明
1)支承軸頸
兩個支承軸頸的外圓尺寸φ82 mm表面粗糙度Ra≤0.4 μm.。
2)凸輪
1,2,4,5位的凸輪基圓尺寸R50±0.2,3,6位的凸輪基圓尺寸R45±0.02,表面粗糙度Ra≤0.8 μm。
3)支撐軸頸
凸輪軸支撐軸頸尺寸為φ76mm。
4)軸上油壁孔
軸上油壁孔尺寸為φ8 mm。
2 生產(chǎn)類型的確定
根據(jù)設(shè)計任務(wù)書所給定的原始資料來確定生產(chǎn)類型。設(shè)計任務(wù)書給出的資料顯示并按車間的工作情況及工件的重量可知,按產(chǎn)量可分單位生產(chǎn)、小批量生產(chǎn)、中批量生產(chǎn)及大批量生產(chǎn)。由《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表15-5查 零件重48KG<100KG,且年產(chǎn)量為4000件,屬于中批量生產(chǎn)。
根據(jù)該生產(chǎn)特性可以初步確定零件的機(jī)械加工工藝過程,由于中批量生產(chǎn),一般采用高效機(jī)床和專用機(jī)床;對刀具一般采用通用刀具,也可以根據(jù)工廠實際情況采用專用刀具;量具采用專用量具;夾具使用專用夾具及輔助夾具來提高生產(chǎn)率,同時節(jié)省了人力、物力,達(dá)到經(jīng)濟(jì)可行的目的。
3 確定毛坯的種類
在制定工藝規(guī)程時,正確的選擇毛坯具有重要意義。它不僅影響毛坯的制造工藝設(shè)備及制造費用,還影響零件的機(jī)加工工藝,設(shè)備和刀具的消耗及工時訂額。正確的選用毛坯需要毛坯制造和機(jī)加工工藝人員緊密配合,兼顧冷熱加工兩個方面的要求。
由于發(fā)動機(jī)工作時,凸輪軸承受氣門開啟的周期性沖擊載荷。所以,要求凸輪軸和支承軸頸表面應(yīng)耐磨,凸輪軸本身應(yīng)具有足夠的韌性和剛性。為此,凸輪軸的主要工作表面需經(jīng)熱處理。
對于凸輪軸材料目前國內(nèi)外主要選用鑄鐵(冷硬鑄鐵,可淬硬鑄鐵,球墨鑄鐵)和鋼(中碳鋼,滲碳鋼)。
在國外,冷硬鑄鐵凸輪軸多用于凸輪承受隨動件高負(fù)荷的場合,這在英國較為普遍,可淬硬的低合金鑄鐵凸輪軸多用于凸輪承受隨動件低負(fù)荷的場合,這在美國較為普遍,高合金鑄鐵和特殊合金鑄鐵凸輪軸則多用于高速發(fā)動機(jī)。
對于鋼凸輪軸,一般是選用中碳鋼和滲碳鋼經(jīng)熱模鍛制坯。
就毛坯精度來說,鑄件的精度明顯的高于鍛件。目前,國內(nèi)外普遍趨向于精鑄和精鍛。
鑒于此,該凸輪軸選用50Mn材料毛坯由精鍛而成。
4 機(jī)械加工工藝路線的擬定
機(jī)械加工工藝規(guī)程的制定,可分為兩大步驟1)擬定零件的加工工藝路線;2)確定每道工序的工序尺寸、所用設(shè)備和工藝裝備及切削用量和工時定額。
4.1 加工工藝路線的分析
在凸輪軸的加工過程中的加工精度,其中受兩個主要因素的影響:
1)變形
從細(xì)長角度來說,突出的問題就是工件本身的剛度低。切削加工時產(chǎn)生較大的受力變形,其表面余應(yīng)力也會影響其變形,尤其在加工凸輪時,這種變形更為顯著。另一方面,采用材料為鋼的凸輪軸在主要工作表面精加工產(chǎn)生變形。
凸輪軸在加工過程中的變形,不僅影響到后工序加工的余量分配是否均勻,而且變形過大會導(dǎo)致后續(xù)加工無法進(jìn)行,甚至造成中途報廢。凸輪軸加工后的變形,將直接影響到裝配后凸輪軸的使用性能。
因此,在安排其工藝過程時,必須針對工件變形這一特點采取必要的措施,不僅要把各主要表面的精度加工工序分開,以使粗加工事故時產(chǎn)生的變形在半精加工中得修正,半精加工的變形在精加工中也得以修正。
2)加工難度大
