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支座的加工工藝及夾具設(shè)計(jì) 學(xué) 生：鄭 偉 指導(dǎo)老師：陳志亮 (湖南農(nóng)業(yè)大學(xué)工學(xué)院，長(zhǎng)沙 410128) 摘 要：本文首先介紹了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)程的設(shè)計(jì)，最后進(jìn)行夾具設(shè)計(jì)。此次設(shè)計(jì)是對(duì)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，在以面為基準(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)鍵詞：支座；工藝分析；工藝規(guī)程設(shè)計(jì)；夾具設(shè)計(jì) The Design of Bearing Processing Craft and Fixture Student:Zheng Wei Tutor:Chen Zhiliang (College of Engineering,Hunan Agricultural University, Changsha 410128, China) Abstract:This paper describes the function of bearing and process analyzing firstly.Then it introduces design of the process flow.finally it analysis the design of clamp.The design is the machining process of bearing and clamps whoes spare parts are casting featured by its small volume and simple structure.Because the surface is easier to process than the hole,the surface is processed firstly when doing the process flow.Then other parts are processed on the basic standards of processing surface.The clamps of every process are special clamps whose structure is simple, convenient and meeting the requirements. Key words: Bearing;Process analysis;Design of process flow;Design of clamp 1 前言 1.1 本設(shè)計(jì)的目的及內(nèi)容 此次設(shè)計(jì)是在我們修完在大學(xué)里所有基礎(chǔ)課程及專業(yè)課程之后再進(jìn)行的。本次設(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)，更是一次理論應(yīng)用于實(shí)踐的訓(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)之前所學(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，熟悉相關(guān)資料； 3） 樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想，掌握設(shè)計(jì)方法，提高我們實(shí)際工作的能力； 4） 通過(guò)對(duì)支座的機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)，培養(yǎng)我們綜合、靈活應(yīng)用所學(xué)知識(shí)去獨(dú)立地分析和解決機(jī)械加工工藝問(wèn)題，初步具備設(shè)計(jì)中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力； 5） 提高學(xué)生調(diào)查研究、設(shè)計(jì)計(jì)算、理論分析、查閱資料及繪制圖樣等各方面的基本技能； 6） 通過(guò)零件圖，裝配圖的繪制，使我們對(duì)于AutoCAD繪圖軟件的使用能得到進(jìn)一步的提高。 本次設(shè)計(jì)的主要內(nèi)容為：本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的零件是1105柴油機(jī)中搖臂結(jié)合部的氣門(mén)搖臂軸支座，它是柴油機(jī)上氣門(mén)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要零件，而機(jī)械制造工藝規(guī)程編制及夾具設(shè)計(jì)是工廠機(jī)械技術(shù)人員的基本要求，“支座的加工工藝及夾具設(shè)計(jì)”選題來(lái)源于生產(chǎn)實(shí)際現(xiàn)場(chǎng)，具有較強(qiáng)的實(shí)際應(yīng)用價(jià)值。該課題需設(shè)計(jì)人綜合運(yùn)用大學(xué)所學(xué)課程去分析研究和解決工程設(shè)計(jì)中遇到的一些工程技術(shù)問(wèn)題。 1.2課題背景知識(shí) 1.2.1零件作用 本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的零件是1105柴油機(jī)中搖臂結(jié)合部的氣門(mén)搖臂軸支座，它是柴油機(jī)上氣門(mén)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要零件。直徑為18mm的孔用來(lái)裝配搖臂軸，軸的兩端各安裝一進(jìn)、排氣氣門(mén)搖臂。直徑為16mm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(mén)，實(shí)現(xiàn)減壓。兩孔要求的表面粗糙度和位置精度較高，工作時(shí)會(huì)和軸相配合工作，起到支撐的作用，直徑11mm的孔用M10的螺桿與汽缸蓋相連，直徑3mm的孔用來(lái)排油，各部分尺寸零件圖中詳細(xì)標(biāo)注。 1.2.2柴油機(jī)相關(guān)知識(shí)介紹 簡(jiǎn)介柴油機(jī)是用柴油作燃料的內(nèi)燃機(jī)。柴油機(jī)屬于壓縮點(diǎn)火式發(fā)動(dòng)機(jī)，它又常以主要發(fā)明者狄塞爾的名字被稱為狄塞爾引擎。 柴油機(jī)在工作時(shí)，吸入柴油機(jī)氣缸內(nèi)的空氣，因活塞的運(yùn)動(dòng)而受到較高程度的壓縮，達(dá)到500～700℃的高溫。然后將燃油以霧狀噴入高溫空氣中，與高溫空氣混合形成可燃混合氣，自動(dòng)著火燃燒。燃燒中釋放的能量作用在活塞頂面上，推動(dòng)活塞并通過(guò)連桿和曲軸轉(zhuǎn)換為旋轉(zhuǎn)的機(jī)械功。 柴油機(jī)可按不同特征分類：按轉(zhuǎn)速分為高速、中速和低速柴油機(jī)；按燃燒室的型式分為直接噴射式、渦流室式和預(yù)燃室式柴油機(jī)等；按氣缸進(jìn)氣方式分為增壓和非增壓柴油機(jī)；按氣體壓力作用方式分為單作用式、雙作用式和對(duì)置活塞式柴油機(jī)等；按用途分為船用柴油機(jī)、機(jī)車(chē)柴油機(jī)等。 隨著現(xiàn)代社會(huì)進(jìn)程的加快，柴油機(jī)發(fā)揮的社會(huì)作用不可估量，特別是在社會(huì)工業(yè)化之后，柴油機(jī)作為動(dòng)力內(nèi)燃機(jī)的一種，在社會(huì)的各個(gè)領(lǐng)域無(wú)處不在，工業(yè)、農(nóng)業(yè)、汽車(chē)、船舶、公路工程、港口工程等，在這些領(lǐng)域里柴油機(jī)發(fā)揮著巨大的作用，為社會(huì)創(chuàng)造著巨大的效益。在這領(lǐng)域中，柴油機(jī)所發(fā)揮的作用也是不盡相同，所以根據(jù)作用的需要，柴油機(jī)也被設(shè)計(jì)出了很多種型號(hào)，各種型號(hào)功率不同，發(fā)揮的作用大小也就不一樣，創(chuàng)造出的價(jià)值也不一樣。