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加工基礎 摘 要 機械加工過程是一個產(chǎn)生形狀的過程 在這過程中 驅動裝置使工件上的 一些材料以切屑的形式被去除 盡管在某些場合 工件無承受情況下 使用移 動式裝備來實現(xiàn)加工 但大多數(shù)的機械加工是通過既支承工件又支承刀具的裝 備來完成 關鍵詞 加工 基礎 作為產(chǎn)生形狀的一種加工方法 機械加工是所有制造過程中最普遍使用的 而且是最重要的方法 機械加工過程是一個產(chǎn)生形狀的過程 在這過程中 驅 動裝置使工件上的一些材料以切屑的形式被去除 盡管在某些場合 工件無承 受情況下 使用移動式裝備來實現(xiàn)加工 但大多數(shù)的機械加工是通過既支承工 件又支承刀具的裝備來完成 機械加工在知道過程中具備兩方面 小批生產(chǎn)低費用 對于鑄造 鍛造和 壓力加工 每一個要生產(chǎn)的具體工件形狀 即使是一個零件 幾乎都要花費高 額的加工費用 靠焊接來產(chǎn)生的結構形狀 在很大程度上取決于有效的原材料 的形式 一般來說 通過利用貴重設備而又無需特種加工條件下 幾乎可以以 任何種類原材料開始 借助機械加工把原材料加工成任意所需要的結構形狀 只要外部尺寸足夠大 那都是可能的 因此對于生產(chǎn)一個零件 甚至當零件結 構及要生產(chǎn)的批量大小上按原來都適于用鑄造 鍛造或者壓力加工來生產(chǎn)的 但通常寧可選擇機械加工 嚴密的精度和良好的表面光潔度 機械加工的第二方面用途是建立在高精 度和可能的表面光潔度基礎上 許多零件 如果用別的其他方法來生產(chǎn)屬于大 批量生產(chǎn)的話 那么在機械加工中則是屬于低公差且又能滿足要求的小批量生 產(chǎn)了 另方面 許多零件靠較粗的生產(chǎn)加工工藝提高其一般表面形狀 而僅僅 是在需要高精度的且選擇過的表面才進行機械加工 例如內(nèi)螺紋 除了機械加 工之外 幾乎沒有別的加工方法能進行加工 又如已鍛工件上的小孔加工 也 是被鍛后緊接著進行機械加工才完成的 基本的機械加工參數(shù) 切削中工件與刀具的基本關系是以以下四個要素來充分描述的 刀具的幾 何形狀 切削速度 進給速度 和吃刀深度 切削刀具必須用一種合適的材料來制造 它必須是強固 韌性好 堅硬而 且耐磨的 刀具的幾何形狀 以刀尖平面和刀具角為特征 對于每一種切 削工藝都必須是正確的 切削速度是切削刃通過工件表面的速率 它是以每分鐘英寸來表示 為了 有效地加工 切削速度高低必須適應特定的工件 刀具配合 一般來說 工 件材料越硬 速度越低 進給速度是刀具切進工件的速度 若工件或刀具作旋轉運動 進給量是以 每轉轉過的英寸數(shù)目來度量的 當?shù)毒呋蚬ぜ魍鶑瓦\動時 進給量是以每一 行程走過的英寸數(shù)度量的 一般來說 在其他條件相同時 進給量與切削速度 成反比 吃刀深度 以英寸計 是刀具進入工件的距離 它等于旋削中的切屑寬度 或者等于線性切削中的切屑的厚度 粗加工比起精加工來 吃刀深度較深 切削參數(shù)的改變對切削溫度的影響 金屬切削操作中 熱是在主變形區(qū)和副變形區(qū)發(fā)生的 這結果導致復雜的 溫度分布遍及刀具 工件和切屑 圖中顯示了一組典型等溫曲線 從中可以看 出 像所能預料的那樣 當工件材料在主變形區(qū)被切削時 沿著整個切屑的寬 度上有著很大的溫度梯度 而當在副變形區(qū) 切屑被切落時 切屑附近的前刀 面上就有更高的溫度 這導致了前刀面和切屑離切削刃很近的地方切削溫度較 高 實質上由于在金屬切削中所做的全部功能都被轉化為熱 那就可以預料 被切離金屬的單位體積功率消耗曾家的這些因素就將使切削溫度升高 這樣刀 具前角的增加而所有其他參數(shù)不變時 將使切離金屬的單位體積所耗功率減小 因而切削溫度也將降低 當考慮到未變形切屑厚度增加和切削速度 這情形就 更是復雜 未變形切屑厚度的增加趨勢必導致通過工件的熱的總數(shù)上產(chǎn)生比例 效應 刀具和切屑仍保持著固定的比例 而切削溫度變化傾向于降低 然而切 削速度的增加 傳導到工件上的熱的數(shù)量減少而這又增加主變形區(qū)中的切屑溫 升 進而副變形區(qū)勢必更小 這將在該區(qū)內(nèi)產(chǎn)生升溫效應 其他切削參數(shù)的變 化 實質上對于被切離的單位體積消耗上并沒有什么影響 因此實際上對切削 溫度沒有什么作用 因為事實已經(jīng)表明 切削溫度即使有小小的變化對刀具磨 損率都將有實質意義的影響作用 這表明如何人從切削參數(shù)來確定切削溫度那 是很合適的 為著測定高速鋼刀具溫度的最直接和最精確的方法是 W T 法 這方法也就 是可提供高速鋼刀具溫度分布的詳細信息的方法 該項技術是建立在高速鋼刀 具截面金相顯微測試基礎上 目的是要建立顯微結構變化與熱變化規(guī)律圖線關 系式 當要加工廣泛的工件材料時 Trent 已經(jīng)論述過測定高速鋼刀具的切削 溫度及溫度分布的方法 這項技術由于利用電子顯微掃描技術已經(jīng)進一步發(fā)展 目的是要研究將已回過火和各種馬氏體結構的高速鋼再回火引起的微觀顯微結 構變化情況 這項技術亦用于研究高速鋼單點車刀和麻花鉆的溫度分布 刀具磨損 