從形狀復(fù)雜角度來講,突出的問題就是凸輪的表面的加工。對于這些表面,不僅有尺寸精度要求,還有形狀位置要求。如采用普通的加工設(shè)備和一般表面常規(guī)的加工方法,顯然是無法保證其加工質(zhì)量和精度。
例如對凸輪的加工,從滿足使用要求的角度來講,既要求其相位角準(zhǔn)確又要求凸輪曲線的行程滿足氣門開啟和關(guān)閉時升降過程的運動為規(guī)律,但要注意到凸輪曲線上的各點相對其轉(zhuǎn)的中心是變化的。當(dāng)試用一般的靠模機(jī)加工時,由于加工半徑的變化,勢必引起切削速度與切削力的變化,這樣將會使加工后的凸輪曲線產(chǎn)生形狀誤差,從而影響凸輪的使用性能。
4.1.1 凸輪加工工藝分析
定位基準(zhǔn)的選擇一般常規(guī)的方法是采用兩頂尖作為軸類零件的定位基準(zhǔn)。這樣避免了工件在多次裝夾具中固定基準(zhǔn)的轉(zhuǎn)換而引起的誤差,也可以作為后續(xù)工序的定位基準(zhǔn),即符合“基準(zhǔn)同意”的原則。
1)粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)的選擇是否合理,不僅關(guān)系到工件的裝夾是否方便、可靠,也關(guān)系到精加工中能否保證加工精度。該凸輪軸加工中粗基準(zhǔn)是銑兩端面并打中心孔時定位基準(zhǔn)的選擇,其目的是加工出后續(xù)工序的精基準(zhǔn)。為保證后續(xù)工序余量均勻,選用支承軸頸的毛坯外圓柱面及一個側(cè)面作為定位基準(zhǔn)。
2)精基準(zhǔn)的選擇
在凸輪軸的加工過程中,精基準(zhǔn)選擇有下面兩種情況:
對于各支承軸頸、外圓表面的粗加工、半精加工、精加工均以兩頂尖孔作為精基準(zhǔn)進(jìn)行定位的;鉆孔時以兩支承軸頸作為基準(zhǔn)進(jìn)行定位。
4.1.2 加工階段的劃分與工序順序的安排
1)加工階段的劃分
由于凸輪軸的加工精度較高,整個加工不可能在一個工序內(nèi)全部完成。為了利于逐步達(dá)到加工要求,必須把整個工藝過程分幾個階段。
傳統(tǒng)加工工藝一般分成以下幾個階段:
粗加工(粗車軸頸、凸輪等)→半精加工(粗磨軸頸、凸輪等)→精加工(精磨軸頸、凸輪等)→光整加工(拋光軸頸、凸輪)。
現(xiàn)代加工工藝過程:
一般只有粗加工(車軸頸、銑凸輪等)→精加工(精磨軸頸、凸輪)→光整加工(拋光軸頸、凸輪)三個階段,在保證零件加工質(zhì)量的同時,大大地提高了生產(chǎn)效率,降低了生產(chǎn)制造成本。
該凸輪軸加工分為以下三個階段:粗加工階段包括車各支承軸頸、車凸輪鉆通孔、鉆法蘭盤孔;半精加工階段包括凸輪軸外形的初磨;精加工階段包括凸輪外形、支承軸頸的二次磨削。
2)工序順序的安排
對于凸輪、支承軸頸,是按車——初磨——精磨的順序加工的。各表面加工順序從粗到精,且主要表面與次要表面加工工序相互交叉進(jìn)行,而從整體上說又符合“先粗后精”的原則。
4.1.3凸輪形面的加工
在凸輪軸的加工中,最重要同時難度最大的是凸輪形面的加工。該形面的加工方法目前主要有車削和磨削兩種。
凸輪形面的粗加工目前在國內(nèi)主要是凸輪軸車床車削加工,也有采用銑削加工和磨削加工的。如采用雙靠模凸輪軸磨床,機(jī)床有兩套靠模,當(dāng)砂輪直徑在一定范圍內(nèi)時,使用第一個靠模來工作。當(dāng)砂輪磨損到一定程度時,靠模自動轉(zhuǎn)換,使用第二個靠模來工作。該磨床通過對砂輪直徑的控制來提高凸輪外形的精度,不僅提高了凸輪形面的加工精度,也使砂輪的利用更經(jīng)濟(jì)、合理。
