机械制造及机电专业毕业论文气门摇臂轴支座工艺编制及钻__11孔夹具设计

1 湖南广播电视大学 毕业设计（论文）任务书 学 院： 衡阳电大 题 目： 气门摇臂轴支座工艺编制及钻 11 孔夹具设计 起止时间： 2010 年 2 月 16 日至 2010 年 4 月 16 日 学生姓名： 王利民 专业班级： 机制 08 指导老师： 姚 侃 教研室主任： 赵 炎 院 长： 申 燕 2010 年 4 月 16 日 2 摘要 该设计 是从老师布置课题、搜集资料、自我设计选材加工直至完成整个零件加工的工艺过程 ； 系统介绍了加工 零部件所需的步骤及工艺流程。本人在此次毕业设计中着重于理论与实际相结合的原则，将所学的理论知识能充分在此次的设计中得以展现 。 在设计当初本人经深思熟虑选择了发动机上的零部件“摇臂座”作为本次的课题，针对其在产品上的功能用途及特点，首先确定其工艺方案 ；再选择其材料；最后对其进行加工工艺设计。在设计过程中遇到了种种挫折及困难，真正体会到了一个产品零部件的生产是需要凝结多少人的智慧与辛血，在此本人要 感谢那些在我设计当中给予我帮助的那些人！ 3 目 录 1、 毕业设计任务书 4 2、 毕业设计说明书 .一）零件加工工艺分析 5 零件的作用 零件的工艺分析 （二） 毛胚的选择与设计 7 确定铸件加工余量 定毛胚尺寸 （三） 工艺规程的设计 . 9 零件表面加工方法的选择 制定工艺路线 工序设计 确定切削用量及工时定额的计算 （四） 专用夹具设计 18 6、 毕业 设计小结 . .、参考文献 . 4 衡 阳 电 大 学 院 毕 业 设 计 任 务 书 课题名称 气门摇臂轴支座工艺编制及钻 11 孔夹具设计 指导教师（学院） 姚 侃 职称 高级教师 指导教师（企业） 职称 专业名称 机械制造与自动化 班级 机制 08 学生姓名 王利民 学号 12 课题需要完成的任务 ： 1、绘制零件图和毛坯图各一份 2、编制机加工工艺文件：工艺过程卡一份、工艺卡一份及工序卡两份 3、绘制夹具装配图一份 4、全套夹具非标准零件图若干 5、编写毕业设计说明书（论文），注意格式规范 ， 20 课题计划 ： 1、 2 月 16 日 2 月 22 日（第一周）：布置课题，收集相关资料 2、 2 月 23 日 3 月 01 日（第二周）： 绘制零件图和毛坯图 3、 3 月 02 日 3 月 15 日（第三周）： 编制机加工工艺文件 4、 3 月 02 日 3 月 15 日（第四周）： 绘制夹具装配图 5、 3 月 16 日 3 月 29 日（第五周）： 全套夹具非标准零件图 6、 3 月 16 日 3 月 29 日（第六周）：完成论文写作 7、 3 月 30 日 4 月 05 日（第七周）： 专业英文 翻译 8、 4 月 06 日 4 月 12 日（第八周）：毕业答辩 5 零 件 的 分 析 (一 ) 零件的作用 题目所给的零件是 气门摇臂轴支座 。 是柴油机的一个主要零件 ,8 的孔和直径为 16 的孔用来装摇臂 , 两孔要求的表面粗糙度和位置精度比较高，工作时会轴相配合工作，起支撑作用 ,直径为 11 的孔用来装支持轴 ,直径为 3 的孔主要用来排油。各部分尺寸如下图： (二 ) 零件的工艺分析 零件的材料为 铸铁生产工艺简单，铸造性能优良，但塑性较差、脆性高，不适合磨削，为此以下是 零件 需要加工的表面以及加工表面之间的位置 6 要求： （ 1）零件材料： 削加工性良好，只是脆性材料 ，产生崩碎切屑加工中有冲击。选择刀具参数时可适当减小前角以强化刀刃即可；刀具材料选择范围较大，高速钢及 （ 2）组成表面分析： 11 圆孔及其上下端面， 16 内孔及其两端面， 18内孔及其两端面， 3 斜孔，倒角，各外圆表面，各外轮廓表面。 （ 3）主要表面分析： 16 、 18 孔用于支承零件，为工作面，孔表面粗糙度要求 11 孔底面为安装（支承）面，亦是该零件的主要基准。 （ 4）主要技术要求： 16 内孔轴心与底面 内；18 内孔轴心与底面 A 的平行 度保持在 内； 18 内孔两端面与顶面 内。 由上面分析可知，可以精加工 28 和 26 的外圆端面 ，然后以此作为基准采用专用夹具进行加工，并且保证位置精度要求。再根据各加工方法的经济精度及机床所能达到的位置精度，并且此零件没有复杂的加工曲面，所以根据上述技术要求采用常规的加工工艺均可保证，简单安排如下： 将零件定位后再夹紧，加工出 28 和 26 的外圆端面，并钻出 1618 和 的孔，两孔的轴线互为基准，再以此加工出 的下表面的上端面和 ，然后钻出 11 的通孔，最后翻转零件，深孔加工出 3 的斜油孔。 