氣門搖桿支座機械加工工藝及夾具設計

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】 【摘要】 本次畢業(yè)設計課題是搖桿軸支座加工工藝規(guī)程與專用鏜孔夾具設計，設計中綜合應用了工程圖學，機械設計，機械制造工程學，機械幾何精度設計等相關課程知識。本畢業(yè)設計在搖桿軸支座工藝規(guī)程設計過程中，詳細的分析了搖桿軸支座的加工工藝，通過工藝方案的比較與分析選擇得到了符合技術要求的工序，形成了機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡。本設計進行了鏜孔專用夾具的設計，闡述了定位方案的選擇、夾緊方案的確定、夾具體與鏜模設計，運用AutoCAD完成了此專用夾具的裝配圖和夾具體的零件圖。此外，還進行了搖桿軸支座零件的和鏜夾具主要零件三維造型設計。 【關鍵詞】 零件加工，工藝規(guī)程，鏜孔，專用夾具，CAD 47 【Abstract】 The graduation design task is design of process and boring fixture of rocker shaft pedestal. This design is comprehensively applied the knowledge of correlated curriculum such as engineering graphic, mechanical design, mechanical manufacturing, engineering and mechanical geometry precision design. This graduation design detailed analysis process of rocker shaft pedestal. Process what is in keeping with technical requirements is selection through comparing and analyzing process scheme, to obtain the machinery process card and mechanical processes card. This design designed boring fixture of rocker shaft pedestal, expounds about the positioning scheme selection, determine the clamping schemes. Boring mould design and fixture pedestal design. Use AutoCAD completed the assembly of this special fixture and part drawing of fixture base. In addition, the 3-D modeling designs of the part of the rocker shaft pedestal. 【Key Words】 Parts processing，Process flow，Internal boring， Dedicated fixture，CAD , 浙江大學城市學院畢業(yè)論文 目錄 目錄 第1章 緒論 1 1.1制工藝與夾具設計的發(fā)展概況 1 1.2機制工藝與夾具設計相關技術的國內外現狀 1 1.3選題意義和關鍵問題 2 1.3.1 選題的背景 2 1.3.2選題意義 2 1.3.2關鍵問題 3 第2章 機械加工工藝與夾具設計概述 4 2.1 機械加工工藝過程中的基本概念 4 2.2機械加工工藝規(guī)程設計的基本準則 4 2.3機床夾具概述 6 2.4　工件在夾具中的定位 7 2.5工件在夾具中的夾緊 7 第3章 搖桿軸支座機械加工工藝規(guī)程設計 9 3.1零件的圖紙與工藝分析 9 3.1.1零件的作用 9 3.1.2零件的工藝分析 9 3.2工藝規(guī)程定性設計 10 3.2.2生產類型與毛坯制造方法的確定 10 3.2.3定位基準的選擇 10 3.2.4工藝路線的擬定 11 3.3工藝規(guī)程定量設計 13 3.3.1機械加工余量、工藝尺寸及毛坯尺寸的確定 13 3.3.2切削余量及基本工時的確定 14 3.4 搖桿軸支座機械加工工藝過程 18 3.4.1搖桿軸支座機械加工工藝過程卡 19 3.4.2搖桿軸支座機械加工工序卡 20 第4章 搖桿軸支座專用鏜孔夾具設計 31 4.1鏜夾具的結構形式與設計要點。 