銑氣門搖臂軸支座Φ18mm孔兩端面的銑床夾具設計【5張CAD圖紙+說明書】,5張CAD圖紙+說明書,氣門,搖臂,支座,18,mm,端面,銑床,夾具,設計,CAD,圖紙,說明書
機電工程學院課程設計說明書
前言
機械制造技術基礎課程設計是我們進行畢業設計之前對所學課程的一次深入的綜合性復習，也是一次理論聯系實際的訓練，因此，它在我們四年的大學生活中占有重要的地位。
本次課程設計是我們學完了大學的全部基礎課、技術基礎課以及大部分專業課之后進行的，它一方面要求學生通過設計能獲得綜合運用過去所學過的全部課程進行工藝及結構設計的基本能力。通過本次設計，我們可以在下述各方面得到訓練：
1．能熟練運用機械制造技術課程中的基本理論以及在生產實習中學到的實踐知識，正確地解決一個零件在加工中的定位、夾緊以及工藝路線安排、工藝尺寸確定等問題，保證零件的加工質量。
2．提高結構設計能力。通過設計夾具的訓練，我們應當獲得根據被加工零件的加工要求，設計出高效、省力、經濟合理而能保證加工質量的夾具的能力。
3．學會使用手冊及圖表資料。掌握與本設計有關的各種資料的名稱和出處，能夠做到熟練運用。
由于能力有限，本次設計尚有許多不足之處，懇請各位老師和同學給予指教。
摘要
本套夾具是為加工（銑削）1105柴油機中氣門搖臂軸支座上mm孔兩端面而設計的。鑒于兩端面的精度及工作要求，采用臥式雙面組合銑床進行加工，本套夾具正是配合該種銑床使用。
夾具中的定位與夾緊方案是采用一根特殊的定位銷，定位銷中間是一塊圓形支撐板，它可以限制氣門搖臂軸支座中A面上的3個自由度。定位銷插入φ11孔，又可以限制2個自由度，剩下1個自由度用一個固定在夾具體上的防轉銷來限制，這樣工件被完全固定，既沒有出現欠定位，也無過定位現象。最后，定位銷上端用夾緊螺母（M8）將工件夾緊，下端用兩個M8螺母將工件固定在夾具體上。為保證兩端面同軸度并提高工作效率，按工序集中原則，需將兩端面同時銑削，因此在工件左側安裝兩個背靠背的對刀塊，使兩把刀具同時對刀，對刀塊工作面與定位銷的位置精度以及各種形位公差必須按設計要求得到保證，這樣才能保證零件的合格率。
關鍵詞：定位銷；對刀塊；定位；夾緊
目 錄
一 零件的分析 1
（一）零件的作用 1
（二）零件的工藝分析 1
二 工藝規程設計 2
（一）確定毛坯的制造形式 2
（二）基面的選擇 2
（三）定位與夾緊方案 3
（四）制定工藝路線 3
（五）選擇加工設備及刀、夾、量具 4
（六）加工工序設計 5
三 夾具設計 13
（一）零件本工序的加工要求分析 13
（二）擬定定位方案和選擇定位元件 14
（三）定位誤差計算 14
（四）確定夾緊方案 14
（五）確定對刀裝置 14
（六）夾具精度分析和計算 15
四 設計小結 17
參考文獻 19
一 零件的分析
（一）零件的作用
題目所給定的零件（見圖1）是1105柴油機中搖臂座結合部的氣門搖臂軸支座。mm孔裝搖臂軸，軸上兩端各裝一進、排氣門搖臂。mm孔內裝一減壓軸，用于降低氣缸內壓力，便于起動柴油機。兩孔間距該為56±0.05mm，可保證減壓軸在搖臂上打開氣門，實現減壓。零件通過φ11mm孔用M10螺桿與氣缸蓋相連。
圖1 氣門搖臂軸支座
（二）零件的工藝分析
該零件上的主要加工面為mm，mm，mm孔以及各孔兩端面。
mm孔的尺寸精度，與A面的平行度為0.05mm,兩端面對孔中心線的圓跳動為0.1mm，直接影響搖臂軸對A面的平行度，以及進排氣門搖臂的同軸度。因此，在加工它們時，最好能在一次裝夾下將兩端面同時加工出來。
mm孔的尺寸精度，與A面的平行度為0.05mm,直接影響減壓軸與A面的平行度。該孔與mm間距尺寸精度為56±0.05mm，直接影響減壓軸在搖臂上打開氣門。
由參考文獻[1]中有關面和孔的經濟精度及機床能達到的位置精度可知，上述技術要求是可以達到的，零件的結構工藝性也是可行的。
二 工藝規程設計
（一）確定毛坯的制造形式
根據零件材料確定毛坯為鑄件。由題目知零件的生產綱領為1萬件/年。由參考文獻[2]表1-4、表1-3可知，其生產類型為大批生產，毛坯的鑄造方法選用砂型機器造型。零件有肋板結構，故需要挖砂造型。此外，為消除殘余應力，鑄造后應安排人工時效。
