进气歧管钻孔专用夹具设计

进气歧管加工工艺及钻孔夹具设计序言课程设计是我们学完了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后进行的.这是我们在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性的总复习,也是一次理论联系实际的训练,因此,它在我们四年的大学生活中占有重要的地位。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己未来将从事的工作进行一次适应性训练，从中锻炼自己分析问题、解决问题的能力，也相信通过课程设计能将零碎的知识点都联系起来，系统而全面的做好设计。本次课程论文设计是对大学学习过的全部专业课程的一个全面的总结，是对课堂中学习的基本理论和在生产实习中学到的实践知识的一个实际应用过程。由于知识和经验所限，设计会有许多不足之处，所以恳请老师给予指导。目录1.进气歧管的工艺规程设计 .81.1 零件的工艺分析及生产类型的确定 .81.1.1 零件的作用 .81.1.2 零件的工艺分析 .81.2 确定毛坯 .101.2.1 确定毛坯种类 .101.3 选择加工方法，制定工艺路线 .101.3.1 定位基准的选择 .101.3.2 工艺路线方案选择 .111.3.3 工艺路线方案的制定 .121.3.4 加工阶段的划分 .141.3.5 工序的集中与分散 .151.3.6 工序顺序的安排 .151.3.7 加工设备及工艺装备的选择 .151.3.8 切削余量和工时定额得确定 .202 专用夹具设计 .3021 设计夹具的作用 .302.2 夹具设计步骤 .302.3 车削外圆柱面专用夹具设计 .312.3.1 问题的提出 .312.3.2 夹具设计 .31总结 .33参考文献 .34致 谢 .34附录 .351 进气歧管的工艺规程设计1.1 零件的工艺分析及生产类型的确定1.1.1 零件的作用本次设计的题目是进气歧管的加工工艺，它位于汽车的发动机内部，是发动机的关键部件之一，进气歧管其实就是把一根进气总管分出N个之管（根据发动机气缸数量而定）的一个管路。主要作用是为满足每一个气缸单独进气的功能。进气歧管位于节气门与引擎进气门之间，之所以称为歧管 ，是因为空气进入节气门后，经过歧管缓衝统后，空气流道就在此分歧了，对应引擎汽缸的数量，如四缸引擎就有四道，五缸引擎则有五道，将空气分别导入各汽缸中。以自然进气引擎来说，由于进气歧管位于节气门之后，所以当引擎油门开度小时，汽缸内无法吸到足量的空气，就会造成歧管真空度高；而当引擎油门开度大时，进气歧管内的真空度就会变小。因此，喷射供油引擎都会在进气歧管上装设一个压力计，供给ECU判定引擎负荷，而给予适量的喷油。1.1.2 零件的工艺分析零件图 零件的材料为铝合金，铝是一种轻金属，密度小（2.79/Cm3） ，具有良好的强度和塑性，铝合金具有较好的强度，超硬铝合金的强度可达600Mpa，普通硬铝合金的抗拉强度也达200450Mpa，它的比钢度远高于钢因此在机械制造中得到广泛的运用。铝还具有良好的抗腐蚀性能和较好的塑性，适合于各种压力加工。铝合金按加工方法可以分为变形铝合金和铸造铝合金。变形铝合金又分为不可热处理强化型。铝合金和可热处理强化型铝合金。不可热处理强化型不能通过热处理来提高机械性能，只能通过冷加工变形来实现强化，它主要包括高纯铝、工业高纯铝、工业纯铝以及防锈铝等。可热处理强化型铝合金可以通过淬火和时效等热处理手段来提高机械性能，它可分为硬铝、锻铝、超硬铝和特殊铝合金等。铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能，物理性能和抗腐蚀性能铸造铝合金按化学成分可分为铝硅合金、铝铜合金、铝镁合金和铝锌合金。进气歧管为铸造好的毛坯件，只要进行简单的机械加工，现在它的图样分析如下： 1. 