连杆盖_课程设计

1 目录 前言 2 一、课程设计任务书 3 二、零件的工艺分析 3 三、工艺设计 5 四、铣床专用夹具设计 32 五、设计心得体会 37 六、参考文献 39 2 前言 机械制造技术课程设计是在我们学完了大学的全部基础课，以及大部分专业课之后进行的。这是我们在进行课程设计对所学各课程的一次深入的综合性的 总复习，也是一次理论联系实际的训练，因此，它在我们四年大学生活中占有重要的地位，本次课程设计旨在培养学生设计机械加工工艺规程的工程实践能力，通过这次设计锻炼了我们综合运用过去所学全部课程进行机械制造工艺及结构设计的基本能力，为学生搞好毕业设计，走上工作岗位打下坚实的基础。 本课程设计的目的在于： (1)培养学生运用机械制造工程学及相关课程 (工程材料与热处理、机械设计、公差与技术测量等 )的知识，结合生产实习中学到的实践知识，独立地分析和解决零件机械加工工艺问题，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力 。 (2)能根据被加工零件的技术要求，运用机床夹具设计的基本原理和方法，学会拟订机床夹具设计方案，完成夹具结构设计，提高结构设计能力。 (3)培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。 (4)进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。 此次课程设计对给定的零件图分析并进行工艺规程设计，其中考察了定位基准的选择，零件便面加工方法的选择，加工工艺路线的拟定及工序加工余量，工序尺寸，公差等相关知识，历时三个星期的设计加深了对所学知识的理解，有助于今后能够熟练地运用于工作中。设 计过程中遇到一些疑问经过老师的悉心指导都得以解决，在此对老师表示衷心的感谢。适应性训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，为今后工作打下一个良好的基础。 由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给与指教。 3 一、课程设计任务书 1、绘制零件图 （按 1 1 的比例） 1 张 2、绘制毛坯图 （按 1 1 的比例） 1 张 3、填写零件机械加工工艺规程卡片 1 套 （包括：机械加工工艺过程卡片 1 套，机械加工工序卡片 1 套） 4、 机床夹具总体方案图 1 张 5、 夹具零件图 2 张 6、编写零件课程设计说明书 1 份 原始资料：零件图样 1 张；零件生产纲领为 10000 件 /年；每日 1 班。 二 、 零件的工艺分析 1、零件的 作用和结构特点： 连杆是发动机主要的传动机构之一，它将活塞与曲轴连接起来，把作用于活塞顶部的膨胀气体压力传动给曲轴，使活塞的往复直线运动可逆的转化为曲轴的回转运动，以输出功率。 连杆结构如图所示，它是一种变截面的连杆体，由从大头到小头逐步变小的工字型截面的连杆体及连杆盖、螺栓、螺母等组成。虽然由于发动机的结构不同，连杆的结构也略有差异，但基本上都由活塞销孔端（小头）、曲柄销孔端（大头）及杆身三部分组成。 连杆大头孔套在曲轴的连杆轴颈，与曲轴相连，内装有轴瓦。为了便于安装。大头孔设计成两半。然后用连杆螺栓 连接。连杆小头与活塞销相连，小头压入耐 4 磨的铜衬套，孔内设有油槽，小头顶部有油孔。以便使曲轴转动时飞溅的润滑油能流到活塞销的表面上，起润滑作用。为了减少惯性力，连杆杆身部位的金属重量应当减少，并且要有一定的刚度，所以杆身部位是不加工的。在毛坯制造时，杆身的一侧作出定位标记，作为加工及装配基准。 连杆在工作中主要承受一下三种动载荷： 1.汽缸内的燃烧力（连杆受压） 2.活塞连杆组的往复运动惯性力（连杆受拉） 3.连杆高速摆动时产生的横向惯性力（连杆受弯曲应力） 为了保证工作时连杆的一些危险点（螺栓、杆身或大端端盖等）不发生 断裂，将其设计成如上图所示结构。该结构不仅重量轻、刚度大，而且有足够的疲劳强度和冲击韧性。 2、零件的加工表面和技术要求分析： 4.连杆的主要加工表面有：大小端孔、上下端面、大端盖体结合面、配合面以及连杆螺栓孔等。 5.大小端孔的精度：为了保证连杆大、小头孔运动副之间有良好的配合，减少冲击的不良影响和便于传热，大端孔和小端孔尺寸和粗糙度要精确。本零件大头孔的尺寸公差等级为 IT6，表面粗糙度 Ra 值为 1.6m，小头孔的尺寸公差等级为IT6，表面粗糙度 Ra 为 1.6m。大端孔和小端孔圆柱度的公差均有较高要求。 6.大小端 孔中心线在两个相互垂直方向的平行度：两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜，增加活塞与汽缸的摩擦力，从而造成汽缸壁磨损加剧。 7.大小端孔的中心距：大小端孔的中心距影响汽缸的压缩比，所以对其要求较高。 5 8.大端孔两端面对大端孔轴线的垂直度：此参数影响轴瓦的安装和磨损。 9.对连杆重量的要求：为了保证发动机运转平稳，连杆大、小头重量和整台发动机上的一组连杆的重量按图纸的规定严格要求。 10.此零件形状结构较为简单，零件各表面的加工并不困难，但是基准孔023.0020 mm 以及小头孔 要求表面粗糙度 Ra= 1.6m 偏高。基本思路为先加工小头孔再以其为基准来加工大头孔。该连杆大头孔对 A 基准的对称度公差为0.3mm。小头孔对 B 基准的对称度公差为 0.2mm。小头孔对 A 基准的平行度公差为 0.01mm。 三、工艺设计 1、生产纲领、确定生产类型 11.此零件为连杆盖，由设计任务书要求，此零件要求可知该零件的生产纲领为10000 件 /年，结合生产实际，备用率 a%和废品率 b%分别取 3%和 0.5%，带入公式得 N=10000 台 /年 *1 件 /台 *（ 1+3%） *（ 1+0.5%） =10351.5 件 /年 所以连杆盖的 生产类型为成批的大批生产类型。 