銑氣門(mén)搖臂軸支座Φ18mm孔兩端面的銑床夾具設(shè)計(jì)【5張CAD圖紙+說(shuō)明書(shū)】,5張CAD圖紙+說(shuō)明書(shū),氣門(mén),搖臂,支座,18,mm,端面,銑床,夾具,設(shè)計(jì),CAD,圖紙,說(shuō)明書(shū)
機(jī)電工程學(xué)院課程設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)
前言
機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)是我們進(jìn)行畢業(yè)設(shè)計(jì)之前對(duì)所學(xué)課程的一次深入的綜合性復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練，因此，它在我們四年的大學(xué)生活中占有重要的地位。
本次課程設(shè)計(jì)是我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課、技術(shù)基礎(chǔ)課以及大部分專業(yè)課之后進(jìn)行的，它一方面要求學(xué)生通過(guò)設(shè)計(jì)能獲得綜合運(yùn)用過(guò)去所學(xué)過(guò)的全部課程進(jìn)行工藝及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本能力。通過(guò)本次設(shè)計(jì)，我們可以在下述各方面得到訓(xùn)練：
1．能熟練運(yùn)用機(jī)械制造技術(shù)課程中的基本理論以及在生產(chǎn)實(shí)習(xí)中學(xué)到的實(shí)踐知識(shí)，正確地解決一個(gè)零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問(wèn)題，保證零件的加工質(zhì)量。
2．提高結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)能力。通過(guò)設(shè)計(jì)夾具的訓(xùn)練，我們應(yīng)當(dāng)獲得根據(jù)被加工零件的加工要求，設(shè)計(jì)出高效、省力、經(jīng)濟(jì)合理而能保證加工質(zhì)量的夾具的能力。
3．學(xué)會(huì)使用手冊(cè)及圖表資料。掌握與本設(shè)計(jì)有關(guān)的各種資料的名稱和出處，能夠做到熟練運(yùn)用。
由于能力有限，本次設(shè)計(jì)尚有許多不足之處，懇請(qǐng)各位老師和同學(xué)給予指教。
摘要
本套夾具是為加工（銑削）1105柴油機(jī)中氣門(mén)搖臂軸支座上mm孔兩端面而設(shè)計(jì)的。鑒于兩端面的精度及工作要求，采用臥式雙面組合銑床進(jìn)行加工，本套夾具正是配合該種銑床使用。
夾具中的定位與夾緊方案是采用一根特殊的定位銷，定位銷中間是一塊圓形支撐板，它可以限制氣門(mén)搖臂軸支座中A面上的3個(gè)自由度。定位銷插入φ11孔，又可以限制2個(gè)自由度，剩下1個(gè)自由度用一個(gè)固定在夾具體上的防轉(zhuǎn)銷來(lái)限制，這樣工件被完全固定，既沒(méi)有出現(xiàn)欠定位，也無(wú)過(guò)定位現(xiàn)象。最后，定位銷上端用夾緊螺母（M8）將工件夾緊，下端用兩個(gè)M8螺母將工件固定在夾具體上。為保證兩端面同軸度并提高工作效率，按工序集中原則，需將兩端面同時(shí)銑削，因此在工件左側(cè)安裝兩個(gè)背靠背的對(duì)刀塊，使兩把刀具同時(shí)對(duì)刀，對(duì)刀塊工作面與定位銷的位置精度以及各種形位公差必須按設(shè)計(jì)要求得到保證，這樣才能保證零件的合格率。
關(guān)鍵詞：定位銷；對(duì)刀塊；定位；夾緊
目 錄
一 零件的分析 1
（一）零件的作用 1
（二）零件的工藝分析 1
二 工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 2
（一）確定毛坯的制造形式 2
（二）基面的選擇 2
（三）定位與夾緊方案 3
（四）制定工藝路線 3
（五）選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具 4
（六）加工工序設(shè)計(jì) 5
三 夾具設(shè)計(jì) 13
（一）零件本工序的加工要求分析 13
（二）擬定定位方案和選擇定位元件 14
