729 气门摇臂轴支座加工工艺及铣床夹具设计【CAD图+工艺工序卡+文献翻译+说明书】
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摘 要
6105柴油机中摇臂座结合部的气门摇臂轴支座孔装摇臂轴,轴上两端各装一进、排气门摇臂。孔内装一减压轴，用于降低气缸内压力，便于启动柴油机。两孔间距为56mm可保证减压轴在摇臂上打开气门，实现减压。由此我们首先对气门摇臂轴支座的结构和工艺进行了仔细的分析，然后确定了一套合理的加工方案对其进行加工。加工方案要求简单，操作方便，并能保证零件的加工质量。最后,依照确定好的方案，按照正确的加工工序将它加工出来，并使之满足零件的设计要求。此外，为了提劳动生产率，降低劳动强度，保证加工质量，需设计专用夹具，为此选择了第4道工序——粗铣○3进行铣夹具设计，以满足加工过程的需要。
关键词：气门摇臂；工艺规程；夹具
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单位 产品名称 气门摇臂轴支座 零（部）件名称 气门摇臂轴支座 共（ 10 ）页 第（ 1 ）页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 25 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 卧式镗床 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 工步工时 动 铺助 1 铣端面保证高度尺寸为： 39 糙度为： 面铣刀；专用夹具；游标卡尺；标准粗糙块 8 镗小保证孔径为 用夹具 ;通孔镗刀；游标卡尺 2 铣端面保证高度尺寸为： 糙度为： 面铣刀；专用夹具；游标卡尺；标准粗糙块 9 铰小保证孔径为 16；糙度为： 用夹具；标准粗糙块；千分尺； 16 铰刀 3 钻孔 16 的麻花钻；专用夹具 10 对小孔倒角 （角度1 专用夹具 ;通孔镗刀；万能角度卡尺 4 钻孔 14 的麻花钻；专用夹具 11 调头铣大端面保证长度尺寸为： 37 面粗糙度为 面铣刀；专用夹具；游标卡尺；标准粗糙块 5 镗大孔保证孔径为 用夹具；游标卡尺；通孔镗刀 12 铣小端面保证长度尺寸为： 37 面粗糙度为 面铣刀；专用夹具；游标卡尺；标准粗糙块 6 铰大孔保证孔径为 3；粗糙度为：用夹具；标准粗糙块；千分尺； 18 铰刀 13 对小孔倒角（角度1 专用 夹具 ;通孔镗刀；万能角度卡尺 7 对大孔倒角（角度 1 专用夹具 ;通孔镗刀；万能角度卡尺 14 对大孔倒角（角度1 专用夹具 ;通孔镗刀；万能角度卡尺 设计 审核 日期 单位 产品名称 气门摇臂轴支座 零（部）件名称 变气门摇臂轴支座 共（ 10 ）页 第（ 4 ）页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 10 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件 数 每台件数 铸件 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 立式铣床 夹具编号 夹具名称 切削液 车 面夹具 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转数 r/削速度 m/给量 mm/r 切削厚度 给次数 工步工时 动 铺助 1 铣上表面保证高度尺寸为： 糙度为： 面铣刀；虎口钳；游标卡尺；标准粗糙块 150 8 设计 日期 单位 产品名称 气门摇臂轴支座 零（部）件名称 气门摇臂轴支座 共（ 10 ）页 第（ 5）页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 15 铣 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 立式铣床 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转数 r/削速度 m/给量 mm/r 切削厚度 给次数 工步工时 动 铺助 1 铣 下圆柱侧 表面保证高度尺寸为：41， 粗糙度为： 面铣刀；虎口钳；游标卡尺； 标准粗糙块 150 8 2 铣上 圆柱侧 表面保证高度尺寸为：18， 粗糙度为： 面铣刀；虎口钳；游标卡尺； 标准粗糙块 150 8 设计 审核 日期 单位 产品名称 气门摇臂轴支座 零（部）件名称 气门摇臂轴支座 共（ 10 ）页 第（ 6 ）页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 20 钻 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 钻床 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转数 r/削速度 m/给量 mm/r 切削厚度 给次数 工步工时 动 铺助 1 钻孔 专用夹具；游标卡尺； 11 的麻花钻；标准粗糙块 654 2 钻孔 专用夹具；游标卡尺； 16 的麻花钻；标准粗糙块 531 31， 65 3 钻孔 专用夹具；游标卡尺； 14 的麻花钻；标准粗糙块 607 设计 审核 日期 单位 产品名称 气门摇臂轴支座 零（部）件名称 