2、毛坯的选择与毛坯图说明 在各类机械中，连杆盖为传动件，由于其在工作时处于运动中，经常受冲击和高压载荷，要求具有一定的强度和韧性。该零件的材料选择 QT450-10，零件的轮廓尺寸不大，形状不是很复杂，为成批量生产模型，从减少加工难度来说，经查机制工艺手册，毛坯采用铸造成型。 因为零件形状并不复杂，但为减少加工时的切削用量和提高生产效率，节约毛坯材料，毛坯形状可以与零件形状接近。 6 确定机械加工余量，及毛坯尺寸。 1）确定机械加工余量 铸件质量：零件表面无明显的裂纹等缺陷。 加工精度：零件各表面为一般加工精度。 机械加工余量。根据铸件质量、形状，以及各个加工部位的要求毛坯尺寸和余量如下， 加工表面 基本尺寸 mm 毛坯尺寸 mm 单边总加工余量mm 大头孔直径 81 75 3 零件厚度 43 48 2.5 大头孔两端深度 3.5 6.5 3 铸造圆角 R3-R5 2）确定机械加工余量，及毛坯尺寸。见毛坯图。 3、工艺路线的确定 1）粗基准的选择 连杆大小端孔圆柱面及两端面应与杆身纵向中心线对称； 连杆大小端孔及两端面应有足够而且尽量均匀的加工余量； 连杆 大小端外形分别与大小端孔中心线对称； 保证作为精基准的端面有较好的表面质量。 为此，第一道工序为粗铣两平面，为保证两平面有均匀的加工余量，采用互为基准。先选取有标识一侧的平面为粗基准来加工另一平面，然后以加工过的平面为基准加工没有标识一侧的平面，并在以后的大部分工序中以此平面作为精基准 I来定位，这样作为精基准的平面有较好的表面质量。 7 精基准的选择 由于大、小端平面面积大、精度高、定位准确、夹紧可靠，所以大部分工序选用其一个指定的平面即精基准 I（消除三个自由度）、小头孔（消除两个自由度），以及大头孔内圆柱面 作为精基准。这不仅是基准统一而且减小了定位误差。 3）各表面加工方法的确定 该零件的加工面有内孔、端面、小孔及槽等，材料为 QT450-10。参考有关资料，其加工方法的选择如下 （ 1）毛坯的两端面应该互为基准加工，表面粗糙度为 Ra3.2，需粗铣 -精铣（机械制造基础 表 6-8）。 （ 2） 大头孔 021.0081 mm：内表面粗糙度为 Ra1.6，需进行粗镗 -半精镗 -精镗（机械制造基础 表 6-7）。 （ 3）小头孔 023.0020 ：内表面粗糙度为 Ra1.6，需进行钻 -扩 -粗铰 -精铰（机械制造基础 表 6-7）。 大头孔内沟槽：表面粗糙度为 Ra6.3，一次成型铣即可。 下底面 Ra1.6故需粗铣 -精铣（机械制造基础 表 6-8）； （ 6）两台阶面；底面为 Ra6.3，侧面为 Ra1.6，故采用粗铣台阶面后，对则面进行精铣并保证距离尺寸 94 0 -0.023mm，以及对称度 0.3mm A（机械制造基础 表 6-8）。 （ 7）两个螺纹孔的加工：钻 -攻丝（机 械制造基础 表 6-7）。 （ 8）小头孔的大沟槽采用 R67mm 的成型铣刀去加工。由于表面 Ra1.6，故 8 需粗铣 -精铣（机械制造基础 表 6-8）； （ 9）大头孔内表面的沟槽采用 R25 的成型铣刀。 （ 10）小头孔里面的够槽用精细的镗刀加工。 4）工序的顺序安排 根据连杆类零件的特点，连杆平面和连杆孔将多次作为定位以及装夹基准，因此必须先进行加工。根据基面先行，先粗后精的原则，以连杆的一个平面作为粗基准加工另一平面，从而获得精基准，再加工定位平面。根据先面后孔的原则，面加工完成以后依次进行钻扩小头孔、粗镗大头孔 的操作。经过上述操作后，工件已获得一面两孔的精基准，这样为之后的加工提供了装夹定位的方便。 5）工序集中与分散 根据工序集中的原则，粗铣下台阶面工序，铣台阶面和配合面工序，钻螺纹孔工序以及精铣结合面工序的装夹方式和机床类似，故集中处理；精镗大头孔工序和铣轴瓦槽工序的装夹方式相同，故集中处理；精镗小头孔工序及粗镗卡簧槽工序的装夹方式与机床相同，故集中处理。根据先面后孔，先主后次的原则，以上工序按以上所述的先后顺序排列，根据先粗后精的原则，精加工工序主要被安排在后面加工。 6）加工设备与工艺装备的选择 机床的选择工作的对加工质量，生产率和经济性有很大的影响，为使所选的机床能满足工序的要求，必须综合考虑机床的工作精度、加工精度、功率、机床 9 工作区的尺寸等因素。 根据以上的图示的分析，现有的生产设备及零件自身的尺寸、形状、位置精度的要求，各工序机床选择如下所示： a.工序 60 为粗铣精铣平面要求不高普通铣床就可以。选用立式铣床 XA5032 型铣床。 b.工序 80 由于孔径较小，选用 Z525 即可达到加工要求； c.工序 90 铣平面尺寸不大，考虑到尽量减少机床种类原则且立式铣床 XA5032型铣床能达到加工要求故选立 式铣床 XA5032 型铣床； d.工序 90 粗镗大头孔，用 T68 即能达到加工要求，且较常见故 T68 镗床即可 e.工序 110 钻孔攻丝用 Z525。 f.工序 120 铣凹槽用立式铣床 XA5032 型铣床 g.工序 130 镗床 T68。 h.工序 140 铰孔可用 Z525。 工序 工序名称 机床设备 切削刀具 量具 10 铸造毛坯 20 无损探伤 30 去毛刺 40 时效处理 50 铣两端面 XA5032 YT5 硬质合金铣刀 量规 60 粗加工小头孔 Z525 高速钢钻头、高速钢标准 扩孔钻 塞规 70 粗镗大头孔 T68 YT14 焊接刀具 量规 80 铣下底面及左右台阶 XA5032 YG6 硬质合金铣刀 量规 90 加工左右两螺纹孔 Z525 10.2 钻头 倒角钻头 M12 丝锥 塞规 100 粗精铣小头孔凹槽及瓦盖槽 XA5032 直齿三面刃成型铣刀 量规 10 110 半精镗，精镗大头内孔 镗小头孔凹槽 T68 YT14 焊接刀具、 单刃镗刀 量规 120 精加工小头孔及大头孔倒角 Z525 高速钢铰刀、倒角钻头 塞规 130 钳工去毛刺 140 检查 150 组装入库 7）不同方案的分析比较 零件的工艺路线的制定要考虑的因素很多，为了制定出更好的工艺路线需要先拟制出多种工艺路线，将这几种路线进行比较，从中找出较好的一种，结合该零件的各因素现拟制以下两种工艺方案进行比较： 方案一 ： 工序 10： 铸造毛坯。 