机械制造技术课程设计-连杆铣瓦槽夹具的设计【全套图纸】 .doc

钻油孔铣瓦槽夹具说明书 中国农业大学 目录目录2序言3设计任务书4目的4要求4工艺设备（与设计有关的设备）：5连杆钻油孔铣瓦槽夹具设计51 连杆的加工特性及其结构工艺性分析51.1 连杆的加工特性61.2 连杆的结构工艺性分析62 加工件的加工工艺路线、关键工序的分析确定62.1 毛坯材料的选择62.2 制定工艺路线72.3 关键工序分析72.4 连杆加工工艺设计应考虑的问题83 切削用量计算103.1 选择刀具及切削用量103.2 工序卡113.3连杆锁瓦槽的计算124铣削槽口专用夹具设计134.1工件的加工工艺分析144.2确定夹具的结构方案144.3夹紧力计算和定位误差分析165.结束语17参考文献18序言机械制造工程学课程设计一般安排在完成了大学的全部基础课、技术基础课以及大部分专业课之后。这是进行毕业设计之前的一次综合性复习及理论联系实际的实践训练，对我们的大学生活及以后进入社会参加工作具有重要意义。从中有效地锻炼了我们提出问题、分析问题、解决问题的能力。机械制造业是国民经济的支柱产业，现代制造业正在改变着人们的生产方式、生活方式、经营管理模式乃至社会的组织结构和文化。生产的发展和产品更新换代速度的加快，对生产效率和制造质量提出了越来越高的要求，也就对机械加工工艺等提出了要求。 在实际生产中，由于零件的生产类型、形状、尺寸和技术要求等条件不同，针对某一零件，往往不是单独在一种机床上用某一种加工方法就能完成的，而是需要经过一定的工艺过程。因此，我们不仅要根据零件具体要求，选择合适的加工方法，还要合理地安排加工顺序，一步一步地把零件加工出来。由于能力有限，设计中尚有许多不足之处，恳请老师给予指导。全套图纸，加153893706设计任务书设计题目：连杆钻油孔铣瓦槽夹具设计设计内容与要求：目的1.学习正确的调查研究方法，收集国内外有关资料，掌握正确的编制工艺规程和夹具设计的思想、方法及手段，学会正确使用有关手册及其技术资料。2.能运用所学基本理论知识，独立的分析和拟订一个零件的合理工艺路线和确定工件在加工中的定位、夹紧等方案，编制工艺规程。根据工装设计任务书正确解决工件在加工时的定位和夹紧问题，选择合理的夹具结构方案，进行必要的计算，设计出符合优质、高效、低成本的夹具。3.进一步培养学生，分析研究结构 工艺性问题，提高结构设计的能力和编写技术文件等的基本技能。4.进一步了解有关机床、刀具和量具等工装知识。5.提高使用专业软件进行设计的能力，为今后进行毕业设计打下良好的基础。要求1制定连杆零件机械加工工艺规程，编制机械加工工艺过程卡片，选择所用机床、夹具、刀具、量具、辅具；2确定毛坯制造方法及主要表面的总余量；3确定主要工序的工序尺寸、公差和技术要求；4对两道工序进行工序设计，编制机械加工工序卡片，画出的工序简图，选择切削用量，计算时间定额；5设计钻孔夹具，绘制夹具装配图，进行必要的计算（如夹具元件结构尺寸计算，切削力、夹紧力、定位误差、导向误差计算等）；6编写设计说明书。工艺设备（与设计有关的设备）：普通车床c6125，cm6125，c6132，c6140；数控车床ck6125，ck6132，ck6140；立式铣床x51k，x52k；卧式铣床x61w，x62w；t30-a503喷油孔钻模板；直柄麻花钻、；r52-a501a锁瓦槽铣刀；s3302-74弹性套筒、；s32-a530钻头接杆；s50-a504锁瓦槽铣刀架。 连杆钻油孔铣瓦槽夹具设计1 连杆的加工特性及其结构工艺性分析1.1 连杆的加工特性连杆是发动机的五大件之一，是发动机重要的安全件。其大头孔与曲轴连接，小头孔通过活塞销与活塞连接，其作用是将活塞的气体压力传给曲轴，又受曲轴驱动而带动活塞压缩气缸中的气体。连杆受的是冲击动载荷，因此要求连杆质量小、强度高。连杆杆身是工字型截面，而且从大头到小头逐步变小。连杆的质量直接影响发动机的使用性能和安全性能。从结构上看连杆并不复杂，但连杆属于典型的不规则件且精度要求高，所以加工工艺比较复杂：磨削、钻、铰、镗、铣、衍磨等多种加工方法。1.2 连杆的结构工艺性分析连杆由连杆大头、杆身和连杆小头三部分组成。连杆机械加工的主要内容有小端孔、大端孔和与其垂直的两端平面，以及连杆杆身和螺栓孔。这些表面都要求达到一定的精度。同时为了提高疲劳强度，要求有较小的表面粗糙度数值，不允许有细微的伤痕或裂纹。高速机连杆杆身要求对全部非工作表面进行喷丸处理，圆角及过渡都应抛光。连杆是一种杆类零件，外形细长、刚性差，因而在选择定位基准和夹压点时，应使其加工时的变形最小。