但是柴油機(jī)的污染排放也是一個(gè)不小的社會(huì)問(wèn)題，隨著社會(huì)的發(fā)展，人類對(duì)生活質(zhì)量要求的提高，預(yù)示著人類對(duì)空氣質(zhì)量的要求也在提高，而高污染排放的柴油機(jī)必定不能滿足人類的這一生活需求，但是柴油機(jī)已經(jīng)是社會(huì)發(fā)展不可缺少的一個(gè)重要零部分，徹底取代柴油機(jī)在目前的技術(shù)條件下似乎還不太可能。人類的智慧永遠(yuǎn)是無(wú)法估量的，現(xiàn)代的設(shè)計(jì)師們正在朝著設(shè)計(jì)出高效率，低排放，質(zhì)量輕，生產(chǎn)簡(jiǎn)單的柴油機(jī)這一目標(biāo)奮斗著，而這一目標(biāo)也將越來(lái)越近。隨著社會(huì)的需要，各種型號(hào)不一，功率不一的柴油機(jī)生產(chǎn)數(shù)量將不斷的增長(zhǎng)，而氣門(mén)搖臂軸支座是柴油機(jī)上不可或缺的一個(gè)零件，也就是意味著氣門(mén)搖臂軸支座的生產(chǎn)數(shù)量也將是與日俱增，為了創(chuàng)造出更大的效益，設(shè)計(jì)出輕便，經(jīng)久耐用，便于生產(chǎn)的氣門(mén)搖臂軸支座這一零件是很有必要的。 柴油機(jī)具有熱效率高的顯著優(yōu)點(diǎn)，其應(yīng)用范圍越來(lái)越廣。隨著強(qiáng)化程度的提高，柴油機(jī)單位功率的重量也顯著降低。為了節(jié)能，各國(guó)都在注重改善燃燒過(guò)程，研究燃用低質(zhì)燃油和非石油制品燃料。此外，降低摩擦損失、廣泛采用廢氣渦輪增壓并提高增壓度、進(jìn)一步輕量化、高速化、低油耗、低噪聲和低污染，都是柴油機(jī)的重要發(fā)展方向。 2 支座的機(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 本設(shè)計(jì)所設(shè)計(jì)的零件是1105柴油機(jī)中搖臂結(jié)合部的氣門(mén)搖臂軸支座，它是柴油機(jī)上氣門(mén)控制系統(tǒng)的一個(gè)重要零件。直徑為18mm的孔用來(lái)裝配搖臂軸，軸的兩端各安裝一進(jìn)、排氣氣門(mén)搖臂。直徑為16mm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(mén)，實(shí)現(xiàn)減壓。兩孔要求的表面粗糙度和位置精度較高，工作時(shí)會(huì)和軸相配合工作，起到支撐的作用，直徑11mm的孔用M10的螺桿與汽缸蓋相連，直徑3mm的孔用來(lái)排油，各部分尺寸零件圖中詳細(xì)標(biāo)注。 圖1 氣門(mén)搖臂軸支座零件圖 Fig1 The parts drawing of valve lock shaft bearings 2.1.2 零件的工藝分析 通過(guò)對(duì)氣門(mén)搖臂軸支座零件圖的重新繪制，知原圖樣的視圖正確、完整，尺寸、公差以及技術(shù)要求齊全。通過(guò)對(duì)零件圖的詳細(xì)審閱，該零件的基本工藝狀況已經(jīng)大致掌握。主要工藝狀況如下敘述： 零件的材料為HT200，灰鑄鐵的生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，鑄造性能優(yōu)良，但是塑性較差、脆性較高、不適合磨削，而且加工面主要集中在平面加工和孔的加工。[1]根據(jù)對(duì)零件圖的分析，該零件需要加工的表面以及加工表面之間的位置要求如下： （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，36mm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12.5；前后端面倒的角，粗糙度為12.5；以及的通孔，的通孔同樣也是本零件加工一個(gè)比較重要的部分，觀察零件圖就可以知道，的孔要求的表面粗糙度和位置精度和的通孔一樣都是比較高的，的通孔表面粗糙度為1.6，孔的軸線與36mm的地面的平行度為0.05； 通過(guò)上面零件的分析可知，36mm下端面和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來(lái)達(dá)到要求，而且這兩個(gè)面也是整個(gè)加工工程中主要的定位基準(zhǔn)面，因此可以粗加工或者半精加工出這兩個(gè)面而達(dá)到精度要求，再以此作為基準(zhǔn)采用專用夾具來(lái)對(duì)其他表面進(jìn)行加工，并且能夠更好的保證其他表面的位置精度要求?？偟目磥?lái)，該零件并沒(méi)有復(fù)雜的加工曲面，屬于較為簡(jiǎn)單的零件，所以根據(jù)各加工表面的技術(shù)要求采用常規(guī)的加工工藝均可保證，簡(jiǎn)單的工藝路線安排如下：將零件定位夾緊，加工出36mm下端面以及上端面，并鉆出的通孔，然后再以這先加工出來(lái)的幾個(gè)表面為基準(zhǔn)定位，加工出和的外圓端面，并鉆出這兩個(gè)精度要求比較高的孔，最后翻轉(zhuǎn)零件，深孔加工出的斜油孔。[2] 2.1.3 確定零件的生產(chǎn)類型 零件的生產(chǎn)類型是指企業(yè)（或車(chē)間、工段、班組、工作地等）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，它對(duì)工藝規(guī)程的制訂具有決定性的影響。生產(chǎn)類型一般可分為大量生產(chǎn)、成批生產(chǎn)和單件生產(chǎn)三種類型，不同的生產(chǎn)類型由著完全不同的工藝特征。零件的生產(chǎn)類型是按零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)和產(chǎn)品特征來(lái)確定的。生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計(jì)劃期內(nèi)應(yīng)當(dāng)生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃。年生產(chǎn)綱領(lǐng)是包括備品和廢品在內(nèi)的某產(chǎn)品年產(chǎn)量。零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)N可按下式計(jì)算： N=Qm（1+a%）（1+b%） （1） 式中：N—零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)； Q—產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺(tái)、輛/年）； m—每臺(tái)（輛）產(chǎn)品中該零件的數(shù)量（件/臺(tái)、輛）； a%—備品率，一般取2%~4%； b%—廢品率，一般取0.3%~0.7%； 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。 根據(jù)本零件的設(shè)計(jì)要求，Q=10000臺(tái)，m=1件/臺(tái)，分別取備品率和廢品率3%和0.5%，將數(shù)據(jù)代入生產(chǎn)綱領(lǐng)計(jì)算公式得出N=10351件/年，零件質(zhì)量為0.27kg， 根據(jù)《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》[3]表1-3，表1-4可知該零件為輕型零件，本設(shè)計(jì)零件氣門(mén)搖臂軸支座的的生產(chǎn)類型為大批量生產(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)械加工中毛坯的種類有很多種，如鑄件、鍛件、型材、擠壓件、沖壓件、焊接組合件等，同一種毛坯又可能有不同的制造方法。為了提高毛坯的制造質(zhì)量，可以減少機(jī)械加工勞動(dòng)量，降低機(jī)械加工成本，但往往會(huì)增加毛坯的制造成本。選擇毛坯的制造方法一般應(yīng)當(dāng)考慮一下幾個(gè)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；但由于可鍛性能，可焊接性能好，低碳鋼廣泛用于制造鍛件、型材、沖壓件等。 （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。尺寸很大的毛坯，通常不采用模鍛或壓鑄、特種鑄造方法制造，而適宜采用自由鍛造或是砂型鑄造。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) 選擇毛坯的制造方法，只有與零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，才能獲得最佳的經(jīng)濟(jì)效益。生產(chǎn)綱領(lǐng)大時(shí)宜采用高精度和高生產(chǎn)率的毛坯制造方法，如模鍛及熔模鑄造等；生產(chǎn)綱領(lǐng)小時(shí)，宜采用設(shè)備投資少的毛坯制造方法，如木模砂型鑄造及自由鍛造。 根據(jù)上述內(nèi)容的幾個(gè)方面來(lái)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；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；再者，前面已經(jīng)確定零件的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，可選擇砂型鑄造機(jī)器造型的鑄造方法，較大的生產(chǎn)批量可以分散單件的鑄造費(fèi)用。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。 查閱《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》[3]表2-1 按鑄造方法為砂型鑄造機(jī)器造型，零件材料為灰鑄鐵，查得鑄件公差等級(jí)為CT8-CT12，取鑄件公差等級(jí)為CT10。 再根據(jù)毛坯鑄件基本尺寸查閱《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》[3]表2-3 ，按前面已經(jīng)確定的鑄件公差等級(jí)CT10差得相應(yīng)的鑄件尺寸公差。 查閱《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》[3]表2-5 按鑄造方法為砂型鑄造機(jī)器造型，材料為灰鑄鐵，查得鑄件所要求的機(jī)械加工余量等級(jí)為E-G,將要求的機(jī)械加工余量等級(jí)確定為G，再根據(jù)鑄件的最大輪廓尺寸查閱《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》[13]表2.2-4 要求的鑄件機(jī)械加工余量。 由于所查得的機(jī)械加工余量適用于機(jī)械加工表面，的加工表面，機(jī)械加工余量要適當(dāng)放大。分析本零件，除了的外，沒(méi)有一個(gè)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，因此一般情況下這些表面的毛坯尺寸只需將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經(jīng)過(guò)粗加工和半精加工，因此余量將要放大，這里為了機(jī)械加工過(guò)程的方便，除了孔以外的加工表面，將總的加工余量統(tǒng)一為一個(gè)值。如下表： 表1 毛坯尺寸及機(jī)械加工總余量表 Table1 Blank dimensions and mechanical processing total surplus 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 下端面 前端面 后端面 前端面 后端面 2.6 2.6 2.6 2.6 2.2 2.2 4 4 4 4 4 4 2.2.3 設(shè)計(jì)毛坯圖 （1）確定鑄造斜度 根據(jù)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》[4]表2.2-6 本零件毛坯砂型鑄造斜度為～； （2）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； （3）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。[5] 2.2.4 繪制毛坯圖 圖2 氣門(mén)搖臂軸支座毛坯圖 Fig2 The blank figure of valve lock shaft bearing 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 定位基準(zhǔn)的選擇在工藝規(guī)程制定中直接影響到工序數(shù)目，各表面加工順序，夾具結(jié)構(gòu)及零件的精度。 定位基準(zhǔn)分為粗基準(zhǔn)和精基準(zhǔn)，用毛坯上未經(jīng)加工的表面作為定位基準(zhǔn)成為粗基準(zhǔn)，使用經(jīng)過(guò)加工表面作為定位基準(zhǔn)稱為精基準(zhǔn)。在制定工藝規(guī)程時(shí)，先進(jìn)行精基準(zhǔn)的選擇，保證各加工表面按圖紙加工出來(lái)，再考慮用什么樣的粗基準(zhǔn)來(lái)加工精基準(zhǔn)。 （1）粗基準(zhǔn)的選擇原則 為保證加工表面與不加工表面之間的位置精度，則應(yīng)以不加工表面為粗基準(zhǔn)。若工件上有很多個(gè)不加工表面，應(yīng)選其中與加工表面位置精度要求較高的表面為粗基準(zhǔn)。 為保證工件某重要表面的余量均勻，應(yīng)選重要表面為粗基準(zhǔn)。 應(yīng)盡量選光滑平整，無(wú)飛邊，澆口，冒口或其他缺陷的表面為粗基準(zhǔn)，以便定位準(zhǔn)確，夾緊可靠。 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。 “基準(zhǔn)統(tǒng)一”原則 盡可能在多數(shù)工序中采用同一組精基準(zhǔn)定位，以保證各表面的位置精度，避免因基準(zhǔn)變換產(chǎn)生的誤差，簡(jiǎn)化夾具設(shè)計(jì)與制造。 “自為基準(zhǔn)“原則 某些精加工和光整加工工序要求加工余量小而均勻，應(yīng)選該加工表面本身為精基準(zhǔn)，該表面與其他表面之間的位置精度由先行工序保證。 “互為基準(zhǔn)“原則 當(dāng)兩個(gè)表面相互位置精度及尺寸、形狀精度都要求較高時(shí)，可采用“互為基準(zhǔn)”方法，反復(fù)加工。 所選的精基準(zhǔn)應(yīng)能保證定位準(zhǔn)確、夾緊可靠、夾具簡(jiǎn)單、操作方便。 根據(jù)上述定位基準(zhǔn)的選擇原則，分析本零件，根據(jù)氣門(mén)搖臂軸支座零件圖，本零件時(shí)帶有孔的形狀比較簡(jiǎn)單的零件，孔、孔以及孔均為零件設(shè)計(jì)基準(zhǔn)，均可選為定位基準(zhǔn)，而且孔和孔設(shè)計(jì)精度較高（亦是裝配基準(zhǔn)和測(cè)量基準(zhǔn)），工序?qū)才胚@兩個(gè)孔在最后進(jìn)行，為遵循“基準(zhǔn)重合”原則，因此選擇先進(jìn)行加工的孔和加工后的36mm下底面作為精基準(zhǔn)，在該零件需要加工的表面中，由于外圓面上有分型面，表面不平整有飛邊等缺陷，定位不可靠，應(yīng)選外圓端面及未加工的36mm下端面為粗基準(zhǔn)。[6] 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，查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表1.4-7，表1.4-8，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下表： 表2 氣門(mén)搖臂軸支座各加工表面方案 Table2 The scheme of each processing surface of valve lock shaft bearings 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 36mm下端面 前端面 后端面 前端面 后端面 通孔 偏內(nèi)孔 通孔 通孔 IT14 IT12 IT11 IT11 IT14 IT14 IT14 IT14 IT18 IT18 12.5 6.3 3.2 3.2 12.5 12.5 12.5 12.5 1.6 1.6 粗銑 粗銑→半精銑 粗銑→半精銑 粗銑→半精銑 粗銑 粗銑 鉆 鉆 鉆→擴(kuò)→粗鉸→精鉸 鉆→擴(kuò)→粗鉸→精鉸 2.3.3 加工階段的劃分 本零件氣門(mén)搖臂軸支座加工質(zhì)量要求較高，可將加工階段分為粗加工，半精加工幾個(gè)階段。 