工序 20： 无损探伤，查是否有夹渣，气孔，疏松等缺陷。 工序 30：清理毛刺、飞边，涂漆。 工序 40： 人工时效处理。 工序 50： 精铣连杆大小头两平面，互为基准（加工经两次翻转）至尺寸 20.036.043mm，选择其中一面为基准 I。 工序 60： 为基准 I 及小头孔外圆定位，钻小头孔至 33.0018mm 扩至084.008.19 mm 倒角，以小头孔为精基准 II； 工序 70： 以基准 I、 II 大头孔内圆定位，粗镗大头孔到 22.008.79 mm，以大头孔为 精基准 III。并定其轴线为基准 A。 工序 80： 以 I、 II、 III 为基准定位粗铣下底面至 025.086mm，精铣至1.0085 mm，粗铣左右凹台至 0 25.00 25.0 5.2,96 mm，精铣 mmmm 05.000 0 2 3.0 5.3,94 工序 90： 以 I、 II、 III 为基准加工左右螺纹孔，钻孔 至 10.2，倒角C1，攻丝； 11 工序 100： 以 I、 II、 III 为基准粗铣小头孔凹槽至 13 1.00mm，精铣至15.005.015 mm,铣瓦盖槽 R25； 工序 110： 以 I、 II、 III 为基准定位半精镗大头孔至 80.8 087.00mm，精镗至 021.0081mm 镗小头孔两凹槽； 工序 120： 以 I、 II、 III 为基准粗铰小头孔至 mm033.0094.19 ，精铰至 mm023.0020 ,大头孔倒角 ； 工序 130： 钳工去毛刺 ； 工序 140： 检查各个部分的尺寸和精度 ； 工序 150： 组装入库。 方案二 ： 工序 1： 粗铣有标识平面至 46.5 工序 2： 粗铣无标识平面至 45 工序 3： 粗钻小头孔至 18 工序 4： 拉结合面至 86 及大头孔至 80 工序 5： 粗铣下台阶面至 25 工序 6： 铣台阶面和配合面至 25， 4.5， 94 工序 7： 钻孔 -攻丝 -倒角 工序 8： 精铣结合面到尺寸 工序 9： 精铣有标识面到尺寸 工序 10： 铣槽到尺寸 工序 11： 精镗大头孔到尺寸 工序 12： 粗铣轴瓦槽 工序 13： 镗小头孔到尺寸 工序 14： 粗镗卡簧槽到尺寸 12 对比以上两种方案，得出以下几种结论： 一、 方案一将粗加工和精加工分开，先粗后精，这样有利于保护重要表面。方案二几乎忽视基面先行、先 主后次的原则，加工过的重要表面无法得到有效保护，重要表面的预期精度将无法保证。 二、 方案一很好的将先粗后精、先主后次原则同工序集中原则结合。 三、 方案一相比于方案二，能够大大的减少工人的工作量，更加人性化，生产效率更高。 四、 并且所要求的生产纲领并不大，所以无需用到拉床，可有效的降低成本，且能减少机床种类。 4、加工余量、切削用量的确定 1） 确定加工余量 （ 1） mm023.0020 小头孔 查机械制造基础 表 6-8 可知需要钻 -扩 -粗铰 -精铰 查机 械制造课程设计指导表 3.2 25 精铰得到 mm023.0020 、表面粗糙度Ra1.6、经济精度 IT7 加工余量为 0.06mm； 查机械制造课程设计指导表 3.2 25 粗铰得到 mm033.0094.19 、表面粗糙度Ra2.0、经济精度 IT8 、加工余量为 0.14mm，查机械制造课程设计指导表3.2-27 得上下偏差分别为 +0.033,0； 查机械制造课程设计指导表 3.2 25 扩孔 得到 084.008.19 mm、表面粗糙度Rz30、经济精度 IT10、加工余量为 1.8mm，查机械制造课程设计指导表 3.2-27得上下偏差分别为 +0.084,0； 查机械制造课程设计指导表 3.2 25 扩孔得到 33.0018 mm、表面粗糙度 Rz50、经济精度 IT13、加工余量为 18mm，查机械制造课程设计指导表 3.2-27 得上下偏差分别为 +0.33,0； 13 故小头孔 加工余量如下表： 工序名称 工序间余量 工序间 工序间尺寸 经济精度 表面精度 精铰 0.06 IT7 1.6 023.0020 粗铰 0.14 IT8 2 mm033.0094.19 扩 1.8 IT10 Rz30 084.008.19 钻 18 IT13 RZ50 33.0018 （ 2） 021.0081mm 大头孔 查机械制造基础 表 6-7 可知需要粗镗 -半精镗 -精镗 查机械制造课程设计指导表 3.2 25 精镗得到 021.0081 mm、表面粗糙度 Ra1.6、经济精度 IT7 加工余量为 0.2mm； 查机械制造课程设计指导表 3.2 25 半精镗得到 80.8 087.00 mm、表面粗糙度Ra2.0、经济精度 IT8 、加工余量为 1mm，查机械制造课程设计指导表 3.2-27得上下偏差分别为 +0.087,0； 查机械制造课程设计指导表 3.2 25 粗镗得到 22.008.79 mm、表面粗糙度Rz30、经济精度 IT11 、加工余量为 1mm，查 表 3.2-27得上下偏差分别为 +0.22,0； 故大头孔加工余量如下表： 工序名称 工序间余量 工序间 工序间尺寸 经济精度 表面精度 精镗 0.2 IT7 1.6 021.0081 半精镗 1 IT8 2 80.8 087.00 14 粗镗 3.8 IT11 Rz30 22.008.79 铸造 CT9 25.176 （ 3） 20.036.043mm 两端面 查机械制造基础 表 6-8 可知需要需粗铣 -精铣 查 表 3.2 25 