7 毛坯 的选择与设计 1、确定毛坯种类 本零件选取的材料是 且此零件外形较为简单，又属于中批生产，若选砂型手工造型生产，则效率低，铸件质量差，也不宜采用费用高，生产周期长的铸 造复杂形状毛坯的熔模铸造，最后确定采用砂型机器造型，它有较高的生产效率，也能满足毛坯质量要求。 2、确定铸件加工余量： （ 1）求最大轮廓尺寸 根据零件图计算轮廓的尺寸，长 83 37 62 （ 2）选择铸件公差等级 查手册铸造方法按机器造型，铸件材料按灰铸铁，得铸件公差等级为 812 级取为 10 级。 （ 3）求铸件尺寸公差 公差带相对于基本尺寸对称分布。 （ 4）求机械加工余量等级 查手册铸造方法按机器造型、铸件材料为 机械加工余量等级 选择表得机械加工余量等级取 8级。 3、定毛坯尺寸 上面查得的加工余量适用于机械加工表面粗糙度 1.6 m 。 1.6 m的表面，余量要适当加大。分析本零件，加工表面 1.6 m ，因此这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查的余量即可。（由于有的表面只需粗加工，这时可取所查数据的小值）用查表法确定铸造各表面的的加工总 8 余量，如下表： 毛坯图 确定拔模斜度 ： 根据机械制造工艺设计手册查出拔模斜度为 101 。 确定分型面 ： 由于毛坯形状前后对称，且最大截面在中截面，为了起模及便于发现上下模在铸造过程中的错移所以选前后对称的中截面为分型面。 毛坯的热处理方式 ： 为了去除内应力，改善切削性能，在铸件取出后要做时效处理。 简图 加工表面 基本尺寸 铸件尺寸公差 机械加工余量(单侧 ) 铸件尺寸 22 上端面 39 45 6 下端面 39 28 上端面 37 43 28 下端面 37 26 上端面 16 22 26 下端面 16 9 工艺规程的设计 (一 )、 选择定位基准： 基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面的选择的正确与合理，可以使加工质量 得到保证，生产率得以提高。否则，加工工艺过程中会问题百出，甚至还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 1、 粗基准的选择 ： 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 。 2、 精基准的选择 ： 根据基准重合和互为基准原则，选用设计基准作为精基准 ,当设计基准与工序基准不重合时，应该进行尺寸换算。 (二 )、 零件表面加工方法的选择 本零件的加工表面有端面、内孔等，材料为铸铁。以公差等级和表面粗糙度要求，参考有关资料，其加工方法选择如下： （ 1） 孔，公差等级为 面粗糙度为 m ，毛坯孔未铸出。需进行钻、扩、半精铰、精铰，并倒角。 （ 2） 孔，公差等级为 面粗糙度为 m ，毛坯孔未铸出。需进行钻、扩、半精铰、精铰，并倒角。 （ 3） 28 前端面公差等级为 面粗糙度为 m ，须粗铣，半精铣。 （ 4） 28 后端面公差等级为 面粗糙度为 m ，须粗铣，半精铣。 （ 5） 26 前端面公差等级为 面粗糙度为 m ，粗铣即可。 （ 6） 26 后端面公差等级为 面粗糙度为 m ，粗铣即可。 10 （ 7） 22 上端面公差等级为 面粗糙度为 m ，粗铣即可。 （ 8） 22 上端面公差等级为 面粗糙度为 m ，须粗铣，半精铣。 （ 9） 11 的孔公差等级为 面粗糙度为 m 可直接用钻头钻出。 （ 10） 3 的孔公差等级为 面粗糙度为 m 可直接用钻头钻出。 （ 三 ）制定工艺路线 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 在镗床上配以夹具 ,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。查机械制造工艺设计简明手册 ， 选择零件的加工方法及工艺路线方案如下： 工序一：镗 定位及夹紧方式如下图： 1、粗铣 22 圆柱下端面至 、半精铣 22 圆柱下端面至 、粗铣 22 圆柱上端面至 4、钻 11 孔 11 工序二：镗 定位夹紧方式如下图 1、 粗铣 28 圆柱前端面至 、 半精铣 28 圆柱前端面至 、 粗铣 26 圆柱前端面至 、钻 、钻 、扩 至 、扩 至 、 半精铰 至 、 半精铰 至 0、 精铰 1、精铰 12 12、粗铣 28 圆柱后端面至 3、半精铣 28 圆柱后端面至 4、粗 铣 26 圆柱后端面至 5、锪 16 的两端，保证倒角 451 ， 6、锪 18 的两端，保证倒角 451 ， 序三： 1、钻 3 孔 2、钳工去毛刺 工序四：抽检 （ 四 ） 工序设计 1、 选择 加工设备与工艺装备 （ 1）选择机床 ：根据不同的工序选择机床。 