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中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院
本科畢業(yè)設(shè)計(jì)英文參考資料
題 目Diamond grinding of glass and
# 140 metal bonded super smooth
系 名 機(jī)械工程系
專 業(yè) 機(jī)械設(shè)計(jì)制造及其自動(dòng)化
姓 名 黨志杰
學(xué) 號(hào) 12020144X42
指導(dǎo)教師 趙麗琴 職稱 副教授
2016年 6 月 2 日
超平滑的磨削玻璃與# 140金屬結(jié)合劑的金剛石砂輪
安井黑吉，熊本大學(xué)機(jī)械工程與材料科學(xué)系2-39-1，kurokami，熊本，日本
摘要：玻璃是光學(xué)工業(yè)中最重要的材料之一。人們迫切需求有關(guān)玻璃的這種高效超光滑磨削技術(shù)。在以前的研究中，為了提高生產(chǎn)效率，我們提出了新設(shè)計(jì)的超光滑磨削方法。這種新方法被運(yùn)用到水平表面的磨削，硬質(zhì)合金刀具的粗糙表面和碳化硅陶瓷等在測(cè)量面積為256μm×256 μm的情況下，應(yīng)用水平可達(dá)到低于30nm(RZ)或5nm(RA),結(jié)果證明這種新方法對(duì)于完成超光滑表面拋光是有利的。在這篇報(bào)道中分析了玻璃的超光滑磨削。金屬結(jié)合劑金剛石砂輪使用的規(guī)范分別為# 140晶粒尺寸和50濃度。表面粗糙的成形玻璃的最佳磨削狀態(tài)可達(dá)到約27nm（RZ）或1.4nm（RA）。
關(guān)鍵詞：超平滑磨削，玻璃，表面粗糙度，納米，金剛石砂輪，粗晶粒尺寸，金屬鍵。
1引言
玻璃是光學(xué)行業(yè)中最重要的材料之一，其作用是支持玻璃精密工業(yè)。人們迫切需求有關(guān)玻璃的這種高效超光滑磨削技術(shù)，因?yàn)榫芄I(yè)最近發(fā)展迅速且對(duì)高質(zhì)低價(jià)玻璃組成部分的需求不斷。在以往的研究中，為了提高生產(chǎn)效率，我們提出新設(shè)計(jì)的超光滑磨削方法。這種新方法被運(yùn)用到水平表面的磨削，硬質(zhì)合金刀具的粗糙表面和碳化硅陶瓷等在測(cè)量面積為256μm×256 μm的情況下，應(yīng)用水平可達(dá)到低于30nm(RZ)或5nm(RA),結(jié)果證明這種新方法對(duì)于完成超光滑表面拋光是有利的。
這是各種材料超光滑磨削研究中的其中一個(gè)。在這篇報(bào)道中，玻璃的超光滑磨削使用了金屬結(jié)合劑金剛石砂輪的粗晶粒尺寸。
2超光滑磨削方法
在我們以前的研究[ 1 ]，通過(guò)拋光檢查使用導(dǎo)線研磨，高去除率超光滑磨削方法可以完成幾乎相同的平滑度。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，通過(guò)橫向研磨達(dá)到的平滑度在臨界的粗糙表面是有限的，因?yàn)榇帜吓c磨削加工方向平行。為了減少凹槽，我們提出了新設(shè)計(jì)的超光滑磨削方法，如圖1所示，該方法對(duì)于完成超光滑表面拋光是有利的。首先，在新方法中，工件輪與地面的接觸寬度使地面工件向正常方向磨削。如圖2所示，在磨削過(guò)程中，每個(gè)輪子的旋轉(zhuǎn)都垂直
與磨削方向且小于切削刃的磨損寬度。第二步，工件稍微注水一節(jié)，與磨削方向平行，兩個(gè)輪圈的重疊橫截面在注水前后形成的幾何粗糙表面和地面視差比所需的粗糙表面更加光滑，然后與地面接觸寬度一定的工件輪再使地面工件向反方向磨削，通過(guò)重復(fù)這樣的研磨程序，工件的整體表面完成。
3. 實(shí)驗(yàn)
如圖3所示，該實(shí)驗(yàn)是在研磨機(jī)數(shù)字計(jì)算機(jī)控制下進(jìn)行的。借用空氣的粉碎機(jī)主軸每次朝著X,Y,Z方向的移動(dòng)都可以精確到0.1μm。實(shí)驗(yàn)條件總結(jié)如表1所示。金屬鍵砂輪的晶粒尺寸和濃度分別為# L40和50。玻璃用的是一種干凈的陶器。這個(gè)研磨液用的是可溶型的，包括大量的陰離子表面活性劑。地面工作部件粗糙表面的觀察和測(cè)量使用了顯微鏡，掃描電鏡，干涉儀和原子力顯微鏡。
4. 延性去除模式磨削玻璃
圖4顯示的是磨削玻璃表面在0.01mm/s到1mm/s的#140金剛石砂輪和12m/s的磨輪下的顯微鏡和掃描電鏡照片。
對(duì)砂輪表面進(jìn)行調(diào)整使得延性去除模式對(duì)碳化硅陶瓷的研磨得以實(shí)現(xiàn)。從圖中可以看出，在速度為1mm/s到0.05mm/s的情況下，可以從整個(gè)工件表面上觀察到磨削裂紋的球型光滑表面。一部分光滑模面隨工作臺(tái)速度的減小而增大，另一方面，本實(shí)驗(yàn)在最低時(shí)速0.01mm/s 的情況下，光滑的球模式工件表面沒(méi)有發(fā)現(xiàn)磨削裂紋。然而，在單獨(dú)觀察時(shí)發(fā)現(xiàn)，光滑韌性模式可以運(yùn)用在10平方mm的整個(gè)工件表面的作業(yè)上，隨著工作臺(tái)速率的減小磨削裂紋也隨之減少。此外，通過(guò)使用粗粒度為#140的金剛石砂輪來(lái)降低工作臺(tái)的速率，從而使延性研磨模式得以實(shí)現(xiàn)。
對(duì)表面積為256μm x 256μm平方米的玻璃進(jìn)行時(shí)速為VWP = 0.01mm/s的切入磨削的三維影像圖和二維剖面圖如圖5所示。從圖中可以清楚地看到研磨槽平行于磨削方向，研磨槽高度約為500nm,另一方面，表面粗糙度平行于研磨方向，約為43nm。三維約700nm的表面粗糙度強(qiáng)烈受溝槽高度的影響，溝槽高度與表面最大粗糙度息息相關(guān)，考慮到結(jié)果，發(fā)現(xiàn)能夠抑制或減少溝槽發(fā)生的新的研磨方法是非常重要的。
4. 超光滑磨削
圖6顯示了超光滑磨削玻璃表面在顯微鏡和掃描電鏡下的照片，如圖所示，光滑的球型工件表面無(wú)磨削裂紋和溝槽。尤其，溝槽在工件上有很小一部分，這對(duì)超平滑研磨是很重要的。
圖7顯示了一個(gè)轉(zhuǎn)速為10μ米，表面積為256μm x 256μm平方米下形成的超光滑磨削玻璃的三維影像圖和二維剖面圖。從圖中可以得知超光滑磨削玻璃的三維表面粗糙度約為27nm（RZ）或1.4nm(RA),平行于磨削方向的二維表面粗糙度約為6.5nm（RZ）或1.1nm（RA）,垂直于磨削方向的二維表面粗糙度約為8.2nm(RZ)或1.3nm(RA)。如此高光滑的表面粗糙度與研磨或拋光形成的表面粗糙度幾乎是相同的。
圖8顯示了在表面積為50μm x 50μm平方米下形成的超光滑磨削玻璃的原子力顯微鏡下的三維影像圖和二維剖面圖。平行與磨削方向的二維表面粗糙度約為4.5nm（RZ）或0.9nm（RA）,垂直于磨削方向的二維表面粗糙度約為7.3nm（RZ）或1.0nm(RA），很明顯，即使在原子力顯微鏡精確的測(cè)量下，地面工件表面的球形面也沒(méi)有磨削裂紋。
5. 結(jié)論
超光滑磨削玻璃使用了一個(gè)# 140金屬結(jié)合劑金剛石車輪來(lái)分析，主要結(jié)果如下：
（1）隨著工作臺(tái)速率的降低，#140金屬結(jié)合劑金剛石砂輪的磨削玻璃的裂紋也隨之減少，因此，延性模式研磨在工作臺(tái)速率為0.01m/s的情況下得以實(shí)現(xiàn)。
（2）為了防止切入研磨，可以在工件表面觀察到磨槽平行與磨削方向，其高度約為500nm。
（3）運(yùn)用新研制的超光滑磨削方法發(fā)現(xiàn)光滑的球型工件表面沒(méi)有磨削裂紋和溝槽。
（4）采用新研制的超光滑磨削方法和合適的磨削條件，玻璃可以達(dá)到的三維表面粗糙度約為27nm（RZ）或1.4nm(RA),二維表面粗糙度約為8nm（RZ）或1.3nm（RA）。
致謝
