机械制造技术课程设计-三轴连杆加工工艺及铣削端面夹具设计（全套图纸） .pdf

1 机机机机电电电电及及及及自自自自动动动动化化化化学学学学院院院院 专业课程综合设计专业课程综合设计 设计题目：三轴连杆工艺流程设计设计题目：三轴连杆工艺流程设计 专 业： 机械电子工程机械电子工程 届 别： 08 级 学 号： 姓 名： 指导老师： 2011 年 7 月 2 一、设计题目一、设计题目 三轴连杆零件的加工工艺流程 二、原始资料二、原始资料 (1) 被加工零件的零件图 1 张 (2) 生产类型:大批大量生产 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 摘摘 要要 设计内容：设计“三轴连杆”零件的机械加工工艺规程及工艺装 备，并绘制出三轴连杆零件图、三轴连杆毛坯图、夹具装配图，夹具 体零件图。填写机械加工工艺过程综合卡片、机械加工工艺卡片。编 制课程设计说明书。 设计意义：本课程设计是重要的实践教学环节之一。是在完成生 产实习，学完机械制造技术基础和其它专业课程之后进行的。通过该 课程设计，将所学理论与生产实践相结合， 锻炼了自己分析问题、 解决问题的能力， 在这个过程中我独立地分析和解决了零件机械制造 的工艺问题，设计了机床专用夹具这一典型的工艺装备，提高了结构 设计能力， 为今后的毕业设计及对自己未来将从事的工作进行了一次 3 适应性训练，从而打下了良好的基础。 关键词：三轴连杆关键词：三轴连杆;课程设计课程设计;工艺规程；工艺装备；工艺规程；工艺装备； 目录目录 1 三轴连杆零件工艺性分析三轴连杆零件工艺性分析 5 1.1 零件的工艺分析 5 1.2 零件的技术要求 5 1.3 审核零件的工艺性 5 1.4 确定三轴连杆的生产类型 . 6 2 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 . 6 2.1 选择毛坯 6 2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 . 6 2.2.1公差等级 6 2.2.2锻件重量 7 2.2.3锻件形状复杂系数 7 2.2.4锻件材质系数 7 2.2.5零件表面粗糙度 7 2.3 绘制三轴连杆锻造毛坯简图 . 8 3 拟定零件工艺路线拟定零件工艺路线 . 9 3.1 定位基准的选择 9 3.1.1精基准的选择 9 3.1.2粗基准的选择 9 3.2 表面加工方法的确定. 9 3.3 加工阶段的划分 9 3.4 工序的集中与分散 10 3.5 工序顺序的安排 10 3.6 确定工艺路线 10 4 4 加工余量、工序尺寸和公差以及切削用量的确定加工余量、工序尺寸和公差以及切削用量的确定 . 11 5 时间定额的计算时间定额的计算 . 15 7 方案综合评价与分析方案综合评价与分析 . 17 8 体会与展望体会与展望 . 17 9 参考文献参考文献 . 18 5 1 三轴连杆零件工艺性分析三轴连杆零件工艺性分析 1.1 零件的工艺分析零件的工艺分析 分析零件图可知，该三轴连杆的侧面端面及上下端面精度要求并不太高，其粗糙度在 ra6.3 以上，故可用铣削加工。25h6mm 的孔的粗糙度为 ra1.6，所以采用钻-扩-粗铰-精 铰的工艺过程在钻床上加工。35h6mm 的孔的粗糙度为 ra1.6，所以采用钻-扩-粗铰-精铰 的工艺过程在钻床上加工。 90h6mm 的孔的粗糙度为 ra1.6， 所以采用粗镗-半精镗-精镗的 工艺过程在钻床上加工。 各个内孔对精度要求较高，由于端面为平面，可防止钻头钻偏以保证加工精度。该零件 除了内孔之外，其他加工表面精度要求均不高，因此以铣床的粗加工就可达到要求。 1.2 零件的技零件的技术术要要求求 根据三轴连杆零件图纸将该三轴连杆的全部技术要求列于表中。见表 1-1。 表 1-1 三轴连杆零件技术要求表 加工表面 尺寸及偏差 （mm） 公差及精度 等级 表面粗糙度 ra(um) 形位公差 三轴连杆 r18 下表面 2 . 020 it13 6.3 三轴连杆 r18 上表面 2 . 