毕业论文气门摇臂轴支座设计

毕业论文-气门摇臂轴支座设计 前言 机械制造工艺学毕业设计是在我们学完大学的全部基础课丶技术基础课以及大部分专业之后进行的。这是我们进行毕业设计之前对所学各科课程的一次深入的综合性的连接,也是一次理论联系实际训练。因此,它在我们的大学学习生活中占有十分重要的地位。 它可以培养我们的工程意识,通过课程设计,结合生产实际,贴近就业岗位,培养我们的分析和解决机械制造工程实际问题的能力。 它进一步培养我们的识图丶绘图,计算和汇编写技术文件的基本技能。还有掌握工艺规程和工序,动力滑台液压系统的设计,专用夹具的设计和编排。 通过本次课程设计可以强化我们的质量意识,养成遵守国家标准的习惯,学会使用与设计有关的手册丶图册丶标准和规范。 就我个人而言,我希望能通过这次课程设计对自己的未来从事的工作进行一次适应性训练,从锻炼自己分析问题丶解决问题的能力,为今后的工作打下一个良好的基础。 我也相信通过课程设计能将零碎的知识点联系起来,系统而全面的做好设计。 内容摘要:首先运用AutoCAD软件绘制零件图及气门摇臂轴支座的二维毛坯图及个加工工序图,然后根据零件的图样结构及技术要求等对零件进行工艺分析及确定生产类型,确定毛坯类型和制造方法,气门摇臂轴支座的材料为HT200,拟采用以铸造的形式进行毛坯的制造且确定毛坯尺寸,并制定加工方案和确定零件的机械加工工艺路线,完成机械加工工序分析及设计,然后填写相关卡片。设计钻孔工序的钻孔夹具,绘制装配图及夹具体、钻套零件图。设计钻孔工序组合机床动力滑台液压系统,绘制液压系统图及。最后进行此次课程设计的总结。 通过这次的毕业设计我组对工艺规程、专用夹具、动力滑台液压系统的设计有了全新的认识。在毕业设计过程中主要遇到的问题:加工余量选择、工艺工序的卡的制作、液压系统运作选择、液压缸的计算、手工绘制装配图、夹具体尺寸的确定,其次就是辅助定位元件的选取。总体来说我组从中学到了很多。关键词:气门摇臂轴支座 工艺规程设计夹具设计 动力滑台液压系统设计 目录第一章气门摇臂轴支座的机械加工工艺规程设计1.1.零件的工艺分析及生产类型的确定 1.1.1 零件的作用1.1.2 零件的工艺分析1.1.3 确定零件的生产类型1.2 选择毛坯种类,绘制毛坯1.2.1 选择毛坯种类1.2.2确定毛坯尺寸及机械加工总余量1.2.3 设计毛坯图 1.2.4 绘制毛坯图 1.3 选择加工方法,制定工艺路线1.3.1 定位基准的选择1.3.2 零件的表面加工方法的选择1.3.3加工阶段的划分 1.3.4工序的集中与分散1.3.5工序顺序的安排 1.3.6 确定工艺路线1.3.7 加工设备及工艺装备选择1.3.8工序间加工余量的确定 1.3.9切削用量确定1.4编写工艺文件1.4.1机械加工工艺过程卡1.4.2工序机械加工工序卡1.4.2.1钻18孔工序卡1.4.2.2钻16孔工序卡 第二章气门摇臂轴支座零件钻孔专用夹具的设计2.1 确定夹具的结构方案 2.1.1确定定位方案,选择定位元件 2.1.2确定导向装置2.1 3确定夹紧机构2.1.4切削力及夹紧力的计算 2.1.4.1切削力的计算 2.1.4.2夹紧力的确定 2.1.5确定辅助定位装置2.2设计夹具体 2.3绘制家具装备图第三章动力滑台液压系统设计3.1主要参数性能3.2.负载分析3.2.1液压缸的受力还有活塞和活塞杆处的密封装置的摩擦阻力初步设计 3.2.2确定液压缸内径D和活塞杆直径d3.2.3液压缸面积的计算 3.3液压元件的计算和选择3.4选择液压泵的规格3.5阀类元件的选择3.6 确定管道尺寸 3.7液压油箱容积的确定 3.8压力损失的验算3.9系统温升的验算3.10绘制液压系统原理图参考文献结束语致谢中英文翻译附录第一章气门摇臂轴支座的机械加工工艺规程设计1.1零件的工艺分析及生产类型的确定1.1.1零件的作用 本设计所设计的零件是1105柴油机中摇臂结合部的气门摇臂轴支座,它是柴油机上气门控制系统的一个重要零件。直径为18mm的孔用来装配摇臂轴,轴的两端各安装一进、排气气门摇臂。直径为16mm的孔内装一个减压轴,用于降低汽缸内压力,便于启动柴油机。两孔间距56mm,可以保证减压轴在摇臂上打开气门,实现减压。两孔要求的表面粗糙度和位置精度较高,工作时会和轴相配合工作,起到支撑的作用,直径11的孔用M10的螺杆与汽缸盖相连,直径3的孔用来排油,各部分尺寸零件图中详细标注。 图1.1 气门摇臂轴支座零件图1.1.2 零件的工艺分析 通过对气门摇臂轴支座零件图的重新绘制,知原图样的视图正确、完整,尺寸、公差以及技术要求齐全。通过对零件图的详细审阅,该零件的基本工艺状况已经大致掌握。