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本科學(xué)生畢業(yè)設(shè)計(jì)
進(jìn)氣歧管工藝編制與典型工序夾具設(shè)計(jì)
院系名稱(chēng)： 汽車(chē)與交通工程學(xué)院
專(zhuān)業(yè)班級(jí)： 車(chē)輛工程B07-2班
學(xué)生姓名： 尚福亮
指導(dǎo)教師： 張德生
職 稱(chēng)： 副教授
黑 龍 江 工 程 學(xué) 院
二○一一年六月
The Graduation Design for Bachelor's Degree
The Intake Manifold Technology Preparation and Typical Procedure Fixture Design
Candidate：Shang Fuliang
Specialty：Vehicle Engineering
Class：B07-2
Supervisor：Associate professor. Zhang Dengsheng
Heilongjiang Institute of Technology
2011-06·Harbin
黑龍江工程學(xué)院本科生畢業(yè)設(shè)計(jì)
摘 要
汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)屬于汽車(chē)的核心部件，而進(jìn)氣歧管又屬于發(fā)動(dòng)機(jī)的主要部件，影響著汽車(chē)性能參數(shù)中的功率、耗油量、轉(zhuǎn)矩等。因此，進(jìn)氣歧管性能質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)乃至整車(chē)性能，正因?yàn)檫@樣，進(jìn)氣歧管質(zhì)量的提高，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車(chē)整體質(zhì)量的提高有著積極的意義。
本文設(shè)計(jì)研究了進(jìn)氣歧管的建模及夾具設(shè)計(jì)，其目的主要是基于對(duì)工藝分析、工藝規(guī)程設(shè)計(jì)、工藝路線設(shè)計(jì)、夾具設(shè)計(jì)、機(jī)械設(shè)計(jì)、AutoCAD、ProE等知識(shí)的熟練運(yùn)用和掌握，同時(shí)運(yùn)用材料力學(xué)、金屬切削等學(xué)科知識(shí)，對(duì)進(jìn)氣歧管夾具進(jìn)行設(shè)計(jì)，并利用ProE建立進(jìn)氣歧管及夾具的三維模型，使用AutoCAD繪制裝配圖和零件圖等內(nèi)容。首先，本文將概述進(jìn)氣歧管的現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，介紹進(jìn)氣歧管領(lǐng)域的最新發(fā)展?fàn)顩r。其次，對(duì)進(jìn)氣歧管的建模的目的及意義做了簡(jiǎn)要的闡述。再次，對(duì)進(jìn)氣歧管的加工工序的加工做了詳細(xì)的設(shè)計(jì)及計(jì)算。最后，本文將闡述進(jìn)氣歧管夾具的設(shè)計(jì)過(guò)程。
關(guān)鍵詞：進(jìn)氣歧管；三維建模；夾具；工藝規(guī)程；設(shè)計(jì)
ABSTRACT
Automobile engine belongs to the core components of automobile , however, the intake manifold belongs to the major part of engine, it can affect the automobile performance parameters such as the power, fuel consumption, torque and so on. Therefore, the intake manifold performance quality is good or bad,it relates directly to the engine and vehicle performance, and because of that improving the quality of the intake manifold has a positive meaning to the engine and automobile performance parameters.
This article studied the intake manifold design modeling and fixture design, its purpose is mainly based on process analysis, Process planning design ,process route planning,fixture design,autocad, proe and so on using and mastering, and use the mechanics of materials, metal cutting discipline knowledge designed the intake manifold fixture, and use proe establishing intake manifold and fixture 3d model, autocad software drawing assembling drawings and parts drawings, etc. First, this article will outline the intake manifold current situation and trend of development , introduces the latest development. Secondly, the modeling of the intake manifold of purpose and meaning makes some brief elaboration. Again, for the intake manifold processes of processing do a detailed design and calculation. Finally, this article describes the intake manifold fixture design process.
Key words: The intake manifold; 3d modeling; Fixture; Technical schedule ; Design;
II
目 錄
摘要 I
Abstract II
第1章 緒論 1
1.1進(jìn)氣歧管的概述 1
1.2進(jìn)氣歧管材料研究狀況、發(fā)展趨勢(shì)及成果 1
1.3進(jìn)氣歧管工藝編制與夾具設(shè)計(jì)目的和意義 2
1.4進(jìn)氣歧管工藝編制與夾具設(shè)計(jì)的內(nèi)容 2
第2章 零件的分析和工藝編制 3
2.1零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)及類(lèi)型 3
2.2 零件的功能 3
2.3 零件的工藝性分析 3
2.4 確定毛坯制造形式 4
2.5 基準(zhǔn)面的選擇 4
2.2.1粗基準(zhǔn)的選擇 4
2.2.2精基準(zhǔn)的選擇 5
2.6 制定工藝路線 5
2.7典型工序機(jī)械加工余量確定 6
2.8 選擇加工設(shè)備 7
2.9 典型工序的切削用量和工時(shí)的確定 8
2.9.1 工序10,30切削用量和工時(shí) 8
2.9.2 工序50，60切削用量和工時(shí) 11
2.9.3 工序20切削用量和工時(shí) 12
2.9.4 工序70切削用量和工時(shí) 13
2.9.5 工序100 切削用量和工時(shí) 14
2.10 本章小結(jié) 18
第3章 二維夾具體的設(shè)計(jì) 19
3.1 機(jī)床夾具及其設(shè)計(jì)理論 19
3.1.1 機(jī)床夾具 19
3.1.2 夾具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論 19
3.1.3 定位原理 19