气门摇臂轴支座 共（ 10 ）页 第（ 7 ）页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 20 钻 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 镗 床 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转数 r/削速度 m/给量 mm/r 切削厚度 给次数 工步工时 动 铺助 1 镗 孔 18 专用夹具；游标卡尺； 标准粗糙块 2 镗 孔 16 专用夹具；游标卡尺； 标准粗糙块 56 设计 审核 日期 单位 产品名称 气门摇臂轴支座 零（部）件名称 气门摇臂轴支座 共（ 10 ）页 第（ 8 ）页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 30 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 钻床 夹具编号 夹具名称 切削液 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 工步号 工 步 内 容 工 艺 装 备 主轴转数 r/削速度 m/给量 mm/r 切削厚度 给次 数 工步工时 动 铺助 1 钻孔保证孔径为 3；孔内粗糙度为： 用夹具； 3 的麻花钻；塞规 设计 审核 日期 五种基本机械加工技术 加工金属的五个基本技术包括钻，镗，车，刨，铣，磨。五项基本技术的变化是采用以满足特殊情况。 钻孔切割旋转另一方面演习，是指一个圆洞组成，涉及到一个已经钻孔或由一个旋转，偏移，单点工具手段芯孔精加工。在一些无聊的机器，工具和工作运转平稳，对他人，情况恰恰相反。 车床，车床，是为俗称，是所有机床的父亲。对被加工金属片的旋转和刀具是反对的先进。我们将讨论在本文稍后的段落中的车床的结构和功能。 刨机床与金属是一个过程，类似于用一只手刨木机。本质区别在于一个事实，即刀具在一个固定的位置，而这项 工作仍然是前后移动的下方。刨床通常是件大型设备，有时大到足以处理的表面加工 15至 20英尺宽的两倍。一个成型机不同于在那举行的固定工件和刀具刨来回旅行。 铣削加工包括通过将接触到一个旋转的切割工具，它具有多种先进的边缘有一块金属。也有各项工作铣削机种设计多种类型。所产生的形状铣床一些非常简单，如圆盘锯槽和生产平面上。其他形状较为复杂，可能包括一系列的平面和曲面多种组合，这取决于给予切削工具的边缘形状和刀具的移动路径。 成型磨削包括通过使接触到它的旋转砂轮的作品。这一过程通常是用于最后的收尾来关闭一个已经热零件 尺寸处理，使其很辛苦。这是正确的，因为磨削可能因热处理造成的扭曲。近年来，磨也发现增加了重型金属切除手术中的应用。 车床：该车床是车间里最有用的和通用的机器之一，是开展加工业务的各种能力。该车床的主要部件是一个车头和车尾两端床，一个工具，它们之间的职位，而持有刀具。在跨幻灯片，使它能够跨越马鞍或 据样的工作是做什么。普通车床中心可容纳上的工具后一次只能有一个工具，而是一种六角车床是持有旋转炮塔五个或更多的工具的能力。车床的床必须非常牢固，防止在压力下扭曲或弯曲机。 主轴箱采用了驾驶和齿轮机构，持有和工件主轴并使其旋转的速度在很大程度上取决于它的工件直径。一个大直径栏应自然旋转速度比一个非常薄的吧 ;工具的切割速度是最重要的。在空心主轴和尾座鼻锥中心举行工作抓紧他们之间。 供稿从车头轴驱动工具员额仅马鞍，向前或向后，在一个固定的和统一的速度。这使得运营商能够做出准确的削减，并给予工作的好成绩。齿轮之间的主轴和进给轴控制轴的旋转速度，因此，向前或向后的工具员额运动。齿轮其中运营商将选择取决于他是切割金属型和金属量他已经切断。对于一个切深或粗加工的刀具向前运动应该比一个收尾切 少。 中心不是每对车床工作合适。操作者可以取代各类夹头，占据着下巴之间，或由前板的工作，根据工作和切割操作的特殊形状。他会用卡盘，例如，举行一小段的工作，或工作，钻，镗孔或螺纹切割。 该工具在整个过程中鞍后横向运动的工具，使贯穿工件的面，给它一个平面上。对于螺纹切削，操作人员从事铅螺杆，长螺旋轴沿着它在床前并与主轴旋转。领头的螺杆驱动器沿运输的工具后转发在正确的速度，这保证了螺杆上的螺纹的螺距是完全正确的。操作者可以选择不同的齿轮速度，这将改变主轴和铅螺杆速度的比例，因此，改变该线程的音调。作者：车头 扭转杆使他扭转运输运动等带来的工具回到它原来的位置。 摘 要 6105 柴油机中摇臂座结合部的气门摇臂轴支座孔装摇臂轴 ,轴上两端各装一进 、 排气门摇臂。孔内装一减压轴，用于降低气缸内压力，便于启动柴油机。两孔间距为 56现减压。由此我们首先对气门摇臂轴支座的结构和工艺进行了仔细的分析，然后确定了一套合理的加工方案对其进行加工。加工方案要求简单，操作方便，并能保证零件的加工质量。最后 ,依照确定好的方案，按照正确的加工工序将它加工出来，并使之满足零件的 设计要求。此外，为了提劳动生产率，降低劳动强度，保证加工质量，需设计专用夹具，为此选择了第 4道工序 粗铣 3进行铣夹具设计，以满足加工过程的需要。 关键词： 气门摇臂；工艺规程；夹具 105 in of at a of a to 6 mm on in we on a of to to of in a in be by it In to to be 3, 4 to of of 目 录 1 零件的分析 . 