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1 畢業(yè)設計 論文 開題報告 題目 氣門搖桿軸支座零件機械加工工藝及其典型夾具設計 系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 姓 名 學 號 導 師 2012 年 12 月 25 日 2 1 畢業(yè)設計 論文 綜述 1 1 題目背景題目背景和及研究意義 制造業(yè)是一個國家的立國之本 是一個國家的民族產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè) 也是反映一 個國家經(jīng)濟實力的重要標志 是為國家創(chuàng)造財富的重要產(chǎn)業(yè) 制造技術支持著制造業(yè)的發(fā)展 當今制造技術的發(fā)展使傳統(tǒng)制造業(yè)革新了他原來 的面目 制造工藝與夾具同樣取得了較快發(fā)展 所謂工藝 是使各種原材料 半成品 成為產(chǎn)品的方法和過程 進行機械加工工藝設計是保證產(chǎn)品質(zhì)量 節(jié)約能源 降低成 本的重要手段 是企業(yè)進行生產(chǎn)準備 計劃調(diào)度 加工操作 生產(chǎn)安全 技術檢測和 健全勞動組織的重要依據(jù) 也是企業(yè)上品種 上質(zhì)量 上水平 加速產(chǎn)品更新 提高 經(jīng)濟效益的技術保證 機械零件加工精度是機械零件加工質(zhì)量的核心部分 零件的加 工精度是指零件完工后的實際幾何參數(shù) 尺寸 形狀和相互位置 對理想幾何參數(shù)的 符合程度 符合程度越高 機械加工工藝對加工精度的影響主要體現(xiàn)在加工工藝的受 力變形 加工工藝的幾何精度以及工藝系統(tǒng)的熱變形三個方面 加工精度包括 尺寸 精度 形狀精度 位置精度 提高加工及高度的措施歸納為 減少誤差法 誤差補償 法 誤差抵消法 誤差轉移法 就地加工法 誤差平均法 而夾具的出現(xiàn)可靠地保證加工精度 提高整體工作效率 減輕勞動強度 充分發(fā) 揮和擴大機床的工藝性能 機床夾具設計是工藝裝備設計中的一個重要組成部分 是 保證產(chǎn)品質(zhì)量和提高勞動生產(chǎn)率的一項重要技術措施 在設計過程中應深人實際 進 行調(diào)查研究 吸取國內(nèi)外的先進技術 制定出合理的設計方案 再進行具體的設計 夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分 是機械制造中的一項重要工藝裝備 工件在機 床上進行加工時 為了保證加工精度和提高生產(chǎn)效率 必須使工件相對刀具占有正確 位置 完成之一功能的輔助裝置成為機床夾具 它的主要用于保證產(chǎn)品的加工質(zhì)量 減輕勞動強度 輔助產(chǎn)品檢測 展示 運輸?shù)?不論是傳統(tǒng)制造 還是現(xiàn)代制造系統(tǒng) 夾具都是十分重要的 因此 好的夾具設計可以提高產(chǎn)品勞動生產(chǎn)率 保證和提高加 工精度 降低生產(chǎn)成本等 還可以擴大機床的使用范圍 從而使產(chǎn)品在保證精度的前 提下提高效率 降低成本 當今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求 企業(yè)對夾具的 設計及制造提出了更高的要求 機床夾具按其使用范圍可分為以下五種基本類型 1 通用夾具 通用夾具具有一 定的通用性 2 專用夾具 專用夾具是針對某一種工件的某一個工序而專門設計的 3 通用可調(diào)整夾具和成組夾具 通用可調(diào)整夾具和成組夾具的特點是夾具的部分元件 可以更換 部分裝置可以調(diào)整 以適應不同零件的加工 4 組合夾具 組合夾具是由 8 一套完全標準化的元件 根據(jù)零件的加工要求拼裝而成的夾具 