作者感謝k.miyamoto先生協(xié)助實(shí)驗(yàn)，感謝超硬磨料工業(yè)有限公司、尤希路化學(xué)工業(yè)有限公司和日本鎢有限公司提供砂輪、磨削液和工件材料。
引用
1. YASUI H：超光滑磨削方法的發(fā)展（附第一例報(bào)告）
理論和一些實(shí)驗(yàn)研究，卷69。
2. YASUI H and SAWA T：磨削液的供給對(duì)陶器進(jìn)行超光滑磨削的影響. 2003年度會(huì)議。
3. YASUI H, SAWA T, SAKAMO S and ODAKI T：磨削液的供給對(duì)Al2O3-TiC陶瓷進(jìn)行超光滑磨削的影響，2004年第六屆年會(huì)。
4. YASUI H, ARINO Y, and MATSUNAGA K: 延性光潔度高細(xì)磨
用金剛石砂輪的粒度較粗，卷63。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書
1．畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的任務(wù)和要求：
了解氣門搖臂軸支座零件的結(jié)構(gòu)和工作原理；編制其機(jī)械加工工藝規(guī)程，并設(shè)計(jì)指定工序的專用夾具，繪制相關(guān)圖紙，利用相關(guān)軟件完成零件；撰寫設(shè)計(jì)說(shuō)明書。翻譯相關(guān)英文科技文獻(xiàn)1篇。
2．畢業(yè)設(shè)計(jì)課題的具體工作內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù)、技術(shù)要求、工作要求等）：
根據(jù)提供的氣門搖臂軸支座零件圖紙完成以下工作：
（1）學(xué)習(xí)AutoCAD，并繪制氣門搖臂軸支座零件圖和毛坯圖；
（2）編制氣門搖臂軸支座零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程；（選擇毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖。擬訂零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程，選擇各工序加工設(shè)備及工藝裝備（刀具、夾具、量具、輔具），確定各工序切削用量及工序尺寸，計(jì)算某一代表工序的工時(shí)定額。）填寫工藝文件：工藝過(guò)程卡片、工序卡片。
（3）設(shè)計(jì)加工該零件通孔和通孔的專用夾具；繪制夾具裝配圖和主要的夾具零件圖。
（4）撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書；
（5）翻譯相關(guān)英文科技文獻(xiàn)1篇。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 任 務(wù) 書
3．對(duì)畢業(yè)設(shè)計(jì)課題成果的要求〔包括畢業(yè)設(shè)計(jì)、圖紙、實(shí)物樣品等〕：
1、 繪制該氣門搖臂軸支座的零件圖和毛坯圖各1張；編制機(jī)械加工工藝規(guī)程，包括相關(guān)工藝文件（工藝過(guò)程卡片、工序卡片）；
2、 專用夾具裝配圖1張，其中的典型夾具零件圖；畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書1份；
3、相關(guān)科技文獻(xiàn)英文翻譯1份。
4．畢業(yè)設(shè)計(jì)課題工作進(jìn)度計(jì)劃：
起 迄 日 期
工 作 內(nèi) 容
2月29日 ~ 3月29日
熟悉課題、搜集資料，進(jìn)行設(shè)計(jì)構(gòu)思，寫出開(kāi)題報(bào)告并進(jìn)行相關(guān)論文的英文翻譯
3月30日 ~4 月 25 日
繪制零件的圖紙；完成零件造型；編制機(jī)械加工工藝規(guī)程；
4月25日 ~5 月 20日
設(shè)計(jì)加工該零件的鉆床夾具；
5月20 日 ~6 月 1日
撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書等
6月1日~6 月10 日
查漏補(bǔ)缺、答辯
學(xué)生所在系審查意見(jiàn)：
同意下發(fā)任務(wù)書
系主任：
2016 年 2 月 29 日
中北大學(xué)信息商務(wù)學(xué)院
氣門搖臂軸支座零件的加工工藝分析及部分工裝設(shè)計(jì)
工序卡片
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，撰寫2000字左右的文獻(xiàn)綜述：
文 獻(xiàn) 綜 述
一、設(shè)計(jì)（或研究）的依據(jù)、背景以及研究意義
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與飛躍發(fā)展，我國(guó)的機(jī)械行業(yè)得到了大幅度的提升。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)。從設(shè)計(jì)美學(xué)的觀點(diǎn)看，技術(shù)不僅僅是物質(zhì)基礎(chǔ)還具有其本身的“功能”作用，只要善于應(yīng)用材料的特性，予以相應(yīng)的結(jié)構(gòu)形式和適當(dāng)?shù)募庸すに?，就能夠?chuàng)造出實(shí)用，美觀，經(jīng)濟(jì)的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術(shù)潛在的“功能”[1]。
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[2-3]。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。
工業(yè)的迅速發(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[4]。
氣門搖臂軸支座零件是1105柴油機(jī)中搖臂結(jié)合部的氣門搖臂軸支座，它是柴油機(jī)上氣門控制系統(tǒng)的一個(gè)重要零件。直徑為φ18mm的孔用來(lái)裝配搖臂軸、軸的兩端各安裝進(jìn)、排氣氣門搖臂。直徑為φ16mm的孔內(nèi)裝一個(gè)減壓軸，用于降低汽缸內(nèi)壓力，便于啟動(dòng)柴油機(jī)。兩孔間距56mm可以保證減壓軸在搖臂上打開(kāi)氣門，起到支撐的作用。直徑φ11mm的孔用M10的螺桿與汽缸蓋相連，直徑φ3mm的孔用來(lái)排油[5]。
氣門搖臂軸支座零件在實(shí)際生產(chǎn)中，往往需求量較大，加工精度對(duì)其影響較大。分析本零件，零件材料為HT200，首先分析灰鑄鐵材料的性能，灰鑄鐵是一種脆性較高，硬度較低的材料，因此其鑄造性能好，切削加工性能優(yōu)越，故本零件毛坯可選擇鑄造的方法。在后期的零件加工的過(guò)程中，要想得到最終的理想工件，不僅需要使用高精度是機(jī)床，而且?jiàn)A具也是起著至關(guān)重要的作用，夾具的設(shè)計(jì)是否合理將直接影響零件最后的精度和性能。
此次的設(shè)計(jì)是對(duì)大學(xué)期間所學(xué)各課程及相關(guān)的應(yīng)用繪圖軟件的一次深入的綜合性的總復(fù)習(xí)，也是一次理論聯(lián)系實(shí)際的訓(xùn)練。其目的在于：?
（1）鞏固我們?cè)诖髮W(xué)里所學(xué)的知識(shí)，也是對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的綜合性的檢驗(yàn)；
（2）加強(qiáng)我們查閱資料的能力，熟悉有關(guān)資料；?
（3）樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)我們的實(shí)際工作能力；?