1 零件的作用 . 1 零件的工艺分析 . 1 孔的尺寸精度及几何形状精度 . 1 孔距公差 . 1 平行孔的孔中心线平行度 . 1 同轴线孔间及轴孔与端面的位置精度 . 1 平面间的位置精度 . 1 孔及平面的表面粗糙度 . 1 本章小结 . 2 2 工艺规程的设计 . 3 毛坯种类的选择 . 3 确定毛坯的制造形式 . 3 摇臂轴机械加工时的主要问题 . 3 基准的选择 . 4 粗基准的选择 . 4 精基准的选择 . 4 工艺路线的拟定 . 5 机械加工加工顺序的安排原则 . 5 工序的合理组合原则 . 5 本章小结 . 7 3 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 . 8 机械加工余量的确定 . 8 要表面毛坯尺寸的确定 . 8 本章小结 . 9 4 切削用量的确定 . 10 切削用量的选择原则 . 10 粗加工切削用量的选择原则 . 10 精加工时切削用量的选择原则 . 11 确定切削用量 . 11 本章小结 . 14 5 专用夹具设计 . 15 削力及夹紧力计算 : . 15 位误差的分析： . 16 具设计及操作的简要说明 . 16 结 . 17 结 束 语 . 18 参考文献 . 19 致 谢 . 20 1 1 零件的分析 零件的作用 6105 柴油机中摇臂座结合部的气门摇臂 轴支座孔装摇臂轴 ,轴上两端各装一进、排气门摇臂。孔内装一减压轴，用于降低气缸内压力，便于启动柴油机。两孔间距为 56保证减压轴在摇臂上打开气门，实现减压。 零件的工艺分析 孔的尺寸精度及几何形状精度 支座面上的螺纹孔及端盖以及凸缘上的螺纹孔的精度等级为中等精度，平行度公差为 3 孔精度等级为 ， 11 孔精度等级为 ，孔的几何形状精度未做规定的，一般控制在尺寸公差范围内即 可。 孔距公差 支座孔的中心距偏差由轴传动中小距离偏差的标准而决定，该支座孔的中小距偏差为 平行孔的孔中心线平行度 孔中心线的平行度与齿轮传动精度及齿宽等因素有关 ,该箱体孔中心线平行度允许为 同轴线孔间及轴孔与端面的位置精度 同一轴线各孔的同轴度误差及轴孔端面对轴线的垂直度误差会使轴和轴承装配到支座上后产生歪斜，最后导致轴承长期失效。 平面间的位置精度 为了保证各加工面间的精度，平面与平面之间需有的位置精度要求。该支座的主 要加工面与基准面之间平行度为 孔及平面的表面粗糙度 重要孔和主要平面的表面粗糙度会影响连接面的配合性质或接触刚度，其具体要求一般 来评价。 （ 1）该支座孔 11，中心孔 18及 16， 3 孔的底面。面及 视图中右边孔 11 顶面的表面粗糙度均为 2.5 m 。 （ 2） 11 顶面表面粗糙度为 .2 m 。 2 （ 3） 10斜孔 3 的表面粗糙度为 2.5 m 。 （ 4）视图中其余各主要加工面及孔的粗糙度 2.5 m ,其余为不去除材料。 本章小结 本章讨论了 6105 柴油机中摇臂座结合部的气门摇臂轴支座 的作用 ,并对它的结构与工艺进行祥细的分析 ,为工艺规程的设计提供了理论依据。 3 2 工艺规程的设计 毛坯种类的选择 （ 1） 选择毛坯应该考虑生产规模的大小，它在很大程度上决定采用某种毛坯制造方法的经济性。 （ 2） 选择毛坯应该考虑工作结构形状和尺寸大小。 （ 3）选择毛坯应该考虑零件的机械性能要求。 （ 4）选择毛坯应从本厂的现有设备和技术水平出发，考虑可能性和经济性 。 （ 5） 选择毛坯应该考虑利用新工艺，新技术和新材料的可能性。 确定毛坯的制造形式 由于摇臂轴吸振性和耐磨性均要求较高，故应选择易于成型，具有较高的强度，耐磨性，耐热性及减振性同时价格低廉的 铁为毛坯材料。同时，由于是中批生产，因此，为了提高劳动生产率，减小机械加工余量，采用木模机器造型，铸件的尺寸公差等级为 7级，精度等级为。 摇臂轴机械加工时的主要问题 （ 1）作为摇臂轴支座，其主要的加工表面是平面及其孔系。一般情况下 ,平面的加工精度要比孔系的加工精度容易实现。因此，对于变速箱来说 ,机 械加工过程中的主要问题是如何实现孔的加工精度，如何处理好孔与平面之间的相互关系。由于该变速箱体为中批量加工生产，因此满足其生产率的要求也是箱体加工过程中应考虑的主要因素。 （ 2）孔和平面的加工顺序 支座类零件的机械加工应遵循“先面后孔”的原则。即先加工支座上的基准平面，再以基准平面定位加工其它平面，然后再加工孔系。支座加工自然也应遵循这个原则，这样处理的原因主要是平面的面积大，定位时稳定可靠，且夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次是先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸部分，为提高孔的加工精度创造条件，而且 这样做便于对刀及调整，同时也利于保护刀具 ,防止打刀和崩刀。 （ 3）粗、精加工分阶段进行 对支座的主要表面加工时应将粗、精加工分阶段进行，这是因为支座的结构形状复杂，主要表面的加工精度较高。将粗、精加工分阶段进行可以消除 ,由粗加工所产生的内应力、切削力、夹紧力和切削热对加工精度的影响，有利于保证支座的加工精度 4 还能根据粗，精加工的不同要求来合理选用设备 ,有利于提高生产率。 （ 4）孔系加工方案的选择 加工支座的孔系时，应选择能满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。