31 4.1.1鏜床夾具的典型結構形式 31 4.1.2鏜床夾具的設計要點 31 4.2搖桿軸支座專用鏜孔夾具總體結構方案 32 4.3定位元件與夾緊裝置的設計 33 4.3.1 定位元件 33 4.2.2夾緊裝置的設計 33 4.4鏜模與夾具體的設計 34 4.5夾具工作能力的計算 36 4.6使用操作說明 38 第5章 搖桿軸支座專用鏜孔夾具零件三維模 39 5.1應用軟件NX4.0簡介 39 5.2 NX4.0構造零件的基本途徑 40 5.3主要零件的三維建模 41 5.3.1定位元件零件 41 5.3.2夾緊機構零件 41 5.3.3鏜模零件 42 5.3.4夾具體零件 43 結 論 44 致謝 46 浙江大學城市學院畢業(yè)論文 圖目錄 圖目錄 圖3.1搖桿軸支座 9 圖4.1 V形塊 33 圖4.2螺旋夾緊機構 34 圖4.3 鏜套 35 圖4.4 夾具體 36 圖5.1 定位機構 40 圖5.2 夾緊加板 41 圖5.3 鏜模（整體） 41 圖5.4 鏜模（剖視） 41 圖5.5 夾具體 42 浙江大學城市學院畢業(yè)論文 表目錄 表目錄 表3.1 各表面加工余量 13 表3.2 各工步加工尺寸 14 浙江大學城市學院畢業(yè)論文 第1章 緒論 第1章 緒論 1.1機制工藝與夾具設計的發(fā)展概況 機械加工工藝是實現產品設計，保證產品質量、節(jié)約能源、降低成本的重要手段，是企業(yè)進行生產準備，計劃調度、加工操作、生產安全、技術檢測和健全勞動組織的重要依據，也是企業(yè)上品種、上質量、上水平，加速產品更新，提高經濟效益的技術保證。［3］ 夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分，不論是傳統(tǒng)制造，還是現代制造系統(tǒng)，夾具都是十分重要的。因此，好的夾具設計可以提高產品勞動生產率，保證和提高加工精度，降低生產成本等，還可以擴大機床的使用范圍，從而使產品在保證精度的前提下提高效率、降低成本。當今激烈的市場競爭和企業(yè)信息化的要求,企業(yè)對夾具的設計及制造提出了更高的要求。 1.2機制工藝與夾具設計相關技術的國內外現狀 現代生產要求企業(yè)制造的產品品種經常更新?lián)Q代，以適應市場激烈競爭，盡管國際生產研究協(xié)會的統(tǒng)計表明中不批，多品種生產的工件已占工件種類數的85%左右。然而目前，一般企業(yè)習慣采用傳統(tǒng)的專用夾具，在一個具有一定生產能力的工廠中約擁有13000~15000套專用夾具。另一方面，在多品種生產的企業(yè)中，約隔4年就要更新80%左右的專用夾具，而夾具的實際磨損量只有15%左右，特別最近年來柔性制造系統(tǒng)（FMS）、數控機床（NC），加工中心（MC）和成組加工（GT）等新技術被應用和推廣，使中小批生產的生產率逐步趨近于大批量生產的水平。 綜上所述，現代生產對夾具提出了如下新的要求： （1）能迅速方便地裝備新產品的投產以縮短生產準備周期； （2）能裝夾一組相似性特征的工件； （3）適用于精密加工的高精度的機床； （4）適用于各種現代化制造技術的新型技術； （5）采用液壓汞站等為動力源的高效夾緊裝置，進一步提高勞動生產率。［6］ 1.3選題意義和關鍵問題 1.3.1 選題的背景 機械制造業(yè)是國民經濟各部門賴以發(fā)展的基礎，是國民經濟的主要支柱，是生產力的主要組成部分。機械制造業(yè)不僅為工業(yè)、農業(yè)、交通運輸業(yè)、科研和國防等部門提供各種生產設備、儀器儀表和工具，而且為制造業(yè)包括機械制造業(yè)本身提供機械制造裝備。機械制造業(yè)的生產能力和制造水平，主要取決于機械制造裝備的先進程度. 機床夾具設計是工藝裝備設計中的一個重要組成部分，是保證產品質量和提高勞動生產率的一項重要技術措施。在設計過程中應深人實際，進行調查研究，吸取國內外的先進技術，制定出合理的設計方案，再進行具體的設計。而夾具的出現可靠地保證加工精度，提高整體工作效率，減輕勞動強度，充分發(fā)揮和擴大機床的工藝性能。［13］ 1.3.2選題意義 本畢業(yè)設計選題：氣門搖桿軸支座加工工藝規(guī)程設計與其夾具設計。屬于機械制造工程學范疇，既需要理論指導，還必須聯(lián)系生產實際.工藝設計是生產車間技術人員最經常的技術工作。工藝是指產品的制造（加工和裝配）方法和手段。工藝過程是指按一定的次序改變生產對象的形狀、相對位置和機械性能等，使其成為產品的過程。零件的加工工藝直接影響零件加工質量、生產效率與生產成本。 就我個人而言通過本次畢業(yè)設計，我能夠提高自己分析問題、解決問題的能力，能夠更深入理解課本知識，并能夠很好的應用到實際工作之中，為以后更好地勝任我的工作崗位打好基礎。 1.3.2關鍵問題 （一）工藝規(guī)程設計中的關鍵問題在于基準的選擇及加工工藝路線的選擇。 （1）基準的選擇 精基準的選擇：氣門搖桿軸支座的下端面既是裝配基準又是設計基準，用它作為精基準，能使加工遵循基準重合的原則，實現V形塊大平面的定位方式。使得工藝路線又遵循“基準統(tǒng)一”的原則，夾緊方案也比較簡單，可靠，操作方便。 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。 （2）制定加工工藝路線 根據各表面加工要求，和各種加工方法能達到的經濟精度，確定各表面及孔的加工方法。因左右兩端面均對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，提高加工精度。 （二）夾具設計中關鍵的問題在于夾具設計中結構方案的構思 夾具設計主要是繪制所需的圖樣，同時制訂有關的技術要求。夾具設計是一種相互關聯(lián)的工作，它涉及到很廣的知識面。對初學者而言，預計夾具結構方案的構思是一個設計難點。構思結構方案需要： （1）確定夾具的類型； （2）定位設計，根據六點定位規(guī)則確定工件的定位方式； （3）確定工件的夾緊方式，選擇合適的夾緊裝置； （4）確定刀具的對刀導向方案，選擇合適的對刀元件或導向元件； （5）確定夾具總體布局和夾具體的結構。