精铣得到 20.036.043 mm、表面粗糙度Ra3.2、经济精度 IT11 加工余量为 1mm； 查 表 3.2 25 精铣得到 20.036.044 mm、表面粗糙度Ra3.2、 经济精度 IT11 加工余量为 1mm； 查 表 3.2 25 粗铣得到 025.045mm、表面粗糙度 Rz50、经济精度 IT12 加工余量为 1.5mm； 查 表 3.2 25 粗铣得到 025.05.46 mm、表面粗糙度 Rz50、经济精度 IT12 加工余量为 1.5mm； 故两端面加工余量如下表： 工序名称 工序间余量 工序间 工序间 尺寸 经济精度 表面精度 精铣 1 IT11 3.2 20.036.043 1 IT11 3.2 20.036.044 粗铣 4 IT12 RZ50 0 25.045 4 IT12 RZ50 0 25.05.46 铸造 CT9 25.148 （ 4） 1.0085mm 下底面 查机械制造基础 表 6-8 可知需要需粗铣 -精铣 查 表 3.2 25 精铣得到 1.0085 mm、表面粗糙度 Ra1.6、经济精度 IT9 加工余量为 1mm； 15 查 表 3.2 25 粗铣得到 0 25.086 mm、表面粗糙度 Rz50、经济精度 IT12 加工余量为 12mm； 故下底面加工余量如下表： 工序名称 工序间余量 工序间 工序间尺寸 经济精度 表面精度 精铣 1 IT9 1.6 1.0085 粗铣 2 IT12 RZ50 0 25.086 铸造 CT9 25.188 （ 5） mmmm 05.000 0 2 3.0 5.3,94 台阶面 查机械制造基础 表 6-8 可知需要需粗铣 -精铣 查 表 3.2 25 精铣得到 mmmm 05.000 0 2 3.0 5.3,94 mm、表面粗糙度 Ra1.6、 Ra6.3um，经济精度 IT7、 IT10 加工余量为 1mm、 1mm； 查 表 3.2 25 粗铣得到 0 25.00 25.0 5.2,96 mm、表面粗糙度Rz50、 Rz50um，经济精度 IT12、 IT12 加工余量为 2.5mm； 故台阶面加工余量如下表 ： 工序名称 工序间余量 工序间 工序间尺寸 经济精度 表面精度 精铣 1、 1 IT7、IT10 1.6、 1.6 05.000 023.0 5.3,94 粗铣 、 2.5 IT12、IT12 RZ50、Rz50um 0 25.00 25.0 5.2,96 2） 确定切削用量 （ 1）铣两端面 已知加工材料： QT450-10 ， 16 0 0 , 00 0 0 00 , 0 0 004 5 0 ,Y T 1 6 0 , 6 , 5 . 8 , 1 0 ,6 0 , 5 , 1 5 , 5 .br r sM p am m z 铸 件 不 允 许 有 夹 渣 ， 气 孔 ， 疏 松 等 缺 陷 。加 工 要 求 ： 粗 铣 ： 加 工 余 量 h=1.5mm.XA5032 型 立 铣 。1 选 择 刀 具 ： 选 择 5 硬 质 合 金 刀 具 。 d2 选择切削用量： 021 1 . 5 .2 Y T 5 . 7 . 5 . 0 . 1 2 / .3v v .1 6 0 , 6 , 5 , 0 . 1 3 / 1 5 4 / m i n3 0 5 / m i n , 2 2 0 / m i n .: 1 . 2pzcfptt f cm v m n m v fa h m mK w f m m zd m m z a m m f m m z v m mn r v m mk k k 对 称 端 铣 ， 使 用 功 率 为选 择 铣 刀 磨 钝 标 准 及 刀 具 寿 命 : 后 刀 面 最 大 磨 损 量 为 1.5mm.T=180min.4 切 削 速 度 ， 和 每 分 钟 进 给 量当 时 ，各 修 正 系 数 7 . 0 . 8 .: 1 5 4 1 . 2 7 0 . 8 1 5 6 . 4 6 / m i n .3 0 5 1 . 2 7 0 . 8 3 0 9 . 8 8 / m i n .2 2 0 1 . 2 7 0 . 8 2 2 3 . 5 2 / m i n .s v s n s v fc t vtnf f t v tk k kv v k m mn n k rv v k m m 则 机床选 择 ：003 0 0 / m i n , 2 3 5 / m i n .1 5 0 . 7 2 / m i n , 0 . 1 3 / .10005 6 0 , 1 1 7 , 1 . 7 , 1 6 06 , 2 3 5 / m i n , 2 . 3 , 7 . 5 0 . 7 5 5 . 6 2.1 . 5 , 2 3 5 /c f cfcc z czb e pf c c c mc c c mpfn r v m mvdnv m m f m m znzM p a a m m a m m d m mz v m m p K w p K w K wpa m m v m m 5 校 验 机 床 功 率 ：故 p 所 选 机 床 够 用 . 即 :m i n , 3 0 0 / m i n . 1 5 0 . 7 2 / m i n , 0 . 1 3 /L6 0 . 6 m i n .vczmffn r v m m f m zlytv 基 本 工 时 ： 半精铣： 1 刀具不变 2切削用量 ：1. 17 001,2 . 0 . 5 / 0 . 0 8 / .3 . 1 6 0 ,1 8 0 m i n .3.1 6 0 , 6 , 5 , 0 . 1 / .1 8 1 / m i n , 3 5 9 / m i n , 1 7 2 / m i n1 . 2 7 , 0 . 