机械制造技术课程设计-气门摇杆轴支座工艺及铣φ32两端面夹具设计.docx

气门摇杆轴支座是柴油机一个玳要零件，是柴油机摇杆座的结合部。本毕业设计在气门摇杆轴支座工艺规程设计过程中，详细的分析r摇杆轴支座的加工工艺，通过工艺方案的比较与分析得到r符合技术要求的工序，形成J'机械加工工艺过程卡和机械加工工序卡。并完成了铳削和车削以及钻孔夹具的设计.阐述了定位方案的选择、夹紧方案的确定、夹具体设计，运用AUtoCAD完成了此典里夹具的装配图和夹具体的零件图。本设计的加工工艺合理，夹具可行、高效、省力，能满足零件的加工要求，保证其加工质量。关健词：气门摇杆轴支座：机械加工；加工工艺：典型夹具AbstractVa1.verockershaftbearingisanimportantpartofthediese1.engine,isacombinationofdiese1.enginerockerscat.Thisgraduationdesigninva1.veFoCkCrshaftbearingprocessdesignprocess,adetai1.edana1.ysisoftheprocessoftherockershaftbearing,meetthetechnica1.requirementsoftheprocesswasobtainedthroughthecomparisonandana1.ysisoftheprocess,formingamachiningprocesscardandmachiningprocesscard.Andfinishmi1.1.ingandturninganddri1.1.ingfixturedesign,e1.aboratedthe1.oca1.izationschemese1.ection,c1.ampingscheme,Ck1.mPdesign,AutoCADisusedtocomp1.etetheassemb1.ydrawingofthistypica1.fixtureanddamppartsmapspecific.Processingtechno1.ogyofthedesigni$reasonab1.e,feasib1.e,highetYiciency.1.aborsavingfixture,canmeettheprocessingrequirementsofparts,ensurethemachiningqua1.ity.KeyWords:va1.verockershaftbearing;mechanica1.processing;processingtechno1.ogy;typica1.jig1绪论11题目背景和研究意义制造业是一个国家的立国之本，是个国家的民族产业和支柱产业，也是反映一个国家经济实力的重要标志，是为国家创造财常的重要产业。制造技术支持者制造业的发展，当今制造技术的发展使传统制造业革新了他原来的面目，制造工艺与夹具同样取得了较快发展。所谓工艺，是使各种原材料、半成品成为产品的方法和过程。进行机械加工工艺设计是保证产品质量、节约能源、降低成本的重要手段，是企业进行生产准备.计划调度、加工操作、生产安全、技术检测和健全劳动组织的重要依据，也是企业上品种、上旗量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保证。机械零件加工精度是机械零件加工质量的核心部分.零件的加工精度是指零件完工后的实际几何参数（尺寸、形状和相互位耳）对理想几何参数的符合程度，符合程度越高。机械加工工艺对加工精度的影响主要体现在加工工艺的受力变形、加工工艺的几何精度以及工艺系统的热变形三个方面。加工精度包括：尺寸精度,形状精度，位置精度。提高加工及高度的措施归纳为：减少误差法：误差补偿法（误差抵消法）:误差转移法：就地加工法；误差平均法川。夹具的出现可靠地保证加工精度，提高整体工作效率，减轻劳动强度，充分发挥和扩大机床的工艺性能。机床夹具设计是工艺装备设计中的一个重:要组成部分，是保证产品质量和提卷劳动生产率的一项重要技术措施。在设计过程中应深人实际,进行调查研究，吸取国内外的先进技术,制定出合理的设计方案，再进行具体的设计。夹具是制造系统的重要组成部分，是机械制造中的一项重要工艺装备。工件在机床上进行加工时，为了保证加工精度和提高生产效率，必须使工件相对刀具占有正确位苴，完成之一功能的辅助装置成为机床夹具。它的主要用于保证产品的加工质垃、减轻劳动强度、辅助产品检测、展示、运输等.不论是传统制造，还是现代制造系统，夹具都是十分重要的。