连杆盖工艺加工和钻2-M12底孔夹具设计【4张CAD图纸、工艺卡片和说明书】

引言………………………………………………………………………………… 3
第一章  零件的分析…………………………………………………………… 3
1.1  零件的作用………………………………………………………………  3
1.2  零件的工艺分析…………………………………………………………  4
第二章  确定毛坯，画毛坯图……………………………………………… 4
第三章  工艺规程设计………………………………………………………  5
 3.1  定位基准的选择…………………………………………………………  5
 3.2  加工工艺路线……………………………………………………………  6
 3.3  选择加工设备及刀具，夹具，量具…………………………………………7
 3.4  加工工序设计……………………………………………………………  8
第四章  夹具设计……………………………………………………………… 11 4.1  第40道工序的夹具设计………………………………………………… 11
    4.1.1  确定设计方案………………………………………………………… 11
 4.1.2  定位精度分析………………………………………………………… 11
 4.1.3  操作说明……………………………………………………………… 11
 4.2  第50道工序的夹具设计………………………………………………  11
 4.2.1  确定设计方案………………………………………………………… 12
 4.2.2  定位精度分析………………………………………………………… 12
 4.2.3  操作说明……………………………………………………………… 12
结论………………………………………………………………………………… 13
致谢………………………………………………………………………………… 14
参考文献…………………………………………………………………………… 15

连杆盖的工艺工装设计
专业班级：机营031       学生姓名： 徐  威

指导教师：殷晓中        职称：   讲师 

摘要 现代机械加工行业发生着深刻的结构性变化，工艺工装的设计与改良已成为企业生存和发展的必要条件。工艺工装的设计与改良直接影响着连杆盖的质量与性能。连杆盖行业作为一个传统而富有活力的行业，近十几年取得了突飞猛进的发展。在新经济时代，连杆盖行业呈现了新的发展趋势，由此对其连杆盖质量、性能产生了新的变化。
   本文首先介绍了连杆盖的作用和工艺分析，其次确定毛坯尺寸，然后进行了工艺规程设计，最后对第40、90道工序和第50道工序进行了夹具设计
关键词：工艺分析 工艺规程设计 夹具设计
The design of the connecting rod cap ‘s technical frock
Abstract  A profound structural movement  is taking place in the modern machine process industry, so the design and improvement of the technical frock have become the necessary condition for the corporation to live and develop. the design and improvement of the technical frock directly affect the quality and performance of the connecting rod cap. The connecting rod cap industry which is traditional and vivid has much developed in recent ten years. In new economy times , The cap industry presents a new developing trend. So there is a new requirement to its quality and performance.
    This paper introduces the effect and technical analyse of the Connecting rod cap at first , then makes sure the rough’s size, planning the technical rules , at last designs the modular for the 40th 90th and 50th working procedure .

Key words  technical analyse  the technical rules plan  modular design

引   言
这次设计使我能综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生产实习中学到的实践经验知识，独立的分析和解决工艺问题，初步具备了设计一个中等复杂程度零件（连杆盖）的工艺规程的能力和运用夹具设计的基本原理和方法，拟订夹具设计方案，完成夹具结构设计的能力，为未来从事的工作打下良好的基础。
由于能力所限，经验不足，设计中还有许多不足之处，希望各位老师多加指教。
第一章  零件的分析
1.1  零件的作用

图（3—10）
  连杆是柴油机的重要零件之一。连杆体与连杆盖通过螺栓连成一整体，其大头孔与曲轴相连，小孔通过活塞销与活塞连接，将作用于活塞的气体膨胀压力传给曲轴，有受轴驱动而带动活塞压缩气缸中的气体。
1.2零件的工艺分析
由图（3-10）得知，其材料为QT450-10球墨铸铁。该材料具有较高的强度、磨性、耐热性及减振性，使用于承受较大压力，要求耐磨的零件。该零件的主要加工面为A面、D面、凸台、孔12、φ81、孔20、槽R67，槽5。
A，E面的平行度0.05mm直接影响连杆和连杆盖的接触精度及密封。
φ81孔的尺寸精度、同轴度φ0.04mm，与A、E面的平行度0.01mm，与D面的垂直度φ0.3mm。
   2-M12-6H孔的尺寸精度，两孔距尺寸精度110+/-0.15。由参考文献中有关面和孔加工的经济精度及机床能达到的位置精度可知，上述技术要求是可能达到的，零件的结构工艺性也是可行的。
技术要求：1.铸件经人工时效处理。
          2.铸件不允许有夹渣、气孔、疏松等缺陷。
          3.未注圆角R3—R5。
第二章  确定毛坯，画毛坯图
根据零件材料确定毛坯为铸件。又由题目以知零件的生产纲领为6000件/年。铸造后应安排人工时效。
参考文献（1）表2.3-6，该种铸件的尺寸公差等级为IT13级，加工余量等级为H级。故取CT为13级，MA为H级。
铸件的分型面选择通过A基准孔轴线，且与B面平行的面。浇冒口位置分别位与A基准孔凸台的两侧。
参考文献（1）表2.3-5，用查表法确定各表面的总余量如表2-1表示
表2—1  各加工表面的总余量
加工表面 基本尺寸（mm） 加工余量等级 加工余量数值 说明 
A面 94 G 5   
E面 94 G 5   
D面 94 H 5   
凸台面 20 H 5   
φ81孔 80 H 3   
φ20 20 H 0.5    
R5槽67槽 67 H 5   
     由参考文献（1）表2.3—9可得铸件主要尺寸的公差，如图2—2所示
表2—2主要毛坯尺寸及公差  （mm）
主要面尺寸 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸
D面轮廓尺寸 94 5 99
A，E面轮廓尺寸 43 5 48
凸台面距φ81孔中心尺寸 67 5 72
φ81孔 81 3 78