［4］ 浙江大學城市學院畢業(yè)論文 致謝 第2章 機械加工工藝與夾具設計概述 2.1 機械加工工藝過程中的基本概念 機械產品的生產過程是指將原材料轉變?yōu)槌善返乃袆趧舆^程。這里所指的成品可以是一臺機器、一個部件，也可以是某種零件。對于機器制造而言，生產過程包括： (1)原材料、半成品和成品的運輸和保存； (2)生產和技術準備工作，如產品的開發(fā)和設計、工藝及工藝裝備的設計與制造、各種生產資料的準備以及生產組織； (3)毛坯制造和處理； (4)零件的機械加工、熱處理及其它表面處理； (5)部件或產品的裝配、檢驗、調試、油漆和包裝等。 由上可知，機械產品的生產過程是相當復雜的。它通過的整個路線稱為工藝路線。 工藝過程是指改變生產對象的形狀、尺寸、相對位置和性質等，使其成為半成品或成品的過程。它是生產過程的一部分。工藝過程可分為毛坯制造、機械加工、熱處理和裝配等工藝過程。 機械加工工藝過程是指用機械加工的方法直接改變毛坯的形狀、尺寸和表面質量，使之成為零件或部件的那部分生產過程，它包括機械加工工藝過程和機器裝配工藝過程。本設計所稱工藝過程均指機械加工工藝過程，以下簡稱為工藝過程。［17］ 2.2機械加工工藝規(guī)程設計的基本準則 工件是個幾何形體，它由一些幾何元素（如點、線、面）所構成。工件上任何一個點、線、面的位置總是要用它與另外一些點、線、面的相互關系（如尺寸距離、平行度、垂直度、同軸度等）來確定。稱將用來確定加工對象上幾何要素間的幾何關系所依據的那些點、線、面為基準。在加工時，用以確定工件在機床上或夾具中正確位置所采用的基準，稱為定位基準。定位基準可分為粗基準和精基準。若選擇未經加工的表面作為定位基準，這種基準被稱為粗基準。若選擇已加工的表面作為定位基準，則這種定位基準稱為精基準。粗基準考慮的重點是如何保證各加工表面有足夠的余量，而精基準考慮的重點是如何減少誤差。粗基準和精基準均有自身的選擇原則: （一）粗基準的選擇原則有： (1)余量均勻原則 (2)相互位置原則 (3)余量足夠原則 (4)選做粗基準的表面應平整，沒有澆口、冒口或飛邊等缺陷，以便可靠定位。 (5)粗基準只能使用一次，重復使用位置誤差大。 （二）精基準的選擇原則有： (1)基準重合原則：定位基準與設計基準重合 (2)基準統(tǒng)一原則：當工件以某一組精基準定位可以較方便的加工其他表面時，盡可能在多數工序中采用此組精基準定位。（選作統(tǒng)一基準的表面，應面積大、精度高，孔以及其他距離較大的幾個面的組合。）如：箱體零件以一面兩孔定位、軸用兩個頂尖孔定位、圓盤類零件用其端面和內孔定位。 (3)自為基準原則：在精加工或光整加工時，要求余量小而均勻時，選擇加工表面自身為基準。 (4)互為基準原則：為了獲得均勻的加工余量或較高的位置精度用。（齒輪加工，淬火后，先以齒面為基準磨內孔、再以孔為基準磨齒面。 選擇好定位基準后，擬定工藝路線是制訂工藝規(guī)程的關鍵一步，它不僅影響零件的加工質量和效率，而且影響設備投資、生產成本、甚至工人的勞動強度。擬定工藝路線時， 一般應遵循以下原則： （1） 先基準面后其它：應首先安排被選作精基準的表面的加工，再以加工出的精基準為定位基準，安排其它表面的加工。該原則還有另外一層意思，是指精加工前應先修一下精基準。例如，精度要求高的軸類零件，第一道加工工序就是以外圓面為粗基準加工兩端面及頂尖孔，再以頂尖孔定位完成各表面的粗加工；精加工開始前首先要修整頂尖孔，以提高軸在精加工時的定位精度，然后再安排各外圓面的精加工。 （2）先粗后精：這是指先安排各表面粗加工，后安排精加工。 （3）先主后次：主要表面一般指零件上的設計基準面和重要工作面。這些表面是決定零件質量的主要因素，對其進行加工是工藝過程的主要內容，因而在確定加工順序時，要首先考慮加工主要表面的工序安排，以保證主要表面的加工精度。在安排好主要表面加工順序后，常常從加工的方便與經濟角度出發(fā)，安排次要表面的加工。例如，圖5.5所示的車床主軸箱體工藝路線，在加工作為定位基準的工藝孔時，可以同時方便地加工出箱體頂面上所有緊固孔，故將這些緊固孔安排在加工工藝孔的工序中進行加工。此外，次要表面和主要表面之間往往有相互位置要求，常常要求在主要表面加工后，以主要表面定位進行加工。 （4）先面后孔：這主要是指箱體和支架類零件的加工而言。一般這類零件上既有平面，又有孔或孔系，這時應先將平面（通常是裝配基準）加工出來，再以平面為基準加工孔或孔系。此外，在毛坯面上鉆孔或鏜孔，容易使鉆頭引偏或打刀。此時也應先加工面，再加工孔，以避免上述情況的發(fā)生。 2.3機床夾具概述 機床夾具是在金屬切削機床上裝夾工件所使用的輔助工藝裝備，它可以準確的確定工件與刀具的相對位置，實現對工件的準確定位和夾緊在現代生產中，機床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著工件的加工精度、勞動生產率和產品的制造成本等，故機床夾具設計在企業(yè)的產品設計和制造以及生產技術準備中占有極其重要的地位。其的作用有： （1）縮短輔助時間，提高勞動生產率； （2）易于保證加工精度，并使加工精度穩(wěn)定； （3）擴大機床的工藝范圍，實現一機多能； (4) 降低對工人的技術要求和減輕工人的勞動強度。 2.4　工件在夾具中的定位 工件的定位：指工件在機床或夾具中取得一個正確的加工位置的過程。