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油閥座機(jī)械加工工藝規(guī)程與夾具設(shè)計(jì)
太原科技大學(xué)本科畢業(yè)說(shuō)明書(shū)
油閥座機(jī)械加工工藝規(guī)程與夾具設(shè)計(jì)
The machining process planning and Special fixture design of oil valve seat
學(xué)院（系）：華科學(xué)院
專 業(yè)：機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
學(xué)生姓名：顧 銳
學(xué) 號(hào)：200822010671
指導(dǎo)教師：張學(xué)良
評(píng)閱教師：
完成日期：2012.6
太原科技大學(xué)
Taiyuan University of Science and Technology
太原科技大學(xué)畢業(yè)設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)
學(xué)院（直屬系）：華科學(xué)院 時(shí)間：2012年 3月 12日
學(xué) 生 姓 名
顧銳
指 導(dǎo) 教 師
張學(xué)良
設(shè)計(jì)（論文）題目
油閥座機(jī)械加工工藝規(guī)程與夾具設(shè)計(jì)
主要研
究?jī)?nèi)容
生產(chǎn)綱領(lǐng)：中批量生產(chǎn)
1、 制定該工件的機(jī)械加工工藝規(guī)程，完成工藝過(guò)程卡和工序卡。
2、 鉆Φ22中心孔夾具設(shè)計(jì)，繪制裝配圖。
3、 鉆Φ16孔夾具設(shè)計(jì)，繪制裝配圖。
4、 銑Φ16上端面夾具設(shè)計(jì)，繪制裝配圖。
5、 專用夾具中主要零件工作圖設(shè)計(jì)。
6、 編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)一份。
研究方法
根據(jù)設(shè)計(jì)要求查閱相關(guān)資料，設(shè)計(jì)工序具體內(nèi)容、專用夾具設(shè)計(jì)，并進(jìn)行必要的分析計(jì)算、繪制結(jié)構(gòu)圖等。
主要技術(shù)指標(biāo)(或研究目標(biāo))
（1） 工藝規(guī)程和專用夾具設(shè)計(jì)
1.方案經(jīng)濟(jì)合理，加工裝配工藝性好。
2.必要的計(jì)算和驗(yàn)算。
3.圖面整潔，視圖齊全，布局合理，線條、文字及尺寸標(biāo)注等均應(yīng)符合有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。
二、 編寫(xiě)設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)
要求通過(guò)文字闡述、推理、引證、圖表等手段，全面表達(dá)本設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)思想、內(nèi)容、理論、依據(jù)，最終達(dá)到使審閱者對(duì)本設(shè)計(jì)形成完整、明確、信服的認(rèn)識(shí)。
主要參考文獻(xiàn)
東北重型機(jī)械學(xué)院，《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》，上海：上海科學(xué)技術(shù)出版社，1979
《金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)》修訂組，金屬機(jī)械加工工藝人員手冊(cè)，
淘濟(jì)賢等，《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)》，北京：機(jī)械工業(yè)出版社，1986。
說(shuō)明：一式兩份，一份裝訂入學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）內(nèi)，一份交學(xué)院（直屬系）。
油閥座機(jī)械加工工藝規(guī)程與專用夾具設(shè)計(jì)
太原科技大學(xué) 華科學(xué)院 機(jī)自082216H 顧銳 200822010671 指導(dǎo)教師：張學(xué)良
摘要：本文主要介紹了油閥座工藝設(shè)計(jì)及其中兩道工序的夾具設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)是對(duì)零件的加工工藝和夾具設(shè)計(jì)，其零件為鍛件，具有體積小，零件復(fù)雜的特點(diǎn)，由于面比孔易加工，在制定工藝規(guī)程時(shí)，就先加工面，再以面為基準(zhǔn)來(lái)加工其它，其中各工序夾具都采用專用夾具，特別的對(duì)于加工大頭孔、槽和鉆小頭孔斜面小孔的工序中，選一面兩銷(xiāo)的定位方式，并以操作簡(jiǎn)單的手動(dòng)夾緊方式夾緊，其機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，方便且能滿足要求。
本文作者是在保證產(chǎn)品質(zhì)量、提高生產(chǎn)率、降低成本、充分利用現(xiàn)有生產(chǎn)條件、保證工人具有良好而安全勞動(dòng)條件的前提下進(jìn)行設(shè)計(jì)的。在工藝設(shè)計(jì)中，作者結(jié)合實(shí)際進(jìn)行理論設(shè)計(jì)，對(duì)曲軸傳統(tǒng)生產(chǎn)工藝進(jìn)行了改進(jìn)，優(yōu)化了工藝過(guò)程和工藝裝備，使曲軸的生產(chǎn)加工更經(jīng)濟(jì)、合理。在夾具設(shè)計(jì)部分，作者在收集加工所用機(jī)床、刀具及輔助工具等有關(guān)資料后，對(duì)工件材料、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、技術(shù)要求及工藝分析的基礎(chǔ)上，按照夾具設(shè)計(jì)步驟設(shè)計(jì)出符合曲軸生產(chǎn)工藝及夾具制造要求的夾具。
關(guān)鍵詞：油閥座; 加工工藝；夾具
The Machining Process Planning and Special Fixture Design of the oil valve seat
Taiyuan University of Science and Technology Huake College Mechatronic Engineering
082216H Gu Rui 200822010671 Director：Zhang Xueliang
Abstract：This text introduce oil valve technological design and two of them jig of process design mainly. This design is to dials forks the components the processing craft and the jig design, its components are the forging, has the volume to be small, components complex characteristic,Because the surface is easier than the hole to process, when formulation technological process, first the machined surface, then processes other take the surface as the datum,In which various working procedures jig all uses the unit clamp, special regarding processes the big end of hole, the trough and drills the capitellum hole incline eyelet in the working procedure, Chooses locate mode which two sells at the same time, and operates the simple manual clamp way clamp, its organization design is simple, the convenience also can satisfy the request.