以进气歧管的两个大端面作为加工表面，即尺寸99的左右两侧面（A-A） ，对其进行粗铣，确定一面为加工基准面2. 精铣我们进行定位的尺寸99两侧面并附带加工周边的定位搭子面3. 以精铣后的尺寸99两侧面进行定位，采用镗床加工，点出我们的待钻孔白眼，为钻削工序提供便利由上面分析可知道，可以粗加工进气歧管的尺寸99两侧的大端面，再以此作为基准采用来对其他表面进行加工，并且能够更好的保证其他表面的位置精度要求，总的来说，虽然该零件的结构很复杂，但是结构已经通过铸造毛坯，需要加工的各加工表面不是很复杂。所以根据各加工表面的技术要求采用常规的加工工艺均可保证1.2 确定毛坯1.2.1 确定毛坯种类毛坯种类的选择决定与零件的实际作用，材料、形状、生产性质以及在生产中获得可能性。根据毛坯的选用原则知道毛坯的材料为铝合金，零件结构为较复杂的管类零件，生产方式大批量生产等条件确定毛坯种类为铸件。1.3 选择加工方法，制定工艺路线1.3.1 定位基准的选择1) 粗基准的选择 粗基准的选择要要保证所有的加工表面都有足够的加工余量，保证加工表面和不加工表面之间的位置精度。进气歧管宽度方向尺寸154的顶面为辅助基准。2) 精基准的选择考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一” 原则，以粗加工后的零件的尺寸99左右两个大端面为主要的定位精基准1.3.2 工艺路线方案选择 根据以上各个零部件的分析以及加工工艺确定的基本原则，可以初步确定加工工艺路线，具体初步方案如下：方案一1. 铸造 毛胚制作2. 划线 备粗铣3. 铣 铣尺寸 99 两侧基准面4. 热处理 时效5. 镗 镗铣尺寸 42 面、A-A 台阶面、点白眼备钻6. 钻 钻攻 15-M8，钻 6-11 通，钻扩铰孔 1/8（专用夹具）7. 钳 去毛倒钝，用压缩空气吹干净零件，检测零件是否有缺陷、砂眼等情况8. 检验1.3.3 工艺路线方案的制定根据以上分析过程查机械制造工艺设计简明手册第20页表1.4-7、1.4-8、1.4-11，选择选择零件的加工方法及工艺路线方案如下：产品型号零件图号机械加工工艺过程卡片 产品名称 零件名称 进气歧管 共 1 页 第 1 页材 料 牌 号 ZL104毛 坯 种 类 铸造毛坯外形尺寸每毛坯件数每 台 件 数备 注工 时 工序号工 名序 称工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备准终 单件1 铸造 木型铸造及清理2. 划线 备铣（注意照顾各面余量均匀）平板，划针，米尺，角尺3 铣台虎钳上活，校正粗铣厚度尺寸 99 两面均放余量1.5-2铣床立式铣刀，台虎钳，卡尺4热处理人工时效5 划线 备铣（注意照顾各面余量均匀）平板，划针，米尺，角尺6. 铣 铣床立式铣刀，台虎钳，卡尺7 磨 吸铁磁盘上活，磨厚度尺寸99 两面至要求 平磨 吸铁磁盘8 划线 备镗9 镗角铁上活，以磨削加工面（尺寸 99 左侧面）定位，校正顶部光出面1 1. 112.铣 A-A 台阶保证尺寸8.5x30镗床角铁，端面镗铣刀，5白眼钻199.3710 钻1. 钻 15- 6.8 深 22 底孔，攻丝 15-M8 深 162. 钻 6- 11 通，去毛倒钝3. 专用夹具上活，钻扩铰孔1/8台钻6.8锥柄麻花钻、丝攻M8，专用夹具11 钳 去毛倒钝12 检验设 计（日 期）校 对（日期）审 核（日期）标准化（日期）会 签（日期）标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字日 期1.3.4 加工阶段的划分本零件进气歧管的加工质量要求虽然不是很高，但将加工阶段分为粗加工，半精加工、精加工几个阶段。在粗加工阶段，首先将精基准备好，尺寸99左右侧面加工好作为基准，使后续的工序都可以采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求。