8 .ctpzcfpzc f tm v m n m v f s v s n s v fa m mf m m r m m zmmTvvd m m z a m m f m m zv m m n r v m mk k k k k 选 择 铣 刀 磨 钝 标 准 及 刀 具 寿 命 ： 后 刀 面 最 大 磨 损 量 为 0.3mm.d与当则各 修 正 系 数 ： k则 ：001 8 3 . 8 9 6 / m i n .3 6 4 . 7 4 4 / m i n1 7 4 . 7 5 2 / m i n .: 3 7 5 / m i n , 1 9 0 / m i n .: 1 8 8 . 4 / m i n , 0 . 0 8 / .10005 . : 5 6 0 , 1 1 7 , 1 . 2 , 1 6 , 6 , 1 9 0 / mc A vtnf f t v tc f cfcc z czb e p fv k m mn n k rv v k m mn r v m mvdnv m m f m m znM p a a m m a m m d m m z v m m v机 床 选 择则校 验 机 床 功 率 in1 . 6 1 . 5 . 6 3 .1 , 1 9 0 / m i n , 3 7 5 / m i n , 1 8 8 . 4 / m i n , 0 . 0 8 /6 . : 0 . 7 5 m i n .c c c c c mp f c zmfp k w p p k wa m m v m m n r v m m f m m zlytv 所 选 机 床 够 用 。 即 ：基 本 工 时 （ 2） 小头孔加工 已知：加工材料 QT450-10，硬度为 190HBS，铸件，无外皮； 工艺要求 孔径 d=18mm，孔深 l=45mm 通孔，精度为 H7， 机床 Z525 型立式机床。 求（ 1）刀具；（ 2）切削用量；（ 3）基本工时 （钻） 选择钻头 由表 2.3,可选高速钢钻头， d0=18mm 由表 2.1,可选取双锥修磨横刀 , =300,2 =180,2 1=700,b =3.5mm， 18 a0=120， =550， b=2mm， l=4mm 选择切削用量（所有数据未注明的均查自简明切削用量手册） 决定进给量 按加工要求决定进给量 由表 2.7，当加工要求为 H13 精度铸铁强度 b=800mpa， d0=18mm 时， f=0.70 0.86mm/r 由于 l/d=2.39 3，故 f=0.70 0.86mm/r 按钻头强度决定进给量 由表 2-8 d0=18mm， HBS=190HBS 时 f=1.6mm/r 按机床进给机构强度决定进给量 由表 2.9 当 HBS 270， d0=18mm，机床进给机构允许的轴向力为 8330N（ Z525 钻床允许的轴向力为 8330N 见表 2.35）时进给量 f=1.45mm/r 以上三个进给量比较可以看出受限制的进给量是工艺要求，其值为 f=0.70 0.86mm/r 由表 2.35 可取 f=0.81mm/r 由 表 2.35 可得 2525 机床进给机构强度允许的最大轴向力 Fmax=8830N，由表 2.19 可查出钻孔时轴向力当 f=0.81mm 时，轴向力 fF 8630N Fmax,故 f=0.81mm/r 可用 决定钻头磨钝标准及寿命 由表 2.12 当 d0=18mm 时 ,钻头后刀面最大磨损量取 0.65mm,寿命 T=60min 决定切削速度 由表 2.15 HBS=190 f=0.81mm/r d=18mm 时切削速度 vt=15.12m/min 由表 2.31 切削修正系数 kTV=kMV=kXV=1.0,v=vtkV=15.12m/min,n=267.4r/min 由表 2.35 Z525 钻床说明书可选择 nC=272r/min,即 vC=17m/min 19 检验机床扭矩及功率 由表 2.21 当 f 1.0mm/r, d0 19mm 时 Mt=73.57N m , 修 正 系 数 KMM=1.2, 故MC=KMM*Mt=88.5NM 根据 Z525 钻床参数 ,当 n=272r/min 时 ,Mm=144.2N m MC 由表 2.23 当 HBS=190, d0=18mm,f=0.81mm/r, vC=17m/min 时 PC =1.7kw 由表 2.35Z525 钻床参数可知 PE= moEP =2.26kw PC 由于 McMm， PcPE ,故切削用量可用，即 f=0.81mm/r， n=272r/min， vC=17m/min 计算基本工时 t=L/nf，式中 L=l+y+k， l=43mm 由表 2.29 查出 y+k=8.8mm 故 t=0.235min （扩） 选择扩孔钻 选择高速钢标准扩孔钻 由表 2.5 可查 07o ， 0=8o 10o， ,kr=30o 60o， kr =30o， =10o， t=0， b =0.82mm 选择切削用量 进给量 f 由表 2.10 HB 200 取 f=0.9 1.1mm/r 取修正系数 0.7 故 f=0.63 0.71mm/r。 由表 2.35 取f=0.62mm/r 决定钻头磨钝标准及寿命 由表 2.12 当 d0=19.8mm 时钻头后刀面最大磨损量 0.6 0.9,寿命 T=30min 决定切削速度 由表 2.15 HBS=190,f=0.7mm/r, d0=19.8mm 时， tV =12.67m/min 20 查表 2.31 kTV=1.0,kMV=1.0,kWV=1.0,kxv=0.84,kapv=1.0 所以 Vc=vtkt=10.64m/min,n=171.05r/min 由 Z525 型钻床参数可得 nc=195r/min，但因为所选转速较计算转速高，会使刀具寿命下降，故可以将进给量降低一级取 f=0.48mm/r，也可降低一级转速取 nc=140r/min 方案一 : f=0.48mm/r,nc=195m/min,ncf=93.6m/min 方案二 : f=0.62mm/r,nc=140m/min,ncf=86.8m/min 因方案一 ncf 较大，基本工时较少，故选择方案一，即 f=0.48mm/r,nc=195m/min ，Vc=12.13m/min； 检验机床扭矩及功率 由表 2.21 f 0.51mm/r， d0 21， MT=51.99NM,HBS=190.kmm=1.2，故 Mc=kmmMT=62.39 144.2 mMmN （机床扭矩）； 由表 2.23 HBS=190， d0=19.8mm 时 f=0.48mm/r， vc=12.13 mm/r 时 Pc 1KW PE=2.26KW故 f=0.48 mm/r， n=nc=195 r/min， vc=12.13m/min。 