（4）通過(guò)對(duì)氣門搖臂軸支座的機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)，使我們?cè)跈C(jī)械制造工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，工藝方案論證，機(jī)械加工余量計(jì)算，工藝尺寸的確定，編寫技術(shù)文件及查閱技術(shù)文獻(xiàn)等各個(gè)方面受到一次綜合性的訓(xùn)練，初步具備設(shè)計(jì)一個(gè)中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。?
（5）能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理和方法，學(xué)會(huì)擬定夾具設(shè)計(jì)方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步具備設(shè)計(jì)出高效，省力，經(jīng)濟(jì)合理并能保證加工質(zhì)量的專用夾具的能力。?
（6）通過(guò)零件圖，裝配圖繪制，使我們對(duì)于AutoCAD繪圖軟件的使用能得到進(jìn)一步的提高。
二、國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
（1）國(guó)外研究現(xiàn)狀
從國(guó)際上看俄國(guó)、德國(guó)和美國(guó)是組合夾具的主要生產(chǎn)國(guó)。當(dāng)前國(guó)際上的夾具企業(yè)均為中小企業(yè)，專用夾具、可調(diào)整夾具主要接受本地區(qū)和國(guó)內(nèi)訂貨，而通用性強(qiáng)的組合夾具已逐步成熟為國(guó)際貿(mào)易中的一個(gè)品種。有關(guān)夾具和組合夾具的產(chǎn)值和貿(mào)易額尚缺乏統(tǒng)計(jì)資料，但歐美市場(chǎng)上一套用于加工中心的央具，而組合夾具的大型基礎(chǔ)件尤其昂貴。由于我國(guó)在組合夾具技術(shù)上有歷史的積累和性能價(jià)格比的優(yōu)勢(shì)，隨著我國(guó)加入WTO和制造業(yè)全球一體化的趨勢(shì)，特別是電子商務(wù)的日益發(fā)展，其中蘊(yùn)藏著很大的商機(jī)，具有進(jìn)一步擴(kuò)大出口良好前景[6-8]。
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，普遍采用計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工程分析(CAE)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)；在加工技術(shù)方面，巳實(shí)現(xiàn)了底層(車間層)的自動(dòng)化，包括廣泛地采用加工中心(或數(shù)控技術(shù))、自動(dòng)引導(dǎo)小車(AGV)等[9-12]。近10余年來(lái)，發(fā)達(dá)國(guó)家主要從具有全新制造理念的制造系統(tǒng)自動(dòng)化方面尋找出路，提出了一系列新的制造系統(tǒng)。如計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、并行工程、敏捷制造等。
（2）國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
機(jī)械行業(yè)作為一個(gè)傳統(tǒng)而又具有發(fā)展?jié)摿Φ男袠I(yè)，伴隨著德國(guó)現(xiàn)在提出的“工業(yè)4.0”的概念以及中國(guó)提出的“2025計(jì)劃”，機(jī)械制造業(yè)面臨著有逐步向智能化方向轉(zhuǎn)變，最終實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化、柔性化制造[13-15]。
我國(guó)在現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)方面起步較晚，中國(guó)機(jī)械工程學(xué)會(huì)于1983年5月才召開(kāi)了“第一次機(jī)械設(shè)計(jì)方法學(xué)討論會(huì)”，但經(jīng)過(guò)了多年的努力，我國(guó)在現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法的研究方面已經(jīng)取得了可喜的成績(jī)，現(xiàn)在的中國(guó)可以自豪地稱為“世界的工廠”，“MADE IN CHINA”已經(jīng)是世界聞名了。雖然有了很大的進(jìn)步，但是我國(guó)目前的整體機(jī)械設(shè)計(jì)水平還是有待于提高的，下面討論我國(guó)現(xiàn)階段使用較多的幾種設(shè)計(jì)方式。
研究協(xié)會(huì)的統(tǒng)計(jì)表明，目前中、小批多品種生產(chǎn)的工件品種已占工件種類總數(shù)的85％左右?，F(xiàn)代生產(chǎn)要求企業(yè)所制造的產(chǎn)品品種經(jīng)常更新?lián)Q代，以適應(yīng)市場(chǎng)的需求與競(jìng)爭(zhēng)。然而，一般企業(yè)都仍習(xí)慣于大量采用傳統(tǒng)的專用夾具，一般在具有中等生產(chǎn)能力的工廠，里約擁有數(shù)千甚至近萬(wàn)套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔3～4年就要更新50～80％左右專用夾具，而夾具的實(shí)際磨損量?jī)H為10～20％左右[16-17]。特別是近年來(lái)，數(shù)控機(jī)床、加工中心、成組技術(shù)、柔性制造系統(tǒng)、（FMS）等新加工技術(shù)的應(yīng)用，對(duì)機(jī)床夾具提出了如下新的要求[18-20]：
（1）能迅速而方便地裝備新產(chǎn)品的投產(chǎn)，以縮短生產(chǎn)準(zhǔn)備周期，降低生產(chǎn)成本；
（2）能裝夾一組具有相似性特征的工件；
（3）能適用于精密加工的高精度機(jī)床夾具；
（4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術(shù)的新型機(jī)床夾具；
（5）采用以液壓站等為動(dòng)力源的高效夾緊裝置，以進(jìn)一步減輕勞動(dòng)強(qiáng)度和提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。
通過(guò)對(duì)比國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的研究，我們明顯可知，目前我國(guó)的機(jī)械加工能力遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上國(guó)外，而夾具則是主要影響因素之一[21]。因此，本文開(kāi)展對(duì)氣門搖臂軸支座零件的加工工藝分析及部分工裝設(shè)計(jì)研究顯示得非常重要。
參考文獻(xiàn)：
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畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告
２．本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：
1、 研究或解決的問(wèn)題
本畢業(yè)設(shè)計(jì)擬解決的問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面：
（1）通過(guò)對(duì)查閱資料，掌握其氣門搖臂軸支座零件的重要性。
（2）掌握氣門搖臂軸支座零件加工工藝和相應(yīng)夾具的設(shè)計(jì)流程。
（3）學(xué)習(xí)AutoCAD，并繪制氣門搖臂軸支座零件圖和毛坯圖。
（4）編制氣門搖臂軸支座零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程；（選擇毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖。擬訂零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程，選擇各工序加工設(shè)備及工藝裝備（刀具、夾具、量具、輔具），確定各工序切削用量及工序尺寸，計(jì)算某一代表工序的工時(shí)定額。）填寫工藝文件：工藝過(guò)程卡片、工序卡片。
（5）設(shè)計(jì)加工該零件通孔和通孔的專用夾具；繪制夾具裝配圖和主要的夾具零件圖。
（6）撰寫說(shuō)明書，完成相應(yīng)的夾具設(shè)計(jì)和加工工藝設(shè)計(jì)。
2、 擬采用的研究手段
初步擬采用理論分析和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相結(jié)合的研究方法。針對(duì)氣門搖臂軸支座主要采取以下方法：
①結(jié)合所學(xué)知識(shí)，首先對(duì)零件進(jìn)行工藝分析，深入明白該零件的用途和作用。