（三）定位誤差計(jì)算 14
（四）確定夾緊方案 14
（五）確定對(duì)刀裝置 14
（六）夾具精度分析和計(jì)算 15
四 設(shè)計(jì)小結(jié) 17
參考文獻(xiàn) 19
一 零件的分析
（一）零件的作用
題目所給定的零件（見(jiàn)圖1）是1105柴油機(jī)中搖臂座結(jié)合部的氣門(mén)搖臂軸支座。mm孔裝搖臂軸，軸上兩端各裝一進(jìn)、排氣門(mén)搖臂。mm孔內(nèi)裝一減壓軸，用于降低氣缸內(nèi)壓力，便于起動(dòng)柴油機(jī)。兩孔間距該為56±0.05mm，可保證減壓軸在搖臂上打開(kāi)氣門(mén)，實(shí)現(xiàn)減壓。零件通過(guò)φ11mm孔用M10螺桿與氣缸蓋相連。
圖1 氣門(mén)搖臂軸支座
（二）零件的工藝分析
該零件上的主要加工面為mm，mm，mm孔以及各孔兩端面。
mm孔的尺寸精度，與A面的平行度為0.05mm,兩端面對(duì)孔中心線的圓跳動(dòng)為0.1mm，直接影響搖臂軸對(duì)A面的平行度，以及進(jìn)排氣門(mén)搖臂的同軸度。因此，在加工它們時(shí)，最好能在一次裝夾下將兩端面同時(shí)加工出來(lái)。
mm孔的尺寸精度，與A面的平行度為0.05mm,直接影響減壓軸與A面的平行度。該孔與mm間距尺寸精度為56±0.05mm，直接影響減壓軸在搖臂上打開(kāi)氣門(mén)。
由參考文獻(xiàn)[1]中有關(guān)面和孔的經(jīng)濟(jì)精度及機(jī)床能達(dá)到的位置精度可知，上述技術(shù)要求是可以達(dá)到的，零件的結(jié)構(gòu)工藝性也是可行的。
二 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
（一）確定毛坯的制造形式
根據(jù)零件材料確定毛坯為鑄件。由題目知零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)為1萬(wàn)件/年。由參考文獻(xiàn)[2]表1-4、表1-3可知，其生產(chǎn)類型為大批生產(chǎn)，毛坯的鑄造方法選用砂型機(jī)器造型。零件有肋板結(jié)構(gòu)，故需要挖砂造型。此外，為消除殘余應(yīng)力，鑄造后應(yīng)安排人工時(shí)效。
由參考文獻(xiàn)[3]表2.3-6可知，該種鑄件的尺寸公差等級(jí)為IT8-10級(jí)，加工余量等級(jí)MA為G級(jí)。故取IT為10級(jí)，MA為G級(jí)。
（二）基面的選擇
1．精基準(zhǔn)的選擇：氣門(mén)搖臂軸支座的A面和mm孔是設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，用它們做精基準(zhǔn)，其余各面和孔的加工也能用它定位，這樣使工藝路線遵循了“基準(zhǔn)統(tǒng)一”的原則。此外，A面的面積較大，定位比較穩(wěn)定，夾緊方案也比較簡(jiǎn)單、可靠，操作方便。
2．粗基準(zhǔn)的選擇：考慮到以下幾點(diǎn)要求，選擇mm孔上端面，以及mm和mm兩端面為粗基準(zhǔn)，第一，在保證各加工面均有余量的前提下，使重要孔的加工余量盡量均勻；第二，保證裝入各孔的零件定位準(zhǔn)確，夾緊可靠，且能夠按要求正常工作。
（三）定位與夾緊方案
最先進(jìn)行機(jī)械加工的表面是精基準(zhǔn)A面和mm孔，因此可用一塊支撐板限制A面的3個(gè)自由度，用一跟心棒插入mm孔限制2個(gè)自由度，再用一個(gè)防轉(zhuǎn)銷頂在mm孔的旁側(cè)，這樣，工件的6個(gè)自由度全部被限定。最后，用螺栓與支撐板進(jìn)行夾緊。
綜上所述，考慮到方案的可操作性，兼顧工作效率，本方案采用一根特殊的，兩端帶螺紋，中間帶支撐板的定位銷來(lái)完成定位與夾緊。
（四）制定工藝路線
制定工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已確定為大批生產(chǎn)的條件下，可以考慮采用專用夾具，并盡量使工序集中以提高生產(chǎn)效率。除此之外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。因此，確定各表面的加工方法為，A面：粗銑→半精銑；mm孔另一端面：粗銑；mm孔兩端面：粗銑→半精銑；mm孔兩端面：粗銑；mm孔：鉆；mm孔：鉆→擴(kuò)→鉸；mm孔：鉆→擴(kuò)→鉸。