由參考文獻[3]表2.3-6可知，該種鑄件的尺寸公差等級為IT8-10級，加工余量等級MA為G級。故取IT為10級，MA為G級。
（二）基面的選擇
1．精基準的選擇：氣門搖臂軸支座的A面和mm孔是設計基準，用它們做精基準，其余各面和孔的加工也能用它定位，這樣使工藝路線遵循了“基準統一”的原則。此外，A面的面積較大，定位比較穩定，夾緊方案也比較簡單、可靠，操作方便。
2．粗基準的選擇：考慮到以下幾點要求，選擇mm孔上端面，以及mm和mm兩端面為粗基準，第一，在保證各加工面均有余量的前提下，使重要孔的加工余量盡量均勻；第二，保證裝入各孔的零件定位準確，夾緊可靠，且能夠按要求正常工作。
（三）定位與夾緊方案
最先進行機械加工的表面是精基準A面和mm孔，因此可用一塊支撐板限制A面的3個自由度，用一跟心棒插入mm孔限制2個自由度，再用一個防轉銷頂在mm孔的旁側，這樣，工件的6個自由度全部被限定。最后，用螺栓與支撐板進行夾緊。
綜上所述，考慮到方案的可操作性，兼顧工作效率，本方案采用一根特殊的，兩端帶螺紋，中間帶支撐板的定位銷來完成定位與夾緊。
（四）制定工藝路線
制定工藝路線的出發點，應當是使零件的幾何形狀、尺寸精度及位置精度等技術要求能得到合理的保證。在生產綱領已確定為大批生產的條件下，可以考慮采用專用夾具，并盡量使工序集中以提高生產效率。除此之外，還應當考慮經濟效果，以便使生產成本盡量下降。因此，確定各表面的加工方法為，A面：粗銑→半精銑；mm孔另一端面：粗銑；mm孔兩端面：粗銑→半精銑；mm孔兩端面：粗銑；mm孔：鉆；mm孔：鉆→擴→鉸；mm孔：鉆→擴→鉸。
因為mm孔與mm孔有較高的平行度及位置精度要求，故它們的加工宜采用工序集中的原則，即分別在一次裝夾下將兩空同時加工出來，以保證其精度要求。
根據先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原則，將A面、mm孔另一端面，以及mm孔與mm孔兩端面的粗加工放在前面，精加工放在后面。
因此，擬訂工藝路線方案如下：
序號
工序內容
簡要說明
鑄造
時效
消除內應力
涂底漆
防止生銹
10
鉗工劃線
校正各孔中心
20
粗銑A面及mm孔另一端面
先加工基準面
30
半精銑A面
提高基準精度
40
鉆mm孔
后加工孔
50
粗銑mm孔及mm孔兩端面
先加工面
60
鉆擴鉸mm孔至mm，孔口倒角1×
留精擴鉸余量
70
鉆擴鉸mm孔至mm，孔口倒角1×
留精擴鉸余量
80
精擴鉸mm孔，并提高精度至mm
提高精度
90
精擴鉸mm孔，并提高精度至mm
提高精度
100
檢驗
110
入庫
（五）選擇加工設備及刀、夾、量具
由于生產類型為大批量生產，加工設備易以通用機床為主，配以專用夾具，工件在各機床上的裝卸及各機床間的傳送均由人工完成。
粗銑A面及孔另一端面，采用臥式雙面組合銑床，因切削功率較大，應采用功率為5.5KW的1T×32型銑削頭，選擇直徑為φ40mm的C類可轉位面銑刀(參考文獻[3]表4.4-40)、專用夾具，游標卡尺。
半精銑A面，采用臥銑，選擇X62W臥式銑床(參考文獻[3]表3.1-73)，刀具型號與粗銑相同。采用半精銑專用夾具及游標卡尺、刀口型直尺。
粗銑φ16孔及φ18孔兩端面，采用功率為φ5.5KW的1T×32型銑削頭，選擇直徑為φ35mm的C類可轉位面銑刀，機床為臥式雙面組合銑床，專用夾具、游標卡尺。
鉆孔鉸φ16孔直φ15，φ18孔直φ17，孔口倒角1×，鉆孔選用搖臂鉆床Z3025(參考文獻[3]表3.1-30)錐柄麻花鉆(參考文獻[1]表4.3-9)錐柄擴孔復合鉆，擴孔時倒角。選用錐柄機用絞刀、專用夾具、快換夾頭、游標卡尺及塞規。
（六）加工工序設計
1.工序20粗銑及工序30半精銑A面工序
查參考文獻[3]表2.3-59，得平面加工余量為0.9mm，已知A面總余量為4mm，故粗加工余量=4-0.9=3.1mm。
查參考文獻[3]表2.4-73，取粗銑的每齒進給量為，取精度銑的每轉進給量?=，粗銑走刀1次，=3.5mm，精銑走刀1次，=1.5mm。
