机械制造技术基础课程设计-气门摇臂轴支座零件工艺及钻Φ11孔夹具设计【全套图纸】.pdf

辽宁工程技术大学 课 程 设 计 题 目： 气门摇臂轴支座零件加工工艺规程 及11 孔加工专用夹具设计 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 班 级： 机电 06-3 姓 名： 指导教师： 完成日期： 2009-7-1 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 1 摘要摘要 现货机械加工行业发生着党课的结构性变化，工艺工装 的设计与改良已成为企业生存和发展的必要条件，工艺工装 的设计与改良直接影响着气门摇臂轴支座的质量与性能。柴 油机行业作为一个传统而富有活力的行业，近十几年取得了 突飞猛进的发展，在新经济时代，柴油机行业呈现了新的发 展趋势，由此对其它的质量，性能立生了新的变化。 本文首先介绍了气门摇臂轴支座的作用和工艺分析，其次确 定毛坯尺寸，然后进行了工艺规程自由诗。 关键词：工艺分析 工艺规程设计 夹具设计 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 2 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 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 3 目录 1. 零件的分析 4 1.1 零件的作用 . 4 2. 确定毛坯、画毛坯零件图 5 2.1 确定毛坯 . 5 2.2 画毛坯零件图 5 3. 零件制造的工艺设计 6 3.1 表面加工方法的确定 7 3.2 定位基准的选择 . 7 3.3 制定工艺路线错误！未找到索引项。 . 8 3.4.1 加工设备和工艺设备 10 4. 夹具设计 10 4.1 夹具选择 . 10 4.2 夹具设计 12 4.2.1 定位分析 12 5.2.2 切削力及夹紧力的计算 12 4.3 夹具操作说明 . 13 4.4.确定导向装置 13 5.机床夹具设计体会与展望 14 参考文献 . 15 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 4 气门摇臂轴支座零件图气门摇臂轴支座零件图 1. 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 气门摇臂之座是柴油机的重要零件之一。 该零件是 1105 柴油机中气门 摇臂座结合部的气门摇臂轴支座，18mm 孔装摇臂轴，轴上两端各装 一进，排气门摇臂，16mm 孔内装一减压轴，用于降低气缸内压力， 便于起动柴油机，两孔间距为 56mm 可保证减压轴在摇臂上打开气门， 实现减压，该零件通过11mm 孔用 m10 螺杆与气缸盖相连。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 5 1.2 零件的工艺分析 由附图 1 得知，其材料为 ht200，该材料具有较高的强度，耐磨性， 耐热性及减振性，适用于承受较大应力，要求耐磨的零件。 该零件主要加工面为18mm，16mm 两圆柱孔，18mm 孔的平等度为 0.05 直接影响摇臂轴的接触精度及密封，16mm 孔的平行度为 0.05， 粗糙度都为 1.6，所以对轴与孔的接触精度及密封还是比较高的。 有关面和孔加工的经济精度用机床能达到的位置精度可知，上述技术 要求是可达到的，零件的结构工艺性也是可行的。 2. 确定毛坯、画毛坯零件图确定毛坯、画毛坯零件图 2.1 确定毛坯确定毛坯 根据零件材料确定毛坯为铸件，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。 由参考文献知，用查表法确定各表面的总余量如表所示。此外，为消 除残余应力，铸造后应安排人工时效。 2.2 画毛坯零件图画毛坯零件图 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 6 3. 零件制造的工艺设计零件制造的工艺设计 生产过程是指将原材料转变为成品的全过程。它包括原材料的准备、 运输和保存，生产的准备，毛坯的制造，毛坯经过加工、热处理而成 为零件，零件、部件经装配成为产品，机械的质量检查及其运行试验、 调试，机械的油漆与包装等。 工艺过程是指在生产过程中，通过改变生产对象的形状、相互位置和 性质等，使其成为成品或半成品的过程。机械产品的工艺过程又可分 为铸造、锻造、冲压、焊接、机械加工、热处理、装配、涂装等工艺 过程。其中与原材料变为成品直接有关的过程，称为直接生产过程， 是生产过程的主要部分。而与原材料变为产品间接有关的过程，如生 产准备、运输、保管、机床与工艺装备的维修等，称为辅助生 由于零件加工表面的多样性、生产设备和加工手段的加工范围的 局限性、零件精度要求及产量的不同，通常零件的加工过程是由若干 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 7 个顺次排列的工序组成的。工序是加工过程的基本组成单元。