發(fā)動機(jī)凸輪軸毛坯采用精鑄的方法制造,毛坯精度較高,切削量小,故采用磨削的加工工藝,簡化了凸輪形面的加工。凸輪形面的加工采用磨削的方法,在凸輪磨床上完成粗磨及精磨的加工。工件安裝在兩頂尖之間并以鍵槽做軸向定位,在支承軸頸處安裝輔助支承保證凸輪形面的加工精度。發(fā)動機(jī)凸輪軸形面的加工所采用的凸輪軸磨床是立方氮化硼磨床,該磨床能迅速地變換磨削的凸輪形狀,超過一般仿珩磨的生產(chǎn)率。機(jī)床具有較大的剛度,能承受大的工作負(fù)荷。由于立方氮化硼(CBN)砂輪的使用壽命高,因此,砂輪的直徑變化所造成的凸輪形狀誤差顯著減小,也大大提高了凸輪形面的磨削精度。
4.1.4 加工工藝路線的擬定
綜上所述擬工藝路線如下:
工藝路線方案一:
工序號
工序名稱
1
備料
2
鍛模
3
熱處理
4
探傷
5
銑端面、鉆中心孔
6
精車兩端面凸輪外圓面
7
調(diào)質(zhì)
8
精車外圓面、左端面及凸輪圓
9
鉆深孔
10
兩端面頂尖孔倒角
11
加工法蘭孔
12
锪倒角
13
仿形銑凸輪
14
精磨凸輪
15
鉆銑軸壁孔
16
中頻淬火熱處理
17
法蘭盤倒角
18
凸輪倒角
19
熱處理
20
精磨凸輪
21
精磨軸
22
清洗、去孔內(nèi)毛刺
23
最終檢查
工藝路線方案二:
工序號
工序名稱
1
模鍛
2
熱處理
3
銑端面、鉆中心孔
4
粗車凸輪軸各外圓面
5
調(diào)質(zhì)處理
6
精車兩端面凸輪外圓面
7
銑凸輪
8
鉆通孔φ38
9
加工通孔兩端
10
加工法蘭盤孔
11
鉆、锪軸壁油孔
12
粗磨凸輪
13
加工法蘭盤倒角
14
加工凸輪倒角
15
精磨凸輪
16
精磨軸
17
終檢
4.2 工藝方案比較與分析
上述兩個工藝方案的特點在于:方案一將整個過程的粗—精加工分開加工,符合先粗后精的原則,且定位基準(zhǔn)以孔(兩頂尖孔)為基準(zhǔn)進(jìn)行加工,符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則。而方案二雖然也符合基準(zhǔn)統(tǒng)一原則,但先粗后精基準(zhǔn)分開的不是太好。孔加工由于切削力較大使工件變形也較大,即使在以后的半精、精加工中也很難糾正,而凸輪作為主要加工表面是不允許的。因此,方案一較方案二好。
5 確定機(jī)械加工余量、工序尺寸及公差
根據(jù)機(jī)體最大外形尺寸為810mm,毛坯采用精磨鍛,選其加工精度等級為二級。則由《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表45-38確定毛坯的加工余量。
1)大端法蘭面
表5.1 工序的尺寸及加工余量
工序名稱
工序基本余量
工序精度
工序尺寸
尺寸及Ra
精銑
1.5
IT10
Ra=6.3
粗銑
1075
IT10
毛坯
3.25
—
2)支承軸頸的加工
表5.2 工序的尺寸及加工余量
工序名稱
工序基本余量
工序精度
工序尺寸
尺寸及Ra
磨軸
0.4
IT5
810
Ra=0.4
精車軸
1.1
IT7
82.4
82.4
粗車軸
2.5
IT9
83.5
83.5 Ra=6.3
毛坯
4.0
—
86.0
86.0
3)鉆法蘭盤孔φmm
4)锪法蘭盤孔φ18 mm
5)鉆軸壁油孔φ8 mm
6 確定切削用量、工件定額切削力及功率
6.1 鉆孔
1)確定切削速度V
由《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》 表10-67知V=0.10 mm/r。
2)計算軸向力P扭矩M的值
根據(jù)《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》 表10-64知
P=61.2 DV0.7(公斤力) (6-1)
M=31 D2V0.8(公斤力·毫米) (6-2)
則 P=61.2×1.48×0.10.7=180.7(公斤力)