從已經(jīng)被處理過的無數(shù)脆裂和刃口裂紋的刀具中可知 刀具磨損基本上有 三種形式 后刀面磨損 前刀面磨損和 V 型凹口磨損 后刀面磨損既發(fā)生在主 刀刃上也發(fā)生副刀刃上 關于主刀刃 因其擔負切除大部金屬切屑任務 這就 導致增加切削力和提高切削溫度 如果聽任而不加以檢查處理 那可能導致刀 具和工件發(fā)生振動且使有效切削的條件可能不再存在 關于副刀刃 那是決定 著工件的尺寸和表面光潔度的 后刀面磨損可能造成尺寸不合格的產(chǎn)品而且表 面光潔度也差 在大多數(shù)實際切削條件下 由于主前刀面先于副前刀面磨損 磨損到達足夠大時 刀具將實效 結果是制成不合格零件 由于刀具表面上的應力分布不均勻 切屑和前刀面之間滑動接觸區(qū)應力 在滑動接觸區(qū)的起始處最大 而在接觸區(qū)的尾部為零 這樣磨蝕性磨損在這個 區(qū)域發(fā)生了 這是因為在切削卡住區(qū)附近比刀刃附近發(fā)生更嚴重的磨損 而刀 刃附近因切屑與前刀面失去接觸而磨損較輕 這結果離切削刃一定距離處的前 刀面上形成麻點凹坑 這些通常被認為是前刀面的磨損 通常情況下 這磨損 橫斷面是圓弧形的 在許多情況中和對于實際的切削狀況而言 前刀面磨損比 起后刀面磨損要輕 因此后刀面磨損更普遍地作為刀具失效的尺度標志 然而 因許多作者已經(jīng)表示過的那樣在增加切削速度情況下 前刀面上的溫度比后刀 面上的溫度升得更快 而且又因任何形式的磨損率實質上是受到溫度變化的重 大影響 因此前刀面的磨損通常在高速切削時發(fā)生的 刀具的主后刀面磨損帶的尾部是跟未加工過的工件表面相接觸 因此后刀 面磨損比沿著磨損帶末端處更為明顯 那是最普通的 這是因為局部效應 這 像未加工表面上的已硬化層 這效應是由前面的切削引起的工件硬化造成的 不只是切削 還有像氧化皮 刀刃產(chǎn)生的局部高溫也都會引起這種效應 這種 局部磨損通常稱作為凹坑性磨損 而且偶爾是非常嚴重的 盡管凹坑的出現(xiàn)對 刀具的切削性質無實質意義的影響 但凹坑常常逐漸變深 如果切削在繼續(xù)進 行的話 那么刀具就存在斷裂的危機 如果任何進行性形式 的磨損任由繼續(xù)發(fā)展 最終磨損速率明顯地增加而刀 具將會有摧毀性失效破壞 即刀具將不能再用作切削 造成工件報廢 那算是 好的 嚴重的可造成機床破壞 對于各種硬質合金刀具和對于各種類型的磨損 在發(fā)生嚴重失效前 就認為已達到刀具的使用壽命周期的終點 然而對于各種 高速鋼刀具 其磨損是屬于非均勻性磨損 已經(jīng)發(fā)現(xiàn) 當其磨損允許連續(xù)甚至 到嚴重失效開始 最有意義的是該刀具可以獲得重磨使用 當然 在實際上 切削時間遠比使用到失效的時間短 以下幾種現(xiàn)象之一均是刀具嚴重失效開始 的特征 最普遍的是切削力突然增加 在工件上出現(xiàn)燒損環(huán)紋和噪音嚴重增加 等 自動夾具設計 用做裝配設備的傳統(tǒng)同步夾具把零件移動到夾具中心上 以確保零件從傳 送機上或從設備盤上取出后置于已定位置上 然而在某些應用場合 強制零件 移動到中心線上時 可能引起零件或設備破壞 當零件易損而且小小振動可能 導致報廢時 或當其位置是由機床主軸或模具來具體時 再或者當公差要求很 精密時 那寧可讓夾具去適應零件位置 而不是相反 為著這些工作任務 美 國俄亥俄州 Elyria 的 Zaytran 公司已經(jīng)開發(fā)了一般性功能數(shù)據(jù)的非同步西類柔 順性夾具 因為夾具作用力和同步化裝置是各自獨立的 該同步裝置可以用精 密的滑移裝置來替換而不影響夾具作用力 夾具規(guī)格范圍是從 0 2 英寸行程 5 英鎊夾緊力到 6 英寸行程 400 英寸夾緊力 現(xiàn)代生產(chǎn)的特征是批量變得越來越小而產(chǎn)品的各種規(guī)格變化最大 因此 生產(chǎn)的最后階段 裝配因生產(chǎn)計劃 批量和產(chǎn)品設計的變更而顯得特別脆弱 這種情形正迫使許多公司更多地致力于廣泛的合理化改革和前面提到過情況那 樣裝配自動化 盡管柔性夾具的發(fā)展很快落后與柔性運輸處理裝置的發(fā)展 如 落后于工業(yè)機器人的發(fā)展 但仍然試圖指望增加夾具的柔順性 事實上夾具的 重要的裝置 生產(chǎn)裝置的專向投資就加強了使夾具更加柔性化在經(jīng)濟上的支 持 根據(jù)它們?nèi)犴樞?夾具可以分為 專用夾具 組合夾具 標準夾具 高柔 性夾具 柔性夾具是以它們對不同工件的高適應性和以少更換低費用為特征的 結構形式可變換的柔性夾具裝有可變更結構排列的零件 例如針形頰板 多片式零件和片狀頰板 標準工件的非專用夾持或夾緊元件 例如 啟動標 準夾持夾具和帶有可移動元件的夾具配套件 或者裝有陶瓷或硬化了的中介 物質 如 流動粒子床夾具和熱夾具緊夾具 為了生產(chǎn) 零件要在夾具中被 緊固 需要產(chǎn)生夾緊作用 其有幾個與夾具柔順性無關的步驟 根據(jù)被加工的即基礎的部分和工作特點 確定工件在夾具中的所需的位置 接著必須選擇若干穩(wěn)定平面的組合 這些穩(wěn)定平面就構成工件被固定在夾具中 確定位置上的夾持狀輪廓結構 均衡所有各力和力矩 而且保證接近工件工作 特點 最后 必須計算 調整 組裝可拆裝的或標準夾具元件的所需位置 