【文章內(nèi)容簡介】 時，應(yīng)該對定位精度、夾緊力等進行必要的計算和分析。 ? 設(shè)計的基本要求 夾具設(shè)計的原則是經(jīng)濟和適用，它可以概括為“好用、好造、好修”這六個字，其中好用是主要的，但好用也必須以不脫離生產(chǎn)現(xiàn)場的實際制造和維修水平 為前提。具體要求為： （ 1）夾具的構(gòu)造應(yīng)與其用途和生產(chǎn)規(guī)模相適應(yīng)，正確處理好質(zhì)量、效率、方便性與經(jīng)濟性四者的關(guān)系。 （ 2）保證工件精度。 （ 3）保證使用方便，要便于裝卸、便于夾緊、便 于測量、便于觀察、便于排屑排液、便于安裝運輸，保證安全第一。 （ 4）注意結(jié)構(gòu)工藝性，對加工、裝配、檢驗和維修等問題應(yīng)通盤考慮，以降低制造成本。 畢業(yè)設(shè)計的內(nèi)容及意義 本次畢業(yè)設(shè)計是在我們學(xué)完了大學(xué)的全部基礎(chǔ)課，技術(shù)基礎(chǔ)課以及專業(yè)課之后而進行的。此次的設(shè)計是對大學(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)系實際的訓(xùn)練。其目的在于： 鞏固我們在大學(xué)里所學(xué)的知識，也是對以前所學(xué)知識的綜合性的檢驗； 加強我們查閱資料的能力，熟悉有關(guān)資料； 樹立正確的設(shè)計思想，掌握 設(shè)計方法，培養(yǎng)我們的實際工作能力； 通過對氣門搖臂軸支座的機械制造工藝設(shè)計，使我們在機械制造工藝規(guī)程設(shè)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(shù)文件及查閱技術(shù)文獻等各個方面受到一次綜合性的訓(xùn)練，初步具備設(shè)計一個中等復(fù)雜程度零件的工藝規(guī)程的能力。 能根據(jù)被加工零件的技術(shù)要求，運用夾具設(shè)計的基本原理和方法，學(xué)會擬定夾具設(shè)計方案，完成夾具結(jié)構(gòu)設(shè)計，初步具備設(shè)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。 通過零件圖，裝配圖繪制，使我們對于 AutoCAD 和 Pro/E 等繪圖軟 件的使用能得到進一步的提高。 本次設(shè)計的主要內(nèi)容為： 河北工程大學(xué) 科信學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 7 首先，手工繪制氣門搖臂軸支座的二維零件圖，然后根據(jù)圖紙的技術(shù)要求等確定生產(chǎn)類型，經(jīng)分析本次設(shè)計的零件年產(chǎn)量為 60000 件，屬大量生產(chǎn)； 其次，進行工藝分析，確定毛坯類型和制造方法，氣門搖臂軸支座的材料為 45 號鋼，擬采用以鍛造的形式進行毛坯的制造，運用 AutoCAD 軟件繪制氣門搖臂支座的二維毛坯圖，并確定零件的機械加工工藝路線，完成機械加工工序設(shè)計，進行必要的經(jīng)濟分析； 最后，對某道加工工序進行夾具裝配圖及主要零件圖的設(shè)計。 河北工程大學(xué) 科信學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 8 第 2 章 氣門搖臂支座的機械加工工藝規(guī)程設(shè)計 零件的工藝分析及生產(chǎn)類型的確定 零件的作用 本設(shè)計所設(shè)計的零件是柴油機中搖臂結(jié)合部的氣門搖臂，它是柴油機上氣門控制系統(tǒng)的一個重要零件。在內(nèi)燃機中，每個氣缸配備兩個搖臂，搖臂穿于軸上，起作用在于：曲軸的旋轉(zhuǎn)推動推桿上下運動，推桿推動軸上的搖臂做有規(guī)律的擺動，從而推動氣門的開啟與關(guān)閉，實現(xiàn)發(fā)動機的做功沖程。