3.1.4 夾緊原理 20
3.2 銑削零件上平面的夾具設(shè)計(jì) 21
3.2.1 問(wèn)題的提出及定位方案的確定 21
3.2.2 夾具體的組成 21
3.2.3 夾緊力的確定 22
3.2.4 定位誤差分析 22
3.2.5 繪制夾具體 23
3.3 鉆削頂孔的夾具設(shè)計(jì) 23
3.3.1 問(wèn)題的提出及定位方案的確定 23
3.3.2 夾具體的組成 23
3.3.3 夾具力的確定 24
3.3.4 定位誤差分析 24
3.3.5 繪制夾具體 24
3.4 本章小結(jié) 24
第4章 三維ProE進(jìn)氣歧管及夾具體設(shè)計(jì) 25
4.1 ProE的優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn) 25
4.2 進(jìn)氣歧管三維建模 26
4.3 進(jìn)氣歧管夾具的三維建模 27
4.3.1 銑削平面三維夾具設(shè)計(jì) 27
4.3.2 鉆削頂孔三維夾具設(shè)計(jì) 27
4.4 本章小結(jié) 28
結(jié)論 29
參考文獻(xiàn) 30
致謝 31
附錄 32
第1章 緒 論
1.1 進(jìn)氣歧管的概述
進(jìn)氣歧管位于節(jié)氣門(mén)與引擎進(jìn)氣門(mén)之間，之所以稱(chēng)為歧管，是因?yàn)榭諝膺M(jìn)入節(jié)氣門(mén)后，經(jīng)過(guò)歧管緩沖后，空氣流道就在此分歧了，對(duì)應(yīng)引擎汽缸的數(shù)量，如四缸引擎就有四道，五缸引擎則有五道，將空氣分別導(dǎo)入各汽缸中。進(jìn)氣歧管是發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)最重要的部件，進(jìn)氣系統(tǒng)決定著發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣效率和各缸充氣均勻性，對(duì)整機(jī)性能均有非常大的影響。進(jìn)氣歧管是形狀復(fù)雜的中空制品。它承受氣缸蓋燃燒室燃料燃燒傳遞的熱和振動(dòng)。進(jìn)氣歧管的設(shè)計(jì)也是大有學(xué)問(wèn)的，為了引擎每一汽缸的燃燒狀況相同，每一缸的歧管長(zhǎng)度和彎曲度都要盡可能的相同。由于引擎是由四個(gè)行程來(lái)完成運(yùn)轉(zhuǎn)程序，所以引擎每一缸會(huì)以脈沖方式進(jìn)氣，依據(jù)經(jīng)驗(yàn)，較長(zhǎng)的歧管適合低轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)，而較短的歧管則適合高轉(zhuǎn)速運(yùn)轉(zhuǎn)。所以有些車(chē)型會(huì)采用可變長(zhǎng)度進(jìn)氣歧管，或連續(xù)可變長(zhǎng)度進(jìn)氣歧管，使引擎在各轉(zhuǎn)速域都能發(fā)揮較佳的性能。
1.2 進(jìn)氣歧管材料研究狀況、發(fā)展趨勢(shì)及成果
由于進(jìn)氣歧管性能質(zhì)量的好壞，直接關(guān)系到發(fā)動(dòng)機(jī)乃至整車(chē)性能，正因?yàn)檫@樣，進(jìn)氣歧管質(zhì)量的提高，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)和汽車(chē)整體質(zhì)量的提高有著積極的意義。同時(shí)汽車(chē)的價(jià)格競(jìng)爭(zhēng)很激烈，物美價(jià)量的汽車(chē)更能夠滿足用戶的要求。為了達(dá)到這些多元化的要求，發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)零部件的小型、輕量化、低成本就勢(shì)在必行。
目前，大量應(yīng)用于進(jìn)氣歧管的輕質(zhì)材料主要為鋁﹑鎂，其加工方法和工藝也比較成熟。而近年來(lái)，在輕量化技術(shù)的發(fā)展過(guò)程中，塑料也越來(lái)越受青睞，其用于進(jìn)氣歧管已經(jīng)成為當(dāng)今研究的熱點(diǎn)，并將成為未來(lái)的發(fā)展趨勢(shì)。國(guó)外在上個(gè)世紀(jì)80年代就已經(jīng)開(kāi)始應(yīng)用塑料制造進(jìn)氣歧管，因此在這方面的技術(shù)十分成熟，并早已大量使用塑料進(jìn)氣歧管取代傳統(tǒng)的合金進(jìn)氣歧管。國(guó)內(nèi)僅有少數(shù)公司雖在研制塑料進(jìn)氣歧管，但到目前為止尚不能進(jìn)行大批量的生產(chǎn)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能滿足國(guó)內(nèi)汽車(chē)生產(chǎn)廠的需要，因此國(guó)內(nèi)目前仍大量使用鋁﹑鎂合金進(jìn)氣歧管，并不斷對(duì)其生產(chǎn)加工工藝不斷進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)。國(guó)內(nèi)目前對(duì)進(jìn)氣歧管工藝的研究多為它的鑄造工藝，對(duì)進(jìn)氣歧管的機(jī)械加工工藝少有研究。
1.3 進(jìn)氣歧管工藝編制與夾具設(shè)計(jì)的目的和意義
由于發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管的工藝編制與夾具設(shè)計(jì)的不透明性，所以本設(shè)計(jì)要依據(jù)車(chē)輛上其他相似零件的工藝規(guī)程，選擇相似的夾具對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)，計(jì)算相關(guān)參數(shù)，確定夾緊裝置﹑夾緊力。
微型及普及型汽車(chē)在我國(guó)有很大市場(chǎng)，從0.9L到1.6L，價(jià)格適合我國(guó)國(guó)情,適合正在發(fā)展的中國(guó)的現(xiàn)況。進(jìn)氣歧管是發(fā)動(dòng)機(jī)重要零件之一，隨著現(xiàn)在設(shè)計(jì)加工制造技術(shù)的發(fā)展，進(jìn)氣歧管的材料及加工手段等也在不斷發(fā)展，確定加工工藝與裝夾方案及設(shè)計(jì)，從而設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的夾具，提高定位準(zhǔn)確度從而達(dá)到對(duì)進(jìn)氣歧管加工工藝進(jìn)一步更深了解。
該畢業(yè)設(shè)計(jì)可以加強(qiáng)常用工具AutoCAD和國(guó)內(nèi)外流行三維PRO/E軟件的使用與掌握；加快了解汽車(chē)企業(yè)生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)、制造及應(yīng)用的過(guò)程。
1.4 進(jìn)氣歧管工藝編制與夾具設(shè)計(jì)的內(nèi)容
結(jié)合實(shí)物及簡(jiǎn)圖對(duì)進(jìn)氣歧管的進(jìn)行三維建模，進(jìn)行零件的常規(guī)工藝分析與確定加工藝方案；通過(guò)工藝方案的確定后進(jìn)行、根據(jù)現(xiàn)有條件或當(dāng)今流行加工機(jī)床技術(shù)進(jìn)行機(jī)床選擇、制定加工方法、基準(zhǔn)確定（包括粗基準(zhǔn)、精加工基準(zhǔn)等）和加工路線進(jìn)行三維實(shí)體的工藝規(guī)程編制，同時(shí)根據(jù)國(guó)內(nèi)外先進(jìn)加工技術(shù)進(jìn)行對(duì)自己所編制的工藝進(jìn)行改進(jìn)分析、典型加工夾具的定位夾緊方案選擇及設(shè)計(jì)裝配圖。
第2章 零件的分析和工藝編制
2.1 零件的生產(chǎn)綱領(lǐng)及生產(chǎn)類(lèi)型
