PD24J化油器怠速孔试密封设备设计文档格式.docx

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气压传动是利用空气压缩机将电动机或其他原动机输出的机械能转换为空气的压力能。

在控制元件的控制和辅助元件的配合下，通过执行元件把空气能转换为机械能，从而完成直线或回转运动并对外做功。

本次毕业设计的课题是PD24J化油器怠速孔试密封设备设计，首先要对化油器本体进行分析，进行机械部分夹具的设计，包括夹具的定位误差分析和夹紧力的计算；

其次是气动部分的设计，包括气动回路的设计和管道的计算；

最终是电气部分PLC的设计，包括工作流程图和梯形图。

关键词：

工艺规程；

夹具；

气动系统；

夹紧力；

PLC

Abstract

Themachiningprocessplanningistheprocessofdocumentproductsorpartsmachiningprocessandmethodofoperation.Inordertoexactdescriptionofprocess,themachiningprocessisdividedintoprocess,installation,position,workingstepandwalktheknife.Whiletheproductionlevel,technologylevelandmeanstosolvevarioustechnicalproblemsarereflectedbythemachiningprocessplanning.Therefore,themachiningprocessplanningdesignisanimportantandstrictworking.Generally，itincludesthefollowingsteps:

readingassemblyandpartsdrawings,processrecviewing;

beingfamiliarwiththeblankordeterminingtheblank,formulatingtherouteofmachiningprocess,determinationofprocessequipments（includingmachinetool,fixturetool,cutterandmeasuringtool）,determinationofthetechnicalrequirementsofthemainprocessandtestmethods,determinationofmachiningallowance,theprocesscalculationproceduredimensions,determinationoftheamountofcutting,determinationofthetimequota,fillingtheprocessdocuments.

Fixtureisadeviceclampingworkpiece.Itiswidelyusedinthemanufacturingprocessofmachining,heattreatment,weldingequipment,anddetectiontechnology.Ithasagreatroleintheproduction,specificallymanifestedin:

qualityofassuranceprocess,increasingoftherateofproductivity,reducingthelaborintensity,expandingthescopeoftechnologyofmachinetool.Machinetoolfixtureinstallingontheworkpiece（alsocalledclamping）includestwomeanings:

oneisthatplacingartifactintheworkpieceworktableofamachinetoolorfixtureinordertomakearelativelycorrectpositionbetweenitandthetoolcalledlocation.Anotheristhatworkpieceisfixed,soastomaintainpositionpositionunchangedintheprocessknownastheclamp.

Designofthepneumaticsystemisanimportantcontentofequipmentcontrollingandoperationdesigning.Accordingtothespecificrequirementsoftheelectricalandmechanicalequipmenthydraulic,andthebasicprincipleoftransmissionbygas,wecanformulatereasonablepneumaticsystemdiagram.Pneumaticdrivecanswitchmechanicalenergyintoairpressurebyaircompressormotororotheroriginalmotivation.Withthehelpofthecontrolelementsandauxiliarycomponents,itcanswitchairpressureintomechanicalenergythroughtheimplementationofcomponents,soastocompletethelinearorrotarymotionandexternalwork.

ThedesigntopicisthedesignofPD24Jcarburetoridleholetestsealingequipment.Firstly,Imustmaketheanalysistothecarburetorbodyanddesignmechanicalpartsoffixture,includingthecalculationofpositioningerrorsandtheclampingforce.Secondly,Ishouldmakethedesignofpneumaticparts,includingthecalculationofthepneumaticcircuitandpipeline.ThelastoneisthatthedesignofelectricalpartofPLC,includingtheworkflowdiagramandladderdiagram.

Keywords:

Processspecification;

Fixture;

Pneumatic;

Clampingforce;

PLC

1绪论

毕业设计是大学本科教育培养目标实现的重要阶段，是毕业前的综合学习阶段,是深化、拓宽、综合教和学的重要过程,是对大学期间所学专业知识的全面总结，也是对每个即将毕业的大学生在校四年学习情况的综合测评和考量，具有非常重要的意义。

这次毕业设计，不仅是对学校和家长做出一次总结性的汇报，也是对自我能力的一次展示，更是对自我不足的一种审查，同样也是非常有用的一次实践机会。

1.1本课题的研究内容和意义

研究内容：

1、方案设计，确定实用方案。

2、机械部分设计。

此设备的机械部分主要是由焊接机架、工件

定位与夹紧部件组成，要进行夹紧力等的计算；

并绘制机械部分cad

图纸。

3、气动部分设计。

此设备的气动部分主要是由气源三联件、气

缸和气压控制阀组成，需进行气缸的相关计算。

4、部分电气部分设计。

电气部分包括PLC控制,全电脑泄漏检测

仪的选用组成。

意义：

通过本课题的研究，可以把有关化油器壳体的加工工艺与加工设备有机地结合起来；

同时，通过采用优化的工艺方法、先进的加工设备，提高产品的质量稳定性，从而可以降低排放，减少对环境的污染。

1.2国内外的发展概况[3]