組合夾具的適用范圍 可從以下不同角度來談 從產(chǎn)品的批量來看 組合夾具最適于新產(chǎn)品研制 試制 單件 和小批量生產(chǎn) 因此 對于產(chǎn)品變化頻繁 該型周期短 產(chǎn)品類型多的企業(yè)選用組合 夾具最為適宜 能收到最顯著的經(jīng)濟效果 從加工工序來看 組合夾具應用極為廣泛 它可以方便的組成各類機床使用的夾具 從加工工件的幾何形狀和尺寸看 組合夾具 一般不受工件形狀的限制 5 隨行夾具 隨行夾是一種在自動線或柔性制造系統(tǒng)中使 用的夾具 工件的工藝分析及夾具設計是工藝工程師必備的專業(yè)素質(zhì) 這次設計使我們能綜 合運用了械制圖學 機械設計 機械制造工程學 互換性與測量技術中的基本理論和 方法獨立地分析和解決工藝與夾具設計中的問題 初步具備了設計一個中等復雜程度 零件 氣門搖桿軸支座 的工藝規(guī)程的能力和運用夾具設計的基本原理和方法 擬訂 夾具設計方案 完成家具結構設計的能力 也是熟悉和運用有關手冊 圖表等技術資 料及編寫技術文件技能的一次中和性實踐機會 為今后從事的工作打下良好的基礎 1 2 機制工藝與夾具設計相關技術的國內(nèi)外現(xiàn)狀 迄今為止 夾具仍是機電產(chǎn)品制造中必不可缺的四大工具 刀具 夾具 量具 模具 之一 刀具量本身已高度標準化 用戶只需要按品種 規(guī)格選用采購 而模具 和夾具則和產(chǎn)品息息相關 產(chǎn)品一有變化就需重新制作 通常是屬于專用性質(zhì)的工具 模具已發(fā)展成為獨立的行業(yè) 夾具在國內(nèi)外也正在逐漸形成一個依附于機床業(yè)或獨立 的小行業(yè) 高精度與精密的通用央具有了迅蓮的發(fā) 展高效通用夾具已廣泛使用 適 用于各類典型零件共軌特征的通用夾具有了迅速發(fā)展 現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代 以適應市場激烈競爭 盡管國 際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明中不批 多品種生產(chǎn)的工件已占工件種類數(shù)的 85 左右 然而目前 一般企業(yè)習慣采用傳統(tǒng)的專用夾具 在一個具有一定生產(chǎn)能力的工廠中約 擁有 13000 15000 套專用夾具 另一方面 在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中 約隔 4 年就要 更新 80 左右的專用夾具 而夾具的實際磨損量只有 15 左右 特別最近年來柔性制 造系統(tǒng) FMS 數(shù)控機床 NC 加工中心 MC 和成組加工 GT 等新技術被應用 和推廣 使中小批生產(chǎn)的生產(chǎn)率逐步趨近于大批量生產(chǎn)的水平 綜上所述 現(xiàn)代生產(chǎn)對夾具提出了如下新的要求 1 能迅速方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)以縮短生產(chǎn)準備周期 2 能裝夾一組相似性特征的工件 3 適用于精密加工的高精度的機床 9 4 適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型技術 5 采用液壓汞站等為動力源的高效夾緊裝置 進一步提高勞動生產(chǎn)率 總體來說現(xiàn)代機床的發(fā)展趨勢是 1 提高標準化通用化程度 2 適應多 品種 中小批生產(chǎn)企業(yè)的特點 發(fā)展可調(diào)整夾具 力求希短生產(chǎn)準備周期 提高經(jīng)濟 效果 3 發(fā)展高效率夾具力求提高勞動生產(chǎn)率減輕勞動強度 4 機床夾具的 發(fā)展應向機床工作臺技術轉移 2 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案 