这里除了考虑加工精度和加工效率以外， 还应该考虑影响经济效益的因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应该择价格最低的机床。 基准的选择 粗基准的选择 粗基准的选择应满足以下要求： （ 1） 如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，则应以不加工表面作为粗基准。 （ 2） 如果必须首先保证工作某重要表面的余量均匀，应选择该表面作粗基准。 （ 3）选作粗基准的表面应平整，没有浇口，冒口或飞边等缺陷，以便定位可靠。 （ 4）粗基准一般只能使用一次，即不应重使用，以免产生较大的位置误差。 （ 5）选用的粗基准应便于定位、装夹、 和加工，并使夹具结构简单。 考虑到以上几点要求 ,所以选择支座零件的重要孔 (即 11 孔 )的毛坯孔及面作为粗基准 第一 ,在保证各加工面均有加工余量的前提下 ,使重要的孔的加工余量均匀 装入支座内的旋转零件与支座内壁具有足够的间隙 保证定位基准 ,夹紧可靠 ,操作方便。 精基准的选择 精基准的选择应满足以下要求： （ 1）用设计基准作为精基准，以便消除基准不重合误差，即所谓“基准重合”原则。 （ 2）当工作以某一组精基准定位可以方便的加工其它 各表面时，应尽可能在多数工序中采用此精基准定位，即所谓“基准统一”原则。 （ 3）当精加工或光整加工工序要求余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，而该加工表面与其它表面之间的位置精度则要求由先行工序保证，即遵循“自为基准”原则。 （ 4）为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，在选择基准时，可遵循“互为基准”原则。 （ 5）精基准的选择应使定位准确，夹紧可靠，为此，精基准的面积与被加工表面相比，应有较大的长度和宽度，以提高其位置精度。 5 参照以上准则并结合实际情况做出以下选择：支座的面是工件的装配又是 设计基准 ,用它作精基准能使加工遵循“基准重合 ” 原则 ,实现以“一面两孔 ” ,限制工件六个自由度的定位方式 ,这样使工艺路线遵循“基准统一 ” 原则 ,此外 ,面的面积大 ,定位稳定 ,可靠 ,夹紧方案也简单 ,操作方便 及 11 孔定位加工面以后 ,使面与面面及 18， 16 孔都具有了较高的位置精度。同样以面及 11定位加工其他面积孔 ,使加工出 来的面与孔都具有较高的精度 ,为了保证一些面与面 ,孔与孔之间的位置要求 ,可选已加工出来的孔及面作定位基准未加工的面。例如以面及 18 孔 16 孔作定位基准加工面及 16 孔同轴的圆面上的一系列螺纹孔的加工 ,实现了“一面两孔 ” 的定位方式 ,使加工更方便。 最先进行加工的表面是精基准面面及面上的孔 11 孔 ,这时可以选择定位夹紧方案。 方案 :用三个支承钉支承在面上 ,可以限制三个自由度 ,再以一切边销轴插入侧板的 3 之中 ,限制了 3 个自由度 ,至此，工件被准确定位。 方案 :用两块支承板支承在面上 ,可以限制三个自由度 ,再在面加 2支承钉限制第六个自由度 ,因此方案定位时 ,夹紧装置极为简单 ,夹具也不复杂 ,可以作到装卸工件方便 ,而且可以达到较高的加工精度 ,故可行。 工艺路线的拟定 机械加工加工顺序的安排原则 （ 1） 对于形状复杂、尺寸较大的毛坯或尺寸偏差较大的毛坯 ,应首先安排划线 工序 ,为精基准加工提供找正基准。 （ 2）按“先基面后其他”的顺序 ,首先加工精基准面。 （ 3）在重要表面加工前应对精基准进行修正。 （ 4）按“先主后次、先粗后精”的顺序，对精度要求较高的各主要表面进行粗加工、半精加工和精加工。 （ 5）对于与主要表面有位置精度要求的次要表面应安排在主要表面加工之后加工。 工序的合理组合原则 确定加工方法以后 ,就要按生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等具体生产条件确定工艺过程的工序数 （ 1）工序分散原则 ： 工序多 ,工艺 过程长 ,每个工序所包含的加工内容很少 ,极端 6 情况下每个工序只有一个公步 ,所使用的工艺设备与装备比较简单 ,易于调整和掌握 ,有利于选用合理的切削用量 ,减少基本时间 ,设备数量多 ,生产面积大。 （ 2）工序集中原则 ： 零件的各个表面的加工集中在少数几个工序内完成 ,每个工序的内容和工步都较多 ,有利于采用高效的机床 ,生产计划和生产组织工作得到简化 ,生产面积和操作工人数量减少 ,工件装夹次数减少 ,辅助时间缩短 ,加工表面间的位置精度易于保证 ,设备、工装投资大 ,调整、维护复杂 ,生产准备工作量大。 批量小时往往采用在通用机床上工序 集中的原则 ,批量大时即可按工序分散原则组织流水线生产 ,也可利用高生产率的通用设备按工序集中原则组织生产箱体类零件的机械加工应遵循“先面后孔”的加工原则。这样处理的主要原因是平面的面积较大定位时稳定可靠且夹紧牢固。因而容易保证孔的加工精度。其次先加工平面可以先切去铸件表面凹凸部分，为提高孔的加工精度创造条件。而且这样做便于对刀调整，同时也有利于保护刀具防止打刀和崩刀。 由于类型为中批生产，加工设备应大多为通用机床，辅以少量专用机床及组合机床。其生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床的流水生产线， 工件在各耐磨上台阶的装卸及各机床间的传送均用人工完成。