氣門搖桿軸支座加工工藝工裝設(shè)計及銑端面夾具設(shè)計

資源目錄里展示的全都有，所見即所得。下載后全都有,請放心下載。原稿可自行編輯修改=【QQ：401339828 或11970985 有疑問可加】 1 引言 機械加工工藝是規(guī)定產(chǎn)品或零件機械加工工藝過程和操作方法，是指導(dǎo)生產(chǎn)的重要的技術(shù)性文件。它直接關(guān)系到產(chǎn)品的質(zhì)量、生產(chǎn)率及其加工產(chǎn)品的經(jīng)濟效益，生產(chǎn)規(guī)模的大小、工藝水平的高低以及解決各種工藝問題的方法和手段都要通過機械加工工藝來體現(xiàn)，因此工藝規(guī)程編制的好壞是生產(chǎn)該產(chǎn)品的重要保證和重要依據(jù)。夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計在加深對課程基本理論的理解和加強對解決工程實際問題能力的培養(yǎng)方面發(fā)揮極其重要的作用[1]。 利用更好的夾具可以保證加工質(zhì)量，機床夾具的首要任務(wù)是保證加工精度，特別是保證被加工工件的加工面與定位面以及被加工表面相互之間的位置精度；提高生產(chǎn)率、降低成本，使用夾具后可以減少劃線、找正等輔助時間，且易于實現(xiàn)多工位加工[2]。擴大機床工藝范圍，在機床上使用夾具可使加工變得方便，并可擴大機床工藝范圍。減輕工人勞動強度，保證安全生產(chǎn)。為了讓夾具有更好的發(fā)展，夾具行業(yè)應(yīng)加強產(chǎn)、學(xué)、研協(xié)作的力度，加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與時俱進地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。 ?1.1 機械制造業(yè)及其現(xiàn)狀 在國民經(jīng)濟的各條戰(zhàn)線上廣泛使用著大量的機械、機床、工具、儀器、儀表等工藝裝備。這些工藝裝備的制造過程總稱為機械制造，生產(chǎn)這些工藝裝備的工業(yè)即是機械制造業(yè)[3]。機械制造業(yè)的主要任務(wù)就是圍繞各種工程材料的加工技術(shù)，研究其工藝，并設(shè)計和制造各種工藝裝備。 機械制造業(yè)是國民經(jīng)濟的基礎(chǔ)和支柱，是向其他各部門提供工具、儀器和各種機械設(shè)備的技術(shù)裝備部。據(jù)西方工業(yè)國家統(tǒng)計，機械制造業(yè)創(chuàng)造了60%的社會財富，完成45%的國民經(jīng)濟收入。如果沒有機械制造業(yè)提供質(zhì)量優(yōu)良、技術(shù)先進的技術(shù)裝備，那么信息技術(shù)、新材料技術(shù)、海洋工程技術(shù)、生物工程技術(shù)、以及空間技術(shù)等新技術(shù)群的發(fā)展將會受到嚴重的制約。因此，一個國家的經(jīng)濟競爭歸根結(jié)底是機械制造業(yè)的競爭，機械制造業(yè)的發(fā)展水平是衡量一個國家經(jīng)濟實力和科學(xué)技術(shù)水平的重要標志之一。 機械制造業(yè)是一個歷史悠久的產(chǎn)業(yè)，經(jīng)歷了一個漫長發(fā)展過程。蒸汽機和電力的兩次工業(yè)革命使機械制造業(yè)發(fā)生了巨大變革，世界各國都逐漸充分重視、發(fā)展和應(yīng)用機械制造技術(shù)。經(jīng)過建國五十多年的發(fā)展，機械工業(yè)已經(jīng)成為我國工業(yè)中產(chǎn)品門類比較齊全，具有相當規(guī)模和一定技術(shù)基礎(chǔ)的支柱產(chǎn)業(yè)之一。改革開放以來，機械工業(yè)引進了大量的國外先進技術(shù)，加上國內(nèi)自行研究開發(fā)的成果，使機械產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)正向合理化方向發(fā)展，對市場的適應(yīng)能力日益明顯增強。 但是，與工業(yè)發(fā)達國家相比，我國的機械制造仍存在階段性的差距。集中表現(xiàn)為制造技術(shù)的落后——在設(shè)計方法和手段、制造工藝、制造過程自動化及管理技術(shù)諸方面都明顯落后于工業(yè)發(fā)達國家。制造技術(shù)的落后嚴重制約了機械工業(yè)的進一步發(fā)展，使我國機械傳動工業(yè)的技術(shù)來源大部分依賴引進國外技術(shù)，全員勞動生產(chǎn)率低，機械產(chǎn)品質(zhì)量差，可靠性低，缺乏競爭力[4]。 1.2 機械制造業(yè)的發(fā)展趨勢 1.2.1 常規(guī)工藝的不斷優(yōu)化 常規(guī)工藝優(yōu)化的方向是實現(xiàn)高效化、精密化、強韌化、輕量化，以形成優(yōu)質(zhì)高效、低耗、少（無）污染的先進實用工藝為主要目標，同時實現(xiàn)工藝設(shè)備、輔助工藝、工藝材料、檢測控制系統(tǒng)的成套工藝服務(wù)，使優(yōu)化工藝易于為企業(yè)采用[5]。 