3 计算基本工时 tm=L/nf,式中 L=l+y+k， l=43mm 由表 2.29 查出 y+k=7.96mm 故 tm=0.54min。 （粗铰） 选择铰刀 查表 2-6 粗绞 r0=80, 0=180,kr=50, 0=70 80 精绞 r0=80, 0=180,kr=50, 0=70 80 选择切削用量 决定进给量 由表 2.11 粗绞 f=0.81mm 21 磨钝标准及寿命 由表 2.12 d0 20 时 ,磨钝限度 0.4 0.6mm,寿命 T=60min 切削速度 由表 2.24 粗绞 Vc=6m/min n 粗绞 n=95.78 查 2525 型钻床说明书 取粗绞 n=97 得粗 绞 Vc=6.08m/min n 计算基本工时 tm=L/nf 式中 L=l+y+k,l=43mm 由表 2.29 查出 y+k=8mm 粗绞 tm=0.65min （精铰） 1. 选择铰刀 查表 2-6 精绞 r0=80, 0=180,kr=50, 0=70 80 2. 选择切削用量 决定进给量 由表 2.11 精绞 f=0.62mm 磨钝标准及寿命 由表 2.12 d0 20 时 ,磨钝限度 0.4 0.6mm,寿命 T=60min 切削速度 由表 2.24 精绞 Vc=8m/min 精绞 n=127.32 22 查 2525 型钻床说明书 取 精绞 n=140 得 精绞 Vc=8.80m/min 3. 计算基本工时 tm=L/nf 式中 L=l+y+k,l=43mm 由表 2.29 查出 y+k=8mm 精绞 tm=0.58min （ 3） 、下底面加工 已知：加工材料 QT450-10，硬度为 190HBS，铸件，无外皮； 工艺要求 宽度为 ea =43mm，长度 l=134mm 的平面，精度为 H9， 机床 XA5032 型立式铣床。 求（ 1）刀具；（ 2）切削用量；（ 3）基本 工时 （粗铣） 选择刀具 由表 1.2,可选 YG6 硬质合金刀片 由表 3.1,由于 ap=2mm,ae=26.5mm,则 d0=80mm 由表 3.16,选择齿数 z=10 由表 3.2 选择刀具形状 kr=5o 0=10o 0=12o kr=60o s=-10o 选择切削用量 决定切削深度 ap 由于切削深度不大故 ap=h=2mm 23 决定每齿进给 f 采用对称端铣 由表 3.5,当机床功率为 7.5kw 时 ,fz=0.14 0.24mm/z 取 fz=0.14mm/z 决定铣刀磨钝标准及寿命 由表 3.8 当 d0=80mm 时 ,钻头后刀面最 大磨损量取 2.0mm,寿命 T=180min 决定切削速度和每分钟进给量 由表 3.16 当 d0=80mm z=10 ap=2mm fz=0.14mm/z 时 vt=97mm/min nt=387r/min vft=433mm/min 各修正系数 kMv=kMn=kMf=1.0, ksn=ksv=ksvf=0.8 0.85 取 0.8 则 vc=vtkv=77.6mm/min nc=ntkn=346.4r/min vf=vftkft=309.6mm/min 由表 3.30 可得 nC=375r/min,即 vfc=375mm/min 则 vc= d0n/1000=102mm/min,fzc=vfc/ncz=0.1mm/z 检验机床扭矩及功率 根据表 3.24 b=190HBS ae 50 ap 2mm d0=80mm z=10 vf=375mm/min,近似有 Pcc=1.9kw 由表 3.30 允许 PcM=5.63kw Pcc 则 切 削 用 量 可 行 即vc=102mm/min,fzc=0.1mm/z 计算基本工时 t=L/vf，式中 L=l+y+， l=43mm 由表查出 y+k=8mm故 t=0.139min （精铣） 选择刀具 24 由表 1.2,可 选 YG6 硬质合金刀片 由表 3.1,由于 ap=1mm,ae=26.5mm,则 d0=80mm 由表 3.16,选择齿数 z=10 由表 3.2 选择刀具形状 kr=5o 0=10o 0=16o kr=60o s=-10o 选择切削用量 决定切削深度 ap 由于切削深度不大故 ap=h=1mm 决定每齿进给 f 采用对称端铣 由表 3.5,当机床功率为 7.5kw 时 ,fz=0.4 0.6mm/r 取 fz=0.6mm/r 决定铣刀磨钝标准及寿命 由表 3.8 当 d0=80mm时 ,钻头后刀面最大磨损量取 0.30 0.50mm,寿命 T=180min 决定切削速度和每分钟进给量 由表 3.16 当 d0=80mm z=10 ap=2mm fz=0.6mm/r 时 vc=124mm/min n=494r/min vf=395mm/min 各修正系数 kMv=kMn=kMf=1.0, ksn=ksv=ksvf=1.0 则 vc=124mm/min n=494r/min vf=395mm/min 由表 3.30 可得 nC=600r/min,即 vft=475mm/min 则 vc= d0n/1000=150.72mm/min,fzc=vfc/ncz=0.08mm/z 检 验机床扭矩及功率 根据表 3.24 b=190HBS ae 50 ap 1mm d0=80mm z=10 vf=475mm/min,由表3.30 主 轴 允 许 功 率 PcM=5.63kw PCC 则 切 削 用 量 可 行 即vc=150.72mm/min,fzc=0.08mm/z 25 计算基本工时 t=L/vft，式中 L=l+y+， l=43mm 由表查出 y+k=8mm故 t=0.109min （ 4） 台阶面加工 已知：加工材料 QT450-10，硬度为 190HBS，铸件，无外皮； 工艺要求 宽度为 ea =43mm，长度 l=134mm 的平面，精度为 H7， 机床 XA5032 型立式铣床。 