毕业设计（论文）-柴油机连杆的加工工艺及其夹具设计.doc

河南机电高等专科学校毕业设计说明书 1 目 录 摘要摘要 i 绪言绪言 1 第第 1 1 章章 连杆的结构特点及技术条件分析连杆的结构特点及技术条件分析 .2 1.11.1 连杆的结构特点连杆的结构特点2 2 1.21.2 连杆的技术要求连杆的技术要求 2 2 第第 2 2 章章 连杆的材料和毛坯连杆的材料和毛坯 .4 2.12.1 连杆的材料选择连杆的材料选择4 4 2.22.2 毛坯加工方法选择毛坯加工方法选择4 4 第第 3 3 章章 机械加工工艺过程分析机械加工工艺过程分析 .6 3.13.1 工艺过程的安排工艺过程的安排 6 6 3.23.2 定为基准的选择定为基准的选择 6 6 3.33.3 毛坯余量的选择毛坯余量的选择 7 7 3.43.4 初拟加工工艺路线初拟加工工艺路线 7 7 第第 4 4 章章 加工设备及刀、夹、量具的选择加工设备及刀、夹、量具的选择 .10 第第 5 5 章章 工序设计计算工序设计计算 1212 5.15.1 小头孔工序尺寸的计算小头孔工序尺寸的计算 1212 5.1.1 工序余量的计算.12 5.1.3 时间定额的计算.13 5.25.2 大小头两端面的加工大小头两端面的加工 1515 5.2.1 工序余量的计算.15 5.2.2 机床功率的校核15 5.35.3 钻铰连杆盖上螺栓孔并倒角钻铰连杆盖上螺栓孔并倒角 1616 5.3.1 工序余量的计算 16 5.3.2 床功率的校核.16 5.3.3 时间定额的计算17 5.45.4 大头孔定位误差分析及工余尺寸计算大头孔定位误差分析及工余尺寸计算 1919 5.4.1 定位误差分析计算.19 5.4.2 工序余量的计算.20 5.4.3 校核粗镗孔时机床功率.21 5.55.5 铣对口台阶面铣对口台阶面2222 5.65.6 铣铣 15mm15mm 槽，铣槽，铣 58mm58mm 槽槽 2222 第第 6 6 章章 夹具设计夹具设计 24 6.16.1 粗铣大小两端面的设计粗铣大小两端面的设计 2424 6.26.2 钻扩铰小头夹具的设计钻扩铰小头夹具的设计 2525 结结 论论 29 参考文献参考文献 .30 致致 谢谢 .31 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 1 摘 要 连杆是柴油机的主要传动件之一，本文主要论述了连杆的加工工艺及其夹具设计。 连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而连杆的刚性比较差，容易 产生变形，因此在安排工艺过程时，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开。逐步 减少加工余量、切削力及内应力的作用，并修正加工后的变形，就能最后达到零件的 技术要求。 关键词: 连杆 变形 加工工艺 夹具设计 abstract the connecting rod is one of the main driving medium of diesel engine, this text expounds mainly the machining technology and the design of clamping device of the connecting rod. the precision of size, the precision of profile and the precision of position , of the connecting rod is demanded highly , and the rigidity of the connecting rod is not enough, easy to deform, so arranging the craft course, need to separate the each main and superficial thick finish machining process. reduce the function of processing the surplus , cutting force and internal stress progressively , revise the deformation after processing, can reach the specification requirement for the part finally . keyword: connecting rod deformination processing technology design of clamping device 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 2 绪言 毕业设计是我们每个毕业生离开高校之前的一个必修课题，它对我们既是一个挑战 也是一个机遇，是立足于三年所学知识的基础上对其进行的综合运用，是对毕业大学 生能力的一种综合体现，也是一个极重要的教学环节。也是工科院校机械类专业学生 的一次比较全面的机械设计训练。它要求我们对三年来所学知识进行有机的结合，设 计的过程是理论和实践相结合的具体表现。