②對(duì)零件毛坯進(jìn)行設(shè)計(jì)。其中包括：毛坯的選擇、毛坯尺寸的確定。
③確定零件的工藝加工方案及工序。其中包括：加工方案的確定、工藝路線的確定、加工設(shè)備與工藝設(shè)備、切削用量和工時(shí)的確定等。結(jié)合本零件的特征，初步采用以下的加工工藝路線，如表1所示：
表1 擬采取的加工工藝路線
需加工表面
尺寸精度等級(jí)
表面粗糙度Ra/
加工方案
上端面
IT14
12.5
粗銑
36mm下端面
IT12
6.3
粗銑→半精銑
前端面
IT11
3.2
粗銑→半精銑
后端面
IT11
3.2
粗銑→半精銑
前端面
IT14
12.5
粗銑
后端面
IT14
12.5
粗銑
通孔
IT14
12.5
鉆
偏內(nèi)孔
IT14
12.5
鉆
通孔
IT8
1.6
鉆→擴(kuò)→粗鉸→精鉸
通孔
IT8
1.6
鉆→擴(kuò)→粗鉸→精鉸
④工裝夾具的確定。其中包括：夾具結(jié)構(gòu)方案、夾具固定方案、裝配圖尺寸的確定。
⑤針對(duì)某個(gè)工序夾具設(shè)計(jì)。其中包括：定位方案、導(dǎo)向裝置、加緊機(jī)構(gòu)、復(fù)制定位裝置、夾具體的設(shè)計(jì)等。
定位方案的定位元件選擇一個(gè)長(zhǎng)定心軸，定心軸與定位孔的配合尺寸為配合完成定位，如圖1所示；導(dǎo)向裝置采用與孔尺寸相對(duì)應(yīng)的快換鉆套做導(dǎo)向元件，相應(yīng)的臥式鏜床上面采用快換夾頭，如圖2所示；加緊機(jī)構(gòu)在定心軸上直接做出一段螺桿，裝夾工件時(shí)，先將工件定位孔裝入帶有螺母的定心軸上，實(shí)現(xiàn)定位，然后在工件與螺母之間插上開(kāi)口墊圈，最后擰緊螺母壓緊工件，如圖3所示；為了減小加工時(shí)工件的變形，保證加工時(shí)工藝系統(tǒng)的剛度，后端面處增加輔助支承，如圖4所示。
圖1 定位方案結(jié)構(gòu)示意圖 圖2 導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)示意圖
圖3 加緊機(jī)構(gòu)示意圖 圖4 輔助定位裝置示意圖
⑤撰寫畢業(yè)設(shè)計(jì)說(shuō)明書，準(zhǔn)備答辯。
三、 工作進(jìn)度安排
第1-2周：選擇設(shè)計(jì)方向，收集資料，確定設(shè)計(jì)內(nèi)容，撰寫開(kāi)題報(bào)告。
第3-4周：調(diào)研并學(xué)習(xí)氣門搖臂軸支座的工藝設(shè)計(jì)和夾具的設(shè)計(jì)方法。
第5-6周：繪制氣門搖臂軸支座夾具結(jié)構(gòu)圖及工作原理圖。
第7-8周：根據(jù)設(shè)計(jì)要求對(duì)相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算并繪制氣門搖臂軸支座的夾具裝配圖及部分零件圖。
第9-10周：結(jié)合零件的特點(diǎn)，編制零件的加工工藝規(guī)程。
第11-12周：總結(jié)材料，撰寫畢業(yè)論文初稿。
第13周：查漏補(bǔ)缺并根據(jù)老師提出的修改意見(jiàn)完善圖紙及論文。
第14周：畢業(yè)設(shè)計(jì)定稿、打印，畢業(yè)答辯。
畢 業(yè) 設(shè) 計(jì) 開(kāi) 題 報(bào) 告
指導(dǎo)教師意見(jiàn)：
黨志杰同學(xué)在查閱了大量的和畢業(yè)設(shè)計(jì)工作有關(guān)的資料、書籍后，成功的完成了開(kāi)題報(bào)告開(kāi)題。
開(kāi)題報(bào)告語(yǔ)言通順、格式規(guī)范。‘文獻(xiàn)綜述’部分對(duì)研究課題氣門搖臂軸支座零件有意義，并對(duì)相關(guān)技術(shù)和研究現(xiàn)狀進(jìn)行了查新，且有一定的深度。國(guó)內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀進(jìn)行了較為詳細(xì)的敘述，并對(duì)挖掘部件、分離部件等相關(guān)技術(shù)和研究現(xiàn)狀進(jìn)行有一定深度。本課題要研究和解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）部分中，提出問(wèn)題明確，方法可行，圓滿完成本次畢業(yè)設(shè)計(jì)工作。
同意開(kāi)題。
指導(dǎo)教師：
2016 年 3月22日
所在系審查意見(jiàn)：
同意開(kāi)題
系主任：
2016 年 3月 22日
氣門搖臂軸支座零件的加工工藝分析及部分工裝設(shè)計(jì)
摘要：機(jī)械加工行業(yè)作為一個(gè)傳統(tǒng)而富有活力的行業(yè)，近十幾年取得了突飛猛進(jìn)的發(fā)展，在新經(jīng)濟(jì)時(shí)代，行業(yè)呈現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢(shì)，由此對(duì)其它的質(zhì)量，性能要求有了新的變化。現(xiàn)在機(jī)械加工行業(yè)發(fā)生著結(jié)構(gòu)性變化，工藝工裝的設(shè)計(jì)與改良已成為企業(yè)生存和發(fā)展的必要條件，工藝工裝的設(shè)計(jì)與改良直接影響加工產(chǎn)品的質(zhì)量與性能。本文首先介紹了氣門搖臂軸支座的作用和工藝分析，其次確定毛坯尺寸，然后進(jìn)行了工藝規(guī)程設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)是對(duì)氣門搖臂軸支座的加工工藝和夾具設(shè)計(jì)，其零件為鑄件，具有體積小，零件結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特點(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，其機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單，方便且能滿足要求。
關(guān)鍵字：氣門搖臂軸支座；工藝分析；工藝規(guī)程設(shè)計(jì)；夾具設(shè)計(jì)
I
Machining process analysis and part design of valve rocker arm shaft bearing parts
Abstract:Machining industry ,as a traditional and vibrant industry, has been rapidly developed for a few past decades. In the new economic area,the industry presented a new development trend,and the trends also changes the quality and the performance of the production in some new abstracts. Machining industry is now taking place in structural changes, process design and improvement of equipment has become the necessary conditions of the enterprise survival and development, process equipment design and improved products directly affect the quality and performance.This article introduces the role and process analysis of the valve rocker arm bearing support,followed by determining blank size, and then proceed to order the design process, the final fixture design. What will be disgned is The machining process and fixture design of the Valve Rocker Arm Bearing support,which has the chatacteristics of three abstrcat.its components for castings, with a small size, simple structure and the characteristics of parts,because the surface is easier than the easy processing, point of order in the development process, the surface on the first processing , and then to surface as a benchmark to other processing, including the processes used special fixture, and its design is simple, convenient and can meet the requirements.