主要工艺状况如下叙述: 零件的材料为HT200,灰铸铁的生产工艺简单,铸造性能优良,但是塑性较差、脆性较高、不适合磨削,而且加工面主要集中在平面加工和孔的加工。根据对零件图的分析,该零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求如下: 1.22外圆的上端面以及与此孔相通的11通孔,粗糙度均为12.5; 2.36mm下端面,根据零件的总体加工特性,366mm为整个机械加工过程中主要的基准面,粗糙度为12.5,因此在制定加工方案的时候应当首先将此面加工出来。 3.28外圆的前后端面,粗糙度为12.5;前后端面倒1x45的角,粗糙度为12.5;以及16的通孔,在这里由于18通孔所要求的精度较高,因此该孔的的加工是一个难点,其所要求的表面粗糙度为1.6,且该孔的轴线与36mm下端面的平行度为0.05,且该孔的轴线圆跳动公差为0.1需要选择适当的加工方法来达到此孔加工的技术要求。 4.26的前后端面,粗糙度为12.5;前后端面倒的角,粗糙度为12.5;以及16的通孔,16的通孔同样也是本零件加工一个比较重要的部分,观察零件图就可以知道,16的孔要求的表面粗糙度和位置精度和18的通孔一样都是比较高的,16的通孔表面粗糙度为1.6,孔的轴线与36mm的地面的平行度为0.05。 通过上面零件的分析可知,36mm下端面和22上端面的表面粗糙度要求都不是很高,因此都不需要精加工来达到要求,而且这两个面也是整个加工工程中主要的定位基准面,因此可以粗加工或者半精加工出这两个面而达到精度要求,再以此作为基准采用专用夹具来对其他表面进行加工,并且能够更好的保证其他表面的位置精度要求。总的看来,该零件并没有复杂的加工曲面,属于较为简单的零件,所以根据各加工表面的技术要求采用常规的加工工艺均可保证,简单的工艺路线安排如下:将零件定位夹紧,加工出36mm下端面以及22上端面,并钻出11的通孔,然后再以这先加工出来的几个表面为基准定位,加工出28和26的外圆端面,并钻出18和16这两个精度要求比较高的空,最后翻转零件,深孔加工出3的斜油孔。1.1.3 确定零件的生产类型 零件的生产类型是指企业(或车间、工段、班组、工作地等)生产专业化程度的分类,它对工艺规程的制订具有决定性的影响。生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型,不同的生产类型由着完全不同的工艺特征。零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品年产量。 根据本零件的设计要求,气门摇臂轴支座的生产纲领为8000件/年,每日1班,可确定本设计零件气门摇臂轴支座的的生产类型为大批量生产。1.2 选择毛坯种类,绘制毛坯1.2.1 选择毛坯种类 机械加工中毛坯的种类有很多种,如铸件、锻件、型材、挤压件、冲压件、焊接组合件等,同一种毛坯又可能有不同的制造方法。为了提高毛坯的制造质量,可以减少机械加工劳动量,降低机械加工成本,但往往会增加毛坯的制造成本。选择毛坯的制造方法一般应当考虑一下几个因素。(1).材料的工艺性能 材料的工艺性能在很大程度上决定毛坯的种类和制造方法。例如,铸铁,铸造青铜等脆性材料不能锻造和冲压,由于焊接性能差,也不宜用焊接方法制造组合毛坯,而只能用铸造。低碳钢的铸造性能差,很少用于铸造;但由于可锻性能,可焊接性能好,低碳钢广泛用于制造锻件、型材、冲压件等。(2).毛坯的尺寸、形状和精度要求 毛坯的尺寸大小和形状复杂程度也是选择毛坯的重要依据。直径相差不大的阶梯轴宜采用棒料;直径相差较大的宜采用锻件。尺寸很大的毛坯,通常不采用模锻或压铸、特种铸造方法制造,而适宜采用自由锻造或是砂型铸造。形状复杂的毛坯,不宜采用型材或自由锻件,可采用铸件、模锻件、冲压件或组合毛坯。(3).零件的生产纲领 选择毛坯的制造方法,只有与零件的生产纲领相适应,才能获得最佳的经济效益。生产纲领大时宜采用高精度和高生产率的毛坯制造方法,如模锻及熔模铸造等;生产纲领小时,宜采用设备投资少的毛坯制造方法,如木模砂型铸造及自由锻造。根据上述内容的几个方面来分析本零件,零件材料为HT200,首先分析灰铸铁材料的性能,灰铸铁是一种脆性较高,硬度较低的材料,因此其铸造性能好,切削加工性能优越,故本零件毛坯可选择铸造的方法;其次,观察零件图知,本设计零件尺寸并不大,而且其形状也不复杂,属于简单零件,除了几个需要加工的表面以外,零件的其他表面粗糙度都是以不去除材料的方法获得,若要使其他不进行加工的表面达到较为理想的表面精度,可选择砂型铸造方法;再者,前面已经确定零件的生产类型为大批量生产,可选择砂型铸造机器造型的铸造方法,较大的生产批量可以分散单件的铸造费用。