M=31×14.82×0.10.8=107.6(公斤力·毫米)
3)計算機(jī)動時間T
根據(jù)《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》 P987知
T= (6-3)
n= (6-4)
由公式(6-4)得n ==967 mm/r
=0.35D=0.35×14.8=5.2 mm
由公式(6-3)得T==0.18 min
6.2 鉸孔
1)確定切削速度V
根據(jù)《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表10-63
(6-5)
式中 T——刀具的耐用度
S——進(jìn)給量
D——孔的直徑
——切削深度
根據(jù)《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊》表10-83的T=30 min
表10-81的s=0.6 mm/r t=0.2 mm D=15 mm
則==11 m/min
2)計算機(jī)動時間T
T= (6-6)
由公式(6-4)得n==233.2 mm/r
=12 mm
由公式(6-3)得T==0.24 min
3) 工時定額計算
查表可知:a裝卸工件時間: k1=0.22min
b鉆換時間: k2=0.10min
c擴(kuò)換時間: k3=0.10min
d排屑時間: k4=0.06min
e電動起動時間: k5=0.02min
f 快進(jìn)、快退時間: k6=0.05min
g工作臺移動: k7=0.10min
h液壓缸夾緊時間: k8=0.05min
i 快速工作其他時間:k9=0.13min
總的輔助時間為T=6(k2+k3+k4)+ k1+k5+k6+k7+k8+k9=2.13min
加工此工序需要的總時間:T總=0.18+0.24+2.13=2.55min
7 夾具的設(shè)計
根據(jù)設(shè)計任務(wù)書給出的要求,我們需設(shè)計兩套夾具,一套為車床夾具,一套為鉆床夾具。不同的是一套夾具用于加工凸輪軸支撐軸頸,而另一套用于加工凸輪軸油孔。
在專用夾具設(shè)計之前,首先應(yīng)該弄清楚夾具設(shè)計的基本要求,其基本要求可概括為以下四點:
1)穩(wěn)定保證工件的加工技術(shù)要求。夾具設(shè)計首先應(yīng)保證工件的位置要求,其次應(yīng)保證工件的尺寸要求精度、粗糙度及其他技術(shù)指標(biāo)的要求。
2)提高機(jī)械加工的勞動生產(chǎn)率,降低工件的成本。專用夾具設(shè)計時,既要提高勞動的生產(chǎn)率,又要降低成本。夾具的復(fù)雜程度和工件的經(jīng)濟(jì)效益必須與生產(chǎn)規(guī)模相適宜,才能獲得良好的經(jīng)濟(jì)效益。因此,應(yīng)根據(jù)工件的生產(chǎn)批量的大小,選擇夾具的結(jié)構(gòu),防止盲目的采用高效率先進(jìn)的結(jié)構(gòu)和傳動裝置,造成夾具的結(jié)構(gòu)復(fù)雜而加大制造成本。同時,盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)零部件,以降低夾具制造成本。盡可能采用多件加工或機(jī)動時間與輔助時間重合的結(jié)構(gòu),以減少單件加工的時間,提高勞動生產(chǎn)率,降低工件的成本。
3)專用夾具應(yīng)有良好的結(jié)構(gòu)工藝性,以便零件的制造和夾具的裝配,結(jié)構(gòu)設(shè)計時應(yīng)便于易損零件的更換和維修。