通过实际训练使所学理论知识得以巩固和 提高，培养独立设计能力。 在此之前，我们所学的知识比较零散，在大脑里没有理顺，综合运用知识的能力 比较差，在这次毕业设计中，通过复习教材和查阅资料，使我们加深了对理论知识的 深刻理解和熟练操作的掌握，初步锻炼了自己独立解决问题的能力，而且我们在这个 过程中也学到了不少知识，特别是在图书馆查阅各种资料的过程中，掌握了许多课堂 学不到的知识。 连杆是柴油机主要的零件之一，有连杆盖，连杆体，螺栓，螺母等零件组成，其 小头径活塞销与活塞连接，大头与曲轴连杆轴径连接，气缸燃烧室中受压缩的油气混 合气体经点火燃烧后急剧膨胀，以很大的压力向活塞顶开，连杆则将活塞所受的力传 给曲轴，推动曲轴传动。 发动机在工作工程中，连杆体要求膨胀气体交变的压力和惯性力作用。连杆除有 足够的强度和刚度外，还应尽量减小连杆自身的重量，以减小惯性力。连杆身的横截 面最好采用工字形，但考虑到连杆所用材料为 qt450-10,铸造成型，固截面为平板形。 作为柴油机重要的机件之一，连杆的尺寸参数在很大程度上不仅影响着发动机的 整体尺寸和重量，而且也在很大的程度上影响着发动机的可靠性与寿命。设计连杆时 必须正确选择连杆的尺寸参数，结构形式，材料与工艺，以求获得经济合理的效果。 在结构设计和加工工艺正确合理的情况下，主要是材料强度决定着连杆的体积，重量 和寿命。重量和寿命。作为连杆的材料，除了具有优良的机械性能以外，还要求有高 度的耐磨性，耐疲劳性和冲击韧性。同时也要使连杆的加工容易和造价低廉。 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 3 第第 1 章章 连杆的结构特点及技术条件分析连杆的结构特点及技术条件分析 1.1 连杆的结构特点连杆的结构特点 连杆是柴油机主要的零件之一.有连杆盖,连杆体,螺栓,螺母等零件组成.其小头经 活塞销与活塞连接，大头与曲轴连杆轴径连接，气缸燃烧室中受压缩的油气混和气 体经点火燃烧后急剧膨胀，以很大的压力向活塞顶开，连杆则将活塞所受的力传给 曲轴，推动曲轴传动。 发动机在工作过程中，连杆体要求承受膨胀气体交变的压力和惯性力作用。连杆 除有足够的强度和刚度外，还应尽量减小连杆自身的重量，以减小惯性力。连杆身的 横截面最好采用工字形，但考虑到连杆所要求的材料为 qt450-10,铸造成型,故截面为 平板形。 1.2 连杆的技术要求连杆的技术要求 作为柴油机重要的机件之一。连杆的尺寸参数在很大程度上不仅影响着发动机的 整体尺寸和重量，而且也在很大程度上影响着发动机的可靠性与寿命。设计连杆时必 须正确选择连杆的尺寸参数，结构形式、材料与工艺，以求获得经济合理的效果。在 结构设计和加工工艺正确合理的条件下，主要是材料强度决定着连杆的体积，重量和 寿命。作为连杆的材料，除了具有优良的机械性能以外，还要求有高度的耐磨性，耐 疲劳性和冲击韧性。同时也要使连杆的加工容易和造价低廉。 为减小磨损和便于维修，在连杆小头孔中压入衬套，大头孔内衬套具有钢质基体 的耐磨巴氏合金轴瓦。 为了保证发动机运转平稳均衡，同一发动机中连杆质量不能相差太大，因此在加 工完以后应称重分组。 连杆大小头两端面对称分布在连杆中截面的两侧，考虑到装夹、安放、搬运等要 求，连杆大小头端厚度应相等。 连杆小头开有 15mm 的槽和 1.1mm 的沟槽，大头开有锁瓦槽，便于油液润滑。 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 4 连杆上需要机械加工的主要表面有大小头孔、连杆盖与连杆体接合面、两端面。连 杆总成的技术要求如下： （1）为了保证连杆大小头孔运动副之间有良好的配合，大小头孔表面粗糙度 ra 值 为 1.6两孔的圆柱度也应该有较高的技术要求。m （2）连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度过大，将加剧连杆大头面与曲轴 连杆轴径磨损，因此应该有一定的要求。 （3）大小头孔中心距的变化将会使气缸的压缩比发生变化，从而影响发动机的效 率。因此中心距应有较高公差等级要求取 it9 级，大小头孔中心现在两个相互垂直方 向上的平行度误差会使活塞在气缸中倾斜，致使气缸壁磨损不均匀，缩短发动机寿命， 同时也使曲轴的连杆轴径磨损加剧，因此对其平行度提出了要求，取 0.01mm. （4）连杆大小头两端面厚度的基本尺寸要相同，便于定位、安装、加工，但技术 要求不同。大头两端面表面粗糙度为 3.2，小头两端面表面粗糙度为 6.3，这是mm 因为连杆大头两端面与曲轴连杆轴径两轴肩面间有配合要求，而连杆小头两端面与活 塞销孔座内挡之间没有配合要求。 （5）为了保证发动机运转平稳，对连杆小头质量差和大头质量差提出了要求。 （6）为了保证连杆体与于连杆盖接触面间有良好配合要求，在连杆体连杆盖上都 开了相互配合的台阶槽，而且接触面有较高的技术要求，表面粗糙度为 1.6，同时m 连杆体连杆盖上的螺栓孔也有较高的技术要求，螺栓孔取公差等级 it9 级和表面粗糙 度 ra6.3，两螺栓孔在相互垂直方向上也有平行度要求。m （7）小头孔长度 15 的槽在发动机工作过程中要与活塞接触，因而要有较高表面 粗糙度要求和对称度要求，ra1.6，对称度要求 0.2mm，以减小连杆盖和活塞销得m 磨损。 