在粗加工階段，首先將精基準(zhǔn)備好，也就是先將36mm下端面和通孔加工出來(lái)，使后續(xù)的工序都可以采用精基準(zhǔn)定位加工，保證其他加工表面的精度要求；然后粗銑粗基準(zhǔn)上端面、外圓前后端面、外圓前后端面，在半精加工階段，完成對(duì)外圓前后端面的半精銑，鉆→擴(kuò)→粗鉸→精鉸出通孔和通孔，并鉆出偏內(nèi)孔。 2.3.4 工序的集中與分散 本零件采用工序集中原則安排零件的加工工序。本零件氣門(mén)搖臂軸支座的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，可以采用各種機(jī)床配以專用工具、夾具、以提高生產(chǎn)率；而且運(yùn)用工序集中原則使工件的裝夾次數(shù)少，不但可縮短輔助時(shí)間，而且由于在一次裝夾中加工了許多表面，有利于保證各加工表面之間的相對(duì)位置精度要求。[7] 2.3.5 工序順序的安排 （1）機(jī)械加工順序 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。 遵循“先粗后精”原則，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 遵循“先主后次”原則，先加工主要表面和外圓前后端面，通孔，通孔，后加工次要表面偏內(nèi)孔。 遵循“先面后孔”原則，先加工36mm下端面，上端面，后加工通孔；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 毛坯鑄造成型后，應(yīng)當(dāng)對(duì)鑄件毛坯安排清砂工序，并對(duì)清砂后的鑄件進(jìn)行一次尺寸檢驗(yàn)，然后再進(jìn)行機(jī)械加工，在對(duì)本零件的所有加工工序完成之后，安排去毛刺、清洗、終檢工序。[8] 2.3.6 確定工藝路線 在綜合考慮上述工序的順序安排原則基礎(chǔ)上，確定了該氣門(mén)搖臂軸支座零件的工藝路線如下： 圖3 定位面,加工面代號(hào)指示圖 Fig3 The indiacator diagram of position surface 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Ⅷ：以加工后的內(nèi)孔表面H，以加工后的36mm下端面C以及前端面定位F，粗銑后端面J，粗銑后端面G，半精銑后端面G； 工序Ⅸ：以加工后的內(nèi)孔表面H，以加工后的36mm下端面C，端面G或F定位,鉆→擴(kuò)→粗鉸→精鉸通孔，并倒角； 工序Ⅹ：以加工后的內(nèi)孔表面H，以加工后的36mm下端面C，端面G或F定位, 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。 2.3.7 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 機(jī)床的加工尺寸范圍應(yīng)與零件的外廓尺寸相適應(yīng)； 機(jī)床的精度應(yīng)與工序要求的精度相適應(yīng)； 機(jī)床的功率應(yīng)與工序要求的功率相適應(yīng)； 機(jī)床的生產(chǎn)率應(yīng)與工件的生產(chǎn)類型相適應(yīng)； 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 刀具的選擇主要取決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、生產(chǎn)率及經(jīng)濟(jì)性等。在選擇時(shí)應(yīng)盡可能采用標(biāo)準(zhǔn)刀具，必要時(shí)可采用符合刀具和其他專用刀具。 （4）量具的選擇 量具主要根據(jù)生產(chǎn)類型和所檢驗(yàn)的精度來(lái)選擇。在單件小批量生產(chǎn)中應(yīng)采用通用量具，在大批量生產(chǎn)中則采用各種量規(guī)和一些高生產(chǎn)率的專用量具。[9] 查《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》所選擇的加工工藝裝備如下表所示： 表3 氣門(mén)搖臂軸支座加工工藝裝備選用 Table3 The choose of processing technology and equipment of valve lock shaft bearing 工序號(hào) 機(jī)床設(shè)備 刀具 量具 工序Ⅰ 鑄 工序Ⅱ 檢 工序Ⅲ 熱處理 工序Ⅳ 銑 工序Ⅴ 銑 工序Ⅵ 鉆 工序Ⅶ 銑 工序Ⅷ 銑 工序Ⅸ 鉆 工序Ⅹ 鉆 工序Ⅺ 鉆 工序Ⅻ 鉗 工序ⅩⅢ 檢 臥式銑床X61 臥式銑床X61 立式鉆床Z525 臥式銑床X61 臥式銑床X61 Z3025鉆床 Z3025鉆床 立式鉆床Z525 硬質(zhì)合金端銑刀 硬質(zhì)合金端銑刀 直柄麻花鉆11 硬質(zhì)合金端銑刀 硬質(zhì)合金端銑刀 麻花鉆、擴(kuò)鉆、機(jī)用鉸刀 麻花鉆、擴(kuò)鉆、機(jī)用鉸刀 直柄麻花鉆 游標(biāo)卡尺 游標(biāo)卡尺 游標(biāo)卡尺 游標(biāo)卡尺 游標(biāo)卡尺 卡尺、塞規(guī) 游標(biāo)卡尺 游標(biāo)卡尺 內(nèi)徑千分尺，塞規(guī) 內(nèi)徑千分尺，塞規(guī) 塞規(guī) 游標(biāo)卡尺 內(nèi)徑千分尺、游標(biāo)卡尺、塞規(guī) 2.3.8 工序間加工余量的確定 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表2-28，表2-35，并綜合對(duì)毛坯尺寸以及已經(jīng)確定的機(jī)械加工工藝路線的分析，確定各工序間加工余量如下表： 表4 機(jī)械加工工序間加工余量表 Table4 The table of mechanical processing of machining allowance between production processes 工序號(hào) 工步號(hào) 工步內(nèi)容 加工余量/mm 工序Ⅳ 工序Ⅴ 工序Ⅵ 工序Ⅶ 工序Ⅷ 工序Ⅸ 工序Ⅹ 工序Ⅺ 1 1 2 1 1 2 3 1 2 3 1 2 3 4 1 2 3 4 1 粗銑上端面A 粗銑36mm下底面C 半精銑36mm下底面C 鉆通孔 粗銑前端面F 粗銑前端面I 半精銑前端面F 粗銑后端面J 粗銑后端面G 半精銑后端面G 鉆的通孔 擴(kuò)孔至 粗鉸至 精鉸至 鉆通孔 擴(kuò)孔至 粗鉸至 精鉸至 鉆偏內(nèi)孔 4 3 1 11 3 4 1 4 3 1 17 0.85 0.09 0.06 15 0.85 0.10 0.05 3 2.3.9 切削用量以及基本時(shí)間定額的確定 工序Ⅳ 粗銑上端面A （1）切削深度 ； （2）進(jìn)給量的確定 此工序選擇YG6硬質(zhì)合金端銑刀，查表選擇硬質(zhì)合金端銑刀的具體參數(shù)如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齒數(shù)z=10，根據(jù)所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-146，得取fz=0.20mm/r ； （3）切削速度的確定 根據(jù)所知的工件材料為HT200,硬度HBS187-220，根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》[10]表30-23，選擇切削速度=65m/min； 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，查《機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程》表4-18得n=255r/min，然后計(jì)算實(shí)際； （4）基本時(shí)間的確定 銑削常用符號(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。 