故大多数工序都是采用大、小端孔的端面作为定位基准，并使夹紧力作用在端面上。这种定位方法简单，又避免因夹紧力和切削力的作用而使连杆发生变形。2 加工件的加工工艺路线、关键工序的分析确定2.1 毛坯材料的选择连杆复杂的工作条件（承受拉力、压力和扭曲的多变负荷）及高的疲劳强度要求，决定了它的材料的选取和毛坯的制造方法。这里选择的材料为牌号是45mn2，它能够满足上述要求，由于连杆的强度要求，故其毛胚的制造选择了铸造的方法。2.2 制定工艺路线连杆加工工艺过程见表1所列。表1 连杆加工工艺过程工序号工序名称1钳2铣3粗车4精车5精铰6钳7发蓝处理8检查2.3 关键工序分析2.3.1 大小端面的加工大小端孔常常先加工好，使其作为后续工序的定位基准。大小端面常用铣、磨以及拉削方法加工。加工时先以其中的一边端面为基准加工另一边端面，然后将连杆翻转180，以加工过的端面作为基准加工另一端面。2.3.2 大小端孔的加工大小端孔常常为孔本身加工和其他表面的定位基准。大小端孔的加工精度和表面粗糙度要求都较高，通常分为粗、半精二次进行。对于这种尺寸较小的连杆，模精度要求很高，一般只经过粗镗、半精镗、精镗 。小端孔的粗加工一般安排在大端孔粗加工前，这是由于小端孔在后续加工中将作为主要定位基准。镗孔时以杆身装夹，按孔的划线痕找正定位。2.3.3 锁瓦槽的加工锁瓦槽的定位以两侧端面和上下两端面为基准。铣锁瓦槽应为精加工，故只需铣一次。在槽口的深度方面的工序基准是工件的相应端面。从基准重合的要求出发，定位基准选择此端面，要在次端面上开槽，定位基准选在与槽相对的那个端面比较合适。2.4 连杆加工工艺设计应考虑的问题 2.4.1 工序安排连杆加工工序安排应注意两个影响精度的因素：（1）连杆的刚度比较低，在外力作用下容易变形；（2）连杆是模锻件，孔的加工余量大，切削时会产生较大的残余内应力。因此在连杆加工工艺中，各主要表面的粗精加工工序一定要分开。2.4.2定位基准精基准：以杆身对称面定位，便于保证对称度的要求，而且采用双面铣，可使部分切削力抵消。统一精基准：以大小头端面，小头孔、大头孔一侧面定位。因为端面的面积大，定位稳定可靠；用小头孔定位可直接控制大小头孔的中心距。2.4.3夹具使用应具备适应“一面一孔一凸台”的统一精基准。而大小头定位销是一次装夹中镗出，故须考虑“自为基准”情况，这时小头定位销应做成活动的，当连杆定位装夹后，再抽出定位销进行加工。保证螺栓孔与螺栓端面的垂直度。为此，精铣端面时，夹具可考虑重复定位情况，如采用夹具限制7个自由度（其是长圆柱销限制4个，长菱形销限制2个）。长销定位目的就在于保证垂直度。但由于重复定位装御有困难，因此要求夹具制造精度较高，且采取一定措施，一方面长圆柱销削去一边，另一方面设计顶出工件的装置。2.4.4 切削用量的选择原则正确地选择切削用量，对提高切削效率，保证必要的刀具耐用度和经济性，保证加工质量，具有重要的作用。2.4.5 粗加工时切削用量的选择原则粗加工时加工精度与表面粗糙度要求不高,毛坯余量较大。因此，选择粗加工的切削用量时，要尽可能保证较高的单位时间金属切削量（金属切除率）和必要的刀具耐用度，以提高生产效率和降低加工成本。金属切除率可以用下式计算：zw v.f.ap.1000式中：zw单位时间内的金属切除量（mm3/s）v切削速度（m/s）f 进给量（mm/r）ap切削深度（mm） 提高切削速度、增大进给量和切削深度，都能提高金属切除率。但是，在这三个因素中，影响刀具耐用度最大的是切削速度，其次是进给量，影响最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的选择原则是：首先考虑选择一个尽可能大的吃刀深度ap,其次选择一个较大的进给量度f，最后确定一个合适的切削速度v.选用较大的ap和f以后，刀具耐用度t 显然也会下降，但要比v对t的影响小得多，只要稍微降低一下v便可以使t回升到规定的合理数值，因此，能使v、f、ap的乘积较大，从而保证较高的金属切除率。此外，增大ap可使走刀次数减少，增大f又有利于断屑。因此，根据以上原则选择粗加工切削用量对提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本是比较有利的。1）切削深度的选择：粗加工时切削深度应根据工件的加工余量和由机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的刚性来确定。2）进给量的选择：粗加工时限制进给量提高的因素主要是切削力。因此，进给量应根据工艺系统的刚性和强度来确定。