连杆加工工艺规程及其铣上下端面的夹具设计（全套图纸）

摘要本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切削机床、公差配合与测量等多方面的知识。连杆加工工艺规程及其铣上下端面的夹具设计是包括零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线；接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中注意改进。关键词工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。全套图纸加153893706目录序言1一零件分析211零件作用212零件的工艺分析3二工艺规程设计421确定毛坯的制造形式422基面的选择传523制定工艺路线824机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定425确定切削用量及基本工时5三夹具设计1331问题的提出1332定位基准的选择1333切削力及夹紧力计算1334定位误差分析1535定向键和对刀装置设计1636夹具设计及操作简要说明19总结21致谢22参考文献23第1页共29页序言机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品，并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业，因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。连杆的加工工艺规程及其铣上下端面的夹具设计是在学完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的完成本次设计。本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评指正。第2页共29页一、零件的分析11零件的作用连杆的作用是通过摆动传递动力和扭矩的，12零件的工艺分析连杆有3组加工面且有位置度要求。1以上下底面为基准的加工面，这组加工面主要的是上下端面，2以下端面为基准的加工面，这组加工面主要包括上端面1640的孔及其45的球面3以40，16孔为基准的加工面，这组加工面主要是宽度为47MM的2侧面二工艺规程设计21确定毛坯的制造形式零件的材料为12CR2NI4，根据生产纲领以及零件在工作过程中所受的载荷情况，选用合模锻造。22基面的选择基面的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基面选择的正确合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高。否则，加工工艺过程中会问题百出。粗基准的选择对连杆这样的零件来说，选择好粗基准是至关重要。以零件的上端的不加工平面作为粗基准。连杆外轮廓用第3页共29页2个短V形块定位，可以消除、两个自由度，再用一个底面XY定位，精基准的选择根据基准重合原则，选取泵体外轮廓及已加工的底面作为精基准。23制定工艺路线制订工艺路线的出发点，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得到合理的保证。通过仔细考虑零件的技术要求后，制定以下两种工艺方案方案一工序锻造工序退火处理工序铣连杆的上下端面工序镗16和40的孔工序插宽215键槽工序车45球面工序16和45球面渗碳工序磨16孔上下端面工序IX磨16孔工序X磨45球面工序XI铣49的上下端面工序XII发蓝工序XIII入库方案二工序锻造工序退火处理工序铣连杆的上下端面工序镗16和40的孔工序插宽215键槽第4页共29页工序车45球面工序16和45球面渗碳工序磨16孔上下端面工序IX磨16孔工序X铣R27的外圆端面工序XI发蓝工序XII入库工艺方案一和方案二的区别在于工序一在渗碳处理完45球面后，又增加了磨削的加工，这样能很好的去除渗碳时产生的应力，能更好的保证工件的加工质量，而方案二没有这步，因此综合考虑我们选择方案一具体的加工路线如下。工序锻造工序退火处理工序铣连杆的上下端面工序镗16和40的孔工序插宽215键槽工序车45球面工序16和45球面渗碳工序磨16孔上下端面工序IX磨16孔工序X磨45球面工序XI铣49的上下端面工序XII发蓝工序XIII入库第5页共29页24机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定连杆材料为12CR2GI4，生产类型为大批量生产，采用锻造毛坯1、不加工表面毛坯尺寸不加工表面毛坯按照零件图给定尺寸为自由度公差，由锻造可直接获得。2、连杆的底面由于连杆的底面要与其他接触面接触。粗糙度要求为08作为后序的基准，所以要进行精铣，磨削加工，其加工余量为2MM。3、连杆的孔16孔不锻造出孔。40孔的精度要求介于IT7IT8之间，参照参数文献，确定工艺尺寸余量25MM25确定切削用量及基本工时1、工序III粗精铣上下端面工步一粗铣上下端面1选择刀具刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用YG8,，。MAP51D60MIN/125V4Z2决定铣削用量1）决定铣削深度因为加工余量不大，一次加工完成AP52）决定每次进给量及切削速度根据X51型铣床说明书，其功率为为75KW，中等系统刚度。