第第 2 章章 连杆的材料和毛坯连杆的材料和毛坯 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 5 2.1 连杆的材料选择连杆的材料选择 连杆在工作中承受多向交变载荷的作用，因此连杆材料一般都用高强度的碳钢或 合金钢，如 45 钢、65 钢、40gr、40mnb，近年来也有采用球墨铸铁和粉末压金材料的， 本次设计采用 qt450-10。球墨铸铁的静载荷和机械性能及耐磨性、吸振性等优于碳钢， 而其动载荷机械性能则接近于钢，具有良好的综合机械性能。 2.2 毛坯加工方法选择毛坯加工方法选择 连杆 10000 件/年，采用大批量生产，材料 qt450-10，故采用机械砂型铸造，精度 等级 it9。铸造分型面沿大小孔中心线并垂直端面。 铸造时将连杆体，连干盖整体铸造，在以后的机械加工中切开，为了保证切开孔 机械加工余量均匀，一般将连杆大头孔铸成椭圆形，相对分体铸造而言，整体铸造具 有材料损耗少，所用工时少，模腔少，对工人技术水平要求低等优点。缺点是机械加 工中要增加一道切断工序，增加了一台设备以及金属纤维被切断等问题。 毛坯在铸造车间铸出以后要经过人工实效处理，以减少毛坯的内应力。此外，为 提高毛坯的精度还需要毛坯外观缺陷的检查内部探伤毛坯尺寸检查等工序。最后获得 合格毛坯。合格毛坯要求没有裂缝碰伤结巴腐蚀毛孔疏松和氧化皮。在加工表面上允 许有修整后的分模面痕迹和深度不大于 0.5 mm 的局部缺陷。 参考文献工艺手册表 3.1-24,砂型机器造型的尺寸公差等级 ct 为 810 级.参考 文献工艺手册表 3.1-27 机器造型金属模型铸铁件机械加工余量选择为 68 级,但是 为了减少铸件加工的难度及机械加工中的某些工艺的要求,可在某些局部范围内选用不 同等级的加工余量. 毛坯公差等级 ct810 级，取 9 级。 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 6 图 2-1 如图为毛坯简图，技术要求如下： 1 铸件经人工实效处理。 2 铸件不允许有夹渣、毛刺、气孔、疏松等缺陷。 3 杆体弯曲部不大于 1mm。 4 错差。纵横向错差均不大于 1mm。 5 起模斜度 7。 6 材料 qt450-10。 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 7 第第 3 章章 机械加工工艺过程分析机械加工工艺过程分析 3.1 工艺过程的安排工艺过程的安排 连杆加工中两个主要的因素影响加工精度 （1） 连杆本身的刚度比较差，在外力（切削力、夹紧力）作用下容易变形。 （2） 连杆是铸造件，孔的加工余量较大，切削时会产生较大的残余应力，并引起内 应力的重新分布。因此在安排工艺过程中，就需要把各主要加工表面的粗精加 工工序分开。这样，粗加工产生的变形就可以在半精加工中得到修整，半精加 工产生的变形可在精加工中得到修整，最后得到零件技术要求。 确定连杆的工艺过程时应注意以下几点： （1）应符合基准统一的原则，尽量避免基准的更换，以减小定位误差。 （2）工件夹紧点应选在工件刚性较好的部位，尽可能减小工件的变形。 （3）要求较高的表面可按粗加工，半精加工，精加工等阶段来进行，在粗精加之间 安排其他表面的加工，以消除应力。 各主要表面工序安排如下： （1） 两端面：粗铣粗磨半精磨 （2） 大头孔：粗镗半精镗精镗 （3） 小头孔：钻扩铰 （4） 螺栓孔：钻孔铰孔攻丝 （5） 台阶面：铣断精铣台阶面 一些次要加工表面的加工，可视需要安排工艺过程的中间或后边。 3.2 定为基准的选择定为基准的选择 定位基准的选择影响到连杆整个工序加工的精度，在各工序中要尽量做到基准统 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 8 一，基准重合。在加工过程中大部分工序都采用统一的定位基准：一个端面、小头孔 和大头孔，这样容易保证连杆的加工精度，而且端面面积大，定位比较平稳。其中端 面、小头孔作为定位基准，也符合基准重合的原则。 连杆大小头端面对称分布在杆身的两侧，有时大小头端面厚度不等，所以大小头 端面不在同一个平面上，用这样不等高面做定位基准，必然产生定位误差，因而零件 设计时大小头两端面厚度相等。端面方向粗基准选择有两种方案：一是选中间不加工 的毛坯面，可保证对称，有利于夹紧。二是选要加工的端面，可保证余量均匀。 3.3 毛坯余量的选择毛坯余量的选择 根据各表面加工要求和各种加工方法所能得到的经济精度，确定毛坯的机械加工余 量。查机械加工工艺设计手册表 3-1 铸件加工余量（hbo767）毛坯公差等级 ct810，取 9 级。 毛坯主要尺寸及公差（mm） 表 3-1 主要表面零件尺寸加工余量毛坯尺寸公差ct 厚度 434344729 长度 145.5145.56.51522.59 孔 81814772.29 孔 202020161.89 3.4 初拟加工工艺路线初拟加工工艺路线 根据先面后孔的原则，先加工端面，并以其中一个端面作为基准，钻扩拉孔加 工其他表面。 初拟加工工艺路线如下： 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 9 工序号名称工序内容 铸造铸造成形经时效处理。 05粗铣大小头两 端面 专用夹具粗铣大小头两端面，铣完一面铣另一面。 