因此,综上所述,本零件的毛坯种类以砂型铸造机器造型的方法获得。1.2.2确定毛坯尺寸及机械加工总余量 根据零件图计算零件的轮廓尺寸为长83mm,宽37mm,高62mm。 查阅机械制造技术基础课程设计指导教程表2-1 按铸造方法为砂型铸造机器造型,零件材料为灰铸铁,查得铸件公差等级为CT8-CT12,取铸件公差等级为CT10。 再根据毛坯铸件基本尺寸查阅机械制造技术基础课程设计指导教程表2-3 ,按前面已经确定的铸件公差等级CT10差得相应的铸件尺寸公差。 查阅机械制造技术基础课程设计指导教程表2-5 按铸造方法为砂型铸造机器造型,材料为灰铸铁,查得铸件所要求的机械加工余量等级为E-G,将要求的机械加工余量等级确定为G,再根据铸件的最大轮廓尺寸查阅机械制造工艺设计简明手册表2.2-4 要求的铸件机械加工余量。 由于所查得的机械加工余量适用于机械加工表面,的加工表面,机械加工余量要适当放大。分析本零件,除了16和18的外,没有一个加工表面的表面粗糙度是小于1.6的,也就是所有的加工表面,因此一般情况下这些表面的毛坯尺寸只需将零件的尺寸加上所查得的余量值即可,但是由于大部分表面加工都需经过粗加工和半精加工,因此余量将要放大,这里为了机械加工过程的方便,除了孔以外的加工表面,将总的加工余量统一为一个值。如下表:表1.1 毛坯尺寸及机械加工总余量表加工表面基本尺寸铸件尺寸公差机械加工总余量铸件尺寸上端面2.64下端面2.64前端面2.64后端面2.64前端面2.24后端面2.241.2.3 设计毛坯图 确定铸造斜度 根据机械制造工艺设计简明手册表2.2-6 本零件毛坯砂型铸造斜度为。 确定分型面 由于毛坯形状对称,且最大截面在中间截面,为了起模以及便于发现上下模在铸造过程中的错移,所以选择前后对称中截面为分型面。 毛坯的热处理方式 为了去除内应力,改善切削性能,在铸件取出后进行机械加工前应当做时效处理。1.2.4 绘制毛坯图 图1.2气门摇臂轴支座毛坯图1.3 选择加工方法,制定工艺路线1.3.1 定位基准的选择 定位基准的选择在工艺规程制定中直接影响到工序数目,各表面加工顺序,夹具结构及零件的精度。 定位基准分为粗基准和精基准,用毛坯上未经加工的表面作为定位基准成为粗基准,使用经过加工表面作为定位基准称为精基准。在制定工艺规程时,先进行精基准的选择,保证各加工表面按图纸加工出来,再考虑用什么样的粗基准来加工精基准。 1.粗基准的选择原则 为保证加工表面与不加工表面之间的位置精度,则应以不加工表面为粗基准。若工件上有很多歌不加工表面,应选其中与加工表面位置精度要求较高的表面为粗基准。 为保证工件某重要表面的余量均匀,应选重要表面为粗基准。 应尽量选光滑平整,无飞边,浇口,冒口或其他缺陷的表面为粗基准,以便定位准确,夹紧可靠。 粗基准一般只在头道工序中使用一次,应精良避免重复使用。 2.精基准的选择原则 “基准重合”原则:应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准,避免基准不重合引起的定位误差。 “基准统一”原则:尽可能在多数工序中采用同一组精基准定位,以保证各表面的位置精度,避免因基准变换产生的误差,简化夹具设计与制造。 “自为基准“原则:某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均匀,应选该加工表面本身为精基准,该表面与其他表面之间的位置精度由先行工序保证。 “互为基准“原则:当两个表面相互位置精度及尺寸、形状精度都要求较高时,可采用“互为基准”方法,反复加工。 所选的精基准应能保证定位准确、夹紧可靠、夹具简单、操作方便。 根据上述定位基准的选择原则,分析本零件,根据气门摇臂轴支座零件图,本零件时带有孔的形状比较简单的零件,孔16、孔16以及孔11均为零件设计基准,均可选为定位基准,而且孔16和孔18设计精度较高(亦是装配基准和测量基准),工序将安排这两个孔在最后进行,为遵循“基准重合”原则,因此选择先进行加工的11孔和加工后的36mm下底面作为精基准,在该零件需要加工的表面中,由于外圆面上有分型面,表面不平整有飞边等缺陷,定位不可靠,应选28外圆端面及未加工的36mm下端面为粗基准。