氣門搖臂軸支座零件的加工工藝分析及部分工裝夾具設計【含CAD高清圖紙、文檔全套】【LB6】

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YASUI H：超光滑磨削方法的發(fā)展（附第一例報告）理論和一些實驗研究，卷69。2. YASUI H and SAWA T：磨削液的供給對陶器進行超光滑磨削的影響. 2003年度會議。3. YASUI H, SAWA T, SAKAMO S and ODAKI T：磨削液的供給對Al2O3-TiC陶瓷進行超光滑磨削的影響，2004年第六屆年會。4. YASUI H, ARINO Y, and MATSUNAGA K: 延性光潔度高細磨用金剛石砂輪的粒度較粗，卷63。畢 業(yè) 設 計 任 務 書1畢業(yè)設計課題的任務和要求：了解氣門搖臂軸支座零件的結構和工作原理；編制其機械加工工藝規(guī)程，并設計指定工序的專用夾具，繪制相關圖紙，利用相關軟件完成零件；撰寫設計說明書。翻譯相關英文科技文獻1篇。2畢業(yè)設計課題的具體工作內(nèi)容（包括原始數(shù)據(jù)、技術要求、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）學習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。擬訂零件的機械加工工藝過程，選擇各工序加工設備及工藝裝備（刀具、夾具、量具、輔具），確定各工序切削用量及工序尺寸，計算某一代表工序的工時定額。）填寫工藝文件：工藝過程卡片、工序卡片。（3）設計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)設計說明書；（5）翻譯相關英文科技文獻1篇。 畢 業(yè) 設 計 任 務 書3對畢業(yè)設計課題成果的要求包括畢業(yè)設計、圖紙、實物樣品等：1、 繪制該氣門搖臂軸支座的零件圖和毛坯圖各1張；編制機械加工工藝規(guī)程，包括相關工藝文件（工藝過程卡片、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)設計說明書1份；3、相關科技文獻英文翻譯1份。4畢業(yè)設計課題工作進度計劃：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，進行設計構思，寫出開題報告并進行相關論文的英文翻譯3月30日 4 月 25 日繪制零件的圖紙；完成零件造型；編制機械加工工藝規(guī)程；4月25日 5 月 20日設計加工該零件的鉆床夾具； 5月20 日 6 月 1日撰寫畢業(yè)設計說明書等6月1日6 月10 日查漏補缺、答辯學生所在系審查意見：同意下發(fā)任務書系主任： 2016 年 2 月 29 日中北大學信息商務學院氣門搖臂軸支座零件的加工工藝分析及部分工裝設計工序卡片畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告1結合畢業(yè)設計情況，根據(jù)所查閱的文獻資料，撰寫2000字左右的文獻綜述：文 獻 綜 述 一、設計（或研究）的依據(jù)、背景以及研究意義隨著科學技術的進步與飛躍發(fā)展，我國的機械行業(yè)得到了大幅度的提升。材料、結構、工藝是產(chǎn)品設計的物質(zhì)技術基礎，一方面，技術制約著設計；另一方面，技術也推動著設計。從設計美學的觀點看，技術不僅僅是物質(zhì)基礎還具有其本身的“功能”作用，只要善于應用材料的特性，予以相應的結構形式和適當?shù)募庸すに嚕湍軌騽?chuàng)造出實用，美觀，經(jīng)濟的產(chǎn)品，即在產(chǎn)品中發(fā)揮技術潛在的“功能”1。 技術是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先導，新材料，新工藝的出現(xiàn)，必然給產(chǎn)品帶來新的結構，新的形態(tài)和新的造型風格2-3。材料，加工工藝，結構，產(chǎn)品形象有機地聯(lián)系在一起的，某個環(huán)節(jié)的變革，便會引起整個機體的變化。 工業(yè)的迅速發(fā)展，對產(chǎn)品的品種和生產(chǎn)率提出了愈來愈高的要求，使多品種，對中小批生產(chǎn)作為機械生產(chǎn)的主流，為了適應機械生產(chǎn)的這種發(fā)展趨勢，必然對機床夾具提出更高的要求4。氣門搖臂軸支座零件是1105柴油機中搖臂結合部的氣門搖臂軸支座，它是柴油機上氣門控制系統(tǒng)的一個重要零件。直徑為18mm的孔用來裝配搖臂軸、軸的兩端各安裝進、排氣氣門搖臂。直徑為16mm的孔內(nèi)裝一個減壓軸，用于降低汽缸內(nèi)壓力，便于啟動柴油機。兩孔間距56mm可以保證減壓軸在搖臂上打開氣門，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的孔用來排油5。氣門搖臂軸支座零件在實際生產(chǎn)中，往往需求量較大，加工精度對其影響較大。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程中，要想得到最終的理想工件，不僅需要使用高精度是機床，而且夾具也是起著至關重要的作用，夾具的設計是否合理將直接影響零件最后的精度和性能。此次的設計是對大學期間所學各課程及相關的應用繪圖軟件的一次深入的綜合性的總復習，也是一次理論聯(lián)系實際的訓練。