10半精磨大小头 两端面 磁力吸盘上磨完一面后，翻身磨另一面保证尺寸 43.4 mm 16 . 0 0 15钻扩铰小头孔以非标记面定位，专用夹具钻扩铰小头孔保证尺寸 mm 023 . 0 0 20 20 两端 023 . 0 0 20 孔口倒角 在专用夹具上， mm 两端孔口倒 0.5倒 023 . 0 0 20 45 角。 25粗镗大头孔 专用镗夹具粗镗大孔保证尺寸 mm。 12 . 0 0 81 30 两端 021 . 0 0 81 孔口倒角 专用夹具上两端孔口倒角。 021 . 0 0 81 451 35钻铰 2xm12 螺纹底孔 以小头孔以和一个端面定位，在专用钻床夹具上钻铰 2-m12 螺纹底孔。 40锪 2x平面21以小头孔和一个端面定位，专用夹具上锪 2x平面。21 45打成套标号避免连杆后续工序中连杆体连杆盖误配。 50铣断连杆铣断连杆保证连杆体上尺寸 28.5 mm，连杆盖上尺寸 24.5 mm。 55磨剖分面保证连杆体上尺寸 28 mm，连杆盖上尺寸 24 mm。 60精铣连杆体台 阶面 以 2x平面为定位面，夹紧两个端面精铣。保证尺21 mm。 035 . 0 0 94 65精铣连杆盖台 阶面 以小头孔和非标记面定位，夹紧另一端面和螺孔外圆。 保证尺寸mm。 0 0.023- 94 70去毛刺去台阶面毛刺。 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 10 75攻 2xm12 螺 纹 在专用钻床上攻 2xm12 螺纹。 80扩 2x 5 . 12以 2-平面为定位面，夹紧两个端面用专用夹具扩21 孔。 85清洗装配煤油清洗。用螺钉装配。 90精磨两端面 磁力吸盘上磨完一面后，翻身磨另一面保证尺寸 43 20 . 0 05 . 0 mm 95半精镗大头孔 专用镗夹具半精镗大孔保证尺寸 mm。 054 . 0 0 81 100金钢镗大头孔 专用镗夹具精镗大孔保证尺寸 mm。 021 . 0 0 81 105铣 15 槽 以一面两孔定位铣槽保证尺寸 15 mm。 015 . 0 05 . 0 110拆开连杆体连 杆盖 用螺母扳手机拆开连杆体连杆盖。 115车 槽1 . 121 28 . 0 0 （2 处） 车小头孔内槽保证尺寸 mm。1 . 121 28 . 0 0 120铣锁瓦槽专用铣夹具铣锁瓦槽保证尺寸要求。 125终检1.检查各加工部位形位公差要求。 2.外观检验。 130清洗称重入库1 用煤油清洗。 2 用压缩空气吹净。 3 称重并分组。 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 11 第第 4 章章 加工设备及刀、夹、量具的选择加工设备及刀、夹、量具的选择 该产品的生产类型为大批量生产，加工设备以通用机床为主，辅以少量的专用机 床。其生产方式为通用机床加专用刀具，辅以少量专用机床的流水生产线。工件在各 机床上的装卸以及不同工序之间工件的传递，各工序间应该根据具体情况而定。 （1） 粗铣两端面。 考虑到工件的定位夹紧及夹具结构设计等问题，采用 x52k 立式铣床， （参考文献 机械加工工艺手册表 3.1-73） ，机床功率取=7.5kw，采用专用夹具。选用直径 w p 为 150mm 的盘类铣刀和 a 型游标卡尺。 （2） 半精磨两端面。 考虑到加工生产效率及工件精度和安装方便，选用 m7350a 型圆台平面磨床，磨 床功率=8.595kw，粗糙度可达，用磁力吸盘吸紧工件，选直径为 w p m8 . 0ra 150mm 的代号为 b 的坯形砂轮和 a 型游标卡尺。 （3） 精磨两端面。 选用 m7350a 型圆台平面磨床，磨床功率=8.595kw，粗糙度可达， w pm8 . 0ra 用磁力吸盘吸紧工件，选直径为 150mm 的代号为 b 的棕刚玉坯形砂轮，磨料粒度为 80，组织号为 5。a 型游标卡尺。 （4）锪 2x平面.21 直径为22mm 的,带可换柱的锥柄平底锪钻，导柱直径为13mm。 （参考文献 机械加工工艺手册表 4.3-38） 。 （5）钻铰攻 2xm12-6h 的螺栓孔。 最大钻孔直径为10mm，铰孔直径为10.2mm，参考工艺手册表 3.1-30， 采用立式钻床 z5061，钻10mm 孔时采用锥柄阶梯麻花钻，铰10.2mm 孔采用专用 刀具。参考工艺手册表 4.6-3，攻丝采用机用丝锥及丝锥夹头，采用专用夹具。 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 12 10mm，10.2mm 孔径用游标卡尺来测量，2xm12-6h 螺纹用螺纹塞规来检验。 （6）钻扩铰小头孔。 加工的最大钻孔直径为18mm，扩铰孔直径为 mm，参考工艺手册 023 . 0 0 20 表 3.1-30，采用立式钻床 z5163，该钻床的最大进给抗力为 30000n，最大扭转力矩为 800n.m, 参考工艺手册表 4.6-3,钻18mm 孔时采用锥柄麻花钻，扩铰mm 023 . 0 0 20 孔采用专用刀具。夹具采用专用夹具。选用 a 型游标卡尺和塞规来检验孔径。 （7）切断连杆盖连杆体。 选用机械制造工艺简明手册表 4.2-36，选用双面切断机床 x53t，夹具采用专 用铣断夹具，选直齿三面刃铣刀和 a 型游标卡尺。 （8）大小头孔81mm。 