查參考文獻[3]表3.1-74，取粗銑的主軸轉速為，取精銑的主軸轉速為。又前面已選定銑刀直徑D為φ40mm，故相應的切削速度為:
校核機床功率(只校核粗加工工序)：
切削功率為:=
取z=10個齒，則
代入式中得：
××××168×10×2.5×1=
由文獻[3]表得機床功率為7.5kw，取效率為0.85，則7.5×0.85=6.375kw<6.62kw
故重新選擇主軸轉速為，則：
帶入公式得：××××168×10××1≈5.2kw<6.375kw
故機床功率足夠。
2.工序40鉆φ11孔工序
因φ11孔為一次鉆出，故其鉆削余量為=11/2=5.5mm，φ11孔的公差等級F9。
參考文獻[3]表2.4-41，用插入法求得鉆φ11孔的切削速度v=，由此算出轉速為：
n=1000v/πd=1000×26.7/3.14×11=
按機床實際轉速取n=，則實際切削速度為：
v=3.14×11×630/1000=
參考文獻[3]表2.4-69，得：=9.81×42.7(N)
M=9.81×0.021(Nm)
分別求出鉆φ11孔和M如下：
=9.81×42.7×11××1=2427N
M=9.81×0.021×××1=15.63Nm
它們均小于機床的最大進給力7840N和機床的最大扭轉力矩196Nm，故機床剛度足夠。
3．粗銑mm孔及mm孔兩端面工序
計算與工序20相同，取粗銑的每齒進給量為，取精度銑的每轉進給量?=，粗銑走刀1次，=3.5mm，精銑走刀1次，=1.5mm。
查參考文獻[3]表3.1-74，取粗銑的主軸轉速為，取精銑的主軸轉速為。又前面已選定銑刀直徑D為φ19mm，故相應的切削速度為:
機床的功率校核同工序20。
4．鉆擴鉸mm孔至mm工序
mm孔的擴鉸余量參考文獻[3]表2.3-48取=1.3mm，0.2mm，由此可算出-1.3-0.2=7mm。各工序的余量和工序尺寸及公差列于表1。
表1mm孔各工序余量和工序尺寸及公差(mm)
加工表面 加工方法 余量 公差等級 工序尺寸及公差
鉆 7.5 ─ φ15
擴 1.3 H9
鉸 0.2 F8
參考文獻[3]表2.4-38，并參考Z3025機床說明書，取鉆φ15孔的進給量f=0.5mm/r。
參考文獻[3]表2.4-41，用插入法求得鉆φ15孔的切削速度v=0.545=32.7，由此算出轉速為：
n===650.88
按機床實際轉速取n=590，則實際切削速度為：
v=3.14×15×590/1000=27.789
參考文獻[3]表2.4-41，得：
=98.1×42.7kF(N)
M=9.81×0.021kM(Nm)
分別求出鉆φ18孔的和M如下：
=98.1×42.7×15××1=2836N
M=9.81×0.021×××1=22.73Nm
它們均小于機床的最大進給力7840N和機床的最大扭轉力矩196Nm，故機床剛度足夠。
擴孔，參考文獻[3]表2.4-50，并參考機床實際進給量，取f=。
參考文獻[1]表3-54，擴孔的切削速度為()，故取=×27.789=13.89
由此算出轉速為:
n==1000×13.89/3.14×16.8=263.4
按機床實際轉速取n=270
參考文獻[3]表2.4-58，鉸孔的進給量取f=0.4
參考文獻[3]表2.4-60，取鉸孔的切削速度為：
v=0.3=18,
由此算出轉速n===337.2
按機床實際轉速取n=350，則實際切削速度為：
v===18.68
5.鉆擴鉸mm孔至mm工序
取進給量為f=0.7mm/r，則v=25.4m/min
n===622.2
按機床實際轉速取n=650
則實際切削速度為:
v=3.14×13×650/1000=26.53
參考文獻[3]表2.4-41，得：
=98.1×42.7kF(N)
M=9.81×0.021kM(Nm)
分別求出鉆φ16孔的和M如下：
=98.1×42.7×13××1=2616N
M=9.81×0.021×××1=16.73Nm
它們均小于機床的最大進給力7840N和機床的最大扭轉力矩196Nm，故機床剛度足夠。