第三章  工艺规程设计
3.1  定位基准的选择
选择粗基准的原则是保证用粗基准定位所加工出的精基准有较高的精度；用此精基准定位后，各被加工表面具有较均匀的加工余量，并与非加工表面保持应有的相对位置精度。一般按以下原则选择粗基准：1）若工件中有不加工的表面，则选取该不加工表面为粗基准；若不加工表面较多，则应选取其中与加工表面相互位置精度要求较高的表面作为粗基准。2）若工件所有表面都需加工，在选择粗基准时，应考虑合理分配各加工表面的加工余量。3）选择零件上平整光滑的表面（不能有飞边、浇口、冒口或其他缺陷）作为粗基准，以使定位准确，夹紧可靠。4）粗基准应尽量避免重复使用，原则上只使用一次。
选择精基准的出发点是保证加工精度，特别是加工表面的相互位置精度，以及安装的方便可靠。有以下原则：1）基准重合原则。2）基准统一原则。3）自为基准原则。4）互为基准原则。5）所选精基准应能保证工件定位准确稳定，装夹方便可靠，夹具结构简单适用。
    精基准的选择：连杆盖的A面和孔φ12面既是装配基准，又是设计基准，用它们作精基准，能使加工遵循“基准重合”的原则。实现连杆盖“一面二孔”的典型定位方式；其余各面和孔的加工也能用它定位，这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外，B面的面积大，定位比较稳定，夹紧方案也比较简单，可靠，操作方面。
    粗基准的选择：考虑到以下几点要求，选择连体盖的重要孔的毛坯孔与连体盖内壁作基准；第一，在保证各孔加工面均有加工余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀；第二，装入连体盖的零件与盖体内壁有足够的间隙；此外还应能保证定位准确，夹紧可靠。
最先进行机械加工的表面是精基准A面和孔φ12，这时可有如下定位夹紧方案：
用三个支承钉支承在A，E 面的毛坯面上，限制三个自由度；用浮动圆柱销深入—φ81mm毛坯孔中限制二个自由度；用一个支承钉支承在孔中φ12侧面上限制一个自由度。
3.2加工工艺路线的拟订
根据个表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下：
A面和E面：粗铣——半精铣——精铣；D面：粗铣——精铣；孔φ12：钻并倒角；凸台面：粗铣——精铣；φ81：粗镗——半精镗——精镗；孔φ20：钻、扩、铰；R67槽：粗铣——精铣；φ12—M12—6H:功螺纹；5槽：粗铣。
因A面和E面有较高的平行度要求，φ12有较高的同轴度要求，故它们的加工宜采用工序集中的原则，即分别在一次装夹下将两面或孔同时加工出来，以保证其位置精度。
根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗加工后精加工的原则，将A，E面，D面及φ12孔的粗加工放在前面，精加工放在后面，每一阶段中又首先加工A面E面，后在镗孔φ81。φ12—M12—6H螺纹孔等次要表面放在最后加工。
修改后的加工工艺路线如下：
工序号 工序名称 工  序  内  容 设备
  铸造 
  时效 
10 
铣 粗铣A面，E面 组合机床
20  粗铣D面 X52K
30  粗铣凸台 X52K
40 钻 钻孔φ12并倒角 Z3025
50 
镗 粗镗，半精镗，精镗φ81 卧面组合镗床
60  精镗φ20的孔倒角0.5X45 Z3025
70 铣 粗铣R67槽 X52K
80  半精铣A面E面 X52K
90  功螺纹φ12—M12—6H 
100 铣 精铣A，E面 X52K
110  精铣凸台及D面 X52K
120  精铣R67槽 X52K
130  粗铣5槽 X52K
140  去毛刺 
150  检验 
160  入库 
3.3  选择加工设备及刀具，夹具，量具
 由于生产类型为大批量生产，故加工设备宜以通用机床为主，辅以专用机床.其生产方式以通用机床加专用夹具为主，辅以专用机床的流水生产线。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由工人完成。
精铣A面E面。考虑到工件的定位更紧方案及夹具结构设计等问题，采用立铣，选择X52K立式铣床（参考文献[1]表3.1）。选择直径D为φ200mm的C类可转位面铣刀（参考文献[1]表4.4）专用夹具和游标卡尺。
半精铣A面E面。由于定位基准的转换，宜采用立式铣床。选择与粗铣相同型号的刀具。采用粗铣专用夹具及游标卡尺，刀口形直尺。
铣凸台采用立式铣床，专用铣夹具，专用检具。钻φ12孔，孔口倒角1×45°选用摇臂钻床Z3025选用锥柄阶梯麻花钻（参考文献[1]表4.3）。锥柄扩孔复合钻，扩孔时倒角，选用锥柄机用绞刀，专用夹具功螺纹采用机用丝锥，及丝锥夹头专用夹具。φ12孔径用游标卡尺测量，螺纹孔用螺纹塞规检验。
粗镗φ81孔采用卧双面组合镗床，选择功率1.5KW的ITA20镗削头（参考文献[1]表3.2），选择镗通孔的镗刀，专用夹具，游标卡尺。
半精镗，精镗也采用卧式双面组合镗床，选择功率为1.5KW的ITA20M镗削平。选择精镗刀，专用夹具。