4)操作安全、方便。夾具設(shè)計應(yīng)使工人操作時方便、省力,便于裝卸工件及清理切削,創(chuàng)造文明的生產(chǎn)環(huán)境,夾具在機(jī)床是裝卸應(yīng)迅速、方便、安全。特別注意夾具在裝卸工件中的安全,為此夾具上不得有影響操作者安全的突出部分,保證工人的人身安全。
7.1 凸輪軸油孔的夾具設(shè)計
一套凸輪軸零件,工件材料50Mn,年產(chǎn)4000件中批生產(chǎn),需設(shè)計用鉆凸輪軸油孔的專用夾具,加工直徑為φ8mm的孔。
7.1.1 工件的加工工藝性分析
1)、工件屬于軸類零件,結(jié)構(gòu)形式簡單
本工序所要鉆直徑為φ8mm的孔,再銑直徑為φ8 mm的孔:
1)鉆直徑為φ8mm的孔
2)粗銑直徑為φ8mm的孔
3)精銑直徑為φ8mm的孔
中心軸線與凸輪軸線的垂直度為0.02以內(nèi),因為以后要以其中一個孔為定位基準(zhǔn),使整體性好,即保證同軸度。。
2)、確定定位方案,設(shè)計定位元件
確定一種定位方案:
1) 兩端受活動頂尖兩個自由度的限制,即使其不能上下、左右竄動。
2) V型塊限制三個自由度,防止其前后竄動、轉(zhuǎn)動及沿z軸旋轉(zhuǎn)。
整個夾具體可采用鑄造,并用螺栓固定在導(dǎo)軌上。兩頂尖的同軸度可由修磨導(dǎo)軌內(nèi)側(cè)來找正。夾具體放在導(dǎo)軌上時,先鉆兩個定位銷孔,用其定位后,鉆螺栓孔,以保證其精度和位置要求。
3)、確定設(shè)計導(dǎo)向元件
為了迅速準(zhǔn)確地確定刀具與夾具的相互位置,在夾具體上鉆定位銷孔。當(dāng)?shù)毒哌M(jìn)給時由定位銷孔來找正位置。
4)、確定夾緊方式和設(shè)計夾緊機(jī)構(gòu)
因為工件屬于中批量生產(chǎn),宜采用專用夾緊裝置,用兩壓板防止其跳動,設(shè)計或選擇夾緊機(jī)構(gòu)、力源裝置前,必須確定所需夾緊力的大小。夾緊力過小,難以保證工件定位的穩(wěn)定性和加工質(zhì)量,還可能發(fā)生生產(chǎn)事故;夾緊力過大,將不必要地增大夾緊裝置等的規(guī)格、尺寸,還會使夾緊系統(tǒng)的變形增大,而影響加工質(zhì)量,故確定切合實際需要的夾緊力大小,是夾具設(shè)計合理而可靠的前提之一。
用一般切削速度加工中,小型工件時,所需夾緊力主要取決于切削力的大小。由于切削過程不穩(wěn)定,很難用公式確定切削力的大小,故設(shè)計時大多參照同類夾具的設(shè)計以及憑經(jīng)驗,用類比法確定所需夾緊力的大小。
分析并弄清對夾緊最不利的加工瞬時位置和情況,將此時所需的夾緊力定為最大值;依據(jù)此時工件的受力情況,列出其靜力平衡力方程式,即可解算出計算夾緊力W,將W乘以安全系數(shù)K,得實際需要夾緊力:
W=KWj (7-1)
K=K0K1K2K3…
W——實際夾緊力
W——計算夾緊力
K——安全系數(shù)
K——各種因素的安全系數(shù)
5)、確定夾具體
將定位、導(dǎo)向、夾緊機(jī)構(gòu)連接在一體,并能正確的安裝在機(jī)床上。
7.1.2 夾具體部件設(shè)計分析
1)、頂尖部分設(shè)計
由于頂尖所受強(qiáng)度較大,故頂尖頭應(yīng)淬火,而且整體強(qiáng)度要求高。頂尖放在頂尖套內(nèi),有一定的剛度和強(qiáng)度,并淬火。
2)、V型塊部分設(shè)計
V型塊放在導(dǎo)軌上,采用螺栓固定在導(dǎo)軌上
3)、壓板部分設(shè)計
壓板部分采用圓柱銷在導(dǎo)軌上定位,用螺栓固定
7.2 繪制夾具裝配圖
裝配總圖上要把雙頂尖、V型塊、夾緊機(jī)構(gòu)表達(dá)清楚。放頂尖的頂尖套采用冷裝,其配合為H7/s6,為保證兩頂尖的同軸度,采用修磨導(dǎo)軌側(cè)面的方法來找正;兩定位銷孔的同軸度(兩個夾具體上)應(yīng)達(dá)到0.02mm,同一個夾具體上的平行度也應(yīng)達(dá)到0.03mm以上;底面整個平面也應(yīng)加工,至少Ra6.3。
