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遼寧工程技術大學課程設計 16
遼寧工程技術大學
課 程 設 計
題 目：
氣門搖臂軸支座零件加工工藝規(guī)程
及Φ11孔加工專用夾具設計
班 級：
機電06-3
姓 名：
王世達
指導教師：
岳立新
完成日期：
2009-7-1
摘要
現(xiàn)貨機械加工行業(yè)發(fā)生著黨課的結構性變化，工藝工裝的設計與改良已成為企業(yè)生存和發(fā)展的必要條件，工藝工裝的設計與改良直接影響著氣門搖臂軸支座的質量與性能。柴油機行業(yè)作為一個傳統(tǒng)而富有活力的行業(yè)，近十幾年取得了突飛猛進的發(fā)展，在新經濟時代，柴油機行業(yè)呈現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢，由此對其它的質量，性能立生了新的變化。
本文首先介紹了氣門搖臂軸支座的作用和工藝分析，其次確定毛坯尺寸，然后進行了工藝規(guī)程自由詩。
關鍵詞：工藝分析 工藝規(guī)程設計 夾具設計
Abstract
lectures on the spot machining industry is undergoing structural changes. The design and improvement of technology and equipment have become a necessary condition for the existence and development of enterprises. Process Equipment Design and direct impact on improving the quality and performance valve rocker arm shaft bearings. Diesel industry as a traditional and highly dynamic industries, over the last 10 years there has a new diesel engine industry, in the new economic era, has a new diesel engine industry trends, which of the other quality properties with a change in health legislation. This paper introduces the valve rocker arm shaft bearing on the role and process analysis, followed by rough determine the size, then the process specification free verse.
Key Words: Process Design Technology of fixture design valve rocker arm shaft bearings
目錄
1. 零件的分析 5
1.1零件的作用 5
2. 確定毛坯、畫毛坯零件圖 6
2.1確定毛坯 6
2.2 畫毛坯零件圖 6
3. 零件制造的工藝設計 7
3.1表面加工方法的確定 8
3.2定位基準的選擇 8
3.3 制定工藝路線錯誤！未找到索引項。 9
3.4.1加工設備和工藝設備 11
4. 夾具設計 11
4.1夾具選擇 11
4.2 夾具設計 13
4.2.1 定位分析 13
5.2.2切削力及夾緊力的計算 13
4.3夾具操作說明 14
4.4.確定導向裝置 14
5.機床夾具設計體會與展望 15
參考文獻 16
氣門搖臂軸支座零件圖
1. 零件的分析
1.1零件的作用
氣門搖臂之座是柴油機的重要零件之一。該零件是1105柴油機中氣門搖臂座結合部的氣門搖臂軸支座，Φ18mm孔裝搖臂軸，軸上兩端各裝一進，排氣門搖臂，Φ16mm孔內裝一減壓軸，用于降低氣缸內壓力，便于起動柴油機，兩孔間距為56mm可保證減壓軸在搖臂上打開氣門，實現(xiàn)減壓，該零件通過Φ11mm孔用M10螺桿與氣缸蓋相連。
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度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應力，要求耐磨的零件。
該零件主要加工面為Φ18mm，Φ16mm兩圓柱孔，Φ18mm孔的平等度為0.05直接影響搖臂軸的接觸精度及密封，Φ16mm孔的平行度為0.05，粗糙度都為1.6，所以對軸與孔的接觸精度及密封還是比較高的。
有關面和孔加工的經濟精度用機床能達到的位置精度可知，上述技術要求是可達到的，零件的結構工藝性也是可行的。
2. 確定毛坯、畫毛坯零件圖
2.1確定毛坯
根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件，毛坯的鑄造方法選用砂型機器造型。由參考文獻知，用查表法確定各表面的總余量如表所示。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效。
2.2 畫毛坯零件圖
3. 零件制造的工藝設計
生產過程是指將原材料轉變?yōu)槌善返娜^程。它包括原材料的準備、運輸和保存，生產的準備，毛坯的制造，毛坯經過加工、熱處理而成為零件，零件、部件經裝配成為產品，機械的質量檢查及其運行試驗、調試，機械的油漆與包裝等。