其目的在于： （1）鞏固我們在大學里所學的知識，也是對以前所學知識的綜合性的檢驗； （2）加強我們查閱資料的能力，熟悉有關資料；（3）樹立正確的設計思想，掌握設計方法，培養(yǎng)我們的實際工作能力；（4）通過對氣門搖臂軸支座的機械制造工藝設計，使我們在機械制造工藝規(guī)程設計，工藝方案論證，機械加工余量計算，工藝尺寸的確定，編寫技術文件及查閱技術文獻等各個方面受到一次綜合性的訓練，初步具備設計一個中等復雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。（5）能根據(jù)被加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理和方法，學會擬定夾具設計方案，完成夾具結構設計，初步具備設計出高效，省力，經(jīng)濟合理并能保證加工質(zhì)量的專用夾具的能力。（6）通過零件圖，裝配圖繪制，使我們對于AutoCAD繪圖軟件的使用能得到進一步的提高。二、國內(nèi)外研究現(xiàn)狀（1）國外研究現(xiàn)狀從國際上看俄國、德國和美國是組合夾具的主要生產(chǎn)國。當前國際上的夾具企業(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)和國內(nèi)訂貨，而通用性強的組合夾具已逐步成熟為國際貿(mào)易中的一個品種。有關夾具和組合夾具的產(chǎn)值和貿(mào)易額尚缺乏統(tǒng)計資料，但歐美市場上一套用于加工中心的央具，而組合夾具的大型基礎件尤其昂貴。由于我國在組合夾具技術上有歷史的積累和性能價格比的優(yōu)勢，隨著我國加入WTO和制造業(yè)全球一體化的趨勢，特別是電子商務的日益發(fā)展，其中蘊藏著很大的商機，具有進一步擴大出口良好前景6-8。 在產(chǎn)品設計方面，普遍采用計算機輔助產(chǎn)品設計(CAD)、計算機輔助工程分析(CAE)和計算機仿真技術；在加工技術方面，巳實現(xiàn)了底層(車間層)的自動化，包括廣泛地采用加工中心(或數(shù)控技術)、自動引導小車(AGV)等9-12。近10余年來，發(fā)達國家主要從具有全新制造理念的制造系統(tǒng)自動化方面尋找出路，提出了一系列新的制造系統(tǒng)。如計算機集成制造系統(tǒng)、智能制造系統(tǒng)、并行工程、敏捷制造等。（2）國內(nèi)研究現(xiàn)狀機械行業(yè)作為一個傳統(tǒng)而又具有發(fā)展?jié)摿Φ男袠I(yè)，伴隨著德國現(xiàn)在提出的“工業(yè)4.0”的概念以及中國提出的“2025計劃”，機械制造業(yè)面臨著有逐步向智能化方向轉(zhuǎn)變，最終實現(xiàn)全自動化、柔性化制造13-15。我國在現(xiàn)代機械設計方面起步較晚，中國機械工程學會于1983年5月才召開了“第一次機械設計方法學討論會”，但經(jīng)過了多年的努力，我國在現(xiàn)代設計方法的研究方面已經(jīng)取得了可喜的成績，現(xiàn)在的中國可以自豪地稱為“世界的工廠”，“MADE IN CHINA”已經(jīng)是世界聞名了。雖然有了很大的進步，但是我國目前的整體機械設計水平還是有待于提高的，下面討論我國現(xiàn)階段使用較多的幾種設計方式。研究協(xié)會的統(tǒng)計表明，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，以適應市場的需求與競爭。然而，一般企業(yè)都仍習慣于大量采用傳統(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)千甚至近萬套專用夾具；另一方面，在多品種生產(chǎn)的企業(yè)中，每隔34年就要更新5080左右專用夾具，而夾具的實際磨損量僅為1020左右16-17。特別是近年來，數(shù)控機床、加工中心、成組技術、柔性制造系統(tǒng)、（FMS）等新加工技術的應用，對機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床夾具；（4）能適用于各種現(xiàn)代化制造技術的新型機床夾具；（5）采用以液壓站等為動力源的高效夾緊裝置，以進一步減輕勞動強度和提高勞動生產(chǎn)率。通過對比國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀的研究，我們明顯可知，目前我國的機械加工能力遠遠趕不上國外，而夾具則是主要影響因素之一21。因此，本文開展對氣門搖臂軸支座零件的加工工藝分析及部分工裝設計研究顯示得非常重要。參考文獻：1 崇凱.機械制造技術基礎課程設計指南.北京：化學工業(yè)出版社.2009.2 陳宏鈞.機械加工工藝設計員手冊.北京：機械工業(yè)出版社.2009.3 王先逵.機械加工工藝手冊.北京：機械工業(yè)出版社.2007.4 吳拓.機械制造工藝與機床夾具課程設計指導.20065 陳余輝.機械制造工藝與夾具.上海：上海科學技術出版社.2010.6 吳拓，方瓊珊.機械制造工藝與機床與夾具課程設計指導.北京：機械工業(yè)出版社2005.7 鄒青.機械制造技術基礎課程設計指導教程.北京：機械工業(yè)出版社.2004.8吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊M.北京：高等教育出版社，2006.9余光國，馬俊.機床夾具設計M.重慶：重慶大學出版社，1995. 