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)的汽車(chē)產(chǎn)品的產(chǎn)量和進(jìn)度計(jì)劃。汽車(chē)產(chǎn)品和汽車(chē)零件的生產(chǎn)類(lèi)型劃分為：?jiǎn)渭a(chǎn)、成批生產(chǎn)和大量生產(chǎn)三種。汽車(chē)零件因零件結(jié)構(gòu)特征、質(zhì)量及年產(chǎn)量不同，具有不同的生產(chǎn)類(lèi)型。進(jìn)氣歧管生產(chǎn)類(lèi)型為大量生產(chǎn)，所以在制度工藝路線的時(shí)候應(yīng)充分考慮其生產(chǎn)特點(diǎn)，制度合理的工業(yè)路線，選擇合理的機(jī)床，刀具，量具，檢具，以提高生產(chǎn)率，降低成本。
2.2 零件的功用
進(jìn)氣歧管是發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣系統(tǒng)最重要的部件，進(jìn)氣系統(tǒng)決定著發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣效率和各缸充氣均勻性，對(duì)整機(jī)性能均有非常大的影響。空氣進(jìn)入節(jié)氣門(mén)后，經(jīng)過(guò)進(jìn)氣歧管緩沖后進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)。它承受氣缸蓋燃燒室燃料燃燒傳遞的熱和振動(dòng)。
2.3 零件的工藝分析
進(jìn)氣歧管的零件圖如圖2.1所示中規(guī)定了一系列技術(shù)要求：
1.以進(jìn)氣歧管上下表面，及進(jìn)氣歧管上表面附近的凸臺(tái)為加工表面。
包括：進(jìn)氣歧管上下表面粗糙度為Ra=3.2,上下表面平面度為0.05，在進(jìn)氣歧管上表面鉆孔4-M6深15孔深19，保證位置度0.4，鏜φ35的孔表面粗糙度為Ra=6.3，在進(jìn)氣歧管上表面附近的凸臺(tái)上鉆φ4的通孔，在進(jìn)氣歧管下表面鉆通3個(gè)φ8.5的孔5個(gè)φ9的孔，在其左右兩側(cè)分別攻螺紋分別是M8，和M6 ，在與進(jìn)氣歧管下表面相接的凸臺(tái)上鉆孔并攻螺紋M6。
2.以進(jìn)氣歧管主視圖上的凸臺(tái)為加工表面，加工各個(gè)凸臺(tái)表面對(duì)粗糙度有要求的凸臺(tái)Ra=3.2，在各個(gè)凸臺(tái)上鉆孔并攻螺紋分別為2個(gè)M8，2個(gè)M6，點(diǎn)的位置度為0.4，一個(gè)φ9的孔。
3. 加工進(jìn)氣歧管零件左視圖左側(cè)各個(gè)凸臺(tái)，加工各個(gè)孔對(duì)其中的兩個(gè)攻螺紋M6，鉆一個(gè)φ10的孔。
圖2.1 進(jìn)氣歧管結(jié)構(gòu)
2.4 確定毛坯制造的形式
零件材料為ZL105，考慮到零件材料的綜合性能及材料成本和加工成本,保證零件工作的可靠,采用鑄造，鑄件內(nèi)表面的粗糙度可達(dá)6.3，滿足加工要求。由于屬于大批生產(chǎn)的水平，而且零件輪廓尺寸不大，故可以采用鑄造成型，這從提高生產(chǎn)率、保證加工精度上考慮，也是應(yīng)該的。
2.5 基準(zhǔn)面的選擇
1、粗基準(zhǔn)的選擇
粗基準(zhǔn)的選擇有兩個(gè)出發(fā)點(diǎn)：一是保證各加工表面有足夠且均勻的加工余量；二是保證不同加工表面與加工表面間的相對(duì)尺寸和位置符合設(shè)計(jì)要求。粗基準(zhǔn)的選擇可按照如下原則進(jìn)行。
（1）盡可能選用精度要求高的主要表面作粗基準(zhǔn)，這樣選擇粗基準(zhǔn)可保證以后加工主要表面時(shí)有足夠且均勻的加工余量。
（2）用非加工表面作粗基準(zhǔn)，這樣選擇粗基準(zhǔn)可使非加工表面與加工表面間的位置誤差最小。
（3）選作為粗基準(zhǔn)的表面，應(yīng)盡量平整光潔，有一定面積，不能有飛邊、澆口、冒口或其他的缺陷，以使工件定位可靠、夾緊方便。
（4）粗基準(zhǔn)在同一尺寸方向上應(yīng)盡量避免重復(fù)使用。粗基準(zhǔn)是毛坯表面，表面粗糙度值大、尺寸和形位誤差大。如果在同一尺寸方向上重復(fù)使用，就不能保證重復(fù)裝夾時(shí)的定位位置一致，定位誤差大。因此，粗基準(zhǔn)在同一尺寸方向上一般只允許使用一次。
基面的選擇是工藝規(guī)程設(shè)計(jì)中的重要工作之一，基面選擇的正確與合理，可以使加工質(zhì)量得到保證，生產(chǎn)率得以提高。否則，加工工藝過(guò)程中會(huì)問(wèn)題百出，更有甚者，還會(huì)造成零件大批報(bào)廢，使生產(chǎn)無(wú)法正常進(jìn)行。
對(duì)于本零件而言，進(jìn)氣歧管下平面是直接與發(fā)動(dòng)機(jī)表面相接觸的部分，所以在鑄造時(shí)精度就相對(duì)會(huì)高于其他表面，由此以進(jìn)氣歧管底面作為粗基準(zhǔn)是完全合理的，符合粗基準(zhǔn)的選擇原則。
2、精基準(zhǔn)的選擇
選擇精基準(zhǔn)時(shí)，考慮的重點(diǎn)是有利于保證工件的加工精度并使裝夾準(zhǔn)確、牢固、方便。其選擇的原則有：
（1）基準(zhǔn)重合原則：應(yīng)盡可能選用設(shè)計(jì)基準(zhǔn)或工序基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)，這樣可避免基準(zhǔn)不重合而產(chǎn)生的基準(zhǔn)不重合誤差，即應(yīng)遵循“基準(zhǔn)重合”原則。如果加工的是最終工序，所選擇的定位基準(zhǔn)應(yīng)與設(shè)計(jì)基準(zhǔn)重合；若是中間工序，應(yīng)盡可能采用工序基準(zhǔn)作為定位基準(zhǔn)。
（2）互為基準(zhǔn)原則：對(duì)于兩個(gè)有位置公差要求的表面，可以認(rèn)為彼此互為設(shè)計(jì)基準(zhǔn)。當(dāng)加工位置公差要求很小的表面時(shí)，常采用此方法進(jìn)行反復(fù)加工。
（3）基準(zhǔn)統(tǒng)一原則：應(yīng)盡可能采用同一組基準(zhǔn)定位加工零件上盡可能多的表面，這就是基準(zhǔn)統(tǒng)一的原則。遵循該原則有利于保證各表面間的位置公差，而且也減少了專(zhuān)用夾具種類(lèi)。
（4）應(yīng)保證工件的裝夾穩(wěn)定可靠，使夾具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作方便。
在這主要考慮基準(zhǔn)重合問(wèn)題，也要考慮經(jīng)濟(jì)性等。對(duì)于本零件，由于設(shè)計(jì)基準(zhǔn)是以下表面孔的軸線與下表面的交點(diǎn)為基準(zhǔn)，考慮到本零件所需加工的孔及平面大都分別位于進(jìn)氣歧管左右兩側(cè)，而且若以進(jìn)氣歧管下表面為精基準(zhǔn)能夠使定位夾緊機(jī)構(gòu)相對(duì)變得簡(jiǎn)單，能夠大大的節(jié)約成本，所以以進(jìn)氣歧管下表面為精基準(zhǔn)能夠很好的符合精基準(zhǔn)的選擇原則。
2.6 制定工藝路線
制訂工藝路線的出發(fā)點(diǎn)，應(yīng)當(dāng)是使零件的幾何形狀、尺寸精度以及位置精度等技術(shù)要求能得到合理的保證。在生產(chǎn)綱領(lǐng)已經(jīng)確定為大批生產(chǎn)的條件下，考慮采用普通機(jī)床以及部分高效專(zhuān)用機(jī)床，配以專(zhuān)用夾具，多用通用刀具，萬(wàn)能量具。部分采用專(zhuān)用刀具和專(zhuān)一量具。并盡量使工序集中來(lái)提高生產(chǎn)率。除此以外，還應(yīng)當(dāng)考慮經(jīng)濟(jì)效果，以便使生產(chǎn)成本盡量下降。進(jìn)氣歧管機(jī)械加工工藝目錄如表2.1所示。
表2.1 進(jìn)氣歧管工藝目錄
工序號(hào)
工序內(nèi)容
設(shè)備
10
粗銑進(jìn)氣歧管上部平面
X53K立式銑床
20
鉆鉸進(jìn)氣歧管上部平面上的兩個(gè)孔
Z535立式鉆床
30
粗銑進(jìn)氣歧管下部平面
X53K立式銑床
40
鉸進(jìn)氣歧管下部平面上的兩個(gè)孔
Z535立式鉆床
50
半精銑進(jìn)氣歧管上部平面
X53K立式銑床
60
半精銑進(jìn)氣歧管下部平面
X53K立式銑床
70
鏜削上部平面的孔
T618臥式鏜床
80
鉆上部另兩個(gè)孔，對(duì)四個(gè)孔鉸削攻螺紋
Z535立式鉆床
90
鉆通進(jìn)氣歧管上部平面附近的凸臺(tái)