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表2-28得此工序機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式： （2） 根據(jù)銑床的數(shù)據(jù)，主軸轉(zhuǎn)速n=255r/min，工作臺(tái)進(jìn)給量=， 根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)取=480mm/min；切削加工面L=22mm， 根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》[10]，表30-9查得=7， 。 工序Ⅴ 加工36mm下端面 1）工步一 粗銑36mm下底面C （1）切削深度 ； （2）進(jìn)給量的確定 此工序選擇YG6硬質(zhì)合金端銑刀，查表選擇硬質(zhì)合金端銑刀的具體參數(shù)如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齒數(shù)z=10，根據(jù)所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-146，得 取fz=0.20mm/r ； （3）切削速度的確定 根據(jù)所知的工件材料為HT200,硬度HBS187-220，根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》[10]表30-23，選擇切削速度=65m/min，計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表4-18得n=255r/min，然后計(jì)算實(shí)際； （4）基本時(shí)間的確定 根據(jù)銑床的數(shù)據(jù)，主軸轉(zhuǎn)速n=255r/min，工作臺(tái)進(jìn)給量=， 根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)取=480mm/min；切削加工面L=36mm， 根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》[10]，表30-9查得=7， 。 2）工步二 半精銑36mm下底面C （1）切削深度 ； （2）進(jìn)給量的確定 此工序選擇YG8硬質(zhì)合金端銑刀，查表選擇硬質(zhì)合金端銑刀的具體參數(shù)如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齒數(shù)z=10，根據(jù)所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,取fz=0.10mm/r， ； （3）切削速度的確定 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-157 =124m/min，計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速表，確定n=490r/min，再計(jì)算實(shí)際切削速度； （4）基本時(shí)間的確定 根據(jù)銑床的數(shù)據(jù)，主軸轉(zhuǎn)速n=490r/min，工作臺(tái)進(jìn)給量=， 根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)取=480mm/min；切削加工面L=36mm， 根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》[10]，表30-9查得=7， 。 工序Ⅵ 鉆通孔 （1）切削深度 ； （2）進(jìn)給量和切削速度的確定 選硬質(zhì)合金鉆頭直柄麻花鉆，鉆頭參數(shù)如下：，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-134，，取，，??； 根據(jù)上面數(shù)據(jù)，計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，查立式鉆床Z525主軸轉(zhuǎn)速表，取n=1360r/min，計(jì)算實(shí)際切削速度，； （3）基本時(shí)間的確定 首先查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表2-26，查得鉆削機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式，，，=（1~ 4），鉆孔深度，，，所以。 工序Ⅶ 粗銑以及半精銑端面 1）工步一 粗銑前端面F （1）切削深度 ； （2）進(jìn)給量的確定 此工序選擇YG6硬質(zhì)合金端銑刀，查表選擇硬質(zhì)合金端銑刀的具體參數(shù)如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齒數(shù)z=10，根據(jù)所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-146，得 取fz=0.20mm/r ； （3）切削速度的確定 根據(jù)所知的工件材料為HT200,硬度HBS187-220，根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》[10]表30-23，選擇切削速度=65m/min； 計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表4-18得n=255r/min，然后計(jì)算實(shí)際； （4）基本時(shí)間的確定 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表2-28得此工序機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式： （3） 根據(jù)銑床的數(shù)據(jù)，主軸轉(zhuǎn)速n=255r/min，工作臺(tái)進(jìn)給量=， 根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)取=480mm/min；切削加工面L=28mm， 根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》[10]，表30-9查得=7， 。 2）工步二 粗銑前端面I （1）切削深度 ； （2）進(jìn)給量的確定 此工序選擇YG6硬質(zhì)合金端銑刀，查表選擇硬質(zhì)合金端銑刀的具體參數(shù)如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齒數(shù)z=10，根據(jù)所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-146，得 取fz=0.20mm/r ； （3）切削速度的確定 根據(jù)所知的工件材料為HT200,硬度HBS187-220，根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》[10]表30-23，選擇切削速度=65m/min。計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表4-18得n=255r/min，然后計(jì)算實(shí)際； （4）基本時(shí)間的確定 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表2-28得此工序機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式： （4） 根據(jù)銑床的數(shù)據(jù)，主軸轉(zhuǎn)速n=255r/min，工作臺(tái)進(jìn)給量=， 根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)取=480mm/min；切削加工面L=26mm， 根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》[10]，表30-9查得=7， 。 