10程緒琦.AutoCAD2008中文標準教程M.北京：電子工業(yè)出版社，2008.4.11楊叔子.機械加工工藝師手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，2001.8.12鄧文英.金屬工藝學 上冊M.北京：高等教育出版社，2001. 13鄧文英.金屬工藝學 下冊M.北京：高等教育出版社，2001.14李益民.機械制造工藝設計簡明手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，1994.7. 15孫麗媛 .機械制造工藝及專用夾具設計指導M.北京：冶金工業(yè)出版社，2007.16 L.Schulze,L.Li. Cooperative Coevolutionary Optimization Method for Product Family Design.17 Heng Liu,Ozalp Ozer. Managing a product family under stochastic technological changes. Int. J. Production Economics 122 (2009) 567580.18 Soon Chong Johnson Lim,Ying Liu,Wing Bun Lee. Multi-facet product information search and retrieval using semantically annotated product family ontology. Information Processing and Management 46 (2010) 479493.19 Petri Helo,Qianli Xu,Kristianto,Roger Jianxin Jiao. Product Family Design And Logistics Decision Support System.20 Taioun Kim,Hae Kyung Lee,Eun Mi Youn. Product Family Design based on Analytic Network Process. 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）：1、 研究或解決的問題本畢業(yè)設計擬解決的問題主要有以下幾個方面：（1）通過對查閱資料，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夾具的設計流程。（3）學習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。擬訂零件的機械加工工藝過程，選擇各工序加工設備及工藝裝備（刀具、夾具、量具、輔具），確定各工序切削用量及工序尺寸，計算某一代表工序的工時定額。）填寫工藝文件：工藝過程卡片、工序卡片。（5）設計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）撰寫說明書，完成相應的夾具設計和加工工藝設計。2、 擬采用的研究手段初步擬采用理論分析和結構設計相結合的研究方法。針對氣門搖臂軸支座主要采取以下方法： 結合所學知識，首先對零件進行工藝分析，深入明白該零件的用途和作用。對零件毛坯進行設計。其中包括：毛坯的選擇、毛坯尺寸的確定。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、加工設備與工藝設備、切削用量和工時的確定等。結合本零件的特征，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表面粗糙度Ra/加工方案上端面IT1412.5粗銑36mm下端面IT126.3粗銑半精銑前端面IT113.2粗銑半精銑后端面IT113.2粗銑半精銑前端面IT1412.5粗銑后端面IT1412.5粗銑通孔IT1412.5鉆偏內(nèi)孔IT1412.5鉆通孔IT81.6鉆擴粗鉸精鉸通孔IT81.6鉆擴粗鉸精鉸工裝夾具的確定。其中包括：夾具結構方案、夾具固定方案、裝配圖尺寸的確定。針對某個工序夾具設計。其中包括：定位方案、導向裝置、加緊機構、復制定位裝置、夾具體的設計等。 定位方案的定位元件選擇一個長定心軸，定心軸與定位孔的配合尺寸為配合完成定位，如圖1所示；導向裝置采用與孔尺寸相對應的快換鉆套做導向元件，相應的臥式鏜床上面采用快換夾頭，如圖2所示；加緊機構在定心軸上直接做出一段螺桿，裝夾工件時，先將工件定位孔裝入帶有螺母的定心軸上，實現(xiàn)定位，然后在工件與螺母之間插上開口墊圈，最后擰緊螺母壓緊工件，如圖3所示；為了減小加工時工件的變形，保證加工時工藝系統(tǒng)的剛度，后端面處增加輔助支承，如圖4所示。 圖1 定位方案結構示意圖 圖2 導向裝置結構示意圖 圖3 加緊機構示意圖 圖4 輔助定位裝置示意圖 撰寫畢業(yè)設計說明書，準備答辯。三、 工作進度安排第1-2周：選擇設計方向，收集資料，確定設計內(nèi)容，撰寫開題報告。第3-4周：調(diào)研并學習氣門搖臂軸支座的工藝設計和夾具的設計方法。第5-6周：繪制氣門搖臂軸支座夾具結構圖及工作原理圖。第7-8周：根據(jù)設計要求對相關參數(shù)進行計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：結合零件的特點，編制零件的加工工藝規(guī)程。第11-12周：總結材料，撰寫畢業(yè)論文初稿。