第6页共29页根据表查出，则齿/20MFZIN48631510RDVNS按机床标准选取750WN/MIN/3140751VW当750R/MIN时NRZFWM/607542按机床标准选取MF3）计算工时切削工时，则机动工时为L120L91ML32IN76180752XXXFNXTWM工步二精铣上下端面精铣上下端面的两个平面1精铣平面1切削深度查机械加工工艺师手册表10119,取1MMPA2进给量查机械加工工艺师手册表10118与表10119按机床行选取F02MM/齿3切削速度根据机械加工工艺手册表1070,及1066,查得V190MIN/S即V114M/MIN4确定机床主轴转速第7页共29页NS363R/MINWD10CV104按机床说明书见工艺手册表639,与363R/MIN相近的机床转速为375R/MIN。现选取375R/MIN。WN所以实际切削速度CV10SDMIN/810537当375R/MIN时，工作台的每分钟进给量应为WNFFZ021037575MM/MINMFWN查机床说明书有80MM/MIN5切削工时，按工艺手册表621。T2X（）2X（132/80）165MINMM21FL工序IV钻15底孔1、选择钻头选择高速钢麻花钻头，钻头几何形状（文献3）表D15021及22，双锥，修模横刃，棱带，0182，B15MM，7021MB2205L32、选择切削用量（1）决定进给量F根据表27，当加工要求H12H13精度，灰铸铁硬度200HBS，时，,MD150MF570613716DV第8页共29页需乘深孔修正系数09。TK按钻头强度决定进给量，表28，当硬度为168218HBS，时，钻头强度允许的进给量MD160RMF/541按机床进给强度决定进给量，表29，当硬度210HBS，时，机床进给机构允许的轴向力为50（P79表235），进给量15MM/R，从以上三个进给NF83MAX量比较可以看出，受限制的进给量是,机床要求其值为，根据Z525钻床说明书，选择。由RF/51RMF/620于是加工通孔，为避免钻穿时折断钻头，故在孔即将钻穿时停止进给而采用手动进给。（2）决定钻头磨钝标准及寿命表212，当D15MM时，钻头后刀面最大磨损量为0508MM，取08MM，寿命T60MIN。（3）决定切削速度表215，硬度182199HBS，进给量053MM/R，时，MD20切削速度。由表231，切削速度修正系数MIN/18VC，0TVK5LV01TVKCVIN/72MCI/936015710RDVN根据Z525钻床说明书，考虑选择，但因所选转IN/2RNC数较计算转数为高，会使刀具寿命下降，故可将进给量将低一级，第9页共29页取，也可选择较低一级转数，仍用RMF/480MIN/27RNC，比较这两种方案62方案一，RF/I/392RNCI/168FC方案二，M0N7I/6418FNC因为方案一乘积较大，基本工时较少，故方案一较好，这时FC，I/7MVCRM/80（4）检验机床扭矩及功率表221，当，时，扭F/51D160MNMT4130矩修正系数为10，故，根据Z525钻床说明书，NMC43当时，MIN/392RNCMM72表223，当硬度170213HBS，钻头直径15MM，时，。根据Z525钻床F/50IN/1VCKWPC01说明书，。KKWPE26802由于，故选择之切削用量可用，即MCMEC，N，。RF/480IN/39RNMIN/17VC3、计算基本工时，表229，Y8MMNFLTMYLL54MIN30483925T第10页共29页工序IV粗镗16、40孔工步一、粗镗16刀具刀片材料为硬质合金镗刀，刀杆尺寸为50（1切削用量粗镗至516MM。单边余量，一次镗去MZ126495全部，所以。MAP012确定进给量F查表得F102MM/R,根据相关手册，确定金刚镗床的切削速度为刀头50M/MIN，刀板V50M/MIN（3）确定机床主轴转速MIN/6308514310RDVNCS由于金刚镗床主轴转速为无级调速，故以上转速可作为加工时使用的转速。最后决定的车削用量为，F02MM/R，N3086R/MIN,V50M/MINMAP014基本时间切削加工时当加工1个孔，查金属机械加工工艺人员手册表153可知L121MM,L23MM，L21MMMIN730I26308121NFTM工序VI插宽215MM的键槽机床L2110A拉床工序切削用量及基本工时的确定拉宽215的键槽第11页共29页单面升齿，根据有关手册，确定拉花键孔时的花键拉刀的单面升齿为006MM，拉削速度为006M/M切削工时ZVFKLZTB10式中单面余量为35BZL拉削长度61考虑校准部分的长度系数取12K考虑机床反行程系数，取14V拉削速度拉刀单面升齿ZFZ拉刀同时工作齿数PLZP拉刀齿距51063512LP所以拉刀同时工作齿数ZL/P29/10558拉削工时879063142XT工序VI车45球面工序VII16和45球面渗碳工序VIII磨16上下端面机床平面磨床第12页共29页1选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料WA46KV6P35040127其含义为砂轮磨料为刚玉，粒度为46,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为350401272切削用量的选择。查机械加工工艺手册表3342有N砂1500R/MINV砂275M/S工件速度18M/MINWV轴向进给量05B20MM双行程AF切削深度00157MM/STR3切削工时。当加工1个表面时D改为LRABFVKZT02式中L被加工长度B加工宽度Z单边加工余量BK系数V工作台移动速度工作台往返一次砂轮轴向进给量AF工作台往返一次砂轮径向进给量080MIN此处没015721809452T加工2个表面时TM0802160MIN工序IX磨16孔机床平面磨床1选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料WA46KV6P163010其含义为砂轮磨料为刚玉，粒度为46,硬度为中轮1级，第13页共29页陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为1630102切削用量的选择。