根据大头孔加工技术要求和精度要求，粗镗采用卧式双面组合镗床 t68，参考文献 工艺手册表 3.2-44，选择功率为 1.5kw 的镗销头，选择镗通孔的镗刀，专用夹具 和 a 型游标卡尺。 半粗镗时仍采用卧式双面组合镗床 t68，选择功率为 1.5kw 的镗销头 1ta20m， 选择半精镗刀和专用夹具。 精镗时采用金刚镗床，参考文献简明手册表 4.2-28 金刚镗床的主要技术参数， 选 t740k 型的，主轴头型号为 2 号，夹具为专用夹具。通过定位误差分析，要保证大 小两孔的轴心线平行度要求，小头孔定位采用可涨心轴定位。孔径检验用 a 型游标卡 尺和塞规。 （9）铣 15mm 槽 ,铣槽.8mm5 铣 15 槽，根据槽的位置及导轨运动方向，槽形位工差要求。参考文献工艺手册 表 10-33 卧式铣床，选 x52，刀具采用定尺寸的三面刃铣刀，槽内两个端面管于连杆纵 向中心线对称度要求有夹具和刀具共同来保证。a 型游标卡尺。 铣锁瓦槽，选用卧式铣床 x62，专用夹具和定尺寸的切口铣刀。 （10）精磨对口面，铣对口台阶面。 精磨对口面，选用 m7350a 型圆台平面磨床，磨床功率=8.595kw，代号为 b w p 的坯形砂轮。专用夹具和 a 型游标卡尺。 铣对口台阶面，参考文献工艺手册表 10-33 选 x62 型卧式铣床。表 11-45 选齿形槽 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 13 铣刀，专用夹具和分度值为 0.02mm 的 a 型游标卡尺。 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 14 第第 5 章章 工序设计计算工序设计计算 5.1 小头孔工序尺寸的计算小头孔工序尺寸的计算 5.1.1 工序余量的计算工序余量的计算 零件小头孔尺寸较小，采用大批量生产时在毛坯上铸造成实体，在前面工序中加工 完成，可作为后面工序的定位基准。 孔直径方向加工余量参考金属机械加工工艺人员手册表 5-1 基孔制 7 级精20 度的加工铰孔余量。 =0.2 z 扩=1.8 z 钻=20-1.8-0.2=18铰z 各工步余 量和工序 尺寸如下 表 5-1（mm） 5.1.2 机床功率的校核机床功率的校核 取钻孔的进给量 f=0.04/r18 参考文献工艺手册表 10.4-9 钻扩铰孔时切削速度的计算公式 v=min/m fat dc yv xv p m zv v 式中=6.1 m=0.2 v c7 . 0y 0 x 4 . 0z vvv 加工表面加工表面加工方法加工方法公差等级公差等级 ct工序尺寸工序尺寸余量（双边）余量（双边） 20铰h7 023 . 0 0 20 0.2 19.8扩h10 084 . 0 0 8 . 19 1.8 18钻1818 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 15 m/min55.13 4 . 01150 781 . 6 7 . 02 . 0 4 . 0 v 由此计算出转速为 n=239.7r/minmin/ 1814 . 3 55.1310001000 r d v 按机床实际转速取 n=272 r/min,则实际切削速度为 m/min=15.37 m/min 1000 2721814 . 3 v 参考文献得 mnkmfdm nkffdff 8 . 0 2 8 . 0 021 . 0 8 . 9 7 . 4281 . 9 分别求出钻孔的 m18 f f =9.81 f f n361914 . 018 7 . 42 8 . 0 m=9.81mn 04.3214 . 018021 . 0 8 . 02 它们均小于机床的最大进给力 30000n 和机床最大扭转力矩 800n/m，故钻床强度足够。 参考文献，扩孔的切削速度为 f=0.4 钻 v 3 1 2 1 = m/min=7.685 m/min 钻扩 v 2 1 v 2 1 37.15 由此算出转速 min/ 6 . 123min/ 8 . 1914 . 3 685 . 7 10001000 rr d v n 按机床实际转速取 n=160r/min 参考文献铰孔的进给量 f=0.3mm/r 铰孔的切削速度为 v=0.3m/s=18m/min 由此求出转速 min/ 5 . 289 8 . 1914 . 3 1810001000 r d v n 按机床实际转速取 n=272r/min 则实际切削速度为: min/91.16 1000 272 8 . 1914 . 3 1000 m dn v 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 16 5.1.3 时间定额的计算时间定额的计算 钻扩铰小头孔时间定额的计算 （1）机动时间 参考文献工艺手册 2.57 得钻孔的计算公式钻盲孔时 4121 2 l t 21 21 j lctgkr d l fn ll 0 2 l 钻孔时18 min505 . 0 2724 . 0 955 . 4 347 3 47 955 . 4 5 . 1 2 118 2 18 2 1 j t mml mml mmctgl 参考文献扩孔时19.8 mml mml mmctgl 3 47 02 . 1 5 . 160 2 18 8 . 19 2 1 将以前所求数值及所选 f n 代入公式得min797 . 