Z535立式鉆床
100
鉆鉸進(jìn)氣歧管頂部的孔，攻螺紋
Z535立式鉆床
110
鉆鉸下部平面上的孔，攻螺紋
Z535立式鉆床
120
鉆進(jìn)氣歧管個(gè)通道上的階梯孔
Z535立式鉆床
130
鉆鉸與下平面相接凸臺(tái)的孔并攻螺紋
Z535立式鉆床
140
粗銑進(jìn)氣歧管零件圖主視圖上的凸臺(tái)
X53K立式銑床
150
鉆削主視圖上各凸臺(tái)的孔并攻螺紋
Z535立式鉆床
160
粗鏜半精鏜左視圖上的孔
T618臥式鏜床
170
銑進(jìn)氣歧管零件左視圖左側(cè)凸臺(tái)
X53K立式銑床
180
對(duì)零件左視圖左側(cè)凸臺(tái)鉆孔并攻螺紋
Z535立式鉆床
190
最終檢驗(yàn)
2.7 典型工序機(jī)械加工余量確定
1、加工余量的確定
加工余量的確定方法有分析計(jì)算法、查表—修正法、經(jīng)驗(yàn)估計(jì)法，此設(shè)計(jì)采用查表—修正法，確定加工余量時(shí)查《機(jī)械加工手冊(cè)》，然后再結(jié)合實(shí)際加工情況修正其加工余量數(shù)值。
2、公差的確定
根據(jù)公式：
(2.1)
式中 —工序余量公差；
—最大工序余量；
—最小工序余量。
（1） 粗銑進(jìn)氣歧管上部平面
表2.2 工序尺寸表
工序名稱(chēng)
工序余量（mm）
公差等級(jí)
粗糙度（μm）
尺寸公差（mm）
粗銑上平面
2
IT8
（2） 半精銑進(jìn)氣歧管上部平面
表2.3 工序尺寸表
工序名稱(chēng)
工序余量（mm）
公差等級(jí)
粗糙度（μm）
尺寸公差（mm）
半精銑上平面
1
IT7
（3） 鉆削、鉸削進(jìn)氣歧管上平面上2-φ5.2的孔
表2.4 工序尺寸表
工序名稱(chēng)
工序余量（mm）
公差等級(jí)
粗糙度（μm）
尺寸公差（mm）
鉆上平面的孔
0.1
IT8
鉸上平面的孔
0.1
IT7
（4） 粗銑進(jìn)氣歧管下部平面
表2.5 工序尺寸表
工序名稱(chēng)
工序余量（mm）
公差等級(jí)
粗糙度（μm）
尺寸公差（mm）
粗銑下平面
2
IT8
（5） 半精銑進(jìn)氣歧管下部平面
表2.6 工序尺寸表
工序名稱(chēng)
工序余量（mm）
公差等級(jí)
粗糙度（μm）
尺寸公差（mm）
半精銑下平面
1
IT7
（6） 鉆削歧管上φ10﹑φ16﹑φ18的孔
表2.7 工序尺寸表
工序名稱(chēng)
工序余量（mm）
公差等級(jí)
粗糙度（μm）
尺寸公差（mm）
鉆φ10
10
IT12
鉆φ16
16
IT12
鉆φ18
18
IT12
（7） 粗鏜半精鏜進(jìn)氣歧管左視圖上的兩個(gè)孔
表2.8 工序尺寸表
工序名稱(chēng)
工序余量（mm）
公差等級(jí)
粗糙度（μm）
尺寸公差（mm）
粗鏜兩個(gè)孔
2.5
IT12
半精鏜兩個(gè)孔
1.5
IT8
2.8 選擇加工設(shè)備
2.8.1選擇機(jī)床
專(zhuān)用夾具是為零件的某一道工序加工而設(shè)計(jì)制造的，在產(chǎn)品相對(duì)穩(wěn)定、批量較大的生產(chǎn)中使用；專(zhuān)用夾具可以保證加工精度，提高生產(chǎn)率，減輕工人勞動(dòng)強(qiáng)度，擴(kuò)大機(jī)床的工藝范圍，本次設(shè)計(jì)為了突顯以上幾點(diǎn)，所以選用的機(jī)床比較單一。
⑴ 工序10、工序30、工序50、工序60、工序140、工序170是銑削平面，所以選擇X52K型銑床加工。
⑵ 工序20、工序40 、工序80、工序90、工序100、工序110、工序120、工序130、工序150、工序180包含鉆削孔及攻螺紋，所以選擇Z535型鉆床。
⑶ 工序70、工序160 是鏜孔，所以選用臥式T618型鏜床。
2.8.2選擇刀具
刀具的材料必須具有很高的高溫硬度和耐磨性，必要的抗彎強(qiáng)度、沖擊韌性和化學(xué)惰性，良好的工藝性(切削加工、鍛造和熱處理等)，并不易變形。刀具選擇的合理與否會(huì)直接影響到加工質(zhì)量，所以選擇刀具要謹(jǐn)慎。
⑴在銑床上和鏜床上，選用硬質(zhì)合金刀，選用YT類(lèi)硬質(zhì)合金，選用YT15，YT5。
⑵ 鉆床上，可以選擇麻花鉆加工。
2.8.3選擇夾具
本零件由銑平面、鏜孔、攻螺紋等工序組成，由于零件的較復(fù)雜，所以每道工序均需要采用專(zhuān)用夾具，我針對(duì)典型的兩道工序在設(shè)計(jì)過(guò)程中設(shè)計(jì)兩套專(zhuān)用夾具，以滿足加工過(guò)程中加工的要求，其它工序的夾具可在此基礎(chǔ)上作少量改動(dòng)，便可應(yīng)對(duì)工序的加工。
2.9典型工序的切削用量和基本工時(shí)
2.9.1工序10、30切削用量和基本時(shí)間
工序10、30粗銑進(jìn)氣歧管上下部平面
機(jī)床： X53K立式銑床。
刀具 硬質(zhì)合金直齒三面刃盤(pán)銑刀 材料：， ，齒數(shù)，此為粗齒銑刀。
因其單邊余量：Z=2 mm
所以銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.3取銑削速度：參照參考文獻(xiàn)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表30—34，取。
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速： （2.2）
式中 V—銑削速度；
d—刀具直徑。
由式2.1機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-36 n=475 r/min
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
粗銑上平面的切削工時(shí)
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度：取
走刀次數(shù)為2
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
根據(jù)參考文獻(xiàn)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表2.5-45可查得銑削的輔助
總工時(shí)為t=1.42min
粗銑下平面的切削工時(shí)
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度：取
走刀次數(shù)為2
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
根據(jù)參考文獻(xiàn)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表2.5-45可查得銑削的輔助時(shí)間
銑下平面的總工時(shí)為：t=2.28 min
2.9.2工序50 、60 切削用量和工時(shí)
工序50、60 半精銑進(jìn)氣歧管上下部平面
機(jī)床： X53K立式銑床。
刀具 硬質(zhì)合金直齒三面刃盤(pán)銑刀 材料：，齒數(shù)12，此為細(xì)齒銑刀。
精銑該平面的單邊余量：Z=1mm
銑削深度：
每齒進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.3取取
銑削速度：參照參考文獻(xiàn)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表30—31，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速，由式（2.2）有：
按照參考文獻(xiàn)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-36 n=600 r/min
實(shí)際銑削速度：
進(jìn)給量有：
工作臺(tái)每分進(jìn)給量：
半精銑上平面的切削工時(shí)
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知
刀具切入長(zhǎng)度：精銑時(shí)
刀具切出長(zhǎng)度：取
走刀次數(shù)為2
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