因此，好的夹具设计可以提高产品劳动生产率，保证和提高加工精度，降低生产成本等，还可以犷大机床的使用范围，从而使产品在保证精度的前提卜.提高效率、降低成本。当今激烈的市场竞子和企业信息化的要求，企业对夹具的设计及制造提出了更高的要求。机床夹具按其使用范围可分为以下五种基本类型：1）通用夹具通用夹具有一定的通用性。2）专用夹具专用夹具是针对某一种工件的某一个工序而专门设计的，.3）通用可调整夹具和成组夹具通用可调整夹具和成组夹具的特点是夹具的部分元件可以更换，部分装置可以调整,以适应不同零件的加工。4）组合夹具组合夹具是由套完全标准化的元件，根据零件的加工要求拼装而成的夹具网。组合夹具的适用范围可以从不同角度来谈:从产品的批量来看，组合夹具最适于新产品研制、试制、单件和小批量生产。因此，对于产品变化频繁、该型周期短、产品类型多的企业选用组合夹具最为适宜，能收到最显著的经济效果：从加工工序来看，组合夹具应用极为广泛，它可以方便的组成各类机床使用的夹具：从加工工件的几何形状和尺寸看，组合夹具一般不受工件形状的限制。工件的工艺分析及夹具设计是工艺工程师必招的专业素质。这次设计使我们能综合运用了械制图学，机械设计，机械制造工程学，互换性与次1量技术中的基本理论和方法独立地分析和解决工艺与夹具设计中的问题，初步具备了设计一个中等夏杂程度零件（气门摇杆轴支座）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法,拟订夹具设计方案，完成家具结构设计的能力，也是熟悉和运用有关手册,图表等技术资料及编写技术文件技能的一次中和性实践机会，为今后从事的工作打下良好的基础。1.2 国内外相关研究情况迄今为止，夹具仍是机电产品制造中必不可跳的四大工具（刀具、夹具、量具、模具）之J夹具在国内外也正在逐渐形成个依附于机床业或独立的小行业。1.2.1 国内夹具发展史我国国内的夹具始于20世纪60年代,当时建立了面向机械行业的天津组介夹具J.，和面向航空工业的保定向阳机械J.，以后乂建立了数个生产组合夹具元件的工厂。在当时曾达到全国年产组合夹具元件800万件的水平。20世纪80年代以后，两厂又各自独立开发了适合NC机床、加工中心的孔系组合夹具系统，不仅满足了我国国内的需求，还出口到美国等国家。当前我国每年尚需进口不少NC机床、加工中心，而由国外配套孔系夹具，价格非常昂贵，现大都由国内配套，节约了大量外汇。1.2.2 国外夹具发展史从国际上看俄国,德国和美国是组合夹具的主耍生产国。当前国际上的夹具企业均为中小企业，专用夹具、可谓整夹具主要接受本地区和国内订货,而通用性强的组合夹具已逐步成熟为国际贸易中的i个品种。有关夹具和组合夹具的产值和贸易额尚缺乏统计资料，但欧美市场上一套用于加工中心的夹具，而组合夹具的大型基础件尤其昂贵.由丁我国在组合夹具技术上有历史的积累和性能价格比的优势，前着我国加入WTO和制造业全球一体化的趋势，特别是电子商务的日益发展，其中蕴藏着很大的商机，具有进步扩大出口良好前景叫123国内外机床夹具发展现状研究协会的统计表明，目前中、小批多品种生产的工件品种已占工件种类总数的85%左右。现代生产要求企业所制造的产品品种经常更新换代，以适应市场的需求与竞争。然而，一般企业都仍习惯于大量采用传统的专用夹具，一般在具有中等生产能力的工厂，里.约拥有数千甚至近万套专用夹具；另一方面,在多品种生产的企业中，每隔3T年就要更新50-80%左右专用夹具，而夹具的实际磨损疥仅为020%左右特别是近年来，数控机床、加工中心、成组技术、柔性制造系统、（FMS）等新加工技术的应用，对机床夹具提出了如下新的要求：1）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本：2）能装夹一组具有相似性特征的工件：3）能适用于精密加工的高精度机床夹具；4）能适用F各种现代化制造技术的新型机床夹具：5）采用以液质等为动力源的高效夹索装置，以进步减轻劳动强度和提高劳动生产率；6）提高机床夹具的标准化程度。总体来说现代机床的发展趋势是：I）、提高标准化通用化程度。2）、适应多品种、中小批生产企业的特点，发展可涮整夹具，力求缩短生产准备周期，提离经济效果.3）、发展高效率夹具力求提高劳动生产率，减轻劳动强度4）、机床夹具的发展应向机床工作台技术转移U叫1.3 本课题研究的主要内容和拟采用的研究方案1.3.1 课题研究主要内容气门摇杆轴支座是柴油机一个主要零件。是柴油机摇杆座的结合部，想6mm孔装摇杆轴，轴上两端各装一进气门摇杆，摇杆座通过两个13mm孔用M12螺杆与汽缸盖相连，3mm轴向槽用于锁紧摇杆轴，使之不转动。