气门摇臂轴支座加工工艺及钻扩铰φ18及16孔夹具设计【优秀机械课程毕业设计论文】
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气门
摇臂
支座
加工
工艺
钻扩铰
18
16
夹具
设计
优秀
优良
机械
课程
毕业设计
论文
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-
文档包括:
说明书一份,24页,10100字左右.
A4-工序卡[7张]
A4-工艺卡[1张]
图纸共5张:
A0-钻孔夹具总装图.dwg
A1-夹具体零件图.dwg
A3-气门摇臂毛胚图.dwg
A3-气门摇臂轴支座.dwg
A3-钻模板.dwg
- 内容简介：
-
机械加工工序卡片 产品型号 1105型 零（部）件图号 设计者： 产品名称 柴油机 零（部）件名称 柴油机气门摇臂 支座 共 8 页 第 1 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 1 粗铣 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专 用夹具 不用 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 步号 工 步 内 容 工艺装备 （含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/ 切削速度 m/给量 mm/r 切削深度 给次数 工 步 工 时 1 粗铣底平面，铣尺寸 39面刃铣刀，游标卡尺， 专用夹具 750 117 1 机动 辅助 机械加工工序卡片 产品型号 1105型 零（部）件图号 设计者： 产品名称 柴油机 零（部）件名称 柴油机气门摇臂轴支座 共 8 页 第 2 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 2 粗铣 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 通用夹具 不用 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 步号 工 步 内 容 工艺装备 （含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/ 切削速度 m/给量 mm/r 切削深度 给次数 工 步 工 时 1 粗铣22 圆柱上端面。 三面刃铣刀，通用夹具，游标卡尺 750 117 机动 辅助 机械加工工序卡片 产品型号 1105型 零（部）件图号 设计者： 产品名称 柴油机 零（部）件名称 柴油机气门摇臂轴支座 共 8 页 第 3 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 3 粗铣 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 通用夹具 不用 工位器具编号 工位器具名称 工 序工时 准终 单件 步号 工 步 内 容 工艺装备 （含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/ 切削速度 m/给量 mm/r 切削深度 给次数 工 步 工 时 1 粗铣 28圆柱 上 端面 端面。 三面刃铣刀，通用夹具，游标卡尺 750 118 机动 辅助 2 粗铣 26圆柱上端面。 三面刃铣刀，通用夹具，游标卡尺 750 118 3 粗铣 28圆柱下端面端面。 三面刃铣刀，通用夹具，游标卡尺 750 118 4 粗铣 26圆柱下端面。 三面刃铣刀，通用夹具，游标卡尺 750 118 机械加工工序卡片 产品型号 1105型 零（部）件图号 设计者： 产品名称 柴油机 零（部）件名称 柴油机气门摇臂轴支座 共 8 页 第 4 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 4 精 铣 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 不用 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 步号 工 步 内 容 工艺装备 （含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/ 切削速度 m/给量 mm/r 切削深度 给次数 工 步 工 时 1 精铣底平面，保证尺寸 39 三面刃铣刀，游标卡尺，专用夹具 300 机动 辅助 机械加工工序卡片 产品型号 1105型 零（部）件图号 设计者： 产品名称 柴油机 零（部）件名称 柴油机气门摇臂轴支座 共 8 页 第 5页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 5 钻 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 钻床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 通用夹具 不用 工位器具编号 工位器具名称 工序工时 准终 单件 步号 工 步 内 容 工艺装备 （含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/ 切削速度 m/给量 mm/r 切削深度 给次数 工 步 工 时 1 钻 11 小孔成。 