1.3.2 零件的表面加工方法的选择 根据本零件图上所标注的各加工表面的技术要求,查机械制造工艺设计简明手册表1.4-7,表1.4-8,通过对各加工表面所对应的各个加工方案的比较,最后确定本零件各加工表面的加工方法如下表: 表1.2 气门摇臂轴支座各加工表面方案需加工表面尺寸精度等级表面粗糙度Ra/加工方案上端面IT1412.5粗铣36mm下端面IT126.3粗铣半精铣前端面IT113.2粗铣半精铣后端面IT113.2粗铣半精铣前端面IT1412.5粗铣后端面IT1412.5粗铣通孔IT1412.5钻偏内孔IT1412.5钻通孔IT81.6钻扩粗铰精铰通孔IT81.6钻扩粗铰精铰1.3.3加工阶段的划分 本零件气门摇臂轴支座加工质量要求较高,可将加工阶段分为粗加工,半精加工几个阶段。 在粗加工阶段,首先将精基准备好,也就是先将36mm下端面和11通孔加工出来,使后续的工序都可以采用精基准定位加工,保证其他加工表面的精度要求;然后粗铣粗基准22上端面、28外圆前后端面、26外圆前后端面,在半精加工阶段,完成对28外圆前后端面的半精铣,钻扩粗铰精铰出通孔和通孔,并钻出偏内孔。1.3.4工序的集中与分散 本零件采用工序集中原则安排零件的加工工序。本零件气门摇臂轴支座的生产类型为大批量生产,可以采用各种机床配以专用工具、夹具、以提高生产率;而且运用工序集中原则使工件的装夹次数少,不但可缩短辅助时间,而且由于在一次装夹中加工了许多表面,有利于保证各加工表面之间的相对位置精度要求。1.3.5工序顺序的安排1.机械加工顺序 (1)遵循“先基准后其他”原则,首先加工精基准,即在前面加工阶段先加工36mm下端面以及通孔。 (2)遵循“先粗后精”原则,先安排粗加工工序,后安排精加工工序。 (3)遵循“先主后次”原则,先加工主要表面和外圆前后端面,通孔,通孔,后加工次要表面偏内孔。 (4)遵循“先面后孔”原则,先加工36mm下端面,上端面,后加工通孔;先加工和外圆前后端面,后加工通孔,通孔。2.热处理工序 机械加工前对铸件毛坯进行时效处理,时效处理硬度HBS187-220,时效处理的主要目的是消除铸件的内应力,稳定组织和尺寸,改善机械性能,这样可以提高毛坯进行加工的切削性能。3.辅助工序 毛坯铸造成型后,应当对铸件毛坯安排清砂工序,并对清砂后的铸件进行一次尺寸检验,然后再进行机械加工,在对本零件的所有加工工序完成之后,安排去毛刺、清洗、终检工序。1.3.6 确定工艺路线 在综合考虑上述工序的顺序安排原则基础上,确定了该气门摇臂轴支座零件的工艺路线如下:图1.3 定位面,加工面代号指示图工序:铸造; 工序:清砂,检验;工序:时效处理HBS187-220工序:以36mm下底面C以及外圆端面G或F定位,粗铣上端面A; 工序:以粗铣后的上端面A以及外圆端面G或F定位,粗铣36mm下底面C;精铣上端面A;精铣36mm下底面C;工序:以加工后的36mm下端面C,36mm底座左端面B以及端面G或F定位,钻直径9的通孔,扩孔至10.7,铰孔到;工序:以加工后的内孔表面H,以加工后的36mm下端面C以及后端面G定位,粗铣前端面F,粗铣前端面I,精铣前端面F; 工序:以加工后的内孔表面H,以加工后的36mm下端面C以及前端面定位F,粗铣后端面J,粗铣后端面G,精铣后端面G;工序:以加工后的内孔表面H,以加工后的36mm下端面V,端面G或F定位,钻扩粗铰精铰通孔,并倒角;以加工后的内孔表面G,以加工后的36mm下端面C,端面G或F定位, 钻扩粗铰精铰通孔,并倒角;工序:以上端面A偏以及端面G或F定位,钻偏内孔;工序:钳工去毛刺,清洗;工序:终检。1.3.7 加工设备及工艺装备选择 机床及工艺装备的选择是制定工艺规程的一项重要工作,它不但直接影响工件的加工质量,而且还影响工件的加工效率和制造成本。1.机床的选择原则 机床的加工尺寸范围应与零件的外廓尺寸相适应; 还应与现有的设备条件相适应。 机床的精度应与工序要求的精度相适应; 机床的功率应与工序要求的功率相适应; 机床的生产率应与工件的生产类型相适应;夹具的选择 本零件的生产类型为大批量生产,为提高生产效率,所用的夹具应为专用夹具。3.刀具的选择 刀具的选择主要取决于工序所采用的加工方法、加工表面的尺寸、工件材料、所要求的精度以及表面粗糙度、生产率及经济性等。在选择时应尽可能采用标准刀具,必要时可采用符合刀具和其他专用刀具。4.量具的选择 量具主要根据生产类型和所检验的精度来选择。在单件小批量生产中应采用通用量具,在大批量生产中则采用各种量规和一些高生产率的专用量具。