Keywords ：Valve rocker arm bearing support； process analysis；Process design,；fixture design
II
目 錄
摘要 Ⅰ
Abstract Ⅱ
1 緒論 Ⅲ
1.1 設(shè)計(jì)的依據(jù)、背景以及研究意義 1
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1
1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀 1
1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀 2
1.3 機(jī)床夾具發(fā)展方向 2
1.4 主要研究?jī)?nèi)容 2
2 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì) 3
2.1 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 3
2.1.1 零件的作用 3
2.1.2 零件的工藝分析 3
2.1.3 確定零件的生產(chǎn)類型 4
2.2 選擇毛坯種類，繪制毛坯圖 4
2.2.1 選擇毛坯種類 4
2.2.2 確定毛坯尺寸及機(jī)械加工總余量 5
2.2.3 設(shè)計(jì)毛坯圖 5
2.2.4 繪制毛坯圖 5
2.3 選擇加工方法，制定工藝路線 6
2.3.1 定位基準(zhǔn)的選擇 6
2.3.2 零件的表面加工方法的選擇 6
2.3.3 工序順序的安排 7
2.3.4 確定工藝路線 8
III
2.3.5 加工設(shè)備及工藝裝備選擇 9
2.3.6 工序間加工余量的確定 10
2.3.7 切削用量以及基本時(shí)間定額的確定 11
3 氣門搖臂軸支座零件專用夾具的設(shè)計(jì) 22
3.1 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案 22
3.1.1 確定定位方案，選擇定位元件 22
3.1.2 確定導(dǎo)向裝置 23
3.1.3 確定夾緊機(jī)構(gòu) 24
3.1.4 確定輔助定位裝置 24
3.2 設(shè)計(jì)夾具體 25
3.3 在圖上標(biāo)注尺寸、配合及技術(shù)要求 25
4 結(jié)論 28
參 考 文 獻(xiàn) 29
致 謝 31
IV
1 緒論
1.1 設(shè)計(jì)的依據(jù)、背景以及研究意義
隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步與飛躍發(fā)展，我國(guó)的機(jī)械行業(yè)得到了大幅度的提升。在機(jī)械制造行業(yè)中主要受多方面的，產(chǎn)品的材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、工藝制造能力等是產(chǎn)品設(shè)計(jì)的物質(zhì)技術(shù)基礎(chǔ)，一方面，在制造技術(shù)方面對(duì)設(shè)計(jì)提出了過(guò)多要求，制約著設(shè)計(jì)；另一方面，制造技術(shù)也在不斷的提高和完善，同事也在推動(dòng)著設(shè)計(jì)。技術(shù)不僅是物質(zhì)基礎(chǔ)，而且其本身也很重要。我們只要懂得材料的性能，給予對(duì)應(yīng)的結(jié)構(gòu)形態(tài)跟合適的加工工藝，可以能夠設(shè)計(jì)出物美價(jià)廉的產(chǎn)品，就可以在產(chǎn)品中發(fā)揮技術(shù)潛在的“功能”[1]。設(shè)計(jì)是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先鋒，新材料，新技術(shù)的產(chǎn)生，肯定給產(chǎn)品帶來(lái)新的結(jié)構(gòu)藝術(shù)，新的物態(tài)和新的風(fēng)格[2-3]。
為了更好的適應(yīng)機(jī)械生產(chǎn)的飛速發(fā)展趨勢(shì)，肯定會(huì)對(duì)機(jī)床夾具的要求更高[4-8]。
氣門搖臂軸支座零件在實(shí)際生產(chǎn)中，往往需求量較大，加工精度對(duì)其影響較大。這次的畢業(yè)設(shè)計(jì)對(duì)大學(xué)四年所學(xué)機(jī)械課程和有關(guān)繪圖軟件的一次綜合性的學(xué)習(xí)，更是一次實(shí)際的操作訓(xùn)練。目的為：?
1） 鞏固我們?cè)诖髮W(xué)里所學(xué)的知識(shí)，也是對(duì)以前所學(xué)知識(shí)的綜合性的檢驗(yàn)；
2） 加強(qiáng)我們查閱資料的能力，熟悉有關(guān)資料；?
3） 樹立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握設(shè)計(jì)方法，培養(yǎng)我們的實(shí)際工作能力；?
4） 根據(jù)要加工零件的技術(shù)要求，運(yùn)用夾具設(shè)計(jì)的基本原理，懂得夾具設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單的方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，初步具備設(shè)計(jì)出效率高，經(jīng)濟(jì)低，質(zhì)量好的產(chǎn)品。?
5） 通過(guò)繪制零件圖和裝配圖，讓我們對(duì)AutoCAD繪圖軟件的操作得到提高。
1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀
1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀
通過(guò)國(guó)際形式來(lái)看美國(guó)、俄國(guó)和德國(guó)是組合夾具大量生產(chǎn)的國(guó)家。就目前而言國(guó)際上的夾具生產(chǎn)商大部分是中小企業(yè)家，組合夾具主要在本區(qū)域跟國(guó)內(nèi)生產(chǎn)產(chǎn)品，但是組合夾具已經(jīng)慢慢成為國(guó)際貿(mào)易市場(chǎng)中的一個(gè)特殊準(zhǔn)類。據(jù)產(chǎn)量跟貿(mào)易額顯示資料看，國(guó)際市場(chǎng)上組合夾具的零件相當(dāng)費(fèi)用高。
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面，普遍采用計(jì)算機(jī)輔助產(chǎn)品設(shè)計(jì)(CAD)、計(jì)算機(jī)輔助工程分析(CAE)和計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)；在產(chǎn)品加工這方面，能夠做到部分車間的自動(dòng)化，其中包含了數(shù)控加工技術(shù)、等[9-12]。從最近8,9年來(lái)看，像發(fā)達(dá)的美國(guó)，德國(guó)就從包含有最新制造理念的自動(dòng)化方面尋找突破口，展開(kāi)了一類類的制造。比如有計(jì)算機(jī)集成制造方面、自動(dòng)生產(chǎn)方面等。
1.2.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀
機(jī)械制造行業(yè)是一個(gè)傳統(tǒng)又具有潛力的行業(yè)，如德國(guó)提出的“工業(yè)4.0”和我們國(guó)家提出的“2025計(jì)劃”，使得機(jī)械制造行業(yè)面慢慢向智能化方面進(jìn)軍，最后實(shí)現(xiàn)所有自動(dòng)化制造[13-20]。
我們的國(guó)家中國(guó)在設(shè)計(jì)這類情況下涉及的比較遲，不過(guò)在10年左右的奮斗下，我們都得到了特好的成果，同時(shí)也不能自傲應(yīng)繼續(xù)努力提高。
跟比國(guó)外研究相比較，我們國(guó)家的機(jī)械制造水平比不上美國(guó)，德國(guó)等國(guó)家。所以對(duì)氣門搖臂軸支座零件的加工工藝分析及部分工裝設(shè)計(jì)顯得相當(dāng)重要。
1.3 機(jī)床夾具發(fā)展方向
1） 有效的縮短生產(chǎn)周期，進(jìn)而有效的降低成本；
2） 同一個(gè)夾具應(yīng)該具備可以裝夾一組相似性特征的零部件；
3） 夾具不能要能在傳統(tǒng)的機(jī)床上使用，并且還應(yīng)該滿足高精度機(jī)床的使用要求；
4） 采用以液壓站等方式作為動(dòng)力源，節(jié)約能源，同時(shí)，還應(yīng)該有效的提高效率并降低工人勞動(dòng)強(qiáng)度。
1.4 主要研究?jī)?nèi)容