高速钢锥柄麻花钻，游标卡尺， 545 机动 辅助 机械加工工序卡片 产品型号 1105型 零（部）件图号 设计者： 产品名称 柴油机 零（部）件名称 柴油机气门摇臂轴支座 共 8 页 第 6 页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 6 精 铣 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 铣床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 不用 工位器具编号 工位器具名称 工序 工时 准终 单件 步号 工 步 内 容 工艺装备 （含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/ 切削速度 m/给量 mm/r 切削深度 给次数 工 步 工 时 1 精铣 28圆柱上端面 三面刃铣刀，游标卡尺，专用夹具 300 机动 辅助 2 翻面精铣 28圆柱另一端面 三面刃铣刀，游标卡尺，专用夹具 300 机械加工工序卡片 产品型号 1105型 零（部）件图号 设计者： 产品名称 柴油机 零（部）件名称 柴油机气门摇臂轴支座 共 8 页 第 7页 车间 工序号 工序名称 材料牌号 机加 7 钻 坯种类 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每台件数 铸件 85 40 40 1 1 设备名称 设备型号 设备编号 同时加工件数 钻床 1 夹具编号 夹具名称 切削液 专用夹具 不用 工位器具编号 工 位器具名称 工序工时 准终 单件 1 工步号 工 步 内 容 工艺装备 （含：刀具、量具、专用工具） 主轴转速 r/ 切削速度 m/给量 mm/r 切削深度 给次数 工 步 工 时 1 钻孔 至 14 高速钢锥柄麻花钻， 专用夹具 400 机动 辅助 2 扩孔至 高速钢锥柄麻花钻 ，专用夹具 630 3 高速钢锥柄麻花钻 ，内径百分尺，专用夹具 125 4 至 16 高速钢锥柄麻花钻，专用夹具 400 5 扩孔至 速钢锥柄麻花钻，专用夹具 630 6 高速钢锥柄麻花钻，内径百分尺，专用夹具 125 机械加工工艺过程卡片 产品型号 1105 型 零（部）件图号 共 1 页 产品名称 柴油机 零（部）件名称 气门摇臂支座 第 1 页 材料牌号 坯种类 铸件 毛坯外型尺寸 每毛坯可制件数 每 台 件 数 1 备 注 工序号 工序名称 工 序 内 容 车间 工段 设 备 工 艺 装 备 工 时 准终 单件 1 铣 粗铣底平面，以上圆柱端面定位，铣尺寸 39 42 机加 用夹具 、错齿三面刃铣刀、 铣 粗铣圆柱上端面，以底面定位。铣尺寸 39 加 用夹具 、错齿三面刃铣刀 铣 粗铣28 圆柱两端面，铣尺寸 38铣 26圆柱端面，保证轴向尺寸 16 机加 用夹具 错齿、三面刃铣刀 铣 精铣底平面，以上圆柱端面定位，保证尺寸 39 机加 用夹具 错齿、三面刃铣刀 钻 钻11 小孔成 机加 用夹具 、锥柄麻花钻 铣 精铣28 圆柱端面成，保证尺寸 加 用夹具 错齿、三面刃铣刀 钻 钻扩 、 孔成，保证两孔中心距 证 中心与底平面距离 心与底平面距离 机加 用夹具 、锥柄麻花钻 1 8 倒角 、 两孔两端倒角 451 。 9 钻 钻孔3 成 机加 用夹具 、锥柄麻花钻 0 钳 去毛刺、锐边。 11 检 终检、入库。 .3 本科毕业设计（论文） 开题报告 1、本课题的研究意义，国内外研究现状、水平和发展趋势 气门摇臂轴支座加工工艺及钻夹具设计 为本课题的研究内容，对此研究查阅的大量的资料，首先明白机械加工工艺过程就是用切削的方法改变毛坯的形状、尺寸和材料的物理机械性质成为具有所需要的一定精度、粗糙度等的零件。 为了能具体确切的说明过程，使工件能按照零件图的技术要求加工出来，就得制定复杂的机械加工工艺规程来作为生产的指导性技术文件，学习研究制定机械加工工艺规程的意义与作用就是本课题研究目的。 在整个设计过程中 ,我们将学习到更多的知识。 （ 1）我们必须仔细了解零件 结构，认真分析零件图 ,培养我们独立识图能力 ,增强我们对零件图的认识和了解 ,通过对零件图的绘制 ,不仅能增强我们的绘图能力和运用 件的能力。 （ 2）制订工艺规程、确定加工余量、工艺尺寸计算、工时定额计算、定位误差分析等。在整个设计中也是非常重要的 ,通过这些设计 ,不仅让我们更为全面地了解零件的加工过程、加工尺寸的确定 ,而且让我们知道工艺路线和加工余量的确定 ,必须与工厂实际的机床相适应。 这对以前学习过的知识的复习 ,也是以后工作的一个铺垫。 （ 3）在这个设计过程中 ,我们还必须考虑工件的安装和夹紧 正确与否直接影响工件加工精度 ,安装是否方便和迅速 ,又会影响辅助时间的长短 ,从而影响生产率 ,夹具是加工工件时 ,为完成某道工序 ,用来正确迅速安装工件的装置 高生产率和减轻工人劳动量有很大作用。这是整个设计的重点 ,也是一个难点 近年来，机械制造工艺有着飞速的发展。 比如， 应用人工智能选择零件的工艺规程 。因为 特种加工的微观物理过程非常复杂，往往涉及电磁场、热力学、流体力学、电化学等诸多领域，其加工机理的理论研究极其困难 ,通常很难用简单的解析式来表达。近年来，虽然各国学者采用各种理论对不同的特种加 工技术进行了深入的研究，并取得了卓越的理论成就，但离定量的实际应用尚有一定的距离。然而采用每一种特种加工方法所获得的加工精度和表面 质量与加工条件参数间都有其规律。