1.2.2 新型加工方法的不斷出現(xiàn)和發(fā)展 包括精密加工和超精密加工、微細加工、特種加工及高密度能加工、新硬材料加工技術(shù)、表面功能性覆蓋技術(shù)和復(fù)合加工，以適應(yīng)機械產(chǎn)品更新?lián)Q代對制造工藝提出的更高、更新的制造模式。 1.2.3 自動化等高新技術(shù)與工藝的精密結(jié)合 微電子、計算機和自動化技術(shù)與工藝及設(shè)備的相結(jié)合，使傳統(tǒng)工藝面貌產(chǎn)生顯著、本質(zhì)的變化，如生產(chǎn)線自動控制、在線檢測自適應(yīng)控制、計算機輔助工藝過程設(shè)計、計算機輔助夾具設(shè)計、計算機輔助裝備工藝設(shè)計和智能制造系統(tǒng)等。 中國的機械制造工業(yè)任重而道遠，我們必須不斷開拓進取，改進制造技術(shù)，使制造業(yè)達到一個新的高度。 1.3 設(shè)計目的 現(xiàn)代機械制造工藝設(shè)計是機械類專業(yè)學(xué)生在學(xué)完了《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)》等技術(shù)基礎(chǔ)和專業(yè)課理論之后進行的一個實踐教學(xué)環(huán)節(jié)。其目的是鞏固和加深理論教學(xué)內(nèi)容，培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)理論，解決現(xiàn)代實際工藝設(shè)計問題的能力。通過工藝規(guī)程及工藝裝備設(shè)計，學(xué)生應(yīng)達到： （1） 掌握零件機械加工工藝規(guī)程設(shè)計的能力； （2） 掌握加工方法及其機床、刀具及切削用量等的選擇應(yīng)用能力； （3） 掌握機床專用夾具等工藝裝備的設(shè)計能力； （4） 學(xué)會使用、查閱各種設(shè)計資料、手冊和國家標準等，以及學(xué)會繪制工序圖、夾具總裝圖，標注必要的技術(shù)條件等。 2 零件工藝性分析 2.1 零件的作用 氣門搖桿軸支座是柴油機一個主要零件。是柴油機搖桿座的結(jié)合部，?20孔裝搖桿軸，軸上兩端各裝一進氣門搖桿，搖桿座通過兩個?13mm孔用M12螺桿與汽缸蓋相連，3mm軸向槽用于鎖緊搖桿軸，使之不轉(zhuǎn)動。 2.2 零件的工藝分析 由附圖1得知，其材料為HT200。該材料具有較高的強度，耐磨性，耐熱性及減振性，適用于承受較大應(yīng)力，要求耐磨的零件。 該零件上主要加工面為上端面、下端面，左、右端面，2-φ13mm孔和φ20mm以及3mm軸向槽的加工。φ20mm孔的尺寸精度與下端面0.05mm的平行度與左右兩端面孔的尺寸精度，直接影響到進氣門與排氣門的傳動精度及密封，2—?13mm孔的尺寸精度，以上下兩端面的平行度0.05mm。因此，需要先以下端面為粗基準加工上端面，再以上端面為粗基準加工下端面，再把下端面作為精基準，最后加工φ20mm孔與左右兩端面時以下端面為定位基準，以保證孔軸線與兩端面相對下端面的位置精度。 由參考文獻[1]中有關(guān)孔的加工的經(jīng)濟精度機床能達到的位置精度可知上述要求可以達到的零件的結(jié)構(gòu)的工藝性也是可行的。 3 毛坯的選擇 3.1 毛坯的種類 毛坯的種類主要有碳鋼、合金鋼、不銹鋼與耐熱鋼、鑄鐵與黃銅、青銅、鋁合金；在選擇毛坯的制造方法時，首先考慮材料的工藝特性，如鑄鐵不能鍛造，這類材料只能選擇鑄造；高碳鋼的鑄造性和焊接性都較差，一般都采用鍛造。 3.2 確定毛坯是應(yīng)考慮到的因素 在確定毛坯時應(yīng)考慮以下因素： (1)零件的材料及其力學(xué)性能 當零件的材料選定之后，毛坯的類型就大體確定了。例如，材料為鑄鐵的零件，自然應(yīng)選擇鑄造毛坯；而對于重要的鋼質(zhì)零件，力學(xué)性能要求高時，可選擇鍛造毛坯。 (2)零件的結(jié)構(gòu)和尺寸 形狀復(fù)雜的毛坯常采用鑄件，但對于形狀復(fù)雜的薄壁件，一般不能采用砂型鑄造；對于一般用途的階梯軸，如果各段直接相差不大，力學(xué)性能要求不高時，可選擇棒料做毛坯，倘若各段直徑相差較大，為了節(jié)省材料，應(yīng)選者鍛件[6]。 (3)生產(chǎn)類型 當零件的生產(chǎn)批量較大時，應(yīng)采用精度和生產(chǎn)率都比較高的毛坯制造方法，這時毛坯制造增加的費用可由材料費減少的費用以及機械加工減少的費用來補償。 (4)現(xiàn)有生產(chǎn)條件 選擇毛坯類型時，要結(jié)合本企業(yè)的具體生產(chǎn)條件，如現(xiàn)場毛坯制造的實際水平和能力，外協(xié)的可靠性等。 (5)充分考慮利用新技術(shù)，新工藝和新材料的可靠性 為了節(jié)約材料和能源，減少機械加工余量，提高經(jīng)濟效益，只要有可能，就必須盡量采用精密鍛造，精密鑄造，冷擠壓。粉末冶金和工程塑料等新工藝，新技術(shù)和新材料[7]。 3.3 確定毛坯時的幾項工藝措施 實現(xiàn)少切削，無切削加工，是現(xiàn)代機械制造技術(shù)的發(fā)展趨勢。但是，由于毛坯制造技術(shù)的限制，加之現(xiàn)代機器對精度和表面質(zhì)量的要求越來越高，為了保證機械加工能達到質(zhì)量要求，毛坯的某些表面仍需留有加工余量。