查机械加工工艺手册表3342有N砂1500R/MINV砂275M/S工件速度18M/MINWV轴向进给量05B20MM双行程AF切削深度00157MM/STR3切削工时。当加工1个表面时RABFVKDZT02式中D被加工直径长度B加工宽度Z单边加工余量BK系数V工作台移动速度工作台往返一次砂轮轴向进给量AF工作台往返一次砂轮径向进给量089MIN（45改为015721809452T16）工序X磨45球面机床平面磨床1选择砂轮。见机械加工工艺手册第三章中磨料WA46KV6P454040其含义为砂轮磨料为刚玉，粒度为46,硬度为中轮1级，陶瓷结合剂，6号组织，平型砂轮，其尺寸为1630102切削用量的选择。查机械加工工艺手册表3342有N砂1500R/MINV砂275M/S工件速度18M/MINWV第14页共29页轴向进给量05B20MM双行程AF切削深度00157MM/STR3切削工时。当加工1个表面时RABFVKDZT02式中D被加工直径长度B加工宽度Z单边加工余量BK系数V工作台移动速度工作台往返一次砂轮轴向进给量AF工作台往返一次砂轮径向进给量25MIN015721809452T工序XI铣49MM的2端面选择刀具刀具选取高速钢端铣刀，刀片采用YG8,，。MAP51D40MIN/75V4Z2决定铣削用量4）决定铣削深度因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则AP515）决定每次进给量及切削速度根据X62型铣床说明书，其功率为为75KW，中等系统刚度。根据表查出，则齿/20MFZ第15页共29页MIN/529840710RDVNS按机床标准选取375WNIN/291037VW当375R/MIN时NRMZFWM/307542按机床标准选取FM6）计算工时切削工时，则机动工时为L21L32IN5047321FNLTWM第16页共29页三夹具设计为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。由指导老师的分配，决定设计和铣连杆上下端面的夹具设计31问题的提出本夹具主要用于铣连杆的上下端面，因为连杆的上下端面和其他面没有任何精度要求，粗糙度要求为08和16，因此我们后面还需要精铣和磨削加工，作为粗加工，我们主要考虑如何提高生产效率上。32定位基准的选择拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。我们采用第17页共29页2个外圆球面作为定位基准，采用一个固定V型块和一个活动V型块定位。33切削力和夹紧力的计算（1）刀具采用高速钢圆柱铣刀,机床X51立式铣床由3所列公式得FVZWQUEYXPFNDAFC0查表948得其中修正系数01VK3F83FQFXZ24650Y0UPA0FW代入上式，可得F8894N因在计算切削力时，须把安全系数考虑在内。安全系数K4321K其中为基本安全系数15为加工性质系数112为刀具钝化系数113K为断续切削系数114所以NF715（2）夹紧力的计算选用夹紧螺钉夹紧机由FKF21第18页共29页其中F为夹紧面上的摩擦系数，取2501FFGG为工件自重ZPNFFN435121夹紧螺钉公称直径D8MM，材料45钢性能级数为68级MPAB106MPABS4801螺钉疲劳极限B926321极限应力幅PAKMA751LI许用应力幅MSA3LI螺钉的强度校核螺钉的许用切应力为SS354取S4得PA120满足要求824CHDFMPANC1532经校核满足强度要求，夹具安全可靠，第19页共29页使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力34定位误差分析1分析计算孔的深度尺寸7的定位误差用外圆表面定位，工件定位面是外圆表面，定位元件的定位工作面是V形块对称面，定位基准是外圆中心线，当工件外圆直径发生变化时其中心线在V形块对称面上上下移动。定位误差计算如下JB1/2TD1/2X00220011DB0707TD0707X00220016DWDBJB0005（1）分析计算孔中心线与侧板中心线的重合度误差JB0DB0DW035定向建和对刀装置设计定向键安装在夹具底面的纵向槽中，一般使用两个。其距离尽可能布置的远些。通过定向键与铣床工作台T形槽的配合，使夹具上定位元件的工作表面对于工作台的送进方向具有正确的位置。根据GB220780定向键结构如图所示第20页共29页图33夹具体槽形与螺钉图根据T形槽的宽度A12MM定向键的结构尺寸如下第21页共29页对刀装置由对刀块和塞尺组成，用来确定刀具与夹具的相对位置。由于本道工序是完成后轴承座40MM侧面的铣加工，所以选用圆形对刀块。圆形对刀块的结构和尺寸如图所示图34对刀块图查机床夹具标准件可知具体的尺寸如下塞尺选用平塞尺，其结构如下图所示第22页共29页标记四周倒圆图35平塞尺图塞尺尺寸为表32平塞尺尺寸表公称尺寸H允差DC3000602536夹具设计及简要操作说明如前所述,在设计夹具时,应该注意提高劳动率为此,在夹紧方案上我们螺旋夹紧，为了定位准确，我们下面用一固定V型块和一活动V型块定位，采用手柄螺旋夹紧，这样装卸方便夹紧迅速，装配图附图如下第23页共29页夹具体附图如下第24页共29页总结设计即将结束了，时间虽然短暂但是它对我们来说受益匪浅的，通过这次的设计使我们不再是只知道书本上的空理论，不再是纸上谈兵，而是将理论和实践相结合进行实实在在的设计，使我们不但巩固了理论知识而且掌握了设计的步骤和要领，使我们更好的利用图书馆的资料，更好的更熟练的利用我们手中的