求（ 1）刀具；（ 2）切削用量；（ 3）基本工时 （粗铣） 选择刀具 由表 1.2,可选 YG6 硬质合金刀片 由表 3.1,由于 ap=2.5mm,ae=24.5mm,则 d0=80mm 由表 3.16,选择齿数 z=10 由表 3.2 选择刀具形状 kr=5o 0=10o 0=12o kr=60o s=-10o 选择切削用量 决定切削深度 ap 由于切削深度不大故 ap=h=2.5mm 决定每齿进给 f 采用对称端铣 由表 3.5,当机床功率为 7.5kw 时 ,fz=0.14 0.24mm/z 取 fz=0.14mm/z 决定铣刀磨钝标准及寿命 由表 3.8 当 d0=80mm 时 ,钻头后刀面最大磨损量取 2.0mm,寿命 T=180min 26 决定切削速度和每分钟进给量 由表 3.16 当 d0=80mm z=10 ap=2mm fz=0.14mm/z 时 vt=97mm/min nt=387r/min vft=433mm/min 各修正系数 kMv=kMn=kMf=1.0, ksn=ksv=ksvf=0.8 0.85 取 0.8 则 vc=vtkv=77.6mm/min nc=ntkn=346.4r/min vf=vftkft=309.6mm/min 由表 3.30 可得 nC=375r/min,即 vfc=375mm/min 则 vc= d0n/1000=102mm/min,fzc=vfc/ncz=0.1mm/z 检验机床扭矩及功率 根据表 3.24 b=190HBS ae 50 ap 2mm d0=80mm z=10 vf=375mm/min,近似有 Pcc=1.9kw 由表 3.30 允许 PcM=5.63kw Pcc 则 切 削 用 量 可 行 即vc=102mm/min,fzc=0.1mm/z 计算基本工时 t=L/vf，式中 L=l+y+， l=43mm 由表查出 y+k=8mm故 t=0.139min （精铣） 选择刀具 由表 1.2,可选 YG6 硬质合金刀片 由表 3.1,由于 ap=1mm,ae=24.5mm,则 d0=80mm 由表 3.16,选择齿数 z=10 由表 3.2 选择刀具形状 kr=5o 0=10o 0=16o kr=60o s=-10o 27 选择切削用量 决定切削深度 ap 由于切削深度不大故 ap=h=1mm 决定每齿进给 f 采用对称端铣 由表 3.5,当机床功率为 7.5kw 时 ,fz=0.4 0.6mm/r 取 fz=0.6mm/r 决定铣刀磨钝标准及寿命 由表 3.8 当 d0=80mm时 ,钻头后刀面最大磨损量取 0.30 0.50mm,寿命 T=180min 决定切削速度和每分钟进给量 由表 3.16 当 d0=80mm z=10 ap=2mm fz=0.6mm/r 时 vc=124mm/min n=494r/min vf=395mm/min 各修正系数 kMv=kMn=kMf=1.0, ksn=ksv=ksvf=1.0 则 vc=124mm/min n=494r/min vf=395mm/min 由表 3.30 可得 nC=600r/min,即 vft=475mm/min 则 vc= d0n/1000=150.72mm/min,fzc=vfc/ncz=0.08mm/z 检验机床扭矩及功率 根据表 3.24 b=190HBS ae 50 ap 1mm d0=80mm z=10 vf=475mm/min,由表3.30 主 轴 允 许 功 率 PcM=5.63kw PCC 则 切 削 用 量 可 行 即vc=150.72mm/min,fzc=0.08mm/z 计算基本工时 t=L/vft，式中 L=l+y+， l=43mm 由表查出 y+k=8mm故 t=0.109min （ 4）、螺纹孔加工 28 由机械加工工艺手册表 3.2-20 ，查的 D=120 ， P=1.75. 时，内螺纹小径1 1 0 .4 4 1 .D m m 麻花 .钻钻头直径为 10.20mm.。 1.选择钻头 选择高速钢麻花钻头，其直径 0d =10.20mm 钻头几何形状为（表 2.1 及表 2.2）：标准： 0 0 013 0 , 2 1 1 8 , 2 7 0 . 2.(1) 选择切削用量：根据表 2.7 ，当加工要求为 H6 精度，铸铁强度HBS=190200Mpa, 0d =10.20mm时， f=0.520.64mm/r 因为钻孔后还要丝锥攻螺纹，乘系数 0.50， f=(0.520,64)*0.5=0.260.32mm/r (2)按钻头强度决定进给：根据表 2.8，当 HBS=190Mpa, 0d =10.20mm,f=1.22mm/r. (3)按机床进给机构强度决定进给量：根据表 2.9，当 HBS200, 0d =10.20mm.标准钻头 f=0.75mm/r. 从以上三个量可以看出， f=0.260.32mm/r，根据 Z525 说明书，选择 f=0.28mm/r. 