定位的目的是使工件在夾具中相對于機床、刀具占有確定的正確位置，并且應用夾具定位工件，還能使同一批工件在夾具中的加工位置一致性好。 在機械加工中，通過用一定規(guī)律分布的六個支承點來限制工件的六個自由度，使工件在機床或夾具中的位置完全確定，稱為工件的“六點定位原理。即工件在空間具有六個自由度，即沿x、y、z三個直角坐標軸方向的移動自由度和繞這三個坐標軸的轉動自由度 。因此，要完全確定工件的位置，就必須消除這六個自由度，通常用六個支承點（即定位元件）來限制工件的六個自由度，其中每一個支承點限制相應的一個自由度。 工件的定位表面有各種形式，如平面、外圓、內孔等，對于這些表面，總是采用一定結構的定位元件。常見的定位方法有如下幾種： （1）工件以平面定位：在機械加工中，利用工件上的一個或幾個平面作為定位基面來定位工件的方式，稱為平面定位。 定位元件有固定支承、可調支承和自位支承。 （2）工件以圓孔定位：?有些工件，如套筒、法蘭盤、撥叉等以孔作為定位基準，此時采用的定位元件有定位銷、定位心軸等。 （3）工件以外圓柱面定位：工件以外圓柱面定位在生產中是常見的，如軸套類零件等。常用的定位元件有V形塊、定位套、半圓定位座。 （4）工件以組合表面定位：實際加工過程中，工件往往是以幾個表面同時定位的，稱為“組合表面定位”。［10］ 2.5工件在夾具中的夾緊 （一）夾緊裝置的組成 機械加工過程中，工件會受到切削力、離心力、重力、慣性力等的作用，在這些外力作用下，為了使工件仍能在夾具中保持已由定位元件所確定的加工位置，而不致發(fā)生振動或位移，保證加工質量和生產安全，一般夾具結構中都必須設置夾緊裝置將工件可靠夾牢。夾緊主要由以下三部分組成： （1）力源裝置 所產生的力稱為原始力，如氣動、液動、電動等。 （2）中間傳力機構 介于力源和夾緊元件之間傳遞力的機構，在傳遞力的過程中，它能夠改變作用力的方向和大小，起增力作用；還能使夾緊實現自鎖，保證力源提供的原始力消失后，仍能可靠地夾緊工件，這對手動夾緊尤為重要 （3）夾緊元件 夾緊裝置的最終執(zhí)行件，與工件直接接觸完成夾緊作用。 （二）夾緊裝置的基本 要求夾緊裝置的具體組成并非一成不變，須根據工件的加工要求、安裝方法和生產規(guī)模等條件來確定。但無論其組成如何，都必須滿足以下基本要求： （1）夾緊時應保持工件定位后所占據的正確位置。 （2）夾緊力大小要適當。夾緊機構既要保證工件在加工過程中不產生松動或振動。同時，又不得產生過大的夾緊變形和表面損傷。 （3）夾緊機構的自動化程度和復雜程度應和工件的生產規(guī)模相適應，并有良好的結構工藝性，盡可能采用標準化元件。 （4）夾緊動作要迅速、可靠，且操作要方便、省力、安全。［17］ （三）常用夾緊機構 夾具中常用的夾緊裝置有楔塊,螺旋,偏心輪等,它們都是根據斜面夾緊原理而夾緊工件的。 （1）楔塊夾緊裝置是最基本的夾緊裝置形式之一,其他夾緊裝置均是它的變形。它主要用于增大夾緊力或改變夾緊力方向。楔塊夾緊裝置具有自鎖性 ，斜楔能改變夾緊作用力方向，但是其夾緊行程小，效率低，適用范圍于機動夾緊裝置中 （2）螺旋夾緊裝置結構簡單,制造容易,夾緊可靠但是夾緊動作慢,效率低，適用于手動夾緊裝置。 （3）偏心夾緊裝置也是由楔塊夾緊裝的一種變形. 偏心夾緊與螺旋夾緊相比,夾緊行程小,夾緊力小,自鎖能力差,但夾緊迅速,結構緊湊,所以常用與切削力不大,振動較小的的場合,常與其他夾緊元件聯(lián)合使用。 （4）定心夾緊結構是一種利用定位夾緊元件等速移動或彈性變形來保證工件準確定心或對中的裝置.使工件的定位和夾緊過程同時完成,而定位元件與夾緊元件合二為一。［17］ 第3章 搖桿軸支座機械加工工藝規(guī)程設計 3.1零件的圖紙與工藝分析 3.1.1零件的作用 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合部孔裝搖桿軸，軸上兩端各裝一進氣門搖桿，搖桿座通過兩個孔用M12螺桿與汽缸蓋相連，3mm軸向槽用于鎖緊搖桿軸，使之不轉動。其零件圖如下圖： 圖3.1 搖桿軸支座 3.1.2零件的工藝分析 由圖3.1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-孔和以及3mm軸向槽的加工孔的尺寸精度以及下端面0.05的平面度與左右兩端面孔的尺寸精度，直接影響到進氣孔與排氣門的傳動精度及密封，2—孔的尺寸精度，以上下兩端面的平行度0.055。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，最后加工孔時以下端面為定位基準，以保證孔軸相對下端面的位置精度。由參考文獻（1）中有關孔的加工的經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構的工藝性也是可行的。 3.2工藝規(guī)程定性設計 3.2.2生產類型與毛坯制造方法的確定 根據零件材料確定毛坯為鑄件，已知零件的生產綱領為1000件/年，通過計算，該零件質量約為3Kg，由<<機械加工工藝手冊>>表1—4、表1—3可知，其生產類型為成批生產，毛坯的鑄造方法選用砂型機器造型。此外，為消除殘余應力，鑄造后安排人工時效處理。由<<機械加工工藝手冊>>2—12可知該種鑄造公差等級為CT10~11，MA-H級。 