分類號 單位代碼 密 級 學 號 本科畢業(yè)論文（設計） 題 目 1105柴油機中搖臂結合部的氣門搖臂軸支座的機械加工工藝及夾具設計 作 者 院 (系) 專業(yè)班級 學 號 指導教師 答辯日期 壓縮包內含有CAD圖紙和說明書,咨詢Q 197216396 或 11970985 1105柴油機中搖臂結合部的氣門搖臂軸支座的機械加工工藝及夾具設計 摘要：氣門搖臂軸支座是柴油機氣門系統(tǒng)上一個重要部件，用來裝配搖臂軸和減壓軸，調節(jié)柴油機軸端氣壓，并設計有排油孔，用于潤滑軸的潤滑油排出。而目前課題要求是設計出氣門搖臂軸支座的加工工藝以及夾具設計。因此，毛坯設計和工藝分析是亟待解決的問題。 根據以上問題，本文設計出相應的辦法予以解決。對零件進行分析，設計加工工藝，使用砂型鑄造對零件進行毛坯鑄造，通過銑削和鉆削處理毛坯達到零件需要，并設計φ16和φ18孔加工的相應夾具。 該工藝以制造出需要零件為目的，具有方法簡單、成本低、易于制造等特點，同時對零件加工時候的專用夾具進行完善，最后解決氣門搖臂軸支座的加工問題。 關鍵詞：砂型鑄造；銑削；鉆削；夾具 III 1105柴油機中搖臂結合部的氣門搖臂軸支座的機械加工工藝及夾具設計 Machining process and fixture design of valve rocker shaft support for rocker arm joint part of diesel engine 1105 Absrtact: the valve rocker arm shaft support is an important part in the valve system of diesel engine. It is used to assemble the rocker shaft and the decompression shaft, to regulate the air pressure at the shaft end of the diesel engine, and to design a oil hole for the lubricating oil discharge of the lubricating shaft. At present, it is necessary to design the machining technology and fixture design of the valve rocker shaft support. Therefore, blank design and process analysis are urgent problems to be solved. According to the above problem, this article designs the corresponding method to solve. Design the processing technology, use sand mold casting to cast the blank of the part, and through milling and drilling, the blank can meet the requirements of the part, and design corresponding fixtures for Φ 16 and Φ 18 hole processing. The process aims at manufacturing the required parts, and has the characteristics of simple method, low cost, easy manufacture and the like. at the same time, the special fixture for processing parts is improved, and finally, the processing problem of valve rocker shaft supports is solved. Keywords: Sand casting; Milling; Drilling; Fixture 1 目錄 摘要 I Absrtact II 第一章 緒論 1 1.1課題研究的目的與意義 1 1.1.1 課題研究目的 1 1.1.2研究意義 1 1.2課題主要研究現(xiàn)狀與內容 1 1.2.1發(fā)展現(xiàn)狀 1 1.2.2夾具的發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.2.3課題主要研究內容 3 第二章 氣門搖臂軸支座的工藝分析 5 2.1零件的分析 5 2.1.1零件的結構分析 5 2.2.2零件的精度分析 6 2.2.3 零件的粗糙度分析 6 2.2零件毛坯的設計 7 2.2.1選擇毛坯種類 7 2.2.2確定毛坯尺寸及加工總余量 8 2.2.3設計毛坯圖 9 第三章 工藝路線設計 11 3.1 定位基準的選擇 11 3.2零件的表面加工 11 3.3工序順序安排 12 3.3.1機械加工遵循原則 12 3.3.2 熱處理工序 12 3.3.3 輔助工序 13 3.3.4 確定工藝路線 13 第四章 加工設備的選擇及切削用量的確定 15 4.1 加工設備及測量量具應用 15 4.2機械加工工藝的加工余量 16 4.3 切削用量和基本加工時間的確定 17 第五章 氣門搖臂軸支座專用夾具設計 31 5.1 確定夾具的結構方案 31 5.1.1確定定位方案，選擇定位原件 31 5.1.2 孔加工導向裝置的確定 32 5.1.3 選擇夾緊原件 33 5.1.4 選擇輔助定位原件 33 5.2設計夾具體 34 總結 35 參考文獻 37 致謝 39 附錄A 外文翻譯 41 V 第一章 緒論 1.1課題研究的目的與意義 1.1.1 課題研究目的 本課題的目的是對柴油機中搖臂結合部的氣門搖臂軸支座的機械加工的工藝設計和一個加工步驟的專用夾具設計。