以 便使工件牢牢地被夾緊在夾具中 依據(jù)這樣的程序 夾具的輪廓結構和裝合的 規(guī)劃和記錄過程可以進行自動化控制 結構造型任務就是要產(chǎn)生若干穩(wěn)定平面的組合 這樣在這些平面上的各夾 緊力將使工件和夾具穩(wěn)定 按慣例 這個任務可用人 機對話即幾乎完全自動 化的方式來完成 一人 機對話即以自動化方式確定夾具結構造型的優(yōu)點是可 以有組織有規(guī)劃進行夾具設計 減少所需的設計人員 縮短研究周期和能更好 地配置工作條件 簡言之 可成功地達到顯著提高夾具生產(chǎn)效率和效益 在充分準備了構造方案和一批材料情況下 在完成首次組裝可以成功實現(xiàn) 節(jié)約時間達 60 因此夾具機構造型過程的目的是產(chǎn)生合適的編程文件 畢業(yè)設計 論文 中期報告 題目 氣門搖桿軸支座零件機械加工工藝 及其典型夾具 系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 姓 名 學 號 導 師 2013 年 3 月 20 日 1 設計 論文 進展狀況 1 1 查閱了相關的機械加工工藝手冊 參考文獻 并且翻譯了一篇相關的外文文獻 1 2 制定了工藝路線方案 具體如下 工序 I 鑄造 工序 時效 工序 粗 精銑 50 底面 工序 粗銑上端面 工序 鉆 2 13 通孔 工序 銑軸向槽 工序 粗車 半精車 精車左右兩 32 端面 工序 鉆 18 的孔 擴孔至 19 8 鉸孔至 20 倒角 工序 清洗去毛刺 工序 驗收入庫 1 3 對零件進行了工藝分析 計算 并且編寫了加工工藝 計算了基本工時 詳見附 頁 1 4 確定了一套粗精銑下端面夾具的方案 繪制了夾具的二維裝配草圖 2 存在問題及解決措施 由于圖量還不夠 所以我打算再設計一套粗車 半精車 精車 32 兩端面的夾 具 雖然有了一些思路但有一些具體尺寸定不下來 結構上也存在問題 接下來就 要查閱相關資料 多向老師請教 把夾具設計中的尺寸及結構確定下來 最終完成 夾具裝配圖 3 后期工作安排 第 10 周 第 11 周 確定夾具方案 夾具的尺寸 結構 完成夾具的設計 第 12 周 第 13 周 繪制各夾具的的裝配圖 部分零件工程圖 編寫工藝卡片 第 14 周 第 15 周 完成畢業(yè)論文 第 16 周 答辯 指導教師簽字 年 月 日 產(chǎn)品型號 QMYG 11 零 部 件圖 號 共 10 頁 機械加工過程卡片 產(chǎn)品名稱 氣門搖桿軸支 座 零 部 件名 稱 氣門搖桿軸支 座 第 1 頁 材料牌號 HT200 毛坯種類 鑄件 毛坯外型尺寸 78 50 38 每毛坯可制件數(shù) 1 每臺件數(shù) 1 備注 工時 工序號 工序名稱 工序內(nèi)容 車間 工 段 設備 工藝裝備 準終 單件 10 配料 鑄造毛坯 鑄 20 熱處理 人工時效處理 熱 30 粗 精銑 粗 精銑 50 底面 金 立式銑床 X51 專用夾具 端銑刀 0 611min 40 粗銑 粗銑上端面 金 立式銑床 X51 專用夾具 端銑刀 0 278min 50 鉆 擴 鉸 鉆 擴 鉸 20mm 孔 倒角 45 金 立式鉆床 Z525 專用夾具 麻花轉 括孔鉆 鉸 刀 特制刀具 4 274min 60 鉆 擴 鉸 鉆 擴 粗鉸 2 13mm 孔 金 立式鉆床 Z525 專用夾具 麻花轉 括孔鉆 鉸 刀 特制刀具 6 9903min 70 銑 銑軸向槽 金 臥式銑床 X62 專用夾具 鋸片銑刀 0 909min 80 粗 半精 精車 粗車 半精車 精車左右兩 32 端面 金 車床 CA6140 專用夾具 端車刀 特制車刀 1 553min 90 清洗去毛刺 100 驗收 110 入庫 設計 日期 審核 日期 標準 日期 會簽 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 2013 5 5 產(chǎn)品型號 QMYG 11 零件圖號 共 10 頁 機械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 氣門搖桿軸支座 零件名稱 氣門搖桿軸支座 第 4 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金 30 粗 精銑底面 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 84 50 38 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 銑床 X51 X 01 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 X 01 專用夾具 亞硝酸鈉 工序工時 分 工位器具編號 工位器具名稱 準終 單件 0 611 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 r min m min mm r mm 進給次數(shù) 機動 輔助 1 粗銑 50 底面 專用夾具 端銑刀 475 89 5 0 2 1 5 1 0 311 2 精銑 50 底面 專用夾具 端銑刀 475 89 5 0 2 0 5 1 