气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计毕业设计(编辑修改稿)

气门摇臂轴支座的机械加工工艺及夹具设计毕业设计(编辑修改稿)内容摘要：

废气涡轮增压并提高增压度、进一步轻量化、高速化、低噪声和低污染，也是柴油机的重要发展方向。 而日本的雅马哈公司在这方面技术已经 很成熟，其最轻的产品只有 29千克，但确有强劲的输出功率以及出色的静音效果，卓越的环保设计，简便的操作性能。 5 机械加工工艺 相关知识 1. 机械加工工艺基础知识 气门摇臂轴支座机械加工工艺规程的制订 (1) 根据零件图和产品装配图，对零件进行工艺分析 ， 在对气门摇臂周支座进行工艺规程设计时，应掌握该零件在部件或总成中的位置、公用以及部件或总成对该零件提出的技术要求，明确零件的主要工作表面，以便在拟定工艺规程过程中采取措施予以保证 掌握零件的结构形状、材料、硬度及热处理等情况，了解该零件的 主要工艺特点，形成工艺规程设计的总体构想。 分析零件上有哪些表面需要加工，以及各加工表面的尺寸精度、形状精度、位置精度、表面粗糙度及热处理等方面的技术要求；明确哪些表面是主要加工表面，以便在选择表面加工方法及拟定工艺路线时重点考虑；对全部技术要求应进行归纳整理。 (2) 计算零件的生产纲领，确定生产类型 根据零件图查表可知，气门摇臂轴支座为轻型零件，根据生产要求将确定该零件为大批量生产。 (3) 确定毛坯种类和制造方法 机械加工中毛坯种类有很多种，如铸件、锻件、型材、挤压件、冲压件及焊接 组合件等。 根据气门摇臂轴支座零件图所选择的材料，气门摇臂轴支座零件加工工程中应达到的技术指标和加工特点，零件生产的经济性，如何选择合适的毛坯种类也是设计重点。 其次，如何选择毛坯制造方法也是设计中必不可少的环节，一般地，选择毛坯的制造方法应考虑一下几个方面因素：a、材料的工艺性能； b、毛坯尺寸、形状和精度要求； c、零件生产纲领； d、采用新型材料、新工艺、新技术的可能性。 (4) 确定毛坯尺寸和公差 如何确定毛坯尺寸，也就是如何确定加工余量，对确保加工质量、提高生产率和降低成本都有重要的意义。 余量不能 确定过大或是过小，所以应当选择合适的方法来确定加工余量，保证零件加工各项尺寸及技术指标。 同时，选择合适的尺寸公差对零件加工和零件生产的经济型也有很大的影响。 (5) 拟定工艺路线 6 拟定工艺路线包括：定位基准的选择；各表面加工方法的确定；加工阶段的划分；工序集中程度的确定；工序顺序的安排。 这也将是气门摇臂轴支座机械加工工艺规程设计制定的重点 (6) 确定各个工序的加工余量，计算工序尺寸及公差 (7) 选择各个工序的机床设备及刀具、量具等工艺装备 (8) 确定各个工序的切削用量和时间定额 (9) 编制工艺文件 夹具的设计与作用 1. 夹具的基础知识 在机械制造的各个加工工艺工程中，必须使工件在工艺系统中处于正确的位置，以保证加工质量，并 提高生产效率。 把为了使工件处于正确位置上所使用的各种工艺装备，称 为夹具。 如检验夹具、焊接夹具、装配夹具等。 在机床上对工件进行切削加工时，为了保证加工精度，必须正确地安放工件，使工件相对于刀具和机床占有正确的位置，这一过程称为 “定位 ”。 为了保护这个正确围着在加工过程中稳定不变，应该对工件施加一定的夹紧力，这个过程称为 “夹紧 ”。 这两个过 程总称为 “安装 ”。 在机床上实现安装人物的工艺装备，就是 “机床夹具 ”。 机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广泛的是通用夹具，如车床上用的三爪卡盘和铣床上用的平口虎钳等。 这类夹具的规格尺寸已经标准化，由专业厂进行生产。 而用于批量生产，专门为工件某加工工序服务的专用夹具，则必须由各个制造厂自行设计制造。 由于专用夹具的设计制造在很大程度上影响加工质量、生产率、劳动条件和生产成本，因此，他是各机械制造厂新产品投资、老产品改进和工艺更新中的一项重要生产技术准备工作，也是每一个从事机械加工工艺的技术人 员必须掌握的基础知识。 2. 夹具的作用 ： (1) 保证工件的加工精度，稳定产品质量 夹具在机械加工中的基本作用就是保证工件的相对位置精度。 由于 7 采用了能直接定位的夹具，因此，可以准确地确定工件相对于道具和机床切削成形运动中的相互位置关系，不受或者少受各种主观因素的影响，可以稳定可靠地保证加工质量。 (2) 提高劳动生产率和降低加工成本 提高劳动生产率，降低单件时间定额的主要技术措施是增大切削用量和压缩辅助时间。 采用机床夹具，既可以提高工件加工时的刚度，有利于采用较大的切削用量， 又可以省去划线找正等工作，使安装工作的辅助工时大大减小，因此能显著地提高劳动生产率和降低成本。 (3) 改善工人劳动条件 采用夹具后，工件的装卸显然比不用夹具方便、省力、安全。 使用专用夹具安装工件，定位方便、迅速，夹紧可采用增力、机动等装置，因此可以减轻工人的劳动强度。 还可设计保护装置，确保操作者安全。 (4) 在流水线生产中，便于平衡生产节拍 3. 机床夹具的 分类 (1) 专用夹具 专用夹具是针对某一种工件的一定工序而专门设计的。 因为不需要考虑通用性，所以夹具可以设计得结构紧凑、 操作方便。 还可以按需要采用各种省力机构、动力装置、分度装置等。 因此，此类夹具可以保证较高的加工精度和劳动生产率，这类夹具也是本课程研究的主要对象。 (2) 可调式夹具 可调式夹具的特点是：加工完一种零件后，通过调整或更换夹具中的个别元件，即可加工形状相似、尺寸和加工相近的多种零件。 可调式夹具又可以分为通用可调夹具和专用可调夹具。 通用可调夹具如滑柱式钻模等，使用范围较大。 专门化可调夹具常称为成组夹具，通常配合成组技术，用于装夹和加工一组结构与工艺相似的工件。 因为这类夹具是在专门夹具基础上 少量更换或调整夹具元件，因此，只能到达有限目标的通用化。 即使这样，也极大提高了专用夹具在多品种、中小批量生产中使用的经济性。 (3) 专门化拼装夹具 专门化拼装夹具是针对其工件的特定工序加工要求，由实现制造好的通用性较强的标准化元件和部件拼装组成。 从这个特点来看，这类夹具具有很大的通用性，但同时又是为某一种特定工序而专门拼装的夹具。 因此，这类夹具又具有专门夹具的优点。 8 (4) 自动化生产用夹具 自动化生产用夹具是自动线上所使用的夹具。 基本上分为两类：一类是固定式夹具，它与一般专用夹具相似；一类是随行 夹具，它除了具有一般家具所担负的安装工件任务外，还担负着沿自动线输送工件的任务，即使工件从一个工位移动到下一个工位。 故称为 “随行夹具 ”。 属于自动化生产夹具的还有数控机床夹具。 4. 夹具设计的特点和基本要求 1) 夹具设计的特点 (1) 针对性强，设计人员必须全面掌握工艺和生产现场的实际情况。 专用夹具是为某零件的某工序设计的，设计人员必须全面了解和掌握产品零件的要求，工艺工程的安排以及所使用的机床、刀具的具体情况才可能提出合理可行的最佳方案，确定最合理的定位、夹紧装置。 (2) 保证加工质量和劳 动生产率是夹具设计的两项主要任务，而保证加工质量又是第一位的。 因此，设计时应重点把握定位方案的确定和精度分析这两道关。 对于制造精度要求不高的零件，其夹具设计应该重点保证提高劳动生产率和改善劳动条件两方面。 (3) 夹紧机构对整个夹具结构起决定性作用。 夹紧装置的结构形式和种类很多，选用的灵活性很大，特别是夹紧装置中传动机构的设计对夹具结构的影响最大。 因此，在同样能保证工序要求的情况下，每个人设计的结构可能不太相同。 而不同复杂程度的家具在不同的生产规模条件下其经济效果也不一样，设计人员必须使自己的设计与生产规 模相适应，不可片面追求高精度而忽视了经济性。 (4) 夹具的制造多属于单件生产，因此，设计时应考虑采用组合加工，修配和调整等措施来保证夹具的制造精度，尽可能地考虑设置修配和调整环节，而不能只依靠用完全互换的办法保证制造精度。 (5) 设计周期短，一般不进行强度刚度计算。 夹具设计是直接为产品生产服务的生产技术准备工作，其设计周期要求短，因此设计时多采用参照法或是凭经验确定的办法来保证受力件的强度和刚度，通常不进行详细计算，有时采用简便公式或用图表做为设计参考。 但是应注意，在设计一些具有较高精度的夹具时，应 该对定位精度、夹紧力等进行必要的计算和分析。 2) 设计的基本要求 夹具设计的原则是经济和好用，它可以概括为 “好用、好造、好修 ” 9 这六个字，其中好用主要的，但好用也必须以不脱离生产现场的实际制造和维修水平为前提。 具体要求为： (1) 夹具的构造应与其用途和生产规模相适应，正确处理好质量、效率、方便性与经济性四者的关系。 (2) 保证工件精度。 (3) 保证使用方便，要便于装卸、便于夹紧、便于测量、便于观察、便于排屑排液、便于安装运输，保证安全第一。 (4) 注意结构工艺性 ,对加工、装配、检验 和维修等问题应通盘考虑，以降低制造成本。 10 第 2 章 气门摇臂轴支座的机械加工工艺规程设计 零件的工艺分析及生产类型的确定 零件的作用 本设计所设计的零件是 1105柴油机中摇臂结合部的气门摇臂轴支座，它是柴油机上气门控制系统的一个重要零件。 18 的孔用来装配摇臂轴，轴的两端各安装一进、排气气门摇臂。 16 的孔内装一个减压轴，用于降低汽缸内压力，便于启动柴油机。 两孔间距 56mm，可以保证减压轴在摇臂上打开气门，实现减压。 两孔要求的表面粗糙度和位置精度较高，工作时会和轴相配合工作，起到支撑的作用， 11 的孔用 M10 的螺杆与汽缸盖相连， 3 的孔用来排油，各部分尺寸零件图中 11 中详细标注。 零件的工艺分析 通过对气门摇臂轴支座零件图的重新绘制，知原图样的视图正确、完整，尺寸、公差以及技术要求齐全。 通过对零件图的详细审阅，该零件的基本工艺状况已经大致掌握。 主要工艺状况如下叙述 ： 零件的材料为 HT200，灰铸铁的生产工艺简单，铸造性能优良，但是塑性较差、脆性较高、不适合磨削，而且加工面主要集中在平面加工和孔的加工。 根据对零件图 11 的分析，该零件需要加工的表面以及加工表面之间的位置要求如下： 1． 22 外圆的上端面以及与此孔相通的 11 通孔，粗糙度均为 ； 2. 36mm下端面，根据零件的总体加工特性， 36mm为整个机械加工过程中主要的基准面，粗糙度为 ，因此在制定加工方案的时候应当 首先将此面加工出来； 3. 28 外圆的前后端面，粗糙度为 ；前后端面倒 451 的角，粗糙度为 ；以及 18 的通孔，在这里由于 18 通孔所要求的精度较高，因 11 此该孔的的加工是一个难点，其所要求的表面粗糙度为 ，且该孔的轴线与 36mm 下端面的平行度为 ，且该孔的轴线圆跳动公差为 需要选择适当的加工方法来达到此孔加工的技术 要求。 4. 26 的前后端面，粗糙度为 ；前后端面倒 451 的角，粗糙度为 ；以及 16 的通孔， 16 的通孔同样也是本零件加工一个比较重要的部分，观察零件图就可以知道， 16 的孔要求的表面粗糙度和位置精度和 18 的通孔一样都是比较高的， 16 的通孔表面粗糙度为 ，孔的轴线与 36mm的地面的平行度为 ； 通过上面零件的分析可知， 36mm 下端面和 22 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来达到要求，而且这两个面也是整个加工工程中主要的定位基准面，因此可以粗加工或者半精加工出这两个面而达到精度要求，再以此作为基准采用专用夹具来对其他表面进行加工，并且能够更好的保证其他表面的位置精度要求。 总的看来，该零件并没有复杂的加工曲面，属于较为简单的零件，所以根据 各加工表面的技术要求采用常规的加工工艺均可保证，简单的工艺路线安排如下：将零件定位夹紧，加工出36mm下端面以及 22 上端面，并钻出 11 的通孔，然后再以这先加工出来的几个表面为基准定位，加工出 28 和 26 的外圆端面，并钻出 1618  和 这两个精度要求比较高的 孔 ，最后翻转零件，深孔加工出 3 的斜油孔。 确定零件的生产类型 零件的生产类型是指企业（或车间、工段、班组、工作地等）生产专业化程度的分类，它对工艺规程的制订具有决定性的影响。 生产类型一般可分为大量生产、成批生产和单件生产三种类型，不同的生产类型由着完全不同的工艺特征。 零件的生产类型是按零件的年生产纲领和产品特征来确定的。 生产纲领是指企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。 年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品年产量。 零件的生产纲领 N 可按 文献 [10]中表 （ 11）计算： ( 1 % ) ( 1 % ) ( 1 1 )N Q m a b    12 式中 N——零件的生产纲领 Q——产品的年产量 (台 /每年 ) m——每台产品年产中该零件的数量 (件 /台、辆 ) a%——备品率，一般取 2%— 4% b%——废品率，一般取 %— % 根据本零件的设计要求， Q=1。