工藝過程是指在生產過程中，通過改變生產對象的形狀、相互位置和性質等，使其成為成品或半成品的過程。機械產品的工藝過程又可分為鑄造、鍛造、沖壓、焊接、機械加工、熱處理、裝配、涂裝等工藝過程。其中與原材料變?yōu)槌善分苯佑嘘P的過程，稱為直接生產過程，是生產過程的主要部分。而與原材料變?yōu)楫a品間接有關的過程，如生產準備、運輸、保管、機床與工藝裝備的維修等，稱為輔助生
????由于零件加工表面的多樣性、生產設備和加工手段的加工范圍的局限性、零件精度要求及產量的不同，通常零件的加工過程是由若干個順次排列的工序組成的。工序是加工過程的基本組成單元。每一個工序又可分為一個或若干個安裝、工位、工步或走刀。毛坯依次通過這些工序而變成零件。
工序是一個或一組工人，在相同的工作地對同一個或同時對幾個工件連續(xù)完成的那一部分工藝過程。 工序是組成工藝過程的基本單元，也是生產計劃、成本核算的基本單元。一個零件的加工過程需要包括哪些工序，由被加工零件的復雜程度、加工精度要求及其產量等因素決定
3.1表面加工方法的確定
根據(jù)零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求，以及加工方法所能達到的經濟精度，在生產綱領已確定的情況下,可以考慮采用萬能性機床配以專用工卡具,并盡量使工序集中來提高生產率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。查《機械制造課程設計指導書》10頁表1-7、1-8、1-9，選擇零件的加工方法及工藝路線方案如下：
氣門搖臂軸支座各表面加工方案
加工項目
尺寸公差等級
粗糙度
加工方案
備注
軸支座上端面
GB1804-C
12.5
粗銑
表1-8
軸支座下端面
GB1804-C
6.3
粗銑
表1-8
Φ11孔
IT11
12.5
鉆
表1-7
φ18孔兩端面
IT7
3.2
粗銑—半精銑
表1-8
φ16孔兩端面
IT11
12.5
粗銑
表1-8
φ18孔
IT7
1.6
鉆—擴—鉸
表1-7
φ16孔
IT7
1.6
鉆—擴—鉸
表1-7
Φ3孔
IT11
12.5
鉆
表1-8
3.2定位基準的選擇
毛坯選擇：根據(jù)零件材料、形狀、尺寸、批量大小等因素，選擇砂型鑄造。
基準分析：底面A是零件的主要設計基準，也比較適合作零件上眾多表面加工的定位基準。
零件安裝方案：加工底面A、頂面B時，均可采用虎鉗安裝（互為基準）；Φ11、Φ16、Φ18內孔表面加工均采用專用夾具安裝且主要定位基面均為A；加工斜孔仍采用專用夾具安裝，主要加工基準為Φ18孔兩端面。
零件表面加工：底面A、頂面B采用銑削加工。
3.3 制定工藝路線錯誤！未找到索引項。
機械加工工序的安排
在安排加工工序時，應根據(jù)加工階段的劃分、基準的選擇和被加工表面的主次來決定，一般應該遵循以下幾個原則：
（1）先基準后其他：即首先應加工用作精基準的表面，再以加工出的精基準為定位基準加工其他表面
（2）先粗后精：各表面的加工順序，按加工階段，從粗到精進行安排
（3）先主后次：先加工主要平面，在加工次要平面
（4）先面后孔：先加工平面，后加工孔。因為平面定位比較穩(wěn)定、可靠，所以像箱體、支架、連桿等平面輪廓尺寸較大的零件，常先加工平面，，然后在加工該平面上的孔，以保證加工質量。
按照以上原則制定工藝卡片如下：
3.4.1加工設備和工藝設備
1 機床的選擇：采用Z525立式鉆床、立式銑床、臥室鏜床。
2 選擇夾具：該氣門搖臂軸支座的生產綱領為小批生產，所以采用專用夾具。
3 選擇刀具：在銑床上加工的各工序，采用高速鉆刀即可保證加工質量；在鉆床上加工的工序采用麻花鉆；在鏜床上加工的工序采用通用鏜刀。
4選擇量具：采用游標卡尺、塞規(guī)、內徑千分尺萬能角度卡尺。
4. 夾具設計
4.1夾具選擇
夾具是一種能夠使工件按一定的技術要求準確定位和牢固夾緊的工藝裝備，它廣泛地運用于機械加工，檢測和裝配等整個工藝過程中。在現(xiàn)代化的機械和儀器的制造業(yè)中，提高加工精度和生產率，降低制造成本，一直都是生產廠家所追求的目標。正確地設計并合理的使用夾具，是保證加工質量和提高生產率，從而降低生產成本的重要技術環(huán)節(jié)之一。同時也擴大各種機床使用范圍必不可少重要手段。
（夾具裝配圖4—1）
（一）提出問題
（1）怎樣限制零件的自由度：一個面限制3個自由度，3個螺栓限制3個自由度。
（2）怎樣夾緊：設計夾具由銷釘配合專用壓緊塊夾緊工件，定位塊起支撐工件的作用。
（3）設計的夾具怎樣排削：此次加工利用麻花鉆，排削通過鉆模板與工件之間的間隙排削。
（4）怎樣使夾具使用合理，便于裝卸。
（二）設計思想
設計必須保證零件的加工精度，保證夾具的操作方便，夾緊可靠，使用安全，有合理的裝卸空間，還要注意機構密封和防塵作用，使設計的夾具完全符合要求。
本夾具主要用來對φ11圓柱孔進行加工，表面粗糙度Ra12.5，鉆孔即可滿足其精度。所以設計時要在滿足精度的前提下提高勞動生產效率，降低勞動強度。
4.2 夾具設計
4.2.1 定位分析
（1）定位基準的選擇
據(jù)《夾具手冊》知定位基準應盡可能與工序基準重合，在同一工件的各道工序中，應盡量采用同一定位基準進行加工。故加工φ11圓柱孔時，采用曲柄右端面和φ12孔內圓柱面作為定位基準。
（2）定位誤差的分析