課題任務量大，應用知識領域廣，工藝要求高。 氣門搖臂軸支座的工藝設計需要經過機械制造工藝規(guī)程設計、工藝加工理論計算、機械的加工余量計算、還有工藝尺寸鏈的計算，最終得到需要加工的參數(shù)，最后使用數(shù)控加工編程技術從而進行一次系統(tǒng)的綜合訓練，培養(yǎng)專業(yè)能力。能夠建立我們正確的設計思維，把握基本設計思路，培養(yǎng)實際完成任務的才能，在這個過程中的三維二維設計圖紙也是對設計方面一個更好的鍛煉，彌補了設計軟件使用方面的欠缺。 1.1.2研究意義 經過這次畢業(yè)設計，能更好的把握以往所學過的書本知識，學以致用，增強圖紙的讀取、圖紙的熟習、圖紙的剖析才能，讓知識從理論過渡到實踐，為畢業(yè)后走上工作崗位可以適應任務安排做準備。 柴油機零部件的工藝規(guī)程編制和專用夾具設計是否高效完善，對柴油機在運行時加工效率和配合精度的影響很大。尤其在新時代工藝要求對柴油機箱體的重視下，對待各個零部件精度要求也相應增高，并且軸支座的生產加工工藝極其重要，柴油機的加工品質直接影響柴油機的功能，精度和壽命。因此，氣門搖臂軸支座的加工工藝與鉆孔夾具設計不僅是用于理論加工的需求，更是對機械專業(yè)學生的一次很好專業(yè)鍛煉。 1.2課題主要研究現(xiàn)狀與內容 1.2.1發(fā)展現(xiàn)狀 目前國內外機械制造業(yè)是發(fā)展了很多年的傳統(tǒng)行業(yè)，具有很多實踐和理論的經驗，然而社會也在逐漸發(fā)展，人們的生活層次日益改善，個性化需求也越來越劇烈。機械工業(yè)是現(xiàn)如今經濟的地基產業(yè)，而工藝是機械工業(yè)的地基。近年來，國家加工工藝技術一直在發(fā)展，擁有大量成果。說明了我國制造技術在未來越來越先進，為實現(xiàn)中華名族偉大復興打下堅實的基礎。 先進制造技術給機械制造業(yè)供給了一個新的發(fā)展方向。目前公共的看法是：先進制造技術是對傳統(tǒng)制造技術方法的選擇性傳承，同時匯聚電子、能源、材料和現(xiàn)代管理等方面的綜合成果，并將它綜合應用到產品的設計→制造→檢測的制造全過程，以完成先進、高效、低耗、靈便、清潔的生產為方向，最終獲得更好的經濟效果的先進制造技術的總稱。 產品工業(yè)在迅猛發(fā)展，對產品的品種多樣性和零件生產效率提出了越來越高的難關，使多種類和中小批生產成為機械生產主流，同時為了適應機械生產的發(fā)展趨向，必然對夾具也提出更高的要求。 1.2.2夾具的發(fā)展現(xiàn)狀 隨著社會的發(fā)展，人們的品質需求不斷提高，企業(yè)也要對市場的需求做出相應的更新，以適應市場的變懂、需求和競爭。但是，大多的企業(yè)的習氣是應用傳統(tǒng)的制造夾具，中等生產能力的廠子里普遍應用傳統(tǒng)夾具；尤其是近些年來，成組技術、加工中心、數(shù)控機床等新興加工技術的廣范運用，對機床的夾具提出了新的要求： 1、能夠迅速而且方便地投入到新產品的制作進程中，降低產品生產預備周期，同時要求降低生產成本； 2、能夠裝夾類似特征的其它工件，實現(xiàn)一夾具多用； 3、能夠在高精度的精密加工中也能使用； 4、適應度提高，能夠用于多種現(xiàn)代的新型機床； 5、能夠應用液壓等為動力源夾緊，進一步降低勞動強度、提升生產率； 6、增強標準化便于使用時的更換與維修。 當前的夾具發(fā)展主要關注：柔性、精密、高效和標準四方面。 （1） 柔性：指夾具通過改變組合的方式，提高對不同工藝的適應能力； （2） 精密：就是指提高產品精度，提高質量； （3） 高效：指夾具組裝更便捷，低耗時，減少使用者的勞動強度； （4） 標準：有利于降低生產總成本，縮小生產預備周期，便于修復損壞或失去精度的夾具。 1.2.3課題主要研究內容 1、確定產品類型、零件的工藝分析； 2、選擇毛坯類型和制作辦法，并繪制毛坯三維圖； 3、制定支座的工藝規(guī)程，選擇各步工藝的加工設備，計算工序尺寸和切削進給量。 4、填寫工藝文件：工藝卡和工序卡； 5、設計一個工序中的專用夾具，繪制裝配圖和零件圖。 第二章 氣門搖臂軸支座的工藝分析 2.1零件的分析 2.1.1零件的結構分析 根據文獻[1]學會分析零件結構。本項目的設計是1105柴油機搖臂軸軸承在搖臂關節(jié)系統(tǒng)的一個部分。軸支座是柴油機氣壓控制的重要部件之一。其中φ18的孔是用來連接搖臂軸，兩端設計有氣門搖臂用來進氣和排氣。φ16的孔是用來連接減壓軸，降低汽缸內部氣體壓強是主要目的，同時有利于啟動柴油機。φ11的孔是用來安裝M10的螺桿從而連接柴油機的缸蓋。整體零件基本是由三個圓柱與一個平臺組成屬于簡單零件，如圖2.1零件圖所示。 圖2.1 氣門搖臂軸支座零件圖 2.2.2零件的精度分析 為了便于工藝分析，對軸支座零件進行精度分析，并重新進行繪制。得到了完整的尺寸，正確的視圖，完整的公差和必要的技術要求。軸支座的材料使用的是HT200，灰鑄鐵具有：鑄造性能優(yōu)良、加工工藝簡單的優(yōu)點，同時它脆性高、塑性差、磨削性差。本課題零件需要加工的部分主要集中于平面銑削和孔的鉆擴鉸。經過分析零件圖，得知零件的加工精度要求如下： 1、的通孔中軸線與孔的中軸線距離尺寸為16.5mm； 2、圓柱中間需要加工的通孔并倒1×45°倒角。