0 30 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會簽 日期 標記 數(shù)量 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 2013 5 5 產(chǎn)品型號 QMYG 11 零件圖號 共 10 頁 機械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 氣門搖桿軸支座 零件名稱 氣門搖桿軸支座 第 5 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金 40 粗銑上端面 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 84 50 38 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 銑床 X51 X 01 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 X 02 專用夾具 亞硝酸鈉 工序工時 分 工位器具編號 工位器具名稱 準終 單件 0 278 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 r min m min mm r mm 進給次數(shù) 機動 輔助 1 粗銑上端面 專用夾具 端銑刀 900 84 8 0 2 2 0 1 0 278 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會簽 日期 標記 數(shù)量 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 2013 5 5 產(chǎn)品型號 QMYG 11 零件圖號 共 10 頁 機械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 氣門搖桿軸支座 零件名稱 氣門搖桿軸支座 第 6 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金 50 鉆 擴 鉸 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 84 50 38 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 銑床 Z525 Z 01 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 Z 03 專用夾具 亞硝酸鈉 工序工時 分 工位器具編號 工位器具名稱 準終 單件 4 274 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 r min m s mm r mm 進給次數(shù) 機動 輔助 1 鉆 20 通孔 專用夾具 麻花鉆 275 15 5 0 25 9 0 1 0 785 2 擴 20 通孔 專用夾具 擴孔鉆 68 4 2 0 57 0 9 1 1 184 3 鉸 20 通孔 專用夾具 鉸刀 198 9 33 0 10 0 1 1 2 278 4 倒角 專用夾具 特制車刀 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會簽 日期 標記 數(shù)量 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 2013 5 5 產(chǎn)品型號 QMYG 11 零件圖號 01 共 10 頁 機械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 氣門搖桿軸支座 零件名稱 氣門搖桿軸支座 第 7 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金 60 鉆 擴 鉸 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 84 50 38 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 鉆床 Z525 Z 02 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 Z 04 專用夾具 亞硝酸鈉 工序工時 分 工位器具編號 工位器具名稱 準終 單件 6 9903 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 r min m min mm r mm 進給次數(shù) 機動 輔助 1 鉆 13mm 孔 專用夾具 麻花鉆 480 18 1 0 25 6 0 1 0 683 2 擴 13mm 孔 專用夾具 擴孔鉆 68 2 7 0 57 2 0 1 2 141 3 鉸 13mm 孔 專用夾具 鉸刀 198 9 33 0 10 1 5 1 4 166 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會簽 