7.2.1、確定并標(biāo)注有關(guān)尺寸
夾具體外形尺寸(最大輪廓)860360270 mm
7.2.2、與安裝有關(guān)的技術(shù)要求
1)兩頂尖的同軸度0.010 mm
2)頂尖的回轉(zhuǎn)軸線與導(dǎo)軌的平行度0.012 mm
3)兩導(dǎo)軌側(cè)面的平行度0.004 mm
4)兩定位銷孔的平行度誤差不許超過0.015 mm
7.2.3、零件圖的技術(shù)要求的定制
零件圖應(yīng)對零件的技術(shù)要求應(yīng)充分注意,以保證總裝配圖的要求。
1)鑄造未注明圓角為R3 mm
2)零件必須調(diào)質(zhì)處理,HBS260—300
3)凸輪型面表面必須淬火,HRC58—62,許有HRC52以上
4)每個噴油泵凸輪的進(jìn)、排氣處必須檢查硬度。
5)P面和Q面的圓柱必須淬火,深度1.5~4mm,硬度HRC55—62,許有HRC40的個別點。
6)P面和Q面圓柱和圓度許差0.02mm
7)Q面和R面對其軸線跳動公差0.02mm
8)檢查凸輪外形和位置偏差
9)凸輪軸在調(diào)質(zhì)后內(nèi)孔φ38 mm表面酸洗磷化處理
10)所有的噴油泵和進(jìn)、排氣凸輪的頂面對P面和Q面公共軸線的平行度在凸輪基圓表面處(噴油泵凸輪的R45mm圓柱表面,進(jìn)、排氣凸輪的R50圓柱表面)全寬35mm上許差0.03mm,其余型面全寬35 mm以上許差0.02 mm.。
11)用磁力探傷器檢查軸頸和凸輪表面,不許有裂紋,探傷后去磁
總之,設(shè)計夾具時必須兼顧質(zhì)量、生產(chǎn)率,勞動條件和經(jīng)濟(jì)性等諸方面要求,有所側(cè)重。如對位置精度要求很高的工件,夾具往往著眼于保證精度要求:對于位置精度要求不太高而加工批量的情況,提高生產(chǎn)率便成為主要矛盾,則著重考慮提高夾具的工作效率。
7.3 夾具體的設(shè)計步驟
根據(jù)以上要求具體設(shè)計步驟如下:
7.3.1、研究原始資料,明確設(shè)計任務(wù)
通過對零件的零件圖的分析可知,該工件的結(jié)構(gòu)并不復(fù)雜,而現(xiàn)在須加工的是凸輪軸軸頸和軸上油孔,為保證該工件工序的尺寸精度和位置精度,要求夾具有較高的精度,以便保證能在零件的加工過程中確保零件的尺寸、形狀和位置精度。
7.3.2、對工件加工工藝的分析
該工件的該工序要求加工4個均布的直徑為φ8mm的孔,其基準(zhǔn)為中心線,因此在加工中最好采用軸的中心線作基準(zhǔn)進(jìn)行加工。該工序在鉆完通孔之后,用軸線作為基準(zhǔn)可以實現(xiàn)。
7.3.3、夾具設(shè)計方案的設(shè)計
機(jī)床夾具的確定是一次十分重要的設(shè)計程序,方案的設(shè)計優(yōu)劣往往直接決定夾具設(shè)計的可行性。所以,方案的確定需經(jīng)充分的研究和討論來確定最佳方案。
定位方式由兩端孔作為定位,既以軸線作定位,則定位元件采用頂尖卡緊,以保證工件的加工精度。
7.3.4、加工精度的分析
使用夾具夾工件進(jìn)行機(jī)械加工時,在工藝系統(tǒng)中影響工件加工精度的因素很多,一般分為兩類:一類是夾具有關(guān)的影響因素即定位誤差,對刀誤差。夾具在機(jī)床上的裝配誤差和夾具的制造誤差。另一類還有工藝系統(tǒng)中其他影響加工精度的因素,稱為加工方法誤差。
1)定位誤差
由于一批工件逐個的在夾具體上定位時,各個工件所占的位置不完全一致,形成誤差,這稱為定位誤差。由于加工中基準(zhǔn)重合,而基準(zhǔn)不重合誤差不重要,重要在圓跳動0.015mm,則定位誤差為0.015mm。