同時零件圖要求的通孔和通孔的工藝性要求較高，位置精度要求距離56mm，同時它們的中軸線與底平面的平行度要保證為0.05； 4、孔兩端需要倒角。同時它的中軸線與底平面的平行度要保證為0.05；中軸線的圓跳動公差要求為0.1。 5、排油孔需要偏10°鉆孔，精度要求較低。 根據文獻[2]所述，對零件精度分析知道，孔的尺寸加工精度要求較高同時要保證孔與孔之間的距離尺寸以及孔的軸線與底平面的平行度分析?？着c端面之間有倒角，也需要保證此尺寸。 2.2.3 零件的粗糙度分析 1、圓柱上端面、中間孔表面粗糙度和圓柱的前后端面的粗糙度要求為12.5，粗糙度要求較低，可以只進行粗加工就可得到； 2、底平面的粗糙度要求為6.3，并且它也是零件后期加工的重要定位基準，所以需要進行粗加工和半精加工； 3、圓柱前后端面粗糙度為3.2，因此在機加工是需要進行粗加工、半精加工以及精加工，最后達到粗糙度要求； 4、孔和孔的表面粗糙度精度較高，為1.6，因此需要進行鉆、擴、粗鉸和精鉸才可以達到精度要求； 5、的排油孔粗糙度為12.5，要求較低，所以只進行鉆即可。 總的來說，課題零件是簡單零件，沒有太多的曲面加工。所以設計出初步的加工工藝路線圖如下： 圖2.2初定工藝路線 2.2零件毛坯的設計 2.2.1選擇毛坯種類 毛坯的種類在機械加工中多種多樣，例如鑄、鍛、擠壓等等工藝都可以形成零件的毛坯，還有多種不同的組成方法。因此，毛坯注意要求如下表： 表2.1 毛坯制造要求 序號 要點 內容 舉例 1 注重零件材料的工藝性能 毛坯的材料可以決定毛坯的制作方法和種類 灰鑄鐵：抗拉性、塑性低；鑄造性、減震性好 2 注重零件尺寸、形狀和加工精度要求 形狀復雜和尺寸大的零件需要制作方法也會和一般的不一樣 棒料一般用于階梯軸；自由鍛和砂型鑄造一般用于尺寸大的零件 3 注重零件的生產綱領 零件的生產綱領決定毛坯的制作方法與工具，可以帶來更好的經濟效益。 模鍛或者熔斷等鑄造方法適用于生產綱領大的零件 綜合考慮，軸支座材料使用的是HT200?；诣T鐵缺點是脆性高、硬度低，優(yōu)點是切削加工性能優(yōu)越，鑄造性能好。所以使用鑄造技術制作課題零件的毛坯，需要加工的就是幾個圓柱的端面以及幾個孔。其余的面都可以通過不去除材料獲得，為了減少工藝復雜度，便于制造所以使用精度相對較高的砂型鑄造；同時，砂型鑄造具有材料廉價且容易獲得，對單件或者大量、批量生產均適應的特點。因此，本課題選擇使用砂型鑄造得到氣門搖臂軸支座的毛坯初始件。 2.2.2確定毛坯尺寸及加工總余量 分析課題所給零件圖。計算出零件尺寸（mm）：長83、寬37、高62。 根據文獻[3] 。取得砂型鑄造中灰鑄鐵的毛坯鑄件公差等級CT10。 再根據表2-3 鑄件尺寸公差，根據選取的鑄件公差等級CT10查得毛坯鑄件的得尺寸公差為3.6mm。 機械加工余量等級表通過表2-5查找，選擇砂型鑄造和灰鑄鐵，得到機械加工余量等級范圍是E到G,選取中間數(shù)值確定本零件的機械加工余量等級為F。查表得到加工余量1.5mm。 零件圖上的表面粗糙度最小要求為1.6，資料顯示當粗糙度大于等于1.6時，毛坯尺寸=零件尺寸+加工余量，由于工序安排加工中有粗加工，加工余量在2-4mm之間。因此，加工余量適當增加，擴大毛坯的尺寸大小。而為了更加方便的計算和機械加工的取值，統(tǒng)一在零件加工面尺寸上增加4mm，毛坯加工余量如表2.1所示。 表2.1毛坯各面加工余量（mm） 加工表面 零件尺寸 鑄件公差 加工余量 毛坯尺寸 上端面 39 3.6 4 47 零件底平面 39 3.6 4 47 前端面 37 3.6 4 45 后端面 37 3.6 4 45 前端面 16 3.6 4 24 后端面 16 3.6 4 24 2.2.3設計毛坯圖 1、鑄造首先需要選擇鑄造斜度：故查文獻[4]設計砂型鑄造軸支座毛坯斜度為～。 2、確定砂型鑄造的分型面：該零件是一個對稱圖形，并且在零件的中位線上是零件的最大截面，以此處分型可以避免在鑄造時出現(xiàn)錯移。因此，選擇上下兩模以中位線為分型面組合而成。 3、起模后進行熱處理：毛坯在起模后具有內應力，在起模后對毛坯進行時效處理，改善毛坯的切削應力。軸支座毛坯圖如下。 圖2.3氣門搖臂軸支座毛坯圖 9 第三章 工藝路線設計 3.1 定位基準的選擇 根據文獻[5]，分析本課題發(fā)現(xiàn)，軸支座零件圖中圓柱端面精度要求相對較低。在設計中零件的孔可作為加工時候的定位基準。由于孔和孔加工精度較高，所以最終可以作為零件成品測量基準和裝配基準。加工時遵循“基準重合”和“先簡單后復雜”原則，先加工孔和零件的底平面；然后底平面作為精基準。因為經過砂型鑄造鑄造毛坯零件時，砂箱中部有飛邊等影響零件加工精度，所以粗基準暫定選則后端面和還沒有加工的底平面。 3.2零件的表面加工 分析零件圖紙上的各個加工表面的精度要求，查詢文獻[4]。比較選擇零件的機械加工工藝方案，最終加工方法如表3.1。 表3.1氣門搖臂軸支座毛坯加工方案表 待加工表面 表面精度等級 表面粗糙度（） 加工方案 孔上端面 IT14 12.5 粗銑 底平面 IT12 6.3 粗銑→半精銑 孔前端面 IT11 3.2 粗銑→半精銑 孔后端面 IT11 3.2 粗銑→半精銑 孔前端面 IT14 12.5 粗銑 11 表3.1氣門搖臂軸支座毛坯加工方案表（續(xù)） 待加工表面 表面精度等級 表面粗糙度（） 加工方案 孔后端面 IT14 12.5 粗銑 通孔 IT14 12.5 鉆 通孔 IT8 1.6 鉆→擴→粗鉸→精鉸 通孔 IT8 1.6 鉆→擴→粗鉸→精鉸 3.3工序順序安排 3.3.1機械加工遵循原則 根據文獻[6]，得到機械加工中的基本加工順序。在加工時充分使用可以提高零件加工的精度，提高加工效率。