3.2.3定位基準的選擇 精基準的選擇：氣門搖桿軸支座的下端面既是裝配基準又是設計基準，用它作為精基準，能使加工遵循基準重合的原則?？准白笥覂啥嗣娑疾捎玫酌孀龌鶞?，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。 粗基準的選擇：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。 3.2.4工藝路線的擬定 根據各表面加工要求，和各種加工方法能達到的經濟精度，確定各表面及孔的加工方法如下： 上下端面：粗銑—精銑 左右端面：粗銑—精銑 端面：粗銑—精銑 2-孔：鉆孔 3mm 軸向槽—精銑 孔：鉆孔—粗鏜—精鏜 因左右兩端面均對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，提高加工精度。根據先面后孔原則，將上端面下端面的粗銑放在前面，左右端面上孔放后面加工。初步擬訂以下兩個加工路線方案 加工路線方案（一） 工序號 工序內容 05# 鑄造 10# 時效 15# 涂漆 25# 車上端面 30# 銑下端面 35# 鉆兩通孔 40# 銑左右端面 45# 鉆通孔 50# 鏜孔 55# 軸向槽 60# 銑檢驗 65# 入庫 （二）以V形塊定位的加工路線方案 工序號 工序內容 05# 鑄造 10# 時效 15# 涂漆 25# 粗銑下端面 30# 粗銑上端面 35# 粗銑左右端面 45# 鉆兩通孔 50# 精銑下端面 55# 精銑上端面 60# 精銑左右端面 65# 鉆孔 65# 鏜孔 70# 銑軸向槽 75# 入庫 上述兩個方案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。 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，車削中出現斷續(xù)切削容易引起工藝系統(tǒng)的震動，故應當選擇銑削加工。 因為在零件圖紙中要求左右端面的跳動度為0.06，所以需要同時銑削左右端面，保證兩端的平行度。 工序30#應在工序25#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—?13通孔加工精度的影響。綜上所述選擇方案二。 最后確定的工件加工工序如下： 序號 工序內容 定位基準 05# 鑄造 10# 時效 15# 涂漆 20# 粗銑下端面 上端面（3）+左右端（3） 25# 粗銑上端面 下端面（3）+左右端（3） 30# 粗左右端面（同時，不準調頭） 下端面(3)+ 外圓柱面 35# 鉆兩通孔￠13 下端面(3)+ 外圓柱面 40# 精銑下端面 上端面（3）+左右端（3） 45# 精銑上端面 下端面（3）+左右端（3） 50# 精銑左右端面（同時，不準調頭） 下端面(3)+ 外圓柱面 55# 鉆通孔?18 下端面(3)+ 外圓柱面 60# 鏜孔到?20 下端面(3)+ 外圓柱面 65# 粗-精銑軸向槽 下端面(3)+ 外圓柱面 70# 入庫 3.3工藝規(guī)程定量設計 3.3.1機械加工余量、工藝尺寸及毛坯尺寸的確定 因工件的生產類型為成批生產，毛的鑄造方法選用砂型機器造型。根據<<機械加工工藝手冊>>表2.3-12確定各表面的加工余量如下表所示： 表3.1 各表面加工余量 加工表面 基本尺寸 加工余量等級 加工余量數值 說明 上端面 48 H 4 單側加工 下端面 50 H 3 單側加工 左端面 35 H 3 單側加工 右端面 35 H 3 單側加工 3.3.2切削余量及基本工時的確定 （一） 機械加工余量確定 根據文獻（1）可知計算底面加工余量公式如下。 式中 ： e ——余量值； ——鑄件的最大尺寸； ——加工表面最大尺寸； C ——系數 根據<<機械加工工藝手冊>>表3-12查表得出各個加工面得加工余量。 經查<<機械加工工藝手冊>>表3—12可得，銑削上端面的加工余量為4，又由零件對上頂端表面的表面精度RA=12.5可知，粗銑的銑削余量為4。底面銑削余量為3，粗銑的銑削余量為2，銑余量1，精銑后公差登記為IT7～IT8。左右端面的銑削余量為3，粗銑的銑削余量為2，精銑余量1，精銑后公差登記為IT7～ＩＴ８，根據<<機械加工工藝手冊>>表3—12確定余量2。工序40粗鏜?18工序。粗鏜余量表3-83取粗鏜為1.8，粗鏜切削余量為0.2,鉸孔后尺寸為20H8,各工步余量和工序尺寸公差列于下表 表3.2 各工步加工尺寸 加工表面 加工方法 余量 公差等級 工序尺寸及公差 粗鏜 ___ 精鏜 （二）確定切削用量及基本工 工序20#：粗銑下端面 (1)加工條件 工件材料：HT200,=170~240MPa，鑄造;工件尺寸：=13，l=36; 加工要求：粗銑上端面加工余量4 機床：X51立式銑床；刀具：立銑刀。 銑削寬度ae≤90,深度ap≤6,齒數z=12,故根據《機械制造工藝設計簡明手冊》表3.1，取刀具直徑d0=80。根據《切削用量手冊后》表3.16，選擇刀具前角γ0＝0°后角α0＝16，副后角α0’=8°，刃傾角：λs=－10°,主偏角Kr=60°,過渡刃Krε=30°,副偏角Kr’=5°。 (2)切削用量 1）確定切削深度ap 根據手冊等，選擇ap=1.15，兩次走刀即可完成。 2）確定每齒進給量fz 由于本工序為粗加工，尺寸精度和表面質量可不考慮，從而可采用不對稱端機床功率為4.5kw（據《簡明手冊》表4.2-35，X51立式銑床）選擇： fz=83.9mm/min。 