The author of this text is guaranteeing product quality, boost productivity, lower costs, utilize existing working condition, guaranteeing worker to have good work prerequisite of terms to design . In technological design, the author combine carrying on theory design, improve the traditional production technology of the crankshaft actually, optimize craft course and craft equip, enable economy rational even more of production and processing of the crankshaft. Designing in the jig , the author collect the relevant materials, such as lathe, cutter and handling tool，etc. At the foundation of the analyse of work piece material, specification requirement and craft, and make jig of request according to jig measure design and cankshaft production technology and jig.
Key word: oil Valve :；processing technology；fixture
V
油閥座機(jī)械加工工藝規(guī)程與夾具設(shè)計(jì)
目錄
任務(wù)書(shū)..........................................................................................................................II
摘要..............................................................................................................................III
Abstract........................................................................................................................IV
引言...............................................................................................................................1
1.零件圖工藝性分析....................................................................................................3
1.1對(duì)被加工零件進(jìn)行工藝分析.........................................................................3
1.2主要加工表面及技術(shù)要求分析.....................................................................4
2.確定毛坯....................................................................................................................5
2.1 毛坯分析 ....................................................................................................5
2.2鑄件尺寸公差.................................................................................................6
2.3鑄件機(jī)械加工余量計(jì)算.................................................................................7
3. 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)........................................................................................................8
3.1.定位基準(zhǔn)的選擇.............................................................................................8
3.2制定工藝路線.................................................................................................9
3.3.選擇加工設(shè)備及工藝裝備............................................................................10
4. 確定工序尺寸.......................................................................................................13
5 . 確定第一道工序切屑用量及工時(shí)制定................................................................15
5.1切削用量......................................................................................................15
5.2.基本時(shí)間......................................................................................................16