1.3.5 工序的集中与分散本零件采用工序集中原则安排零件的加工工序。本零件的生产类型为大批量生产，可以采用各种机床配以专用工具、夹具、以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少，不但可缩短辅助时间，而且由于在一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。1.3.6 工序顺序的安排1.机械加工顺序（1）遵循“先基准后其他”原则 （2）遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序.（3）遵循“先主后次”原则（4） 遵循“先面后孔”原则2热处理工序机械加工前对铸件毛坯进行时效处理,时效处理的主要目的是消除铸件的内应力，稳定组织和尺寸，改善机械性能，这样可以提高毛坯进行加工的切削性能。3辅助工序毛坯铸造成型后，应当对铸件毛坯安排清砂工序，并对清砂后的铸件进行一次尺寸检验，然后再进行机械加工，在对本零件的所有加工工序完成之后，安排去毛刺、清洗、终检工序。1.3.7 加工设备及工艺装备的选择机床及工艺装备的选择是制定工艺规程的一项重要工作，它不但直接影响工件的加工质量，而且还影响工件的加工效率和制造成本。1. 机床的选择原则a) 机床的加工尺寸范围应与零件的外廓尺寸相适应；b) 机床的精度应与工序要求的精度相适应；c) 机床的功率应与工序要求的功率相适应；d) 机床的生产率应与工件的生产类型相适应；2. 夹具的选择本零件的生产类型为大批量生产，为提高生产效率，所用的夹具应为专用夹具。3. 刀具的选择刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度以及表面粗糙度、生产率及经济性等。在选择时应尽可能采用标准刀具，必要时可采用符合刀具和其他专用刀具。4.量具的选择 量具主要根据生产类型和所检验的精度来选择。在单件小批量生产中应采用通用量具，在大批量生产中则采用各种量规和一些高生产率的专用量具。查简明机械加工工艺设计手册表 14-12、表 14-9、表 14-28 得机床设备，表 12-11、表 12-19、表 12-22 选择刀具类型。表 1-29 选择测量工具。全部所选择的加工工艺装备如下表所示：进气歧管加工工艺装备选用工序号 机床设备 刀具 量具工序 3 铣床 立式铣床 X53K 硬质合金立铣刀 游标卡尺工序 6 铣床 立式铣床 X53K 硬质合金立铣刀 游标卡尺工序 7 平磨 M7150x16H白刚玉砂轮（金刚笔修正）游标卡尺工序 9 镗床 TPX6111B 端面镗铣刀 游标卡尺工序 10 钻 立式钻床 Z5132锥柄麻花，钻机用铰刀游标卡尺，内径千分尺3 专用夹具设计正确设计和合理使用夹具，对保证加工质量和提高生产率，扩大机床的使用范围和减轻劳动强度都有重要意义。同时，使用夹具还有助于工人掌握复杂或精密零件的加工质量及解决较为复杂的工艺问题等。所以在加工汽车发动机进气歧管体零件时，需要设计专用夹具。专用夹具是针对某一个工件的一定工序而专门设计的，结构胶紧凑，使用和维修方便，但设计制造周期长，当产品改变时，往往无法重复使用，因此，专用夹具使用于产品固定的批量较大的生产。经过分析零件图，为了适应大批生产，减轻机加工成本，提高劳动效率，工序中的钻扩铰孔 1/8 采用夹具辅助加工。3.1 设计夹具的作用1) 保证加工加工精度就是保证被加工工件加工面与定位面之间以及被加工表面之间的相互位置精度。2) 提高生产效率，降低生产成本。3) 扩大机床的工艺范围。4) 减轻工人的劳动强度，保证生产安全。3.2 夹具设计步骤 1) 研究原始资料，明确设计要求。设计夹具时要仔细阅读被加工零件的零件图和装配图，比如：零件的作用，结构特点。所用材料和技术要求。