研究方法或措施 2 1 課題研究主要內(nèi)容 2 氣門搖桿軸支座是柴油機一個主要零件 是柴油機搖桿座的結合部 mm1 062 孔裝搖桿軸 軸上兩端各裝一進氣門搖桿 搖桿座通過兩個 13mm 孔用 M12 螺桿與汽 缸蓋相連 3mm 軸向槽用于鎖緊搖桿軸 使之不轉動 汽缸蓋內(nèi)每缸四閥使燃燒室充 氣最佳 氣門由搖桿凸輪機構驅動 摩擦力小且氣門間隙由液壓補償 這種結構可能 減小燃油 消耗并改善排放 另外一個優(yōu)點是減小噪音 這種結構使 3 0 升的 TDI 發(fā) 動機運轉極端平穩(wěn) 主要研究內(nèi)容 1 研究氣門搖桿軸支座零件 設計其三維模型 分析加工特 點 2 編制上述工件的機械加工工藝 包括熱處理及其它工序 給出設計計算過程 填寫工藝卡片 3 對數(shù)控加工工序編寫數(shù)控代碼 4 設計典型該工序的夾具 繪 制設計裝配圖和零件圖 5 圖量折合 1 5 張 0 號圖 論文字數(shù) 1 5 萬 參考文獻 18 篇 3 篇外文 英文翻譯漢字 3000 字 2 2 2 擬采用的研究方案 研究方法和措施 1 本課題研究方案 第一步 零件作用分析和工藝分析 第二步 零件工藝 規(guī)程定性設計 包括毛坯制造方法的確定 基準面選擇 工藝路線確定 第三步 零 件工藝規(guī)程定量設計和計算 包括毛坯尺寸的確定 工藝尺寸 機械加工余量確定 切削用量和基本工時確定 第四步 夾具設計 第五步 繪制零件 夾具及裝配二維 圖 2 零件加工工藝分析 有零件圖知 該零件上主要加工面為上端面 下端面 左右端面 mm 孔132 和 mm 以及 3mm 軸向槽的加工 加工精度為 mm 孔的尺寸精度以及下端面1 06 1 062 0 05mm 的平面度與左右兩端面孔的尺寸精度 直接影響到進氣孔與排氣門的傳動精 度及密封 因此 需要先以下端面為粗基準加工上端面 再以上端面為粗基準加工下 端面 再把下端面作為精基準 最后加工 mm 孔時以下端面為定位基準 以保1 062 證孔軸相對下端面的位置精度 3 工藝線路擬定 方案一 1 鑄造 2 時效處理 3 粗車下端面 4 粗車上端面 5 粗銑 左右端面 6 鉆 通孔 7 精銑下端面 8 精銑上端面 9 精銑左右端面 13 10 鉆 通孔 11 鏜 孔 12 粗 精銑軸向槽 13 檢驗入庫20 0 分析 上述方案遵循了工藝線路擬定原則和基準選取原則 但是還存在不足 由 于工件形狀和尺寸原因本工件在車床上車削時比較困難 故改用銑床加工 方案二 1 鑄造 2 時效處理 3 粗銑下端面 4 粗銑上端面 5 粗銑左 右端面 6 鉆 通孔 7 精銑下端面 8 精銑上端面 9 精銑左右端面 10 13 鉆 通孔 11 鏜 孔 12 粗 精銑軸向槽 13 檢驗入庫20 0 第二種方案基本滿足加工要求 3 本課題研究的重點及難點 前期已開展工作 3 1 工藝規(guī)程設計中的關鍵問題在于基準的選擇及加工工藝路線的選擇 1 基準的選擇 精基準的選擇 氣門搖桿軸支座的下端面既是裝配基準又是設計基準 用它作為 精基準 能使加工遵循基準重合的原則 實現(xiàn) V 形塊大平面的定位方式 使得工藝路 線又遵循 基準統(tǒng)一 的原則 夾緊方案也比較簡單 可靠 操作方便 粗基準的選擇 考慮到以下幾點要求 選擇零件的重要面和重要孔做基準 在保證各 2 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 減少輔助時間 所以粗基準為上端面 2 制定加工工藝路線 根據(jù)各表面加工要求 和各種加工方法能達到的經(jīng)濟精度 確定各表面及孔的加 工方法 因左右兩端面均對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 3 2 夾具設計中關鍵的問題在于夾具設計中結構方案的構思 其設計流程的關鍵點是 首先應分析使用夾具時 造成被加工零件表面位置的加 工誤差因素 