0 1604 . 0 02 . 1 343 j t 参考文献铰孔时 min632 . 0 2723 . 0 36 . 147 3 47 6 . 15 . 145 2 8 . 1920 2 1 j t mml mml mmctgl 总机动时间就是基本时间 =0.505+0.797+0.632=1.934 b t b t （2）参考钻螺栓辅助时间取min2 a t （3）作业时间=+=1.934+2=3.934min b t b t a t 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 17 （4）布置工作地时间=3%=0.118 min s t b t 休息和生理需要时间= 0.118 min r t s t 准备和终结时间 /n=0.00762 min e t e t （5）单件时间=+/n=4.17+0.00762=4.178 min c t p t e t （6）但单件计算时间=+=1.934+0.118+0.118=4.17 min p t b t a t s t r t 5.2 大小头两端面的加工大小头两端面的加工 5.2.1 工序余量的计算工序余量的计算 查典型零件机械加工生产实例表 431 铣平面加工余量，根据零件厚度和平面 长度取 1.5 。查表 432 磨平面加工余量，半精磨取 0.3。精磨取 0.2，此处所指 余量都是单边余量。查表 433 铣及磨平面时厚度偏差取粗铣时-0.25-0.39，半精磨时 -0.160，精磨时-0.039-0.062。很明显每次加工余量足够，故不用求解尺寸链。 各工序加工余量及公差如 表 5-2 加工方法加工余量等级偏差 粗铣1.512- 0.25-0.39 半精磨0.311-0.160 精磨0.29-0.039-0.062 5.2.2 机床功率的校核机床功率的校核 查工艺手册表 968 铣刀的进量取每齿进给量 。z/3mm . 0 af5mm . 1 ap 参考文献取粗铣主轴转速为 150r/min,铣刀直径 150mm,粗加工切削速度为: 70.65m/min15015014 . 3 1000 dn v 粗铣 校核机床功率: 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 18 参考文献工艺手册表 2.496 得切削功率为 pme 74. 0 z 9 . 05 m znkaf5 . 110 9 . 167p 取1mmk 3mm . 0 f 5mm . 1 a 168mma s /5r. 2 60 150 n 10z pmzpe 代入公式得：4.16kw15 . 2101683 . 05 . 110 9 . 167p 74 . 0 9 . 05 m 机床功率为 7.5kw,若取效率为 0.85，则故机床效率足够。,16kw . 4 375kw . 6 85 . 0 5 . 7 5.3 钻铰连杆盖上螺栓孔并倒角钻铰连杆盖上螺栓孔并倒角 5.3.1 工序余量的计算工序余量的计算 参考典型零件机械加工生产实例表 421 内孔加工余量及偏差，取精铰孔直径 方向上余量 0.4mm,粗铰直径方向上余量 0.16mm，则钻孔余量为 1004 . 0 2 . 10d 钻 mm。 各工步机械加工余量和公差如下 表 5-3 5.3.2 床功率的校核床功率的校核 参考文献表 101 台式钻床型号及技术参数，选 z5163a,.取孔kw w 5 . 5p 2 . 102 的进给量 f=0.4mm/r，取铰孔进给量为 f=0.3mm/r. 参考文献工艺手册表 10.4-9 钻扩铰孔时切削速度的计算公式 加工表面加工方法余量（双边）公差等级工序尺寸 102钻1010 16.102粗铰0.1610.16 2 . 102精铰0.04h610.2 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 19 min/m fat dc v zv xv p m zv v 式中=6.1 m=0.2 v c7 . 0y 0 x 4 . 0z vvv m/min68.10 4 . 01150 101 . 6 7 . 02 . 0 4 . 0 v 由此算出转速为 n=min/13.340 1014 . 3 68.1010001000 r d v 按机床实际转速取 n=320r/min. 由 n=320r/min，求实际切削速度为:min/05.10min/ 1000 3201014 . 3 mmv 参考文献得 mnkmfdm nkffdff 8 . 0 2 8 . 0 021 . 0 8 . 9 7 . 4281 . 9 分别求出钻孔时 m 的如下 f f =9.81 f f n 5 . 40214 . 010 7 . 42 8 . 0 m=9.81mn 1014 . 010021 . 0 8 . 02 它们均小于机床的最大进给抗力 30000n 和机床的最大扭转力 800nm,故钻床强度 足够。 铰孔时的切削速度 v=0.3m/s=18mm/min, 由此求出转速 min/562 2 . 1014 . 3 1810001000 r d v n 按机床实际转速取 n=560r/min，则实际钻削速度为 1000 5602 .1014 . 