1.3.8工序间加工余量的确定 查机械制造技术基础课程设计指导教程表2-28,表2-35,并综合对毛坯尺寸以及已经确定的机械加工工艺路线的分析,确定各工序间加工余量如下表: 表1.4机械加工工序间加工余量表工序号工步号工步内容加工余量/mm工序1粗铣上端面A4工序1粗铣36mm下底面C32半精铣36mm下底面C1工序1钻通孔11工序1粗铣前端面F32粗铣前端面I43半精铣前端面F1工序1粗铣后端面J42粗铣后端面G33半精铣后端面G1工序1钻的通孔172扩孔至0.853粗铰至0.094精铰至0.065钻通孔156扩孔至0.857粗铰至0.108精铰至0.05查机械制造工艺设计简明手册所选择的加工工艺装备如下表所示: 表1.5气门摇臂轴支座加工工艺装备选用工序号机床设备刀具量具工序 铸(免填)游标卡尺工序 检游标卡尺工序 热处理游标卡尺工序 铣 卧式铣床X61硬质合金端铣刀游标卡尺工序 铣卧式铣床X61硬质合金端铣刀游标卡尺工序 钻立式钻床Z525直柄麻花钻11卡尺、塞规工序 铣卧式铣床X61硬质合金端铣刀游标卡尺工序 铣卧式铣床X61硬质合金端铣刀游标卡尺工序 钻TX617卧式镗床麻花钻、扩钻、机用铰刀内径千分尺,塞规工序 钻立式钻床Z525直柄麻花钻塞规工序 钳(免填)游标卡尺工序 检内径千分尺、游标卡尺、塞规工序号工步号工步内容切削用量背吃刀量ap mm进给量fmm/r切削速度Vc m/min主轴转速n r/min工序1粗铣上端面A4264255工序1粗铣36mm下底面C32642552半精铣36mm下底面C11123490工序1钻通孔110.1601360工序1粗铣前端面F32642552粗铣前端面I42642553半精铣前端面F1264255工序1粗铣后端面J42642552粗铣后端面G32642553半精铣后端面G1264255工序1钻的通孔170.153 6010002扩孔至0.8515610003粗铰至0.090.25610004精铰至0.060.24.5805钻通孔150.14710006扩孔至0.850.94910007粗铰至0.10.25010008精铰至0.050.26.8125工序1钻偏内孔200.0512.813601.3.9切削用量的确定1.4编写工艺文件1.4.1机械加工工艺过程卡机械加工工艺过程卡片产品名称柴油机零件名称材料牌号HT200毛坯种类锻件毛坯外形尺寸833762每毛坯可制件数工序号工序名称工 序 内 容车间工段设 备工艺装备工时准终单件1铸造铸造2清沙,检验3时效热处理HBS187-2004粗铣以36mm下底面C以及28外圆端面G或F定位,粗铣22上端面A。机加卧式铣床X61专用夹具5粗铣以粗铣后的22上端面A以及28外圆端面G或F定位,粗铣36mm下底面C;精铣22上端面A;精铣36mm下底面C。机加卧式铣床X61专用夹具6钻孔以加工后的36mm下端面C,36mm底座左端面B以及28端面G或F定位,钻直径9的通孔,扩孔至10.7,铰孔到11。机加立式铣床Z525专用夹具7粗铣以加工后的11内孔表面H,以加工后的36mm下端面C以及28后端面G定位,粗铣28前端面F,粗铣26前端面I,精铣28前端面F。机加卧式铣床X61专用夹具8半精铣以加工后的11内孔表面H,以加工后的36mm下端面C以及28前端面定位F,粗铣26后端面J,粗铣28后端面G,精铣28后端面G。机加卧式铣床X61 专用夹具9钻以加工后的11内孔表面H,以加工后的36mm下端面V,28端面G或F定位,钻扩粗铰精铰通孔,并倒角。TX617卧式镗床专用夹具10钻以加工后的11内孔表面G,以加工后的36mm下端面C,28端面G或F定位, 钻扩粗铰精铰通孔,并倒角。TX617卧式镗床专用夹具11钻以22上端面A偏以及28端面G或F定位,钻3偏10内孔。立式铣床Z525专用夹具12钳工去毛刺,清洗。13终检。专业班级姓名 学 号1.4.2工序机械加工工序卡1.4.2.1钻18孔工序卡机械加工工序卡产品名称气门摇臂轴支座制作零件名称气门摇臂轴支座 工序图零件图号A4车间工序号9工序名称钻扩粗铰精铰通孔,并倒角毛坯种类灰铸铁材料牌号HT200设备名称卧式镗床设备型号TX617夹具名称专用夹具夹具编号工位器具编号工位器具名称工序工时工步号工 步 内 容工艺装备切削用量进给次数工步工时主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm机动辅助1 钻的通孔麻花钻,内径千分尺1000 53 0.11712 扩孔至扩钻,内径千分尺1000 56 10.8513 粗铰至机用铰刀,塞规1000 56 0.20.0914 精铰至机用铰刀,内径千分尺80 4.5 0.20.061设计(日期)审核(日期)标准化专业班级姓名学号1.4.2.2钻16孔工序卡机械加工工序卡产品名称气门摇臂轴支座制作零件名称气门摇臂轴支座 工序图零件图号A4车间工序号9工序名称钻扩粗铰精铰通孔,并倒角毛坯种类灰铸铁材料牌号HT200设备名称卧式镗床设备型号TX617夹具名称专用夹具夹具编号工位器具编号工位器具名称工序工时工步号工 步 内 容工艺装备切削用量进给次数工步工时主轴转速r/min切削速度m/min进给量mm/r背吃刀量mm机动辅助1钻的通孔麻花钻,塞规1000470.11512 扩孔至扩钻,塞规1000490.90.8513 粗铰至机用铰刀,塞规1000500.20.114 精铰至机用铰刀,内径千分尺1256.80.20.051设计(日期)审核(日期)标准化专业班级姓名学号第二章气门摇臂轴支座零件钻孔专用夹具的设计 为了提高劳动生产率保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具经过分析并与指导老师协商,决定设计第IX道工序 加工18通孔和16通孔专夹具,本夹具将用于TX217卧式钻床、刀具为直柄麻花钻、扩钻,机用铰刀。