因?yàn)閙m孔與mm孔有較高的平行度及位置精度要求，故它們的加工宜采用工序集中的原則，即分別在一次裝夾下將兩空同時(shí)加工出來(lái)，以保證其精度要求。
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A面、mm孔另一端面，以及mm孔與mm孔兩端面的粗加工放在前面，精加工放在后面。
因此，擬訂工藝路線方案如下：
序號(hào)
工序內(nèi)容
簡(jiǎn)要說(shuō)明
鑄造
時(shí)效
消除內(nèi)應(yīng)力
涂底漆
防止生銹
10
鉗工劃線
校正各孔中心
20
粗銑A面及mm孔另一端面
先加工基準(zhǔn)面
30
半精銑A面
提高基準(zhǔn)精度
40
鉆mm孔
后加工孔
50
粗銑mm孔及mm孔兩端面
先加工面
60
鉆擴(kuò)鉸mm孔至mm，孔口倒角1×
留精擴(kuò)鉸余量
70
鉆擴(kuò)鉸mm孔至mm，孔口倒角1×
留精擴(kuò)鉸余量
80
精擴(kuò)鉸mm孔，并提高精度至mm
提高精度
90
精擴(kuò)鉸mm孔，并提高精度至mm
提高精度
100
檢驗(yàn)
110
入庫(kù)
（五）選擇加工設(shè)備及刀、夾、量具
由于生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，加工設(shè)備易以通用機(jī)床為主，配以專用夾具，工件在各機(jī)床上的裝卸及各機(jī)床間的傳送均由人工完成。
粗銑A面及孔另一端面，采用臥式雙面組合銑床，因切削功率較大，應(yīng)采用功率為5.5KW的1T×32型銑削頭，選擇直徑為φ40mm的C類可轉(zhuǎn)位面銑刀(參考文獻(xiàn)[3]表4.4-40)、專用夾具，游標(biāo)卡尺。
半精銑A面，采用臥銑，選擇X62W臥式銑床(參考文獻(xiàn)[3]表3.1-73)，刀具型號(hào)與粗銑相同。采用半精銑專用夾具及游標(biāo)卡尺、刀口型直尺。
粗銑φ16孔及φ18孔兩端面，采用功率為φ5.5KW的1T×32型銑削頭，選擇直徑為φ35mm的C類可轉(zhuǎn)位面銑刀，機(jī)床為臥式雙面組合銑床，專用夾具、游標(biāo)卡尺。
鉆孔鉸φ16孔直φ15，φ18孔直φ17，孔口倒角1×，鉆孔選用搖臂鉆床Z3025(參考文獻(xiàn)[3]表3.1-30)錐柄麻花鉆(參考文獻(xiàn)[1]表4.3-9)錐柄擴(kuò)孔復(fù)合鉆，擴(kuò)孔時(shí)倒角。選用錐柄機(jī)用絞刀、專用夾具、快換夾頭、游標(biāo)卡尺及塞規(guī)。
（六）加工工序設(shè)計(jì)
1.工序20粗銑及工序30半精銑A面工序
查參考文獻(xiàn)[3]表2.3-59，得平面加工余量為0.9mm，已知A面總余量為4mm，故粗加工余量=4-0.9=3.1mm。
查參考文獻(xiàn)[3]表2.4-73，取粗銑的每齒進(jìn)給量為，取精度銑的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量?=，粗銑走刀1次，=3.5mm，精銑走刀1次，=1.5mm。
查參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74，取粗銑的主軸轉(zhuǎn)速為，取精銑的主軸轉(zhuǎn)速為。又前面已選定銑刀直徑D為φ40mm，故相應(yīng)的切削速度為:
校核機(jī)床功率(只校核粗加工工序)：
切削功率為:=
取z=10個(gè)齒，則
代入式中得：
××××168×10×2.5×1=
由文獻(xiàn)[3]表得機(jī)床功率為7.5kw，取效率為0.85，則7.5×0.85=6.375kw<6.62kw
故重新選擇主軸轉(zhuǎn)速為，則：
帶入公式得：××××168×10××1≈5.2kw<6.375kw
故機(jī)床功率足夠。
2.工序40鉆φ11孔工序
因φ11孔為一次鉆出，故其鉆削余量為=11/2=5.5mm，φ11孔的公差等級(jí)F9。
參考文獻(xiàn)[3]表2.4-41，用插入法求得鉆φ11孔的切削速度v=，由此算出轉(zhuǎn)速為：
n=1000v/πd=1000×26.7/3.14×11=
按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=，則實(shí)際切削速度為：
v=3.14×11×630/1000=
參考文獻(xiàn)[3]表2.4-69，得：=9.81×42.7(N)
M=9.81×0.021(Nm)
分別求出鉆φ11孔和M如下：
=9.81×42.7×11××1=2427N