加工毛坯時，由于一些零件形狀特殊，安裝和加工不大方便，必須采取一定的工藝措施才能進行機械加工。 3.4 毛坯的確定 零件材料是HT15-33。零件年產(chǎn)量是大批量,而且零件加工的輪廓尺寸不大,在考慮提高生產(chǎn)率保證加工精度后可采用鑄造成型，采用方法為砂模機器造型。零件形狀并不復(fù)雜，因此毛坯形狀可以與零件的形狀盡量接近，內(nèi)孔不鑄出。 4 工藝規(guī)程設(shè)計 對于機器中的某一零件，可以采用多種不同的工藝過程完成。在特定條件下，總存在一種相對而言最為合理的工藝規(guī)程，將這個工藝規(guī)程用工藝文件的形式加以規(guī)定，由此得到的工藝文件統(tǒng)稱工藝規(guī)程[8]。 4.1 工藝規(guī)程的作用 工藝規(guī)程是生產(chǎn)準備、生產(chǎn)組織、計劃調(diào)度的主要依據(jù)，是指導(dǎo)工人操作的主要技術(shù)文件，也是工廠和車間進行設(shè)計或技術(shù)改造的重要原始資料。工藝規(guī)程的制訂須嚴格按照規(guī)定的程序和格式進行，并隨技術(shù)進步和企業(yè)發(fā)展，定期修改完善。 (1)根據(jù)機械加工工藝規(guī)程進行生產(chǎn)準備（包括技術(shù)準備）。在產(chǎn)品投入生產(chǎn)以前，需要做大量的生產(chǎn)準備和技術(shù)準備工作，例如，關(guān)鍵技術(shù)的分析與研究；刀、夾、量具的設(shè)計、制造或采購；設(shè)備改裝與新設(shè)備的購置或定做等。這些工作都必須根據(jù)機械加工工藝規(guī)程來展開。 (2)機械加工工藝規(guī)程是生產(chǎn)計劃、調(diào)度、工人的操作、質(zhì)量檢查等的依據(jù)。 (3)新建或擴建車間(或工段),起原始依據(jù)也是機械加工工藝規(guī)程，根據(jù)機械加工工藝規(guī)程確定機床的種類和數(shù)量，確定機床的布置和動力配置，確定生產(chǎn)面積的大小和工人的數(shù)量。 4.2 定位基準的選擇 定位基準的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計中的重要工作之一，定位基準選擇得正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高，否則，加工工藝過程中會問題百出，更有甚者，還會造成零件大批報廢，使生產(chǎn)無法正常進行。 粗基準的選擇：考慮到以下幾點要求，選擇零件的重要面和重要孔做基準。在保證各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量盡量均勻，此外，還要保證定位夾緊的可靠性，裝夾的方便性，減少輔助時間，所以粗基準為上端面。加工左右兩端平面時，為了保證位置度求，采用一面兩孔定位，限制六個自由度，用下端面與兩φ13孔作為定位基準。鏜削?20mm孔的定位夾緊方案為：用一菱形銷加一圓柱銷定位兩個?13mm的孔，再加上底面定位實現(xiàn)，兩孔一面完全定位，這種方案適合于大批生產(chǎn)類型中。 精基準的選擇：主要考慮基準重合問題，氣門搖桿軸支座的下端面既是裝配基準又是設(shè)計基準，用它作為精基準，能使加工遵循基準重合的原則。?20孔及左右兩端面都采用底面做基準，這使得工藝路線又遵循“基準統(tǒng)一”的原則，下端面的面積比較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡單，可靠，操作方便。 4.3 制定工藝路線 制定工藝路線應(yīng)該使零件的加工精度（尺寸精度、形狀精度、位置精度）和表面質(zhì)量等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用通用機床配以專用夾具，并盡量使工序集中來提高生產(chǎn)率。還有，應(yīng)當考慮經(jīng)濟效果，以便降低生產(chǎn)成本[9]。 4.3.1 工藝路線方案一 工序Ⅰ 鑄造 工序Ⅱ 涂漆 工序Ⅲ 車上端面 工序Ⅳ 鉆兩φ13通孔 工序Ⅴ 精銑下端面 工序Ⅵ 銑右端面 工序Ⅶ 鉆通孔￠18mm 工序Ⅷ 鏜孔φ20mm，孔口角1×45度 工序Ⅸ 銑左端面 工序Ⅹ 銑軸向槽 工序Ⅺ 檢驗 工序Ⅻ 入庫 4.3.2 工藝路線方案二 工序Ⅰ 鑄造 工序Ⅱ 時效 工序Ⅲ 涂漆 工序Ⅳ 銑上端面 工序Ⅴ 粗,精銑下端面 工序Ⅵ 鉆兩φ13通孔 工序Ⅶ 銑右端面 工序Ⅷ 鉆通孔φ18 工序Ⅸ 鏜孔到φ20，孔口倒角1×45度 工序Ⅹ 銑左端面 工序Ⅺ 銑軸向槽 工序Ⅻ 檢驗 工序ⅩⅢ 入庫 4.3.3 工藝方案的比較與分析 因左右兩端面均對φ20mm孔有較高的位置要求，故它們的加工宜采用工序集中原則，減少裝次數(shù)，提高加工精度。根據(jù)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則，將端面的精銑和下端面的粗銑放在前面，下端面的精銑放在后面，每一階段要首先加工上端面后鉆孔，左右端面上φ20mm孔放后面加工。初步擬訂加工路線方案一。方案一遵循了工藝路線擬訂的一般原則，但某些工序還有一些問題還值得進一步討論。