2.1确定夹具的结构方案2.1.1确定定位方案,选择定位元件 根据我们所选择的工序来详细观察零件固根据图中零件所要求的位置尺寸,以及形位精度要求,来确定夹具的结构方案。 图2-1 气门摇臂轴支座主要形位尺寸 本两道工序可以在同一夹具上加工完成,如图,工序加工要求保证的位置精度主要是两加工孔中心距尺寸560.04)mm及平行度公差0 05mm,还有18孔与底面尺寸240.03)mm以及16孔与底面尺寸 490.05mm。根据基准重合原则,应选择1l孔和地面为主要定位基准,即工序简图中所规定的定位基准是恰当的。定位元件选择一个长定心轴,定心轴与定位孔的配合尺寸为11 定位孔11.定心轴11),定心轴下端与夹具体底板上孔的配合尺寸为10(底板孔10,定心轴底端10),定心轴上端部分为螺杆,用六角螺母加紧。对于工序尺寸560. 04mm而言,定位基准与工序基准重合误差O,由于定位副制造误差引起的定位误差0.018十0.017 0.035。-+0+0.035 0.035,因此定位误差小于该工序尺寸560.04 mm制造公差0.1 0mm的1/2,因此上述方案可行.定位方案以及定位结构图如下: 图2.3 工序定位结构图 图2.2 工序定位方案图2.1. 2确定导向装置 本工序两孔加工的精度要求较高,采用一次装夹完成洗26、28外端面,钻,扩,粗铰,精铰4个工步的加工,故此夹具采用与孔尺寸相对应的快换钻套做导向元件,相应的卧式镗床上面采用快换夹头。如图: 图2-4导向装置结构图 两衬套与快换钻套间的配合尺寸为26,衬套与钻模板之间的配合尺寸为35。导向长度H:钻套的导向长度H对刀具的导向作用影响很大,H较大时,刀具在钻套内不易产生偏斜,但会加快刀具与钻套的磨损;H过小时,则钻孔时导向性不好。通常取导向长度H与其孔径之比为:H/d12.5,取H30。 排屑间隙h:排屑间隙h是指钻套底部与工件表面之间的空间。如果h太小,则切屑排出困难,会损伤加工表面,甚至还可能折断钻头。如果h太大,则会使钻头的偏斜增大,影响被加工孔的位置精度。一般加工铸铁件时,h0.30.7d;式中d为所用钻头的直径。取h9。2.1 3确定夹紧机构在机械加工工艺设计中、已经确定气门摇臂轴支座的生产类型为大批量生产,在此工序夹具中选择螺旋夹紧机构夹紧工件。以11孔为定心轴,在定心轴上直接做出一段螺杆,装夹工件时,先将工件定位孔装八带有螺母的定心轴上,实现定位,然后在工件与螺母之间插上开口垫圈,最后拧紧螺母压紧工件。如图: 图2-5工件夹紧机构图2.1.4切削力及夹紧力的计算2.1.4.1切削力的计算:刀具为高速钢麻花钻,直径d16mm,f0.26mm/r查切削用量简明手册钻孔的轴向力计算公式:其中365.9, ZF1.0,YF0.8,0.94代人公式1873N。2.1.4.2夹紧力的确定:分析工件夹具的受力情况:切削力方向为孔的轴向方向,夹紧垂直于切削力方向,由定位面与定位元件之间的摩擦力平衡切削轴向力定位面板材料为铸铁,工件材料为铸铁,查机械设计课程设计手册表1-10,摩擦系数为0.5.由理论力学公式:式中为摩擦力,为静摩擦力因素,为正压力。代人式得:则实际夹紧力,K为安全系数。 查机床夹具设计手册 表 1-2-1 表1-2-2 ,N 2.1.5确定辅助定位装置为了减小加工时工件的变形,保证加工时工艺系统的刚度,26后端面处增加辅助支承。具体机构图如下: 图2-6辅助定位装置图2.2设计夹具体夹具体的设计应通盘考虑、使上速各部分通过夹具体能够有机的联系起来,形成一个整体。考虑夹具与机床的连接,因为是在卧式镗床上使用,夹具安装在工作台上直接用钻套找正用压扳固定,故只需在夹具体上留出压板压紧的位置可,不需专门的夹具与机床的定位连接元件。钻模板和夹具体一起用4根螺栓固连。夹具体上表面与其他元件接触的部位均做成等高的凸台以减少加工面积,夹具体底部设计成周边接触的形式以改善接触状况,提高安装的稳定性。