根據(jù)參考文獻(xiàn)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表2.5-45可查得銑削的輔助時(shí)間
半銑上平面的總工時(shí)為：t=1.64min
半精銑下平面的切削工時(shí)
被切削層長(zhǎng)度：由毛坯尺寸可知mm
刀具切入長(zhǎng)度：精銑時(shí)
刀具切出長(zhǎng)度：取
走刀次數(shù)為2
機(jī)動(dòng)時(shí)間： min
根據(jù)參考文獻(xiàn)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表2.5-45可查得銑削的輔助時(shí)間
半銑下平面的總工時(shí)為：t=2.34 min
2.9.3工序20 切削用量和工時(shí)
工序20 鉆鉸進(jìn)氣歧管上部平面上的兩個(gè)孔Φ5.2，孔深19
機(jī)床：Z535立式鉆床
孔的直徑為4mm。加工機(jī)床為Z535立式鉆床，加工工序?yàn)殂@孔至Φ5.1，選用Φ5.1的高速鋼麻花鉆頭。
進(jìn)給量：根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.7進(jìn)給量取切削速度：參照參考文獻(xiàn)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.15，取機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)《機(jī)械制造工藝設(shè)計(jì)簡(jiǎn)明手冊(cè)》表4.2-15，取
實(shí)際切削速度：
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度：
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
根據(jù)參考文獻(xiàn)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表2.5-41，可查得鉆削的輔助時(shí)間min
總工時(shí)為：t=2+=2.63min
鉸Φ5.2孔
⑴ 選擇刀具和機(jī)床
查閱《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》，選擇d=5.2mm
的H10級(jí)高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀，GB1133-84。機(jī)床選擇立式鉆床Z535。
⑵ 選擇切削用量
①進(jìn)給量f
查閱《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.11及表2.24，并根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)取f=0.4~0.5/r，所以取f=0.5/r
②切削速度v
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.25，取v=1.6m/min。
根據(jù)立式鉆床Z535機(jī)床說(shuō)明書(shū)選?。簄=68r/min，所以，
④計(jì)算基本工時(shí)
，式中，L=l+y+△，l=19，查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.29，y+△=2，所以，L=19+2=21。
2.9.4工序70 切削用量和工時(shí)
粗鏜Φ32孔
機(jī)床：臥式鏜床
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：
切削深度： ，孔徑。
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)，切削深度為。因此確定進(jìn)給量
切削速度：參照參考文獻(xiàn)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表2.4-9取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
按照參考文獻(xiàn)取in
實(shí)際切削速度：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度： 取
行程次數(shù)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
查參考文獻(xiàn)輔助時(shí)間為：2.61min
半精鏜下端孔Φ35
機(jī)床：臥式鏜床
刀具：硬質(zhì)合金鏜刀，鏜刀材料：
切削深度：
進(jìn)給量：根據(jù)參考文獻(xiàn)，切削深度為=1.5mm。因此確定進(jìn)給量
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[3]表2.4-9，取
機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
，取in
實(shí)際切削速度，：
工作臺(tái)每分鐘進(jìn)給量：
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度： 取
行程次數(shù)：
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
該工序總機(jī)動(dòng)工時(shí)
根據(jù)參考文獻(xiàn)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》，表2.5-37工步輔助時(shí)間為：1.86min
該工序總機(jī)動(dòng)工時(shí) t=4.62min
2.9.5工序100 切削用量和工時(shí)
工序100 鉆進(jìn)氣歧管頂部的孔，并對(duì)其攻螺紋M6深15孔19
機(jī)床：Z535立式鉆床
孔的直徑為4mm。加工機(jī)床為Z535立式鉆床，加工工序?yàn)殂@孔至Φ5.1，選用Φ5.1的高速鋼麻花鉆頭。
進(jìn)給量：根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.7進(jìn)給量取切削速度：參照參考文獻(xiàn)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.15，取機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
r∕min，
取實(shí)際切削速度：
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度：
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
根據(jù)參考文獻(xiàn)《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表2.5-41可查得鉆削的輔助時(shí)間
總工時(shí)為：t=+=1.91min
鉸Φ5.2孔
⑴ 選擇刀具和機(jī)床
查閱《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》，選擇d=5.2mm
的H10級(jí)高速鋼錐柄機(jī)用鉸刀，GB1133-84。機(jī)床選擇立式鉆床Z535。
⑵ 選擇切削用量
①進(jìn)給量f
查閱《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.11及表2.24，并根據(jù)機(jī)床說(shuō)明書(shū)取f=0.4~0.5/r，所以取f=0.5/r
②切削速度v
根據(jù)《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.25，取v=1.6m/min。
根據(jù)立式鉆床Z535機(jī)床說(shuō)明書(shū)選?。簄=68r/min，所以，
④計(jì)算基本工時(shí)
t=，式中，L=l+y+△，l=19，查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表2.29，y+△=2，所以，L=19+2=21。
