1、LL044-气门摇臂轴支座铣φ28外圆端面夹具设计
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LL044
气门
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28
端面
夹具
设计
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1、LL044-气门摇臂轴支座铣φ28外圆端面夹具设计,LL044,气门,摇臂,支座,28,端面,夹具,设计
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目录第一章 前言-1第二章 零件的分析-221 零件的作用-22.2 零件的工艺分析-22.2.1孔加工-22.1.2 面的加工-2第三章 工艺规程设计-33.1确定毛坯-33.1.1毛坯的制造形式-33.1.2毛坯的设计-33.2基面的选择-33.3工艺路线的拟定-43.3.1 选择加工方法-43.3.2：加工顺序的拟定-43.3.3机械加工余量-53.4机床的选择-63.4.1：平面加工-63.4.2：孔加工-63.5夹具选择-63.6刀具选择-63.6.1铣削加工-63.6.2钻削加工-63.7 量具选择：-63.7.1孔的量具-63.7.2轴向尺寸量具-63.8 工序尺寸确定-73.9 确定切削用量及基本工时-73.9.1工序（粗铣底平面）切削用量及时间定额-73.9.2 工序粗铣上端面-83.9.3 工序（粗铣、两圆柱两端面）切削用量及时间定额-93.9.4工序 （精铣底平面）切削用量及时间定额-103.9.5工序 （钻孔）切削用量及时间定额-103.9.6工序 (精铣圆柱两端面)切削用量及时间定额-113.9.7 工序（钻、扩、铰孔、）切削用量及时间定额-113.9.7.1 钻孔 至-113.9.7.2 钻至-123.9.8 工序 （钻孔）切削用量及时间定额-13第四章 夹具设计-144.1问题的提出-144.2夹具的设计-14第五章 结论-21参考文献-22第一章 前言 课程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，通过本次课程设计，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21 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。mm孔装摇臂轴，轴两端各安装一进、排气气门摇臂。mm孔内装一个减压轴，用于降低汽缸内压力，便于启动柴油机，两孔间距mm，可以保证减压轴在摇臂上打开气门，实现减压。该零件通过mm小孔用M10螺杆与汽缸相连。该零件是柴油机气门控制系统的一个重要零件。2.2 零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A3图纸上，详见附图。现将主要加工部分表述如下：2.2.1孔加工该零件共有4个孔要加工，其中mm、mm孔加工要求较高，两孔中间距mm，mm孔中心与底平面距离mm，mm孔中心与底面距离490.05mm。有平行度要求，表面粗糙度1.6，需精加工，mm小孔直接钻出即可，另斜小孔直接钻出。2.1.2 面的加工该零件需加工平面为2236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3.2，要精铣。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。 第三章 工艺规程设计3.1确定毛坯：3.1.1毛坯的制造形式： 零件材料为HT200，根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。3.1.2毛坯的设计：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：（CT79）查表1 - 6，取CT8 加工余量等级：1113G 查表1 - 8，取G 切削余量：查表1 9，基本尺寸小于100mm，故加工余量为单侧3.0mm，双侧2.5mm 铸件尺寸公差值：查表1 11基本尺寸小于50mm，取0.8mm，小于30mm，取0.6mm毛坯图如下图： 3.2基面的选择：23 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3622mm底面为精基准。3.3工艺路线的拟定：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。3.3.1 选择加工方法：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。对于上端面圆柱端面，粗糙度12.5，无其他要求，粗铣即可。底面2236采用粗铣精铣。