如車上端面，因工件和夾具的尺寸較大，在臥式車床上加工時，它們慣性力較大，平衡困難；又由上端面不是連續(xù)的圓環(huán)面，車削中出現(xiàn)斷續(xù)切削容易引起工藝系統(tǒng)的震動，故改動銑削加工。工序05應(yīng)在工序06前完成，使上端面在加工后有較多的時間進行自然時效，減少受力變形和受熱變形對2—?13mm通孔加工精度的影響。 通過以上的兩工藝路線的優(yōu)、缺點分析，最后確定工藝路線方案一為該零件的加工路線。該工藝過程詳見附表１和附表2，機械加工工藝過程卡片和機械加工工序卡片。 4.4 毛坯尺寸的確定與機械加工余量 ?由于本零件材料為灰鑄鐵，由《工藝手冊得》，毛坯為雙側(cè)加工，MA為G，加工精度為8到10級，這里選取9級。則，由《機械制造工藝設(shè)計簡明手冊》表2.2-4得： 零件延軸線方向的加工余量為：2x2.5mm=5mm Ф100徑向加工余量為6mm，軸向加工余量為2x2.5mm=5mm Ф90徑向加工余量為2x2.5mm=5mm，軸向加工余量為2x2.5mm=5mm Ф45徑向加工余量為2x2.5mm=5mm 由《機械零件工藝性手冊》表：2-64得：Ф100，Ф90柱體圓角為：R=2mm；右端Ф45的圓角為：R=4mm；鑄件上的過渡部分尺寸確定為：R=5mm，C=3mm，H=15mm。 由以上資料得出毛坯尺寸圖。 4.5 確定切削用量及基本工時 在工藝文件中還要確定每一工步的切削用量。 (1)切削用量指：背吃刀量asp(即切削深度ap、進給量f及切削速度Vc 。 (2)確定方法是：確定切削深度——>確定進給量——>確定切削速度． (3)具體要求是： ①由工序或工步余量確定切削深度：精、半精加工全部余量在一次走刀中去除 在中等功率機床上一次走刀ap可達8mm～10mm。 ②按本工序或工步加工表面粗糙度確定進給量：對粗加工工序或工步按加工表面粗糙度初選進給量后還要校驗機床進給機構(gòu)強度。 ③可用查表法或計算法得出切削速度Vc查，用公式 換算出查或計算法所得的轉(zhuǎn)速nc查，根據(jù)Vc查在選擇機床實有的主軸轉(zhuǎn)速表中選取接近的主軸轉(zhuǎn)速n機作為實際的轉(zhuǎn)速，再用 換算出實際的切削速度Vc機填入工藝文件中。 對粗加工，選取實際切削速度Vc機實際進給量f機和背吃刀量asp之后，還要校驗機床功率是否足夠等，才能作為最后的切削用量填入工藝文件中。 工序1 鉆2個φ13mm孔 (1)加工條件 工件材料：HT200正火，бb=220MPa，190～220HBS 加工要求：鉆擴孔φ13mm 機床選擇：選用立式鉆床Z525（見《工藝手冊》表4.2-14） (2)確定切削用量及基本工時 選擇φ13mm高速鋼錐柄標準麻花鉆（見《工藝手冊》P84） d=13 L=238mm L1=140mm f機=0.48mm/r (見《切削手冊》表2.7和《工藝手冊》表4.2-16) Vc查=13m/min （見《切削手冊》表2.15） 按機床選取n機=195r/min（按《工藝手冊》表4.2-15） 所以實際切削速度： m/min. 基本工時:l=80mm l2=1mm～4mm(取4mm) 按《工藝手冊》表6.2-5公式計算1.24（min） 工序2 粗、精銑左右端面 (1) 粗銑 (a) 選擇刀具： 根據(jù)《工藝手冊》表3.1-27，選擇用一把YG6硬質(zhì)合金端銑刀，其參數(shù)為：銑刀外徑d0=100mm，銑刀齒數(shù)Z=10。 (b)確定銑削深度a p： 單邊加工余量Z=2±0.27，余量不大，一次走刀內(nèi)切完，則：a =２mm (C)確定每齒進給量fz: 根據(jù)《切削手冊》表3.5，用硬質(zhì)合金銑刀在功率為4.5kw的X51銑床加工時，選擇每齒進給量fz=0.14～0.24mm/z，由于是粗銑，取較大的值。現(xiàn)?。篺z=0.18mm/z (d） 選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度： 根據(jù)《切削手冊》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.0mmm～1.5mm，現(xiàn)取1.2mm，根據(jù)《切削手冊》表3.8銑刀直徑d0=100mm的硬質(zhì)合金端銑刀的耐用度T=180min。 (e） 確定切削速度Vc： 根據(jù)《切削手冊》表3.16可以查Vc：由 ap=２mm fz=0.18mm/z，查得 Vc=77mm/z n=245mm/z V?=385mm/z 根據(jù)X1632型立銑床說明書（表4.2-35）nc=255 r/min Vc=400 mm/min (橫向) (f） 計算基本工時：l=47mm l2=2 T=0.14min (2)精銑 (a) 選擇刀具： 根據(jù)《工藝手冊》表3.1-27，選擇用一把YG6硬質(zhì)合金端銑刀，銑刀外徑d0=100mm，銑刀齒數(shù)Z=10 (b) 確定銑削深度ap： 由于單邊加工余量Z=1，故一次走刀內(nèi)切完，則：a p= 1 mm (c) 確定每齒進給量fz： 由《切削手冊》表3.5，用硬質(zhì)合金銑刀在功率為4.5kw的X51銑床加工時，選擇每齒進給量fz=0.14 mm/z～0.24mm/z，半精銑取較小的值。現(xiàn)?。