第13周：查漏補缺并根據(jù)老師提出的修改意見完善圖紙及論文。第14周：畢業(yè)設計定稿、打印，畢業(yè)答辯。 畢 業(yè) 設 計 開 題 報 告指導教師意見：黨志杰同學在查閱了大量的和畢業(yè)設計工作有關的資料、書籍后，成功的完成了開題報告開題。開題報告語言通順、格式規(guī)范。文獻綜述部分對研究課題氣門搖臂軸支座零件有意義，并對相關技術和研究現(xiàn)狀進行了查新，且有一定的深度。國內(nèi)外的發(fā)展現(xiàn)狀進行了較為詳細的敘述，并對挖掘部件、分離部件等相關技術和研究現(xiàn)狀進行有一定深度。本課題要研究和解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）部分中，提出問題明確，方法可行，圓滿完成本次畢業(yè)設計工作。同意開題。 指導教師： 2016 年 3月22日所在系審查意見：同意開題 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計摘要：機械加工行業(yè)作為一個傳統(tǒng)而富有活力的行業(yè)，近十幾年取得了突飛猛進的發(fā)展，在新經(jīng)濟時代，行業(yè)呈現(xiàn)了新的發(fā)展趨勢，由此對其它的質(zhì)量，性能要求有了新的變化?，F(xiàn)在機械加工行業(yè)發(fā)生著結構性變化，工藝工裝的設計與改良已成為企業(yè)生存和發(fā)展的必要條件，工藝工裝的設計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，然后進行了工藝規(guī)程設計，最后進行夾具設計。此次設計是對氣門搖臂軸支座的加工工藝和夾具設計，其零件為鑄件，具有體積小，零件結構簡單的特點，由于面比孔易加工，在制定工藝規(guī)程時，就先加工面，再以面為基準來加工其它，其中各工序夾具都采用專用夾具，其機構設計簡單，方便且能滿足要求。關鍵字：氣門搖臂軸支座；工藝分析；工藝規(guī)程設計；夾具設計IMachining process analysis and part design of valve rocker arm shaft bearing partsAbstract: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 designII目 錄摘要Abstract1 緒論1.1 設計的依據(jù)、背景以及研究意義11.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11.2.1 國外研究現(xiàn)狀11.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀21.3 機床夾具發(fā)展方向21.4 主要研究內(nèi)容22 機械加工工藝規(guī)程設計32.1 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定32.1.1 零件的作用32.1.2 零件的工藝分析32.1.3 確定零件的生產(chǎn)類型42.2 選擇毛坯種類，繪制毛坯圖42.2.1 選擇毛坯種類42.2.2 確定毛坯尺寸及機械加工總余量52.2.3 設計毛坯圖52.2.4 繪制毛坯圖52.3 選擇加工方法，制定工藝路線62.3.1 定位基準的選擇62.3.2 零件的表面加工方法的選擇62.3.3 工序順序的安排72.3.4 確定工藝路線8III2.3.5 加工設備及工藝裝備選擇92.3.6 工序間加工余量的確定102.3.7 切削用量以及基本時間定額的確定113 氣門搖臂軸支座零件專用夾具的設計223.1 確定夾具的結構方案223.1.1 確定定位方案，選擇定位元件223.1.2 確定導向裝置233.1.3 確定夾緊機構243.1.4 確定輔助定位裝置243.2 設計夾具體253.3 在圖上標注尺寸、配合及技術要求254 結論28參 考 文 獻29致 謝31IV1 緒論1.1 設計的依據(jù)、背景以及研究意義隨著科學技術的進步與飛躍發(fā)展，我國的機械行業(yè)得到了大幅度的提升。在機械制造行業(yè)中主要受多方面的，產(chǎn)品的材料、結構設計、工藝制造能力等是產(chǎn)品設計的物質(zhì)技術基礎，一方面，在制造技術方面對設計提出了過多要求，制約著設計；另一方面，制造技術也在不斷的提高和完善，同事也在推動著設計。技術不僅是物質(zhì)基礎，而且其本身也很重要。我們只要懂得材料的性能，給予對應的結構形態(tài)跟合適的加工工藝，可以能夠設計出物美價廉的產(chǎn)品，就可以在產(chǎn)品中發(fā)揮技術潛在的“功能”1。設計是產(chǎn)品形態(tài)發(fā)展的先鋒，新材料，新技術的產(chǎn)生，肯定給產(chǎn)品帶來新的結構藝術，新的物態(tài)和新的風格2-3。為了更好的適應機械生產(chǎn)的飛速發(fā)展趨勢，肯定會對機床夾具的要求更高4-8。氣門搖臂軸支座零件在實際生產(chǎn)中，往往需求量較大，加工精度對其影響較大。這次的畢業(yè)設計對大學四年所學機械課程和有關繪圖軟件的一次綜合性的學習，更是一次實際的操作訓練。目的為：1） 鞏固我們在大學里所學的知識，也是對以前所學知識的綜合性的檢驗；2） 加強我們查閱資料的能力，熟悉有關資料；3） 樹立正確的設計思想，掌握設計方法，培養(yǎng)我們的實際工作能力；4） 根據(jù)要加工零件的技術要求，運用夾具設計的基本原理，懂得夾具設計簡單的方案，完成夾具結構設計，初步具備設計出效率高，經(jīng)濟低，質(zhì)量好的產(chǎn)品。