2)加工方法的誤差
由于機(jī)床精度,刀具的精度,刀具與機(jī)床的位置精度,工藝系統(tǒng)的受力變形和熱變形等因素造成的加工誤差統(tǒng)稱為加工方法誤差,取
△ G==0.009
△==0.026<0.027
故該夾具加工方法可取。
8 CAD繪圖簡單說明
本次畢業(yè)設(shè)計任務(wù)書中,除了工程制圖的任務(wù)外,還安排了計算機(jī)CAD繪圖任務(wù)。要求繪制兩張A2的夾具總圖及四張夾具零件圖。
繪制CAD圖根據(jù)CAD的操作規(guī)范。首先,選用紙型,再繪邊框線,再在邊框線內(nèi)進(jìn)行繪圖操作。在繪圖過程中,采用不同的線形及顏色,并在不同的圖層中操作,采用了絕大部分的命令。由于其為軟件繪圖過程就不再詳訴,見CAD圖。在繪制過程中受到了老師、同學(xué)的大力幫助。在此,本人表示忠心的感謝。
總結(jié)
畢業(yè)設(shè)計是在校大學(xué)生學(xué)習(xí)的最后一個重要組成環(huán)節(jié),它既是對所學(xué)知識的一次全面性考查,同時又為我們提供和模擬了一次真實環(huán)境下的設(shè)計過程,為不久的將來走上工作崗位奠定了一定的基礎(chǔ)。
對于任何工程技術(shù)問題,都是光把實際生活中提出的問題變成數(shù)學(xué)模型,然后加以求解,再設(shè)計出圖紙等技術(shù)文件,最后形成產(chǎn)品文件。所以,它是一項系統(tǒng),復(fù)雜的工程。不僅涉及到數(shù)學(xué)、力學(xué)、材料、公差、工藝及有關(guān)專業(yè)的其他知識,同時也考查了學(xué)生的動手能力、計算能力、空間想象能力等多方面的能力。本次設(shè)計主要通過兩套夾具的設(shè)計及計算機(jī)繪圖,對所學(xué)知識達(dá)到了鞏固、提高的目的,是一次由理論到實踐的實戰(zhàn)演習(xí)。
總之,畢業(yè)設(shè)計對于提高學(xué)生的綜合素質(zhì)和設(shè)計能力,大有益處。它能將所學(xué)的專業(yè)知識通過解決實際問題而有機(jī)的結(jié)合起來,使我們能將所學(xué)知識用到實處,確實是一次不可多得的生動試驗!
趙斌
2015年4月6日
致謝
四年的讀書生活在這個季節(jié)即將劃上一個句號,而于我的人生卻只是一個逗號,我將面對又一次征程的開始。四年的求學(xué)生涯在師長、親友的大力支持下,走得辛苦卻也收獲滿囊,在論文即將付梓之際,思緒萬千,心情久久不能平靜。 偉人、名人為我所崇拜,可是我更急切地要把我的敬意和贊美獻(xiàn)給一位平凡的人,我的指導(dǎo)老師。我不是您最出色的學(xué)生,而您卻是我最尊敬的老師。您治學(xué)嚴(yán)謹(jǐn),學(xué)識淵博,思想深邃,視野雄闊,為我營造了一種良好的精神氛圍。授人以魚不如授人以漁,置身其間,耳濡目染,潛移默化,使我不僅接受了全新的思想觀念,樹立了宏偉的學(xué)術(shù)目標(biāo),領(lǐng)會了基本的思考方式,從論文題目的選定到論文寫作的指導(dǎo),經(jīng)由您悉心的點撥,再經(jīng)思考后的領(lǐng)悟,常常讓我有“山重水復(fù)疑無路,柳暗花明又一村”。
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凸輪軸支撐軸頸車床進(jìn)行夾具設(shè)計(含全套CAD圖紙),凸輪軸,支撐,支持,軸頸,車床,進(jìn)行,夾具,設(shè)計,全套,cad,圖紙
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