本畢業(yè)設(shè)計(jì)擬解決的問(wèn)題主要有以下幾個(gè)方面：
1） 通過(guò)對(duì)查閱資料，掌握其氣門搖臂軸支座零件的重要性。
2） 掌握氣門搖臂軸支座零件加工工藝和相應(yīng)夾具的設(shè)計(jì)流程。
3） 學(xué)習(xí)AutoCAD，并繪制氣門搖臂軸支座零件圖和毛坯圖。
4） 編制氣門搖臂軸支座零件的機(jī)械加工工藝規(guī)程；（選擇毛坯種類及制造方法，繪制毛坯圖。擬訂零件的機(jī)械加工工藝過(guò)程，選擇各工序加工設(shè)備及工藝裝備（刀具、夾具、量具、輔具），確定各工序切削用量及工序尺寸，計(jì)算某一代表工序的工時(shí)定額。填寫工藝文件：工藝過(guò)程卡片、工序卡片。
5） 設(shè)計(jì)加工該零件通孔和通孔的專用夾具；繪制夾具裝配圖和主要的夾具零件圖。
2 機(jī)械加工工藝規(guī)程設(shè)計(jì)
2.1 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定
2.1.1 零件的作用
此零件中，兩孔的位置精度和粗糙度有很高的要求，要求孔跟軸相配，在機(jī)器工作時(shí)起支撐的作用。氣門搖臂軸支座的零件圖如圖2.1所示。
圖2.1 氣門搖臂軸支座零件圖
2.1.2 零件的工藝分析
通過(guò)看上邊零件圖，零件的表面加工具有以下的要求：
1）外圓的上端面以及與此孔相通的通孔，粗糙度均為12.5；
2）36mm下端面，根據(jù)零件的總體加工特性，366mm為整個(gè)機(jī)械加工過(guò)程中主要的基準(zhǔn)面，粗糙度為12.5，因此在制定加工方案的時(shí)候應(yīng)當(dāng)首先將此面加工出來(lái)；
3） 外圓的前后端面，粗糙度為12.5；前后端面倒的角，粗糙度為12.5；以及的通孔，在這里由于通孔所要求的精度較高，因此該孔的的加工是一個(gè)難點(diǎn)，其所要求的表面粗糙度為1.6，且該孔的軸線與36mm下端面的平行度為0.05，且該孔的軸線圓跳動(dòng)公差為0.1需要選擇適當(dāng)?shù)募庸し椒▉?lái)達(dá)到此孔加工的技術(shù)要求；
4）的前后端面，粗糙度為2.5；前后端面倒的角，粗糙度為12.5；
2.1.3 確定零件的生產(chǎn)類型
零件的加工種類是企業(yè)生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，零件的制作影響工藝規(guī)程的制訂。
根據(jù)上式就可以計(jì)算求得出零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)，再通過(guò)查表，就能確定該零件的生產(chǎn)類型。
則此零件為輕型零件，則氣門搖臂軸支座的生產(chǎn)類型是大批量生產(chǎn)。
2.2 選擇毛坯種類，繪制毛坯圖
2.2.1 選擇毛坯種類
機(jī)械生產(chǎn)中毛坯的種類多種多樣，如鑄造件、鍛造件、組合件等，同種毛坯還有其他的制造方法。因此毛坯的加工該考慮以下的因素。
1）材料的工藝性能
材料的工藝性能在很大程度上決定毛坯的種類和制造方法。例如，鑄鐵，鑄造青銅等脆性材料不能鍛造和沖壓，由于焊接性能差，也不宜用焊接方法制造組合毛坯，而只能用鑄造。低碳鋼的鑄造性能差，很少用于鑄造；
2）毛坯的尺寸、形狀和精度要求
毛坯的尺寸大小和形狀復(fù)雜程度也是選擇毛坯的重要依據(jù)。直徑相差不大的階梯軸宜采用棒料；直徑相差較大的宜采用鍛件。形狀復(fù)雜的毛坯，不宜采用型材或自由鍛件，可采用鑄件、模鍛件、沖壓件或組合毛坯。
3）零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)
其次，觀察零件圖知，本設(shè)計(jì)零件尺寸并不大，而且其形狀也不復(fù)雜，屬于簡(jiǎn)單零件，除了幾個(gè)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獲得，若要使其他不進(jìn)行加工的表面達(dá)到較為理想的表面精度，可選擇砂型鑄造方法因此，綜上所述，本零件的毛坯種類以砂型鑄造機(jī)器造型的方法獲得。
2.2.2 確定毛坯尺寸及機(jī)械加工總余量
根據(jù)零件圖計(jì)算零件的輪廓尺寸為長(zhǎng)83mm，寬37mm，高62mm。
我們?yōu)榱藱C(jī)械生產(chǎn)過(guò)程中的簡(jiǎn)變，除孔外的加工表面，我們可以使總的加工余量統(tǒng)一為一個(gè)值。如下圖所示。
表2.1 毛坯尺寸及機(jī)械加工總余量表
加工
表面
基本
尺寸
鑄件尺寸
公差
機(jī)械加工總余量
鑄件
尺寸
上端面
2.6
4
下端面
2.6
4
前端面
2.6
4
后端面
2.6
4
前端面
2.2
4
后端面
2.2
4
2.2.3 設(shè)計(jì)毛坯圖
1）確定分型面 由于毛坯形狀對(duì)稱，且最大截面在中間截面，為了起模以及便于發(fā)現(xiàn)上下模在鑄造過(guò)程中的錯(cuò)移，所以選擇前后對(duì)稱中截面為分型面。
2）毛坯的熱處理方式 為了去除內(nèi)應(yīng)力，改善切削性能，在鑄件取出后進(jìn)行機(jī)械加工前應(yīng)當(dāng)做時(shí)效處理。
2.2.4 繪制毛坯圖
圖2.2 氣門搖臂軸支座毛坯圖
2.3 選擇加工方法，制定工藝路線
2.3.1 定位基準(zhǔn)的選擇
對(duì)于定位基準(zhǔn)我們可以分為粗基準(zhǔn)跟精基準(zhǔn)2類。
1）粗基準(zhǔn)的選擇原則
粗基準(zhǔn)一般只在頭道工序中使用一次，應(yīng)精良避免重復(fù)使用。
2）精基準(zhǔn)的選擇原則
“基準(zhǔn)重合”原則 應(yīng)盡量選擇加工表面的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)為定位基準(zhǔn)，避免基準(zhǔn)不重合引起的定位誤差。
2.3.2 零件的表面加工方法的選擇
根據(jù)本零件圖上所標(biāo)注的各加工表面的技術(shù)要求，通過(guò)對(duì)各加工表面所對(duì)應(yīng)的各個(gè)加工方案的比較，最后確定本零件各加工表面的加工方法如表2.2所示。
表2.2 氣門搖臂軸支座各加工表面方案
需加工表面
尺寸精度等級(jí)
表面粗糙度Ra/
加工方案
上端面
IT14
12.5
粗銑
36mm下端面
IT12
6.3
粗銑→半精銑
前端面
IT11
3.2
粗銑→半精銑
后端面
IT11
3.2
粗銑→半精銑
前端面
IT14
12.5
粗銑
后端面
IT14
12.5
粗銑
通孔
IT14
12.5
鉆
偏內(nèi)孔
IT14
12.5
鉆
通孔
IT8
1.6
鉆→擴(kuò)→粗鉸→精鉸
通孔
IT8
1.6
鉆→擴(kuò)→粗鉸→精鉸
2.3.3 工序順序的安排
1. 機(jī)械加工順序
1）遵循“先基準(zhǔn)后其他”原則，首先加工精基準(zhǔn)，即在前面加工階段先加工36mm下端面以及通孔。
2）遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。
3）先主后次，加工次要表面偏內(nèi)孔。
4）加工通孔；先加工和外圓前后端面，后加工通孔，通孔。
2．熱處理工序
機(jī)械加工前對(duì)鑄件毛坯進(jìn)行時(shí)效處理，時(shí)效處理硬度HBS187-220,時(shí)效處理的主要目的是消除鑄件的內(nèi)應(yīng)力，穩(wěn)定組織和尺寸，改善機(jī)械性能，這樣可以提高毛坯進(jìn)行加工的切削性能。
3. 輔助工序
毛坯鑄造成一定形狀時(shí)，我們就該對(duì)鑄件毛坯進(jìn)行清理砂，然后對(duì)清完砂的鑄件采用尺寸檢驗(yàn)，然后繼續(xù)機(jī)械生產(chǎn)，當(dāng)零件的工序都完成后，我們讓零件進(jìn)行毛刺、清洗、終檢。
2.3.4 確定工藝路線
氣門搖臂軸支座零件的加工工藝流程以下邊為主：
圖2.3 定位面,加工面代號(hào)指示圖
工序Ⅰ：鑄造；
工序Ⅱ：清砂，檢驗(yàn)；
工序Ⅲ：時(shí)效處理HBS187-220
工序Ⅳ：以36mm下底面C以及外圓端面G或F定位，粗銑上端面A；
工序Ⅴ：以粗銑后的上端面A以及外圓端面G或F定位，粗銑36mm下底面C；半精銑36mm下底面C；
工序Ⅵ：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，鉆通孔；
工序Ⅶ：以加工后的內(nèi)孔表面H，以加工后的36mm下端面C以及后端面G定位，粗銑前端面F，粗銑前端面I，半精銑前端面F；
工序Ⅸ：鉆→擴(kuò)→粗鉸→精鉸通孔，并倒角；
工序Ⅹ：鉆→擴(kuò)→粗鉸→精鉸通孔，并倒角；
工序Ⅺ：以上端面A偏以及端面G或F定位，鉆偏內(nèi)孔；
工序Ⅻ：鉗工去毛刺，清洗；
工序ⅩⅢ：終檢。
2.3.5 加工設(shè)備及工藝裝備選擇