根据各表面加工要求和各种加工方法所能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下： 面粗铣 面粗铣 钻 11 孔 18 孔、 16、面 先粗铣 后钻 然后粗镗 18 、 16 再精 镗两孔。 、面 先粗铣 然后粗镗 18 、 16 再精镗两孔。 钻 3孔 因面与面有较高的平行度要求，宜采用工序集中的原则，即分别在一次装夹下将两面或孔同时加工出来，以保证加工精度。 在实际操作中由于一个工艺是镗，一个是铣，而且加工位置相隔较大 ，换刀时不易保证加工精度，故分开加工。 根据先面后孔，先主要面，后次要面，和先粗加工后精加工的原则，将 1、 2面的粗加工放在前面，精加工放在后面，首先加工面，后加工面以及各孔，面上 3孔放在最后加工。 初步拟定加工工艺路线如下 : 7 表 1 加工工艺路线表 工序 1 备坯 工序 2 热处理 工序 3 粗铣 工序 4 钻孔 工序 5 精铣 工序 6 镗孔 工序 7 精镗 工序 8 钻孔 工序 9 钳工 工序 10 终检 上述方案遵循了工艺路程拟定 的“互为基准”的原则及其它一般原则。 以上工艺过程详见机械加工艺过程卡片和机械加工工序卡片。 本章小结 本章通过对毛坯种类的选择与它的制造形式、加工基准的选择以及切削用量的选择最终制定了机械加工工艺路线。 8 3 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 机械加工余量的确定 气门摇臂轴支座材料为 铁 ,生产类型为中批生产 , 内部结构复杂 ,采用精密铸造中的压力铸造。 根据上述原始资料及加工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量、工件尺寸及毛坯 各尺寸如下： 表 2 各加工表面的机械加工余量、工件尺寸 单位 :工表面 基本尺寸 加工余量数值 面 22 39 4 面 36 39 4 面 28 37 4 面 26 16 4 要表面毛坯尺寸的确定 9 表 3 主要表面毛坯尺寸 单位 :本章小结 本章通过查表确定了各加工表面和加工孔的机械加工余量、工序尺寸及主要毛坯表面尺寸 ,为下一步各加工过程中的各物理量的计算提供了最原始的数据。 主要面尺寸 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 面 39 6 45 面 39 6 45 面 37 6 43 面 16 6 22 10 4 切削用量的确定 切削用量的选择原则 正确地选择切削用量 ,对提高切削效率 ,保证必要的刀具耐用度和经济性 ,保证加工质量 ,具有重要的作用 。 粗加工切削用量的选择原则 粗加工时加工精度与表面光洁度要求不高 ,毛坯余量较大。因此 ,选择粗加工的切削用量时 ,要尽可能保证较高的单位时间 金属切除量 (金属切除率 )和必要的刀具耐用度 ,以提高生产效率和降低加工成本。 金属切除率可以用下式计算 : 1 0 0 0PW ( 1 ) 式中 : 单位时间内的金属切除量（ ） V 切削速度（ ） f 进给量（ ） 切削深度（ 提高切削速度、增大进给量和切削深度，都能提高金属切除率。但是，在这三个因素中，影响刀具耐用度最大的是切削速度，其次是进给量，影响最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的选择原则是：首先考虑选择一个尽可能大的吃刀深度次选择一个较大的进给量 f ，最后确定一个合适的切削速度 V。 选用较大的f 以后，刀具耐用度 要比 V 对 t 的影响小得多，只要稍微降低一下 V 便可以使回升到规定的合理数值，因此，能使 V、 f 、而保证较高的金属切除率。此外，增大大 f 又有利于断屑。因此，根据以 上原则选择粗加工切削用量对于提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本是比较有利的。 (1)切削深度的选择： 粗加工时切削深度应根据工件的加工余量和由机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的刚性来确定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，应当尽量将粗加工余量一次切掉。只有当总加工余量太大，一次切不完时，才考虑分几次走刀。 (2)进给量的选择： 粗加工时限制进给量提高的因素主要是切削力。因此，进给量应根据工艺系统的刚 11 性和强度来确定。选择进给量时应考虑到机床进给机构的强度、刀杆尺寸、刀片厚度、工件的直径和长度等 。在工艺系统的刚性和强度好的情况下，可选用大一些的进给量；在刚性和强度较差的情况下，应适当减小进给量。 (3)切削速度的选择： 粗加工时，切削速度主要是受刀具耐用度和机床功率的限制。合理的切削速度一般不需要经过精确计算，而是根据生产实践经验和有关资料确定。切削深度、进给量和切削速度三者决定了切削功率，在确定切削速度时必须考虑到机床的许用功率。如超过了机床的许用功率，则应适当降低切削速度。 精加工时切削用量的选择原则 精加工时加工精度和表面质量要求较高，加工余量要小且较均匀。因此，选择精加工的切 削用量时应着重考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产效率。 (1) 切削深度的选择： 精加工时的切削深度应根据粗加工留下的余量确定。