夹具体壁厚h取20mm夹具体跟工作台连接的地脚螺栓直径d取15mm,D取18mm,L取25mm工作台320x210mm2.3绘制夹具装备图l根据零件图上两孔间中心距的要求,确定两钻套中心线之间的尺寸为560 025mm,其公差值取为零件相应足寸560.04mm的公差值的1/2-1/5;(2)为保证两孔与零件底面的平行度公差为0.03,0.05.夹具中,两钻套轴线与夹县底板上端面的平行度取为0.03,0.05;3标注配合尺寸:35 ,26, 1110. 和16附装配图(见后面)动力滑台液压系统设计 为了提高劳动生产率保证加工质量,降低劳动强度,需要设计专用夹具经过分析并与指导老师协商,决定设计第IX道工序 加工18通孔和16通孔的动力滑台,本夹具将用于TX217卧式钻床、刀具为直柄麻花钻、扩钻,机用铰刀。要求设计液压系统基本结果与动作顺序 卧式单面两轴轴钻孔组合机床主要由工作台,床身,单面动力滑台,定位夹紧机构等组成,能实现自动定位夹紧,加工等功能。工作循环如下: 动力滑台快进工进停止快退。3.1主要参数性能: 1.轴向切削力Ft20000N 2.滑台移动部件质量m420kg4100N 3.加速度时间t0.2s 4.静摩擦系数fs0.2,动系数fd0.1,采用平导轨 5.快进行程L1200mm,工进行程L240mm,工进速度3050mm/min,快进与快退速度均为3.5m/min 6.工作台要求运动平稳,但可以随时停止运动,两液压缸完成各自循环时互不干扰。夹紧可调。3.2.负载分析液压缸驱动执行机构进行直线往复运动时,所受的负载为:FFt+Ff+fa(1)工作负载Ft 已知Ft20000N 由切削原理可知:高速钢钻头钻铸铁时的轴向切削力F与钻头直径D,每转 进给量s和铸铁硬度HB之间经验算式为:Ft25.5Ds0.8 HB 根据组合机床加工的特点,钻孔是的主轴转速n和进给量s可选用下列数值: 对16mm的孔来说 n11000r/min s10.1mm/r 对18mm的孔来说 n21000r/min s10.1mm/r2摩擦阻力负载 摩擦力是指主机执行机构在运动时与导轨或支撑面的摩擦力,其值恒为正值 FfffN 式中:FN?运动部件及外负载对支撑面的正压力; f?摩擦系数,分为静摩擦系数(fs0.20.3)和动摩擦系数(fd0.050.1)。 fs0.24100N820N Fd0.14100N410N 3惯性负载Fm 惯性负载是指运动部件在启动或制动过程中,因速度变换由其惯性而产生的负载,可有牛顿第二定律计算。 FsmaG/gXv/t2100N 式中:m?运动部件的质量,Kg; a?运动部件的加速度,m/s2 G?运动部件的重力N g?重力加速度,m/s2 v?速度的变化量,m/s; t?速度变化所需要的时间,s3.2.1液压缸的受力还有活塞和活塞杆处的密封装置的摩擦阻力初步设计 取m0.850.97 确定工作压力,设计时可用类比法来确定参考下表: 表3.1 按负载选择系统工作压力负载/KN50系统压力/MPa5-7 根据以上所得系统压力可取34/Mpa 表3.2 按主机类型选择系统工作压力设备类型机床农业机械,汽车工业小型工程机械及辅助机械工程机械重型机械锻压机械液压支架船用机械磨床组合机床牛头刨床插床齿轮加工机床车床铣床镗穿机床拉床龙门刨床压力/MPa2.56.32.56.3Amin Aminqmin/Vmin 式中 qmin?流量阀的最小稳定流量 Vmin?液压缸的最低速度 确定液压缸所需的最大流量 液压缸所需的最大流量qman等于液压缸有效面积A和液压缸最大移动速度Vman的乘积,即 qmanAVman 如果液压缸节流腔的有效工作面积A大于计算所得的最小面积Amin则说明液压缸不能保证最小稳定速度,此时必须增大液压缸内径,以满足速度稳定的要求.3.3液压元件的计算和选择1.确定液压泵的最高工作压力Pp 液压泵的最高工作压力是选择液压泵型号的重要依据。考虑到正常的工作时,进油路一定有压力损失,所以泵的工作压力为: PpP1P1 式中: Pp?液压泵最大的工作压力 P1?执行元件最大工作压力 P1?进油管路中的压力损失,初算时一般有节流调速和管道简单的系统取0.20.5MPa,有调速阀和管道较复杂的系统取0.51.5MPa2.确定液压泵的最大流量 液压泵的最大流量qp按执行元件工况图上的最大工作流量及系统中的泄漏量来确定,即: qpKLq 式中 qp?液压泵的最大流量L/min q?同时动作的执行元件所需流量之和的最大值,如果这是溢流阀正在工作,尚需加溢流阀的最小溢流量23L/min KL?系统泄漏系数,一般取1.11.33.4选择液压泵的规格 通常泵的额定压力赢满足: Pn(1.251.60)pp 泵的额定流量则宜与qp相当不要超过太多,以免造成过大的过滤损失。 