3）確定刀具壽命及磨鈍標準 根據《切削手冊》表3.7，銑刀刀齒后刀面最大磨損量為1.5mm；由于銑刀直d0=80，故刀具使用壽命T=180min（據《簡明手冊》表3.8）。 4）計算切削速度vc和每分鐘進給量vf 根據《切削手冊》表3.16，當d0=80，Z=12，ap≤7.5，fz≤0.18mm/z時，vt=98m/min,nt=250r/min,vft=471mm/min。各修正系數為：kMV= 1.0，kSV= 0.8。 切削速度計算公式為： 其中 ，，，，，，，，，，，， 將以上數據代入公式： 確定機床主軸轉速： 。 根據《簡明手冊》表4.2-36，選擇,因此，實際進給量和每分鐘進給量為： = 5)校驗機床功率 根據《切削手冊》表3.24，近似為,根據機床使用說明書，主軸允許功率。 故校驗合格。最終確定: 6)計算基本工時 ， 查《切削手冊》表3. 26，入切量及超切量為：則： 工序25# 粗銑上端面： 刀具，機床與上到工序相同，得出 , 工序30# 粗銑左右端面：同時粗銑左右端面，圓盤銑刀一次加工完成不準調頭 計算切削用量： =2 由 《機械加工工藝手冊》表15.53可知： 由《切削用量手冊》表9.4-8可知： 各系數為 所以有 取 所以實際切削速度： 確定主軸轉速： 切削工時： 工序35# 鉆孔 查《機械制造工藝設計手冊》表3-38，取 查《機械制造工藝設計手冊》表3-42，取 查表《機械制造工藝設計簡明手冊》4.2-15，機床為Z525，選擇轉速 實際切削速度： v== 切削工時帶入公式： 工序40# 精銑下端面與工序5#相同。 工序45# 精銑上端面與工序10#相同. 工序50# 精銑左右端面與工序15#相同 工序55# 鉆通孔?18，工序步驟與工序20#相同，代入數據得出結果: , 工序60# 鏜孔到?20 因精鏜與粗鏜的定位的下底面與V型塊，精鏜后工序尺寸為20.02±0.08，與下底面的位置精度為0.05,與左右端面的位置精度為0.06, 且定位夾、緊時基準重合，故不需保證。0.06跳動公差由機床保證。 粗鏜孔時因余量為1.9,故, 查《機械制造工藝設計手冊》2-8 取進給量為 故實際切削速度為： 此時作臺每分鐘進給量應為： 計算切削基本工時： 工序65# 銑槽： 加工條件：機床：x6132臥式銑.床. 刀具：直齒三面刃銑刀其中 , 計算切削用量： 由《機械加工工藝手冊》表15-53，表15-55可知： 確定主軸轉速： 切削工時： 3.4 搖桿軸支座機械加工工藝過程 3.4.1搖桿軸支座機械加工工藝過程卡 3.4.2搖桿軸支座機械加工工序卡 第4章 搖桿軸支座專用鏜孔夾具設計 4.1鏜夾具的結構形式與設計要點。 4.1.1鏜床夾具的典型結構形式 鏜床夾具又稱為鏜模，主要用于加工箱體或支座類零件上的精密孔和孔系。主要由鏜模底座、支架、鏜套、鏜桿及必要的定位和夾緊裝置組成。鏜床夾具的種類按導向支架的布置形式分為雙支承鏜模、單支承鏜模和無支承鏜模. （1）前后雙支承鏜模； （2）無支承鏜床夾具。 4.1.2鏜床夾具的設計要點 (1) 導引方式及導向支架 鏜桿的引導方式分為單、雙支承引導。 單支承時，鏜桿與機床主軸采用剛性連接，主軸回轉精度影響鏜孔精度，故適于小孔和短孔的加工。 雙支承時，鏜桿和機床主軸采用浮動聯(lián)接。所鏜孔的位置精度取決于模兩導向孔的位置精度，而與機床主軸精度無關。 鏜模導向支架主要用來安裝鏜套和承受切削力。因要求其有足夠的剛性及穩(wěn)定性，故在結構上一般應有較大的安裝基面和必要的加強筋；而且支架上不允許安裝夾緊機構來承受夾緊反力，以免支架變形而破壞精度。 (2) 鏜套 鏜套的結構形式和精度直接影響被加工孔的精度。常用的鏜套有： ①固定式鏜套 固定式鏜套外形尺寸小，結構簡單，導向精度高，但鏜桿在鏜套內一邊回轉，一邊作軸向移動，鏜套易磨損，故只適用于低速鏜孔。 ②回轉式鏜套 隨鏜桿一起轉動，與鏜桿之間只有相對移動而無相對轉動的鏜套。這種鏜套大大減少了磨損，也不會因摩擦發(fā)熱而“卡死”。因此，它適合于高速鏜孔。 (3) 鏜桿和浮動接頭 鏜桿是鏜模中一個重要部分。鏜桿直徑d及長度主要是根據所鏜孔的直徑D及刀具截面尺寸B×B來確定。鏜桿直徑d應盡可能大，其雙導引部分的L/d≤10為宜；而懸伸部分的L/d≤4～5，以使其有足夠的剛度來保證加工精度。用于固定鏜套的鏜桿引進結構有整體式和鑲條式兩種。 當雙支承鏜模鏜孔時，鏜桿與機床主軸通過浮動接頭而浮動連接。 4.2搖桿軸支座專用鏜孔夾具總體結構方案 該孔的設計基準為下端面，故以下端平面做定位基準，實現“基準重合”原則；另加兩Ｖ形塊從前后兩方向實現對R10的外圓柱面進行夾緊，從對工件的結構形狀分析， 若工件以下端面朝下放置在支承板上，定位夾緊就比較穩(wěn)定，可靠，也容易實現。工件以下端面在夾具上定位，限制了三個自由度，其余三個自由度也必須限制。用哪種方案合理呢？ 方案1　在2-孔內插入一現邊銷限制一個移動自由度，再以兩孔的另一個孔內側面用兩個支承釘限制一個移動自由度和一個轉動自由度。這種定位方案從定位原理上分析是合理的，夾具結構也簡單。但由于孔和其內側面均不規(guī)定其精密度，又因結構原因，夾緊力不宜施加在這樣的定位元件上，故工件定位面和定位元件之間很可能會接觸不好，使定位不穩(wěn)定。這個方案不宜采用。 方案2　用兩個Ｖ形塊夾緊前后兩外圓柱面，用兩鉸鏈壓板壓在工件的下端，這樣就限制了兩個移動自由度和一個轉動自由度，這種方案定位可靠，可實現完全定位。 