3）工步三 半精銑前端面F （1）切削深度 ； （2）進(jìn)給量的確定 此工序選擇YG6硬質(zhì)合金端銑刀，查表選擇硬質(zhì)合金端銑刀的具體參數(shù)如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齒數(shù)z=10，根據(jù)所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-146，得 取fz=0.20mm/r ； （3）切削速度的確定 根據(jù)所知的工件材料為HT200,硬度HBS187-220，根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》[10]表30-23，選擇切削速度=65m/min。計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表4-18得n=255r/min，然后計(jì)算實(shí)際； （4）基本時(shí)間的確定 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表2-28得此工序機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式： （5） 根據(jù)銑床的數(shù)據(jù)，主軸轉(zhuǎn)速n=255r/min，工作臺(tái)進(jìn)給量=， 根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)取=480mm/min；切削加工面L=28mm， 根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》[10]，表30-9查得=7， 。 工序Ⅷ 粗銑以及半精銑端面 1）工步一 粗銑后端面J （1）切削深度 ； （2）進(jìn)給量的確定 此工序選擇YG6硬質(zhì)合金端銑刀，查表選擇硬質(zhì)合金端銑刀的具體參數(shù)如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齒數(shù)z=10，根據(jù)所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-146，得 取fz=0.20mm/r ；[11] （3）切削速度的確定 根據(jù)所知的工件材料為HT200,硬度HBS187-220，根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表30-23，選擇切削速度=65m/min，計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表4-18得n=255r/min，然后計(jì)算實(shí)際； （4）基本時(shí)間的確定 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表2-28得此工序機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式： （6） 根據(jù)銑床的數(shù)據(jù)，主軸轉(zhuǎn)速n=255r/min，工作臺(tái)進(jìn)給量=， 根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)取=480mm/min；切削加工面L=26mm， 根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》，表30-9查得=7， 。 2）工步二 粗銑后端面G （1）切削深度 ； （2）進(jìn)給量的確定 此工序選擇YG6硬質(zhì)合金端銑刀，查表選擇硬質(zhì)合金端銑刀的具體參數(shù)如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齒數(shù)z=10，根據(jù)所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-146，得 取fz=0.20mm/r ； （3）切削速度的確定 根據(jù)所知的工件材料為HT200,硬度HBS187-220，根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》[10]表30-23，選擇切削速度=65m/min。計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表4-18得n=255r/min，然后計(jì)算實(shí)際； （4）基本時(shí)間的確定 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表2-28得此工序機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式： （7） 根據(jù)銑床的數(shù)據(jù)，主軸轉(zhuǎn)速n=255r/min，工作臺(tái)進(jìn)給量=， 根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)取=480mm/min；切削加工面L=28mm， 根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》，表30-9查得=7， 。 3）工步三 半精銑后端面G （1）切削深度 ； （2）進(jìn)給量的確定 此工序選擇YG6硬質(zhì)合金端銑刀，查表選擇硬質(zhì)合金端銑刀的具體參數(shù)如下：D=80mm，=70mm，d=27mm，L=36mm，=30mm，齒數(shù)z=10，根據(jù)所選擇的X61臥式銑床功率為4KW,查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-146，得 取fz=0.20mm/r ； （3）切削速度的確定 根據(jù)所知的工件材料為HT200,硬度HBS187-220，根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表30-23，選擇切削速度=65m/min。計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，查《機(jī)械制造基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)教程》表4-18得n=255r/min，然后計(jì)算實(shí)際； （4）基本時(shí)間的確定 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表2-28得此工序機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式： （8） 根據(jù)銑床的數(shù)據(jù)，主軸轉(zhuǎn)速n=255r/min，工作臺(tái)進(jìn)給量=， 根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)取=480mm/min；切削加工面L=28mm， 根據(jù)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》，表30-9查得=7， 。 工序Ⅸ 鉆→擴(kuò)→粗鉸→精鉸的孔 1）工步一 鉆的通孔 （1）切削深度； （2）進(jìn)給量和切削速度的確定 根據(jù)此孔最終要求的表面粗糙度的要求，確定鉆頭為硬質(zhì)合金直柄麻花鉆，查表選擇如下參數(shù)鉆頭：，查表《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-134，查得，，取，查得，，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，查《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表10-2，查Z3025鉆床主軸轉(zhuǎn)速表，取，再計(jì)算實(shí)際切削速度； （3）基本時(shí)間的確定 首先查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表2-26，查得鉆削機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式，，，=（1~4），鉆孔深度，，，見(jiàn)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》[10]表28-42，所以。 