加工順序如表3.2. 表3.2機械加工順序 序號 遵循原則 1 先基準后其他 先加工底平面和φ11通孔確定一個精基準 2 先粗后精 先進行粗加工再進行半精、精加工 3 先主要后次要 先加工主要面和孔，后加工次要面和孔 4 先加工面后加工孔 先加工基準面以及需求面，后加工孔 3.3.2 熱處理工序 毛坯在砂型鑄造出來后在溫室放置一段時間或人工時效后再進行機械加工。由于剛鑄造出來的毛坯塑性韌性和內應力較高，而進行了時效處理后工件的塑性韌性和內應力降低，同時還能提高硬度和強度，便于后期機械加工。 3.3.3 輔助工序 根據文獻[7]，毛坯鑄造起模后，先清理毛坯上的砂礫，并檢驗毛坯的尺寸，防止出現(xiàn)相差較大的零件進入之后的工序引發(fā)更大系統(tǒng)加工誤差。然后進行毛坯的機械加工，最后去毛刺、清洗和終檢。 3.3.4 確定工藝路線 根據文獻[8]~[9]，設計制作基本工藝路線圖。先粗銑半精銑精度要求不高的面作為基準，再進行精度較高的面加工。再根據《CAXA制造工程師V2/XP實例教程》[10]，學會CAXA軟件，制作工藝卡片和工序卡片。工藝路線如表2.4所示。 表2.4工藝路線 工序 定位基準 工序步驟 Ⅰ 砂型鑄造制作毛坯 Ⅱ 清沙，尺寸檢驗 Ⅲ 時效處理布氏硬度達到187-220 Ⅳ 下底面和φ28圓柱的端面 粗銑φ22圓柱的上端面 Ⅴ φ22端面和φ28圓柱的端面 粗銑下底面→半精銑下底面 Ⅵ 下底面、底座左端面和φ28圓柱端面 鉆中間φ11通孔 表2.4工藝路線（續(xù)） 工序 定位基準 工序步驟 Ⅶ Φ11內孔表面、底平面和φ28圓柱后端面 粗銑φ28、φ26圓柱前端面→精銑φ28前端面 Ⅷ Φ11內孔表面、底平面和φ28圓柱前端面 粗銑φ28、φ26圓柱后端面→精銑φ28后端面 Ⅸ Φ11內孔表面、底平面和φ28圓柱后端面 鉆→擴→粗鉸→精鉸得到通孔并倒1×45°角 Ⅹ Φ11內孔表面、底平面和φ28圓柱后端面 鉆→擴→粗鉸→精鉸得到通孔并倒1×45°角 Ⅺ Φ11內孔表面、底平面和φ28圓柱后端面 鉆φ3排油孔 Ⅻ 鉗工去毛刺、清洗并進行終檢 49 第四章 加工設備的選擇及切削用量的確定 4.1 加工設備及測量量具應用 查詢文獻[11]。選擇氣門搖臂軸支座機械加工的工藝裝備如下表4.1所示。 表4.1零件機械加工工藝裝備選擇 序號 機床選擇 刀具選擇 量具選擇 Ⅰ 游標卡尺 Ⅱ 游標卡尺 Ⅲ 游標卡尺 Ⅳ 臥式銑床X61 硬質合金銑刀 游標卡尺 Ⅴ 臥式銑床X61 硬質合金銑刀 游標卡尺 Ⅵ 立式鉆床Z525 Φ11的直孔麻花鉆 游標卡尺、塞規(guī) Ⅶ 臥式銑床X61 硬質合金銑刀 游標卡尺 Ⅷ 臥式銑床X61 硬質合金銑刀 游標卡尺 Ⅸ TX617臥式鉆床 麻花鉆、擴鉆、機用鉸刀 內徑千分尺、塞規(guī) Ⅹ TX617臥式鉆床 麻花鉆、擴鉆、機用鉸刀 內徑千分尺、塞規(guī) Ⅺ 立式鉆床Z525 Φ3的直孔麻花鉆 游標卡尺、塞規(guī) Ⅻ 游標卡尺、內徑千分尺、塞規(guī) 4.2機械加工工藝的加工余量 根據《機械制造技術基礎課程設計指導教程》（表2-28、2-35）[3]。根據鑄件毛坯的尺寸和設計的加工工藝路線，計算得到各工步加工余量，如表4.2 表4.2機械加工工藝加工余量 工序 工步 工作內容 加工余量（mm） Ⅳ 1 粗銑φ22圓柱的上端面 4 Ⅴ 1 粗銑下底面 3 2 半精銑下底面 1 Ⅵ 1 鉆中間φ11通孔 11 Ⅶ 1 粗銑φ28圓柱前端面 3 2 粗銑φ26圓柱前端面 4 3 精銑φ28前端面 1 Ⅷ 1 粗銑φ28圓柱后端面 4 2 粗銑φ26圓柱后端面 3 3 精銑φ28后端面 1 Ⅸ 1 鉆φ17通孔 17 2 擴孔到φ17.85 0.85 3 粗鉸到φ17.94 0.09 4 精鉸到φ18H9 0.06 Ⅹ 1 鉆φ15通孔 15 2 擴孔到φ15.85 0.85 3 粗鉸到φ15.95 0.10 4 精鉸到φ16H9 0.05 Ⅺ 1 鉆φ3偏10°內孔 3 4.3 切削用量和基本加工時間的確定 ①工序Ⅵ：粗銑上端面A （1）確定切削用量為4mm。刀具選擇使用硬質合金端銑刀。銑刀的參數(shù)如下：。X61臥式銑床功率為4KW。根據《機械制造技術基礎課程設計指南》（表5-146）[12]，得取，。 （2）確定切削速度：軸支座應用材料為灰鑄鐵，布氏硬度為187-220。根據《機械制造基礎課程設計基礎教程》中（表4-18）。確定切削速度，計算主軸轉速。根據《機械制造基礎課程設計基礎教程》（表4-18）[3]得。之后通過計算得到使用切削速度。 （3）確定基本時間 機械加工常用符號規(guī)定了符號的釋義和它的單位量。機械加工常用符號如表2.7。 表2.7 機械加工常用符號 符號 釋義 單位 銑刀齒數(shù) 銑刀每齒的進給量 mm/z 工作臺的水平進給量 mm/min 工作臺的進給量 mm/min, 銑削寬度 mm 銑削深度 mm 銑刀直徑 mm 根據《機械制造技術基礎課程設計指南》（表2-28）[12]。查的機動時間為、銑床的主軸轉速、機械加工工作臺的進給量。查找機床進給速度。切削加工面長度L=22mm。查詢《機械加工工藝師手冊》（表30-9）[13]。確定公式=7，最終得到本工序加工時間為。 ②工序Ⅴ：加工底平面 1、工步一：粗銑底平面 （1）確定切削用量為3mm，根據表最終得到端銑刀的參數(shù)如下：，X61臥式銑床功率為4KW。得取，。 （2）確定切削速度：軸支座應用材料為灰鑄鐵，布氏硬度為187-220。根據《機械制造基礎課程設計基礎指導教程》中（表4-18）[3]。確定切削速度，計算主軸轉速。根據《機械制造基礎課程設計基礎指導教程》中（表4-18）[3]得。