日期 標記 數(shù)量 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 2013 5 5 產(chǎn)品型號 QMYG 11 零件圖號 共 10 頁 機械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 氣門搖桿軸支座 零件名稱 氣門搖桿軸支座 第 8 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金 70 銑軸向槽 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 84 50 38 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 鉆床 X62 X 02 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 X 05 專用夾具 亞硝酸鈉 工序工時 分 工位器具編號 工位器具名稱 準終 單件 0 909 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 r min m min mm r mm 進給次數(shù) 機動 輔助 1 銑軸向槽 專用夾具 鋸片銑刀 275 69 1 0 2 3 0 0 909 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會簽 日期 標記 數(shù)量 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 2013 5 5 產(chǎn)品型號 QMYG 11 零件圖號 共 10 頁 機械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 氣門搖桿軸支座 零件名稱 氣門搖桿軸支座 第 9 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金 80 粗 半精 精車 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 84 50 38 1 1 設備名稱 設備型號 設備編號 同時加工件數(shù) 鉆床 CA6140 C 02 1 夾具編號 夾具名稱 切削液 C 06 專用夾具 亞硝酸鈉 工序工時 分 工位器具編號 工位器具名稱 準終 單件 1 553 主軸轉速 切削速度 進給量 切削深度 工步工時 工步號 工 步 內(nèi) 容 工 藝 裝 備 r min m min mm r mm 進給次數(shù) 機動 輔助 1 粗車左右兩 32 端面 專用夾具 端車刀 475 119 3 0 16 1 5 1 0 539 2 半車左右兩 32 端面 專用夾具 端車刀 475 119 3 0 16 0 4 1 0 511 3 精車左右兩 32 端面 專用夾具 端車刀 475 119 3 0 16 0 1 1 0 503 4 倒角 特制車刀 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會簽 日期 標記 數(shù)量 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 2013 5 5 產(chǎn)品型號 QMYG 11 零件圖號 共 10 頁 檢驗卡片 產(chǎn)品名稱 氣門搖桿軸支座 零件名稱 氣門搖桿軸支座 第 10 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 金 檢驗 HT200 設備及工藝裝備序號 檢驗內(nèi)容及技術要求 名稱 代號 備注 1 檢驗外觀及表面粗糙度 2 檢驗尺寸 201 6 內(nèi)孔量具 13 內(nèi)孔量具 78 游標卡尺 44 游標卡尺 3 游標卡尺 平行度檢具 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會簽 日期 標記 數(shù)量 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 2013 5 5 工 藝 規(guī) 程 機械加工 零部件代號 QMYG 11 零部件名稱 氣門搖桿軸支座 編制 2013 5 5 校核 審查 共 10 張 產(chǎn)品型號 QMYG 11 零件圖號 共 10 頁 機械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 氣門搖桿軸支座 零件名稱 氣門搖桿軸支座 第 2 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 鑄 10 鑄造 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 84 50 38 1 1 技術要求 1 毛坯精度等級 CT 為 10 級 2 時效處理 180 200HBS 3 未注鑄造圓角 R2 R3 4 鑄造表面應無氣孔 縮松 沙眼等 