因此，目前常采用研究传统切削加工机理的实验统计方 法来了解特种加工的工艺规律，以便实际应用，但还缺乏系统性。受其限制，目前特种加工 的工艺参数只能凭经验选取，还难以实现最优化和自动化，例如，电火花成形电极的沉入式 加工工艺，它在占电火花成形机床总数 95%以上的非数控电火花成形加工机床和较大尺寸的模具型腔加工中得到广泛应用。虽然已有学者对其 理开展了一些研究，并取得了一些成果，但由于工艺数据的缺乏，仍未有成熟的商品化的 统问本科毕业设计（论文） 开题报告 世。通常 只能采用手工的方法或部分借助于 型、部分生成复杂电极的三维型面数据。随着模糊 数学、神经元网络及专家系统等多种人工智能技术的成熟发展，人们开始尝试利用这一技术 来建立加工效果和加工条件之间的定量化的精度、效率、经济性等实验模型，并得到了初步 的成果。因此，通过实验建模，将典型加工实例和加工经验作为知识存储起来，建立描述特 种加工工艺规律的可扩展性开放系统的条件已经成熟。并为进一 步开展特种加工加工工艺过程的计算机模拟，应用人工智能选择零件的工艺规程和虚拟加工奠定基础。 同时，在机械加工过程中，夹具占有 非常 重要的地位，它可靠地保证了工件的加工精度，提高了加工效率，减轻了劳动的强度，夹具的设计过程中，应深入生产实际，（对工件的图纸，工艺文件，生产纲领等分析），精心调查研究，吸取国内外的先进技术，制订出合理的设计方案。 我们 都知道减少停工检修期是提高生产力、使生产能力利用系数最大化的一项重要因素。然而零件加工过程中的精确定位和装夹的重复精度也是改进效率和质量的关键。譬如柔性加工中心的产生 就是为了减少产品循环周期。 目前中国制造业发展迅猛，以前的 我国 制造业普遍使用刚性专机加工 各种各样的 零部件，导致 改型和生产个零部件 周期较长。随着 我国制造业发展 和 各种各种零件 的需求与日俱增，加工设备和工艺也向着柔性化的方向转变。加工装备的柔性概念和需求主要体现在对设备快速性和适应性的需求上，因此制造商不得不寻求柔性和产量之间的最佳组合。当然，在满足了柔性的条件下、也有着不同的解决方案，如：模块化、可变换化、可重新配置化、在线兼容性等。不论采用哪种方案，使用高性能的液压夹具都显得尤为重要，现在，柔性专机、可重新配 置的机床及专用加工中心的组合应用，使得发动机零件的加工变得越来越柔性化，具体情况取决于每个加工项目的产量配额 。 使用液压夹具的主要优势是能节省夹紧和松卸工件时所花的大量的时间。有关统计资料表明液压夹紧相比机械夹紧节省 90%95%的时间，缩小了生产循环周期，从而增加了产量也就意味着降低了成本。 当加工一长型铝合金零件时，刀具通过时旋转油缸可快速让开，刀具通过后可快速复位。液压夹具系统的第二项重要特点是可实现非常高的定位精度。关键在于夹紧力在定位和夹紧过程中保持恒定不变。从而确保了同一道工序下的加工质量一致性 。由于变形造成的废品率将会微乎其微 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 的 方向发展 。 本科毕业设计（论文） 开题报告 2、本课题的基本内容，预计可能遇到的困难，提出解决问题的方法和措施 本课题的基本内容： 气门摇臂轴支座加工工艺及钻夹具设计 1、 气门摇臂轴支座加工工艺 1、 制订 气门摇臂轴支座 加工工艺规程，关键是工序的划分和定位基准的选择。在设计开始的过程中，我们必须要认真分析零件图，了解其箱体零件的结构特点和相关的技术要求，对箱 体零件的每一个细节，都应仔细的分析，如箱体加工表面的平行度、粗糙度、垂直度，特别是要注意箱体零件各孔系自身精度（同轴度、圆度、粗糙度等）和它们的相互位置精度（轴线之间的平行度、垂直度以及轴线与平面之间的平行度、垂直度等要求），箱体零件的尺寸是整个零件加工的关键，必须弄清箱体零件的每一个尺寸。绘制零件图是一个重点，同时因为箱体零件比较复杂 ,所以也是一个难点。我们采用 件绘制零件图，一方面增加我们对零件的了解认识，另一方面增加我们对 件的熟悉。 工序的划分 确定加工顺序和工序内容，安 排工序的集中和分散程度，划分工序阶段，这项工作与生产纲领有密切关系，具体可以根据生产类型、零件的结构特点、技术要求和机床设备等。生产条件确定工艺过程的工序次数；如批量小时可采用在通用机床上工序集中原则，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。 2、夹具设计可能遇到的问题： 工件定位是否正确，定位精度是否满足要求，工件夹紧牢固是否可靠等等。 工件在夹具中的定位精度，主要与定位基准是否与工序基准重合、定位基准与定位元件的配合状况等因素有关，可提高夹具的制造精度，减少配合间隙，就能提高夹具在机床上的定位精度，夹具中出现过定位时，可通过撤消多余定位元件，使多余定位元件失去限制重复自由度的能力，增加过定位元件与定位基准的配合间隙等办法来解决。 夹紧必须可靠，但夹紧力不可过大，以免工件或夹具产生过大变形。可采用多点夹紧或在工件钢性薄弱部位安放适当的辅助支撑。 夹具的设计必须要保证夹具的定位准确和机构合理 ,考虑夹具的定位误差和安装误差。我们将通过对工件与夹具 的认真分析 ,结合一些夹具的具体设计事例 ,查阅相关的夹具设计资料 ,联系在工厂看到的一些箱体零件加工的夹具来解决这些问题 . 上述即为遇到困难的解决措施 3、 本课题拟采用的研究手段（途径）和可行性分析 根据不同的研究对象拟采用不同的研究手段（途径），本课题包括两方面内容： 本科毕业设计（论文） 开题报告 气门摇臂轴支座加工工艺及钻夹具设计 制定工艺规程的研究途径和可行性分析 毛坯的选择 ： 根据生产纲领和零件结构选择毛坯，毛坯的类型一般在零件图上已有规定。