4.3定位元件與夾緊裝置的設計 4.3.1 定位元件 定位元件是用來確定工件正確位置的元件。被加工工件的定位基面與夾具定位元件直接接觸或相配合。工件定位方式不同，夾具定位元件的結構形式也不同，V形塊定位，工件的定位基準始終在V型塊兩定位面的對稱中心平面內，對中性好，能使工件的定位基準軸線在V形塊兩斜面的對稱平面上，而不受定位基準直徑誤差的影響，其次V形塊定位安裝方便。本設計中采用兩個Ｖ形塊（圖4.1）夾緊前后兩外圓柱面，用壓板壓在工件的下端，這樣就限制了兩個移動自由度和一個轉動自由度。其次設計中，采用了定位塊保證工件在加工時，螺桿和工件不會偏移。 1-v形塊 2-支座 圖4.1 v形塊 4.2.2夾緊裝置的設計 夾緊裝置是使工件在外力作用下仍能保持其正確定位位置的裝置。本設計采用的夾緊裝置是一對螺旋壓板夾緊機構。螺旋夾緊機構具有結構簡單、制造容易、自鎖性能好、夾緊可靠，是手動夾緊中常用的一種夾緊機構 。其結構如圖4.2所示 1-螺桿 2 圓銷柱 3-大頭螺栓 圖4.2 螺旋夾緊機構 4.4鏜模與夾具體的設計 (1)鏜模的設計 ①鏜套 本設計鏜套采用軸承外滾式鏜套，作用：回轉精度低，但是剛性好，適合適合轉速高的粗加工和精加工。其與鏜桿的配合主要采用H7/h6/h5。精加工時，鏜套內孔的圓度公差取被加工孔的圓度公差的1/6或者1/5。鏜套內外圓的同軸度一般小于0.005～0.01。如圖4.3所示，滾動軸承外滾式回轉鏜套，鏜套2支承在兩個滾動軸承上，軸承安裝在鏜模支架 1的軸承孔中，軸承孔的兩端用軸承端蓋3封住。這種鏜套采用標準滾動軸承，所以設計、制造和維修方便，鏜桿轉速高，一般摩擦面線速度 v＞ 0.4m/s 。但徑向尺寸較大，回轉精度受軸承精度影響。可采用滾針軸承以減小徑向尺寸，采用高精度軸承提高回轉精度。 1-鏜模支架 2-鏜套 3-軸承套 圖4.3 鏜套 ②鏜桿 鏜桿的直徑按經驗公式一般去d=（0.7～0.8）D，一般應大于25，不得小于15。同根鏜桿的直徑應相同，便于制造和保證加工加工精度。 主要的技術參數： 導向部分的圓度和圓柱度的公差為其直徑的1/2； 鏜桿的同軸度在500內為0.01； 鏜桿的傳動銷孔軸線和鏜桿軸線的垂直度和位置度均小于0.01； 導向部分的表面粗糙度R一般在0.8～0.4，刀孔的表面粗糙度在0.4.[17] (2)夾具體 夾具體是用于連接夾具各元件及裝置,使其成為一個整體的基礎件,并與機床有關部位連接,以確定夾具相對于機床的位置. 其在設計時應滿足以下基本要求: ①應有足夠的強度和剛度保證在加工過程中, 夾具體在夾緊力,切削力等外力作用下,不至于產生不允許的變形和震動. ②結構應簡單,具有良好工藝性. 在保證強度和剛度條件下,力求結構簡單,體積小,重量輕,以便于操作. ③尺寸要穩(wěn)定.對于鑄造夾具體,要進行時效處理,以消除內應力.保證夾具體加工尺寸的穩(wěn)定. ④便于排屑為防止加工中切削聚積在一起定位元件工作表面或其他裝置中,而影響工件的正確定位和夾具的 正常工作,在設計夾具體時,要考慮切削的排除問題. 選擇夾具體毛坯結構時,應以結構合理性,工藝性,經濟性,標準化的可能性以及工廠的具體條件為依據綜合考慮.其夾具體設計見附圖4.4。 圖4.4夾具體 4.5夾具工作能力的計算 （1）計算切削力與夾緊力的計算及螺桿的直徑： 根據《機床夾具設計手冊》表5-37 查表可知： 根據《機床夾具設計手冊》表2-4-8 取取 在計算切削力時，必須考慮安全系數 式中： 基本安全系數；取1.4 加工性質系數；取0.9 刀具鈍化系數；取0.9 斷續(xù)切削系數；取1.0 安全系數在夾緊力與切削力方向相反后時： 由《機床夾具設計手冊》表1-2-11緊力與切削力方向相反，實際所需夾緊力與切削力之間的關系。安全系數在夾緊力與切N削力方向相反后時，由前面的計算可知 由《機床夾具設計手冊》表1-24，從強度考慮，用一個M10的螺柱完全可以滿足要求，M10的許應夾緊為3924N，所以螺桿直徑為d=10。 （2）定位精度分析 ?20孔的精加工是在一次裝夾下完成的，具體采用的是前后支撐引導的夾具機構，機床與鏜桿之間所采用的是浮動連接，故機床主軸振動可略不計，?20孔的加工精度主要由鏜模來保證。因為孔的軸線與底面的平行度要求為0.05。故兩鏜模裝配后同軸度要求應小于0.05，其最大間隙為 被加工孔的長度為 ,取兩孔同軸度誤差為 則 所以 因為 ， 由以上計算可知夾具能滿足零件加工精度的要求 4.6使用操作說明 夾具的操作：該夾具是用于精加工的，裝配完成后，安裝在鏜床工作臺上，。安裝后要檢查安裝是否存在誤差，如有應設法消除，以免造成加工誤差。安裝工件時，將工件放置底板上，后順時針旋轉搖柄，旋進V形塊夾緊工件。后壓板壓住工件下端，旋緊螺桿螺母。鏜桿通過鏜套和工件已鉆好的18孔，從另一鏜套出。鏜刀沿鏜桿加工工件。加工完成后，退出鏜刀，退出鏜桿。松開螺母螺桿。搖柄逆時針旋出后取出工件。 第5章 搖桿軸支座專用鏜孔夾具零件三維模 5.1應用軟件NX4.0簡介 NX4.0是目前市場上功能極致的產品設計工具。它不但擁有現今cad/cam軟件中功能最強大的parasolid實體建模核心技術，更提供高效能的曲面建構能力，能夠完成最復雜的造形設計。NX4.0提供工業(yè)標準之人機接口，不但易學易用，更有無限次數的undo功能、方便好用的彈出窗口指令、快速圖像操作說明、自定操作功能指令及中文化操作接口等特色，并且擁有一個強固的檔案轉換工具，能轉換各種不同cad應用軟件的圖文件，以重復使用原有資料。