5.3.其他工序的切削用量和時(shí)間見(jiàn)工序卡......................................................17
6. 夾具設(shè)計(jì)...............................................................................................................18
6.1.鉆Φ16孔夾具的設(shè)計(jì).................................................................................18
6.1.1. 定位基準(zhǔn)的選擇.............................................................................18
6.1.2.切削力和卡緊力計(jì)算.......................................................................19
6.1.3.定位誤差分析...................................................................................20
6.1.4.夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明...........................................................21
6.2. 鉆中心孔夾具的設(shè)計(jì)................................................................................22
6.2.1. 問(wèn)題提出.........................................................................................23
6.2.2.夾具設(shè)計(jì)...........................................................................................24
6.2.3繪制夾具圖.......................................................................................25
參考文獻(xiàn)......................................................................................................................26
附錄A 機(jī)械加工工序卡片.....................................................................................27
附錄B 外文資料翻譯…………………………………………………….………37
致 謝...........................................................................................................................43
引 言
材料、結(jié)構(gòu)、工藝是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，一方面，技術(shù)制約著設(shè)計(jì)；另一方面，技術(shù)也推動(dòng)著設(shè)計(jì)。技術(shù)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導(dǎo)，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來(lái)新的結(jié)構(gòu)，新的形態(tài)和新的造型風(fēng)格。
材料，加工工藝，結(jié)構(gòu)，產(chǎn)品形象有機(jī)地聯(lián)系在一起的，某個(gè)環(huán)節(jié)的變革，便會(huì)引起整個(gè)機(jī)體的變化。隨著機(jī)床加工精度的提高，為了降低定位誤差，提高加工精度對(duì)夾具的制造精度要求更高精度夾具的定位孔距精度也隨著提高，機(jī)床夾具的精度已提高到微米級(jí)，世界知名的夾具制造公司都是精密機(jī)械制造企業(yè)。誠(chéng)然，為了適應(yīng)不同行業(yè)的需求和經(jīng)濟(jì)性，夾具有不同的型號(hào)，以及不同檔次的精度標(biāo)準(zhǔn)供選擇。
工業(yè)的模塊、組合夾具元件模塊化是實(shí)現(xiàn)組合化的基礎(chǔ)。利用模塊化設(shè)計(jì)的系列化、標(biāo)準(zhǔn)化夾具元件，快速組裝成各種夾具，已成為夾具技術(shù)開(kāi)發(fā)的基點(diǎn)。省工、省時(shí)，節(jié)材、節(jié)能，體現(xiàn)在各種先進(jìn)夾具系統(tǒng)的創(chuàng)新之中。模塊化設(shè)計(jì)為夾具的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與組裝打下基礎(chǔ)，應(yīng)用CAD技術(shù)，可建立元件庫(kù)、典型夾具庫(kù)、標(biāo)準(zhǔn)和用戶使用檔案庫(kù)，進(jìn)行夾具優(yōu)化設(shè)計(jì)，為用戶三維實(shí)體組裝夾具。模擬仿真刀具的切削過(guò)程，既能為用戶提供正確、合理的夾具與元件配套方案，又能積累使用經(jīng)驗(yàn)，了解市場(chǎng)需求，不斷地改進(jìn)和完善夾具系統(tǒng)。組合夾具分會(huì)與華中科技大學(xué)合作，正在著手創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，為夾具行業(yè)提供信息交流、夾具產(chǎn)品咨詢與開(kāi)發(fā)的公共平臺(tái)，爭(zhēng)取實(shí)現(xiàn)夾具設(shè)計(jì)與服務(wù)的通用化、遠(yuǎn)程信息化和經(jīng)營(yíng)電子商務(wù)化。迅速發(fā)展對(duì)產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來(lái)愈高的要求，使多品種，對(duì)中小批生產(chǎn)作為機(jī)械生產(chǎn)的主流，為了適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢(shì)，必然對(duì)機(jī)床夾具提出更高的要求。