020 it13 6.3 三轴连杆50下表面 2 . 035 it13 6.3 三轴连杆50上表面 2 . 035 it13 6.3 三轴连杆112下表 面 2 . 050 it13 6.3 三轴连杆112上表 面 2 . 050 it13 6.3 25孔 013 . 0 0 25+ it6 1.6 35孔 016 . 0 0 35+ it6 1.6 90孔 022. 0 0 90+ it6 1.6 1.3 审核审核零件的工艺性零件的工艺性 分析零件图可知，三轴连杆的上下端面均要求切削加工，该零件除主要工作表面（三轴 连杆上下端面、 013 . 0 0 25+ 孔、 016 . 0 0 35+ 孔、 022. 0 0 90+ 孔）外其余加工表面加工精度较低， 6 通过铣削粗加工就可以达到， 虽然主要工作表面加工精度相对较高，但也可以在正常的生 产条件下，采用较经济的方法保质保量的加工出来。由此可见，该零件的公艺性较好。 1.4 确定三轴连杆的生产类型确定三轴连杆的生产类型 该三轴连杆的生产为大批生产。 2 选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图选择毛坯，确定毛坯尺寸，设计毛坯图 2.1 选择毛坯选择毛坯 由零件要求可知，不但要有高的抗拉、压强度和高的疲劳强度，而且要有足够的刚性和 韧性，选择材料为 45 钢。为增强三轴连杆的强度和冲击韧度，获得纤维组织，毛胚选用锻 件。该零件轮廓尺寸不大，且生产类型数大批生产，为提高生产率和锻件精度，采用模锻方 法制造毛胚，毛胚拔模斜度为 7。 2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量 要确定毛坯的尺寸公差及机械加工余量，应先确定如下的因素 2.2.1 公差公差等级等级 由三轴连杆的技术要求，确定该零件的的公差等级为普通级。 7 2.2.2 锻件重量锻件重量 已知机械加工后的三轴连杆为 45 钢，密度为 7.8 克每立方厘米，估算体积为，506 立 方厘米，算得重量约为 4kg，由此可初步估计机械加工前的锻件的重量为 4.5kg 2.2.3 锻件形状复杂系数锻件形状复杂系数 对三轴连杆进行分析计算，可大致确定锻件的包容体的长度、宽度和高度，即 350mm， 150mm，50mm。 （详见毛坯图）;由公式（2-3）和（2-5）可以计算出锻件的复杂系数 225 . 0 8 . 750150350 5 . 4 )( 5 . 4 10 6 = lbh s m m t s 所以锻件形状复杂系数为s3级 2.2.4 锻锻件件材质系数材质系数 由于该材料为 45 号钢，是碳的质量分数小于 0.65%的碳素钢，故该锻件的材质系数 属m1级。 2.2.5 零件零件表面粗糙度表面粗糙度 由零件图可知，该三轴连杆的各加工表面的粗糙度 ra 大于或等于 1.6um 根据上述因素，可查表确定该锻件的尺寸公差和机械加工余量，所得结果列于下表 表 三轴连杆锻造毛坯尺寸公差及机械加工余量 锻件重量/kg 包容体重量/kg 形状复杂系数 材质系数 公差等级 4.5 20 s3 m1 普通级 项目/mm 机械加工余量/mm 尺寸公差/mm 备注 厚度 20 0 . 2 5 . 1 5 . 0 + 表 2-11 2.02.2 取 2 表 2-13 厚度 35 2 . 2 7 . 1 5 . 0 + 表 2-11 2.02.2 取 2 表 2-13 厚度 50 2 . 2 7 . 1 5 . 0 + 表 2-11 2.02.2 取 2 表 2-13 孔径35孔 2 . 2 7 . 1 5 . 0 + 表 2-11 2.0 表 2-14 孔径90孔 2 . 2 7 . 1 5 . 0 + 表 2-11 8 2.5 表 2-14 孔径25孔 孔径小于最小冲孔孔径，所以该孔为实体 中心距 270 0 . 1 表 2-12 中心距 95 0 . 