合理分配夾具定位精度 其次要根據(jù)加工過程中被加工零件受到的切削 力 慣性力及重力等外力的作用 合理選擇定位方式 支承點 夾緊點 夾緊力大小 及其作用方向 設計合適的夾緊機構 以保證被加工零件的既定位置穩(wěn)定可靠 第 三是設計夾具對定 最后校核夾具關鍵零件強度和設備進刀抗力等 最終完成全套 夾具圖設計 夾具設計主要是擇定位方式 設計合理的定位支承元件 夾緊裝置 對刀元件 夾具體等裝置或元件 繪制所需的圖樣 同時制訂有關的技術要求 夾具設計是一種 相互關聯(lián)的工作 它涉及到很廣的知識面 對初學者而言 預計夾具結構方案的構思 是一個設計難點 構思結構方案需要 1 確定夾具的類型 2 定位設計 根據(jù)六點定位規(guī)則確定工件的定位方式 3 確定工件的夾緊方式 選擇合適的夾緊裝置 4 確定刀具的對刀導向方案 選擇合適的對刀元件或導向元件 5 確定夾具總體布局和夾具體的結構 3 3 前期開展的工作 進行教研 查閱相關文獻和刊物 了解課題背景 研究意義以及國內(nèi)外發(fā)展狀況 進而初步確定設計方案 并在總結各個參考文獻的基礎上完成開題報告 4 完成本課題的工作方案及進度計劃 按周次填寫 第 1 周 第 3 周 查閱資料 完成基礎知識的積累和開題報告 第 4 周 第 6 周 典型工件的工藝分析 計算 編寫各工件加工工藝 第 7 周 第 8 周 各夾具的設計計算 定位分析 設計中存在的問題 第 9 周 中期檢查 第 10 周 第 13 周 繪制各夾具的裝配圖 部分零件工程圖 2 第 14 周 第 15 周 完成畢業(yè)論文 第 16 周 答辯 5 指導教師意見 對課題的深度 廣度及工作量的意見 指導教師 年 月 日 6 所在系審查意見 系主管領導 年 月 日 2 參考文獻 1 盧秉恒 機械制造技術基礎 2009年6月第3版 2 余承輝 姜晶 機械制造工藝與夾具 2010年7月第1版 3 曾愛新 談機械加工工藝的發(fā)展趨勢 J 職園培地 2002 8 26 27 4 劉代瑞 三角法蘭夾具設計 J 汽齒科技 2007 2 18 22 5 熊平 孫慧峰 焦振營 車削厚壁圓體內(nèi)孔夾具設計 J 金屬加工 2008 6 6 周賀 段曉峰 計算機輔助夾具設計與管理系統(tǒng)的研發(fā) J 機械制造 2004 03 7 姜桂英 淺談如何提高機械加工的精度 科技論壇 2012 12 8 張瀅瀅 劉春雨 關于機床夾具的發(fā)展前景的探討 科技創(chuàng)新導報 2011 10 9 挪家華 國內(nèi)外機床夾具及其發(fā)展趨勢 全國先進工具鏗脆交流會報告 10 陳連富 淺談機械加工工藝對加工精度的影響 工業(yè)與民用建筑工程技術 11 蔡瑾 段國林 李翠玉 李德紅 夾具設計技術發(fā)展綜述 J 河北工業(yè)學學報 2002 5 12 仲高艷 王宏林 機床夾具設計中的參數(shù)化設計 機床與液壓 2004 No 12 13 白潔 薄向東 機床夾具在數(shù)控加工中的設計 2006 年第 3 期 總第 15 期 14 王建勛 機械零件加工中的機床夾具設計 學術交流 2009 05 15 許愛玲 機床夾具設計方法探討 Equipme nt Manufa c tring Technology No 8 2008 16 G H Qin W H Zhang M Wan S P Sun T J Wu Advanced Design and Manufacture to Gain a Competitive Edge 2008 551 562 17 Peter Ko t l Karol Vel ek Radovan Zvolensk Intelligent Robotics and Applications 2008 459 465 18 Marty Voss Robert Drag Design Efficiency and Safety into Robotic Fixtures 1999 72 4