汽油机在正常工作状态下，在小、中负荷时要求化油器随着负荷增加能供给由较浓逐渐变稀的混合气，在满负荷下又要求混合气由稀变浓，为了满足这些要求，在现代化油器上配备了一系列的混合气浓度补偿装置。

在新型汽车中，开始普遍地采用燃油喷射系统，因为它可以使燃油效率更高而排放更低。

但是，几乎所有的旧式汽车以及所有的像割草机和链锯之类的小设备均使用化油器，因为化油器既构造简单又价格便宜。

1.3本课题应达到的要求

完成设备的机械部分、气动部分、电气部分的设计及相关计算，绘制好机械部分设计的若干份图纸。

2总体方案设计

2.1本装置的主要组成部分

摩托车化油器有严格的密封要求。

针对密封性对化油器有着至关重要的地位，提高劳动生产效率，保证加工质量，降低劳动强度。

本装置主要包括夹具、气缸、气体泄漏检测仪、试密封实验台等。

其中，夹具主要包括以下几部分：

定位元件、夹紧装置、导向元件和对刀装置、连接元件、夹具体、其他元件及装置；

气缸主要是根据缸径和气缸的行程来确定气缸的型号；

试密封试验台主要包括以下几个部分：

台架和支撑板等的设计、气体泄漏检测仪的选用和气动元件的选取等。

2.2机械部分的作用及其设计原则

机械部分的设计主要是为了设计一套夹具，在PD24J化油器进行试密封检测时可以结合气缸将化油器很好地定位与夹紧。

从而，可以保证加工质量，如相对位置精度的保证，精度的一致性等；

提高生产效率，用夹具来定位、夹紧工件，就避免了手工操作用划线等方法来定位工件，缩短了安装工件的时间；

减轻劳动强度，如可用气动、电动夹紧；

扩大机床的工艺范围，如在铣床上加一个转台或分度装置，可以加工有等分要求的零件，在车床上加上三爪卡盘，加工短轴类、套筒类零件等要方便的多，有些夹具对保证发挥机床基本性能的作用是很大的，如牛头刨床上没有虎钳是很难进行加工的。

其设计原则应遵循以下几点：

1.标准化原则——所设计的PD24J化油器试密封装备的规格、参数应符合国家标准。

试密封装备应能最大限度地检测PD24J化油器产品的同类产品。

2.经济合理原则——所设计试密封装备应该结构先进、功能好、准确性高、成本低、操作简单及使用维修方便、在产品的寿命周内，用最低的成本实现产品的规定功能，做到物美价廉。

3.安全性原则——要确保证操作者和管理者,设备本身的安全，以及保证设备对周围环境无危害。

2.3气动部分的功能

气动就是以压缩空气为动力源，带动机械完成伸缩或旋转动作。

因为是利用空气具有压缩性的特点，吸入空气压缩储存，空气便像弹簧一样具有了弹力，然后用控制元件控制其方向，带动执行元件的伸缩与旋转。

从大气中吸入多少空气就会排出多少到大气中，不会产生任何化学反应，也不会消耗污染空气的任何成分，另外气体的粘性较液体要小，因此流动速度快，且节能环保。

由于本系统为一般的气动系统，故选系统压力[2]为0.5Mpa。

执行元件用气缸，但由于化油器本体结构所限，且开闭行程较小以及安全性要求，拟采用单杆双作用气缸。

气缸的动作速度一般为50~500mm/s。

2.4PLC部分的功能[4]

PLC即可编程控制器（ProgrammableLogicController）是指以计算机技术为基础的新型工业控制装置。

它采用可以编制程序的存储器，用来在其内部存储执行逻辑运算、顺序运算、计时、计数和算术运算等操作的指令，并能通过数字式或模拟式的输入和输出，控制各种类型的机械或生产过程。