與此同時(shí)夾具的通用性直接影響其經(jīng)濟(jì)性。采用模塊、組合式的夾具系統(tǒng)，一次性投資比較大，只有夾具系統(tǒng)的可重組性、可重構(gòu)性及可擴(kuò)展性功能強(qiáng)，應(yīng)用范圍廣，通用性好，夾具利用率高，收回投資快，才能體現(xiàn)出經(jīng)濟(jì)性好。因此，我認(rèn)為加快用高新技術(shù)改造和提升夾具技術(shù)水平的步伐，創(chuàng)建夾具專業(yè)技術(shù)網(wǎng)站，充分利用現(xiàn)代信息和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，與時(shí)俱進(jìn)地創(chuàng)新和發(fā)展夾具技術(shù)。主動(dòng)與國(guó)外夾具廠商聯(lián)系，爭(zhēng)取合資與合作，引進(jìn)技術(shù)，這是改造和發(fā)展我國(guó)組合夾具行業(yè)較為行之有效的途徑。
1 零件圖工藝性分析
1.1對(duì)被加工零件進(jìn)行工藝分析
通過(guò)對(duì)該零件圖的重新繪制，知原圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差及技術(shù)要求齊全。但24.5的孔要要求精度高要精鏜，沒(méi)有退刀槽，應(yīng)該加上。由零件圖可知，該零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但技術(shù)要求多，對(duì)基準(zhǔn)的選擇要求高，零件選用材料ZG45，該材料具有較高的強(qiáng)度，韌性和塑性，切屑性能良好，結(jié)構(gòu)工藝性好。閥門(mén)制造工藝有如下特點(diǎn)： ①閥門(mén)毛坯的制造工藝及檢驗(yàn)工藝比較復(fù)雜。 閥門(mén)的鑄件毛坯是結(jié)構(gòu)叫復(fù)雜的薄壁殼體件。其鑄件要求表面光潔、鑄字清晰，特別是要有致密的缺陷。為了滿足上述要求，鑄造時(shí)應(yīng)采取一系列工藝措施，如選用高耐火度的造型材料并控制型砂水份、造型時(shí)應(yīng)分層打?qū)嵰员ＷC砂型硬度，采用合理的澆帽口系統(tǒng)及嚴(yán)格控制澆注速度和溫度等。由于技術(shù)要求較高，閥門(mén)毛坯的鑄造工藝遠(yuǎn)較一般鑄件復(fù)雜。 此外，閥門(mén)毛坯除檢查尺寸，位置精度及外觀外，有的還有作金相組織、力學(xué)性能、耐腐蝕性能及無(wú)損探傷等多種檢驗(yàn)，故閥門(mén)的檢驗(yàn)工藝也較復(fù)雜。 ②機(jī)械加工難度大 由于閥門(mén)材料的各類繁多，除各種鑄鐵、碳素鋼外，其大部分高強(qiáng)、耐腐蝕和高硬材料的切削性能都很差，很難使零件達(dá)到規(guī)定的加工精度和表面粗糙度。而閥門(mén)密封面的幾何型狀精度和表面粗糙度的要求很高，因此更增加了閥門(mén)機(jī)械加工難度。 同時(shí)，閥門(mén)材料的切削性能差，又給閥門(mén)的加工方法、刀具材料、切削用量、工藝裝備等方面帶來(lái)了很多新的問(wèn)題。 ③閥門(mén)零件在機(jī)床上安裝比較困難 閥門(mén)主要零件的結(jié)構(gòu)、形狀比較復(fù)雜，有些零件屬壁薄、細(xì)長(zhǎng)件，剛性差。在機(jī)床上加工時(shí)，定位和裝夾都比較困難，因此往往需要復(fù)雜的專用夾具。 有的閥門(mén)零件，定位基面的精度較低，表面粗糙度較高，有時(shí)甚至采用非加工表面定位。而被加工密封面等部位的精度和表面粗糙度要求都很高，故得難保證加工質(zhì)量。因此，為滿足工藝上的需要，往往須提高定位基面的精度和降低表面粗糙度，或在非加工表面上加工出定位基面，這就增加了閥門(mén)制造工藝的復(fù)雜性。
1.2 主要加工表面及技術(shù)分析
1.22作為基準(zhǔn)孔，而且孔徑小，要鉆出，同一道工序加工24、63、3、5、2。同時(shí)保證22與3的距離23.5和22與2的距離22，還有保證內(nèi)孔和外圓同軸。
2.上孔加工保證同軸，而且保證16和右端面的距離22。上孔的加工基準(zhǔn)為右端面。
3.各段孔之間要求相互垂直都是通孔。
圖1.1 零件圖
2 確定毛坯
2.1 毛坯分析
根據(jù)零件材料ZG45確定毛坯為鑄件，為了保證孔22的加工質(zhì)量和便于加工，將整個(gè)工件鑄成整體毛坯，分型面通過(guò)22孔中心線，而且垂直16孔的中心線，鑄件進(jìn)行人工時(shí)效后，送機(jī)加工車(chē)間加工，以免工件切開(kāi)后發(fā)生較大的變形。
2.2 鑄件尺寸公差
由于是中批量生產(chǎn)，毛坯制造選方法采用砂型機(jī)器型，由工藝人員手冊(cè)查得，鑄件尺寸公差等級(jí)為CT10，選取鑄件錯(cuò)箱值為1.0 mm。
2.3 鑄件機(jī)械加工余量
對(duì)于批量生產(chǎn)的鑄件加工余量由工藝人員手冊(cè)查得選取MA為G級(jí)，各表面的總余量見(jiàn)下表1.1，由工藝人員手冊(cè)查得鑄件主要尺寸見(jiàn)表2.2。
表2.1
加工表面
基本尺寸
加工余量等級(jí)
加工余量數(shù)值
說(shuō)明
上表面
39.6
G
2+0.4
單側(cè)加工
Φ63
63
H
5+1
軸降1級(jí)雙側(cè)加工
端面
55
G
3.5+0.5
雙側(cè)加工
表2.2
`
零件尺寸
總余量
毛坯尺寸
公差CT
16與右端面尺寸
22
2
24
一般公差-c
63 軸
63
4
67
一般公差-c
22與上表面尺寸
39.6
2.4
42
一般公差-c
左端面與右端面尺寸
55
4
59
一般公差-c
圖2.1 零件毛坯合圖
3 . 工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
3.1.定位基準(zhǔn)的選擇
（2） 精基準(zhǔn)的選擇：Φ22為第一個(gè)加工孔，已孔為定位基準(zhǔn)，故選擇其作為加工其它有關(guān)表面的統(tǒng)一精基準(zhǔn)。另外右端面也是加工左端面和鉆Φ16孔精基準(zhǔn)。
（3） 粗基準(zhǔn)的選擇：粗基準(zhǔn)應(yīng)為一些非加工面，為了保證壁厚均勻及Φ22 孔的位置精度，故選Φ30軸面作為粗基準(zhǔn)。
3.2.表面加工方法選擇
對(duì)于開(kāi)螺母下座的主要加工表面是導(dǎo)軌面及孔和端面其加工方法如下：
（1） 右端面采用粗銑，半精銑。