擴孔，參考文獻[3]表2.4-50，并參考機床實際進給量，取f=。
參考文獻[1]表3-54，擴孔的切削速度為()，故取=×26.53=13.265
由此算出轉速為:
n==1000×13.265/3.14×14.8=285.4
按機床實際轉速取n=300。
參考文獻[3]表2.4-58，鉸孔的進給量取f=0.4
參考文獻[3]表2.4-60，取鉸孔的切削速度為：
v=0.3=18,
由此算出轉速n===382.2
按機床實際轉速取n=400，則實際切削速度為：
v===18.84
6.時間定額計算
根據本次設計要求，只計算一道工序工時。
下面計算工序70鉆擴鉸mm孔的時間定額。
①機動時間
由參考文獻[3]表2.5-7，得鉆孔的計算公式為：
鉆φ15孔：
l=37mm 取
將以上數據及已選定的f、n代入公式，得
參考文獻[3]表2.5-7，得擴孔和鉸孔的計算公式為：
擴φ16.8mm孔：
l=37mm 取
將以上數據及已選定的f、n代入公式，得
鉸φ17mm孔：
l=37mm
將以上數據的前面已選定的f及n帶入公式，得：
總機動時間，也即基本時間為：
=0.156+0.478+0.297=0.931min
②輔助時間
參考文獻[3]表2.5-41確定如表2所示
表2 輔助時間
操作內容
每次需用時間
鉆φ15
擴φ16.8
鉸φ17
操作次數、時間
次數、時間
次數、時間
主軸變速
0.025
1 0.025
1 0.025
1 0.025
變換進給量
0.025
1 0.025
移動搖臂
0.015
2 0.03
1 0.015
1 0.015
升降鉆桿
0.015
2 0.03
2 0.03
2 0.03
裝卸刀具
0.06
1 0.06
1 0.06
1 0.06
卡尺測量
0.1
2 0.2
2 0.2
塞規測量
2 0.5
開停車
主軸運轉
清洗銑屑
0.015
0.02
0.04
各工序的輔助時間為：鉆φ15孔0.37min，擴φ16.8mm孔0.33min，鉸φ17mm孔0.63min。
裝卸工件時間參考文獻[3]表2.5-42取1.5min
所以輔助時間為：
=0.37+0.33+0.63+1.5=2.83min
③作業時間
=+=0.931+2.83=3.761min
④布置工作地時間
參考文獻[2]取a=3%,則
=a=3.761×3%0.113min
⑤體息與生理需要時間
參考文獻[2]取β=3%,則
=β=3.761×3%=0.113min
⑥準備與終結時間
參考文獻[3]表2.5-44,取各部分時間為：
中等件：33min
升降搖臂：1min
深度定位：0.3min
使用回轉夾具：10min
試鉸刀：7min
由題意已知生產批量為：1萬件,則
/n=(33+1+0.3+10+7)/6000=0.008min
⑦單件時間
=+++=0.931+2.83+0.113+0.113=3.987min
⑧單件計算時間
=+/n=3.987+0.008=3.995min
三 夾具設計
圖1所示為氣門搖臂軸支座零件圖，根據老師布置的要求，現需設計銑φ18mm孔兩端面的銑夾具。
（一）零件本工序的加工要求分析
本工序的加工要求，銑φ18mm孔的兩端面，兩端面表面粗糙度為3.2μm，圓跳動不允許超過0.1mm。故本工序采用兩把高速鋼三面刃銑刀，對工件的兩個端面同時進行銑削加工。
（二）擬定定位方案和選擇定位元件
1.定位方案
以A面和φ11mm孔作為定位基準，限制五個自由度，再加一個防轉銷限定工件一個自由度，這樣工件六個自由度全部被限定。
2.選擇定位元件
根據定位方式，采用帶臺肩的定位銷，其它裝工件部分的直徑為φ11。
（三）定位誤差計算
工序尺寸36mm定位誤差分析如下：
由于定位孔與定位銷為任意邊接觸，則：
△Y=D+d+=(0.039+0.016+0.009)mm=0.064mm
所以△D=△B+△Y=(0+0.064)mm=0.064
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