具有以下几个特点：

可靠性高，抗干扰能力强；

灵活性强，控制系统具有良好的柔性；

编程简单，使用方便；

控制系统易于实现，开发工作量小，周期短；

维修方便；

体积小，能耗低；

功能强，性价比高；

另外，PLC所提供的软元件的触点（如软继电器）可以无限次使用，方便地实现复杂的控制功能。

同时，PLC的连网通信功能有利于实现分散控制、远程控制、集中管理等功能，与同等规模或成本的继电-接触器控制系统相比，无论其功能和性能，都具有无可比拟的优势。

3机械部分的设计[1]

3.1定位基准的选择

定位基准是在加工中获得零件尺寸的直接基准，根据不同的加工要求和定位安装条件，合理选择定位基准是工艺设计中的一项重要工作内容。

工件在机床上用夹具进行夹紧加工时，用来决定工件相对于刀具的位置的工件上这些表面，称为定为基准。

定位基准分为粗基准、精基准和附加基准。

未经机械加工的定位基准，称为粗基准；

经过机械加工的定位基准，称为精基准。

机械加工工艺规程中的第一道机械加工工序所采用的定位基准都是粗基准。

零件上根据机械加工工艺需要而专门设计的定位基准，称为附加基准。

3.1.1粗基准的选择

粗基准的选择方法：

（1）选加工余量小的、较准确的、表面质量较好的、面积较大的毛面作粗基准。

因此，不应选有毛刺的分型面等作粗基准。

（2）选重要表面为粗基准，因为重要表面一般都要求余量均匀。

（3）选不加工的表面作粗基准，这样可以保证加工表面和不加工表面之间的相对位置要求，同时可以在一次安装下加工更多的表面。

（4）粗基准一般只能使用一次。

因为粗基准为毛面，定位基准位移误差较大，如重复使用，将造成较大的定位误差，不能保证加工要求。

因此，在制定工艺规程时，第一道工序、第二道工序一般都是为了加工出精基准。

3.1.2精基准的选择

精基准的选择方法：

（1）基准重合。

尽量选择选设计基准为定位基准，这样就没有基准不重合误差。

有时出于加工工艺的合理性要求，需要选择非设计基准作为定位基准。

（2）基准统一。

为了减少夹具类型和数量，或为了进行自动化生产，在零件的加工过程中，对于多个加工工序，选择统一的定位基准。

（3）互为基准。

对某些空间位置精度要求很高的零件，通常采用互为基准、反复加工的方法。

（4）自为基准。

对于某些精度要求很高的表面，在精密加工时，为了保证加工精度，要求加工表面的余量很小并且均匀，这时常以加工面本身定位，待到夹紧后将定位元件移去，再进行加工。

3.2零件表面加工工序的选择

3.2.1工序顺序的安排原则

（1）先基面后其他表面

先加工出基准面，再以它为基准加工其他表面。

如果基准面不止一个，则按照逐步提高精度的原则，先确定基准面的转换顺序，然后考虑其他各表面的加工顺序。

（2）先面后孔

先加工平面，后以面定位加工孔。

（3）先主后次

这里所说的主要表面是指设计基准面和主要工作面，而次要表面是指键槽、螺孔等其他表面。

次要表面和主要表面之间往往有相互位置要求。

因此，一般要在主要表面达到一定的精度之后，再以主要表面定位加工次要表面。

（4）先粗后精

先进行粗加工，后进行精加工。

3.2.2加工阶段的划分

当零件的精度要求较高时，若将某个加工面从毛坯面开始到最终的精加工或精密加工都集中在一个工序中连续完成，然后再安排其他表面的加工工序，则难以保证零件的精度要求或浪费人力、物力资源。

因此，通常可将高精度零件的工艺过程划分为几个加工工序。

根据精度要求的不同，可以划分为：

（1）粗加工阶段

在粗加工阶段，主要是去除各加工表面的余量，并作出精基准，因此这一阶段的关键问题是提高生产率。

（2）半精加工阶段

在半精加工阶段是要减小粗加工中留下的误差，使加工面达到一定的精度，为精加工做好准备。

（3）精加工阶段

在精加工阶段，应确保尺寸、形状和位置精度达到或基本达到（精密件）图纸规定的精度要求以及表面粗糙度要求。

（4）精密、超精密加工、光整加工阶段

对那些精度要求很高的零件，在工艺过程的最后安排研磨、精密磨、超精加工、金刚石车、金钢镗或其他特种加工方法加工，以达到零件最终的精度要求。

3.3机械加工工艺路线的拟定

拟定工艺路线的出发点：

应当是使零件的几何形状，尺寸精度及位置精度等技术要求能够得到合理的保证，在生产纲领和生产类型已经确定为批量生产的条件下，可以采用万能机床配以专用夹具，并且尽量使得工序集中来提高生产率，除此之外，还要考虑经济效果，以使降低成本[5]。