工序一 中有工步有铣、钻、扩、铰、锪并且要求 两孔的尺寸精度，位置精度，粗糙度都比较高，为了方便加工和保证加工精度，所以选择卧式镗床。卧式镗床的类型和技术参数如下： 型号： 主轴直径： 70 最大镗孔直径： 200 主轴中心线至工作台距离： 013 工作台荷重： 1600 主轴转速： 工作台行程：纵 900；横 900 电动机功率：主电机 4容量为 动机台数为： 2，外形尺寸为 4060 2400 2470。 轴转速为： 15、 21、 29、 41、 56、 77、 107、 147、 203、 281、387、 543、 737、 1017、 1400（ r/ 工序二 中工步为铣，根据加 工面的定位夹紧方式选择卧式镗床，型号为 主轴转速为： 30、 60、 75、 95、 118、 150、 190、 235、 300、 375、475、 600、 750、 950、 1180、 1500（ r/ 工序三 中为 钻 11 孔 钻 3 孔，可采用专用的分度夹具在立式钻床上加工选择立式 钻床 轴转速为： 32、 47、 63、 89、 125、 185、 250、 351、 500、 735、 996、 1400（ r/ （ 2）选择夹具 本零件除粗铣和半精铣，钻斜油孔为专用夹具外，其他各工序使用通 用夹具即可。 （ 3）选择刀具 根据不同的工序选择刀具。 选用硬质合金铣刀，硬质合金钻头，硬质合金扩孔钻、硬质合金铰刀、硬质合金锪钻。 （ 4）选择量具 本零件为中批生产，一般情况下尽量采用通用量具。根据零件表面的精度要求、尺寸和形状特点，参考有关手册，选择量具 为 ： 050 范围游标卡尺 、 塞规 。 14 （ 五 ） 确定切削用量及工时定额的计算 粗铣上表面保证尺寸高度为 糙度为 m。 根据切削手册 20.0z 切削速度：根据相关手册 取 v m/刀具 选用高速钢面铣刀 80 10z 0 01 0 0 0 dw vn s（ r/ 现采用 式铣床，根据机床说明书，取 5r/ 故实际 切削速度 5801000 ww m/ 当 5 r/，工作台每分钟进给量1 9 mm/ 查机床说明书，取 190削工时 mm （ 工序：铣下表面保证尺寸高度为 39糙度为 m 根据切削手册 20.0mm/z 切削速度：根据相关手册 取 v m/刀具 与 工序 相同 80 10z 0 01 0 0 0 dw vn s（ r/ 故 采用 式铣床，根据机床说明书，取 5r/ 故实际切削速度 5801000 ww m/ 当 95 r/，工作台每分钟进给量 为 15 1 9 mm/ 查机床说明书，取 190削工时 mm （ 工序：钻 11 确定进给量 f ：根据工艺手册取 f =r。 切削速度：根据相关手册，查得切削速度 v m/所以 74711 ws d r/ 根据机床说明书选取 50 r/ 故实际切削速度 75011100 0 w（ m/ 切削工时 工序： 粗精加工 16及其前后端面，倒孔，表面粗糙度为 m 粗精加工 18及其前后端面，倒孔，表面粗糙度为 m 1）铣 16前后端面 根据切削手 册 20.0mm/z 切削速度：根据相关手册 取 v m/刀具 与工序相同 80 10z 0 01 0 0 0 dw vn s（ r/ 现采用 式铣床，根据机床说明书，取 5r/ 故实际切削速度 5801000 ww m/ 当 95 r/，工作台每分钟进给量 为 1 9 （ mm/ 16 查机床说明书，取 190削工时 mm （ 工时 t （ 2） 18前后端面 根据切削手册 20.0z 切削速度：根据相关手册 取 v m/刀具 与工序相同 80 10z 0 01 0 0 0 dw vn s（ r/ 现采用 式铣床，根据机床说明书，取 5r/ 故实际切削速度 5801000 ww m/ 当 5 r/，工作台每分钟进给量1 9 mm/ 查机床说明书，取 190削工时 mm （ 工时 t （ 3）钻、镗、 精铰 18并加工倒角 1 45 根据工艺手册查得 加工 18 r，按机床规格取 f =r，切削速度，根据相关手册及机床说明书，取 v=工孔径0d=18 55218 001 0 00 0 d vn s（ r/ 根据机床选取 630 r/ 17 实际切削速度 63018100 00 m/ 切削工时 4）钻、镗、 精铰 16并加工倒角 1 45 根据工艺手册查得加工 16 机床规格取f =削速度，根据相关手册及机床说明书，取 v=工孔径0d=16 62116 001 0 00 0 d vn s（ r/ 根据机床选取 30 r/ 实际切削速度 63016100 00 m/ 切削工时 工序：钻 3孔，内表面粗糙度为 m 确定进给量 f ：根据工艺手册取 f =r。 