对于铸件和锻件应了解其分模面、浇口、冒口位置和拔模率，以便在选择定位基准和计算加工余量时有所考虑 。如果毛坯是棒料或型材，则按其标准确定尺寸规格，并决定每批加工件数。 毛坯的种类和其质量对机械加工的质量有密切的关系。同时对提高劳动生产率、节约材料、降低成本有很大的影响。 气门摇臂轴支座 毛坯材料为灰铸铁（ 硬度范围在 150 200受中等载荷。采用砂型铸造方法，由于大批量生产故宜采用实体模样（金属模）进行两箱造型，这不仅简化了造型和合箱操作，还因型砂紧实度较为均匀，铸件的表面质量得到提高。在切削加工前进行石墨化退火处理，消除铸件表层和壁厚较薄的部位可能出现的白口组织（大量渗碳体出现）以便 进行切削加工。 拟订工艺路线 ： 表示零件的加工顺序及加工方法，分出工序，安装或工位及工步等。并选择各工序所使用的机床型号、刀具、夹具及量具等。拟订工艺路线从实际出发，理论联系实际和工人结合起来。常常需要提出几个方案，进行分析比较后再确定。 计算切削用量、加工余量及工时定额 ： 查阅切削用量手册等资料并进行计算确定。目前，对单件小批量生产不规定切削用量，而是由操作工人根据经验自行选定，但对于自动线和流水线，为保证生产的节拍，必须规定切削用量，并不能随意改变。计算加工余量、工序尺寸及公差是要控制各工序的加工质 量以保证最终加工质量。工时定额一般按各工厂的实际经验积累起来的统计资料来估算。随着生产的发展，工艺的改进，新工艺，新技术的不断出现，工时定额应进行相应的修改。 对机械加工工艺规程基本要求可归结为质量、生产率和经济性。虽然有时互相矛盾，但只要把它们处理好，就会成为一个统一体。在三个要求中，质量是首要的。质量表现在机械产品的各项技术性能指标，质量不能保证，根本谈不上数量；质量和生产率之间是密切联系的，在保证质量的前提下，应该不断地最大限度地提高生产率，满足生产量的要求。如果两者矛盾，则生产率要服从于质量，应在保 证质量的前提下解决生产率问题。在保证质量的前提下，应尽可能的节约耗费，减少投资，降低制造成本，这就是经济性。 因此， 气门摇臂轴支座 工艺规程研究途径应该体现质量、生产率和经济性本科毕业设计（论文） 开题报告 的统一，达到经济合理及可行的最优方案。 夹具设计的研究途径和可行性分析 气门摇臂轴支座 镗、铣、钻等工序使用的专用夹具，此类夹具的特点是针对性强、结构紧凑、操作简便、生产率高。 夹具设计最关键是要求对工件定位正确，且满足定位精度要求。为了解决此问题，首先得了解影响定位精度的因素。然后采取措施解决具体的问题。如定位基准与定位元件的配合状况和 影响定位精度，那么可以提高夹具的制造精度，减小配合间隙就能提高夹具在机床上的定位精度。 除此之外，选择夹具的类型与结构型式必须与零件生产批量大小相适应，夹具结构与零部件应具有足够的刚度和强度，从而保证夹具操作方便、夹紧可靠、使用安全、并有合理的装卸空间。 本科毕业设计（论文） 开题报告 4、进度计划 序号 日期 进度安排 1 3 月 27 号 开始进行毕业设计、熟悉题目及要求 2 3 月 31 号 设计资料的收集及借阅 3 4 月 4 号 分析研究所得到的设计资料 4 4 月 10 号 方案设计、比较 5 4 月 20 号 设计方案实施（设计、计算 等） 6 5 月 20 号 设计、论文整理及修改 7 6 月 9 号 毕业设计 答辩 8 9 10 11 12 本科毕业设计（论文） 开题报告 5、指导教师意见（ 对 本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计结果的预测） 学在毕业设计选题后，能综合运用所学的专业知识研究、分析设计内容，明确所要完成的设计任务和要求。对该设计课题即“机械加工工艺与夹具设计”以及与之相关的机械制造技术当今的发展方向、发展水平的认识基本正确，对该毕业设计的初步解决方法，思路基本正确。有关设计所需要的参考资料、手册等的查阅、收集基本 就绪，根据已具备的条件，可以进行零件的机械加工艺工规程设计、并依据所优选的零件机械加工规程进行夹具的方案设计等工作。在进行过程中，希望该同学注意保留有关方案构思、计算等有关材料，以便后续工艺卡填写及设计说明书的整理。 指导教师： 20 月 日 6、教研室主任意见 教研室负责人 ： 20 月 日 说明： 1、开题报告应根据教师下发的毕业设计（论文）任务书，在教师的指导下由学生独立撰写，在毕业设计开始后两周内完成。 2、“课题的 研究意义、现状、发展趋势”应不少于 1200 字，“课题的基本内容及研究手段和可行性分析”应不少于 1000 字。 3、本页不够，请加 页 目录 第一章 前言 二章 零件的分析 1 零件的作用 件的工艺分析 孔加工 面的加工 三章 工艺规程设计 定毛坯 毛坯的制造形式 毛坯的设计 面的选择 艺路线的拟定 选择加工方法 ：加工顺序的拟定 机械加工余量 床的选择 ：平面加工 ：孔加工 具选择 具选择 铣削加工 钻削加工 具选择： 孔的量具 轴向尺寸量具 序尺寸确定 定切削用量及基本工时 工序（粗铣底平面）切削用量及时间定额 工序粗铣上端面 工序（粗铣 28 、 26 两圆柱两端面）切削用量及时间定额 工序 （精铣底平面）切削用量及时间定额 工序 （钻孔 11 ）切削用量及时间定额 工序 (精铣 28 圆柱两端面 )切削用量及时间定额 工序（钻、扩、铰孔 、 ）切削用量及时间定额 钻孔 至 14 钻 至 16 工序 （钻孔 3 ）切削用量及时间定额 四章 夹具设计 题的提出 具的设计 定位基准的选择 定位误差分析 夹紧装置的设计 切削力及夹紧力的计算 削力的计算 紧力的确定 压缸的选择 校验夹紧元件的强度 液压控制回路的确定 夹具的使用及维护 五 章 结论 考文献 谢 1 第一章 前言 毕业设计是我们学习了大学的全部基础课程课、技术基础课以及专业课之后进行的。