頂端的小孔用來注油，潤滑搖臂與軸的配合面，延長零件的使用壽命。其各部分尺寸在零件圖中做詳細標注。 零件的工藝 分析 零件的材料為 45 鋼，該材料具有較高的機械強度，耐磨性，耐熱性和減震性能。該零件的主要加工表面為 mmH726 ）（ ?? 孔、 H51M10 ?? 的螺紋孔以及 ，它們相互間有一定的位置要求。現(xiàn)分析如下： （ 1）以 mmH726 ）（ ?? 孔為基準加工孔兩端面保證垂直度為 ；加工圓弧面保證平行度為 ；加工小平面保證垂直度為 。 （ 2）以垂直 mmH726 ）（ ?? 孔、 H51M10 ?? 螺紋孔為基準銑削 mmH726 ）（ ?? 孔前后兩端面，保證其對稱度為 。 由以上分析可知，對于 H51M10 ?? 螺紋孔以及 ，可以借助專用夾具加工表面，并且保證它們之間的位置精度要求。 確定零件的生產(chǎn)類型 零件的生產(chǎn)類型是指企業(yè)（或車間、工段、班組、工作地等）生產(chǎn)專業(yè)化程度的分類，它對工藝規(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)品特征來確定的。生產(chǎn)綱領(lǐng)是指企業(yè)在計劃期內(nèi)應(yīng)當生產(chǎn)的產(chǎn)品產(chǎn)量和進度計劃。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 可按下式計算： 河北工程大學(xué) 科信學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 9 )%)(1%Q n ( 1N ?? ??? 式中 N——— 零件的年產(chǎn)量（件 /年） Q——— 產(chǎn)品的年產(chǎn)量（臺 /年） n——— 每臺產(chǎn)品中，該零件的數(shù)量（件 /臺） α %—— 備品的百分率（一般取 2%～ 4%） β %—— 廢品的百 分率（一般取 %～ %） 根據(jù)上式就可以計算求得出零件的年生產(chǎn)綱領(lǐng)，再通過查表，就能確定該零件的生產(chǎn)類型。 根據(jù)本零件的設(shè)計要求， Q=10000 臺， n=6 件 /臺，分別取備品率和廢品率 3%和 %，將數(shù)據(jù)代入生產(chǎn)綱領(lǐng)計算公式得出 N=62109 件 /年，且零件質(zhì)量小于 100kg ,根據(jù)《金屬機械加工工藝人員手冊》第四版，第十七章表 175（ 1192 頁）可知該零件為輕型零件，本設(shè)計零件 —— 氣門搖臂軸支座的的生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。 選擇毛坯種類，繪制毛坯圖 選擇毛坯種類 機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，同種毛坯又可能有不同的制造方法。提高毛坯的制造質(zhì)量，可以減少機械加工勞動量，降低機械加工成本，但往往會增加毛坯的制造成本。所以，選擇毛坯的制造方法一般應(yīng)該考慮以下幾個因素： 材料的工藝性能以及零件對材料組織和性能的要求 材料的工藝性能在很大程度上決定著毛坯的種類和制造方法。例如，鑄鐵和青銅不能鍛造，只能選鑄件；鋼制零件的形狀復(fù)雜，機械性能要求不高時，可用鑄鋼件，機械性能高，宜選用鍛件毛坯；零件的形狀若不復(fù)雜，且機械性能要求不高時，可用棒 料。鑄鐵質(zhì)零件采用鑄造毛坯。 毛坯的結(jié)構(gòu)形狀和外形尺寸以及精度要求 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)。例如，對于階梯軸類零件，當各臺階直徑相差不太大時，可用棒料；若相差較大，則宜采用鍛件毛坯。形狀復(fù)雜和薄避的毛坯，一般不應(yīng)采用金屬型鑄造；尺寸較大的毛坯，通常不采用模鍛、壓鑄和精鑄，多數(shù)采用砂型鑄造、自由鍛造及焊接等方法制造毛坯。 