1 表 2-12 2.3 绘制三轴连杆锻造毛坯简图绘制三轴连杆锻造毛坯简图 9 3 拟定零件工艺路线拟定零件工艺路线 3.1 定定位基准位基准的选择的选择 定位基准有粗基准和精基准之分，通常先确定精基准，然后再确定粗基准。 3.1.1 精基准精基准的选择的选择 考虑要保证零件的加工精度和装夹准确方便，依据“基准重合”原则和“基准统一”原 则，选择零件主视图中的 112 下表面和 90 孔中心线作为精基准。 3.1.2 粗基准粗基准的选择的选择 对于零件而言，尽可能选择不加工表面为粗基准。而对有若干个不加工表面的工件，则 应以与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面作粗基准。 根据这个基准选择原则， 选 取零件孔 90 的外圆面为粗基准。 3.2 表面表面加工方加工方法法的确定的确定 连杆零件各表面加工方案 加工表面 尺寸精度等级 表面粗糙度 ra/um 加工方案 粗铣112 圆盘两端 面 it13 6.3 粗铣 粗铣50 圆盘两端面 it13 6.3 粗铣 粗铣 r18 圆盘两端面 it13 6.3 粗铣 90 孔 it6 1.6 粗镗-半精镗-精 镗 35 孔 it6 1.6 钻-扩-粗铰-精铰 25 孔 it6 1.6 钻-扩-粗铰-精铰 3.3 加工加工阶段阶段的的划划分分 该三轴连杆上下表面加工质量要不高， 可将对上下表面加工阶段划只分为粗加工一个阶 段。该三轴连杆各个内孔加工质量要较高，需要分为粗加工，精加工两个阶段 在粗加工阶段。首先将精基准（ 112 下表面和 90 孔）准备好，使后续工序都可以 采用精基准定位加工，保证其他加工表面的精度要求；然后粗铣三轴连杆底面以及上表面， 然后粗铣连杆上的槽的内侧面和底面；由于三个孔的精度较高，需要按照要求钻-扩-粗铰- 精铰 25 孔和 35 孔以及粗镗-半精镗-精镗 90 孔； 10 3.4 工序的集中与分散工序的集中与分散 选用工序集中原则安排三轴连杆的加工工序。 该三轴连杆的生产类型为大批生产， 可以 采用万能型机床配以专用工、夹具，以提高生产率；而且运用工序集中原则使工件的装夹次 数少，不但可以缩短辅助时间，而且由于一次装夹中加工了许多表面，有利于保证各种加工 表面之间的相对位置精度要求。 3.5 工序顺序的安排工序顺序的安排 1) 遵循“先基准后其他”原则，首先加工基准下端面和90孔。 2) 遵循“先粗后精”原则，先安排粗加工工序，后安排精加工工序。 3) 遵循“先主后次”原则，先加工主要表面，后加工次要表面。 4) 遵循“先面后孔”原则，先加工主要表面，后加工孔；先加工上下端面，然后加工三个 孔。 3.6 确定工艺路线确定工艺路线 在综合考虑上述工序顺序安排原则的基础上，表列出了三轴连杆的工艺路线。 三轴连杆工艺路线及设备、工装的选用 工序号 工序名称 机床装备 刀具 量具 1 粗铣112 圆盘两端面 立式铣床 x51 高速钢套式面铣 刀 游标卡尺 2 粗铣50 圆盘两端面 立式铣床 x51 高速钢套式面铣 刀 游标卡尺 3 粗铣 r18 圆盘两端面 立式铣床 x51 高速钢套式面铣 刀 游标卡尺 4 粗镗-半精镗-精镗90 孔 镗床 t612 硬质合金镗刀 卡尺、塞规 5 钻-扩-粗铰-精铰35 孔 立式钻床 z550 麻花钻、铰刀 卡尺、塞规 6 钻-扩-粗铰-精铰25 孔 立式钻床 z550 麻花钻、铰刀 卡尺、塞规 7 清洗 清洗机 11 8 终检 塞规、百分表、 卡尺等 4 加工余量、工序尺寸和公差以及切削用量的确定加工余量、工序尺寸和公差以及切削用量的确定 第 5 道工序的加工过程： 查表得粗铣余量为 2mm 112 圆盘两端面的加工过程为先铣下表面，以下表面为精基准加工其他表面，112 圆盘毛坯厚度为 54mm,选取铣刀直径为 80mm 查表可知；背吃刀量为 2mm f=0.4 查表得切削速度 v=15-20m/s.n=1000*18/*80=71.65r/min， 查表选取 n=80r/min,实际 v=n*80*=20.1m/min 第 6 道工序的加工过程： 查表得粗铣余量为 2mm 50 圆盘两端面的加工过程为先铣上表面，50 圆盘毛坯厚度为 39mm,选取铣刀直径 