切削速度：根据相关手册，查得切削速度 =10m/所以 1 0 6 13 101 0 0 01 0 0 0 ws d r/ 根据机床说明书选取 500 r/ 故实际切削速度 50031000 w（ m/ 切削工时 最后 ，将以上各工序切削用量、工时定额的计算结果，连同其他加工数据一并填入机械加工工序过程综合卡片。 18 专用夹具的设计 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。 现以工序 50（钻 11 孔）来设计钻床夹具。本工序专用夹具将用于 选刀具为 8 钻头，对工件加工。 具的设计 本夹具用在钻 11 孔 工序时，该孔表面粗糙度 为 m。 位基准的选择 由零件图可知，以底平面和 28圆柱端面 为定位基准 ， 夹具以 底座 ， 挡板 ，夹具体 定位， 零件的六个自由度 都被限制了 ，实现了完全定位。 同时为了缩短本工序的辅助时间， 我们采用螺旋 夹紧装置。 （如附图夹具装配图所示） 削力及夹紧力计算 刀具： 端铣刀 d=80 z=10 由机械制造工程原理表 2 2可查得 930N 1 向力： 465015930 （ N） 在计算切削力时必须把安全系数考虑在内，安全系数321 1K 为基本安全系数 2K 为加工性质系数 3 所以 切削力 : N） 夹紧力：在此夹具中，只是为了防止工件在加工过程中的振动和转动，因此 很小。 位误差分析 定位误差包括定位基准与设计基准不重合误差和定位基准位移误差。基准位 19 移误差又可分为是由于工件定位表面不准确所引起的和由于夹具定 位元件不准确所引起的两部分。因为我们的定位元件是以下端面为基准，所以定位基准与设计基准重合，所以不存在基准不重合误差。 夹具设计及操作的简要说明 ： 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率，为此，应首先着眼于采用何种夹紧装置以减少更换工件的辅助时间。本夹具设计采用 螺旋 夹紧装置，只要松开螺母即可取下工件，可以提高劳动生产率，而且本夹具总体结构设计比较简单、紧凑。 20 第四章 设计小结 转眼，两个月的毕业设计终于接近尾声了，在这次实习中我真正体会到了苦并快乐着 起的要比平时要早，白天要上班，晚上画图到很晚，查阅机械手册，绘图、计算，一遍又一遍，错了又重来，一次又一次的修改设计方案，但每当看到自己的设计成果，心中总是美滋滋。 这次实习我选择的是气门摇臂轴支座，由于以前接触的知识不多，所以的借了许多这方面的书，吸取了以前的盲目计算的经验，在做整个的设计前我先对设计题目进行了分析，大致确定了设计方案。接下来我就动手做了。在设计过程中，我的思想认识也得到了一定的提高。 通过这次 毕业 设计，我有如下几方面的感触： 首先，在毕业设计中，通过自己的努力，我收获很大，不但比较系 统的复习了以前所学习的所有关于机械设计 ,机械原理，机械制图以及相关制图软件操作的知识而且加深了对以前那些枯燥公式的理解。 其次，以前我总是以为我什么东西都懂了，但到了实际设计过程中才发现自己是那么的肤浅，所以设计过程中我逐渐克服了自己眼高手低的缺点。通过此次实习，把自己所学习的知识运用到实际中解决实际生产中的问题，增强了我的理论联系实际的观念，提高了自己理论联系实际的能力。理论是对实际操作的一个提炼和升华，是一个被理想化了的实际操作的模型，将实际操作简单化了。而实际操作却是比理论更复杂的，因为在实际操作过程 中会遇到许许多多人为因素和社会因素。比如理论上只要一部机器各个机构或者部件满足所需的运动要求和力学性能，那么这样的设计方案就是可行的。但是在实际生产中情况却远要复杂得多。我们不但要会学习知识，更要会将所学的知识运用到实际工作中，那样才能学以致用，才能造福自己和别人。 此外，通过这次实习我也深刻认识到学习方法的重要性，正所谓“磨刀不误砍柴工”，在实习中我首先借鉴了许多前人的经验教训 先做什么，再做什么，做设计不能盲目，对我们工程人员来讲做事要有缜密的计划，因为一招不重，满盘皆输，再重头既浪