3.确定液压泵的驱动过滤 当系统中使用定量泵时,其驱动功率可按下式计算: Ppnqn/p 式中 P?电机功率,W Pn?泵的额定压力,Mpa qn?泵的额定流量,L/min3.5阀类元件的选择 阀类元件的选择根据阀的最大工作压力和流量阀的最大流量来选择阀的规格,液压阀的型号规格见液压手册。序号元件名称最大通过流量/L.min型号1双联叶片泵16YB-4/122单向阀12I-25B3三位五通电磁阀3235D-63BY4二位二通电磁阀3222D-63BY5调速阀0.32Q-10B6压力继电器Dp-63B7单向阀16I-25B8液控?序阀0.16XY-25B9背压阀0.16B-10B12溢流阀4Y-10B3.6 确定管道尺寸 管路内径d按下式计算: dmm 式中 q?通过油管的流速 V?油管中允许的流速 由上式计算出的管径按JB827-66将其圆整到标准管径参见液压手册。3.7液压油箱容积的确定 按液压泵的额定流量qn估算即可 低压系统中(p2.5Mpa):V(2-4)qn 中压系统中(p6.3Mpa):V(5-7)qn 高压系统中(p6.3Mpa):V(6-12)qn 液压油箱的有效容积确定后需设计液压油箱的外形尺寸一般尺寸比为(长丶宽丶高)为1:1:1-1:2:3 为提高冷却效率,在安装位置不守限制时,可将油箱的容量允以增大。3.8压力损失的验算 液压系统的总压力损失: PP1+ 式中P1?系统进有路总压力损失: P1P1+P1s+P1v P1?进油路总的沿程损失 P1s?进油路总的局部损失 P1v?进油路上阀的总损失 P2?系统回油路的总压力损失: P2P2+P2s+P2v P2?回油路总的沿程损失 P2s?回油路总的局部损失 P2v?回油路上阀的总损失3.9系统温升的验算 系统发热量计算: 在单位时间内液压系统的发热量(即损失功率)可由下式计算: PPp-Pe 式中P?液压系统的发热量W Pp?液压泵的输入功率(W)Pppq/ Pe?执行元件的有效功率(W)PFv 散热面积计算: A6.66m 系统的温升: t10 P?系统的散热功率,KW t?油液的温升, K?油箱散热系数,见表 A?油箱散热面积,表5 油箱散热系数散热条件散热系统散热条件散热系数通风很差89风扇冷却23通风良好1517.5循环水冷却110175 在液压系统中,工作介质温度一般不应超过70,因此在进行发热计算时,工作温度不应超过60,如果计算温度过高,就必须采取增大油箱散热面积或增加冷却器。 3.10设计液压系统原理图按下启动开关1YA得电,液压缸快进当碰到行程开关3YA得电,液压缸转工进当碰到挡铁停止前进2YA得电,压力达到恒定值压力继电器得电,液压缸快退。图3.1.液压系统原理图图3.2.动力滑台工作循环图表3.6电磁铁动作顺序表1YA2YA3YA快进+?工进+?+停止?+?快退?参考文献极限配合与技术测量 主编:焦健雄 李琴 中南大学出版社2007 机床夹具设计 主编:陈建刚 北京邮电大学出版社2012机械工程材料及热加工基础 主编:隗东伟 化工工业出版社2008切屑用量简明手册简明机床夹具设计手册 编著:吴拓 化工工业出版社2010AutoCAD2008中文标准教程 主编:程绪琦 电子工业出版社2008.4机械制图 主编:熊放明 化工工业出版社2010 液压与气压传动 主编:尹霞 华中科技大学出版社2010工程力学 主编:李琴 电子工业出版社2008车工工艺与技能训练 主编:浦艳敏 国防科技大学出版社2010 铣工技术 主编:张国峰 国防科技大学出版社2010金属切削原理及刀具 主编:鲁昌国 国防科技大学出版社2010机械制造工艺学 主编:王风平 机械工业出版社机床夹具设计手册 主编:王光东 上海科学技术出版社 2000机械制造技术基础课程设计指导教程 主编;邹青 机械工业出版社 2011机械制造工艺设计简明手册 主编:李益民 机械工业出版社72013机械加工工艺师手册 主编:杨叔子 机械工业出版社 2011 结 束 语 毕业设计是对大学三年来所学的各门知识的一个综合检测,同时也是已即将毕业走上工作岗位的对我们工作能力的很好锻炼。 毕业设计虽然很辛苦,但也很充实。更重要的是通过毕业设计,学到了不少的东西。几个星期以来,从开始到毕业设计完成,每一步对我们来说都是新的尝试和挑战,在做这次毕设计过程中使我学到很多,我感到无论做什么事情都要真真正正用心去做,才会使自己更快的成长。我相信,通过这次的实践,我对加工有了进一步了解,并能使我在以后的加工过程中避免不必要的错误,在这里我也深刻的知道,我在实践方面是很不够的,这将在以后的工作中慢慢去领悟、学习。通过这次的毕业设计我组对专用夹