为 80mm 12 查表可知；背吃刀量为 2mm f=0.4 查表得切削速度 v=15-20m/s.n=1000*18/*80=71.65r/min， 查表选取 n=80r/min,实际 v=n*80*=20.1m/min 第 7 道工序的加工过程： 查表得粗铣余量为 2mm r18 圆盘两端面的加工过程为先铣上表面，r18 圆盘毛坯厚度为 24mm,选取铣刀直径为 80mm 查表可知；背吃刀量为 2mm f=0.4 查表得切削速度 v=15-20m/s.n=1000*18/*80=71.65r/min， 查表选取 n=80r/min,实际 v=n*80*=20.1m/min 第 8 道工序的加工过程： 查表得，精镗余量为 0.18mm，半精镗余量为 1.75mm，粗镗余量为 2mm，所以毛坯内径 为 86.1mm 1）粗镗工步 查表知，背吃刀量为 2mm f=0.41 查表得切削速度为 v=50-70m/min,取 v=60m/min，n=1000*88/60*=286r/min, 取 n=245r/m,实际 v=n*88*=66.9m/min 2）半精镗工步 查表知，背吃刀量为 1.75mm f=0.2 查表得切削速度为 v=95-135m/min,取 v=100m/min，n=1000*89/100*=283.4r/min, 取 n=245r/m,实际 v=n*89*=68.5m/min 3）精镗工步 查表知，背吃刀量为 0.18mm f=0.1 查表得切削速度为 v=100-150m/min,取 v=125m/min，n=1000*125/90*=442.3r/min, 取 n=370r/m,实际 v=n*90*=104.6m/min 13 第 8 道工序的加工过程： 查表 2-28，则精铣余量 z 精铣=0.07，粗铰余量 z 粗铰=0.18，扩孔余量 z 扩孔=1.75， 钻孔余量 z 钻孔=2。 查表 1-20 可依次确定各工序尺寸的加工精度为， 所以，该工序各工步的工序尺寸及公差分别为粗铣（8 0.18 0 + mm） ；精铣（10 0.11 0 + mm） ，它 们之间的相互关系如图 1-2 所示。 钻孔为 it12=0.25mm， 扩孔为 it11=0.16mm， 粗铰为 it11， 精铰为 it6=0.016mm。 工序尺寸偏差按“如体原则”标注，则总结为下表 35 的加工 过程 钻孔 扩孔钻 粗铰 精铰 基本尺寸 33 34.75 34.93 35 公差等级 it12 it11 it11 it6 加工后尺寸 25. 0 0 33+ 16 . 0 0 75.34 + 16. 0 0 93.34 + 016 . 0 0 35+ 所以，该工序各工步的工序尺寸及公差之间的相互关系如下图所示 （1）钻孔工步 1）背吃刀量ap=2mm 14 2）进给量 由表 5- 22，选取每转进给量 f=0.30.6mm/r，再根据立式钻床 z550 的技术参数 表 4- 9，取 f=0.4mm/r。 3)切削速度 由表 5- 22 查得，因为工件为 45 号钢，v=1825m/min，取 v=20 m/min，带入 公式得 min 193 3314 . 3 2010001000 r d v n= = 参照表 4- 9 所列 z550 型立式钻床的主轴转速 取 n=185r/min。实际转速为 min 17.19 1000 3314 . 3 185 1000 m dn v= = （2）扩孔工步 1）背吃刀量ap=1.75mm 2）进给量 由表 5- 23，选取每转进给量 f=0.60mm/r，再根据立式钻床 z550 的技术参数表 4- 9，取 f=0.62mm/r。 3)切削速度 由表 5- 24 查得，因为工件为 45 号钢，v=53.4m/min，取 v=53.4m/min，带入公 式得 min 489 75.3414 . 3 4 . 5310001000 r d v n= = 参照表 4- 9 所列 z550 型立式钻床的主轴转速 取 n=500r/min。