機(jī)床及工藝裝備的選擇是制定工藝規(guī)程的一項(xiàng)重要工作，它不但直接影響工件的加工質(zhì)量，而且還影響工件的加工效率和制造成本。
1. 機(jī)床的選擇原則
1） 機(jī)床的加工尺寸范圍應(yīng)與零件的外廓尺寸相適應(yīng)；
2） 機(jī)床的功率應(yīng)與工序要求的功率相適應(yīng)；
3） 機(jī)床的生產(chǎn)率應(yīng)與工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)；
4） 還應(yīng)與現(xiàn)有的設(shè)備條件相適應(yīng)。
2. 夾具的選擇
本零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，為提高生產(chǎn)效率，所用的夾具應(yīng)為專用夾具。
3. 刀具的選擇
刀具的選擇要以精度和錢多少等。
4. 量具的選擇
選擇的加工工藝裝備如表2.3所示。
表2.3 氣門搖臂軸支座加工工藝裝備選用
工序號(hào)
機(jī)床設(shè)備
刀具
量具
工序Ⅰ 鑄
（免填）
游標(biāo)卡尺
工序Ⅱ 檢
游標(biāo)卡尺
工序Ⅲ 熱處理
游標(biāo)卡尺
工序Ⅳ 銑
臥式銑床X61
硬質(zhì)合金端銑刀
游標(biāo)卡尺
工序Ⅴ 銑
臥式銑床X61
硬質(zhì)合金端銑刀
游標(biāo)卡尺
工序Ⅵ 鉆
立式鉆床Z525
直柄麻花鉆11
卡尺、塞規(guī)
工序Ⅶ 銑
臥式銑床X61
硬質(zhì)合金端銑刀
游標(biāo)卡尺
工序Ⅷ 銑
臥式銑床X61
硬質(zhì)合金端銑刀
游標(biāo)卡尺
工序Ⅸ 鉆
TX617臥式鏜床
麻花鉆、擴(kuò)鉆、機(jī)用鉸刀
內(nèi)徑千分尺，塞規(guī)
工序Ⅹ 鉆
TX617臥式鏜床
麻花鉆、擴(kuò)鉆、機(jī)用鉸刀
內(nèi)徑千分尺，塞規(guī)
工序Ⅺ 鉆
立式鉆床Z525
直柄麻花鉆
塞規(guī)
工序Ⅻ 鉗
（免填）
游標(biāo)卡尺
工序ⅩⅢ 檢
內(nèi)徑千分尺、游標(biāo)卡尺、塞規(guī)
2.3.6 工序間加工余量的確定
對(duì)毛坯尺寸跟機(jī)械制造工藝路線的分析，確定的各種工序間加工余量如下圖所示：
表2.4 機(jī)械加工工序間加工余量表
工序號(hào)
工步號(hào)
工步內(nèi)容
加工余量/mm
工序Ⅳ
1
粗銑上端面A
4
工序Ⅴ
1
粗銑36mm下底面C
3
2
半精銑36mm下底面C
1
工序Ⅵ
1
鉆通孔
11
工序Ⅶ
1
粗銑前端面F
3
2
粗銑前端面I
4
3
半精銑前端面F
1
工序Ⅷ
1
粗銑后端面J
4
2
粗銑后端面G
3
3
半精銑后端面G
1
工序Ⅸ
1
鉆的通孔
17
2
擴(kuò)孔至
0.85
3
粗鉸至
0.09
4
精鉸至
0.06
工序Ⅹ
1
鉆通孔
15
2
擴(kuò)孔至
0.85
3
粗鉸至
0.10
4
精鉸至
0.05
工序Ⅺ
1
鉆偏內(nèi)孔
3
2.3.7 切削用量以及基本時(shí)間定額的確定
工序Ⅵ 粗銑上端面A
表2.5 粗銑上端面A參數(shù)
切削深度
進(jìn)給量
切削速度
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
時(shí)間定額
符號(hào)如下：
z——銑刀齒數(shù)
——銑刀每齒的進(jìn)給量，mm/z
——工作臺(tái)的水平進(jìn)給量，mm/min
——工作臺(tái)的進(jìn)給量，mm/min，
——銑削寬度，mm
——銑削深度，mm
d——銑刀直徑，mm
計(jì)算公式：
式（2.1）
工序Ⅴ 加工36mm下端面
1）工步一 粗銑36mm下底面C
表2.6 粗銑36mm下端面參數(shù)
切削深度
進(jìn)給量
切削速度
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
時(shí)間定額
因=480mm/min；切削加工面L=36mm
得=7，
式（2.2）
2）工步二 半精銑36mm下底面C
表2.7 半精銑36mm下端面參數(shù)
切削深度
進(jìn)給量
切削速度
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
時(shí)間定額
主軸轉(zhuǎn)速n=490r/min，工作臺(tái)進(jìn)給量=
式（2.3）
工序Ⅵ 鉆通孔
表2.8 鉆通孔參數(shù)
切削深度
進(jìn)給量
切削速度
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
時(shí)間定額
工序Ⅶ 粗銑以及半精銑端面
1）工步一 粗銑前端面F
表2.9 粗銑前端面F參數(shù)
切削深度
進(jìn)給量
切削速度
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
時(shí)間定額
工序機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式：
式（2.4）
2）工步二 粗銑前端面I
表2.10 粗銑前端面I參數(shù)
切削深度
進(jìn)給量
切削速度
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
時(shí)間定額
式（2.5）
1）工步三 半精銑前端面F
表2.11 半精銑前端面F參數(shù)
切削深度
進(jìn)給量
切削速度
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
時(shí)間定額
此工序機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式：
式（2.6）
工序Ⅷ 粗銑以及半精銑端面
1）工步一 粗銑后端面J
表2.12 粗銑后端面J參數(shù)
切削深度
進(jìn)給量
切削速度
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
時(shí)間定額
此工序機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式：
式（2.7）
2）工步二 粗銑后端面G
表2.13 粗銑后端面G參數(shù)
切削深度
進(jìn)給量
切削速度
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
時(shí)間定額
3）工步三 半精銑后端面G
表2.14 半精銑后端面G參數(shù)
切削深度
進(jìn)給量
切削速度
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
時(shí)間定額
此工序機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式：
工序Ⅸ 鉆→擴(kuò)→粗鉸→精鉸的孔
1）工步一 鉆的通孔
表2.15 鉆的通孔參數(shù)
切削深度
進(jìn)給量
切削速度
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
時(shí)間定額
計(jì)算公式，，，=（1~4），鉆孔深度，，，所以
2）工步二 擴(kuò)孔至
表2.16 擴(kuò)孔至參數(shù)
切削深度
進(jìn)給量
切削速度
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
時(shí)間定額
計(jì)算公式：，，，
3）工步三 粗鉸至
表2.17 擴(kuò)孔至參數(shù)
切削深度
進(jìn)給量
切削速度
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
時(shí)間定額
計(jì)算公式：，，，
4）工步四 精鉸至
表2.18 精鉸至參數(shù)
切削深度
進(jìn)給量
切削速度
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
時(shí)間定額
計(jì)算公式：，，，，
工序Ⅹ 鉆→擴(kuò)→粗鉸→精鉸的孔
1）工步一 鉆的通孔
表2.19 鉆的通孔參數(shù)
切削深度
進(jìn)給量
切削速度
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
時(shí)間定額
2）工步二 擴(kuò)孔至
表2.20 擴(kuò)孔至參數(shù)
切削深度
進(jìn)給量
切削速度
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
時(shí)間定額
3）工步三 粗鉸至
表2.21 粗鉸至參數(shù)
切削深度
進(jìn)給量
切削速度
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
時(shí)間定額
4）工步四 精鉸至
表2.22 粗鉸至參數(shù)