機(jī)床：Z535立式鉆床
刀具：細(xì)柄機(jī)用絲錐（）
進(jìn)給量：由于其螺距,因此進(jìn)給量
切削速度：參照參考文獻(xiàn)[5]表2.4-105，取
由式（2.2）機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速：
錐回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速：取
實(shí)際切削速度：
被切削層長(zhǎng)度：
刀具切入長(zhǎng)度：
刀具切出長(zhǎng)度：
走刀次數(shù)為1
機(jī)動(dòng)時(shí)間：
根據(jù)參考文獻(xiàn)[5]表2.5-41可查得攻螺紋的輔助時(shí)間
總工時(shí)為：t=++=2.04min
2.10 本章小結(jié)
本章對(duì)零件的工藝性作了分析，確定了毛坯的的制造形式，選擇了基準(zhǔn)面，制定了零件機(jī)械加工的工藝路線，選擇了加工設(shè)備，計(jì)算了典型工序的切削用量和工時(shí)，為后續(xù)夾具設(shè)計(jì)做了準(zhǔn)備。
第3章 二維夾具的設(shè)計(jì)
3.1機(jī)床夾具及其設(shè)計(jì)理論
3.1.1機(jī)床夾具
夾具是一種裝夾工件的工藝裝備，它廣泛地應(yīng)用于機(jī)械制造過(guò)程的切削加工、熱處理、裝配、焊接和檢測(cè)等工藝過(guò)程中。在金屬切削機(jī)床上使用的夾具統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)床夾具。在現(xiàn)代生產(chǎn)中，機(jī)床夾具是一種不可缺少的工藝裝備，它直接影響著加工的精度、勞動(dòng)生產(chǎn)率和產(chǎn)品的制造成本等，故機(jī)床夾具設(shè)計(jì)在企業(yè)的產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造以及生產(chǎn)技術(shù)準(zhǔn)備中占有極其重要的地位。機(jī)床夾具設(shè)計(jì)是一項(xiàng)重要的技術(shù)工作。
3.1.2夾具設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)理論
一個(gè)好的機(jī)床夾具，首先要保證能加工出合格的產(chǎn)品。為此，所設(shè)計(jì)的夾具首先應(yīng)滿足以下兩項(xiàng)要求：
(1)在未受外力作用時(shí)，加工件對(duì)刀具和機(jī)床應(yīng)保持正確的位置，即加工件應(yīng)有正確的定位。(2)在加工過(guò)程中，作用于加工件上的各種外力，不應(yīng)當(dāng)破壞加工件原有的正確定位即對(duì)加工件應(yīng)有正確的夾緊。
3.13定位原理
在機(jī)械加工中，我們要求加工出來(lái)的表面．對(duì)加工件的其它表面保持規(guī)定的位置尺寸。因?yàn)榧庸け砻媸怯汕邢鞯毒吆蜋C(jī)床的綜合運(yùn)動(dòng)所造成，所以在加工時(shí)，必須使加工件上的規(guī)定表面(線、點(diǎn))對(duì)刀具和機(jī)床保持正確的位置才能加工出合格的產(chǎn)品。
⑴ 定位原理
把加工件上的規(guī)定表面(線、點(diǎn))與夾具上的規(guī)定表面(線、點(diǎn))相互靠住的這一措施，叫做夾工件在夾具中的定位。該加工件上的這種規(guī)定表面(線、點(diǎn))稱(chēng)為定位基準(zhǔn)。
⑵ 定位基本原理在夾具設(shè)計(jì)中的應(yīng)用
自由物體定位的基本原理：自由的物體，它對(duì)三個(gè)互相垂直的坐標(biāo)面來(lái)說(shuō)，有六種活動(dòng)的可能性，其中三種是移動(dòng)，三種是轉(zhuǎn)動(dòng)，習(xí)慣上，我們把這種活動(dòng)的可能性稱(chēng)為自由度。當(dāng)物體的六個(gè)自由度被完全限制后，該物體在空間的位置也就完全確定了，所以定位就是限制自由度；在夾具中限制加工件的自由度在夾具中，使加工件的規(guī)定表面與定位元件接觸，就能限制自由度。定位元件所能限制的自由度數(shù)與定位元件的形式、數(shù)量及布置情況有關(guān)；夾具中的超定位如果兩種定位元件均能限制加工件的同一個(gè)自由度時(shí)，就發(fā)生了超定位，超定位能產(chǎn)生一些不良后果。如使定位不穩(wěn)定，降低了定位精度；因加工件定位基準(zhǔn)間的誤差，使加工件裝不進(jìn)夾具等。在設(shè)計(jì)中應(yīng)盡量避免超定位。
3.1.4 夾緊原理
在生產(chǎn)實(shí)踐中，盡管定位方式是合理的，但由于夾緊狀態(tài)不良(即夾緊力的大小、方向、作用點(diǎn)和支承的位置選擇不當(dāng))可能出現(xiàn)如下問(wèn)題：①加工件飛出夾具，打壞刀具，造成安全事故；②加工出來(lái)的位置尺寸不準(zhǔn)確；③ 加工表面產(chǎn)生形位公差(如不平度、不垂直度)；① 加工表面粗糙度高等。因此，當(dāng)加工件正確定位后．還需要獲得良好的夾緊狀態(tài)。使加工件獲得良好的夾緊狀態(tài)的措施，叫做正確的夾緊。
加工件的正確夾緊原則
1.在夾緊過(guò)程中，如何克服重力的影響，把加工件壓回正確位置，是正確夾緊原則之一。所以在考慮定位方案及設(shè)置定位支承時(shí)，應(yīng)盡可能使支承反力與重力不構(gòu)成力偶，使加工件重心位于支承范圍內(nèi)。
2.在夾緊過(guò)程中，如何使已獲得正確定位的加工件不脫離正確位置，是正確夾緊原則之二。所以，在制定夾緊方案時(shí)，應(yīng)盡可能避免夾緊力與支承反力構(gòu)成力偶。
3.在夾緊過(guò)程中，如何使加工件不產(chǎn)生超出允許范圍的變形，是正確夾緊原則之三。所以在制定夾緊方案時(shí)，對(duì)于剛性較差的加工件，應(yīng)盡可能避免產(chǎn)生或應(yīng)盡可能減小由夾緊力產(chǎn)生的彎曲力矩。
4.在切削過(guò)程中，如何避免加工件發(fā)生不能允許的振動(dòng)，是正確夾緊原則之四。所以，在制定夾緊方案時(shí)，對(duì)于剛性較差的加工件，應(yīng)盡可能避免產(chǎn)生或應(yīng)盡可能減小由切削力產(chǎn)生并作用于加工件上的彎曲力矩。
5.如何使平衡切削力所需要的夾緊力最小，是正確夾緊原則之五。所以，在制定夾緊方案時(shí)，切削力最好由支承反力平衡，而盡可能避免用夾緊力及由夾緊力產(chǎn)生的摩擦力平衡。
3.2銑削零件上平面的夾具設(shè)計(jì)
3.2.1問(wèn)題的提出及定位方案的確定
本夾具用來(lái)銑削進(jìn)氣歧管上平面，我們要滿足一些基本要求：應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單具有良好的工藝性，尺寸穩(wěn)定和便于排屑等。
本套夾具采用一面兩銷(xiāo)式定位，其中兩銷(xiāo)一個(gè)為圓柱銷(xiāo)，另一個(gè)為菱形銷(xiāo)，這樣選擇是為了避免過(guò)定位的發(fā)生。
3.2.2 夾具體的組成
銑床夾具用對(duì)刀塊引導(dǎo)刀具進(jìn)行加工，有利于保證被加工平面對(duì)其定位基準(zhǔn)尺寸精度和位置精度，并可顯著提高勞動(dòng)生產(chǎn)率。本套夾具的對(duì)刀塊是在直角對(duì)刀塊的基礎(chǔ)做的改進(jìn)。
銑床夾具的主要由對(duì)刀塊、底板、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、定位板、輔助支撐等組成。
在加工頂部平面時(shí)，由于零件較長(zhǎng)，剛性就會(huì)相對(duì)較差，故需采用輔助支撐，保證平面的加工精度。由于零件距底板的距離較小，且考慮到工時(shí)的問(wèn)題，本套夾具的輔助支撐選擇彈簧式自動(dòng)調(diào)整式輔助支撐，且其中各零件均采用采用非標(biāo)準(zhǔn)件。輔助支撐的結(jié)構(gòu)如圖3.1。
1—支撐；2—襯套；3—擋塊；4—彈簧；5—螺塞
圖3.1 輔助支撐裝置
