【工装夹具类】铣气门摇臂轴支座Φ18孔两端面的铣床夹具设计【4张图纸】【课程】
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【工装夹具类】铣气门摇臂轴支座Φ18孔两端面的铣床夹具设计【4张图纸】【课程】,工装,夹具,气门,摇臂,支座,18,两端,铣床,设计,图纸,课程
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机械制造技术基础 课程设计说明书 设计题目 : 铣气门摇臂轴支座 18 孔两端 面的铣床夹具设计 学 院 : 机电工程学院 班 级 : 指导教师 : 姓 名 : 学 号 : 前言 机械 制造技术基础课程设计是我们进行毕业设计之前对所学课程的一次深入的综合性复习，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。 本次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，它一方面要求学生通过设计能获得综合运用过去所学过的全部课程进行工艺及结构设计的基本能力。通过本次设计，我们可以在下述各方面得到训练 ： 1 能熟练运用机械制造技术课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识， 正确地解决一个零件在加工中的定位 、 夹紧以及工艺路线安排 、 工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量。 2提高结构设计能力。通过设计夹具的训练，我们应当获得根据被加工零件的加工要求，设计出高效 、 省力 、 经济合理而能保证加工质量的夹具的能力。 3学会使用手册及图表资料。掌握与本设计有关的各种资料的名称和出处，能够做到熟练运用。 由于能力有限，本次设计尚有许多不足之处，恳请各位老师和同学给予指教。 摘要 本套 夹具是为加工（铣削） 1105 两端面而设计的。鉴于两端面的精度及工作要求，采用卧式双面组合铣床进行加工，本套夹具正是配合该种铣床使用。 夹具中的定位与夹紧方案是采用一根特殊的定位销，定位销中间是一块圆形支撑板，它可以限制气门摇臂轴支座中 A 面上的 3 个自由度。定位销插入 11 孔，又可以限制 2 个自由度，剩下 1 个自由度用一个固定在夹具体上的防转销来限制，这样工件被完全固定，既没有出现欠定位，也无过定位现象。最后，定位销上端用夹紧螺母（ 工件夹紧，下端用两个 母将工件固定在夹具体上。为保证两端面同轴度并提高工作效率，按工序集中原则，需将两端面同时铣削，因此在工件左侧安装两个背靠背的对刀块，使两把刀具同时对刀，对刀块工作面与定位销的位置精度以及各种形位公差必须按设计要求得到保证，这样才能保证零件的合格率。 关键词：定位销；对刀块；定位；夹紧 河南工业大学机电工程学院课程设计说明书目 录一 零件的分析1（一）零件的作用1（二）零件的工艺分析1二 工艺规程设计2（一）确定毛坯的制造形式2（二）基面的选择2（三）定位与夹紧方案3（四）制定工艺路线3（五）选择加工设备及刀、夹、量具4（六）加工工序设计5三 夹具设计13（一）零件本工序的加工要求分析13（二）拟定定位方案和选择定位元件14（三）定位误差计算14（四）确定夹紧方案14（五）确定对刀装置14（六）夹具精度分析和计算15四 设计小结17参考文献19一 零件的分析（一）零件的作用题目所给定的零件（见图1）是1105柴油机中摇臂座结合部的气门摇臂轴支座。mm孔装摇臂轴，轴上两端各装一进、排气门摇臂。mm孔内装一减压轴，用于降低气缸内压力，便于起动柴油机。两孔间距该为560.05mm，可保证减压轴在摇臂上打开气门，实现减压。零件通过11mm孔用M10螺杆与气缸盖相连。图1 气门摇臂轴支座（二）零件的工艺分析该零件上的主要加工面为mm，mm，mm孔以及各孔两端面。mm孔的尺寸精度，与A面的平行度为0.05mm,两端面对孔中心线的圆跳动为0.1mm，直接影响摇臂轴对A面的平行度，以及进排气门摇臂的同轴度。因此，在加工它们时，最好能在一次装夹下将两端面同时加工出来。mm孔的尺寸精度，与A面的平行度为0.05mm,直接影响减压轴与A面的平行度。该孔与mm间距尺寸精度为560.05mm，直接影响减压轴在摇臂上打开气门。由参考文献1中有关面和孔的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是可以达到的，零件的结构工艺性也是可行的。二 工艺规程设计（一）确定毛坯的制造形式根据零件材料确定毛坯为铸件。