切削深度
進(jìn)給量
切削速度
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
時(shí)間定額
工序Ⅺ 鉆偏內(nèi)孔
表2.23 鉆偏內(nèi)孔參數(shù)
切削深度
進(jìn)給量
切削速度
主軸轉(zhuǎn)速
切削速度
時(shí)間定額
，，，
3 氣門搖臂軸支座零件專用夾具的設(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)專用夾具。
本夾具將用于TX217臥式鉆床，刀具為直柄麻花鉆，擴(kuò)鉆，機(jī)用鉸刀。
3.1 確定夾具的結(jié)構(gòu)方案
3.1.1 確定定位方案，選擇定位元件
根據(jù)我們所選擇的工序來(lái)詳細(xì)觀察零件圖，根據(jù)圖中零件所要求的位置尺寸，以及形位精度要求，來(lái)確定夾具的結(jié)構(gòu)方案。
圖3.1 氣門搖臂軸支座主要形位尺寸
本兩道工序可以在同一夾具上加工完成，如圖，工序加工要求保證的位置精度主要是兩加工孔中心距尺寸（56±0.05）mm及平行度公差0.05mm，還有孔與底面尺寸（24±0.03）mm以及孔與底面尺寸（49±0.05）mm。定位元件選擇一個(gè)長(zhǎng)定心軸，定心軸與定位孔的配合尺寸為（定位孔，定心軸），定心軸下端與夾具體底板上孔的配合尺寸為（底板孔，定心軸底端），定心軸上端部分為螺桿，用六角螺母加緊。
定位誤差。，因此定位誤差小于該工序尺寸（56±0.05）mm制造公差0.10mm的1/2，因此上述方案可行。定位方案以及定位結(jié)構(gòu)圖如3.2～3.3所示。
圖3.2 工序定位方案圖
圖3.3 工序定位結(jié)構(gòu)圖
3.1.2 確定導(dǎo)向裝置
此工序兩個(gè)孔的制作精度需求相當(dāng)高，選用一次完成鉆，擴(kuò)，粗鉸，精鉸等幾個(gè)的加工。
圖3.4 導(dǎo)向裝置結(jié)構(gòu)圖
如圖所示，兩襯套與快換鉆套間的配合尺寸為，襯套與鉆模板之間的配合尺寸為。
3.1.3 確定夾緊機(jī)構(gòu)
在機(jī)械加工工藝設(shè)計(jì)中，已經(jīng)確定氣門搖臂軸支座的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，在此工序夾具中選擇螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件。如下圖所示，在定心軸上直接做出一段螺桿，裝夾工件時(shí)，先將工件定位孔裝入帶有螺母的定心軸上，實(shí)現(xiàn)定位，然后在工件與螺母之間插上開(kāi)口墊圈，最后擰緊螺母壓緊工件。
圖3.5 工序夾緊機(jī)構(gòu)圖
3.1.4 確定輔助定位裝置
下圖3.6所示。
圖3.6 輔助定位裝置圖
3.2 設(shè)計(jì)夾具體
夾具體的設(shè)計(jì)應(yīng)通盤考慮，使上述各部分通過(guò)夾具體能夠有機(jī)的聯(lián)系起來(lái)，形成一個(gè)整體。鉆模板和夾具體一起用4根螺栓固連。夾具體上表面與其他元件接觸的部位均做成等高的凸臺(tái)以減少加工面積，夾具體底部設(shè)計(jì)成周邊接觸的形式以改善接觸狀況，提高安裝的穩(wěn)定性。
3.3 在夾具裝配圖上標(biāo)注尺寸、配合及技術(shù)要求
圖3.7 夾具裝配圖正視圖
圖3.8 夾具裝配圖俯視圖
圖3.9 夾具裝配圖局部視圖一
圖3.10 夾具裝配圖局部視圖二
1） 公差值取為零件相應(yīng)尺寸（55±0.06）mm的公差值的1/3～1/6；
2） 為保證兩孔與零件底面的平行度公差為0.05，夾具中，兩鉆套軸線與夾具底板上端面的平行度取為0.05；
3） 標(biāo)注配合尺寸：，，，和。
4 結(jié)論
到此為止，在自己三個(gè)月的努力后順利完成了氣門搖臂軸支座的機(jī)械制造工藝及其夾具設(shè)計(jì)。從一開(kāi)始對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造懵懵懂懂的認(rèn)識(shí)到如今了解加工工藝的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀，現(xiàn)在可以對(duì)零件確定正確的方案，對(duì)工件的完美設(shè)計(jì)跟合理制造，機(jī)床設(shè)備正確的選擇，制造零件的選用和零件正確的制作有刻苦銘心的體會(huì)。
開(kāi)始的2個(gè)禮拜對(duì)要做的畢業(yè)設(shè)計(jì)做了好多了解，而且也有了設(shè)計(jì)的想法因此我搜查了好多關(guān)于氣門搖臂軸支座零件的加工工藝過(guò)程這方面的書跟資料跟文獻(xiàn)。并且對(duì)資料跟文獻(xiàn)進(jìn)行了大量的總結(jié)跟分析，這樣可以提高我們對(duì)設(shè)計(jì)需要的知識(shí)跟資料綜合運(yùn)用能力和分析解決實(shí)際問(wèn)題的能力有所提高。也可以這樣講，這次畢業(yè)課程設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)跟體現(xiàn)了我們大學(xué)四年所學(xué)的好多內(nèi)容，同時(shí)也是檢驗(yàn)了我們的一種能力，也跨出了我的工程師之路的第一步。
雖然本次設(shè)計(jì)我很努力去做，但還是存在一些不足：
1） 我對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)制造的各方面理論知識(shí)還沒(méi)有十分明白，并沒(méi)有完美的實(shí)踐水平，平時(shí)對(duì)生活中身邊的產(chǎn)品沒(méi)有進(jìn)行了解，不明白其中的原理，沒(méi)有去考慮產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，精度和余量，所以設(shè)計(jì)的不是十分完美。
2） 對(duì)零件熱處理方式及夾具的設(shè)計(jì)把握不準(zhǔn)，其主要原因是對(duì)零件的了解不足，沒(méi)有在真正的實(shí)踐，而且沒(méi)有見(jiàn)過(guò)實(shí)體，一些細(xì)節(jié)部分沒(méi)有掌握好。
3） 夾具設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)中特艱難的一步路，因此我以后必定會(huì)再這方面多下苦功。
因此，在以后的學(xué)習(xí)工作中，我要從以上方面來(lái)提高自己，解決設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題。學(xué)習(xí)與我們有關(guān)的知識(shí)跟技術(shù)，多多進(jìn)行實(shí)踐操作，充分地利用自己的優(yōu)勢(shì)。
參 考 文 獻(xiàn)
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致 謝
忙碌的畢業(yè)設(shè)計(jì)即將完成，在此感謝老師在設(shè)計(jì)的過(guò)程中對(duì)我的一次次耐心的指導(dǎo)。從中我深深的體會(huì)到了知識(shí)在生活中的作用，也深深體會(huì)到了“書到用時(shí)方恨少”的道理。使我明白了無(wú)論做什么事情都應(yīng)該有充分的準(zhǔn)備，做到心中有數(shù)，才能事半功倍。
通過(guò)最近一段時(shí)間的忙碌，使我們學(xué)到了許多書本上學(xué)不到的知識(shí)，同時(shí)也鍛煉了我的獨(dú)立思考和解決問(wèn)題的能力。更深刻體會(huì)到了理論與實(shí)踐相結(jié)合的重要性。要學(xué)以致用、融會(huì)貫通，才能把理論知識(shí)正確運(yùn)用到實(shí)踐當(dāng)中去。再者，在此過(guò)程中使我感受到頗深的還有：從老師身上看到了老師們對(duì)我們?cè)谠O(shè)計(jì)的過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題時(shí)那種嚴(yán)謹(jǐn)和一絲不茍的教者態(tài)度。在做畢業(yè)課程設(shè)計(jì)時(shí)，不論簡(jiǎn)單的還是困難的只要我們請(qǐng)教老師總是細(xì)心的講解?？梢赃@么說(shuō)，從她身上可以看出我們學(xué)校的老師們的優(yōu)秀品質(zhì)。她為我們學(xué)生轉(zhuǎn)變?yōu)檎嬲纳a(chǎn)者，把好了最后一關(guān)。同時(shí)也為我們以后參加工作做出了榜樣。再次對(duì)老師的細(xì)心指導(dǎo)和大力幫助表示忠誠(chéng)而真摯的謝意。
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