（2） Φ22孔采用鉆孔，粗鏜，Φ24孔采用粗鏜，半精鏜，精鏜。
（3） 左端面采用粗銑，半精銑，倒角。
（4） 上端面及缺口采用粗銑，半精銑。
（5） Φ16 鉆IT11粗糙度為12.5鉸IT9粗糙度為3.2，Φ16.8精鏜孔。
（6） Φ2 鉆Φ3鉆IT11粗糙度為2.5
（7） 惚平Φ22攻Rc3/4螺孔
3.3.制定工藝路線
工藝路線的確定，本著先基準(zhǔn)后其它，先孔后面，先主要表面后次要表面，和先粗后精的加工原則。
1.工藝路線方案一
10
粗車(chē)右端面，半精車(chē)右端面。粗車(chē)及半精車(chē)外圓Φ63
20
粗車(chē)，半精車(chē)左端面，倒角
30
鉆Φ22孔，倒角、攻螺紋
40
擴(kuò)孔Φ24.5，粗鏜退刀槽，精鏜孔Φ24.5
50
鉆Φ3，Φ5，Φ2孔
60
粗銑，半精銑上表面
70
鉆Φ10.5孔,擴(kuò)Φ16孔
80
銑Φ16孔下端面，銑上端面平臺(tái)
90
粗鏜孔Φ24（退刀槽）半精鏜孔Φ16，鉆Φ2孔
2.工藝路線方案二
10
粗車(chē)右端面，半精車(chē)右端面。粗車(chē)及半精車(chē)外圓Φ63
20
擴(kuò)孔Φ24.5，粗鏜退刀槽，精鏜孔Φ24.5
30
鉆Φ3，Φ5，Φ2孔
40
粗車(chē)，半精車(chē)左端面，倒角
50
鉆Φ22孔，倒角、攻螺紋
60
粗銑，半精銑上表面
70
鉆Φ10.5孔,擴(kuò)Φ16孔
80
銑Φ16孔下端面，銑上端面平臺(tái)
90
粗鏜孔Φ24（退刀槽）半精鏜孔Φ16，鉆Φ2孔
述兩個(gè)工藝方案的特點(diǎn)在于：方案一是先集中加工工序，在各個(gè)機(jī)床上操作的工序都完成后，再進(jìn)行下一機(jī)床的加工，該方案需要經(jīng)常更換夾具，不經(jīng)濟(jì)。方案二雖然可以直接做出Φ24.5孔，少一次裝夾，但不能保證精度，出于精度考慮。
選擇加工方案一。
首先以不加工面Φ32面作粗基準(zhǔn)來(lái)粗加工右端面及Φ63，這樣能保證壁厚均勻及Φ22與Φ6.的同軸度，以右端面為基準(zhǔn)一側(cè)限制一個(gè)移動(dòng)自由度。以底面上一支支撐釘配合心軸限制一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)自由度，來(lái)精加工左端面倒角然后鉆Φ22孔及攻螺紋，擴(kuò)孔粗加工Φ24.5及退刀槽。然后鉆Φ2、Φ3、Φ5孔。再以一長(zhǎng)心軸在Φ22 孔中定位， 。鉆孔Φ2、Φ10.5、Φ16退刀槽及精加工Φ16 ，然后銑平臺(tái)。
3.4.選擇加工設(shè)備及工藝裝備
由于是中批量生產(chǎn)，故加工設(shè)備以通用機(jī)床為主，其生產(chǎn)方式以通用機(jī)床專用夾具為主，工件在個(gè)機(jī)床上的裝卸及個(gè)機(jī)床間的傳送均由工人完成。
（1） 右端面，考慮到工件的定位加緊方案等問(wèn)題，選用CA6140車(chē)床，端面車(chē)刀。
（2） 車(chē)Φ63、鉆Φ22孔，外圓車(chē)刀，Φ22麻花鉆。
（3） 車(chē)左端面、倒角、攻螺紋，端面車(chē)刀。
（4） 銑上端面，升降臺(tái)式銑床。
（5） 鉆Φ16孔、Φ16孔、Φ2孔，Φ16麻花鉆，用Z518立式鉆床，鉆模塞規(guī)。。
（6） 惚平Φ16平臺(tái)，用立式升降臺(tái)銑床。
宗上制定工藝卡如下：
工序號(hào)
工序
工序內(nèi)容
設(shè)備
工業(yè)裝備
10
車(chē)
粗車(chē)右端面，半精車(chē)右端面。粗車(chē)及半精車(chē)外圓Φ63
CA6140
三爪自定心卡盤(pán)
20
車(chē)
粗車(chē)，半精車(chē)左端面，倒角
CA6140
三爪自定心卡盤(pán)
30
鉆孔
鉆Φ22孔，倒角、攻螺紋
CA6140
三爪自定心卡盤(pán)
40
鏜孔
擴(kuò)孔Φ24.5，粗鏜退刀槽，精鏜孔Φ24.5
CA6140
三爪自定心卡盤(pán)
50
鉆Φ3，Φ5，Φ2孔
立式鉆床
鉆模1
60
銑
粗銑，半精銑上表面
臥式銑床
夾具2
70
鉆孔
鉆Φ10.5孔,擴(kuò)Φ16孔，
立式鉆床
夾具2 鉆模
80
銑
銑Φ16孔下端面，銑上端面平臺(tái)
立式銑床
夾具2
90
鏜孔
粗鏜孔Φ24（退刀槽）半精鏜孔Φ16，鉆Φ2孔
臥式鏜床
夾具3鉆模
100
110
4. 確定工序尺寸
圖4.1 工藝尺寸鏈
確定工序尺寸的一般方法是：由加工表面的最后工序往前推算，最后工序的尺寸按零件圖樣的要求標(biāo)注，當(dāng)無(wú)基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)，同一表面多次加工的工序尺寸只與工序的加工余量有關(guān)，有基準(zhǔn)轉(zhuǎn)換時(shí)，工序尺寸應(yīng)用工藝尺寸鏈計(jì)算。
工序40設(shè)計(jì)基準(zhǔn)與工序基準(zhǔn)不重合，應(yīng)該算工藝尺寸鏈，如圖4.1
L1= L2= 由尺寸鏈公式得：L3=
本零件其他表面加工余量，工序尺寸及公差表面粗糙度見(jiàn)表
加工表面
工序加工余量
工序尺寸與公差
表面粗糙度
粗
半精
粗
半精
粗
半精
Φ24.5
2.5
1.3
Φ23.7
Φ24.5
6.3
3.2
Φ16
5.5
0.4
Φ15.6
Φ16
12.5
3.2
Φ63
4.5
1.5
Φ64.5
Φ63
12.5
5. 確定第一道工序切削用量及工時(shí)制定
切削用量包括背吃刀量、進(jìn)給量、 和切削速度、 確定順序是先確定、， 在確定。
工序10 切削用量及基本時(shí)間的確定
5.1.切削用量
本工序?yàn)榇周?chē)（車(chē)端面、外圓）。已知加工材料為45鋼，=670MPa鑄件，機(jī)床為CA6140型臥式車(chē)床，工件裝卡在三爪自定心卡盤(pán)上
1.確定粗車(chē)外圓的切削用量。所選刀具為YT5硬質(zhì)合金可轉(zhuǎn)位車(chē)刀。根據(jù)表5-112，選刀桿尺寸B H= 刀片厚度為4mm。根據(jù)表5-113，選擇車(chē)刀幾何形狀為卷削槽倒棱型前刀面前角=、 后角=6 主偏角=90 副偏角 =10 刃傾角=0、 刀尖圓弧半徑=0.8mm
2.確定背吃刀量 粗車(chē)雙邊余量為4.5 mm，顯然 為單邊余量 =2.25mm
3.確定進(jìn)給量 根據(jù)表5-114，在粗車(chē)鋼料、刀桿尺寸為 、3mm 工件直徑為100~400mm 時(shí)，=0.6~1.2mm/r 按CA6140車(chē)床的進(jìn)給量，選擇= 0.65mm/r、
確定的進(jìn)給量上需滿足機(jī)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)強(qiáng)度的要求，故需進(jìn)行校驗(yàn)