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會簽 日期 標記 數(shù)量 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 2013 5 5 產(chǎn)品型號 QMYG 11 零件圖號 共 10 頁 機械加工工序卡片 產(chǎn)品名稱 氣門搖桿軸支座 零件名稱 氣門搖桿軸支座 第 3 頁 車間 工序號 工序名稱 材 料 牌 號 鑄 20 人工時效 HT200 毛 坯 種 類 毛坯外形尺寸 每毛坯可制件數(shù) 每 臺 件 數(shù) 鑄件 84 50 38 1 1 人工時效處理 消除內(nèi)應力 時效后達到 180 200HBS 設 計 日 期 校 對 日期 審 核 日期 標準化 日期 會簽 日期 標記 數(shù)量 更改文件號 簽字 日期 標記 處數(shù) 更改文件號 簽字 日期 2013 5 5 1 畢業(yè)設計 論文 開題報告 題目 氣門搖桿軸支座零件機械加工工藝及其典型夾具設計 系 別 機電信息系 專 業(yè) 機械設計制造及其自動化 班 級 姓 名 學 號 導 師 2012 年 12 月 25 日 2 1 畢業(yè)設計 論文 綜述 1 1 題目背景題目背景和及研究意義 制造業(yè)是一個國家的立國之本 是一個國家的民族產(chǎn)業(yè)和支柱產(chǎn)業(yè) 也是反映一 個國家經(jīng)濟實力的重要標志 是為國家創(chuàng)造財富的重要產(chǎn)業(yè) 制造技術支持著制造業(yè)的發(fā)展 當今制造技術的發(fā)展使傳統(tǒng)制造業(yè)革新了他原來 的面目 制造工藝與夾具同樣取得了較快發(fā)展 所謂工藝 是使各種原材料 半成品 成為產(chǎn)品的方法和過程 進行機械加工工藝設計是保證產(chǎn)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(chǎn)準備 計劃調度 加工操作 生產(chǎn)安全 技術檢測和 健全勞動組織的重要依據(jù) 也是企業(yè)上品種 上質量 上水平 加速產(chǎn)品更新 提高 經(jīng)濟效益的技術保證 機械零件加工精度是機械零件加工質量的核心部分 零件的加 工精度是指零件完工后的實際幾何參數(shù) 尺寸 形狀和相互位置 對理想幾何參數(shù)的 符合程度 符合程度越高 機械加工工藝對加工精度的影響主要體現(xiàn)在加工工藝的受 力變形 加工工藝的幾何精度以及工藝系統(tǒng)的熱變形三個方面 加工精度包括 尺寸 精度 形狀精度 位置精度 提高加工及高度的措施歸納為 減少誤差法 誤差補償 法 誤差抵消法 誤差轉移法 就地加工法 誤差平均法 而夾具的出現(xiàn)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 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(chǎn)品質量和提高勞動生產(chǎn)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(nèi)外的先進技術 制定出合理的設計方案 再進行具體的設計 夾具是制造系統(tǒng)的重要組成部分 是機械制造中的一項重要工藝裝備 工件在機 床上進行加工時 為了保證加工精度和提高生產(chǎn)效率 必須使工件相對刀具占有正確 位置 完成之一功能的輔助裝置成為機床夾具 它的主要用于保證產(chǎn)品的加工質量 減輕勞動強度 輔助產(chǎn)品檢測 展示 運輸?shù)?不論是傳統(tǒng)制造 還是現(xiàn)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(chǎn)品勞動生產(chǎn)率 保證和提高加 工精度 降低生產(chǎn)成本等 還可以擴大機床的使用范圍 從而使產(chǎn)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 機床夾具按其使用范圍可分為以下五種基本類型 1 通用夾具 通用夾具具有一 定的通用性 2 專用夾具 專用夾具是針對某一種工件的某一個工序而專門設計的 3 通用可調整夾具和成組夾具 通用可調整夾具和成組夾具的特點是夾具的部分元件 可以更換 部分裝置可以調整 以適應不同零件的加工 4 組合夾具 組合夾具是由 8 一套完全標準化的元件 根據(jù)零件的加工要求拼裝而成的夾具 組合夾具的適用范圍 可從以下不同角度來談 從產(chǎn)品的批量來看 組合夾具最適于新產(chǎn)品研制 試制 單件 和小批量生產(chǎn) 因此 對于產(chǎn)品變化頻繁 該型周期短 產(chǎn)品類型多的企業(yè)選用組合 夾具最為適宜 能收到最顯著的經(jīng)濟效果 從加工工序來看 組合夾具應用極為廣泛 它可以方便的組成各類機床使用的夾具 從加工工件的幾何形狀和尺寸看 組合夾具 一般不受工件形狀的限制 5 隨行夾具 隨行夾是一種在自動線或柔性制造系統(tǒng)中使 用的夾具 工件的工藝分析及夾具設計是工藝工程師必備的專業(yè)素質 這次設計使我們能綜 