实际转速为 min 56.54 1000 75.3414 . 3 500 1000 m dn v= = （3）粗铰工步 1）背吃刀量ap=0.18mm 2）进给量 由表 5- 31，选取每转进给量 f=0.40.6mm/r，再根据立式钻床 z550 的技术参数 表 4- 9，取 f=0.4mm/r。 3) 切 削 速 度 由 表 5- 31 查 得 ， v=1.25m/min ， 取 v=5m/min ， 带 入 公 式 得 min 59.45 93.3414 . 3 510001000 r d v n= = 参照表 4- 9 所列 z550 型立式钻床的主轴转速取 n=47r/min。实际转速为 min 2 . 5 1000 93.3414 . 3 47 1000 m dn v= = （4）精铰工步 1）背吃刀量ap=0.07mm 2）进给量 由表 5- 31，选取每转进给量 f=0.40.6mm/r，再根据立式钻床 z550 的技术参数 表 4- 9，取 f=0.4mm/r。 15 3) 切 削 速 度 由 表 5- 31 查 得 ， v=1.25m/min ， 取 v=5m/min ， 带 入 公 式 得 min 49.45 3514 . 3 510001000 r d v n= = 参照表 4- 9 所列 z550 型立式钻床的主轴转速取 n=47r/min。实际转速为 min 2 . 5 1000 3514 . 3 47 1000 m dn v= = 5 时间定额的计算时间定额的计算 第 5 道工序 l=200mm，f=0.4mm/r,n=80 t1=l/n*f=375s t 总=2*t1*1.2=900s 第 6 道工序 l=130mm，f=0.4mm/r,n=80 t1=l/n*f=243.8s t 总=2*t1*1.2=584.6s 第 7 道工序 l=130mm，f=0.4mm/r,n=80 t1=2l/n*f=243.8s t 总=2*t1*1.2=584.6s 第 8 道工序 1)粗镗 l=55mm，f=0.41mm，n=245r/min t1=l/n*f=31.3s 2)半精镗 l=55mm，f=0.2mm，n=245r/min t2=l/n*f=63.2s 16 3)精镗 l=55mm，f=0.1mm，n=370r/min t3=l/n*f=81.1s t=（t1+t2+t3）*1.2=210.8 第 9 道工序 1）钻孔 l=35 mm f=0.4 mm/r, n=185 r/min 带入 t1=28.4s 2）扩孔 ，l=35 mm， f=0.62 mm/r, n=500 r/min 带入s fn l tj 8 . 7= 3）粗铰 l=35 mm， f=0.4 mm/r, n=47 r/min 带入s fn l tj 6 . 126= 4）精铰 l=35 mm， f=0.4 mm/r, n=47 r/min 带入s fn l tj 122= t=（t1+t2+t3+t4）=341.8s 第 10 道工序 1）钻孔 l=20 mm 17 f=0.4 mm/r, n=351r/min 带入 t1=8.6s 2）扩孔 l=20mm f=0.62 mm/r, n=735 r/min 带入 t2=2.7s 3）粗铰 l=20mm f=0.4 mm/r, n=63 r/min 带入 t3=47.6s 4）精铰 l=20mm f=0.4 mm/r, n=63 r/min 带入 t4=47.6s t=（t1+t2+t3+t4)*1.2=127.8s 7 方案综合评价与分析方案综合评价与分析 此套方案， 机械加工工艺规程设计是在分析零件的功能与工艺性的基础上展开的。 工艺 规程制定合理、规范，有很强的实用性。 总之，这套方案合理、规范，使用性强。 8 体会与展望体会与展望 两周的课程设计就快结束，本作品也接近尾声，回想整个设计过程感觉收获满满的，我 们终于走出了课本能够真正的自己动手设计充分的实现了理论与现实相结合， 感觉很不容易 但还是成功的完成了任务。 本次设计要非常感谢老师大力支持和热心的帮助， 您的帮助我们 看在