零件的工艺性分析和零件图的审查[6]：

该化油器的型号为PD24J型，混合室出口直径：

Φ24mm，安装尺寸：

Φ32mm±

0.1，外形尺寸：

（长×

宽×

高）110.5mm×

127mm×

125.5mm，其性能指标：

最大功率为5.6KW/7500r/min，最大扭矩为8.1N.m/4500-5000r/min，百公里经济油耗为2.4L/100km，发动机最低稳定转速为1400±

100r/min。

从零件图上看出：

该化油器的结构形状复杂，加工表面多，且一些孔的加工精度要求高。

其主要加工表面有：

进油接管孔ø

5，怠速斜孔ø

2.4，怠速调节螺纹底孔ø

5，主油道螺纹孔ø

6.2，喉管孔ø

23及端面，柱塞孔ø

24等等。

其工艺过程卡片制作下表3-1：

表3-1加工工艺路线

产品

型号

零件图号

每批数量

名称

零件名称

PD24J化油器

每台件数

1

共2页

HT200

灰铸铁

毛坯种类

压铸件

毛坯外形尺寸

110.5×

127×

125.5

每毛坯可制件数

备注

工序内容

车间

设备名称型号

夹具名称及编号

切削刀具

量具名称及编号

辅助工具

工时

准终

单件

下料

G7022-1锯床

锯条

压铸毛坯

铸模

正火

SX-4-10箱式电炉

铰进油接管孔Φ5

组合式钻、铰专用机

专用夹具

钻头

游标卡尺

钻怠速斜孔Φ2.4

钻怠速调节螺纹底孔Φ5

钻主油道螺纹孔Φ6.2

钻Φ5.9和Φ5.5孔

粗镗喉管孔Φ23，并刮端面

组合式粗镗机

镗刀

粗镗混合室孔至Φ24

续表3-1

粗镗柱塞孔至Φ24

铰阀座孔Φ9.8

铰Φ3.3孔

钻Φ2.2孔

钻Φ3孔

加工节气门轴孔Φ7.9

半精镗柱塞孔Φ24

组合式镗床

半精镗混合室孔Φ24

精镗混合室孔Φ24

组合式精镗机

精镗柱塞孔Φ24

检验

入库

3.4问题的提出

本夹具主要用来夹紧化油器，然后可以进行相关的密封性测试。

3.5夹具的设计

确定夹具的结构方案：

（1）确定定位方案，设计定位元件

本夹具主要用来夹紧化油器，没有具体的粗糙度要求，可以选择已精加工的端面以及内孔作为定位基准。

从保证工件定位稳定的观点出发，根据六点定位原理，通过“端面及ø

24混合室出口”，采用“短销大平面的”定位，为控制检测过程中工件Z轴方向的旋转自由度，可以在短销与工件处用一个小支承钉定位。

这样，既增加了工件的稳定性，又兼顾了基准重合原则。

为实现定位方案，所使用的定位元件中短销可以限制两个自由度：

X轴方向的移动自由度，Y轴方向的移动自由度；

大平面可以限制三个自由度：

Z轴方向的移动自由度，X轴方向的旋转自由度，Y轴方向的旋转自由度；

一个支承钉可以限制一个自由度：

Y轴方向的移动自由度。

但是联合起来，短销大平面组合就可以限制五个自由度：

X轴方向的移动自由度，Y轴方向的移动自由度，Z轴方向的移动自由度，X轴方向的旋转自由度，Y轴方向的旋转自由度；

在加上一个支承钉的联合作用，可以再限定一个自由度：

Z轴方向的旋转自由度，从而达到完全定位。

（2）确定夹紧方式和设计夹紧机构

密封性对化油器有着至关重要地位，为了提高劳动生产效率,保证加工质量,降低劳动强度，PD24J化油器的试密封夹具装置主要是通过气缸对PD24J化油器怠速孔进行定位与夹紧。

将化油器用螺钉、顶杆等元件固定在底座上，整个夹具通过立柱支撑着。

3.5.1夹紧力的计算

计算夹紧力时，通常将夹具和工件看成是一个刚性系统。

为了使化油器有检测过程时在夹紧力、重力等其他外力作用下,仍然要保持好已定好的位置,在本设计中夹具上用气缸对其进行夹紧,对其产生一定的夹紧力。

用气缸对化油器进行夹紧达到动作快速,准确.操作方便省力；

夹紧安全可靠；

而且结构简单、经济性好、效率高[7]。

夹紧力的作