每一个 工序又可分为一个或若干个安装、工位、工步或走刀。毛坯依次通过 这些工序而变成零件。 工序是一个或一组工人，在相同的工作地对同一个或同时对几个工件 连续完成的那一部分工艺过程。 工序是组成工艺过程的基本单元，也 是生产计划、成本核算的基本单元。一个零件的加工过程需要包括哪 些工序，由被加工零件的复杂程度、加工精度要求及其产量等因素决 定 3.1 表面加工方法的确定表面加工方法的确定 根据零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求，以及加工方 法所能达到的经济精度， 在生产纲领已确定的情况下,可以考虑采用万 能性机床配以专用工卡具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此之 外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。查机械制造 课程设计指导书10 页表 1-7、1-8、1-9，选择零件的加工方法及工 艺路线方案如下： 气门摇臂轴支座各表面加工方案气门摇臂轴支座各表面加工方案 加工项目 尺寸公差等级 粗糙度 加工方案 备注 轴支座上端 面 gb1804- c 12.5 粗铣 表 1- 8 轴支座下端 面 gb1804- c 6.3 粗铣 表 1- 8 11 孔 it11 12.5 钻 表 1- 7 18 孔两端 面 it7 3.2 粗铣半精铣 表 1- 8 16 孔两端 面 it11 12.5 粗铣 表 1- 8 18 孔 it7 1.6 钻扩铰 表 1- 7 16 孔 it7 1.6 钻扩铰 表 1- 7 3 孔 it11 12.5 钻 表 1- 8 3.2 定位基准的选择定位基准的选择 毛坯选择：根据零件材料、形状、尺寸、批量大小等因素，选择砂型 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 8 铸造。 基准分析：底面 a 是零件的主要设计基准，也比较适合作零件上众多 表面加工的定位基准。 零件安装方案：加工底面 a、顶面 b 时，均可采用虎钳安装（互为基 准） ；11、16、18 内孔表面加工均采用专用夹具安装且主要定 位基面均为 a；加工斜孔仍采用专用夹具安装，主要加工基准为18 孔两端面。 零件表面加工：底面 a、顶面 b 采用铣削加工。 3.3 制定工艺路线制定工艺路线错误！未找到索引项。 机械加工工序的安排 在安排加工工序时，应根据加工阶段的划分、基准的选择和被加工 表面的主次来决定，一般应该遵循以下几个原则： （1）先基准后其他：即首先应加工用作精基准的表面，再以加工出的 精基准为定位基准加工其他表面 （2）先粗后精：各表面的加工顺序，按加工阶段，从粗到精进行安排 （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。因为平面定位比较稳定、可 靠，所以像箱体、支架、连杆等平面轮廓尺寸较大的零件，常先加工 平面， ，然后在加工该平面上的孔，以保证加工质量。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 9 按照以上原则制定工艺卡片如下： 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 10 3.4.1 加工设备和工艺设备加工设备和工艺设备 1 机床的选择：采用 z525 立式钻床、立式铣床、卧室镗床。 2 选择夹具：该气门摇臂轴支座的生产纲领为小批生产，所以采 用专用夹具。 3 选择刀具：在铣床上加工的各工序，采用高速钻刀即可保证加工 质量；在钻床上加工的工序采用麻花钻；在镗床上加工的工序采 用通用镗刀。 4 选择量具：采用游标卡尺、塞规、内径千分尺万能角度卡尺。 4. 夹具设计夹具设计 4.1 夹具选择夹具选择 夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺 装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在 现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造 成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹 具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环 节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 11 （夹具装配图 41） （一）提出问题 （1）怎样限制零件的自由度：一个面限制 3 个自由度，3 个螺栓限制 3 个自由度。 （2）怎样夹紧：设计夹具由销钉配合专用压紧块夹紧工件，定位块起 支撑工件的作用。 （3）设计的夹具怎样排削：此次加工利用麻花钻，排削通过钻模板与 工件之间的间隙排削。 （4）怎样使夹具使用合理，便于装卸。 （二）设计思想 设计必须保证零件的加工精度，保证夹具的操作方便，夹紧可靠，使 用安全，有合理的装卸空间，还要注意机构密封和防尘作用，使设计 的夹具完全符合要求。 本夹具主要用来对11 圆柱孔进行加工，表面粗糙度 ra12.5，钻孔即 可满足其精度。 所以设计时要在满足精度的前提下提高劳动生产效率， 降低劳动强度。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 12 4.2 夹具设计夹具设计 4.2.1 定位分析定位分析 （1）定位基准的选择 据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的 各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。故加工11 圆柱孔 时，采用曲柄右端面和12 孔内圆柱面作为定位基准。 （2）定位误差的分析 定位元件尺寸及公差的确定。夹具的主要定位元件为一个面与两个孔 定位，因为该定位元件的定位基准为孔的轴线，所以基准重合b=0， 由于加工向下孔即不存在基准位移误差j=0。 5.2.2 切削力及夹紧力的计算切削力及夹紧力的计算 2、切削力及夹紧力的计算 刀具：11 的麻花钻。 钻孔切削力：查机床夹具设计手册p70 表 3-6，得钻削力计算公式： hbd sp 6 . 09 . 0 6 . 70= 式中 p钻削力 t钻削深度, 39mm s每转进给量, 0.1mm d麻花钻直径, 11mm hb布氏硬度，140hbs 所以 hbd sp 6 . 09 . 0 6 . 70= =1185（n） 钻孔夹紧力：查机床夹具设计手册p70 表 3-6，查得工件以一个面和两个 孔定位时所需夹紧力计算公式： 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 13 式中 p钻削力 f 工件与夹紧元件之间的摩擦系数,0.12 l工件与夹紧元件之间的距离 h 孔到定位面距离 则所需夹紧力 =866n 4.3 夹具操作说明夹具操作说明 此次设计的夹具夹紧原理为：通过22 孔的下端面为定位基准，在螺 栓、平面实现完全定位，以钻模板引导刀具进行加工。采用压紧块夹 紧工件。 定位元件： 定位元件是用以确定正确位置的元件。用工件定位基准或定位基面与 夹具定位元件接触或配合来实现工件定位。 4.4.确定导向装置确定导向装置 本工序要求对被加工的孔依次进行钻的加工，最终达到工序简图上规 定的加工要求，故选用可换钻套作为刀具的导向元件，查表 9-13，确 定钻套高度 h=d=1.411=15.4mm，排泄空间 h=0.7d=7.7mm。d：基本 偏差 f7(0.0100.022);d=10mm，偏差 m6（0.0010.010） 。 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 14 5.机床夹具设计体会与展望机床夹具设计体会与展望 通过此次课程设计，能运用所学基本理论知识，正确解决工件在 加工时的定位和夹紧问题，选择合理的方案，进行必要的计算，根据 题意设计出符合优质、高效、低成本的夹具。学习正确的调查研究方 法，收集国内外有关资料，掌握正确的夹具设计思想、方法和手段， 学会正确使用有关手册及其它技术资料。分析研究结构工艺性问题， 提高结构设计能力。进一步了解有关机床、刀具和量具等工装知识。 夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、 复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、 模块、组合、通用、经济方向发展。 一、高精，随着机床加工精度的提高，为了降低定位误差，提高加工 精度，对夹具的制造精度要求更高。世界知名的夹具制造公司都是精 密机械制造企业。为了适应不同行业的需求和经济性，夹具有不同的 型号，以及不同档次的精度标准供选择。 二、高效，为了提高机床的生产效率，双面、四面和多件装夹的夹具 产品越来越多。为了减少工件的安装时间，各种自动定心夹紧、精密 平口钳、杠杆夹紧、凸轮夹紧、气动和液压夹紧等，快速夹紧功能部 件不断地推陈出新。 三、模块、组合，夹具元件模块化是实现组合化的基础。利用模块化 设计的系列化、标准化夹具元件，快速组装成各种夹具，已成为夹具 技术开发的基点。省工、省时，节材、节能，体现在各种先进夹具系 统的创新之中。 模块化设计为夹具的计算机辅助设计与组装打下基础， 应用 cad 技术，可建立元件库、典型夹具库、标准和用户使用档案库， 进行夹具优化设计，为用户三维实体组装夹具。模拟仿真刀具的切削 过程，既能为用户提供正确、合理的夹具与元件配套方案，又能积累 使用经验，了解市场需求，不断地改进和完善夹具系统。组合夹具分 会与华中科技大学合作，正在着手创建夹具专业技术网站，为夹具行 业提供信息交流、夹具产品咨询与开发的公共平台，争取实现夹具设 计与服务的通用化、远程信息化和经营电子商务化。 四、通用、经济，夹具的通用性直接影响其经济性。采用模块、组合 式的夹具系统，一次性投资比较大，只有夹具系统的可重组性、可重 辽 宁 工 程 技 术 大 学 课 程 设 计 15 构性及可扩展性功