鎖止機(jī)構(gòu)：鎖止機(jī)構(gòu)是本套銑床夾具的特殊元件，其作用是使翻版機(jī)構(gòu)位置固定，以保證加工精度，考慮到本套夾具要經(jīng)常的反轉(zhuǎn)，所以本套夾具的鎖止機(jī)構(gòu)采用手拉式定位器。定位銷(xiāo)與導(dǎo)套之間的配合采用間隙配合，襯套與定位銷(xiāo)的配合采用過(guò)盈配合。鎖止機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖如圖3. 2示。
1—襯套；2—定位銷(xiāo)；3—導(dǎo)套；4—螺釘；5—彈簧；6—定位銷(xiāo)；5—把手
圖3.2 鎖止機(jī)構(gòu)
3.2.3夾緊力的確定
計(jì)算夾緊力時(shí)，通常將夾具和工件看成是一個(gè)剛性系統(tǒng)。本工序在銑削加工過(guò)程中切削力主要考慮圓周切削力。為保證夾緊可靠，應(yīng)將理論夾緊力乘上安全系數(shù)作為工件加工時(shí)所需要的夾緊力。圓周力的計(jì)算式為查《切削用量簡(jiǎn)明手冊(cè)》表3.28得,該公式在銑削鋁合金時(shí)，圓周力乘系數(shù)0.25，夾緊力在此基礎(chǔ)上乘安全系數(shù)K，查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-1得K=2.691，因此實(shí)際夾緊力F=475×2.691=1278.225N
用扳手的六角螺母的夾緊力：M=12mm, P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夾緊力：W=5380N，遠(yuǎn)大于理論計(jì)算夾緊力，所以?shī)A緊機(jī)構(gòu)合理。
3.2.4定位誤差分析
對(duì)于進(jìn)氣歧管距底面的距離107.80.04的要求，以底面及其上的孔為定位基準(zhǔn)，雖屬“基準(zhǔn)重合”，無(wú)基準(zhǔn)不重合誤差，但由于定位面與定位間存在間隙，故存在基準(zhǔn)位移誤差，其值為：
ΔDw=δD+δd+Δmin
=0.005+0.008+0
=0.013mm
ΔDw－－剖分面的定位誤差
δD――工件的公差
δd――定位銷(xiāo)的直徑公差
Δmin――孔和銷(xiāo)的最小保證間隙
3.2.5 繪制夾具體
當(dāng)上述各種元件的結(jié)構(gòu)和布置確定之后，也就基本上決定了夾具體和夾具整體結(jié)構(gòu)的型式。
繪圖時(shí)先用雙點(diǎn)劃線（細(xì)線）繪出工件，然后在各個(gè)定位面繪制出定位元件和夾緊機(jī)構(gòu)，就形成了夾具體。并按要求標(biāo)注夾具有關(guān)的尺寸、公差和技術(shù)要求
3.3鉆削頂孔的夾具設(shè)計(jì)
3.3.1 問(wèn)題的提出及定位方案的確定
本夾具用來(lái)加工進(jìn)氣歧管頂部的孔，我們要滿足一些基本要求：應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單具有良好的工藝性，尺寸穩(wěn)定和便于排屑等。
本套夾具是在銑削夾具的基礎(chǔ)上做的改進(jìn)，因此定位方案不變，仍采用一面兩銷(xiāo)式定位，其中兩銷(xiāo)一個(gè)為圓柱銷(xiāo)，另一個(gè)為菱形銷(xiāo)，這樣選擇是為了避免過(guò)定位的發(fā)生。
3.3.2 夾具體的組成
鉆床夾具的主要由鉆套、底板、螺旋夾緊機(jī)構(gòu)、襯套、輔助支撐等組成。
本套夾具為了節(jié)約成本，所以選用可換鉆套，鉆完小孔后，可將螺釘旋出取下鉆套換上大一點(diǎn)的鉆套。零件如圖3.3
1—螺釘；2—鉆套；3—襯套；
圖3.3.鎖止機(jī)構(gòu)
3.3.3夾緊力的確定
計(jì)算夾緊力時(shí)，通常將夾具和工件看成是一個(gè)剛性系統(tǒng)。本工序在銑削加工過(guò)程中切削力主要考慮軸向力。為保證夾緊可靠，應(yīng)將理論夾緊力乘上安全系數(shù)作為工件加工時(shí)所需要的夾緊力。圓周力的計(jì)算式為查《機(jī)械加工工藝師手冊(cè)》表28-6得,夾緊力在此基礎(chǔ)上乘安全系數(shù)K，查《機(jī)床夾具設(shè)計(jì)手冊(cè)》表1-2-1得K=2.215，因此實(shí)際夾緊力F=1235.32×2.215=2736.23N
用扳手的六角螺母的夾緊力：M=12mm, P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夾緊力：W=5380N，遠(yuǎn)大于理論計(jì)算夾緊力，所以?shī)A緊機(jī)構(gòu)合理。
3.3.4定位誤差分析
由于本套夾具是在銑削夾具的基礎(chǔ)上做的改進(jìn)，定位關(guān)系沒(méi)有改變，屬于“基準(zhǔn)重合”，無(wú)基準(zhǔn)不重合誤差，但由于定位面與定位間存在間隙，故存在基準(zhǔn)位移誤差，其值為：
ΔDw=δD+δd+Δmin
=0.005+0.08+0
=0.013mm
ΔDw－－定位誤差
δD――工件的公差
δd――定位銷(xiāo)的直徑公差
Δmin――孔和銷(xiāo)的最小保證間隙
3.3.5 繪制夾具體
當(dāng)上述各種元件的結(jié)構(gòu)和布置確定之后，也就基本上決定了夾具體和夾具整體結(jié)構(gòu)的型式。
繪圖時(shí)先用雙點(diǎn)劃線（細(xì)線）繪出工件，然后在各個(gè)定位面繪制出定位元件和夾緊機(jī)構(gòu)，就形成了夾具體。并按要求標(biāo)注夾具有關(guān)的尺寸、公差和技術(shù)要求。
3.4 本章小結(jié)
本章介紹了機(jī)床夾具及其設(shè)計(jì)理論，計(jì)算了相關(guān)夾具的夾緊力，對(duì)定位誤差作了簡(jiǎn)要的分析。
第4章 三維ProE進(jìn)氣歧管及夾具體設(shè)計(jì)
4.1 ProE的特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)
Pro/E是美國(guó)PTC公司旗下的產(chǎn)品Pro/Engineer軟件的簡(jiǎn)稱(chēng)。Pro/E（Pro/Engineer操作軟件）是美國(guó)參數(shù)技術(shù)公司（Parametric Technology Corporation，簡(jiǎn)稱(chēng)PTC）的重要產(chǎn)品。是一款集CAD/CAM/CAE功能一體化的綜合性三維軟件，在目前的三維造型軟件領(lǐng)域中占有著重要地位，并作為當(dāng)今世界機(jī)械CAD/CAE/CAM領(lǐng)域的新標(biāo)準(zhǔn)而得到業(yè)界的認(rèn)可和推廣，是現(xiàn)今最成功的CAD/CAM軟件之一。
經(jīng)過(guò)20多年不斷的創(chuàng)新和完善，pore現(xiàn)在已經(jīng)是三維建模軟件領(lǐng)域的領(lǐng)頭羊之一，它具有如下特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)：
參數(shù)化設(shè)計(jì)和特征功能 Pro/Engineer是采用參數(shù)化設(shè)計(jì)的、基于特征的實(shí)體模型化系統(tǒng)，工程設(shè)計(jì)人員采用具有智能特性的基于特征的功能去生成模型，如腔、殼、倒角及圓角，您可以隨意勾畫(huà)草圖，輕易改變模型。這一功能特性給工程設(shè)計(jì)者提供了在設(shè)計(jì)上從未有過(guò)的簡(jiǎn)易和靈活。
單一數(shù)據(jù)庫(kù) Pro/Engineer是建立在統(tǒng)一基層上的數(shù)據(jù)庫(kù)上，不象一些傳統(tǒng)的CAD/CAM系統(tǒng)建立在多個(gè)數(shù)據(jù)庫(kù)上。所謂單一數(shù)據(jù)庫(kù)，就是工程中的資料全部來(lái)自一個(gè)庫(kù)，使得每一個(gè)獨(dú)立用戶在為一件產(chǎn)品造型而工作，不管他是哪一個(gè)部門(mén)的。換言之，在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的任何 一處發(fā)生改動(dòng)，亦可以前后反應(yīng)在整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程的相關(guān)環(huán)節(jié)上。