由题目知零件的生产纲领为1万件/年。由参考文献2表1-4、表1-3可知，其生产类型为大批生产，毛坯的铸造方法选用砂型机器造型。零件有肋板结构，故需要挖砂造型。此外，为消除残余应力，铸造后应安排人工时效。由参考文献3表2.3-6可知，该种铸件的尺寸公差等级为IT8-10级，加工余量等级MA为G级。故取IT为10级，MA为G级。（二）基面的选择1精基准的选择：气门摇臂轴支座的A面和mm孔是设计基准，用它们做精基准，其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外，A面的面积较大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单、可靠，操作方便。2粗基准的选择：考虑到以下几点要求，选择mm孔上端面，以及mm和mm两端面为粗基准，第一，在保证各加工面均有余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀；第二，保证装入各孔的零件定位准确，夹紧可靠，且能够按要求正常工作。（三）定位与夹紧方案最先进行机械加工的表面是精基准A面和mm孔，因此可用一块支撑板限制A面的3个自由度，用一跟心棒插入mm孔限制2个自由度，再用一个防转销顶在mm孔的旁侧，这样，工件的6个自由度全部被限定。最后，用螺栓与支撑板进行夹紧。综上所述，考虑到方案的可操作性，兼顾工作效率，本方案采用一根特殊的，两端带螺纹，中间带支撑板的定位销来完成定位与夹紧。（四）制定工艺路线制定工艺路线的出发点，应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为大批生产的条件下，可以考虑采用专用夹具，并尽量使工序集中以提高生产效率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。因此，确定各表面的加工方法为，A面：粗铣半精铣；mm孔另一端面：粗铣；mm孔两端面：粗铣半精铣；mm孔两端面：粗铣；mm孔：钻；mm孔：钻扩铰；mm孔：钻扩铰。因为mm孔与mm孔有较高的平行度及位置精度要求，故它们的加工宜采用工序集中的原则，即分别在一次装夹下将两空同时加工出来，以保证其精度要求。根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将A面、mm孔另一端面，以及mm孔与mm孔两端面的粗加工放在前面，精加工放在后面。因此，拟订工艺路线方案如下：序号工序内容简要说明铸造时效消除内应力涂底漆防止生锈10钳工划线校正各孔中心20粗铣A面及mm孔另一端面先加工基准面30半精铣A面提高基准精度40钻mm孔后加工孔50粗铣mm孔及mm孔两端面先加工面60钻扩铰mm孔至mm，孔口倒角1留精扩铰余量70钻扩铰mm孔至mm，孔口倒角1留精扩铰余量80精扩铰mm孔，并提高精度至mm提高精度90精扩铰mm孔，并提高精度至mm提高精度100检验110入库（五）选择加工设备及刀、夹、量具由于生产类型为大批量生产，加工设备易以通用机床为主，配以专用夹具，工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。粗铣A面及孔另一端面，采用卧式双面组合铣床，因切削功率较大，应采用功率为5.5KW的1T32型铣削头，选择直径为40mm的C类可转位面铣刀(参考文献3表4.4-40)、专用夹具，游标卡尺。半精铣A面，采用卧铣，选择X62W卧式铣床(参考文献3表3.1-73)，刀具型号与粗铣相同。采用半精铣专用夹具及游标卡尺、刀口型直尺。粗铣16孔及18孔两端面，采用功率为5.5KW的1T32型铣削头，选择直径为35mm的C类可转位面铣刀，机床为卧式双面组合铣床，专用夹具、游标卡尺。钻孔铰16孔直15，18孔直17，孔口倒角1，钻孔选用摇臂钻床Z3025(参考文献3表3.1-30)锥柄麻花钻(参考文献1表4.3-9)锥柄扩孔复合钻，扩孔时倒角。选用锥柄机用绞刀、专用夹具、快换夹头、游标卡尺及塞规。（六）加工工序设计1.工序20粗铣及工序30半精铣A面工序查参考文献3表2.3-59，得平面加工余量为0.9mm，已知A面总余量为4mm，故粗加工余量=4-0.9=3.1mm。查参考文献3表2.4-73，取粗铣的每齿进给量为，取精度铣的每转进给量=，粗铣走刀1次，=3.5mm，精铣走刀1次，=1.5mm。查参考文献3表3.1-74，取粗铣的主轴转速为，取精铣的主轴转速为。