之后通過計算得到實際切削速度。 （3）確定基本時間：根據《機械制造技術基礎課程設計指南》（表2-28）[12]。查的機動時間為、銑床的主軸轉速、機械加工機床的進給量。選擇機床進給速度。工件加工長度L=36mm。根據《機械加工工藝師手冊》（表30-9）[13]。確定公式=7，最終得到本工序加工時間為。 2、工步二：半精銑下底面 （1）確定切削用量為1mm，根據表最終得到端銑刀的參數(shù)如下：，X61臥式銑床功率為4KW。根據《機械制造技術基礎課程設計指南》[12]（表5-146）。得取，。 （2）確定切削速度：軸支座應用材料為灰鑄鐵，布氏硬度為187-220。根據《機械制造基礎課程設計基礎指導教程》（表5-157）[3]。確定切削速度，計算主軸轉速。根據《機械制造基礎課程設計基礎指導教程》（表4-18）[3]得。之后通過計算得到實際切削速度。 （3）確定基本時間：根據《機械制造技術基礎課程設計指南》（表2-28）[12]。查的機動時間為、銑床的主軸轉速、機械加工機床的進給量。選擇機床進給速度。工件加工長度L=36mm。確定公式=7，最終得到本工序加工時間為。 ③工序Ⅵ：鉆通孔 （1） 確定切削用量為11mm。確定切削速度：通孔鉆頭選擇硬質合金的直柄麻花鉆，參數(shù)：。查的f取值范圍在0.08到0.16mm/r之間，選擇，理論切削速度范圍，選擇，理論計算主軸轉速。得立式鉆床Z525轉速。之后通過計算得到實際切削速度。 （2） 確定基本時間：根據《機械制造技術基礎課程設計指南》（表2-26）[12]。查的機動時間為、、。根據鉆孔深度39mm，，。得到加工時間為。 ④工序Ⅶ 粗銑以及半精銑端面 1、工步一：粗銑圓柱前端面 （1）確定切削用量為3mm，根據表最終得到端銑刀的參數(shù)如下：。X61臥式銑床功率為4KW。得取，。 （2）確定切削速度：軸支座應用材料為灰鑄鐵，布氏硬度為187-220。根據《機械制造基礎課程設計基礎教程》中（表4-18）。確定切削速度，計算主軸轉速。根據《機械制造基礎課程設計基礎指導教程》中（表4-18）[3]得。之后通過計算得到實際切削速度。 （3）確定基本時間：根據《機械制造技術基礎課程設計指南》（表2-28）[12]。查的機動時間為、銑床的主軸轉速、機械加工工作臺的進給量。確定機床進給速度。切削加工面長度L=28mm。查詢《機械加工工藝師手冊》[13]中（表30-9）。確定公式=7，最終得到本工序加工時間為。 2、工步二：粗 銑前端面 （1）確定切削用量為4mm，根據表最終得到端銑刀的參數(shù)如下：，X61臥式銑床功率為4KW。得取，。 （2）確定切削速度：軸支座應用材料為灰鑄鐵，布氏硬度為187-220。根據《機械制造基礎課程設計基礎指導教程》（表4-18）[3]。確定切削速度，計算主軸轉速。根據《機械制造基礎課程設計基礎指導教程》（表4-18）[3]得。之后通過計算得到實際切削速度。 （3）確定基本時間：根據《機械制造技術基礎課程設計指南》（表2-28）[12]。查的機動時間為、銑床的主軸轉速、機械加工工作臺的進給量。確定機床進給速度。切削加工面長度L=26mm。查詢《機械加工工藝師手冊》中（表30-9）[13]。確定公式=7，最終得到本工序加工時間為。 3、工步三：半精銑前端面 （1）確定切削用量為1mm，根據表最終得到端銑刀的參數(shù)如下：，X61臥式銑床功率為4KW。得取，。 （2）確定切削速度：軸支座應用材料為灰鑄鐵，布氏硬度為187-220。確定切削速度，計算主軸轉速。根據《機械制造基礎課程設計基礎指導教程》（表4-18）[3]得。之后通過計算得到使用切削速度。 （3）確定基本時間：根據《機械制造技術基礎課程設計指南》（表2-28）[12]。查的機動時間為、銑床的主軸轉速、機械加工工作臺的進給量。確定機床進給速度。切削加工面長度L=28mm。查詢《機械加工工藝師手冊》（表30-9）[13]。確定公式=7，最終得到本工序加工時間為。 ⑤工序Ⅷ 粗銑以及半精銑端面 1、工步一：粗銑后端面 （1）確定切削用量為4mm，根據表最終得到端銑刀的參數(shù)如下：，X61臥式銑床功率為4KW。得取，。 （2）確定切削速度：軸支座應用材料為灰鑄鐵，布氏硬度為187-220。根據《機械制造基礎課程設計基礎指導教程》（表4-18）[3]。確定切削速度，計算主軸轉速。根據《機械制造基礎課程設計基礎指導教程》（表4-18）[3]得。之后通過計算得到實際切削速度。 （3）確定基本時間：根據《機械制造技術基礎課程設計指南》（表2-28）[12]。查的機動時間為、銑床的主軸轉速、機械加工工作臺的進給量。確定機床進給速度。切削加工面長度L=26mm。查詢《機械加工工藝師手冊》（表30-9）[13]。確定公式=7，最終得到本工序加工時間為。 2、工步二：粗銑后端面 （1）確定切削用量為4mm，根據表最終得到端銑刀的參數(shù)如下：，X61臥式銑床功率為4KW。得取，。 （2）確定切削速度：軸支座應用材料為灰鑄鐵，布氏硬度為187-220。根據《機械制造基礎課程設計基礎指導教程》（表4-18）[3]。確定切削速度，計算主軸轉速。根據《機械制造基礎課程設計基礎指導教程》（表4-18）[3]得。之后通過計算得到實際切削速度。 （3）確定基本時間：根據《機械制造技術基礎課程設計指南》（表2-28）[12]。查的機動時間為、銑床的主軸轉速、機械加工工作臺的進給量。確定機床進給速度。切削加工面長度L=28mm。查詢《機械加工工藝師手冊》（表30-9）[13]。確定公式=7，最終得到本工序加工時間為。 3、工步三：半精銑后端面 （1）確定切削用量為1mm，根據表最終得到端銑刀的參數(shù)如下：，X61臥式銑床功率為4KW。得取，。 （2）確定切削速度：軸支座應用材料為灰鑄鐵，布氏硬度為187-220。根據《機械制造基礎課程設計基礎指導教程》（表5-157）[3]。確定切削速度，計算主軸轉速。根據《機械制造基礎課程設計基礎指導教程》（表4-18）[3]得。之后通過計算得到實際切削速度。 （3）確定基本時間：根據《機械制造技術基礎課程設計指南》（表2-28）[12]。查的機動時間為、銑床的主軸轉速、機械加工工作臺的進給量。確定機床進給速度。加工長度L=28mm。根據《機械加工工藝師手冊》（表30-9）[13]。確定公式，得到本工序加工時間為。 ⑥工序Ⅸ 鉆→擴→粗鉸→精鉸的孔 1、 工步一：鉆的通孔 （1）確定切削用量為。確定切削速度：通孔鉆頭選擇硬質合金的直柄麻花鉆，參數(shù)：。根據《機械制造技術基礎課程設計指南》（表5-134）[12]。查的f取值范圍在0.08到0.16mm/r之間，選擇，理論切削速度范圍，選擇，鏜床主軸轉速計算。根據《機械制造基礎課程設計基礎指導教程》（表4-18）[3]。聯(lián)系TX617臥式鏜床轉速。之后通過計算得到實際切削速度。 （2）確定基本時間：根據《機械制造技術基礎課程設計指南》中（表2-26）[12]。查的機動時間為、、。根據鉆孔深度37mm，，。得到加工時間為。 2、工步二：擴孔至 （1）確定切削用量為。切削速度計算：根據《機械制造技術基礎課程設計指南》（表5-87）[12]。以直柄麻花鉆作為擴孔鉆頭，參數(shù)：。根據《機械制造技術基礎課程設計指南》（表5-128）[12]。進給量在之間，選擇1mm/r，理論切削速度范圍，選擇，鏜床主軸轉速的計算。根據《機械制造基礎課程設計基礎指導教程》（表4-18）[3]。聯(lián)系TX617臥式鏜床轉速。之后通過計算得到實際切削速度。 （2）確定基本時間：根據《機械制造技術基礎課程設計指南》中（表2-26）[3]。查的機動時間為、、。根據鉆孔深度37mm，，。得到加工時間為。 3、工步三：粗鉸至 （1）確定切削用量為。切削速度計算：根據《機械制造技術基礎課程設計指南》中（表5-93）[12]。選用硬質合金鉸刀，參數(shù)：。根據《機械制造技術基礎課程設計指南》（表5-136）[12]。進給量在之間，選擇，理論切削速度范圍，選擇，鏜床主軸轉速計算：。根據《機械制造基礎課程設計基礎指導教程》（表4-18）[3]。聯(lián)系TX617臥式鏜床轉速。之后通過計算得到實際切削速度。 （2）確定基本時間：根據《機械制造技術基礎課程設計指南》中（表2-26）[12]。查的機動時間為、、。根據鉆孔深度37mm，，。得到加工時間為。 4、工步四：精鉸至 （1）確定切削用量為。切削速度計算：根據《機械制造技術基礎課程設計指南》中（表5-93）[12]。選用硬質合金鉸刀，參數(shù)：。根據《機械制造技術基礎課程設計指南》（表5-136）[12]。進給量在之間，選擇，理論切削速度范圍，選擇，鏜床主軸轉速計算：。根據《機械制造基礎課程設計基礎指導教程》（表4-18）[3]。聯(lián)系TX617臥式鏜床轉速。之后通過計算得到實際切削速度。 （2）確定基本時間：根據《機械制造技術基礎課程設計指南》中（表2-26）[3]。查的機動時間為、、。根據鉆孔深度37mm，，。得到加工時間為。 ⑦工序Ⅹ：鉆→擴→粗鉸→精鉸的孔 1、工步一：鉆的通孔 （1）確定切削用量為15mm。切削速度計算：選用硬質合金的直柄麻花鉆，參數(shù)：。查的f取值范圍在0.08到0.16mm/r之間，選擇，理論切削速度范圍，選擇，鏜床主軸轉速計算：。根據《機械制造基礎課程設計基礎指導教程》中（表4-18）[3]。聯(lián)系TX617臥式鏜床轉速。之后通過計算得到實際切削速度。 （2）確定基本時間：根據《機械制造技術基礎課程設計指南》中（表2-26）[12]。查的機動時間為、、。根據鉆孔深度16mm，，。得到加工時間為。 2、工步二：擴孔至 （1）確定切削用量為。切削速度計算：根據《機械制造技術基礎課程設計指南》（表5-87）[12]。選用硬質合金的直柄麻花鉆，參數(shù)：。根據《機械制造技術基礎課程設計指南》（表5-128）[12]。進給量在之間，選擇1mm/r，理論切削速度選擇。鏜床主軸轉速計算：。根據《機械制造基礎課程設計基礎指導教程》（表4-18）[3]。聯(lián)系TX617臥式鏜床轉速。之后通過計算得到實際切削速度。 （2）確定基本時間：根據《機械制造技術基礎課程設計指南》中（表2-26）[12]。查的機動時間為、、。根據鉆孔深度37mm，，。得到加工時間為。 3、工步三：粗鉸至 （1）確定切削用量為。切削速度計算：選用硬質合金鉸刀，參數(shù)：。根據《機械制造技術基礎課程設計指南》（表5-136）[3]。進給量在之間，選擇，理論切削速度范圍，選擇，計算主軸轉速。根據《機械制造基礎課程設計基礎指導教程》（表4-18）[3]。聯(lián)系TX617臥式鏜床轉速。之后通過計算得到實際切削速度。 （2）確定基本時間：查的機動時間為、、。根據鉆孔深度16mm，，。得到加工時間為。 4、工步四：精鉸至 （1）確定切削用量為。切削速度計算：根據《機械制造技術基礎課程設計指南》（表5-93）[12]。選用硬質合金鉸刀，參數(shù)：。進給量在之間，選擇，理論切削速度范圍，選擇，鏜床主軸轉速計算：。根據《機械制造基礎課程設計基礎指導教程》中（表4-18）[3]。聯(lián)系TX617臥式鏜床轉速。之后通過計算得到實際切削速度。 （2）確定基本時間：根據《機械制造技術基礎課程設計指南》（表2-26）[12]。查的機動時間為、、。根據鉆孔深度16mm，，。得到加工時間為。 ⑧工序Ⅵ：鉆通孔 （3） 確定切削用量為3mm。