例如，一旦工程詳圖有改變，NC工具路徑也會(huì)自動(dòng)更新；組裝工程圖如有任何變動(dòng)，也完全同樣反應(yīng)在整個(gè)三維模型上。這種獨(dú)特的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與工程設(shè)計(jì)的完整的結(jié)合，使得一件產(chǎn)品的設(shè)計(jì)結(jié)合起來(lái)。這一優(yōu)點(diǎn)，使得設(shè)計(jì)更優(yōu)化，成品質(zhì)量更高，產(chǎn)品能更好地推向市場(chǎng)，價(jià)格也更便宜。
全相關(guān)性：Pro/ENGINEER的所有模塊都是全相關(guān)的。這就意味著在產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程中某一處進(jìn)行的修改，能夠擴(kuò)展到整個(gè)設(shè)計(jì)中，同時(shí)自動(dòng)更新所有的工程文檔，包括裝配體、設(shè)計(jì)圖紙，以及制造數(shù)據(jù)。全相關(guān)性鼓勵(lì)在開(kāi)發(fā)周期的任一點(diǎn)進(jìn)行修改，卻沒(méi)有任何損失，并使并行工程成為可能，所以能夠使開(kāi)發(fā)后期的一些功能提前發(fā)揮其作用。
基于特征的參數(shù)化造型：Pro/ENGINEER使用用戶熟悉的特征作為產(chǎn)品幾何模型的構(gòu)造要素。這些特征是一些普通的機(jī)械對(duì)象，并且可以按預(yù)先設(shè)置很容易的進(jìn)行修改。例如：設(shè)計(jì)特征有弧、圓角、倒角等等，它們對(duì)工程人員來(lái)說(shuō)是很熟悉的，因而易于使用。
裝配、加工、制造以及其它學(xué)科都使用這些領(lǐng)域獨(dú)特的特征。通過(guò)給這些特征設(shè)置參數(shù)（不但包括幾何尺寸，還包括非幾何屬性），然后修改參數(shù)很容易的進(jìn)行多次設(shè)計(jì)疊代，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。
數(shù)據(jù)管理：加速投放市場(chǎng)，需要在較短的時(shí)間內(nèi)開(kāi)發(fā)更多的產(chǎn)品。為了實(shí)現(xiàn)這種效率，必須允許多個(gè)學(xué)科的工程師同時(shí)對(duì)同一產(chǎn)品進(jìn)行開(kāi)發(fā)。數(shù)據(jù)管理模塊的開(kāi)發(fā)研制，正是專(zhuān)門(mén)用于管理并行工程中同時(shí)進(jìn)行的各項(xiàng)工作，由于使用了Pro/ENGINEER獨(dú)特的全相關(guān)性功能，因而使之成為可能。
裝配管理：Pro/ENGINEER的基本結(jié)構(gòu)能夠使您利用一些直觀的命令，例如“嚙合”、“插入”、“對(duì)齊”等很容易的把零件裝配起來(lái)，同時(shí)保持設(shè)計(jì)意圖。高級(jí)的功能支持大型復(fù)雜裝配體的構(gòu)造和管理，這些裝配體中零件的數(shù)量不受限制。
易于使用：菜單以直觀的方式聯(lián)級(jí)出現(xiàn)，提供了邏輯選項(xiàng)和預(yù)先選取的最普通選項(xiàng)，同時(shí)還提供了簡(jiǎn)短的菜單描述和完整的在線幫助，這種形式使得容易學(xué)習(xí)和使用。
4.2 進(jìn)氣歧管三維建模
進(jìn)氣歧管建模是發(fā)動(dòng)機(jī)各零件建模中，難度僅次于殼體的一類(lèi)零件，幾乎用到ProE全部的功能，因此此次建模的難度不言而喻 。
進(jìn)氣歧管結(jié)構(gòu)復(fù)雜，其中空間曲面及各處拐點(diǎn)是建模中難度最大的，由于本次采用的零件圖是工廠初稿，出于對(duì)產(chǎn)品保密的需要，其中有很多關(guān)鍵的尺寸沒(méi)有反應(yīng)到零件圖中，以致各處曲面及管路的交界面無(wú)法確定，這就為本次建模增加了難度。為此，此次建模要建立多重基面，因此建模要分層進(jìn)行，我將此次建模分為三個(gè)過(guò)程。首先，建立與發(fā)動(dòng)機(jī)相接觸的部分的三維模型，因?yàn)樵摬糠质橇慵脑O(shè)計(jì)基準(zhǔn)，所以它的建模很重要。其次，是進(jìn)氣歧管上部的復(fù)雜型腔，該部分由復(fù)雜的空間曲面組成，在建模過(guò)程中難度一般。最后，建立四個(gè)管路的空間模型，該部分雖然看似簡(jiǎn)單，但實(shí)為進(jìn)氣歧管建模中難度最大的一部分，由于進(jìn)氣歧管為控件多義管，在空間上由不同方向的管路相交而成，所以就存在交接處的處理問(wèn)題，由于進(jìn)氣歧管在空間上各個(gè)截面是存在變化的，做發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管管道時(shí),怎么控制管道截面積的變化,如何確定一個(gè)掃描線和管道截面積的方程,這都是要考慮的。進(jìn)氣歧管三維零件如圖4.1
圖4.1進(jìn)氣歧管零件三維圖
4.3 進(jìn)氣歧管夾具的三維建模
4.3.1 銑削平面三維夾具設(shè)計(jì)
銑削平面的夾具是翻板式夾具，主要由底板、可翻轉(zhuǎn)式定位板、壓板定位銷(xiāo)等組成。
夾具體的建模：由于本套夾具采用一面兩銷(xiāo)式定位，所以建模時(shí)首先建立底板的三維模型，其次是定位板及其附屬件，最后是底板及其附屬的零部件。夾具體三維裝配圖如圖4.2
圖4.2銑削夾具裝配圖
4.3.2 鉆削頂孔三維夾具設(shè)計(jì)
鉆削夾具是在銑削夾具的基礎(chǔ)上的改進(jìn)而成的，因?yàn)榉迨綂A具加工精度要求較高，而且造價(jià)相對(duì)其它夾具都要高出許多，所以本套夾具去掉了翻版機(jī)構(gòu)，大大降低了生產(chǎn)成本。
夾具體的建模：本套夾具主體全部采用鑄造結(jié)構(gòu)，所以建模相對(duì)簡(jiǎn)單。首先建立主體三維模型，其次建立定位夾緊機(jī)構(gòu)的三維模型。夾具體三維裝配圖如圖4.3
圖4.3鉆削夾具裝配圖
4.4 本章小結(jié)
本章對(duì)ProE三維建模的優(yōu)勢(shì)及特點(diǎn)作了簡(jiǎn)要的介紹，對(duì)兩套夾具的特點(diǎn)作了分析，簡(jiǎn)要的說(shuō)明了進(jìn)氣歧管建模過(guò)程和兩套夾具的建模過(guò)程。
結(jié) 論
在本次畢業(yè)設(shè)計(jì)中，主要完成了進(jìn)氣歧管的ProE三維建模，夾具總裝的三維建模，零件機(jī)械加工的工藝編制及典型工序的夾具設(shè)計(jì)。由于本次設(shè)計(jì)的項(xiàng)目在國(guó)內(nèi)外都是成熟的技術(shù)，這次設(shè)計(jì)的目的是為了了解設(shè)計(jì)的方法、設(shè)計(jì)過(guò)程以及一些設(shè)計(jì)理念。
本次設(shè)計(jì)以DA465發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管建模及夾具設(shè)計(jì)為題。在ProE三維建模過(guò)程中，應(yīng)用到了大學(xué)所學(xué)，并進(jìn)一步的拓展了知識(shí)面，接觸到了軟件更深層次的內(nèi)容。在夾具的設(shè)計(jì)過(guò)程中，體會(huì)到了從無(wú)到有的喜悅，本次設(shè)計(jì)的夾具，只需對(duì)夾具體做少量改動(dòng)就可用于金屬類(lèi)進(jìn)氣歧管的定位及裝夾，使得它的通用性變強(qiáng)，真正實(shí)現(xiàn)了擴(kuò)大加工范圍，提高生產(chǎn)效率的目的。
但此設(shè)計(jì)過(guò)程仍有許多不足，本設(shè)計(jì)還可以通過(guò)一些仿真軟件進(jìn)行仿真分析，但是，由于時(shí)間有限，還未能實(shí)現(xiàn)，另外，在某些方面，做得還不夠仔細(xì)，懇請(qǐng)各位老師同學(xué)給予批評(píng)指正。
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致 謝
在本次四個(gè)多月的設(shè)計(jì)過(guò)程中，使我深刻體會(huì)