零件的工艺规程，本道工序的加工内容和基本要求，还要了解同类零件加工所用过的夹具及其使用情况。2) 拟定夹具的结构方案，夹具的结构简图。3) 夹具总图绘制，标注有关尺寸和技术要求。3.3 钻扩铰孔 1/8 夹具设计 3.3.1 问题的提出本夹具主要作来大批量生产时对工件右侧顶部的 1/8 孔进行钻扩铰，如何快速定位工件位置，如何方便夹紧工件，如何快速拆卸工件是本夹具需要解决的几大问题，问题的解决还需要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。3.1.2 夹具设计1) 定位基准的选择由零件图分析可以知道1.进气歧管尺寸 99 左侧面为底面定位基准与夹具的底板面进行紧密贴合.1. 零件主视图中的下部两处搭子面为工件的侧面靠山基准.3.零件主视图中尺寸 187 右侧面为纵向定位基准2) 夹紧方案在机械加工工艺设计中，已经确定进气歧管的生产类型为大批量生产，在此工序夹具中选择螺旋夹紧机构夹紧工件。1.中部压板采用螺栓螺母螺旋压紧方式3）定位方案的选择通过对零件定位结构简图的分析，加工 1/8 孔需要需要限制多个方向的自由度: ，底板面定位可以限制自由度一个，底板周边右侧两搭子可以限制一个自由度，底板右侧纵向搭子可以限制一个自由度，中部压板可以限制一个自由度，左侧顶板可限制自由度一个，总共限制五个自由度，又由于在垂直方向加工，重力状态下可以忽略最后一个自由度的限制。夹具装配图底板图定位块图纸4）确定辅助定位装置 为了减小加工时工件的变形，保证加工时工艺系统的刚度，在进气歧管的两个分支处增加辅助支承。本夹具的辅助支撑保证在工件的左侧定位面，采用 2-M10x25 的螺钉固定 L 形的底板，再用 2-M10x25 的内六角螺钉进行侧面顶紧，这样可以有效保证工件的基准定位面可以底板的基准定位点进行贴合，保证工件的定位精度和重复定位精度。 分通过夹具体能够有机的联系起来，形成一个整体。本夹具需要固定在摇臂钻的侧面 T 型槽内，并用 T 型螺钉进行固定钻削夹具底板的四处 U 型槽保证整个夹具可以有效树立方便钻削夹具翻转钻模及定位装置：采用铰链板，铰链固定板，钻套、铰链压板铰链压板移开后可以让铰链板自由翻转，蓝色两螺钉，一颗是固定铰链压板用，一颗是作为压紧使用。钉孔与底板面的平行度红色钻套可以再长期使用后进行更换保证加工精度，并且其更换成本低，保护了铰链板总结到此为止，在自己两个月的努力后顺利完成了进气歧管的机械制造工艺及其夹具设计。从刚开始对制造工艺只有一点感性认识到现在已熟悉制造工艺的国内外现状及趋势，能对工件确定合理的工艺方案，对零件的设计制造，机床设备的选用，机械零件的选用及零件加工工艺过程的说明有了较为深刻的领会，同时对根据加工工艺设计相应的夹具体也较清楚。在本次设计中，要用到许多基础理论，由于有些知识已经遗忘，这使我们要重新温习知识，因此设计之前就对大学里面所涉及到的有关该课题的课程认真的复习了一遍，开始对本课题的设计任务有了大致的了解，并也有了设计的感觉。同时，由于设计的需要，要查阅并收集大量关于机械制造方面的文献，进而对这些文献进行分析和总结，这些都提高了我们对于专业知识的综合运用能力和分析解决实际问题的能力。通过本次设计还使我更深切地感受到了团队的力量，在与同学们的讨论中发现问题并及时解决问题，这些使我们相互之间的沟通协调能力得到了提高，团队合作精神也得到了增强。可以说，毕业设计体现了我们大学四年所学的大部分知识，也检验了我们的综合素质和实际能力。虽然本次设计我很努力去做，但还是存在一些不足：（1）我对机械工艺规程设计理论方面的知识还没有十分扎实，对并没有投入生产，在实际生产中的产品，还要根据生产部门的设备，要求等，考虑零件的结构，精度和余量，难免会有我们现在没有考虑周全的内容。（2）夹具设计是本次设计中最大的拦路虎，虽然课题要求我们只要选择其中之一工序进行夹具设计，但是夹具设计过程中遇到的问题是最多的，特别是对各个定位元件的选用，既要达