定位元件尺寸及公差的確定。夾具的主要定位元件為一個面與兩個孔定位，因為該定位元件的定位基準為孔的軸線，所以基準重合△b=0，由于加工向下孔即不存在基準位移誤差△j=0。
5.2.2切削力及夾緊力的計算
2、切削力及夾緊力的計算
刀具：Φ11的麻花鉆。
鉆孔切削力：查《機床夾具設計手冊》P70表3-6，得鉆削力計算公式：
式中 P───鉆削力
t───鉆削深度, 39mm
S───每轉進給量, 0.1mm
D───麻花鉆直徑, Φ11mm
HB───布氏硬度，140HBS
所以
=1185（N）
③鉆孔夾緊力：查《機床夾具設計手冊》P70表3-6，查得工件以一個面和兩個孔定位時所需夾緊力計算公式：
式中 p───鉆削力
───工件與夾緊元件之間的摩擦系數(shù),0.12
───工件與夾緊元件之間的距離
───孔到定位面距離
則所需夾緊力
=866N
4.3夾具操作說明
此次設計的夾具夾緊原理為：通過φ22孔的下端面為定位基準，在螺栓、平面實現(xiàn)完全定位，以鉆模板引導刀具進行加工。采用壓緊塊夾緊工件。
定位元件：
定位元件是用以確定正確位置的元件。用工件定位基準或定位基面與夾具定位元件接觸或配合來實現(xiàn)工件定位。
4.4.確定導向裝置
本工序要求對被加工的孔依次進行鉆的加工，最終達到工序簡圖上規(guī)定的加工要求，故選用可換鉆套作為刀具的導向元件，查表9-13，確定鉆套高度H=d=1.4×11=15.4mm，排泄空間h=0.7d=7.7mm。d：基本偏差F7(0.010—0.022);D=10mm，偏差m6（0.001—0.010）。
5.機床夾具設計體會與展望?
通過此次課程設計，能運用所學基本理論知識，正確解決工件在加工時的定位和夾緊問題，選擇合理的方案，進行必要的計算，根據(jù)題意設計出符合優(yōu)質、高效、低成本的夾具。學習正確的調查研究方法，收集國內外有關資料，掌握正確的夾具設計思想、方法和手段，學會正確使用有關手冊及其它技術資料。分析研究結構工藝性問題，提高結構設計能力。進一步了解有關機床、刀具和量具等工裝知識。
夾具是機械加工不可缺少的部件，在機床技術向高速、高效、精密、復合、智能、環(huán)保方向發(fā)展的帶動下，夾具技術正朝著高精、高效、模塊、組合、通用、經濟方向發(fā)展。
一、高精，隨著機床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度，對夾具的制造精度要求更高。世界知名的夾具制造公司都是精密機械制造企業(yè)。為了適應不同行業(yè)的需求和經濟性，夾具有不同的型號，以及不同檔次的精度標準供選擇。
二、高效，為了提高機床的生產效率，雙面、四面和多件裝夾的夾具產品越來越多。為了減少工件的安裝時間，各種自動定心夾緊、精密平口鉗、杠桿夾緊、凸輪夾緊、氣動和液壓夾緊等，快速夾緊功能部件不斷地推陳出新。
三、模塊、組合，夾具元件模塊化是實現(xiàn)組合化的基礎。利用模塊化設計的系列化、標準化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術開發(fā)的基點。省工、省時，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設計為夾具的計算機輔助設計與組裝打下基礎，應用CAD技術，可建立元件庫、典型夾具庫、標準和用戶使用檔案庫，進行夾具優(yōu)化設計，為用戶三維實體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經驗，了解市場需求，不斷地改進和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會與華中科技大學合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產品咨詢與開發(fā)的公共平臺，爭取實現(xiàn)夾具設計與服務的通用化、遠程信息化和經營電子商務化。
四、通用、經濟，夾具的通用性直接影響其經濟性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構性及可擴展性功能強，應用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經濟性好。德國demmeler（戴美樂）公司的孔系列組合焊接夾具，僅用品種、規(guī)格很少的配套元件，即能組裝成多種多樣的焊接夾具。元件的功能強，使得夾具的通用性好，元件少而精，配套的費用低，經濟實用才有推廣應用的價值。
專家們建議組合夾具行業(yè)加強產、學、研協(xié)作的力度，加快用高新技術改造和提升夾具技術水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡技術，與時俱進地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術。主動與國外夾具廠商聯(lián)系，爭取合資與合作，引進技術，這是改造和發(fā)展我國組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。
參考文獻
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10、機械制造工藝及專用夾具設計指導 孫麗媛 冶金工業(yè)出版社 2002.12
11、機械制造技術基礎課程設計指導教程 鄒青主編 機械工業(yè)出版社 2004.8