根據(jù)表5-55，車(chē)床進(jìn)給機(jī)構(gòu)容許的進(jìn)給力=3530N
根據(jù)表5-123，當(dāng)鋼料=570~670MPa、 3mm 、 0.75mm/r、=45、=45.6m/min時(shí)進(jìn)給力= 760N
的修正系數(shù)為= 1.0 故實(shí)際進(jìn)給力為= 889.2N
所選的進(jìn)給量= 0.65mm/r 可用。
4.選擇車(chē)刀磨鈍標(biāo)準(zhǔn)及耐用度 根據(jù)表5-119，車(chē)刀后刀慢最大磨損量取為1mm，開(kāi)轉(zhuǎn)位車(chē)刀耐用度T=30min。
5.確定切削速度 根據(jù)表5-120，當(dāng)用YT15硬質(zhì)合金車(chē)刀加工= 600~700MPa鋼料、 3mm 、
0.75mm/r 時(shí) ，切削速度 = 109m/min
切削速度的修正系數(shù)各為 0.8，0.65，0.81，1.15，1.0 故
=52.8m/min
n= =138.9r/min
按CA6140車(chē)床的轉(zhuǎn)速，選擇 =120r/min=2r/s ，則實(shí)際切削速度 = 45.6m/min
最后確定的切削用量為 =2.25mm、= 0.65mm/r、 =120r/min 、 = 45.6m/min
同樣確定精車(chē)63的切削用量 =0.75mm、= 1.3mm/r、 =120r/min 、 = 45.6m/min
同樣確定粗車(chē)右端面的切削用量 =1.25mm、= 0.65mm/r、 =120r/min 、 = 45.6m/min
同樣確定精車(chē)右端面的切削用量 =0.75mm、= 1.3mm/r、 =120r/min 、 = 45.6m/min
5.2.基本時(shí)間
T1=7s T2=4s T3=25s T4=13s
該工序所有時(shí)間T=49s
5.3.其他工序的切削用量和時(shí)間見(jiàn)工序卡
6. 夾具設(shè)計(jì)
6.1.鉆Φ16孔夾具的設(shè)計(jì)
在給定的零件中，對(duì)本序價(jià)格的主要要求考慮尺寸φ16，由于公差要求較低，因此本步的重點(diǎn)應(yīng)在加緊的方便與快速性上。
6.1.1. 定位基準(zhǔn)的選擇
出于定位簡(jiǎn)單和快速的考慮，選擇孔φ24.5mm和端面為基準(zhǔn)定位，側(cè)面加定位銷(xiāo)輔助定位，使工件完全定位，再使用快速螺旋卡緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行卡緊。
圖6.1 定位銷(xiāo)
6.1.2.切削力和卡緊力計(jì)算
本步加工按鉆削估算卡緊力，實(shí)際效果可以保證可靠的卡緊。
鉆削軸向力 ：
扭矩
卡緊力為
取系數(shù) S1=1.5 S2=S3=S4=1.1
則實(shí)際卡緊力為 F’=S1×S2×S3×S4×F=16.77N
使用快速螺旋定位機(jī)構(gòu)快速人工卡緊，調(diào)節(jié)卡緊力調(diào)節(jié)裝置，即可指定可靠的卡緊力。
6.1.3.定位誤差分析
本工序采用孔φ24.5和端面為基準(zhǔn)定位，使加工基準(zhǔn)和設(shè)計(jì)基準(zhǔn)統(tǒng)一，能很好的保證定位的精度。
6.1.4.夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
夾具的卡緊力不大，故使用手動(dòng)卡緊。為了提高生產(chǎn)力，使用螺紋卡緊機(jī)構(gòu)
本次設(shè)計(jì)中還按老師的要求畫(huà)出了夾具體的零件圖，具體結(jié)構(gòu)可參見(jiàn)
圖6.2 夾具1裝配圖
6.2. 鉆中心孔夾具設(shè)計(jì)
為了提高勞動(dòng)生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動(dòng)強(qiáng)度，需要設(shè)計(jì)專用的夾具。根據(jù)設(shè)計(jì)題目，要求設(shè)計(jì)工序----鉆孔Φ22，本夾具將用于Z525立式鉆床。
6.2.1. 問(wèn)題提出
本夾具主要用來(lái)鉆Φ22孔。同時(shí)對(duì)孔的同軸度有一定的要求。且在鉆孔后還要進(jìn)行擴(kuò)孔，以保證其精度要求，為了使其誤差減小，在工序的加工也得有精度要求。因此，在本道工序加工時(shí)，主要應(yīng)考慮如何提高生產(chǎn)率、降低勞動(dòng)強(qiáng)度、提高加工質(zhì)量。
6.2.2. 夾具設(shè)計(jì)
⑴ 定位基準(zhǔn)的選擇
有零件圖可知，根據(jù)Φ22mm孔的位置尺寸，其設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是以Φ22的中心線。使用快速螺旋卡緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行卡緊
⑵ 確定定位方案，設(shè)計(jì)定位元件
該孔為通孔，沿著孔軸線方向的不定度可不予以限制，但是為增強(qiáng)加工時(shí)零件的剛性，必定限制孔軸線方向的不定度，故應(yīng)按完全定位設(shè)計(jì)夾具，并力求遵守基準(zhǔn)重合原則，以減少定位誤差對(duì)加工精度的影響。所使用的定位元件：夾具體上的凸臺(tái)、夾緊螺母、擋銷(xiāo)；夾具體上的凸臺(tái)可以限制3個(gè)自由度，夾緊螺母可以限制2個(gè)自由度，擋銷(xiāo)可以限制1個(gè)自由度，從而達(dá)到完全定位。
⑶ 確定夾緊方式和設(shè)計(jì)夾緊機(jī)構(gòu)
Φ22mm孔中的中心軸承受鉆孔時(shí)的切削扭矩。在鉆Φ22mm孔時(shí)，由于孔徑較小，切削扭矩和軸向力較小，并且軸向力可以使工件夾緊，因此，在確定夾緊方式時(shí)就可以不考慮軸向切削力的影響，即可以不施加夾緊力來(lái)克服軸向切削力。但由于切削扭矩會(huì)使工件產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)，因此需要對(duì)工件施加向下壓的夾緊力來(lái)克服切削扭矩。為便于操作和提高機(jī)構(gòu)效率，采用快速螺旋卡緊機(jī)構(gòu)進(jìn)行卡緊，其力的作用點(diǎn)落在靠近加工孔的Φ22mm孔所在的面上。
⑷ 夾緊力分析
計(jì)算夾緊力時(shí)，通常將夾具和工件看成是一個(gè)剛性系統(tǒng)。本工序在鉆削加工過(guò)程中的切削力可以分解為切削扭矩和軸向切削力，因軸向切削力的作用方向與夾具的夾緊方向相同，有助于工件的夾緊，因此，在計(jì)算夾緊力時(shí)可以不計(jì)算軸向切削力。而為保證夾緊可靠，應(yīng)將理論夾緊力乘上安全系數(shù)作為工件加工時(shí)所需要的夾緊力，即：