这是我们对所学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。本次设计的内容是柴油机气门摇臂支座的数控加工工艺及主要工序工装设计。具体是工艺设计，工序卡、工艺过程卡的编制，钻扩铰孔的夹具设计。 就我个人而言，通过本次毕业设计，我希望能够提高自己分析问题、解决问题的能力，能够更深入理解课本知识，并能够很好的应用到实际工作之中，为以后更好地胜任我的工作岗位打好基础。 由于知识、能力有限，在设计中仍有许多不足之处，希望各位老师给予指教。 第二章 零件的分析 2 第 二 章 . 零件的分析 2 1 零件的作用 该零件是 1105 型柴油机中的摇臂结合部的气门摇臂轴支座。 装摇臂轴，轴两端各安装一进、排气气门摇臂。 内装一个减压轴，用于降低汽缸内压力，便于启动柴油机，两孔间距 以保 证减压轴在摇臂上打开气门，实现减压。该零件通过 11 孔用 杆与汽缸相连。该零件是柴油机气门控制系统的一个重要零件。 件的工艺分析 分析零件图纸，图纸的各视图不清晰，尺寸标注完整，能够表达清楚零件的各个部分，技术条件标注合理，表面粗糙度标注合理，尺寸公差标注完整，能够完整表述加工要求。该零件加工表面分两种，主要是孔的加工，圆柱端面平面加工。将零件图重新绘制在纸上，详见附图。现将主要加工部分表述如下 ： 加工 该零件共有 4 个孔要加工，其中 加工要求较高，两孔中间距 9 平行度要求，表面粗糙度 需精加工， 11 孔直接钻出即可，另 3 斜小孔直接钻出。 的加工 该零件需加工平面为 22 36 底面精度要求较高，是后续工序的精基准面，需精加工，上端面要求高，粗铣即可。 26 圆柱两端面粗铣， 28 圆柱两端粗糙度要求 精铣。 由以上分析知，该零件的加工应先加工面，孔以面为基准。保证孔中心与底面的距离，平行度。 3 第三章 工艺规程设计 定毛坯： 坯的制造形式： 零件材料为 据选择毛坯应考虑的因素，该零件体积较小、形状不是很复杂，外表面采用不去除材料方法获得粗糙度，由于零件生产类型为成批、大批生产，而砂型铸造生产成本低，设备简单，故本零件毛坯采用砂型铸造。 坯的设计： 由于生产类型为成批、大批生产，考虑毛坯生产成本和机械加工成本，毛坯制造方法为砂型铸造， 18、 16 孔需精加工，要留加工余量，故孔不宜铸出，其他小孔不铸出。 查金属加工工艺及工装设计（黄如林、汪群主编，化学工业出版社）确定加工余量： 砂型铸造，公差等级：（ ）查表 1 - 6，取 工余量等级： 1113G 查表 1 - 8，取 G 切削余量：查表 1 9，基本尺寸小于 100侧 件尺寸公差值：查表 1 11 基本尺寸小于 50 于30 坯图如下图： 面的选择： 第三章 工艺规程设计 4 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。 粗基准选择：粗基准选择应为后续加工提供精基准，保证加工面与不加工面之间的位置要求或合理分配各加工面的余量，两者矛盾，对该零件应以要求与余量均匀的重要表面为粗基准，故该零件选择未加工的底面为粗基准加工 上端面。 精基准选择：应该主要考虑如何保证加工精度和装夹方便，为消除基准不重合误差，应该以设计基准为精基准，该零件选择 36 22面为精基准。 艺路线的拟定： 拟订工艺路线的内容除选择定位基准外，还要选择各加工表面的加工方法，安排工序的先后顺序，确定加工设备，工艺装备等。工艺路线的的拟定要考虑使工件的几何形状精度，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证，成批生产还应考虑采用组合机床，专用夹具，工序集中，以提高效率，还应考虑加工的经济性。 择加工方法： 选择加工方法应该考虑各种加工 方法的特点、加工精度、表面粗糙度及各种加工方法的经济性。 分析该零件，该零件要加工的内容有端面和孔，零件为非回转体零件，端面加工选择铣削加工。对于上端面 22 圆柱端面，粗糙度 其他要求，粗铣即可。底面 22 36 采用粗铣精铣。 26 圆柱端面粗糙度要求 其他要求，采用粗铣即可。 28圆柱 2 端面粗糙度要求 跳动 用粗铣精铣。 孔的加工： 11 、 3 孔粗糙度 接钻孔即可。 、 孔粗糙度要求 度等级较高，有平行度要求，采用钻扩铰孔即可满足要求。 工顺序的拟定： ：粗铣削 22 圆柱端面，粗铣 36 22 底面 ：精铣 36 22 底面。 ：粗铣 28 圆柱端面、 26 圆柱端面 ：精铣 28 圆柱两端面 ：钻孔 11 成 ：钻孔 至 16 ，钻 至 14 ：扩孔 至 ，扩 至 ，两孔两侧倒角 1 45，保证孔心距56 ：精铰孔 、 成 5 ：钻孔 3 成 。 ：去锐边、毛刺。 ：终检、入库。 分析以上工艺路线内容，基本合理，根据以上工艺路线，确定工序内容： 上圆柱端面定位，铣尺寸 39 42 底面定位。铣尺寸 39 8 圆柱两端面，铣尺寸 38铣 26 圆柱端面，保证轴向尺寸 16 上圆柱端面定位，保证尺寸 39 . 钻 11 小孔成。 8 圆柱端面成，保证尺寸 铰 、 孔成，保证两孔中心距 证 中心与底平面距离 中心与底平面距离 . 、 孔两端倒角 451 。 成。 边 库。 