2）工步二 擴(kuò)孔至 （1）切削深度； （2）進(jìn)給量和切削速度的確定 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-87，確定擴(kuò)孔鉆為YG8硬質(zhì)合金直柄麻花鉆，選，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-128，查得，取，再查《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》[10]表28-33，確定； 根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，，查《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》[10]表10-2，查Z3025鉆床主軸轉(zhuǎn)速表，取，再計(jì)算實(shí)際切削速度； （3）基本時(shí)間的確定 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表2-26，得擴(kuò)孔，鉸孔工序下的機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式： （9） ，，擴(kuò)通孔長(zhǎng)度，見(jiàn)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表28-42，。 3）工步三 粗鉸至 （1）切削深度； （2）進(jìn)給量和切削速度的確定 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-93，確定鉆頭為硬質(zhì)合金直柄機(jī)用鉸刀，參數(shù)如下，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-136，查得進(jìn)給量，取，因?yàn)榇斯げ綖榇帚q，查得，取； 根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，查《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表10-2，查Z3025鉆床主軸轉(zhuǎn)速表，取，再根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算實(shí)際的切削速度； （3）基本時(shí)間的確定 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表2-26，得擴(kuò)孔，鉸孔工序下的機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式：，，，擴(kuò)通孔長(zhǎng)度，見(jiàn)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表28-42，。[12] 4）工步四 精鉸至 （1）切削深度； （2）進(jìn)給量和切削速度的確定 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-93，確定鉆頭為硬質(zhì)合金直柄機(jī)用鉸刀，參數(shù)如下，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-136，查得進(jìn)給量，取，因?yàn)榇斯げ綖榫q，查得，?。? 根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，查《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》[10]表10-2，查T(mén)X617臥式鏜床主軸轉(zhuǎn)速表，取，再根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算實(shí)際的切削速度；[13] （3）基本時(shí)間的確定 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表2-26，得擴(kuò)孔，鉸孔工序下的機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式：，，，擴(kuò)通孔長(zhǎng)度，見(jiàn)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》[10]表28-42，。 工序Ⅹ 鉆→擴(kuò)→粗鉸→精鉸的孔 1）工步一 鉆的通孔 （1）切削深度； （2）進(jìn)給量和切削速度的確定 根據(jù)此孔最終要求的表面粗糙度的要求，確定鉆頭為硬質(zhì)合金直柄麻花鉆，查表選擇如下參數(shù)鉆頭：，查表《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-134，查得，，取，查得，； 根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，查《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表10-2，查T(mén)X617臥式鏜床主軸轉(zhuǎn)速表，取，再計(jì)算實(shí)際切削速度； （3）基本時(shí)間的確定 首先查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表2-26，查得鉆削機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式，，，=（1~4），鉆孔深度，，，見(jiàn)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表28-42，所以。 2）工步二 擴(kuò)孔至 （1）切削深度； （2）進(jìn)給量和切削速度的確定 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-87，確定擴(kuò)孔鉆為YG8硬質(zhì)合金直柄麻花鉆，選，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-128，查得，取，再查《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表28-33，確定； 根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，，查《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表10-2，查Z3025鉆床主軸轉(zhuǎn)速表，取，再計(jì)算實(shí)際切削速度；[14] （3）基本時(shí)間的確定 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表2-26，得擴(kuò)孔，鉸孔工序下的機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式：，，，擴(kuò)通孔長(zhǎng)度，見(jiàn)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表28-42，。 3）工步三 粗鉸至 （1）切削深度； （2）進(jìn)給量和切削速度的確定 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-93，確定鉆頭為硬質(zhì)合金直柄機(jī)用鉸刀，參數(shù)如下，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-136，查得進(jìn)給量，取，因?yàn)榇斯げ綖榇帚q，查得，取； 根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，查《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表10-2，查Z3025鉆床主軸轉(zhuǎn)速表，取，再根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算實(shí)際的切削速度； （3）基本時(shí)間的確定 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教程》表2-26，得擴(kuò)孔，鉸孔工序下的機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式：，，，擴(kuò)通孔長(zhǎng)度，見(jiàn)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表28-42，。 