其中，查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-1得：、、1.15、、、、，
所以，= 2.691。
查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-7得
查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-8得：
由于鉆頭的直徑為d = Φ3mm，所以，
(N· mm)。
因此，實(shí)際所需要的夾緊力為：
(N· mm)。
夾緊機(jī)構(gòu)采用螺旋機(jī)構(gòu)，機(jī)構(gòu)的傳動(dòng)效率為，螺母產(chǎn)生的夾緊力為：
。
查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-20，得： = 6.22mm，查表1-2-21，得：= 3.675mm，，查表1-2-22，得，。
== 2810(N)
則作用在轉(zhuǎn)動(dòng)壓板上的夾緊力為：
由公式得：
在工件上的夾緊力作用點(diǎn)到鉆頭在工件上加工時(shí)作用點(diǎn)的距離為55.4mm。因此，夾緊力產(chǎn)生的扭矩為：
(N· mm)。
圖6.3 工件受力示意圖
因＜，故該機(jī)構(gòu)能滿足鉆孔加工要求。
⑸ 誤差分析
由于時(shí)間原因，夾具的誤差不再詳細(xì)分析。
⑹ 夾具設(shè)計(jì)及操作的簡(jiǎn)要說(shuō)明
如前所述，在設(shè)計(jì)夾具時(shí)，為提高生產(chǎn)率，首先想到是怎么樣方便的安裝和拆卸，本道工序就是采用了快換墊圈的方式。由于本夾具是對(duì)工件進(jìn)行鉆孔，因此在鉛直方向受到很大的沖擊力，故在其相應(yīng)的方向上應(yīng)適當(dāng)?shù)目紤]強(qiáng)度上的要求。并設(shè)法減少夾具的占地面積，使之很方便的操作和快速的切換工件。因此，應(yīng)設(shè)法解決上述問(wèn)題。目前采取的措施有：一是提高毛坯的精度，使最大切削深度降低，以降低切削力；二是選擇精度的心軸，使其定位精確，并使心軸連在夾具體內(nèi)，這樣可以減少縱向傾斜的偏差；三是：加大螺母和開(kāi)口墊圈的加緊力。使工作進(jìn)行時(shí)，工作緊湊和保證加工要求。夾具體上裝有快鉆套，同時(shí)在夾具體上裝有一塊可翻動(dòng)的蓋模板，這樣有利于工件的拆裝。
6.2.3繪制夾具圖
當(dāng)上述各種元件的結(jié)構(gòu)和布置確定之后，也就基本上決定了夾具體和夾具整體結(jié)構(gòu)的型式。
圖6.4 夾具2裝配圖
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組件和發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)行
引擎組件
發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)組成部分在生產(chǎn)通過(guò)螺栓，螺母和其他類型的緊固件組裝在一起，其中大部分是固定螺栓，其他部分則是內(nèi)外連接螺栓。
發(fā)動(dòng)機(jī)缸體形成發(fā)動(dòng)機(jī)主要框架和基礎(chǔ)。缸體由鑄鐵或鋁塊制成。發(fā)動(dòng)機(jī)的其他部分被澆鑄成塊或與它連接。
下部分被稱為支撐曲軸的曲軸箱，其中包含活塞和澆鑄成塊的氣缸本體。冷卻箱，充滿冷卻液，也是鑄造成塊的。
許多部件連接到缸體上的。這些項(xiàng)目包括水泵，油底殼，飛輪，離合器殼體，點(diǎn)火分銷(xiāo)商，石油和燃油泵，汽缸頭。
活塞是發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部是可以上下移動(dòng)的部分，燃料的潛在能量轉(zhuǎn)化為去曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能。活塞由活塞頭，活塞環(huán)，活塞裙和活塞銷(xiāo)孔組成。
活塞頭冠是施加壓力的頂面。他有可能是各種形狀，以促進(jìn)振動(dòng)或幫助控制燃燒。
活塞的環(huán)槽進(jìn)行環(huán)有兩種基本類型：壓縮環(huán)和油環(huán)。上壓縮環(huán)是用來(lái)防止壓縮泄漏，低油環(huán)控制的石油數(shù)量，缸壁上的沉積。
活塞土地是活塞環(huán)槽之間的部分。為活塞環(huán)雙方提供一個(gè)休息的表面?；钊闹饕糠直环Q為活塞裙。它形成了一個(gè)軸承與氣缸壁接觸表面。活塞中的活塞孔也作活塞銷(xiāo)軸承用來(lái)連接軸承。連桿連接曲軸的一端和活塞的另一端。它通過(guò)活塞銷(xiāo)傳遞力和運(yùn)動(dòng)。汽缸燃燒的力量通過(guò)推動(dòng)連桿轉(zhuǎn)動(dòng)。
位于發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸箱軸承的曲軸旋轉(zhuǎn)提供了一個(gè)不斷轉(zhuǎn)動(dòng)的車(chē)輪力。曲軸的作用是改變活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)，旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)來(lái)驅(qū)動(dòng)車(chē)輪和處理整個(gè)的輸出功率。曲軸是由合金鋼或鑄鐵制成的。實(shí)際上是由各個(gè)部分，如主軸承軸頸，連桿軸頸，曲柄軸承，平衡重量和飛輪端曲軸。為了減少或消除振動(dòng)，曲軸必須提供在曲柄臂的相反方向呈放射狀從曲軸中心線延長(zhǎng)與反平衡重量。
飛輪曲軸用螺栓連接到后方。飛輪的作用是保持發(fā)動(dòng)機(jī)在作功沖程運(yùn)行順利。其慣性往往保持在一個(gè)恒定的速度旋轉(zhuǎn)飛輪。在某些發(fā)動(dòng)機(jī)中，飛輪也作為一個(gè)離合器的安裝面。飛輪外緣有一個(gè)大圈，附有齒輪齒削減。起動(dòng)電機(jī)的牙齒從事這些輪齒和飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)曲軸。
發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)作