械加工余量： 平面加工余量： 22 圆柱轴向尺寸，上端面铣削，余量 底面粗铣余量 228 圆柱轴向尺寸 37 端面粗铣余量 2铣余量 26轴向尺寸 16柱两端面粗铣，余量 孔加工余量： 孔 铰余量： 钻孔： 16 扩孔：至 2Z=孔： 2Z= 铰余量： 钻孔： 14 扩孔：至 2Z=孔： 2Z=1 、 3 两孔直接钻出 第三章 工艺规程设计 6 床的选择： 面加工： 采用铣削，工序、由于是批量生产，要求加工效率较高 ，选择立式铣床采用端铣效率较高。选择机床型号 ：孔加工： 工序、，选择立式钻床 序采用摇臂钻床 具选择： 该零件的加工内容是孔和端面，其中孔 、 精度要求高，孔 3 是斜小孔，铣底平面，都需要专用夹具。精铣 28 圆柱两端面精度要求较高，且有圆跳动要求，需采用专用夹具其余加工采用通用夹具。 具选择： 削加工： 选择错齿三面刃铣刀，刀具直径 50机械制造工艺设计简明手册） 磨损量 具耐用度 100 削加工： 钻孔 11 采用锥柄麻花钻（ 径 d=113 采用 d=3柄麻花钻。钻孔 采用 d=16柄麻花钻，钻孔 采用 d=14柄麻花钻。（机 械制造工艺设计简明手册表 具磨钝标准：后刀面磨损限度 件材料为铸铁，刀具耐用度 2700 秒。 扩孔 、 分别采用 d=d=机械制造工艺设计简明手册表 铰孔 、 分别选择 d=18d=16柄机用铰刀（ （机械 制造工艺设计简明手册表 具耐用度 3600 秒。 具选择： 的量具： 孔 根据 机械制造工艺设计简明手册表 1， 1u = 由表 3，选择分度值 比较仪 u =以测量。孔 根据 机械制造工艺设计简明手册表 1， 1u =表 度值为 内径百分尺 u=以选用。其余孔选择一般内径测量仪器即可。 向尺寸量具： 尺寸 根据 机械制造工艺设计简明手册表 1，及表 择分度值 量程 100外径百分尺即可。 7 其余尺寸量具选择分度值 游标卡尺即可。 序尺寸确定： 确定工序尺寸的一般方法是由表面加工最后往前推。最后工序的尺寸按零件图上要求标注，当没有基准转换时，同一加工表面的工序尺寸只与工序或工步的加工余量有关。当工序基准不重合时，工序尺寸用尺寸链计算。 定切削用量及基本工时： 序（粗铣底平面）切削用量及时间定额： 本工序为粗铣，刀具为错齿三面刃铣刀，刀具直径 D=50d=16数 Z=12，本工序余量 2 次走刀完成切削，即床 轴功率 瓦。查表 3机械制造工艺设计手册）取 z，铣削宽度2刀耐用度 T=120件材料为铸铁，确定切削速度 分进给量 切削用量简明手册）公式 中 z .0，2入式， 8 vm/d 1000= 501241000=790 r/表 机械制造工艺设计简明手册）选主轴转速50 r/实际转速v=117m/作台每分进给 量 12 750=900mm/ 查表 机械制造工艺设计简明手册）选择实际 950mm/z 校验机床功率： 1000 c 表 切削用量 简明手册） 其中 30， 0， 入公式，v=s 带入公式，得三章 工艺规程设计 8 故可以采用 工序实际切削用量 z ， 950mm/ n=750 r/s v=s 时间定额： 1 ， 36l )451225050(21 p =2l =2入值。得： 046.0 工序粗铣上端面： 刀具、机床与上工序相同，工序余量 次走刀完成，即z， 22入公式： z .0，.5，2入式， 8 v m/d 1000= 501211000=770 r/表 机械制造工艺设计简明手册）选主轴转速50 r/实际切削速度 :v=117m/分进给量： 900mm/际 950mm/75012950=mm/z 校验机床功率：表 切削用量简明手册） 1000 c 其中 30， 0， 入公式，v=s 带入公式，得可以采用 工序实际切削用量 z ， 900mm/ n=750 r/s v=s 时间定额： 9 1 ， 22l 451)225050(tg al p =入公式，得 工序（粗铣 28 、 26 两圆柱两端面）切削用量及时间定额 ： 铣 28 圆柱两端面的切削用量 ： 刀具、机床与上工序相同，工序余量 次走刀完成，即z， 28入公式： z .0，8入式， 8v 120m/d 1000= 501201000=764r/表 机械制造工艺设计简明手册）选主轴转速50 r/实际切削速度 :v=118m/s, 900mm/际 950mm/75012950=mm/z 铣 26 圆柱两端面的切削用量 : 刀具、机床与上工序相同，工序余量 次走刀完成，即z， 26入公式： z .0，6入式， 8v 119m/d 1000= 501191000=757r/表 机械制造工艺设计简明手册）选主轴转速50 r/实际切削速度 :v=118m/s，实际 950mm/75012950=mm/z 序时间定额 : 本工序加工面为两个圆柱的 4 个端面 ,时间为加工 4 个端面的和 . 第三章 工艺规程设计 10 11 28l 451)285050(tg al p =入公式，得 12 26l 451)265050(tg al p =入公式，得 1 = 由于每个圆柱要 铣 2 个端面，时间是计算时间的 2 倍，总时间 序 （精铣底平面）切削用量及时间定额 : 本工序为精铣，选择刀具为高速钢三面刃铣刀，刀具直径 50数 Z=12，本工序余量 次走刀完成切削，即床 轴功率 瓦。