汽缸盖内每缸叫阀使燃烧室充气最佳,气门由摇杆凸轮机构驱动，摩擦力小且气门间隙由液压补偿。这种结构可能减小燃油消耗并改善排放。另外个优点是减小噪音，这种结构使3.0升的TD1.发动机运转极端平稳。主要研究内容：I）对所给零件进行工艺分析，并建立该零件三维模型，设计该零件毛坯。2）,所给零件的工艺分析，计算、编写加工工艺，有数控工序的并编写数控代码.3）、设计1-2个工序的机床夹具，有定位分析（自由度），夹具的定位误差计算等内容。4）、绘制各夹具的装配图及部分零件图：要求各夹具设计合理，符合工程实际。132拟采用的研窕方案第步、零件作用分析和工艺分析。第二步、零件工艺规程定性设计，包括毛坯制造方法的确定、基准面选择、工艺路线确定。第三步，零件工艺规程定量设计和计算，包括毛坯尺寸的确定、工艺尺寸、机械加工余量:确定、切削用地和基本工时确定。笫四步、夹具设计。第五步、绘制零件、夹具及装配二维图。根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠,再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值，即：W=KF安全系数K可按下式计算：K01.i,4,ft式中：K。九为各种因素的安全系数，查参考文献5121可知其公式参数：K1=1.0.K,=1.0.Af5=1.0.&=1.3,.=1.0.3=1.0.由1可得：K=1.2x1.0x1.0x1.0x13x1.0x1.0=1.56所以WK=K/=836.24*1.56=I304.53(N)由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构简单、操作方便，决定选用手动螺旋夹案机构。杳参考文献51-2-26可知移动形式压板螺旋夹索时产生的夹紧力按以卜公式计算：螺旋夹紧时产生的夹紧力按以卜.公式计算有：W=。0/八g<P+yjg(a+式中参数由参考文献5)可查得：/=6.22r=2.761.=90',=950'a=229其中：1.=33(mm)Q=80(JV)摞旋夹紫力：叫=4748.2(N)该夹具采用螺旋夹紧机构，用螺栓通过弧形压块压紧工件.由表1一2-26得：原动力计算公式=Wa-A-1%即=4748.2*33X0.9%«9032.75(N)由上述计算易得：VVa.>>VVa,由计算可知所需实际夹紧力不是很大，为了使其夹具结构荷单、操作方便，决定选用手动螺旋夹紧机构。4.3.4 定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粘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r工件相应尺寸或位置公差的三分之一，或满足b装夹+S对定+b过程WE即可认为定位方案符合加工要求。为了满足工序的加工要求，必须使工序中误差总和等于或小该工序所规定的尺寸公差。,+A*=或与机床夹具有关的加工误差,，一般可用卜式表示：>=Aw.z+A.+A”/+”“由参考文献5可得:夹紧误差：AW=(1.1.y.)8Sa其中接触变形位移值:,=(*rK,z+如HB+)(r查5)表I-2-15仃Kft=0.004.KHB=-0.0016.C1=0.4I2./J=0.7«.=vCOscr=0.0028”“(3)磨损造成的加工误差：AM通常不超过0.005/,“(1)夹具相对刀具位置误差：A”“取0.0历"误差总和：A,+A*=0.085"”<0.3，"，”从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.3.5 定向键与对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布理的远些。通过定向键与铳床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面时丁工作台的送进方向具有正确的位置。定向键可承受铳削时产生的扭转力矩,可减轻夹紧夹具的螺栓的负荷，加强夹具在加工中的稳固性。根据GB22078()定向键结构如图所示:1.4.1夹具体槽形与螺钉根据T形槽的宽度a=18mm定向键的结构尺寸如表5.4：塞尺选用平塞尺，其结构如图4.3所示:图4.3平塞尺塞尺尺寸参数如表4.5：表4.5塞尺公称尺寸H允差dC30.0060.254.4夹具装配图的绘制夹具的具体各部分设计完成后，将夹具装配图画于AO图纸上，部分主要岁件也单独画于A3.AI图纸上，见附图。