又前面已选定铣刀直径D为40mm，故相应的切削速度为:校核机床功率(只校核粗加工工序)：切削功率为:=取z=10个齿，则 代入式中得：168102.51=由文献3表得机床功率为7.5kw，取效率为0.85，则7.50.85=6.375kw6.62kw故重新选择主轴转速为，则：带入公式得：1681015.2kw6.375kw故机床功率足够。2.工序40钻11孔工序因11孔为一次钻出，故其钻削余量为=11/2=5.5mm，11孔的公差等级F9。参考文献3表2.4-41，用插入法求得钻11孔的切削速度v=，由此算出转速为：n=1000v/d=100026.7/3.1411=按机床实际转速取n=，则实际切削速度为：v=3.1411630/1000=参考文献3表2.4-69，得：=9.8142.7(N)M=9.810.021(Nm)分别求出钻11孔和M如下：=9.8142.7111=2427NM=9.810.0211=15.63Nm它们均小于机床的最大进给力7840N和机床的最大扭转力矩196Nm，故机床刚度足够。3粗铣mm孔及mm孔两端面工序计算与工序20相同，取粗铣的每齿进给量为，取精度铣的每转进给量=，粗铣走刀1次，=3.5mm，精铣走刀1次，=1.5mm。查参考文献3表3.1-74，取粗铣的主轴转速为，取精铣的主轴转速为。又前面已选定铣刀直径D为19mm，故相应的切削速度为:机床的功率校核同工序20。4钻扩铰mm孔至mm工序mm孔的扩铰余量参考文献3表2.3-48取=1.3mm，0.2mm，由此可算出-1.3-0.2=7mm。各工序的余量和工序尺寸及公差列于表1。表1mm孔各工序余量和工序尺寸及公差(mm)加工表面 加工方法 余量 公差等级 工序尺寸及公差 钻 7.5 15 扩 1.3 H9 铰 0.2 F8 参考文献3表2.4-38，并参考Z3025机床说明书，取钻15孔的进给量f=0.5mm/r。参考文献3表2.4-41，用插入法求得钻15孔的切削速度v=0.545=32.7，由此算出转速为： n=650.88按机床实际转速取n=590，则实际切削速度为： v=3.1415590/1000=27.789参考文献3表2.4-41，得： =98.142.7kF(N)M=9.810.021kM(Nm)分别求出钻18孔的和M如下： =98.142.7151=2836N M=9.810.0211=22.73Nm它们均小于机床的最大进给力7840N和机床的最大扭转力矩196Nm，故机床刚度足够。扩孔，参考文献3表2.4-50，并参考机床实际进给量，取f=。参考文献1表3-54，扩孔的切削速度为()，故取=27.789=13.89由此算出转速为:n=100013.89/3.1416.8=263.4按机床实际转速取n=270参考文献3表2.4-58，铰孔的进给量取f=0.4参考文献3表2.4-60，取铰孔的切削速度为：v=0.3=18,由此算出转速n=337.2按机床实际转速取n=350，则实际切削速度为： v=18.685.钻扩铰mm孔至mm工序取进给量为f=0.7mm/r，则v=25.4m/minn=622.2按机床实际转速取n=650则实际切削速度为: v=3.1413650/1000=26.53参考文献3表2.4-41，得： =98.142.7kF(N)M=9.810.021kM(Nm)分别求出钻16孔的和M如下： =98.142.7131=2616N M=9.810.0211=16.73Nm它们均小于机床的最大进给力7840N和机床的最大扭转力矩196Nm，故机床刚度足够。扩孔，参考文献3表2.4-50，并参考机床实际进给量，取f=。参考文献1表3-54，扩孔的切削速度为()，故取=26.53=13.265由此算出转速为:n=100013.265/3.1414.8=285.4按机床实际转速取n=300。参考文献3表2.4-58，铰孔的进给量取f=0.4参考文献3表2.4-60，取铰孔的切削速度为：v=0.3=18,由此算出转速n=382.2按机床实际转速取n=400，则实际切削速度为： v=18.846.时间定额计算根据本次设计要求，只计算一道工序工时。下面计算工序70钻扩铰mm孔的时间定额。