由于加工通孔，为了避免孔即将钻通时，钻头钻断，故在孔即将钻穿时采用手动进给 校验机床： f=0.28mm/r, 0d =10.20mm 时，轴向力 F f =1760N，根据 Z525 钻床说明书，机床进给机构强度允许的最大轴向力m a x m a x8 8 3 0 , , 0 . 2 8 /fF N F F f m m r 由 故 ， 可 用。 （ 2）决定钻头磨损及寿命，由表 2.12，当 0d =10.20mm，钻头最大后刀面磨损量为 0.60mm,寿命 T=35min. (3)决切削速度。由表 2.15,f=0.28mm/r, 0d =10.20mm,标准钻头 1 7 .6 / m i ntv m m 。 29 由表 2.31 01 . 0 , 1 . 0 , 1 . 0 , 0 . 8 4 , 1 . 0 .1 4 . 7 8 4 / m i n .1000 4 7 0 . 5 9 / m i n .T v M v t v X v l vtvk k k k kv v k mvnrd 根据 Z525 钻床说明书，可考虑：5 4 5 / m i n ,3 9 2 / m i n . 0 . 2 8 ,5 4 5 / m i n . 1 1 9 . 9 / m i n .( 2 ) 3 9 2 / m i n . 1 0 9 . 7 6 / m i n .cccccccnrrfr n f m mr n f m mnf但 因 所 选 转 速 比 计 算 的 高 ， 使 刀 具 寿 命 下 降 ， 故 将 进 给 量 降 低一 级 ， 即 取 f=0.22mm/r. 也 可 选 较 低 一 级 转 速 n 仍 用比 较 这 两 种 方 案 ：（ 1 ） 第 一 种 方 案 f=0.22mm/r,n第 二 种 方 案 f=0.28mm/r,n因 第 一 种 方 案 乘 积 大01 4 . 9 7 / m i n , 0 . 2 2 /( 4 )2 . 2 0 . 0 . 2 2 / , 1 0 . 2 7 . 3 5 , 1 . 0 .M 7 . 3 5 , Z 5 2 5 5 4 5 / m i n , 5 2ctc c mv m f m m rf m m r d m m M N mN m n r M N M ， 故 工 时 少 ， 选 第 一 种 方 案 ，此 时 ，检 查 机 床 扭 矩 及 功 率根 据 表 当 时 ， 扭 矩 修 正 系 数 为故 根 据 说 明 书 当根据表 2.20.当 HBS=190Mpa 时，0 10.2d mm f F , P = 5 . 2 k w P1 - 2 6 K = 6 07610001 2 6 / m i n , 1 . 7 / .2 8 .EcfmfNmmvr v n f m m sDlytsv 而 机 床 最 大 进 给 力 为由 切 削 用 量 简 明 手 册 表 取 镗 刀 主 偏 角 ，则 最 大 入 切 量 及 超 切 量 y + = 4 . 3 m m . Dn=基 本 工 时 由于选的是硬质合金刀具，耐热耐磨性较好，而被加工材料与空气接触面大，故不需要冷却液冷却。 精镗 ：工序间余量 3331 2 30 . 2 , 4 - 7 2 v 1 / , 0 . 3 / .10002 4 0 / m i n , 1 . 2 / .4 0 .87pccfmfm m ma m m m s f m m rvn r v n f m m sDlytsvt t t t s 由 金 属 加 工 工 艺 及 工 装 设 计 表 取刀 具 和 机 床 都 不 变 , D = 8 0 . 8 m m . 此 时 转 速 32 四、铣床专用夹具设计 4.1 精铣连杆两端面的夹具设计 连杆端面是整个连杆加工过程的主要定位基准 ,应首先加工出来。由零件图可知 ,连杆大小头端面厚度的基本尺寸是相同的 ,但其 精度要求不同。若在铣大小头端面时 ,也按不同的要求加工 ,会增加夹具制造与机床调整的复杂性。故在加工中使大小头端面处在同一平面上 ,简化了后续工序的夹具结构 ,减少了机床的调整工作。 4 1.1 铣床夹具定位方案的确定 根据六点定位原理 ,对本道工序的加工定位采用完全定位。其中 ,选用连杆的大小头孔端面作为主要定位基准 ,使零件的支承面积大 ,定位稳定 ,装夹方便。同时也符合精基准选择时应注意的基准重合原则。这个面定位共消除了 3 个自由度。再次 ,选用连杆大、小头孔上下顶面作为第二定位基准 ,压紧定位不仅便于在加工过程中实现 基准统一 ,而且装夹方便 ,端面与大头孔中心线的垂直度要求也能很好的保证 ,两端面的距离要求在加工中实现基准重合 ,从而减少加工误差。另外 ,采用互为基准反复加工的办法 ,对连杆的两个端面进行加工。 在定位元件的选择上 ,为满足六个自由度完全定位要求 ,分别对三个定位元件进行设计： （ 1）首先在第一定位面 ,考虑到夹具加工性及夹具在使用过程中出现的磨损 ,故采用三个支撑钉进行定位。支承钉安装在夹具底板上 ,然后再加工支承板面，保证与机床的平行度要求。支撑板不但可以很容易地保证支承面对夹具底板面的平行度 ,而且这样磨损后还可以替换降 低夹具的制造费用，且更换维修方便。 （ 2）其次在第二定位面 ,为消除两个自由度 ,故采用固定 V 形块。 （ 3）最后在大头孔可做一个活动快压紧并限制最后一个转动自由度，具体 33 请见夹具图。 4.1.2 铣床夹具的夹紧机构的确定 夹紧装置是夹具的重要组成部分。因此在夹具设计过程中 ,必须保证定位时获得的正确位置 ,并使夹紧可靠 ,适当 ,操作方便安全。而且结构力求简单 ,紧凑 ,并尽可能地多采用标准件。 根据夹紧力的作用方向应有利于工件准确定位的原则 ,在铣削侧面时 ,为保证端面与大头孔中心线的垂直度要求 ,故将夹紧力作用方向定在与定位 销中心线相垂直的方向上。这个方向与工件刚度最大的方向也相一致 ,使工件减少变形。 由于生产纲领并不大，所以本设计采用了螺旋夹紧机构加紧，而且采用两个一