合運用了械制圖學 機械設計 機械制造工程學 互換性與測量技術中的基本理論和 方法獨立地分析和解決工藝與夾具設計中的問題 初步具備了設計一個中等復雜程度 零件 氣門搖桿軸支座 的工藝規(guī)程的能力和運用夾具設計的基本原理和方法 擬訂 夾具設計方案 完成家具結構設計的能力 也是熟悉和運用有關手冊 圖表等技術資 料及編寫技術文件技能的一次中和性實踐機會 為今后從事的工作打下良好的基礎 1 2 機制工藝與夾具設計相關技術的國內(nèi)外現(xiàn)狀 迄今為止 夾具仍是機電產(chǎn)品制造中必不可缺的四大工具 刀具 夾具 量具 模具 之一 刀具量本身已高度標準化 用戶只需要按品種 規(guī)格選用采購 而模具 和夾具則和產(chǎn)品息息相關 產(chǎn)品一有變化就需重新制作 通常是屬于專用性質的工具 模具已發(fā)展成為獨立的行業(yè) 夾具在國內(nèi)外也正在逐漸形成一個依附于機床業(yè)或獨立 的小行業(yè) 高精度與精密的通用央具有了迅蓮的發(fā) 展高效通用夾具已廣泛使用 適 用于各類典型零件共軌特征的通用夾具有了迅速發(fā)展 現(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代 以適應市場激烈競爭 盡管國 際生產(chǎn)研究協(xié)會的統(tǒng)計表明中不批 多品種生產(chǎn)的工件已占工件種類數(shù)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(chǎn)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(chǎn)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(shù)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(chǎn)的生產(chǎn)率逐步趨近于大批量生產(chǎn)的水平 綜上所述 現(xiàn)代生產(chǎn)對夾具提出了如下新的要求 1 能迅速方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)以縮短生產(chǎn)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 9 4 適用于各種現(xiàn)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(chǎn)率 總體來說現(xiàn)代機床的發(fā)展趨勢是 1 提高標準化通用化程度 2 適應多 品種 中小批生產(chǎn)企業(yè)的特點 發(fā)展可調整夾具 力求希短生產(chǎn)準備周期 提高經(jīng)濟 效果 3 發(fā)展高效率夾具力求提高勞動生產(chǎn)率減輕勞動強度 4 機床夾具的 發(fā)展應向機床工作臺技術轉移 2 本課題研究的主要內(nèi)容和擬采用的研究方案 研究方法或措施 2 1 課題研究主要內(nèi)容 2 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 mm1 062 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 使之不轉動 汽缸蓋內(nèi)每缸四閥使燃燒室充 氣最佳 氣門由搖桿凸輪機構驅動 摩擦力小且氣門間隙由液壓補償 這種結構可能 減小燃油 消耗并改善排放 另外一個優(yōu)點是減小噪音 這種結構使 3 0 升的 TDI 發(fā) 動機運轉極端平穩(wěn) 主要研究內(nèi)容 1 研究氣門搖桿軸支座零件 設計其三維模型 分析加工特 點 2 編制上述工件的機械加工工藝 包括熱處理及其它工序 給出設計計算過程 填寫工藝卡片 3 對數(shù)控加工工序編寫數(shù)控代碼 4 設計典型該工序的夾具 繪 制設計裝配圖和零件圖 5 圖量折合 1 5 張 0 號圖 論文字數(shù) 1 5 萬 參考文獻 18 篇 3 篇外文 英文翻譯漢字 3000 字 2 2 2 擬采用的研究方案 研究方法和措施 1 本課題研究方案 第一步 零件作用分析和工藝分析 第二步 零件工藝 規(guī)程定性設計 包括毛坯制造方法的確定 基準面選擇 工藝路線確定 第三步 零 件工藝規(guī)程定量設計和計算 包括毛坯尺寸的確定 工藝尺寸 機械加工余量確定 切削用量和基本工時確定 第四步 夾具設計 第五步 繪制零件 夾具及裝配二維 圖 2 零件加工工藝分析 有零件圖知 該零件上主要加工面為上端面 下端面 左右端面 mm 孔132 和 mm 以及 3mm 軸向槽的加工 加工精度為 mm 孔的尺寸精度以及下端面1 06 1 062 0 05mm 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 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 mm 孔時以下端面為定位基準 以保1 062 證孔軸相對下端面的位置精度 3 工藝線路擬定 方案一 1 鑄造 2 時效處理 3 粗車下端面 4 粗車上端面 