5） 通過繪制零件圖和裝配圖，讓我們對AutoCAD繪圖軟件的操作得到提高。1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀1.2.1 國外研究現(xiàn)狀通過國際形式來看美國、俄國和德國是組合夾具大量生產(chǎn)的國家。就目前而言國際上的夾具生產(chǎn)商大部分是中小企業(yè)家，組合夾具主要在本區(qū)域跟國內(nèi)生產(chǎn)產(chǎn)品，但是組合夾具已經(jīng)慢慢成為國際貿(mào)易市場中的一個特殊準類。據(jù)產(chǎn)量跟貿(mào)易額顯示資料看，國際市場上組合夾具的零件相當費用高。 在產(chǎn)品設計方面，普遍采用計算機輔助產(chǎn)品設計(CAD)、計算機輔助工程分析(CAE)和計算機仿真技術；在產(chǎn)品加工這方面，能夠做到部分車間的自動化，其中包含了數(shù)控加工技術、等9-12。從最近8,9年來看，像發(fā)達的美國，德國就從包含有最新制造理念的自動化方面尋找突破口，展開了一類類的制造。比如有計算機集成制造方面、自動生產(chǎn)方面等。1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀機械制造行業(yè)是一個傳統(tǒng)又具有潛力的行業(yè)，如德國提出的“工業(yè)4.0”和我們國家提出的“2025計劃”，使得機械制造行業(yè)面慢慢向智能化方面進軍，最后實現(xiàn)所有自動化制造13-20。我們的國家中國在設計這類情況下涉及的比較遲，不過在10年左右的奮斗下，我們都得到了特好的成果，同時也不能自傲應繼續(xù)努力提高。跟比國外研究相比較，我們國家的機械制造水平比不上美國，德國等國家。所以對氣門搖臂軸支座零件的加工工藝分析及部分工裝設計顯得相當重要。1.3 機床夾具發(fā)展方向 1） 有效的縮短生產(chǎn)周期，進而有效的降低成本；2） 同一個夾具應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)的機床上使用，并且還應該滿足高精度機床的使用要求；4） 采用以液壓站等方式作為動力源，節(jié)約能源，同時，還應該有效的提高效率并降低工人勞動強度。1.4 主要研究內(nèi)容本畢業(yè)設計擬解決的問題主要有以下幾個方面：1） 通過對查閱資料，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夾具的設計流程。3） 學習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。擬訂零件的機械加工工藝過程，選擇各工序加工設備及工藝裝備（刀具、夾具、量具、輔具），確定各工序切削用量及工序尺寸，計算某一代表工序的工時定額。填寫工藝文件：工藝過程卡片、工序卡片。5） 設計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 機械加工工藝規(guī)程設計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，在機器工作時起支撐的作用。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為整個機械加工過程中主要的基準面，粗糙度為12.5，因此在制定加工方案的時候應當首先將此面加工出來；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難點，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公差為0.1需要選擇適當?shù)募庸し椒▉磉_到此孔加工的技術要求；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)上式就可以計算求得出零件的年生產(chǎn)綱領，再通過查表，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)綱領其次，觀察零件圖知，本設計零件尺寸并不大，而且其形狀也不復雜，屬于簡單零件，除了幾個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，若要使其他不進行加工的表面達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器造型的方法獲得。2.2.2 確定毛坯尺寸及機械加工總余量根據(jù)零件圖計算零件的輪廓尺寸為長83mm，寬37mm，高62mm。我們?yōu)榱藱C械生產(chǎn)過程中的簡變，除孔外的加工表面，我們可以使總的加工余量統(tǒng)一為一個值。如下圖所示。表2.1 毛坯尺寸及機械加工總余量表加工表面基本尺寸鑄件尺寸公差機械加工總余量鑄件尺寸上端面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2.242.2.3 設計毛坯圖1）確定分型面 由于毛坯形狀對稱，且最大截面在中間截面，為了起模以及便于發(fā)現(xiàn)上下模在鑄造過程中的錯移，所以選擇前后對稱中截面為分型面。2）毛坯的熱處理方式 為了去除內(nèi)應力，改善切削性能，在鑄件取出后進行機械加工前應當做時效處理。