机动时间由参考文献3表2.5-7，得钻孔的计算公式为： 钻15孔：l=37mm 取将以上数据及已选定的f、n代入公式，得参考文献3表2.5-7，得扩孔和铰孔的计算公式为：扩16.8mm孔：l=37mm 取将以上数据及已选定的f、n代入公式，得铰17mm孔：l=37mm 将以上数据的前面已选定的f及n带入公式，得：总机动时间，也即基本时间为：=0.156+0.478+0.297=0.931min辅助时间参考文献3表2.5-41确定如表2所示表2 辅助时间操作内容每次需用时间钻15扩16.8铰17操作次数、时间次数、时间次数、时间主轴变速0.025 1 0.025 1 0.025 1 0.025变换进给量0.025 1 0.025 移动摇臂0.015 2 0.03 1 0.015 1 0.015升降钻杆0.015 2 0.03 2 0.03 2 0.03装卸刀具0.06 1 0.06 1 0.06 1 0.06卡尺测量0.1 2 0.2 2 0.2 塞规测量 2 0.5开停车主轴运转清洗铣屑0.0150.020.04各工序的辅助时间为：钻15孔0.37min，扩16.8mm孔0.33min，铰17mm孔0.63min。装卸工件时间参考文献3表2.5-42取1.5min所以辅助时间为：=0.37+0.33+0.63+1.5=2.83min作业时间=+=0.931+2.83=3.761min布置工作地时间参考文献2取a=3%,则=a=3.7613%0.113min体息与生理需要时间参考文献2取=3%,则=3.7613%=0.113min准备与终结时间参考文献3表2.5-44,取各部分时间为：中等件：33min升降摇臂：1min深度定位：0.3min使用回转夹具：10min试铰刀：7min由题意已知生产批量为：1万件,则/n=(33+1+0.3+10+7)/6000=0.008min单件时间=+=0.931+2.83+0.113+0.113=3.987min单件计算时间=+/n=3.987+0.008=3.995min三 夹具设计图1所示为气门摇臂轴支座零件图，根据老师布置的要求，现需设计铣18mm孔两端面的铣夹具。（一）零件本工序的加工要求分析本工序的加工要求，铣18mm孔的两端面，两端面表面粗糙度为3.2m，圆跳动不允许超过0.1mm。故本工序采用两把高速钢三面刃铣刀，对工件的两个端面同时进行铣削加工。（二）拟定定位方案和选择定位元件1.定位方案以A面和11mm孔作为定位基准，限制五个自由度，再加一个防转销限定工件一个自由度，这样工件六个自由度全部被限定。2.选择定位元件根据定位方式，采用带台肩的定位销，其它装工件部分的直径为11。（三）定位误差计算工序尺寸36mm定位误差分析如下： 由于定位孔与定位销为任意边接触，则：Y=D+d+=(0.039+0.016+0.009)mm=0.064mm所以D=B+Y=(0+0.064)mm=0.064k因此，定位精度足够。由于加工要求不高，其它精度可不必计算。（四）确定夹紧方案采用如摘要所述的定位销，用M8螺母把工件轴夹紧在定位销上，下端用双螺母结构将定位销与夹具固定在一起。（五）确定对刀装置1.根据加工要求采用GB2240-80圆形刀块；塞尺符合GB2240-80，基本尺寸及偏差mm。2.计算对刀尺寸图2 圆形对刀块计算时应把尺寸化为双向对称偏差，即370.1符合要求H=37/2-2=16.5mm公差取工件相应公差的1/3，即0.1=0.033mmH=16.50.016mm（六）夹具精度分析和计算本夹具总图上与工件加工精度直接有关的技术要求如下：定位销表面尺寸11定位件与对刀块的位置尺寸(16.50.016)mm对刀塞尺度mm.定位销轴线与夹具安装面平行度公差为0.03mm对刀块工作表面对夹具安装面的垂直度为0.03mm(1)尺寸370.1mm的精度分析D=0.064mmT=0.16mmA=20=0.0086mm=0.172mmk所以此夹具能保证370.1mm尺寸。四 设计小结本次课程设计是在学完了机械制造工艺学及机床夹具设计课程，并进行了生产实习的基础上进行的一个实践环节，它要求我们全面地综合运用本课程及有关选修课程的理论和时间知识，进行零件加工工艺规程设计和机床夹具设计。从大一至今的历次课程设计中，数本次最为艰苦了，C左右的高温，教室里只有一个风扇，从早到晚衣服都被汗水泡着。以往五周才能完成的课程设计题目，现在必须在两周内完成，这对我们是一个巨大的挑战。幸亏有老师耐心的指导，冯老师的认真负责的确感动了所有的人，每天早上过来，一直忙到中午将近1点，两周时间天天如此，这在历次课程设计中也是很少见的。我们从冯老师身上不仅学到了知识，更重要的是学到了对学问的认真和尊重，以及对工作的负责，这些都是在书本上很难学到的。本次课程设计，从头到尾感觉就是艰苦，每天早上七点多来教室，晚上两点多回去，外加三个通宵。在这些天虽然自己水平所限，在设计中令老师有许多不满，但我也可以问心无愧地说，我已经尽力了，说良心话，这次的
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