5 粗銑 左右端面 6 鉆 通孔 7 精銑下端面 8 精銑上端面 9 精銑左右端面 13 10 鉆 通孔 11 鏜 孔 12 粗 精銑軸向槽 13 檢驗入庫20 0 分析 上述方案遵循了工藝線路擬定原則和基準選取原則 但是還存在不足 由 于工件形狀和尺寸原因本工件在車床上車削時比較困難 故改用銑床加工 方案二 1 鑄造 2 時效處理 3 粗銑下端面 4 粗銑上端面 5 粗銑左 右端面 6 鉆 通孔 7 精銑下端面 8 精銑上端面 9 精銑左右端面 10 13 鉆 通孔 11 鏜 孔 12 粗 精銑軸向槽 13 檢驗入庫20 0 第二種方案基本滿足加工要求 3 本課題研究的重點及難點 前期已開展工作 3 1 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(xiàn) 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 2 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(jù)各表面加工要求 和各種加工方法能達到的經(jīng)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(shù) 提高加工精度 3 2 夾具設計中關鍵的問題在于夾具設計中結構方案的構思 其設計流程的關鍵點是 首先應分析使用夾具時 造成被加工零件表面位置的加 工誤差因素 合理分配夾具定位精度 其次要根據(jù)加工過程中被加工零件受到的切削 力 慣性力及重力等外力的作用 合理選擇定位方式 支承點 夾緊點 夾緊力大小 及其作用方向 設計合適的夾緊機構 以保證被加工零件的既定位置穩(wěn)定可靠 第 三是設計夾具對定 最后校核夾具關鍵零件強度和設備進刀抗力等 最終完成全套 夾具圖設計 夾具設計主要是擇定位方式 設計合理的定位支承元件 夾緊裝置 對刀元件 夾具體等裝置或元件 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(jù)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 3 3 前期開展的工作 進行教研 查閱相關文獻和刊物 了解課題背景 研究意義以及國內(nèi)外發(fā)展狀況 進而初步確定設計方案 并在總結各個參考文獻的基礎上完成開題報告 4 完成本課題的工作方案及進度計劃 按周次填寫 第 1 周 第 3 周 查閱資料 完成基礎知識的積累和開題報告 第 4 周 第 6 周 典型工件的工藝分析 計算 編寫各工件加工工藝 第 7 周 第 8 周 各夾具的設計計算 定位分析 設計中存在的問題 第 9 周 中期檢查 第 10 周 第 13 周 繪制各夾具的裝配圖 部分零件工程圖 2 第 14 周 第 15 周 完成畢業(yè)論文 第 16 周 答辯 5 指導教師意見 對課題的深度 廣度及工作量的意見 指導教師 年 月 日 6 所在系審查意見 系主管領導 年 月 日 2 參考文獻 1 盧秉恒 機械制造技術基礎 2009年6月第3版 2 余承輝 姜晶 機械制造工藝與夾具 2010年7月第1版 3 曾愛新 談機械加工工藝的發(fā)展趨勢 J 職園培地 2002 8 26 27 4 劉代瑞 三角法蘭夾具設計 J 汽齒科技 2007 2 18 22 5 熊平 孫慧峰 焦振營 車削厚壁圓體內(nèi)孔夾具設計 J 金屬加工 2008 6 6 周賀 段曉峰 計算機輔助夾具設計與管理系統(tǒng)的研發(fā) J 機械制造 2004 03 7 姜桂英 淺談如何提高機械加工的精度 科技論壇 2012 12 8 張瀅瀅 劉春雨 關于機床夾具的發(fā)展前景的探討 科技創(chuàng)新導報 2011 10 9 挪家華 國內(nèi)外機床夾具及其發(fā)展趨勢 全國先進工具鏗脆交流會報告 10 陳連富 淺談機械加工工藝對加工精度的影響 工業(yè)與民用建筑工程技術 11 蔡瑾 段國林 李翠玉 李德紅 夾具設計技術發(fā)展綜述 J 河北工業(yè)學學報 2002 5 12 仲高艷 王宏林 機床夾具設計中的參數(shù)化設計 機床與液壓 2004 No 12 13 白潔 薄向東 機床夾具在數(shù)控加工中的設計 2006 年第 3 期 總第 15 期 14 王建勛 機械零件加工中的機床夾具設計 學術交流 2009 05 15 許愛玲 機床夾具設計方法探討 Equipme nt Manufa c tring Technology No 8 2008 16 G H Qin W H Zhang M Wan S P Sun T J Wu Advanced Design and Manufacture to Gain a Competitive Edge 2008 551 562 17 Peter Ko t l Karol Vel ek Radovan Zvolensk Intelligent Robotics and Applications 2008 459 465 18 Marty Voss Robert Drag Design Efficiency and Safety into Robotic Fixtures 1999 72 4