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 定位基準的選擇對于定位基準我們可以分為粗基準跟精基準2類。1）粗基準的選擇原則粗基準一般只在頭道工序中使用一次，應精良避免重復使用。2）精基準的選擇原則“基準重合”原則 應盡量選擇加工表面的設計基準為定位基準，避免基準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)本零件圖上所標注的各加工表面的技術要求，通過對各加工表面所對應的各個加工方案的比較，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表面粗糙度Ra/加工方案上端面IT1412.5粗銑36mm下端面IT126.3粗銑半精銑前端面IT113.2粗銑半精銑后端面IT113.2粗銑半精銑前端面IT1412.5粗銑后端面IT1412.5粗銑通孔IT1412.5鉆偏內(nèi)孔IT1412.5鉆通孔IT81.6鉆擴粗鉸精鉸通孔IT81.6鉆擴粗鉸精鉸2.3.3 工序順序的安排1. 機械加工順序1）遵循“先基準后其他”原則，首先加工精基準，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熱處理工序機械加工前對鑄件毛坯進行時效處理，時效處理硬度HBS187-220,時效處理的主要目的是消除鑄件的內(nèi)應力，穩(wěn)定組織和尺寸，改善機械性能，這樣可以提高毛坯進行加工的切削性能。3. 輔助工序毛坯鑄造成一定形狀時，我們就該對鑄件毛坯進行清理砂，然后對清完砂的鑄件采用尺寸檢驗，然后繼續(xù)機械生產(chǎn)，當零件的工序都完成后，我們讓零件進行毛刺、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,加工面代號指示圖工序：鑄造； 工序：清砂，檢驗；工序：時效處理HBS187-220工序：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：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：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：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：鉆擴粗鉸精鉸通孔，并倒角；工序：鉆擴粗鉸精鉸通孔，并倒角；工序：以上端面A偏以及端面G或F定位，鉆偏內(nèi)孔；工序：鉗工去毛刺，清洗；工序：終檢。2.3.5 加工設備及工藝裝備選擇機床及工藝裝備的選擇是制定工藝規(guī)程的一項重要工作，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. 機床的選擇原則1） 機床的加工尺寸范圍應與零件的外廓尺寸相適應；2） 機床的功率應與工序要求的功率相適應；3） 機床的生產(chǎn)率應與工件的生產(chǎn)類型相適應；4） 還應與現(xiàn)有的設備條件相適應。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機床設備刀具量具工序 鑄（免填）游標卡尺工序 檢游標卡尺工序 熱處理游標卡尺工序 銑 臥式銑床X61硬質(zhì)合金端銑刀游標卡尺工序 銑臥式銑床X61硬質(zhì)合金端銑刀游標卡尺工序 鉆立式鉆床Z525直柄麻花鉆11卡尺、塞規(guī)工序 銑臥式銑床X61硬質(zhì)合金端銑刀游標卡尺工序 銑臥式銑床X61硬質(zhì)合金端銑刀游標卡尺工序 鉆TX617臥式鏜床麻花鉆、擴鉆、機用鉸刀內(nèi)徑千分尺，塞規(guī)工序 鉆TX617臥式鏜床麻花鉆、擴鉆、機用鉸刀內(nèi)徑千分尺，塞規(guī)工序 鉆立式鉆床Z525直柄麻花鉆塞規(guī)工序 鉗（免填）游標卡尺工序 檢內(nèi)徑千分尺、游標卡尺、塞規(guī)2.3.6 工序間加工余量的確定對毛坯尺寸跟機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 機械加工工序間加工余量表工序號工步號工步內(nèi)容加工余量/mm工序1粗銑上端面A4工序1粗銑36mm下底面C32半精銑36mm下底面C1工序1鉆通孔11工序1粗銑前端面F32粗銑前端面I43半精銑前端面F1工序1粗銑后端面J42粗銑后端面G33半精銑后端面G1工序1鉆的通孔172擴孔至0.853粗鉸至0.094精鉸至0.06工序1鉆通孔152擴孔至0.853粗鉸至0.104精鉸至0.05工序1鉆偏內(nèi)孔32.3.7 切削用量以及基本時間定額的確定工序 粗銑上端面A表2.5 粗銑上端面A參數(shù)切削深度進給量切削速度主軸轉(zhuǎn)速切削速度時間定額 符號如下：z銑刀齒數(shù)銑刀每齒的進給量，mm/z工作臺的水平進給量，mm/min工作臺的進給量，mm/min，銑削寬度，mm銑削深度，mmd銑刀直徑，mm計算公式： 式（2.1）工序 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)切削深度進給量切削速度主軸轉(zhuǎn)速切削速度時間定額因=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)切削深度進給量切削速度主軸轉(zhuǎn)速切削速度時間定額主軸轉(zhuǎn)速n=490r/min，工作臺進給量= 