如前所述，应该注意提高生产率，但该夹具设计采用了手动夹紧方式，在夹索和松开工件时比较费时费力。由该工件体积小，经过方案的认真分析和比较,选用了手动夹紧方式（螺旋夹紧机构）。这类夹紧机构结构简单、夹紧可矣、通用性大，在机床夹具中很广泛的应用。结论本设计完成J'气门摇杆抽支座零件的机械加工工艺的设计和典型夹具的设计。首先,对气门摇杆轴支座零件进行了详细的分析，绘制了零件的三维图和二维图。确定了毛坯的种类及尺寸，绘制了毛坯图。其次，根据零件自身的特点来编制机械加工工艺路线，比较了两种工艺路线，最终确定了可行的工艺路线。在确定了工艺路线后，接着选择加工设备，确定切削用量，并计算了基本工时。在完成r这些的基础上填写了相应的工艺过程卡片.最后，针对其中的加工32两端面工序设计r夹具。本夹具清晰、直观的表达r定位、夹紧方案.计算了加工时的切削力和夹紧所需的央紧力，并进行了定位误差的分析与计算。所设计的夹具可以满足加工要求，准确的定位夹紧工件。总体来说，此次设计中制定的工艺规程是比较合理的。保证了零件的加工质量，达到了零件的相关技术要求，并尽量提高生产率。夹具设计原理正确，夹具设计可行合理。该夹具确保了加工质量，不仅工艺结构简单，而且操作简使，定位准确，夹紧迅速省力，效率较高。因此，这个设计是成功的。本设计对同类型中小零件的工艺编制、夹具设计有借鉴意义，同时我对工艺编制和夹具设计也有了更深的理解。参考文献(1唐雄红.面向大规模定制的计算机辅助夹具设计研究U1.机械与电7.2005(8):17-20.2廖念钊,古莹藤，莫雨松,互换性技术与测量M.北京:中国计量出版社,27.6|3|曾爱新.谈机械加工工艺的发展趋势J职园焙地.2(X)2(8):26-27.(4俄平,孙慧峰，焦振营.车削厚壁圆体内孔夹具设计网.金属加工.2008(6):54(5|宋冬芳.组合夹具C,D技术的研究进展J.太原科技，2004(5)：20-21|61史全宫.金属切削手册(M1.上海:上海科学技术出版社,2000.7白婕静,万宏强.机械制造工程学课程设计M北京：兵器工业出版社,20()8.(8A1.cxA1.bkis,HansWortmann.Impactofproductp1.atformson1.eanPnKIUCtiOnsystems:evidencefromindustria1.machinerynanufac(uring.J.IJTM.2012(2):69-71.(9ScropcKa1.pakjian.ManufacturingEngineeringandTechno1.ogyM.USArPienticeHa1.1.2(X)1.(10谢晓文，刘书华，郑禧蓉.计算机辅助组合夹具设计系统的研究与实现Ub组合机床与自动化加工技术,2(X)5(07)：41-43.(II濮良货，纪名刚.机械设计M.北京：高等教仔出版社，2010.(12李宏.机械加工工艺手册M).北京：北京出版社，1990.I31.eoA1.ting.ManufacturingEngineeringProcessesM.2nded.BocaRaton.F1.,U,1994.(14王先逵.机械制造工艺学M.北京：机械工业出版社，2(X)2.5狄瑞坤，潘晓弘，樊晓燕.机械制造工程M.杭州:浙江大学出版社.2001.(16|薛源顺.机床夹具设计M.北京:机械工业出版社,2000.(17|赵如富.机械加工工艺人员手册M.上海：上海科学技术出版社，2(X)6.1.0.(18|刘震.先进机械制造工艺的技术发屣趋势J.呼伦贝尔学报2002,10(3)：96-97.致谢经过近半年的忙碌和工作，我的毕业设计已经接近尾声，作为一个本科生的毕业设计，由于经验的假乏，难免有许多考虑不周全的地方，如果没有导师的督促指导，以及一起工作的同学们的帮助，想要完成这个设计是难以想象的.在这里首先要感谢我的导师。老师平日里工作繁多，但在我做毕业设计的每个阶段,从查阅资料到设计草案的确定和修改，中期检查，后期详细设计，工艺规程设计和夹具设计设计等整个过程中都绐予了我悉心的指导。我平时的基础不好，很多基础问题都不太懂，老师细心指导我设计，梢助我解决一个个难题。除了敬似老师的专业水平外，他的治学严谨和科学研究的精神也是我永远学习的榜样，并将积极影响我今后的学习和工作.其次要感谢我的同学对我无私的帮助，尤其是同组的同学，在设计方面给我提供J'很大帮助，正因为如此我才能顽利的完成此次毕业设计,我要感谢我的母校，是母校给我们提供了优良的学习环境。我要感谢我的导师老师，还有系主任老师以及其他各位老师，四年生活中，您们不仅教会了我专业知识，更教会了我怎么做人。再次感谢您们！