篺z=0.14mm/z (d) 選擇銑刀磨鈍標準及刀具耐用度： 根據(jù)《切削手冊》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.0mm～1.5mm，現(xiàn)取1.2mm，根據(jù)《切削手冊》表3.8銑刀直徑d0=100mm的硬質(zhì)合金端銑刀的耐用度T=180min。 (e) 確定切削速度Vc： 根據(jù)《切削手冊》表3.16可以查Vc：由 ap≤4mm ?z=0.14mm/z，查得： Vc=110mm/z n=352mm/z V?=394mm/z 根據(jù)X1632型立銑床說明書（表4.2-35）nc=380 r/min V?c=400 mm/min (橫向) (f) 計算基本工時：l=40 mm l2 =2mm ? 所以本工序的基本時間為：T=t1+t2=0.14+0.12=0.26min 工序3 粗鏜φ18工序 φ18粗鏜余量參考文獻[1]表3－83取粗鏜為1.8mm，粗鏜切削余量為0.2mm,鉸孔后尺寸為20H8。 孔軸線到底面位置尺寸為60mm，精鏜后工序尺寸為20.02±0.08mm，與下底面的位置精度為0.05mm，與左右端面的位置精度為0.06mm，且定位夾緊時基準重合，故不需保證。0.06mm跳動公差由機床保證。 工序4 鉆孔φ18mm 選擇φ18mm高速鋼錐柄標準麻花鉆（見《工藝手冊》P84） d=18 L=238mm L1=140mm f機=0.48mm/r (見《切削手冊》表2.7和《工藝手冊》表4.2-16) Vc查=13m/min （見《切削手冊》表2.15） 按機床選取n機=195r/min（按《工藝手冊》表4.2-15） 所以實際切削速度： 基本工時： l=80mm l2=1mm～4mm(取4mm) 按《工藝手冊》表6.2-5公式計算 1.10min 粗鏜孔時因余量為1mm,故ap=1mm, 查文獻[1]表2.4-8 取V=0.4m/s=24m/min 取進給量為f=002mm/r n=1000V/πd=1000×24/3.14×20=380r/min 查文獻[1]得 pm=FzV×10-3 CF2=180, XFz=1 Yfz=0.75 nFz=0 Rfz=9.81×60°×180×2.75ˊ×0.2×0.75×0.4°×1 =1452 N P=0.58 kw 取機床效率為0.85 0.78×0.85=0.89kw>0.58kw 故機床的功率足夠。 下面計算工序09的時間定額 粗鏜時：L/(f×n)=45/0.2×380=7.5s 精鏜時：f取0.1mm/s L/(f×n)=45/0.1×380=15s 總機動時間：T=7.5+15=0.38min 5 夾具的設(shè)計 5.1 夾具的概述 5.1.1 機床夾具的基本組成部分 (1)定位元件及定位裝置,它與工件的定位基準相接處，用于確定工件在夾具中的正確位置，從而保證加工時工件相對于刀具和機床加工運動之間的相對正確位置。 (2)對刀及引導(dǎo)元件,這些元件的作用是保證工件與刀具之間的正確位置，用于確定刀具在加工前正確位置的元件，稱為對刀元件。用于確定刀具位置并引導(dǎo)刀具進行加工的元件，稱為引導(dǎo)元件[10]。 (a)夾緊裝置,用于加緊工作,在切削時使使工件在夾具中保持既定位置。 (b)聯(lián)接元件,用以確定夾具在機床上的位置并于機床相連接 (c)夾具體,用以聯(lián)接夾具各元件或裝置，使之成為一個整體，并通過它將夾具安裝在機床上。 (d)其他聯(lián)接或裝置,除上述元件或裝置以外的元件或裝置。如某些夾具上的分度裝置、防錯裝置、安全保護裝置、為便于拆下工件而設(shè)置的頂出器等。 5.1.2 機床夾具的作用 (1)保障加工質(zhì)量 使用機床夾具的首要任務(wù)是保證加工精度，特別是保證被加工工件加工面與定位面之間以及被加工表面互相之間的位置精度。使用機床夾具后,這種精度主要是靠夾具和機床來保證,不再依賴于工人的技術(shù)水平。 (a)提高生產(chǎn)效率,降低生產(chǎn)成本 使用夾具后可以減少劃線、找正等輔助時間，而且易實現(xiàn)多件、多工位加工。現(xiàn)代機床夾具中廣泛采用氣動、液壓等機動夾緊裝置,可使輔助時間進一步減少。 (b)擴大機床工藝范圍 在機床上使用可使加工變得方便，并可擴大機床的工藝范圍。例如，在車床或鉆床上使用鏜膜，可以代替鏜床鏜孔。又如,使用靠模夾具，可在車床或銑床上進行仿形加工。 (c)減輕工人勞動強度，保證安全生產(chǎn)。 5.1.3 機床夾具的分類 按機床夾具的使用范圍，可劃分為5種類型 (1)通用夾具，如車床上常用的三爪自定心卡盤、頂尖，銑床上常用的平口鉗、分度頭、回轉(zhuǎn)工作臺等均屬此類夾具。該類夾具由于具有較大的通用性，故得其名。通用夾具一般以標準化，并有專門的專業(yè)工廠生產(chǎn)，常作為機床的標準附件提供給用戶。 (2)專用夾具，這類夾具是針對某一工件的某一工序而專門設(shè)計的，因其用途專一而得名。專用夾具廣泛用于批量生產(chǎn)中。 (3)可調(diào)整夾具和成組夾具，這類夾具的特點是夾具的部分元件可以更換，部分裝置可以調(diào)整，以適應(yīng)不同的零件的加工。用于相似零件成組加工的夾具，通常稱為成組夾具。與成組夾具相比，可調(diào)整夾具的加工對象不很明顯，適用范圍更廣一些。 (4)組合夾具，這類家具有一套標準化的元件，根據(jù)零件的加工要求拼裝而成，不同元件的不同組合和聯(lián)接可構(gòu)成不同結(jié)構(gòu)和用途的夾具。夾具用完以后，元件可以拆卸重復(fù)使用。這類夾具特別適合于新產(chǎn)品試制和小批生產(chǎn)。 (5) 隨行夾具，這是一種在自動線或柔線制造系統(tǒng)中使用的夾具。工件安裝在隨行夾具上，除完成對工件的定位和夾緊外，還裝載著工件隨輸送裝置送往各機床，并在機床上被定位夾緊。 為提高生產(chǎn)效率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設(shè)計專用的夾具。根據(jù)我們所需加工的零件，由于其結(jié)構(gòu)較為特殊，一般機床的通用夾具較難以定位及夾緊，因此每道工序都運用專用夾具來加工，加工本零件所需的專用夾具為四個。 5.1.4 夾具設(shè)計的基本要求 一臺優(yōu)良的機床必須滿足下列基本要求： (1)保證工件的加工精度,保證加工精度的關(guān)鍵，首先在于正確的選定定位基準，定位方法和定位元件，必要時還需要進行定位誤差分析，還要注意夾具中其他零件的結(jié)構(gòu)對加工精度的影響，確保夾具能滿足工件的加工精度要求。 (2)提高生產(chǎn)效率,專用夾具的復(fù)雜程度應(yīng)與生產(chǎn)綱領(lǐng)相對應(yīng)，應(yīng)盡量采用各種快速高效的裝夾機構(gòu)，保證操作方便，縮短輔助時間，提高生產(chǎn)效率[11]。 (3)工藝性能好,專用夾具的結(jié)構(gòu)應(yīng)力求簡單、合理，便于操作、裝配、調(diào)整、檢驗、維修等。 (4)使用性能好,專用夾具的操作應(yīng)簡便，省力，安全可靠。在客觀條件允許且又經(jīng)濟適用的前提下，應(yīng)盡可能采用氣動、液壓等機械化夾具裝置，以減輕操作者的勞動強度。 5.1.5 夾具設(shè)計規(guī)范化的意義 研究夾具設(shè)計規(guī)范化程序的主要目的在于： (1)保證設(shè)計質(zhì)量，提高生產(chǎn)效率，夾具設(shè)計質(zhì)量主要表現(xiàn)在 (a)設(shè)計方案與生產(chǎn)綱領(lǐng)的適應(yīng)性； (b)高位設(shè)計與定位副設(shè)置的相容性； (c)夾具設(shè)計技術(shù)經(jīng)濟指標的先進性； (d)精度控制項目的完備性以及各種控制項目公差數(shù)值規(guī)定的合理性； (e)夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計的工藝性； (f)家具制造成本低經(jīng)濟型。 有了規(guī)范的設(shè)計程序，可以指導(dǎo)設(shè)計人員有步驟、有計劃、有條理的進行工作，提高設(shè)計效率，縮短設(shè)計周期。 (2)有利于計算機輔助設(shè)計，有了規(guī)范化的設(shè)計程序，就可以利用計算機進行輔助設(shè)計，實現(xiàn)優(yōu)化設(shè)計，減輕設(shè)計人員的負擔。有利于計算機進行輔助設(shè)計，除了進行精度設(shè)計之外，還可以尋找最佳夾緊狀態(tài)，利用有限對零件的強度、剛度進行設(shè)計計算，實現(xiàn)包括繪圖在內(nèi)的設(shè)計過程的全部計算機控制。 (3)有利于初學(xué)者盡快掌握夾具設(shè)計的方法。近年來，關(guān)于夾具設(shè)計的理論、研究和實踐經(jīng)驗總結(jié)已日漸完備，在此基礎(chǔ)上總結(jié)出來的夾具規(guī)范化設(shè)計程序，使初級夾具設(shè)計人員的設(shè)計工作提高到了一個新的科學(xué)化水平[12]。 5.2 夾具的設(shè)計及操作簡要說明 5.2.1 問題的提出 本夾具用來加工氣門搖桿軸支座的左右端面，有一定的公差要求，但同時應(yīng)考慮提高生產(chǎn)率；因此設(shè)計時，對本夾具有一定的形位要求，還應(yīng)裝夾方便。 5.2.2 夾具設(shè)計 如前所述，在設(shè)計夾具時，應(yīng)該注意提高勞動率。為此，在螺母夾緊時采用活動手柄，以便裝卸，夾具體底面上的一對定位槽可使整個夾具在機床工作臺上有正確的安裝位置，以利于銑削加工。結(jié)果，本夾具總體的感覺還比較緊湊。 為了保證零件加工精度，我們采用可換定位銷來進行定心加緊。夾具體底面上的一對定位槽 與銑床工作臺的T型槽相連接，保證夾具與銑床縱向進給方向相平行的位置，使夾具在機床工作臺上占有一正確加工位置。此外，為了把夾具緊固在銑床工作臺上，夾具體兩端設(shè)置供T型螺栓穿過夾具用的兩個U型耳座。 夾具上裝有對刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，以有利于銑削加工。 