式（2.3）工序 鉆通孔表2.8 鉆通孔參數(shù)切削深度進給量切削速度主軸轉(zhuǎn)速切削速度時間定額工序 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)切削深度進給量切削速度主軸轉(zhuǎn)速切削速度時間定額工序機動時間計算公式： 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)切削深度進給量切削速度主軸轉(zhuǎn)速切削速度時間定額 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)切削深度進給量切削速度主軸轉(zhuǎn)速切削速度時間定額此工序機動時間計算公式： 式（2.6） 工序 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)切削深度進給量切削速度主軸轉(zhuǎn)速切削速度時間定額此工序機動時間計算公式： 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)切削深度進給量切削速度主軸轉(zhuǎn)速切削速度時間定額 3）工步三 半精銑后端面G表2.14 半精銑后端面G參數(shù)切削深度進給量切削速度主軸轉(zhuǎn)速切削速度時間定額此工序機動時間計算公式：工序 鉆擴粗鉸精鉸的孔1）工步一 鉆的通孔表2.15 鉆的通孔參數(shù)切削深度進給量切削速度主軸轉(zhuǎn)速切削速度時間定額計算公式，=（14），鉆孔深度，所以2）工步二 擴孔至表2.16 擴孔至參數(shù)切削深度進給量切削速度主軸轉(zhuǎn)速切削速度時間定額計算公式：，3）工步三 粗鉸至表2.17 擴孔至參數(shù)切削深度進給量切削速度主軸轉(zhuǎn)速切削速度時間定額計算公式：， 4）工步四 精鉸至表2.18 精鉸至參數(shù)切削深度進給量切削速度主軸轉(zhuǎn)速切削速度時間定額計算公式：，工序 鉆擴粗鉸精鉸的孔1）工步一 鉆的通孔表2.19 鉆的通孔參數(shù)切削深度進給量切削速度主軸轉(zhuǎn)速切削速度時間定額2）工步二 擴孔至表2.20 擴孔至參數(shù)切削深度進給量切削速度主軸轉(zhuǎn)速切削速度時間定額3）工步三 粗鉸至表2.21 粗鉸至參數(shù)切削深度進給量切削速度主軸轉(zhuǎn)速切削速度時間定額4）工步四 精鉸至表2.22 粗鉸至參數(shù)切削深度進給量切削速度主軸轉(zhuǎn)速切削速度時間定額工序 鉆偏內(nèi)孔表2.23 鉆偏內(nèi)孔參數(shù)切削深度進給量切削速度主軸轉(zhuǎn)速切削速度時間定額，3 氣門搖臂軸支座零件專用夾具的設計為了提高勞動生產(chǎn)率，保證加工質(zhì)量，降低勞動強度，需要設計專用夾具。本夾具將用于TX217臥式鉆床，刀具為直柄麻花鉆，擴鉆，機用鉸刀。3.1 確定夾具的結構方案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詳細觀察零件圖，根據(jù)圖中零件所要求的位置尺寸，以及形位精度要求，來確定夾具的結構方案。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（560.05）mm及平行度公差0.05mm，還有孔與底面尺寸（240.03）mm以及孔與底面尺寸（490.05）mm。定位元件選擇一個長定心軸，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（560.05）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構圖如3.23.3所示。圖3.2 工序定位方案圖圖3.3 工序定位結構圖3.1.2 確定導向裝置此工序兩個孔的制作精度需求相當高，選用一次完成鉆，擴，粗鉸，精鉸等幾個的加工。圖3.4 導向裝置結構圖如圖所示，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 確定夾緊機構在機械加工工藝設計中，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構夾緊工件。如下圖所示，在定心軸上直接做出一段螺桿，裝夾工件時，先將工件定位孔裝入帶有螺母的定心軸上，實現(xiàn)定位，然后在工件與螺母之間插上開口墊圈，最后擰緊螺母壓緊工件。圖3.5 工序夾緊機構圖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 設計夾具體夾具體的設計應通盤考慮，使上述各部分通過夾具體能夠有機的聯(lián)系起來，形成一個整體。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以減少加工面積，夾具體底部設計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 在夾具裝配圖上標注尺寸、配合及技術要求圖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尺寸（550.06）mm的公差值的1/31/6；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） 標注配合尺寸：，和。4 結論到此為止，在自己三個月的努力后順利完成了氣門搖臂軸支座的機械制造工藝及其夾具設計。