4）工步四 精鉸至 （1）切削深度； （2）進(jìn)給量和切削速度的確定 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-93，確定鉆頭為硬質(zhì)合金直柄機(jī)用鉸刀，參數(shù)如下，查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-136，查得進(jìn)給量，取，因?yàn)榇斯げ綖榫q，查得，?。? 根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，查《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表10-2，查Z3025鉆床主軸轉(zhuǎn)速表，取，再根據(jù)主軸轉(zhuǎn)速計(jì)算實(shí)際的切削速度；[15] （3）基本時(shí)間的確定 查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表2-26，得擴(kuò)孔，鉸孔工序下的機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式：，，，擴(kuò)通孔長(zhǎng)度，見(jiàn)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表28-42， 。 工序Ⅺ 鉆偏內(nèi)孔 （1）切削深度； （2）進(jìn)給量和切削速度的確定 根據(jù)此孔最終要求的表面粗糙度的要求，確定鉆頭為硬質(zhì)合金直柄麻花鉆，查表選擇如下參數(shù)鉆頭：，查表《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表5-134，查得，，取，查得，，根據(jù)以上數(shù)據(jù)計(jì)算主軸轉(zhuǎn)速，查Z525立式鉆床主軸轉(zhuǎn)速表，[16]取，再計(jì)算實(shí)際切削速度； （3）基本時(shí)間的確定 首先查《機(jī)械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計(jì)指南》表2-26，查得鉆削機(jī)動(dòng)時(shí)間計(jì)算公式，，，=（1~4），鉆孔深度，，，見(jiàn)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表28-42，所以。 3 支座專用夾具的設(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。經(jīng)過(guò)分析并與指導(dǎo)老師協(xié)商，決定設(shè)計(jì)第Ⅴ，Ⅸ道工序——加工半精銑36mm下端面夾具設(shè)計(jì)和孔加工夾具設(shè)計(jì)，本夾具將用于Z3025鉆床，刀具為直柄麻花鉆，擴(kuò)鉆，機(jī)用鉸刀。[17] 3.1 半精銑36mm下端面夾具設(shè)計(jì) 3.1.1確定定位方案，選擇定位元件 以粗銑后的Φ22上端面以及Φ28外圓上端面定位，粗銑36mm下底面C，半精銑36mm下底面C。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。分析可以用一塊支撐板和兩個(gè)支撐釘垂直定位，然后用單螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾緊，共限制5個(gè)自由度。 定位誤差分析：兩個(gè)垂直平面定位，則：△（A）=0.01+0.03=0.04<0.2，△（B）=0，△（C）=0，因此，定位精度足夠。 3.1.2 選擇對(duì)刀裝置 根據(jù)加工要求采用圓形對(duì)刀塊（GB2240-80），用于加工單一平面時(shí)對(duì)刀；塞尺符合CB2240-80，基本尺寸及偏差20-0.014mm。 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(mén)搖臂軸支座的生產(chǎn)類型為大批量生產(chǎn)，根據(jù)零件加工的實(shí)際情況，在此工序夾具中選擇單螺旋夾緊機(jī)構(gòu)夾緊工件，這樣可以保證夾緊的可靠。具體機(jī)構(gòu)圖如下： 圖4 單螺旋夾緊機(jī)構(gòu) Fig4 The clamping institutings of single spiral 3.2 孔加工夾具設(shè)計(jì) 3.2.1 定位基準(zhǔn)的選擇 根據(jù)圖紙要求，為保證加工質(zhì)量，工序基準(zhǔn)應(yīng)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)相同。選擇底面作為基準(zhǔn)。工序基準(zhǔn)面是底平面，定位面為環(huán)形凸臺(tái)面，限制3個(gè)自由度，孔采用定位銷(xiāo)定位，由于通過(guò)孔夾緊，定位銷(xiāo)與夾緊拉桿做成整體。限制兩個(gè)自由度，還有一個(gè)繞孔軸線旋轉(zhuǎn)自由度，采用定位板，除限制自由度達(dá)到完全定位外，還能提高夾具系統(tǒng)剛性。 3.2.2 導(dǎo)向裝置的確定 導(dǎo)向裝置的設(shè)計(jì)：導(dǎo)向裝置主要是鉆模板，導(dǎo)向元件是鉆套，加工中需要鉆→擴(kuò)→鉸3個(gè)工步，為減少裝夾時(shí)間，減少輔助時(shí)間，鉆套選擇快換鉆套，鉆套與鉆模板連接需要有襯套。當(dāng)需要換鉆套時(shí)，只需要將鉆套逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)到鉆套的削平邊，即可以取出鉆套。如下圖： 圖5 鉆模板 Fig5 Drill template 3.2.3 確定夾緊機(jī)構(gòu) 根據(jù)夾緊力方向的原則 （1）夾緊力的作用方向不應(yīng)破壞工件的既定位置； （2）夾緊力的作用方向應(yīng)使所需夾緊力盡可能??； （3）夾緊力的作用方向應(yīng)使工件的夾緊變形最小。 根據(jù)夾緊力作用點(diǎn)的原則 （1）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)正對(duì)夾具定位支撐元件或位于支撐元件所形成的穩(wěn)定受力區(qū)域內(nèi)，以免工件產(chǎn)生位移和偏轉(zhuǎn)； （2）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)在工件剛性較好的部位上，以使夾緊變形盡可能少，有時(shí)可采用增大工件受力面積或合理布局夾緊點(diǎn)位置等措施來(lái)實(shí)現(xiàn)； （3）夾緊力作用點(diǎn)應(yīng)盡可能靠近工件的加工表面，以保證夾緊力的穩(wěn)定性和可靠性，減小工件的夾緊力，防止加工過(guò)程產(chǎn)生振動(dòng)。[19] 根據(jù)以上要求，考慮加工零件的特點(diǎn)及定位方式，確定加緊方式，通過(guò)前面工序加工出的Φ11孔用拉桿夾緊，方向?yàn)樗较蛴?，這樣能保證主要定位基準(zhǔn)面與定位元件的良好接觸。如下圖： 圖6 夾緊拉桿圖 Fig6 The figure of clamping bars 3.2.4 設(shè)計(jì)夾具體 夾具體的設(shè)計(jì)應(yīng)通盤(pán)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?？紤]夾具與機(jī)床的連接，因?yàn)槭窃谂P式鏜床上使用，夾具安裝在工作臺(tái)上直接用鉆套找正并用壓板固定，故只需在夾具體上留出壓板壓緊的位置即可，不需專門(mén)的夾具與機(jī)床的定位連接元件。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