軸向力：F=9.81CFd0ZfyKF(N) 其中：CF=42.7 d0=4 f=0.22 KF=0.9（新的鉆頭）ZF=1.0 yF=0.8 則： 扭矩: M=9.81CMd0fykmM 其中： Zm=2.0 Ym=2.8 KM=0.87 則： N·m (3)夾緊力的計算： 初步確定氣缸參數(shù) 表5-1 按負載選擇工作壓力[1] 負載/ KN <5 5~10 10~20 20~30 30~50 >50 工作壓力/MPa < 0.8~1 1.5~2 2.5~3 3~4 4~5 ≥5 表5-2 各種機械常用的系統(tǒng)工作壓力[1] 機械類型 機 床 農(nóng)業(yè)機械 小型工程機械 建筑機械 液壓鑿巖機 液壓機 大中型挖掘機 重型機械 起重運輸機械 磨床 組合 機床 龍門 刨床 拉床 工作壓力/MPa 0.8~2 3~5 2~8 8~10 10~18 20~32 由于鉆削力為4239N，往往要取大一些，在這取負載約為10000N，初選氣缸的設(shè)計壓力P1=3MPa，為了滿足工作這里的氣缸課選用單桿式的，并在快進時差動連接，則氣缸無桿腔與有桿腔的等效面積A1與A2應(yīng)滿足A1=2A2（即氣缸內(nèi)徑D和活塞桿直徑d應(yīng)滿足：d=0.707D。為防止切削后工件突然前沖，氣缸需保持一定的背壓，暫取背壓為0.5MPa，并取氣缸機械效率。則氣缸上的平衡方程 故氣缸無桿腔的有效面積： 氣缸直徑 氣缸內(nèi)徑： 按GB/T2348-1980，取標準值D=80mm；因A1=2A，故活塞桿直徑d=0.707D=56mm（標準直徑） 則氣缸有效面積為： 2.缸體壁厚的校核 查機械設(shè)計手冊，取壁厚為10mm。則 根據(jù)時； （4-2） 可算出缸體壁厚為： <10mm 則氣缸的外徑 式中 ————許用應(yīng)力；（Q235鋼的抗拉強度為375-500MPa，取400MPa，為位安全系數(shù)取5，即缸體的強度適中），P-缸筒試驗壓力。 3.缸筒結(jié)構(gòu)設(shè)計 缸筒兩端分別與缸蓋和缸底鏈接，構(gòu)成密封的壓力腔，因而它的結(jié)構(gòu)形式往往和缸蓋及缸底密切相關(guān)[6]。因此，在設(shè)計缸筒結(jié)構(gòu)時，應(yīng)根據(jù)實際情況，選用結(jié)構(gòu)便于裝配、拆卸和維修的鏈接形式，缸筒內(nèi)外徑應(yīng)根據(jù)標準進行圓整。 活塞桿是氣缸傳遞力的主要零件，它主要承受拉力、壓力、彎曲力及振動沖擊等多種作用，必須有足夠的強度和剛度。其材料取Q235鋼。 1.活塞桿直徑的計算[1] 由=2 可知活塞桿直徑： 按GB/T2348—1993將所計算的d值圓整到標準直徑，以便采用標準的密封裝置。圓整后得： d=56mm 按最低工進速度驗算氣缸尺寸，查產(chǎn)品樣本，調(diào)速閥最小穩(wěn)定流量，因工進速度v=0.4m/min為最小速度，則由式 （4-3） 本例=78.5>1.25，滿足最低速度的要求。 2.活塞桿強度計算： <56mm （4-4） 式中 ————許用應(yīng)力；（Q235鋼的抗拉強度為375-500MPa，取400MPa，為位安全系數(shù)取5，即活塞桿的強度適中） 3．活塞桿的結(jié)構(gòu)設(shè)計 活塞桿的外端頭部與負載的拖動電機機構(gòu)相連接，為了避免活塞桿在工作生產(chǎn)中偏心負載力，適應(yīng)氣缸的安裝要求，提高其作用效率，應(yīng)根據(jù)負載的具體情況，選擇適當?shù)幕钊麠U端部結(jié)構(gòu)。 4.活塞桿的密封與防塵 活塞桿的密封形式有Y形密封圈、U形夾織物密封圈、O形密封圈、V形密封圈等[6]。采用薄鋼片組合防塵圈時，防塵圈與活塞桿的配合可按H9/f9選取。薄鋼片厚度為0.5mm。為方便設(shè)計和維護，本方案選擇O型密封圈。 由上述計算易得： 由計算可知所需實際夾緊力不是很大，為了使其夾具結(jié)構(gòu)簡單、操作方便，決定選用手動螺旋夾緊機構(gòu)。 5.2.3 切削力與夾緊力比較 刀具：YG6硬質(zhì)合金端銑刀(見《切削手冊》表3.28)其中：CF=54.5，ap=4.5，XF=0.9，fZ=0.18，YF=0.74，ae=28，UF=1.0，d0=100，qF=1.0，n=255，WF=0，Z=10 ∴F=54.5×4.50.9×0.180.74×28×10/(100×2550)≈166.1(N) 水平分力：FH=1.1F實≈182.7(N) 垂直分力：FV=0.3F實≈49.8(N) 在計算切削力時，必須安全系數(shù)考慮在內(nèi)。 安全系數(shù): K=K1K2K3K4。其中：K1=1.5 K2=1.1 K3=1.1 K4=1.1 ∴F／=KFH=（1.5×1.1×1.1×1.1）×182.7=364.8 (N) 實際加緊力為F加= KFH/（U1*U2）=364.8/0.5=729.6 (N)其中U1和U2為夾具定位面及加緊面上的磨擦系數(shù)，U1=U2=0.025 螺母選用M16X1.5細牙三角螺紋，產(chǎn)生的加緊力為W=2M/D2tg(a+6055)+0.66(D3- d3 )/（D2- d2) 其中： M=19000 N.M D2=14.8mm a=2029， D=23mm d=16mm 解得： W=1O405 (N) 此時螺母的加緊力W已大于所需的729.6的加緊力F加，故本夾具可安全工作。 (a) 心軸取材料為Q235 (b) 查表得Q235的許用彎曲應(yīng)力為： 158Mpa (c) 彎曲應(yīng)力=M/Wz=32FL/ 3.14 d3=99.4′32′0.028/[3.14′0.022′2] =2.67<< 許用彎曲應(yīng)力158Mpa。 