從一開始對機械設計制造懵懵懂懂的認識到如今了解加工工藝的國內(nèi)外現(xiàn)狀，現(xiàn)在可以對零件確定正確的方案，對工件的完美設計跟合理制造，機床設備正確的選擇，制造零件的選用和零件正確的制作有刻苦銘心的體會。開始的2個禮拜對要做的畢業(yè)設計做了好多了解，而且也有了設計的想法因此我搜查了好多關于氣門搖臂軸支座零件的加工工藝過程這方面的書跟資料跟文獻。并且對資料跟文獻進行了大量的總結跟分析，這樣可以提高我們對設計需要的知識跟資料綜合運用能力和分析解決實際問題的能力有所提高。也可以這樣講，這次畢業(yè)課程設計設計跟體現(xiàn)了我們大學四年所學的好多內(nèi)容，同時也是檢驗了我們的一種能力，也跨出了我的工程師之路的第一步。雖然本次設計我很努力去做，但還是存在一些不足：1） 我對機械設計制造的各方面理論知識還沒有十分明白，并沒有完美的實踐水平，平時對生活中身邊的產(chǎn)品沒有進行了解，不明白其中的原理，沒有去考慮產(chǎn)品的結構，精度和余量，所以設計的不是十分完美。2） 對零件熱處理方式及夾具的設計把握不準，其主要原因是對零件的了解不足，沒有在真正的實踐，而且沒有見過實體，一些細節(jié)部分沒有掌握好。3） 夾具設計是設計中特艱難的一步路，因此我以后必定會再這方面多下苦功。因此，在以后的學習工作中，我要從以上方面來提高自己，解決設計中存在的問題。學習與我們有關的知識跟技術，多多進行實踐操作，充分地利用自己的優(yōu)勢。參 考 文 獻1 崇凱.機械制造技術基礎課程設計指南.北京：化學工業(yè)出版社.2009.2 陳宏鈞.機械加工工藝設計員手冊.北京：機械工業(yè)出版社.2009.3 王先逵.機械加工工藝手冊.北京：機械工業(yè)出版社.2007.4 吳拓.機械制造工藝與機床夾具課程設計指導.20065 陳余輝.機械制造工藝與夾具.上海：上?？茖W技術出版社.2010.6 吳拓，方瓊珊.機械制造工藝與機床與夾具課程設計指導.北京：機械工業(yè)出版社2005.7 鄒青.機械制造技術基礎課程設計指導教程.北京：機械工業(yè)出版社.2004.8 吳宗澤，羅圣國.機械設計課程設計手冊M.北京：高等教育出版社，2006.9 余光國，馬俊.機床夾具設計M.重慶：重慶大學出版社，1995. 10 程緒琦.AutoCAD2008中文標準教程M.北京：電子工業(yè)出版社，2008.4.11 楊叔子.機械加工工藝師手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，2001.8.12 鄧文英.金屬工藝學 上冊M.北京：高等教育出版社，2001. 13 鄧文英.金屬工藝學 下冊M.北京：高等教育出版社，2001.14 李益民.機械制造工藝設計簡明手冊M.北京：機械工業(yè)出版社，1994.7. 15 孫麗媛 .機械制造工藝及專用夾具設計指導M.北京：冶金工業(yè)出版社，2007.16 L.Schulze,L.Li. Cooperative Coevolutionary Optimization Method for Product Family Design.17 Heng Liu,Ozalp Ozer. Managing a product family under stochastic technological changes. Int. J. Production Economics 122 (2009) 567580.18 Soon Chong Johnson Lim,Ying Liu,Wing Bun Lee. Multi-facet product information search and retrieval using semantically annotated product family ontology. Information Processing and Management 46 (2010) 479493.19 Petri Helo,Qianli Xu,Kristianto,Roger Jianxin Jiao. Product Family Design And Logistics Decision Support System.20 Taioun Kim,Hae Kyung Lee,Eun Mi Youn. Product Family Design based on Analytic Network Process.致 謝忙碌的畢業(yè)設計即將完成，在此感謝老師在設計的過程中對我的一次次耐心的指導。從中我深深的體會到了知識在生活中的作用，也深深體會到了“書到用時方恨少”的道理。使我明白了無論做什么事情都應該有充分的準備，做到心中有數(shù)，才能事半功倍。通過最近一段時間的忙碌，使我們學到了許多書本上學不到的知識，同時也鍛煉了我的獨立思考和解決問題的能力。更深刻體會到了理論與實踐相結合的重要性。要學以致用、融會貫通，才能把理論知識正確運用到實踐當中去。再者，在此過程中使我感受到頗深的還有：從老師身上看到了老師們對我們在設計的過程中出現(xiàn)的問題時那種嚴謹和一絲不茍的教者態(tài)度。在做畢業(yè)課程設計時，不論簡單的還是困難的只要我們請教老師總是細心的講解。可以這么說，從她身上可以看出我們學校的老師們的優(yōu)秀品質(zhì)。她為我們學生轉(zhuǎn)變?yōu)檎嬲纳a(chǎn)者，把好了最后一關。同時也為我們以后參加工作做出了榜樣。再次對老師的細心指導和大力幫助表示忠誠而真摯的謝意。32