M=9.81×0.021×××1=15.63Nm
它們均小于機(jī)床的最大進(jìn)給力7840N和機(jī)床的最大扭轉(zhuǎn)力矩196Nm，故機(jī)床剛度足夠。
3．粗銑mm孔及mm孔兩端面工序
計(jì)算與工序20相同，取粗銑的每齒進(jìn)給量為，取精度銑的每轉(zhuǎn)進(jìn)給量?=，粗銑走刀1次，=3.5mm，精銑走刀1次，=1.5mm。
查參考文獻(xiàn)[3]表3.1-74，取粗銑的主軸轉(zhuǎn)速為，取精銑的主軸轉(zhuǎn)速為。又前面已選定銑刀直徑D為φ19mm，故相應(yīng)的切削速度為:
機(jī)床的功率校核同工序20。
4．鉆擴(kuò)鉸mm孔至mm工序
mm孔的擴(kuò)鉸余量參考文獻(xiàn)[3]表2.3-48取=1.3mm，0.2mm，由此可算出-1.3-0.2=7mm。各工序的余量和工序尺寸及公差列于表1。
表1mm孔各工序余量和工序尺寸及公差(mm)
加工表面 加工方法 余量 公差等級(jí) 工序尺寸及公差
鉆 7.5 ─ φ15
擴(kuò) 1.3 H9
鉸 0.2 F8
參考文獻(xiàn)[3]表2.4-38，并參考Z3025機(jī)床說(shuō)明書(shū)，取鉆φ15孔的進(jìn)給量f=0.5mm/r。
參考文獻(xiàn)[3]表2.4-41，用插入法求得鉆φ15孔的切削速度v=0.545=32.7，由此算出轉(zhuǎn)速為：
n===650.88
按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=590，則實(shí)際切削速度為：
v=3.14×15×590/1000=27.789
參考文獻(xiàn)[3]表2.4-41，得：
=98.1×42.7kF(N)
M=9.81×0.021kM(Nm)
分別求出鉆φ18孔的和M如下：
=98.1×42.7×15××1=2836N
M=9.81×0.021×××1=22.73Nm
它們均小于機(jī)床的最大進(jìn)給力7840N和機(jī)床的最大扭轉(zhuǎn)力矩196Nm，故機(jī)床剛度足夠。
擴(kuò)孔，參考文獻(xiàn)[3]表2.4-50，并參考機(jī)床實(shí)際進(jìn)給量，取f=。
參考文獻(xiàn)[1]表3-54，擴(kuò)孔的切削速度為()，故取=×27.789=13.89
由此算出轉(zhuǎn)速為:
n==1000×13.89/3.14×16.8=263.4
按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=270
參考文獻(xiàn)[3]表2.4-58，鉸孔的進(jìn)給量取f=0.4
參考文獻(xiàn)[3]表2.4-60，取鉸孔的切削速度為：
v=0.3=18,
由此算出轉(zhuǎn)速n===337.2
按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=350，則實(shí)際切削速度為：
v===18.68
5.鉆擴(kuò)鉸mm孔至mm工序
取進(jìn)給量為f=0.7mm/r，則v=25.4m/min
n===622.2
按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=650
則實(shí)際切削速度為:
v=3.14×13×650/1000=26.53
參考文獻(xiàn)[3]表2.4-41，得：
=98.1×42.7kF(N)
M=9.81×0.021kM(Nm)
分別求出鉆φ16孔的和M如下：
=98.1×42.7×13××1=2616N
M=9.81×0.021×××1=16.73Nm
它們均小于機(jī)床的最大進(jìn)給力7840N和機(jī)床的最大扭轉(zhuǎn)力矩196Nm，故機(jī)床剛度足夠。
擴(kuò)孔，參考文獻(xiàn)[3]表2.4-50，并參考機(jī)床實(shí)際進(jìn)給量，取f=。
參考文獻(xiàn)[1]表3-54，擴(kuò)孔的切削速度為()，故取=×26.53=13.265
由此算出轉(zhuǎn)速為:
n==1000×13.265/3.14×14.8=285.4
按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=300。
參考文獻(xiàn)[3]表2.4-58，鉸孔的進(jìn)給量取f=0.4
參考文獻(xiàn)[3]表2.4-60，取鉸孔的切削速度為：
v=0.3=18,