圆柱端面粗糙度要求12.5，无其他要求，采用粗铣即可。圆柱2端面粗糙度要求3.2，圆跳动0.1，采用粗铣精铣。孔的加工：、3孔粗糙度12.5，直接钻孔即可。、孔粗糙度要求1.6，精度等级较高，有平行度要求，采用钻扩铰孔即可满足要求。3.3.2：加工顺序的拟定：粗铣削圆柱端面，粗铣3622底面：精铣3622底面。：粗铣圆柱端面、圆柱端面：精铣圆柱两端面：钻孔成：钻孔至，钻至：扩孔至，扩至，两孔两侧倒角145，保证孔心距56：精铰孔、成：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：.粗铣底平面，以上圆柱端面定位，铣尺寸39mm至42mm。.粗铣圆柱上端面，以底面定位。铣尺寸39mm至39.5mm。.粗铣圆柱两端面，铣尺寸mm至38mm。粗铣圆柱端面，保证轴向尺寸16mm。.精铣底平面，以上圆柱端面定位，保证尺寸39mm。. 钻小孔成。.精铣圆柱端面成，保证尺寸mm.钻扩铰、孔成，保证两孔中心距 mm，保证中心与底平面距离mm，中心与底平面距离mm。. 、两孔两端倒角。.钻孔成。.去毛刺、锐边.终检，入库。3.3.3机械加工余量：平面加工余量：圆柱轴向尺寸，上端面铣削，余量2.5mm，下底面粗铣余量2mm，精铣余量0.5mm。圆柱轴向尺寸370.1mm，两端面粗铣余量2mm，精铣余量0.5mm。轴向尺寸16mm，圆柱两端面粗铣，余量2.5mm钻孔加工余量：孔mm钻扩铰余量：钻孔：扩孔：至 2Z=1.8mm铰孔：mm 2Z=0.2mm孔mm钻扩铰余量：钻孔：扩孔：至 2Z=1.8mm铰孔：mm 2Z=0.2mm、两孔直接钻出3.4机床的选择：3.4.1：平面加工：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X523.4.2：孔加工：工序、，选择立式钻床Z525，工序采用摇臂钻床Z3025。3.5夹具选择：该零件的加工内容是孔和端面，其中孔、精度要求高，孔是斜小孔，铣底平面，都需要专用夹具。精铣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。3.6刀具选择：3.6.1铣削加工：选择错齿三面刃铣刀，刀具直径50mm（机械制造工艺设计简明手册）磨损量0.5mm。刀具耐用度100min。3.6.2钻削加工：钻孔采用锥柄麻花钻（GB1438-85）直径d=11mm，采用d=3mm锥柄麻花钻。钻孔采用d=16mm锥柄麻花钻，钻孔采用d=14mm锥柄麻花钻。（机械制造工艺设计简明手册表3.1-6）刀具磨钝标准：后刀面磨损限度0.50.8工件材料为铸铁，刀具耐用度2700秒。扩孔、分别采用d=17.8mm，d=15.8mm锥柄扩孔钻（GB1141-84）（机械制造工艺设计简明手册表3.1-8）铰孔、分别选择d=18mm，d=16mm锥柄机用铰刀（GB1133-84）（机械制造工艺设计简明手册表3.1-17）刀具耐用度3600秒。3.7 量具选择：3.7.1孔的量具：孔根据机械制造工艺设计简明手册表5.1 1，=0.0018， 由表5.1 3，选择分度值0.002的比较仪=0.0017，可以测量。孔根据机械制造工艺设计简明手册表5.1 1，=0.009，由表5.1-2分度值为0.01的内径百分尺u=0.008，可以选用。其余孔选择一般内径测量仪器即可。 3.7.2轴向尺寸量具：尺寸mm、mm、mm、mm根据机械制造工艺设计简明手册表5.1 1，及表5.1-2选择分度值0.01的量程100mm的外径百分尺即可。其余尺寸量具选择分度值0.02的游标卡尺即可。3.8 工序尺寸确定：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。3.9 确定切削用量及基本工时： 3.9.1工序（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=50mm，d=16mm，齿数Z=12，本工序余量2 mm，一次走刀完成切削，即=2mm，机床X52K，主轴功率7.5千瓦。查表3-28（机械制造工艺设计手册）取f=0.10mm/z，铣削宽度=22mm。铣刀耐用度T=120min，工件材料为铸铁，确定切削速度v，每分进给量v查表3.27（切削用量简明手册）公式 式中 =18.9， =0.2， =0.1， =0.4 ，=0.1， =0.1， =0.10mm/z =1.0，=2，=22mm带入式， m/min= =790 r/min由表4.2-36（机械制造工艺设计简明手册）选主轴转速=750 r/min，则实际转速v=117m/min工作台每分进给量=0.1012750=900mm/min。查表4.2-37（机械制造工艺设计简明手册）选择实际：=950mm/min，则=0.105mm/z校验机床功率： 表3.28（切削用量简明手册）其中=30， =1.0， =0.65， =0.8， =0， =0.83 ，=0.63带入公式，=46.8Nv=2.18m/s带入公式，得=0.102 kw故可以采用 工序实际切削用量=0.105mm/z，=950mm/min，n=750 r/min=12.5r/sv=2.18m/s时间定额：，mm， =5.5mm，=2mm，带入值。