通常希望精加工余量不要留得太大，否则，当吃刀深度较大时，切削力增加较显著，影响加工质量。 (2) 进给量的选择： 精加工时限制进给量提高的主要因素是表面粗糙度。进给量增大时，虽有利于断屑，但残留面积高度增大，切削力上升，表面质量下降。 (3) 切削速度的选择： 切削速度提高时，切削变形减小，切削力有所下降，而且不会产生积屑瘤和鳞刺。一般选用切削性能高的刀具材料和合理的几 何参数，以尽可能提高切削速度。只有当切削速度受到工艺条件限制面不能提高时，才选用低速，以避开积屑瘤产生范围。 由此可见，精加工时应选用较小的吃刀深度f ，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度 V，以保证加工精度和表面质量，同时满足生产率的要求。 确定切削用量 工序 1: 铣 1面 用卧铣。 粗铣 (1)确定切削深度 给进量 f 粗 铣 f= 2)当车 1 面时，确定切削速度 12 查机械制造工艺及设计手册（以下简称设计手册）表 3取切削速度 V=s 取粗铣的主轴 实际转速50r/取铣刀的直径为 22 m （ 3)计算切削力及切削功率 查设计手册表 3切削力计算公式 : =20. 36/60344N m 0 33 工序 2: 铣面。由于定位基准的转换，宜用卧铣。 粗铣 (1)确定切削深度 给进量 f 粗 铣 f= 2） 当铣面时，确定切削速度 机械制造工艺及设计手册（以下简称设计手册）表 3取切削速度 V=s 取粗铣的主轴 实际转速50r/取铣刀的直径为 36 m （ 3)计算切削力及切削功率 查设计手册表 3切削力计算公式 : =26. 95/60m 260 10 33 工序 3：钻孔 11为通 孔，算出速度和最大进给力即可。 参考文献 1 表 钻 11的进给量为 f=r. 用插入法求得钻 11的切削速度 v=s=此算出转速为： m 1000 按机床实际转速取 n=630r/实际切削速度为： m 000 1163014.3 参考文献 1 表 ： 13 求出钻 11的 们均小于机床的最大进给力 7840N 和机床的最大扭转力矩 196N m，故机床的刚度足够。 工序 4: 铣面 用立铣。 粗铣： (1)确定切削深度 给进量 f 粗 铣 f= 2） 当铣面时，确定切削速度 机械制造工艺及设计手册（以下简称设计手册）表 3取切削速度 V=s 取粗铣的主轴 实际转速50r/取铣刀的直径为 22 m （ 3)计算切削力及切削功率 查设计手册表 3切削力计算公式 : =20. 36/60344N m 0 33 同理： 面均可用上述算 式求出粗铣的主轴 实际转速 和切削力及切削功率。 工序 5,7：镗 28, 26的孔 （ 1）镗 18孔 查设计手册中表 3-2 取 则主轴转速 m rd vn s 同理粗镗 16 m rn s 14 m 8,45 度 取 m rn s 扩孔 16,45 度，同理可算出。 本章小结 本章通过查阅大量资料和进行大量计算确定了机械加工工艺规程中 各道工序的切削用量和基本工时 ,完成了对支座毛坯的粗加工、半精加工和精加工过程，达到了设计的要求。 15 5 专用夹具设计 具的定义以及分类 为了提高劳动生产率 ,保证加工质量 ,降低劳动强度 ,需要设计专用夹具 决定设计第 4道工序 -3的铣床夹具 ,本夹具将用于 床 ,刀具材料为 题的提出 : 本夹具只要用铣 3面 ,有一定的技术与精度要求 因此 ,本道工序的重点是要搞好定位 ,确保加工的定位精度与加工精度。 夹具设计 1. 定位基准的选择 : 由零件图可知 ,侧面对面及孔均有精度要求 ,其垂直度与平行度都得保证 ,故设计时 ,上夹具 ,找正夹具 ,侧面在 装上工件 及 11 为了提高加工效率 ,现决定采用手转位面铣刀进行加工。 削力及夹紧力计算 : 刀具 :可转位面铣刀 手册表 得铣削时切削力 : 0F F y wF p z eC wC a f a ( 2 ) 查表 中数据为 : F=1 代到公式得 : 0 . 9 0 . 7 4 1 . 11 . 3 05 4 . 5 4 6 . 3 1 9 01 2 5 7 1 =2457 N 水平分力 : 1 . 1 2 7 0 2 . 7 N垂直分力 : 0 . 3 2 3 7 . 1 N在计算切削力时 ,必须把安全系数考虑在内 ,安全系数 K= ( 3 ) 1 16 3 F =K =5396 N 选用气缸 夹紧机构，选用解楔模角 10，结构形式选用 ，则扩力比D=克服水平切削力，实际夹紧力 N 应为： W（ f1+= W=f1+ ( 4 ) 其中 夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数， f1= W=5396/0792（ N） 气缸选用 100压缩空气单位压力 P=，汽缸推力为 3900N，由于已知斜模扩力比 i=气缸产生的实际夹紧力为： 3900i=3900 3338(N) 此时， 3338 10792 的夹紧力， 故夹具可安 全工作。 位误差的分析： 位元件的尺寸及公差的确定 夹具的主要定位元件为定位辅助，其中定位辅的尺寸与公差规定与本零件在工作时与其相匹配的定位销的尺寸与公差相同 。 位轴中心线对夹具底面平行度 些技术要求主要是保证定位，确保夹紧力。 算侧面与定位销的最大平行度误差： 具设计及操作的简要说明 如前所述，在设计夹具时，除了确定定位准确，夹紧可靠外，应该还得考虑提高劳动生产率。