確定切削速度：通孔鉆頭選擇硬質合金的直柄麻花鉆，參數(shù)：。查的f取值范圍在0.04到0.08mm/r之間，選擇，理論切削速度范圍，選擇，理論計算主軸轉速。得立式鉆床Z525轉速。之后通過計算得到實際切削速度。 （4） 確定基本時間：根據《機械制造技術基礎課程設計指南》（表2-26）[12]。查的機動時間為、、。根據鉆孔深度39mm，，。得到加工時間為。 第五章 氣門搖臂軸支座專用夾具設計 5.1 確定夾具的結構方案 5.1.1確定定位方案，選擇定位原件 根據文獻[12]~[14]，發(fā)現(xiàn)在加工過程中第Ⅸ和第Ⅹ步工序加工要求較高，所以選擇設計這兩道工序的專用夾具。第Ⅸ和第Ⅹ步工序加工主要尺寸如圖5.1所示。 圖5.1 第Ⅸ和第Ⅹ步工序加工主要尺寸 在零件圖的要求中，這兩道工序加工的孔難度最大的是要保證φ18和φ16兩孔的中心距離保證在560.05（mm）的尺寸，以及與底平面的平行度公差為0.05mm。其中φ18的孔中心要求與底平面距離公差為240.03（mm）；φ16的孔中心要求與底平面面尺寸490.05（mm）。為了保證基準重合原則，選擇長定心軸作為定位元件。定位元件與定位孔的尺寸配合為φ11，其中定位孔的尺寸公差為，定心軸尺寸。定心軸上部分有螺紋用M6螺母加開口墊片固定，下部分與夾具體上孔以配合。定位基礎重合誤差。定位副定位誤差所以定位誤差為。由于定位誤差等于工件要求公差的一半，所以可以使用上述方案。定心軸限制了工件的X、Y軸的移動和轉動，同時限制了Z軸的移動，工序定位圖如下圖。 圖5.2 工序定位圖 5.1.2 孔加工導向裝置的確定 由于這兩道工序要求精度較高，所以盡量采用一次裝夾就完成兩個孔的鉆、擴、粗鉸以及精鉸四部分。因此，夾具設計使用快換鉆套作為加工孔的導向原件如圖5.3所示。 圖5.3 導向裝置結構圖 如上圖，襯套與鉆套之間配合的尺寸為。襯套和夾具體之間的配合尺寸為。 5.1.3 選擇夾緊原件 因為前面選擇長定位軸作為定位元件，所以在此繼續(xù)利用長定心軸作為加緊元件，在上部制作成為一段螺桿。這樣，在工件裝夾的時候，先將工件進行定位，然后在定心軸的上端配上墊片，并使用螺母固緊工件。工序加緊機構如圖3.4所示。 圖5.4 工序夾緊機構圖 5.1.4 選擇輔助定位原件 為了增加機械加工時候的剛度，減小加工時有可能出現(xiàn)的工件變形，所以選擇在φ26圓柱后面增加肋作為輔助支撐，限制了工件繞Z軸的轉動，輔助定位裝置如圖5.5。 圖5.5 輔助定位裝置圖 5.2設計夾具體 在設計夾具體的時候需要全面考慮，要讓上面各元件充分的組合聯(lián)系起來，最終組合而成一個整體；還要考慮夾具體在使用過程中與機床的鏈接是否穩(wěn)定。在這兩道工藝安排使用的是TX617臥式鏜床，可以使用鉆套找正，壓板固定，并留一塊空地便于夾具體定在機床上。用四根螺柱將鉆模板與夾具連接起來。然后提高夾具體表面沒接觸面的高度形成凸臺。最后底部設計成邊沿接觸形式目的是增強夾具體的穩(wěn)定性。同時為了提高擋板的穩(wěn)定性和尺寸精度，在夾具體地面洗出一個深度為4mm的槽，便于找正擋板位置，最后焊接起來。 圖5.7 夾具體圖 總結 本次課題對柴油機箱體內部零件氣門搖臂軸支座的設計，讓我充分體會到所學過的知識的實用性，它為我打開機械行業(yè)的新窗，讓我學會了更多的學習方法。 通過查閱了國內外的多個零件加工的書籍，讓我明白了更多的工件設計方法，機械加工方法。在本次設計中也讓我明白了零件成型的一系列步驟。當我們拿到需要加工的零件圖時，首先要分析這個零件的尺寸大小，材料，硬度。設計出零件毛坯的制造方法，隨后在進行各個加工面的加工，根據由粗到半精再到精的順序，最終得到符合零件尺寸要求的工件。同時，在整個加工過程中要注意加工面的順序，好的加工順序可以得到精度更加精確更加高的零件。 最后因為設計加工的工件目的是得到更好的效益，以最小的成本加工得到盡量大的經濟效益。所以設計時也要注重機床的使用和加工組件的消耗，減少操作工的勞動時間，充分減少在加工過程中的不必要過程。 參考文獻 [1]賓鴻贊，先進制造技術[M].武漢：華中科技大學出版社，2014:18-25 [2]盧秉恒，趙萬華.機械制造技術基礎[M].北京：機械工業(yè)出版社，20012:98-145 [3]鄒青，呼詠.機械制造技術基礎課程設計指導教程[M].北京：機械工業(yè)出版社，2015:25-136 [4]楊叔子，機械加工工藝師手冊[M].北京:機械工業(yè)出版社，2001.8 [5]崇凱，機械制造技術基礎課程設計指南[M].北京:化學工業(yè)出版社，2006 [6]孫麗媛，機械制造工藝及專用夾具設計指導[M].北京:冶金工業(yè)出版社，2010:52-115 [7]王先逵，機械加工工藝規(guī)程制定[M].北京:機械工業(yè)出版社，20014:3-225 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[14]Reinhard Schlosser,Heinz Schmidt Development of High-Temperature Superconducting Transformers 致謝 大學的生活即將過去，畢業(yè)設計也是大學生活的最后一站，也要為它劃上一個完美的句號。它是我們在大學生活中學習過的知識的成果的一個檢測，是我們四年學習生活的最后一個測試。從零件要求出發(fā)，完成零件的規(guī)劃，毛坯，機加，一步步得到零件的過程，讓我認識到了機械的神奇之處。 在此感謝本次畢業(yè)設計的導師余立軍老師，余老師專業(yè)知識精湛，思維條理清晰，是我的畢業(yè)實際的推進器，對我的專業(yè)知識面有很大的擴展，讓我所學得到了更大的擴展，讓我在畢業(yè)設計中體會到了機械方面的更大的樂趣。 