得： min3.9.2 工序粗铣上端面：刀具、机床与上工序相同，工序余量2.5mm，一次走刀完成，即=2.5mm，=0.10mm/z，=22mm带入公式： =18.9， =0.2， =0.1， =0.4 ，=0.1， =0.1， =0.10mm/z =1.0，=2.5，=22mm带入式， m/min= =770 r/min由表4.2-36（机械制造工艺设计简明手册）选主轴转速=750 r/min，则实际切削速度:v=117m/min每分进给量：=900mm/min，实际=950mm/min，=0.105 mm/z校验机床功率：表3.28（切削用量简明手册）其中=30， =1.0， =0.65， =0.8， =0， =0.83 ，=0.63带入公式，=46.8Nv=2.18m/s带入公式，得=0.102 kw故可以采用 工序实际切削用量=0.105mm/z，=900mm/min，n=750 r/min=12.5r/sv=2.18m/s时间定额：，mm， =5.5mm带入公式，得0.022 min3.9.3 工序（粗铣、两圆柱两端面）切削用量及时间定额：3.9.3.1粗铣圆柱两端面的切削用量：刀具、机床与上工序相同，工序余量2.0mm，一次走刀完成，即=2.0mm，=0.10mm/z，=28mm带入公式： =18.9， =0.2， =0.1， =0.4 ，=0.1， =0.1， =0.10mm/z =1.0，=2.0mm，=28mm带入式，120m/min= =764r/min由表4.2-36（机械制造工艺设计简明手册）选主轴转速=750 r/min，则实际切削速度:v=118m/min =2.18m/s,=900mm/min，实际=950mm/min，=0.105 mm/z2.9.3.2 粗铣圆柱两端面的切削用量:刀具、机床与上工序相同，工序余量2.5mm，一次走刀完成，即=2.5mm，=0.10mm/z，=26mm带入公式： =18.9， =0.2， =0.1， =0.4 ，=0.1， =0.1， =0.10mm/z =1.0，=2.5mm，=26mm带入式，119m/min= =757r/min由表4.2-36（机械制造工艺设计简明手册）选主轴转速=750 r/min，则实际切削速度:v=118m/min =2.18m/s，实际=950mm/min，=0.105 mm/z3.3.9.3工序时间定额: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. mm，=7.5mm，带入公式，得0.04 min mm，=6.5mm，带入公式，得0.037 min=0.077 min。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=0.15min。3.9.4工序 （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50mm，齿数Z=12，本工序余量0.5mm，一次走刀完成切削，即=0.5mm，机床X52K，主轴功率7.5千瓦。查表3-28（机械制造工艺设计手册）取f=0.10mm/z，铣削宽度=22mm。铣刀耐用度T=100min，工件材料为铸铁，确定切削速度v，每分进给量v查表3.27（切削用量简明手册）公式 式中 =25， =0.2， =0.1， =0.4 ，=0.5， =0.1， =0.10mm/z =1.0，=2，=22mm带入式， m/min= =312 r/min由表4.2-36（机械制造工艺设计简明手册）选主轴转速=300 r/min，则实际切削速度：V=47.1m/min。每分进给量：=0.1012300=360 mm/min，查表，实际=375mm/min，=0.067mm/z工序时间定额：，mm， =5.5mm带入公式，得=0.116 min3.9.5工序 （钻孔）切削用量及时间定额：钻孔mm，查表3-38（机械制造工艺设计手册），取f=0.26 mm/r 查表3-42（机械制造工艺设计手册），取v=0.30 m/s 由公式=8.68 r/s =521 r/min查表4.2-15（机械制造工艺设计简明手册），机床为Z525，选择转速=545 r/min =9.08 r/s实际切削速度：v= =0.31m/s切削工时：mm，mm，带入公式：=17.8 s =0.3min3.9.6工序 (精铣圆柱两端面) 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50mm，齿数Z=12，本工序余量0.5mm，一次走刀完成切削，即=0.5mm，查表3-28（机械制造工艺设计手册）取f=0.10mm/z，铣削宽度=28mm。