选择进给量时应考虑到机床进给机构的强度、刀杆尺寸、刀片厚度、工件的直径和长度等。在工艺系统的刚性和强度好的情况下，可选用大一些的进给量；在刚性和强度较差的情况下，应适当减小进给量。3）切削速度的选择：粗加工时，切削速度主要受刀具耐用度和机床功率的限制。切削深度、进给量和切削速度三者决定了切削功率，在确定切削速度时必须考虑到机床的许用功率。如超过了机床的许用功率，则应适当降低切削速度。2.4.6 精加工时切削用量的选择原则精加工时加工精度和表面质量要求较高，加工余量要小且均匀。因此，选择精加工的切削用量时应先考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产效率。1）切削深度的选择：精加工时的切削深度应根据粗加工留下的余量确定。通常希望精加工余量不要留得太大，否则，当吃刀深度较大时，切削力增加较显著，影响加工质量。2）进给量的选择：精加工时限制进给量提高的主要因素是表面粗糙度。进给量增大时，虽有利于断屑，但残留面积高度增大，切削力上升，表面质量下降。3）切削速度的选择：切削速度提高时，切削变形减小，切削力有所下降，而且不会产生积屑瘤和鳞刺。一般选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，尽可能提高切削速度。只有当切削速度受到工艺条件限制而不能提高时，才选用低速，以避开积屑瘤产生的范围。由此可见，精加工时选用较小的吃刀深度ap和进给量f，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度v，以保证加工精度和表面质量，同时满足生产率的要求。3 切削用量计算3.1 选择刀具及切削用量选择r52-a501a锁瓦槽铣刀，根据槽口要求，选铣刀直径=50mm，齿数为16. 选择切削用量 切削速度v = 0.31 m/s铣刀齿数z = 24 切削深度ap = 2.3 mm 切削宽度ae = 0.5 mm af = 0.05 mm/r 则主轴转速n = 1000v/d = 94 r/min根据表3.174 按机床选取n=100 r/min则实际切削速度v = dn/（100060） = 0.25 m/s 铣削工时为： 按表2.510 l = 5 mm l1=0.550+1.5 = 26.5mm l2 =2.3 mm基本时间tj=l/fmz=(5+26.5+2.3)/(10016)=0.03min按表2.546 辅助时间ta=0.40.45=0.18 min(2) 实际切削速度和每齿进给量 根据铣床x61w型万能铣床说明书，选择 因此实际切削速度和每齿进给量(3)计算基本工时 式中l=+，其中33.8mm，根据切削用量简明手册表3.25，+17mm故 tm=(50.8)/85=0.6min3.2 工序卡 连杆铣锁瓦槽加工工序卡3.3连杆锁瓦槽的计算1）、极限尺寸为： =29.75mm2）、的上、下偏差为:= 0.15+0=0.15 mm = 0+(-0.20)= -0.20 mm3）、的公差为: =0.15-(0.20)=0.35 mm4）、的基本尺寸为:=5+24.6 = 29.6 mm5）、的最终工序尺寸为:= mm4铣削槽口专用夹具设计4.1工件的加工工艺分析 工件已加工过的大小头孔径分别为61.5mm和26mm，两孔中心距为168mm,如图1。 图1 在加工槽口时。槽口的宽度由刀具直接保证，而槽口的深度和位置则和设计的夹具有关。（1）要求槽口保证槽口的深度2.3mm，需要分析与这个要求有关的夹具精度。4.2确定夹具的结构方案4.2.1确定定位方案，设计定位元件在槽口深度方面的工序基准是工件的相应端面。从基准重合的要求出发，定位基准最好选择此端面。因此，定位基准选在与槽相对的那个端面比较合适。由于槽深的尺寸公差较大（0.4mm），而基准不重合造成的误差仅为0.1mm，所以这样选择定位基准是可以的选择此端面的。图24.2.2夹紧方案选择及夹紧机构设计本设计的夹紧机构采用移动压板a型较为合适。为了使其更加稳固用两个移动压板。如图4所示图34.2.3夹具对定位方案的确定 夹具的设计除了考虑工件在夹具上的定位之外，还要考虑夹具如何在机床上定位，以及刀具相对夹具的位置如何确定。 设计本夹具是直接用螺栓与地面基座连接，为了保证其稳定可靠且不发生震动故选择4个螺栓连接。如图5所示图44.3夹紧力计算和定位误差分析4.3.1夹紧力计算 根据切削力计算公式 根据机床夹具设计手册 可以查出f=700n 根据夹紧力的计算公式，每个压板需给工件的夹紧力为 式中k为安全系数取k=1.6，f为