該軟件具有以下特點： l）具有統(tǒng)一的數據庫，真正實現了CAD/CAE/CAM等各模塊之間的無數據 交 換的自由切換，可實施并行工程。 2）采用復合建模技術，可將實體建模、曲面建模、線框建模、顯示幾何建模與參數化建模融為一體。 3）用基于特征（如孔、凸臺、型膠、槽溝、倒角等）的建模和編輯方法作為實體造型基礎，形象直觀，類似于工程師傳統(tǒng)的設計辦法，并能用參數驅動。 4）曲面設計采用非均勻有理B樣條作基礎，可用多種方法生成復雜的曲面，特別適合于汽車外形設計、汽輪機葉片設計等復雜曲面造型。 5）出圖功能強，可十分方便地從三維實體模型直接生成二維工程圖。能按ISO標準和國標標注尺寸、形位公差和漢字說明等。并能直接對實體做旋轉剖、階梯剖和軸測圖挖切生成各種剖視圖，增強了繪制工程圖的實用性。 6）以Parasolid為實體建模核心，實體造型功能處于領先地位。目前著名CAD/CAE/CAM軟件均以此作為實體造型基礎。 7）提供了界面良好的二次開發(fā)工具GRIP（GRAPHICAL INTERACTIVE PROGRAMING）和UFUNC（USER FUNCTION），并能通過高級語言接口，使UG的圖形功能與高級語言的計算功能緊密結合起來。 8）具有良好的用戶介面，絕大多數功能都可通過圖標實現；進行對象操作時，具有自動推理功能；同時，在每個操作步驟中，都有相應的提示信息，便于用戶做出正確的選擇。［12］ 5.2 NX4.0構造零件的基本途徑 NX4.0主要由5個模塊組成，即交互工藝參數輸入模塊、刀具軌跡生成模塊、刀具軌跡編輯模塊、三維加工動態(tài)仿真模塊和后置處理模塊，下面對這5個模塊作簡單的介紹。 （1）交互工藝參數輸入模塊。通過人機交互的方式，用對話框和過程向導的形式輸入刀具、夾具、編程原點、毛坯和零件等工藝參數。 （2）刀具軌跡生成模塊。具有非常豐富的刀具軌跡生成方法，主要包括銑削（2.5軸～5軸）、車削、線切割等加工方法。 （3）刀具軌跡編輯模塊。刀具軌跡編輯器可用于觀察刀具的運動軌跡，并提供延伸、縮短和修改刀具軌跡的功能。同時，能夠通過控制圖形和文本的信息編輯刀軌。 （4）三維加工動態(tài)仿真模塊。是一個無須利用機床、成本低、高效率的測試NC加工的方法?？梢詸z驗刀具與零件和夾具是否發(fā)生碰撞、是否過切以及加工余量分布等情況，以便在編程過程中及時解決。 （5）后處理模塊。包括一個通用的后置處理器（GPM），用戶可以方便地建立用戶定制的后置處理。通過使用加工數據文件生成器（MDFG），一系列交互選項提示用戶選擇定義特定機床和控制器特性的參數，包括控制器和機床規(guī)格與類型、插補方式、標準循環(huán)等。 5.3主要零件的三維建模 5.3.1定位元件零件 圖 5.1 夾緊裝置 5.3.2夾緊機構零件 圖 5.2夾緊機構壓板 5.3.3鏜模零件 圖5.3 鏜套支架（整體） 圖5.4 鏜套支架（剖視） 5.3.4夾具體零件 圖5.5夾具體 結 論 本次設計是在完成大學學習后進行的一次設計，是對所學的工程圖學，機械設計，機械制造工程學，機械幾何精度設計等大學課程的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練，能夠使我們的知識掌握更牢，并能提升我們分析問題，解決問題的能力。 作為機械制造專業(yè)的學生，最基本也是最實用的就是機械加工工藝規(guī)程的制定和工裝夾具的設計。通過畢業(yè)設計，我更為深入的掌握了機械加工工藝規(guī)程的設計和工裝夾具設計的基本步驟和方法。 本畢業(yè)設計在搖桿軸支座工藝規(guī)程設計過程中，詳細的分析了搖桿軸支座的加工工藝，通過工藝方案的比較與分析選擇得到了符合技術要求的工序，形成了機械加工工藝過程卡和機械加工工序卡。本畢業(yè)設計的夾具設計是搖桿軸支座孔專用鏜夾具設計。在夾具的設計過程中完成了鏜孔夾具總體結構方案，定位元件與夾緊裝置的設計，鏜模與夾具體的設計，以及繪制裝配圖，零件圖和主要零件的三維造型。 通過設計對所學各課程的一次深入的綜合性的總復習，通過本次畢業(yè)設計，使我在各個方面都有了很大的提高，具體地表現在以下幾個方面： （1）對大學四年所學到的東西進行了歸納總結，進一步完善了自己的知識結構。 （2）對所學習知識點進行查漏補缺，并了解學習了新的知識，開闊了視野，拓寬了自己的知識面。同時培養(yǎng)個人一定的創(chuàng)新思維。 （3）利用理論知識解決實際問題的能力得到了提高，為以后正確解決工作和學習中的問題打下了堅實的基礎。 （4）學會了充分地利用網絡資源查閱相關資料，以及借助前人的研究成果尋求解決問題的思維方法，對新信息和新知識及時做筆記。 （5）敢于面對困難，同時也懂得了互助合作的重要性。 （6）提升了我獨立分析問題，解決問題的能力，對我以后在工作中起到相當大的作用，對我們畢業(yè)生來說是一次相當大的鍛煉。 參考文獻 [1] .唐耀紅．面向大規(guī)模定制的計算機輔助夾具設計研究 [J]．機械與電子．2005(8):17-20 [2]. 楊友才．計算機輔助機械制造工藝設計研究[J]．中國科技信息．2005（7）：14-15. 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