由此算出轉(zhuǎn)速n===382.2
按機(jī)床實(shí)際轉(zhuǎn)速取n=400，則實(shí)際切削速度為：
v===18.84
6.時(shí)間定額計(jì)算
根據(jù)本次設(shè)計(jì)要求，只計(jì)算一道工序工時(shí)。
下面計(jì)算工序70鉆擴(kuò)鉸mm孔的時(shí)間定額。
①機(jī)動(dòng)時(shí)間
由參考文獻(xiàn)[3]表2.5-7，得鉆孔的計(jì)算公式為：
鉆φ15孔：
l=37mm 取
將以上數(shù)據(jù)及已選定的f、n代入公式，得
參考文獻(xiàn)[3]表2.5-7，得擴(kuò)孔和鉸孔的計(jì)算公式為：
擴(kuò)φ16.8mm孔：
l=37mm 取
將以上數(shù)據(jù)及已選定的f、n代入公式，得
鉸φ17mm孔：
l=37mm
將以上數(shù)據(jù)的前面已選定的f及n帶入公式，得：
總機(jī)動(dòng)時(shí)間，也即基本時(shí)間為：
=0.156+0.478+0.297=0.931min
②輔助時(shí)間
參考文獻(xiàn)[3]表2.5-41確定如表2所示
表2 輔助時(shí)間
操作內(nèi)容
每次需用時(shí)間
鉆φ15
擴(kuò)φ16.8
鉸φ17
操作次數(shù)、時(shí)間
次數(shù)、時(shí)間
次數(shù)、時(shí)間
主軸變速
0.025
1 0.025
1 0.025
1 0.025
變換進(jìn)給量
0.025
1 0.025
移動(dòng)搖臂
0.015
2 0.03
1 0.015
1 0.015
升降鉆桿
0.015
2 0.03
2 0.03
2 0.03
裝卸刀具
0.06
1 0.06
1 0.06
1 0.06
卡尺測(cè)量
0.1
2 0.2
2 0.2
塞規(guī)測(cè)量
2 0.5
開(kāi)停車
主軸運(yùn)轉(zhuǎn)
清洗銑屑
0.015
0.02
0.04
各工序的輔助時(shí)間為：鉆φ15孔0.37min，擴(kuò)φ16.8mm孔0.33min，鉸φ17mm孔0.63min。
裝卸工件時(shí)間參考文獻(xiàn)[3]表2.5-42取1.5min
所以輔助時(shí)間為：
=0.37+0.33+0.63+1.5=2.83min
③作業(yè)時(shí)間
=+=0.931+2.83=3.761min
④布置工作地時(shí)間
參考文獻(xiàn)[2]取a=3%,則
=a=3.761×3%0.113min
⑤體息與生理需要時(shí)間
參考文獻(xiàn)[2]取β=3%,則
=β=3.761×3%=0.113min
⑥準(zhǔn)備與終結(jié)時(shí)間
參考文獻(xiàn)[3]表2.5-44,取各部分時(shí)間為：
中等件：33min
升降搖臂：1min
深度定位：0.3min
使用回轉(zhuǎn)夾具：10min
試鉸刀：7min
由題意已知生產(chǎn)批量為：1萬(wàn)件,則
/n=(33+1+0.3+10+7)/6000=0.008min
⑦單件時(shí)間
=+++=0.931+2.83+0.113+0.113=3.987min
⑧單件計(jì)算時(shí)間
=+/n=3.987+0.008=3.995min
三 夾具設(shè)計(jì)
圖1所示為氣門(mén)搖臂軸支座零件圖，根據(jù)老師布置的要求，現(xiàn)需設(shè)計(jì)銑φ18mm孔兩端面的銑夾具。
（一）零件本工序的加工要求分析
本工序的加工要求，銑φ18mm孔的兩端面，兩端面表面粗糙度為3.2μm，圓跳動(dòng)不允許超過(guò)0.1mm。故本工序采用兩把高速鋼三面刃銑刀，對(duì)工件的兩個(gè)端面同時(shí)進(jìn)行銑削加工。
（二）擬定定位方案和選擇定位元件
1.定位方案
以A面和φ11mm孔作為定位基準(zhǔn)，限制五個(gè)自由度，再加一個(gè)防轉(zhuǎn)銷限定工件一個(gè)自由度，這樣工件六個(gè)自由度全部被限定。
2.選擇定位元件
根據(jù)定位方式，采用帶臺(tái)肩的定位銷，其它裝工件部分的直徑為φ11。
（三）定位誤差計(jì)算
工序尺寸36mm定位誤差分析如下：
由于定位孔與定位銷為任意邊接觸，則：
△Y=D+d+=(0.039+0.016+0.009)mm=0.064mm
所以△D=△B+△Y=(0+0.064)mm=0.064
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