發(fā)動(dòng)機(jī)有各種類型，如電動(dòng)機(jī)，蒸汽機(jī)，內(nèi)燃機(jī)。但大多數(shù)汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)是內(nèi)燃機(jī)，往復(fù)式四沖程汽油發(fā)動(dòng)機(jī)。
內(nèi)燃機(jī)，正如其名稱所表明的，在汽缸內(nèi)燃燒燃料的燃燒膨脹力轉(zhuǎn)化成旋轉(zhuǎn)力用于推動(dòng)車(chē)輛。
采用上下或來(lái)回往復(fù)的方法。它是通過(guò)活塞在汽缸內(nèi)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生動(dòng)力的。
沖程是指氣缸內(nèi)的活塞運(yùn)動(dòng)。活塞運(yùn)動(dòng)的上限被稱為上止點(diǎn)。下限被稱為下死點(diǎn)。沖程時(shí)的活塞運(yùn)動(dòng)由上止點(diǎn)到下止點(diǎn)或由下止點(diǎn)到上止點(diǎn)。活塞完成沖程每次它改變了運(yùn)動(dòng)方向。
根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的類型，運(yùn)行周期可能需要兩個(gè)或四個(gè)沖程完成。 四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)也被稱為奧托循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)，德國(guó)工程師，Dr.Nikolaus奧托，在1876年獲得榮譽(yù)。在四沖程發(fā)動(dòng)機(jī)，四個(gè)活塞在汽缸內(nèi)的運(yùn)動(dòng)需要完成一個(gè)完整的運(yùn)行周期。每個(gè)行程被命名為吸氣沖程，壓氣沖程，做功沖程和排氣沖程。
進(jìn)氣沖程
第一個(gè)沖程是吸氣沖程。活塞開(kāi)始下降，進(jìn)氣閥打開(kāi)，空氣燃料混合物進(jìn)入氣缸。當(dāng)活塞到達(dá)的下死點(diǎn)，進(jìn)氣閥關(guān)閉，被困在汽缸內(nèi)的空氣燃料混合。在此期間沖程，排氣閥門(mén)保持關(guān)閉。
壓縮沖程
第二個(gè)沖程是在壓縮沖程?；钊蛏弦苿?dòng)，汽缸兩個(gè)閥門(mén)關(guān)閉，壓縮被困的空氣混合物。當(dāng)活塞到達(dá)上止點(diǎn)，產(chǎn)生上升的壓力。
做功沖程
第三沖程是做功沖程。壓縮沖程結(jié)束時(shí)，火花塞點(diǎn)火，點(diǎn)燃的壓縮空氣燃料混合物產(chǎn)生了強(qiáng)大的壓力。燃燒過(guò)程中推動(dòng)活塞曲軸提供動(dòng)力來(lái)驅(qū)動(dòng)汽車(chē)運(yùn)動(dòng)。
排氣沖程
第四沖程是排氣沖程。隨著活塞到達(dá)上止點(diǎn)，排氣閥打開(kāi)，活塞再次向上移動(dòng)，并迫使氣缸壓迫氣體?；钊谥匦麻_(kāi)始四沖程過(guò)程之前關(guān)閉排氣閥。
致 謝
經(jīng)過(guò)近一個(gè)學(xué)期的艱苦努力，終于比較圓滿地完成了畢業(yè)設(shè)計(jì)的各項(xiàng)任務(wù)。在本次設(shè)計(jì)中我深深地體會(huì)到以下幾點(diǎn)：
⑴ 作為一名科技工作者和工程技術(shù)人員，首先必須培養(yǎng)求真務(wù)實(shí)和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，培養(yǎng)理論聯(lián)系實(shí)際、鉆研創(chuàng)新與實(shí)事求是相結(jié)合的工作作風(fēng)。
⑵ 必須重視基礎(chǔ)理論知識(shí)，只有在牢固掌握專業(yè)知識(shí)的基礎(chǔ)上，才能有創(chuàng)新和發(fā)展。
⑶ 經(jīng)過(guò)這次畢業(yè)設(shè)計(jì)，我學(xué)會(huì)了收集、查閱和綜合分析各種資料，正確應(yīng)用各種標(biāo)準(zhǔn)手冊(cè)和工具書(shū)籍，進(jìn)一步提高了自己分析、計(jì)算等基本技能，特別是在應(yīng)用辦公軟件和繪圖軟件上，我的收獲很大，掌握了很多的常用技巧。
⑷ 掌握了常用機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般方法和步驟，熟悉了設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)、論文摘要、文獻(xiàn)綜述等格式和寫(xiě)作方法，為將來(lái)的實(shí)際工作打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。
通過(guò)本次設(shè)計(jì)，自己的綜合能力得到了很大提高。在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程中，我始終圍繞著簡(jiǎn)化工藝、保證精度、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、使用方便、安全可靠、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等而展開(kāi)思路，在設(shè)計(jì)過(guò)程中深深的體會(huì)到作為一個(gè)工程設(shè)計(jì)人員必須具有嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度，掌握扎實(shí)的基礎(chǔ)知識(shí)才能在以后的工作個(gè)學(xué)習(xí)中有所發(fā)展。對(duì)于在這次設(shè)計(jì)工程中出現(xiàn)的不足的地方希望各位老師提出寶貴的意見(jiàn)及建議，謝謝！
本畢業(yè)論文的撰寫(xiě)是在老師的精心指導(dǎo)和關(guān)心下完成的。從課題的選擇、方案制定、工作實(shí)施到論文的撰寫(xiě)、修改無(wú)不滲透著老師的心血。老師淵博的學(xué)識(shí)、卓越的才智、嚴(yán)謹(jǐn)?shù)闹螌W(xué)精神和求實(shí)創(chuàng)新的工作作風(fēng)讓我受益非淺，在畢業(yè)設(shè)計(jì)過(guò)程中給予我很大的啟迪與幫助，為我畢業(yè)論文的順利完成和以后的工作奠定了基礎(chǔ)。
在此論文完成之際，謹(jǐn)向四年來(lái)關(guān)心學(xué)院所有老師致以崇高的敬意和衷心的感謝!同時(shí)在設(shè)計(jì)過(guò)程中得到了同組同學(xué)的大力幫助和支持，在此一并致謝。
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