铣刀耐用度T=100min，工件材料为铸铁，确定切削速度v，每分进给量v查表3.27（切削用量简明手册）公式 式中 =25， =0.2， =0.1， =0.4 ，=0.5， =0.1， =0.10mm/z =1.0，=0.5，=28mm带入式， m/min= =274r/min由表4.2-36（机械制造工艺设计简明手册）选主轴转速=300 r/min，则实际切削速度：V=47.1m/min，每分进给量：=0.1012300=360 mm/min，查表，实际=375mm/min，=0.067mm/z工序时间定额：，mm， =6.5mm带入公式，得=0.097min3.9.7 工序（钻、扩、铰孔、）切削用量及时间定额：3.9.7.1 钻孔 至，查表3-38（机械制造工艺设计手册），取f=0.26 mm/r 查表3-42（机械制造工艺设计手册），取v=0.30 m/s 带入公式=6.8 r/s=404 r/min查表4.2-12（机械制造工艺设计简明手册），机床为Z3025，选择转速=400r/min =6.6 r/s则实际切削速度：v=0.287 mm/r扩孔至15.8钻孔 f=0.5 mm/r ，（表2.4-52机械加工工艺手册）v=0.48 m/s ， （表2.4-53机械加工工艺手册）=9.7 r/s=582 r/min查表4.2-12（机械制造工艺设计简明手册），机床为Z3025，选择转速：=630r/min =10.5 r/s实际切削速度：v=0.52 m/s铰孔：查表3-50（机械制造工艺设计手册），f=1.8mm/r，v=0.13m/s带入：=2.58r/s=155r/min。查表4.2-12（机械制造工艺设计简明手册），机床为Z3025，选择转速=125r/min。实际速度：v=0.106m/s。时间定额： ss3.8 s=19.720 s3.9.7.2 钻至查表3-38（机械制造工艺设计手册），取f=0.26 mm/r 查表3-42（机械制造工艺设计手册），取v=0.30 m/s 带入公式：=5.95r/s=357 r/min取机床实际转速：=400m/min，则实际切削速度：v=0.32 m/s扩孔至17.8f=0.5 mm/r ，（表2.4-52机械加工工艺手册）v=0.48 m/s ， （表2.4-53机械加工工艺手册）带入公式：=8.6 r/s=516r /min取机床实际转速：n=630 r/min=10.5r/s实际切削速度：v=0.599m/s铰孔查表3-50（机械制造工艺设计手册），f=1.8mm/r，v=0.13m/s带入=2.3 r/s=138 r/min。取机床实际转速：n=125 r/min=2.08r/s实际速度：v=0.11m/s时间定额： 26 s 8.7s1.3 s=36 s工序总时间定额：56 s1min3.9.8 工序 （钻孔）切削用量及时间定额：查表3-38（机械制造工艺设计手册），取f=0.18 mm/r 查表3-42（机械制造工艺设计手册），取v=0.15 m/s 带入公式：=16r/s=960r/min取机床实际转速：n=960 r/min。切削工时：mm，mm，带入公式：= =5.8 s第四章 夹具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。本人设计铣孔端面的夹具。4.1 确定夹具的结构方案 4.1.1确定定位方案，选择定位元件根据我们所选择的工序来详细观察零件图，根据图中零件所要求的位置尺寸，以及形位精度要求，来确定夹具的结构方案。图4.1 气门摇臂轴支座主要形位尺寸如图，根据基准重合原则，应选择孔和地面为主要定位基准，即工序简图中所规定的定位基准是恰当的。定位元件选择一个长定心轴与挡板，定心轴与定位孔的配合尺寸为（定位孔，定心轴），定心轴下端与夹具体底板上孔的配合尺寸为（底板孔，定心轴底端），定心轴上端部分为螺杆，用六角螺母加紧。对于工序尺寸（560.05）mm而言，定位基准与工序基准重合误差，由于定位副制造误差引起的定位误差。，因此定位误差小于该工序尺寸（560.05）mm制造公差0.10mm的1/2，因此上述方案可行。定位方案以及定位结构图如下：图3.3 工序定位结构图 4.1.2 确定夹紧机构 在机械加工工艺设计中，已经确定气门摇臂轴支座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。如下图所示，在定心轴上直接做出一段螺杆，装夹工件时，先将工件定位孔装入带有螺母的定心轴上，实现定位，然后在工件与螺母之间插上开口垫圈，最后拧紧螺母压紧工件。图4.5 工序夹紧机构图4.2设计夹具体 夹具体的设计应通盘考虑，使上述各部分通过夹具体能够有机的联系起来，形成一个整体。考虑夹具与机床的连接，因为是在卧式铣床上使用，故只需在夹具体上留出压板压紧的位置即可，不需专门的夹具与机床的定位连接元件。夹具体上表面与
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