为此，应首先着眼于机动类夹紧而不采 用手动夹紧，这是提高劳动生产率的首要途径，故本道工序的的铣床夹具就选择了气动夹紧方式。 本贡献由于半精工加工，故切削力较大，为了夹紧工件，势必要增大气缸直径，而这样将调整整个夹具，过于庞大，故应采取措施来降低切削力： 1 采用金属模机造型以提高毛坯的制造精度，使最大的切削 17 力。 2 在可能的情况下，适当提高压缩空气的工作压力，以增加气缸的推力。 3 夹具上装的对刀块，可使夹具在一批零件的加工之前很好的对刀，同时夹具体底面上一对定位键可使整个夹具在机床工作台上有一个正确的安装位置，以利于铣削加工 。再有在铣削时，操作转工作台，将工件铣完面后再转 180找正面在 夹紧，铣 面，铣完后再做下一道工序操作。 结 通过历时一个多月的紧张的毕业设计，初步培养了自己运用机械制造工艺学及有关专业课程的知识的能力，结合毕业练习到生产实践中的体会，锻炼了自己独立分析问题和解决工艺问题的能力，也初步培养了我们设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。 在这次夹具设计中，根据被加工零件的技术要求，运用夹具设计的基本原理与方法，并熟练运用有关手册，图表等技术资料的能力，通过边查资料边画图，逐步完善自己的识图，制图，运算和编写技术文件等基本技能。 设计中，通过与同学的合作，商讨夹具中所遇到的问题，逐步完善了与同学的群体合作精神，集师广益，经过大家的商量，比较个人所提出的设计及改进方案，最后达到一个完善的地步。 设计中逐步锻炼了自己吃苦耐劳和敬业的精神，一项完善的设计工作，必须具备坚持耐心负责的态度，遇到问题要通过自己的努力从而解决，决不可马虎了事。 18 结 束 语 伴随这篇毕业论文的收笔，我的毕业设计也近尾声了。在 2008年的 5月份，我一直为此而忙碌着，学习，生活 基本都是以此为中心。收集材料、确定方案、设计、修改、综合等等，时间过得简单而紧凑。 经过一个多月的毕业设计，我的理论知识又一次得到了巩固，同时动手能力也有了很大的提高： 合生产实习中学到的实践知识。独立地分析和解决工艺问题。具有设计一些中等复杂零件的能力。 用夹具设计的基本原理和方法，并学会拟定夹具的设计方案。 快速查询并得到所需的数据和信息。 通过设计，培养了我 综合运用理论知识和专业知识的技能，让我熟悉了一般机械零件的加工工艺过程，具备了设计夹具的能力。对于本课题而言，我认为自己已经基本达到了设计目的，但是也存在着缺陷与不足。但即使如此，在我的毕业设计的整个过程中，以上的结果已经令我受益匪浅了。 在这一个月里，我经历了很多，得到了很多，但也失去了很多。在其中我走过很多的弯路，尝到很多的失败，也经历过设计成功的喜悦。我想我得到的并不仅仅是书本上的知识，更是一个人工作研究的心境，态度和经验。我明白了一个大学专科毕业生对待自己的专业，对待自己的工作应该抱着一种什么态度； 一个人对待专业知识上的困难，应该如何解决；一个人应该如何面对成功和失败；一个人应该如何与周围的人进行交流等等。对于我来说，这些都是无价的。我想在这一个月中我努力着，只是为了将自己的想法一点点地在现实世界中实现，虽然我回避了一些困难，虽然有些问题直到现在都还未得到很好的解决，虽然我一个月的成就在行家眼里看来是如此的幼稚，但是我觉得自己值得这样做，这一切已经足够的令我感到欣慰了。 毕业设计的完成，毕业论文的写作对于我来说都是第一次，我从其中学到了很多，其实这个过程就是一个学习的过程。再过一些时间，我就要踏上工作 岗位了，那也是一个更加漫长的学习过程。我将鼓足勇气，在自己的专业这条道路上走得更远。 19 参考文献 1张耀宸主编 . 机械加工工艺手册 M. 航空工业出版社， 1987. 2李洪主编 . 机械加工工艺手册 M. 北京出版社， 1990. 3机械制造工艺设备设计手册编写组 . 机械制造工艺及设备手册 M. 机械工业出版社， 1992. 4王绍俊主编 . 机械制造工艺设计手册 M. 哈尔滨工业大学出版社， 1984. 5刘克明主编 . 公差与检测 M. 机械工艺出版社， 1995. 6东北重型机械学院 洛阳工学院 . 机床夹具设计手册 M. 上海科学技术出版社， 1990. 7陈宏钧主编 . 实用机械加工工艺手册 M. 机械工业出版社， 2009 年 . 8孙丽媛主编 . 机械制造工艺及专用夹具设计指导 C. 冶金工业出版社，2002 20 致 谢 of of to 2 of a by of on of a or by of a On is on is 3 as is is of of to be is is We of in of 4 a is a to a in in a is of to of 5 0 as A a in is 5 of a of by it a of of of by by of a of of on to of on of 6 of a of by it a is to of a to it is In in 7 is of in is of a of of at of a a on a it to or as as on of it is at a on a is of or on be to or 8 a it to at a on of A of a of is in of of 9 A or at a to to a of of or of on of he is of he to a or of be a 10 on by of or by a on of He a to a of or or 11 A of to of it a a in of at on of of of A on to of so to 课题任务书 指导教师 学生姓名 课题名称 气门摇臂轴支座加工工艺及 3 面铣夹具设计 内容及任务 内容： （ 1）制定出 6105 柴油机中摇臂座结合部的气门摇臂轴支座 的机加工工艺规程和设计出第 4 道工序上的 面铣 床夹具。 （ 2）画出 6105 柴油机中摇臂座结合部的气门摇臂轴支座 的零件图和毛坯图以及钻第 4 道工序上的 面铣床 夹具图 和装配图 。 拟达到的要求或技术指标 合 0#图 3 张）， 明书（不少于 30 页、字数不得少于 12000 字）， 4能设计出一套合理的工艺规程和合理的专用夹具，既能保证零件的质量，而且效率好，加工成本低。 2 进度安排 起止日期 工作内容 备注 毕业设计调研 集中实习 毕业设计 答辩 主要参考资料 1张耀宸主编 . 机械加工工艺手册 M. 航空工业出版社， 1987. 2李洪主编 . 机械加工工艺手册 M. 北京出版社， 1990. 3机械制造工艺设备设计手册编写组 . 机械制造工艺及设备手册 M. 机械工业出版社， 1992. 4王绍俊主编 . 机械制造工艺设计手册 M. 哈尔滨工业大学出版社， 1984. 5刘克明主编 . 公差与检测 M. 机械工艺出版社， 1995. 6东北重型机械学院 洛阳工学院 . 机床夹具设计手册 M. 上海科学技术出版社， 1990. 7陈宏钧主编 . 实用机械加工工艺手册 M. 机械工业出版社， 2009 年 . 8孙丽媛主编 . 机械制造工艺及专用夹具设计指 导 C. 冶金工业出版社， 2002 教研室 意见 年 月 日 系主管领导意见 年 月 日 3 开题报告 题 目 气门摇臂轴支座加工工艺及 面铣夹具设计 学生姓名 班级学号 专业 一、题目 调研 1 发展历史 从 1949 年以来，我国机械工业有了很大的发展，已经成为工业中产品门类比较齐全、具有相当规模和一定技术基础的产业部门之一，其机械加工和夹具也有很大的发展，但是与工业发达国家相比，我们这方面的水平还存在着阶段性的差距，主要表现在机械产品质量和水 平不够高，加工工艺过程不合理，夹具应用也比较少，使其加工工人劳动强度大，加工出来的产品也不理想。 2发展现状 现在，各工业化国家都把制造技术视为当代科技发展为活跃的领域和国际间科技竞争的主战场，制定了一系列振兴计划、建立世界级制造技术中心，纷纷把先进制造技术列为国家关键技术和优先发展领域。 机械加工工艺及夹具随着制造技术的发展也突飞猛进。机械加工工艺以各个工厂的具体情况不同，其加工的规程也有很大的不同。突破已往的死模式。使其随着情况的不同具有更加合理的工艺过程。也使产品的质量大大提高。制定加工工艺 虽可按情况合理制定，但也要满足其基本要求：在保证产品质量的前提下，尽可能提高劳动生产率和降低加工成本。并在充分利用本工厂现有生产条件的基础上，尽可能采用国内、外先进工艺技术和经验。还应保证操作者良好的劳动条件。但我国现阶段还是主要依赖工艺人员的经验来编制工艺，多半不规定工步和切削用量，工时定额也凭经验来确定，十分粗略，缺乏科学依据，难以进行合理的经济核算。 机床 夹 具最早出现在 18 世纪后期。随着科学技术的不断进步，夹具已从一种辅助工具发展成为门类齐全的工艺装备。 国际生产研究协会的统计表明，目前中、小批多品种 生产的工件品种已占工件种类总数的 85左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂里，约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面，在多品种生产的企业中，每隔 3 4年就要更新 50 80左右专用夹具，而夹具的实际磨损量仅为 10 20左右。特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统（ 新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求： 1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周 期，降低生产成本； 4 2）能装夹一组具有相似性特征的工件； 3）能适用于精密加工的高精度机床夹具； 4）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具； 5）采用以液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率； 6）提高机床夹具的标准化程度 。 3 发展趋势 长期以来，加工工艺编制是由工艺人员凭经验进行的。如果由几位工艺员各自编制同一个零件的工艺规程，其方案一般各不相同，而且很可能都不是最佳方案。这是因为工艺设计涉及的因素多，因果关系错综复杂。 是机械加工工艺的发展趋势，它不仅提高了工 艺设计的质量，而且使工艺人员从繁琐重复的工作中摆脱出来，集中精力去考虑提高工艺水平和产品质量问题。 3夹具的发展趋势 现代机床夹具的发展趋势主要表现为标准化、高效化、精密化和柔性化等四个方面。 （ 1）标准化 机床夹具的目的就在于提高生产效率，这样也就必使其具有标准化和通用化，而机床夹具的标准化与通用化是相互
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