3.4  加工工序设计
（1）工序10粗铣A面，E面，工序80半精铣A面E面，工序100 精铣A，E面
查文献[2]表粗铣加工余量，得粗铣以后面的距离为45mm，故面的精加工余量A、E面精＝（46-43）／2＝1.5mm ,又已知面46的总余量为3mm，所以A、E面半精＝0.75mm,所以粗铣＝3－0.25－0.75＝2mm。
粗铣，半精铣和精铣工序和工序尺寸及公差列于下表
                铣孔余量和工序尺寸及公差（mm）
加工表面 加工方法 余量 精度等级 工序尺寸及公差 
 A-E 粗铣 2 H10 46
 A-E 半精铣 0.75 H8 43
 A-E 精铣 0.25 H8 42.64~42.8
因粗，半精，精铣面时都以孔φ40和D面定位，故两面之间的粗铣工序尺寸46mm，半精铣工序尺寸43，精铣工序尺寸为43 -0.020/-0.36，不需做尺寸链计算。

（2）工序20粗铣D面，30粗铣凸台， 110精铣D面和凸台
查文献（1）表2.3-59平面加工余量，得精加工余量Z为1.5mm。以知D面的总加工余量Z总为5mm。故粗加工余量为ZD粗=5-1.5=3.5mm。
参考文献（1）表2.4-73，取粗铣的每齿进给量fz为0.2mm/z；取精铣的每转进给量f=0.5mm/r粗铣走刀一次，ap=3.5mm；精铣走刀1次，ap=1.5mm。 
参考文献（1）表3.1-74，取粗铣的主轴转速为150r/min,取精铣的主轴转速为300r/min。又前面已选定铣刀直径D为φ200 mm，故相应的切削速度分别为
v粗=3.14XDn/1000=3.14X200X150/1000m/min=94.2m/min
v粗=3.14XDn/1000=3.14X200X300/1000m/min=188.4m/min

（3）工序40钻孔φ12并倒角，工序90功螺纹φ12-M12-6H。
由文献（1）表12-3取铸件加工余量等级为9级，表12-5取铸件尺寸精度等级为9级。
则2-φ12孔的钻余量查表13-15。第一次钻到11.6mm。铰12H9，参考文献（1）并参考Z3025机床说明书，取2-φ11.6孔的进给量f=0.3mm/I，参考文献（1）表14-36用插入法求得钻φ12.5 孔的切削速度V=26.7m/min。由此，
转速n=1000v/πd=1000X26.2/3.14X12≈680r/min
   把钻床实际转速取n=650r/min，则实际切削速度
V=3.14X12X650/1000≈24.5m/min
   参考文献（1）表2.4-69得
Ff=9.81X42.7dof0.8KF(N)
M=9.81X0.02do2f0.8KF(N)
   则钻φ12孔的
Ff=9.81X42.7X120.2X0.30.8X1=1565N
M=9.81X0.021X122X0.30.8X1=10.02(N.M)
它们均小于机床的最大进给力7840N，和机床的最大扭转力196N.M，故机床刚度足够。
铰孔进给量取f=0.2mm/r
参考文献（1）表14-46，取铰孔的切削速度为V=16m/min，由次算出转速n=1000/πd=1000X16/3.14X12≈406.6r/mm。按机床的实际转速取n=450r/min 则实际切削转速V=πdn/1000=3.14X12X450/1000=17.6m/min

（4）工序50  粗镗，半精镗，精镗φ81，查文献（2）表3.2镗孔加工余量，得粗镗以后 孔的直径为Ф78，故孔的精加工余量Z精=81-80.5/2=0.25mm。又已知φ81孔的总余量为3mm，所以半精镗Z半精=0.5+0.25=0.75，所以粗镗Z粗镗=3-0.25-0.75=2mm。
表3   各工步余量和工序尺寸
加工表面 加工方法 余量 工序尺寸
φ81 粗镗 2 φ80
φ81 半精镗 0.75 φ80.75
φ81 精镗 0.25 φ81

第四章  夹具设计
   这次设计的夹具为第40、90道工序钻孔φ12并功螺纹φ12-M12-6H，该夹具适用于摇臂钻床Z3025（参考文献（1）表3.1）和第50道工序粗镗、半精镗、精镗φ81孔夹具保证φ81+0.021/0的精度要求，该夹具适用于卧双面组合镗床。