查表 3机械制造工艺设计手册）取 z，铣削宽度2刀耐用度T=100件材料为铸铁，确定切削速度 分进给量 切削用量简明手册）公式 中5， z .0，2入式， vm/d 1000= 50491000=312 r/表 机械制造工艺设计简明手册）选主轴转速00 r/实际切削速度： V= 每分进给量： 12 300=360 mm/表，实际 375mm/7512 300z 工序时间定额： 1 ， 36l 451)225050(tg al p =入公式，得 75 = 工序 （钻孔 11 ）切削用量及时间定额： 钻孔 11 表 3机械制造工艺设计手册），取 f=mm/r 11 查表 3机械制造工艺设计手册），取 v=m/s 由公式d 1000=r/s =521 r/表 机械制造工艺设计简明手册），机床为 择转速45 r/r/s 实际切削速度： v=1000 ww = 1000 =s 切削工时： 39l 31l 02 l 带入公式：wj 21 =17.8 s = 工序 (精铣 28 圆柱两端面 ) 切削用量及时间定额 : 本工序为精铣，选择刀具为高速钢三面刃铣刀，刀具直径 50数 Z=12，本工序余量 次走刀完成切削，即表 3机械制造工艺设计手册）取 z，铣削宽度8刀耐用度 T=100件材料为铸铁，确定切削速度 分进给量 切削用量简明手册）公式 中5， z .0，.5，8入式， vm/d 1000= 50431000=274r/表 机械制造工艺设计简明手册）选主轴转速00 r/ 则实际切削速度： V= 每分进给量： 12 300=360 mm/表， 实际 375mm/7512 300z 工序时间定额： 1 ， 28l 451)285050(tg al p =入公式，得 75 = 工序（钻、扩、铰孔 、 ）切削用量及时间定额： 钻孔 至 14 ， 查表 3机械制造工艺设计手册），取 f=mm/r 查表 3机械制造工艺 设计手册），取 v=m/s 第三章 工艺规程设计 12 带入公式d 1000=6.8 r/s=404 r/表 机械制造工艺设计简明手册），机床为 择转速00r/6.6 r/s 则实际切削速度： v=1000 ww =1000 =mm/r 扩孔至 孔 f=0.5 mm/r ，（表 械加工工艺手册） v=m/s ， （表 械加工工艺手册） d 1000=9.7 r/s=582 r/表 机械制造工艺设计简明手册），机床为 择转速：30r/10.5 r/s 实际切削速度： v=1000 ww =1000 =m/s 铰孔 ： 查表 3机械制造工艺设计手册）， f=r， v=s 带入： d 1000=s=155r/ 查表 机械制造工艺设计简明手册），机床为 择转速25r/ 实际速度： v=s。 时间定额： 1611 wj s 316212 wj s .8 s 321 =20 s 钻 至 16 查表 3机械制造工艺设计手册），取 f=mm/r 查表 3机械制造工艺设计手册），取 v=m/s 带入公式： d 1000=s=357 r/机床实际转速：00m/实际切削速度： v=m/s 13 扩孔至 17.8 f=0.5 mm/r ，（表 械加工工艺手册） v=m/s ， （表 械加工工艺手册 ）带入公式： d 1000=8.6 r/s=516r /机床实际转速： n=630 r/s 实际切削速度： v=1000 =s 铰孔 查表 3机械制造工艺设计手册）， f=r， v=s 带入 d 1000=2.3 r/s=138 r/ 取机床实际转速： n=125 r/s 实际速度： v=s 时间定额： 3711wj 6 s 337212wj .3 s 321 =36 s 工序总时间定额： s 1 工序 （钻孔 3 ）切削用量及时间定额： 查表 3机械制造工艺设计手册），取 f=mm/r 查表 3机械制造工艺设计手册），取 v=m/s 带入公式： d 1000=16r/s=960r/机床实际转速： n=960 r/ 切削工时： l l 02 l 带入公式： wj 21 = 4 =5.8 s 第四章 夹具设计 14 第四章 夹具设计 由于生产类型为成批，大批生产，要考虑生产效率，降低劳动强度，保证加工质量，故需要设计专用夹具。 题的提出： 本次设计选择设计工序 钻扩铰孔 、 的夹具。该工序加工的精度要求较高，粗糙度要求 行度要求 序基准为底平面 。需要保证的尺寸要求：保证孔 中心与底面距离 孔中心距 具设计应首先满足这些要求，并保证较高的生产效率，还应考虑夹具零件制造的工艺性和生产经济性，加工过程中夹具的操作应方便，定位夹紧稳定可靠，夹具体应具有较好的刚性。 位基准的选择： 根据图纸要求，为保证加工质量，工序基准应与设计基准相同。选择底面作为基准。 工序基准面是底平面，定位面为环行突台面，限制 3个自由度，孔采用定位销定位，由于通过孔夹紧，定位销与夹紧件拉杆做成整体。限制 2个自由度，还有一个绕孔轴线旋转自由度，采用一个可调支承，支承于 26 圆柱端面，除限制自由度达到完全定位外，还能提高夹具系统刚性。定位面板下图 4 图 4定位面板 位误差分析： 定位误差是指由于定位不准引起的某一工序的尺寸或位置 精度要求方面的加工误差。对夹具设计中采用的定位方案，只要可能产生的定位误差小于工件相应尺寸或位置公差的三分之一，或满足 装夹 + 对定 + 过程 T，即可认为定位方案符合加工要求。 对于本次设计的夹具，需要保证的尺寸要求：保证孔 中心与底面距离 15 中心与底面距离 孔中心距 中两孔中心距由钻模板上两钻套的中心距保证。孔与底面的距离靠钻模板与 3个 3个尺寸都是以工件底面为基准的，基准不重合误差为 0。 导向装置的设计： 导向装置主要是钻模板，导向元件是钻套，加工中需要钻扩铰 3 个工步，为减少装夹时间，减少辅助时间，钻套选择快换钻套，钻套与钻模板连接需要有衬套。当需要换钻套时，只需要将钻套逆时针旋转到钻套的削平边，即可以取出钻套。 