3 1000 dn v 5.3.3 时间定额的计算时间定额的计算 铰孔时间定额的计算 （1）机动时间 参考文献工艺手册 2.57 得钻孔的计算公式 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 20 钻盲孔时 41 21 2 l t 2 1 21 j l ctgkr d l fn ll 0 2 l 钻 2x孔时10.2mm min298 . 0 2724 . 0 37 . 5 324 3 24 37 . 5 5 . 1 2 118 2 2 . 10 2 1 j t mml mml mmctgl 参考文献扩铰孔的计算公式 fn lll tj 21 扩盲孔或铰盲孔时21 2 1 1 ctgkr dd l0 2 l 铰孔 2 . 102 min350 . 0 2723 . 0 36 . 124 3 24 6 . 15 . 145 2 10 2 . 10 2 1 j t mml mml mmctgl 总机动时间就是基本时间 =0.350+0.350+0.298=0.998 min b t b t （2）辅助时间 参考文献工艺设计手册钻床的辅助时间如下 表 5-4 钻102粗铰16.102精铰10.2mm 操作内容 每次 需用 时间 操作次 数 时间操作次 数 时间操作次 数 时间 主轴变换0.0210.0210.0210.02 变换进给量0.02510.0251 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 21 （3） 参考钻螺栓辅助时间 各工步的辅助时间为：钻孔 0.435 min，粗铰孔 0.675 min，精铰102 x16.102 孔所用时间 0.657 min。10.2mm 装卸工件时间参考文献 2.542 取 1.2 min。 所用辅助时间为 =0.435+0.675+0.675+0.015+0.02+0.06=1.88 min a t （4）作业时间 =+=0.998+1.88=2.878 min b t b t a t （5）布置工作地时间：参考文献工艺手册立式钻床的准备-终结时间，工作地服务 时间及自然需要时间，取 a=%3. =%3=2.878 0.03=0.086 min s t b t （6）休息和生理需要时间 =%3=2.878 0.03=0.086 min r t b t （7）准备和终结时间 参考工艺设计手册表 735 e t 中等件： 33 min 使用夹具：8 min 试铰刀： 7 min 旋转工作台到一定角度： 2.2 min 安装多轴头： 25 min 安装一个定位器: 1.0 min 由题目知生产批量为 10000 件/年，则 /n（33+7+2.2+25+1）/1000=0.00762 min e t 单件时间 =+= 0.998+1.88+0.086+0.086=3.05 min p t b t a t s t r t 单件计算时间 =+/n=3.05+0.00762=3.058 min c t p t e t 装卸刀具0.0610.0620.1220.12 装卸钻模板0.0610.061 开关冷却液0.0210.0220.0210.02 塞规测量0.25120.520.5 开停车0.015 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 22 5.4 大头孔定位误差分析及工余尺寸计算大头孔定位误差分析及工余尺寸计算 5.4.1 定位误差分析计算定位误差分析计算 大头孔的加工在装配连杆体连杆盖后，以小头孔来定位加工的。加工时既要保证 大头孔的尺寸精度，还要保证两孔轴心线平行度及孔轴线与端面的垂直度要求。为此， 机床采用双面卧式金钢镗床，它具有下列特点： a：金钢镗床的主偏角角较大，刀尖圆弧半径比较小，镗削时的径向切削力较小， 镗杆径向变形小，镗刀前后面经过研磨，能减小镗孔的表面粗糙度;金钢镗床采用高切 削速度，小进给量和镗削深度，切削力及发热变形小，从而不但能获得良好加工精度， 而且具有较高的生产率。 b：金钢镗床的刚性好，其主电机用防震垫隔震，主传动采用带传动，带轮及主轴 径经过动平衡，有利于减小主轴的震动，机床主轴采用高强度的径向推力轴承，并预 加载荷以消除间隙，因此机床有较高的回转精度。 现拟定小头孔用定位销，在压紧两个断面来镗大头孔，取与小头孔配合的定位销 直径 该工序定位基准为小头孔的轴心线，设计基准也是小头孔的中心线。定位基准和 设计基准重合，基准不重合误差为0b 限位基准为销钉轴心线，定位副误差造成基准位移误差。 .039 . 0 007 . 0 009 . 0 023 . 0 min mmy dd 定位误差mmybd039 . 0 因为021 . 0 3 1 所以该方案对大头孔尺寸精度足够。 平行度 0.01 的定位误差的分析 同理 0b.039 . 0 1007 . 0 009 . 0 023 . 0 2 1 min mm l l y dd 则平行度定位误差mmmmybd01 . 0 039 . 0 所以平行度误差不能保证。 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 23 该选小头孔用可涨心轴定位，基准不重合误差，基准位移误差。0b0y 即可保证尺寸精度要求，又可保证平行度要求。 