4.9定位誤差分析 本夾具選用的定位元件為一面兩V型塊定位。其定位誤差主要為： （1）移動時基準位移誤差 （2）轉(zhuǎn)角誤差 其中： 5.2.4 夾具圖（見附圖） 5.2.5 操作說明 如前所述,在設(shè)計夾具時,應(yīng)該注意提高勞動率.為此,在螺母夾緊時采用開口墊圈,以便裝卸,夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有正確的安裝位置,以利于銑削加工。結(jié)果，本夾具總體的感覺還比較緊湊。 夾具上裝有對刀塊裝置，可使夾具在一批零件的加工之前很好的對刀（與塞尺配合使用）；同時，夾具體底面上的一對定位鍵可使整個夾具在機床工作臺上有一正確的安裝位置，有利于銑削加工。 結(jié)束語 畢業(yè)設(shè)計是培養(yǎng)學(xué)生綜合運用所學(xué)知識,發(fā)現(xiàn),提出,分析和解決實際問題,鍛煉實踐能力的重要環(huán)節(jié),是對學(xué)生實際工作能力的具體訓(xùn)練和參考過程. 回顧這次畢業(yè)設(shè)計,從選題到定稿,從理論到實踐,在這段畢業(yè)設(shè)計期間里,可以說得是苦多于甜.通過本次畢業(yè)設(shè)計,不僅鞏固了以前所學(xué)過的知識,而且學(xué)到了很多在書本上沒有學(xué)到過的知識. 對我來說,收獲最大的是方法和能力-----那些反系和解決問題的方法和能力.在整個設(shè)計過程中,我發(fā)現(xiàn)我們這些學(xué)生最缺少的是經(jīng)驗,沒有感性的認識,空有理論知識,有些東西很可能與實際脫節(jié).此次設(shè)計需要我們將學(xué)過的相關(guān)知識都系統(tǒng)地聯(lián)系起來,從中暴露出自身的不足,以待改進.通過這次畢業(yè)設(shè)計,我懂得了理論與實際相結(jié)合是很重要的-----只有理論知識是遠遠不夠的,只有把所學(xué)的理論知識與實踐相結(jié)合起來,從理論中得出結(jié)論,才能真正為社會服務(wù),從而提該自己的實際動手能力. 在設(shè)計的過程中遇到問題，可以說是困難重重.在設(shè)計的過程中也發(fā)現(xiàn)了自己的不足之處:對以前所學(xué)過的知識理解的不夠深刻,掌握的不夠牢固.通過這次畢業(yè)設(shè)計之后,有把以前所學(xué)過的知識重新溫故. 這次畢業(yè)設(shè)計使我受益匪淺,為我以后的學(xué)習(xí)和工作打下了一個堅實而良好的基礎(chǔ).在此衷心感謝各位老師的幫助和指導(dǎo). 致 謝 經(jīng)過近四個月的忙碌和工作，本次畢業(yè)設(shè)計已經(jīng)接近尾聲，作為一個大學(xué)生的畢業(yè)設(shè)計，由于經(jīng)驗的匱乏，難免有許多考慮不周的地方，如果沒有指導(dǎo)老師的督促指導(dǎo)，以及一起工作學(xué)習(xí)的同學(xué)、朋友們的支持，想要完成這個設(shè)計是難以想象的。 在這里，首先要感謝的是我的指導(dǎo)老師王教授和吳老師。王教授雖然工作繁忙，但是每周都不辭辛苦抽出時間由南京過來到這里親自指導(dǎo)和檢查督促我們做畢業(yè)設(shè)計，吳老師平日也是工作繁忙，但是在我做畢業(yè)設(shè)計的每個階段，從開題報告到查閱資料，從設(shè)計草案的確定、修改，到中期檢查，再到后期詳細設(shè)計，裝備草圖等等整個過程中兩位老師都給予我悉心的指導(dǎo)。除了敬佩老師的專業(yè)水平以外，王教授治學(xué)嚴謹?shù)膽B(tài)度，吳老師科學(xué)研究的精神是永遠值得我學(xué)習(xí)的榜樣，并會一直積極影響我今后的工作和學(xué)習(xí)。 其次我要感謝我的父母和與我一起做畢業(yè)設(shè)計的同學(xué)們。父母給了我強大的精神動力，同學(xué)們在本次設(shè)計中勤奮工作克服許多困難來完成此次設(shè)計，并分擔了許多工作。如果沒有他們的支持和努力，此次設(shè)計的過程將變得非常困難。 我還要感謝的是學(xué)校圖書館的開放，讓我們有足夠的資料可以參考，查閱。還要感謝四年以來所有的老師，為我打下了機械專業(yè)知識的基礎(chǔ)；同時感謝所有的同學(xué)們，正因為有了你們的支持，本次畢業(yè)設(shè)計才會順利完成。 通過畢業(yè)設(shè)計，使我對機械加工工藝這門課程進一步加深了理解。對于各方面知識之間的相互聯(lián)系有了實際的體會。同時也深深感到自己初步掌握的知識與實際需要還有相當?shù)木嚯x，還需進一步的學(xué)習(xí)和實踐。 本設(shè)計由于時間緊和對知識掌握的程度有限，在設(shè)計上不很周詳，許多應(yīng)該考慮的因素可能沒有體現(xiàn)出來。在設(shè)計過程中，我得到了老師的精心指導(dǎo)和各方面的幫助，才得以順利進行，在這里再次表達我對王教授和吳老師的謝意。 最后感謝學(xué)院四年來對我的培養(yǎng)！ 參 考 文 獻 [1] 裘愉弢. 組合機床[M].第一版，北京：機械工業(yè)出版社，1995. 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