快 换钻套。见图 4 图 4钻模板 钻模板图见图 4 根据夹紧力方向的原则 （ 1），夹紧力的作用方向不应破坏工件的既定位置。 （ 2），夹紧力的作用方向应使所需夹紧力尽可能小； （ 3），夹紧力的作用方向应使工件的夹紧变形最小。 根据夹紧力作用点的原则 第四章 夹具设计 16 （ 1），夹紧力的作用点应正对夹具定位支承元件或位于支承元件所形成的稳定受力区域内，以免工件产生位移和偏转； （ 2），夹紧力的作用点应在工件刚性较好的部位上，以使夹紧变形尽可能少，有时可采用增大工件受力面积或合 理布局夹紧点位置等措施来实现； （ 3），夹紧力的作用点应尽可能靠近工件的加工表面，以保证夹紧力的稳定性和可靠性，减小工件的夹紧力，防止加工过程产生振动。 根据以上要求，考虑加工零件的特点及定位方式，确定夹紧方式，通过前面工序加工出的 11 孔用拉杆夹紧，方向为水平向右，这样能保证主要定位基准面与定位元件的良好接触。 削力的计算： 刀具为高速钢锥柄麻花钻，直径 d=16f=r，查表 2 32切削用量简明手 册钻孔的轴向力计算公式： 其中 入公式 5 1873 N 钻孔 14 的轴向力： 5 1639 N 紧力的确定： 分析工件夹具中的受力情况： 切削力方向为孔的轴线方向，夹紧力垂直于切削力方向，由定位面与定位元件之间的摩擦力平衡切削轴向力，定位面板材料为铸铁，工件材料为铸铁，查机械设计课程设计手册表 1 10，摩擦系数为 由理论力学第 6 版 式： 式中入式 得： 746 N，则实际夹紧力 F=K 为安全系数。 K=43210 查机床夹具设计手册，表 1 1k k k k K=3746=5394N 17 压缸的选择： 考虑到零件生产类型为大批生产，为提高生产效率，减轻工人劳动强度夹具应采用液压夹紧方式，根据夹紧里选择夹紧机构，由于夹紧力较小，不需采用增力机构，根据要求选择液压缸，要求能够方便的夹紧松开工件，即 要求液压系统能实现“工进保压工退”的工作循环。工进的时候速度要小以减小冲击力，也不能太小以免增 加加紧时间，松开工件速度可以比夹紧过程速度稍快，以减少辅助时间。 选择双向作用油缸。 由夹紧力计算选择液压缸参数： F=5394 N，由机床夹具设计手册表 1塞作用力近似计算公式： 1 ，取 =： P N 由机床夹具设计手册表 1算缸径的公式： 227.1 ，选择油缸油压 p=3表知：当 2 p 5 时， d=入上式，则： D ，计算得： D=63.4 机床夹具设计手册液压传动夹具用油缸，选择地脚式双作用油缸可以符合要求，表选择 型油缸，缸径 D=65塞直径 d=35程 l 30心高 H=65 根据油缸参数，计算液压缸实际作用力： 实际工作面积： 无杆腔： 421317 2 有杆腔： 4 )(222 2355 2 实际作用力计算： 无杆腔作用力： 6611 103 3 1 7102 6634N 有杆腔作用力： 6622 102 3 5 5102 4710N 在本夹具系统中工作，夹紧力是液压缸的拉力，即是有杆腔的实际拉力。该液压缸的拉力： 2p F，故应适当提高工作油压。 最小工作油压： 235553942m 四章 夹具设计 18 取 p =液压缸实际拉力： 662 102 3 5 5416N 校验活塞杆强度： 活塞杆材料为 ，材料塑性大，受力为拉力，发生塑性变形，当达到一定限度或簖裂，零件不能正常工作，就发生失效。失效发生在零件的薄弱环节，对于活塞杆，前端有直径为 20 的螺纹孔，这部分最易发生失效。校验时取该段分析。 由（材料力学第 4版，刘鸿文主编，高等教育出版社） ，622 1010)235(=塑性材料有： （由材料力学第 4版，刘鸿文主编，高等教育出版社 s220 ： =2220=110 故校核合格。 夹紧拉杆材料为 20料塑性大，受力为拉力，发生塑性变形，当达到一定限度或断裂，零件不能正常工作，就发生失效。失效发生在零件的薄弱环节。拉杆示意图如下： 图 4紧拉杆图 截面是该零件最易失效的部分，取该截面分析： ， =192塑性材料有： （由材料力学第 4版，刘鸿文主编，高等教育出版社 20s540 ： =2540=270 故拉杆强度合格。 19 析液压缸在夹具 各工作过程的动作： 塞处于液压缸最左端。 力油由左端的油管进入油缸，推动活塞向右移动，夹紧工件。 持活塞两端压力相等，活塞停止运动，直到工件加工完成。 力油由右端的油管进入油缸，推动活塞向左移动，松开工件。 装夹工件的约时间为辅助时间的 1/2，辅助时间 6s，则夹紧、松开工时间不大于 3秒。由于夹紧过程活塞行程不大于 30需要快进、快退过程。所以要求液压系统能够完成“工进保压工退”的工作循环即可。 确定控制回路： 根据液压系统的要求选择控制回路的基本回路 ，由上面分析知道，该控制回路至少要有一个换向回路，一个保压回路，就可以达到控制要求。 换向回路： 选择一个 作用是利用阀心相对于阀体的运动，使油路接通、关断或变换油路方向。从而使液压执行元件启动、停止、换向。见图 3a）： 保压回路： 保压回路以保证工件在夹紧过程中工件在切削力的作用下占有正确的位置，保证液压缸中的压力不变，这里选择一个二位二通的电液换向阀来换向，实现保压的过程。保压回路如下图 3b）： （ a） 换向回路 （ b） 保压回路 图 4液压基本回路 单向阀：为了机床停止工作时系统的油液流回油箱，导致空气进入系统，影响液压系统第四章 夹具设计 20 的平稳性的问题，必须在电液换向阀的出口处增加一
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