零件生產(chǎn)綱領(lǐng)的大小 河北工程大學(xué) 科信學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 10 生產(chǎn)綱領(lǐng)在很大程度上決定了采用某種毛坯制造方法，只有毛坯的制造方法與零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)相適應(yīng)，才能獲得最佳的經(jīng)濟效益。 生產(chǎn)綱領(lǐng)小時，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。生產(chǎn)綱領(lǐng)大時，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。此時雖然一次投資較大，但增加的毛坯制造費用可由減少材料消耗及機械加工費用的減少來補償。 現(xiàn)場的生產(chǎn)條件 這里主要考慮現(xiàn)場的毛坯制造的實際工藝水平、設(shè)備狀況以及外協(xié)的可能性和經(jīng)濟性，但同時也要考慮因生產(chǎn)發(fā)展而采用較先進的毛坯制造方法。 根據(jù)上述內(nèi)容的幾個方面來分析本零件，由前述零件的作用分析中可知，該零件主要起支撐作用，且長時間與凸輪軸接觸，磨損是該零件的 主要失效形式，因此零件材料選擇45 號鋼。首先分析 45 號鋼的材料性能， 45號鋼為優(yōu)質(zhì)碳素結(jié)構(gòu)鋼，廣泛用于機械制造，屬中碳鋼，具有很好的鍛造性能，其機械性能良好，有良好的切削性能和機械強度，常用于負荷較高的耐磨零件，故本零件毛坯可選用鍛造的方法；其次，觀察圖紙可知，本設(shè)計零件的最大尺寸小于 100mm，其尺寸并不大，而且零件形狀也不復(fù)雜，屬于簡單零件，除了幾個需要加工的表面外，零件的其它表面粗糙度都是以不去除材料的方法獲得的；再者，考慮到前述已經(jīng)確定零件的生產(chǎn)類型為大量生產(chǎn)。因此，若既要保證其他不進行機械加工的表 面精度，又要保證零件獲得高的機械強度和耐磨性能，同時考慮經(jīng)濟效益，調(diào)高產(chǎn)品生產(chǎn)率，則可以采用模型鍛造，而較大的生產(chǎn)批量可以彌補毛坯鍛造費用。綜上所述，本零件的毛坯種類以模型鍛造的方法獲得。 確定毛坯尺寸及機械加工總余量 確定分模位置 確定分模位置最基本的原則是保證鍛件形狀盡可能與零件形狀相同，使鍛件容易從鍛模中型槽中取出。因此，鍛件的側(cè)表面不得有內(nèi)凹的形狀，并且使模膛的寬度大而深度小。鍛模分模位置應(yīng)選在具有最大水平投影尺寸的位置上，應(yīng)使飛邊能切除干凈，不產(chǎn)生飛刺。對金屬流線有要求的鍛 件，應(yīng)保證鍛件有最好的纖維分布。根據(jù)氣門搖臂支座的零件形狀，采用前后對稱的直線分型模。 確定機械加工余量，毛坯尺寸和公差 鋼制模鍛件的公差及機械加工余量按 GB/T123622021 確定。要確定鍛件毛坯的尺寸公差及機械加工余量，應(yīng)先確定如下各項因素： 河北工程大學(xué) 科信學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 11 （ 1）鍛件公差等級 鍛件公差等級由該零件的功用和技術(shù)要求，確定其鍛件公差等級為普通級。 （ 2）鍛件質(zhì)量 fm 根據(jù)零件成品質(zhì)量 ,估算鍛件質(zhì)量為 fm 為 。 （ 3）鍛件形狀復(fù)雜系數(shù) S 由《金屬機械加工工藝人員手冊》第 955 頁查得鍛件的形狀復(fù)雜系數(shù) NfmmS? 式中 fm —— 鍛件質(zhì)量 Nm —— 鍛件外廓包容體質(zhì)量 該鍛件采用圓形鍛件，假設(shè)其最大值為 mm50? ，長 92mm ,則由《金屬機械加工工藝人員手冊》查得： 622f ??????? ???? hd 故鍛件形狀的復(fù)雜系數(shù) 為 Nf ??? 