同時也感謝機械教研室的各位老師，在大學四年中對我的敦敦教誨，為我在機械生涯中指明了更加寬闊的道路，是道路上的一盞明燈。也要感謝一起走過四年的同學們和朋友們，支持著我順利完成大學生涯。 最后在此感謝給與我支持的老師朋友親人們，感謝母校的四年的精心培育。 附錄A 外文翻譯 Processing technology of box parts 1 Lathes Lathes are machine tools designed primarily to do turning, facing and boring, Very little turning is done on other types of machine tools, and none can do it with equal facility. Because lathes also can do drilling and reaming, their versatility permits several operations to be done with a single setup of the work piece. Consequently, more lathes of various types are used in manufacturing than any other machine tool. The essential components of a lathe are the bed, headstock assembly, tailstock assembly, and the leads crew and feed rod. The bed is the backbone of a lathe. It usually is made of well normalized or aged gray or nodular cast iron and provides s heavy, rigid frame on which all the other basic components are mounted. Two sets of parallel, longitudinal ways, inner and outer, are contained on the bed, usually on the upper side. Some makers use an inverted V-shape for all four ways, whereas others utilize one inverted V and one flat way in one or both sets, They are precision-machined to assure accuracy of alignment. On most modern lathes the way are surface-hardened to resist wear and abrasion, but precaution should be taken in operating a lathe to assure that the ways are not damaged. Any inaccuracy in them usually means that the accuracy of the entire lathe is destroyed. The headstock is mounted in a foxed position on the inner ways, usually at the left end of the bed. It provides a powered means of rotating the word at various speeds . Essentially, it consists of a hollow spindle, mounted in accurate bearings, and a set of transmission gears-similar to a truck transmission—through which the spindle can be rotated at a number of speeds. Most lathes provide from 8 to 18 speeds, usually in a geometric ratio, and on modern lathes all the speeds can be obtained merely by moving from two to four levers. An increasing trend is to provide a continuously variable speed range through electrical or mechanical drives. Because the accuracy of a lathe is greatly dependent on the spindle, it is of heavy construction and mounted in heavy bearings, usually preloaded tapered roller or ball types. The spindle has a hole extending through its length, through which long bar stock can