5.4.2 工序余量的计算工序余量的计算 参考文献工艺手册表 952 镗刀加工孔的进给量、切削速度及表 11.43 铸铁的精密镗削余量。粗镗后孔的直径，粗镗直径方向上余量为 79.2-77=2.2 mm 2 . 79 mm。 粗镗、半精镗和精镗工序尺寸及公差如下：表 5-5 5.4.3 校核粗镗孔时机床功率校核粗镗孔时机床功率 粗镗孔时余量。mmap1 . 1 参考文献机械加工工艺手册表 11.41 取 f=0.4mm/r v=20m/min min/80min/ 2 . 7914 . 3 2010001000 rr d v n 参考文献工艺设计实用手册表 2.421 得 3 10 6081 . 9 vfp kfacff zm fz fzy x pfzz n zv fz z 取 180 z f1 z f 0 fz n1 fz k 则 kwp nf m z 322 . 0 1033 . 0 97.976 97.976133 . 0 4 . 01 . 11806081 . 9 3 75 . 0 1 取机床效率为 0.85，则，故机床效率足够。 半精镗孔时，因双边余量为 1.6 mm，故.mmap8 . 0 查表 2.4180，取 v=50m/min, f=0.2mm/r. 加工表面加工方法余量（双边）精度等级工序尺寸及公差 81 金钢镗0.2h7 021 . 0 0 81 8 . 80 半精镗1.6h8 054 . 0 0 8 . 80 2 . 79 粗镗2.2h10 120 . 0 0 2 . 79 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 24 min/197min/ 8 . 8014 . 3 5010001000 rr d v n 金钢镗削时，查表 2.4180，取 f=0.04mm/r, v=120m/min. min/472min/ 8114 . 3 12010001000 rr d v n 5.5 铣对口台阶面铣对口台阶面 铣连杆盖台阶面尺寸，在保证的头孔尺寸前提下，要保证尺寸，直接测量不能保证 两边尺寸相等，会影响连杆盖与连杆体结合面的配合，故要换算尺寸链，尺寸间接保 证，直接测量小凸台尺寸。 尺寸链建立如右图，尺寸 a 为封闭环，尺寸 47 为增环，40.5 为减环。 a=47-40.5=6.5mm esa=0mm ei =-0.0115-0.0105=-0.022mm a 所以mm 0 022 . 0 5 . 6 a 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 25 5.6 铣 15mm 槽，铣槽 8mm5 用已经加工过的大头孔，小头孔和非标记面定位，尽量做到基准统一，并在标记 面上以可转动的压板夹紧，槽内两侧面关于连杆纵向中心线的对称度有夹具和刀具来 保证。 铣连杆盖上锁瓦槽，用小孔和两螺栓定位，螺栓孔与接触面的垂直度要求有夹 a 具来保证，铣连杆体上锁瓦槽，用两个螺栓孔来定位，夹紧两个断面来铣。 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 26 第第 6 章章 夹具设计夹具设计 6.1 粗铣大小两端面的设计粗铣大小两端面的设计 （1）.确定设计方案 作为连杆加工的第一道工序，粗铣两断面的精度对后续工序的加工有深远的影响。 方案一：加工时两个断面互为基准。可分为两个工位进行。第一工位以没有标记的一 侧端面为粗基准，并用 v 形块夹紧外圆表面，来加工另一侧的大小头端面。夹 紧工件时要先以较小的力夹紧，用铜棒轻压连杆上断面，尽量使连杆下断面与 支承板接触。第二工位，以粗铣过的一侧端面定位，来粗铣另一断面（未标记 过的） ，因此未标记过的一侧端面的精度较高，以后的工序都用此端面定位，以 保证基准的统一和加工精度。 对工件形状分析，工件有铸造成型， ，端面与支承板接触，定位夹紧都比较稳 定可靠，也容易实现。夹具一夹具体安装面和定位孔定位销，用 t 形螺栓孔连 接。 方案二： 同时铣削大小头两个端面。这种方案的特点是生产率较高，可在专用的四 轴龙门铣床上进行。以大小外形及杆身要腰部的端面定位，这是用夹具来保证 两端面对称于连杆纵向中心线。为保证连杆毛坯大小头外形正确，大小头的四 个定位点与大头中心半径的距离应有一定的公差要求.由于杆身是不加工表面， 用作粗基准是容易保证两端面对称于连杆纵向中心线的，但其夹具复杂，而且 要用专门的四轴铣床。 比较两种方案，铸造毛坯 9 级精度，大小头端面和杆身的对称性，平行性都较好， 以两端面互为基准来加工，其夹具结构简单，安装可靠，生产成本可大大减低，故 采用第一种方案。 （2）.定位精度的分析 初夹紧工件时，用铜棒把工件压实，使其定位良好，避免连杆悬空或倾斜。同时 因为两个端面加工采用互为基准加工，故粗加工时可获得较好的精度和表面平行度 要求。 夹紧时采用一个固定 v 型块和一个活动 v 型块，活动 v 型块在导轨内通过偏心 河南机电高等专科学校毕业设计说明书 27 机构来压紧工件，夹具上大小头孔的支承面应位于同一个平面上。固定 v 型块应固 定良好，活动 v 型块与导轨配合良好，压紧弹簧应具有较高的刚度。 6.2 钻扩铰小头夹具的设计钻扩铰小头夹具的设计 本夹具使用于立式钻床上钻扩铰小头孔。 方案一： 设计是采用大小头一侧端面做为定位基准，在相应的两个支撑套上定位 。 方案二： 另