由于 介于 和 之間，故該零件的形狀復(fù)雜系數(shù) S 屬于 3S 級。 （ 4）鍛件的材質(zhì)系數(shù) M 由于該零件材料為 45 號鋼，是碳的質(zhì)量分數(shù)小于 %的碳素鋼，故該鍛件的材質(zhì)系數(shù)屬于 1M 級。 確定機械加工余量 根據(jù)鍛件質(zhì)量，零件表面粗糙度，形狀復(fù)雜系數(shù)查《金屬機械加工工藝人員手冊》表1225，由此查得單邊余量在 厚度方向為 ~ ，水平方向也為 ~ 。即鍛件各處直徑的單面余量為 ~ ，各軸向尺寸的單面余量亦為 ~ 。 確定毛坯尺寸 上述查得的加工余量適用于機械加工表面粗糙度 ?? 。 ?? 的表面，余量要適當增大。分析本零件， ）（ ?? 孔內(nèi)表面精度要求較高，查《金屬機械加工工藝人員手冊》表 434可知，該孔的精度等級為 IT7，對應(yīng)的表面粗糙度為 ? 。 圓弧端面需要經(jīng)過拋光處理，查《機械制造技術(shù)基礎(chǔ)課程設(shè)計指南》表 514 可知，拋光處理后，圓弧端面的精度等級為 IT8IT6～ ，對應(yīng)表面粗糙度為 mR a 0 .2mR a 0 .0 2 5 ?? ～ 。而本零件需要進行機械加工的表面有 H51M10? 螺紋孔及其上下端面， ）（ ?? 孔及其前后端面， ? 油孔。雖然 ）（ ?? 孔表面粗糙度小于 ? ，余量要適當加大，但河北工程大學(xué) 科信學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 12 由于其它需要加工的大部分表面都需經(jīng)過粗加工和半精加工，因此余量要適當放大，這里為了機械加工方便，除孔以外的加工表面，將總的加工余量統(tǒng)一為一個值。其中 H51M10?螺紋孔、 ）（ ?? 孔、 ? 油孔不在鍛造時獲得，而由后期機械加工獲得。其它表面的尺寸精度由鍛造模具即可保證其精度，無需機械加工。毛坯尺寸公差依據(jù)鍛件質(zhì)量、材質(zhì)系數(shù)、形狀復(fù)雜系數(shù)，由《金屬機械加工工藝人員手冊》表 1216，表 1218中查得。 綜上所述，鍛件毛坯尺寸見表 21。 表 21 氣門搖臂支座毛坯 （鍛件）尺寸 加工表面 基本尺寸 鍛件尺寸公差 機械加工 總余量 鍛件尺寸 依據(jù) 螺紋孔上下端面 17mm 4mm mm21 ?? 表 1216 ）（ ?? 孔前后端面 29mm 4mm mm33 ?? 表 1218 圓弧端面 2mm ?? 表 1216 設(shè)計毛坯圖 （ 1） 確定圓角半徑 由氣門搖臂零件圖可確定鍛件的圓角半徑為 R=3mm。 （ 2）確定拔模斜度 本零件的鍛件模鍛斜度按《金屬機械加工工藝人員手冊》表 1223確定。查表取其模鍛斜度為 3176。 （ 3）確定毛坯的熱處理方式 鋼制氣門搖臂支座毛坯經(jīng) 鍛造后應(yīng)安排正火，以消除殘余的鍛造應(yīng)力，并使不均勻的金相組織通過重新結(jié)晶而得到細化、勻的金相組織，從而改善加工性能。 河北工程大學(xué) 科信學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計 13 繪制毛坯圖 選擇加工方法，制定工藝路線 定位基準的選擇在工藝在工藝規(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。 定位基準分為粗基準和精基準，用毛坯上未經(jīng)加工的表面作為定位基準稱為粗基準。使用經(jīng)過機械加工的表面作為定位基準稱為精基準。在制定工藝規(guī)程時，先進行精基準的選擇，保證各加工表面按圖紙加工出來，再考慮用什么樣的粗基準來加工精基準。 粗基準的選擇原則 粗基準的選擇遵循如下原則： （ 1）選擇加工余量小的、較準確的、表面質(zhì)量好的、面積較大的毛面作為粗基準，不應(yīng)選擇有毛刺的分型面等作為基準。 （ 2）選擇重要表面作為粗基準，因為重要表面一般都要求余量均勻。 （ 3）選不加工的表面作為粗基準，這樣可以保證加工表面和不加工表面之間的相對位置要求，