连杆螺钉加工工艺及钻Φ6小孔夹具设计【6张CAD图纸、工艺卡片和说明书】

摘  要

本设计是基于连杆螺钉零件的加工工艺规程及一些工序的专用夹具设计。连杆螺钉零件的主要加工表面是外圆及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，本设计遵循先面后孔的原则。并将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。主要加工工序安排是先以支承孔系定位加工出顶平面，在后续工序中除个别工序外均用顶平面和工艺孔定位加工其他孔系与平面。夹具选用专用夹具，夹紧方式多选用手动夹紧，夹紧可靠，机构可以不必自锁。因此生产效率较高。适用于大批量、流水线上加工。能够满足设计要求。

关键词：连杆螺钉类零件；工艺；夹具；

ABSTRACT
The design is based on the body parts of the processing order of the processes and some special fixture design. Body parts of the main plane of the surface and pore system. In general, the plane guarantee processing precision than that of holes machining precision easy. Therefore, this design follows the surface after the first hole principle. Plane with holes and the processing clearly divided into roughing and finishing stages of holes to ensure machining accuracy. Datum selection box input shaft and the output shaft of the supporting hole as a rough benchmark, with top with two holes as a precision technology reference. Main processes arrangements to support holes for positioning and processing the top plane, and then the top plane and the supporting hole location hole processing technology. In addition to the follow-up processes individual processes are made of the top plane and technological hole location hole and plane processing. Supported hole processing using the method of coordinate boring. The whole process of processing machine combinations were selected. Selection of special fixture fixture, clamping means more choice of pneumatic clamping, clamping reliable, institutions can not be locked, so the production efficiency is high, suitable for large batch, line processing, can meet the design requirements.
Key words: Angle gear seat parts; fixture;

目    录
摘  要 II
ABSTRACT III
第1章 加工工艺规程设计 1
1.1 零件的分析 1
1.1.1 零件的作用 1
1.1.2 零件的工艺分析 1
1.2 连杆螺钉加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施 2
1.2.1 孔和平面的加工顺序 2
1.2.2加工方案选择 2
1.3 连杆螺钉加工定位基准的选择 3
1.3.1 粗基准的选择 3
1.3.2 精基准的选择 3
1.4 连杆螺钉加工主要工序安排 3
1.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 5
1.6选择加工设备及刀、量具 6
1.7确定切削用量及基本工时（机动时间） 6
1.8 时间定额计算及生产安排 19
第2章 连杆螺钉钻孔夹具设计 21
2.1设计要求 21
2.2夹具设计 21
2.2.1  定位基准的选择 21
2.2.2  切削力及夹紧力的计算 21
2.3定位误差的分析 24
2.4夹具设计及操作的简要说明 25
结 论 27
参考文献 28
致　　谢 29

第1章 加工工艺规程设计
1.1 零件的分析
1.1.1 零件的作用
题目给出的零件是连杆螺钉。连杆螺钉的主要作用是连接作用，保证连杆能正常运行，并保证部件与其他部分正确安装。因此连杆螺钉零件的加工质量，不但直接影响的装配精度和运动精度，而且还会影响工作精度、使用性能和寿命。

图1 连杆螺钉
1.1.2 零件的工艺分析
由连杆螺钉零件图可知。连杆螺钉是一个轴类零件，它的外表面上有2个平面需要进行加工。此外各表面上还需加工一系列螺纹孔。因此可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：
（1）以φ34外圆面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：φ34外圆面的加工；，其中表面粗糙度要求为。
（2）以M30X2外圆面主要加工面的加工面。这一组加工表面包括M30X2外螺纹和退刀槽和φ30台阶面，加工粗糙度为。
（3）以42宽度的平面为主要加工表面的加工面。这一组加工表面包括：58.5宽度的平面，粗糙度为。
（4）其他各个孔的加工，φ6孔
1.2 连杆螺钉加工的主要问题和工艺过程设计所应采取的相应措施
由以上分析可知。该连杆螺钉零件的主要加工表面是平面及孔系。一般来说，保证平面的加工精度要比保证孔系的加工精度容易。因此，对于连杆螺钉来说，加工过程中的主要问题是保证孔的尺寸精度及位置精度，处理好孔和平面之间的相互关系。
由于的生产量很大。怎样满足生产率要求也是加工过程中的主要考虑因素。
1.2.1 孔和平面的加工顺序
连杆螺钉类零件的加工应遵循先面后孔的原则：即先加工连杆螺钉上的基准平面，以基准平面定位加工其他平面。然后再加工孔系。连杆螺钉的加工自然应遵循这个原则。这是因为平面的面积大，用平面定位可以确保定位可靠夹紧牢固，因而容易保证孔的加工精度。其次，先加工平面可以先切去铸件表面的凹凸不平。为提高孔的加工精度创造条件，便于对刀及调整，也有利于保护刀具。
连杆螺钉零件的加工工艺应遵循粗精加工分开的原则，将孔与平面的加工明确划分成粗加工和精加工阶段以保证孔系加工精度。
1.2.2加工方案选择
连杆螺钉孔系加工方案，应选择能够满足孔系加工精度要求的加工方法及设备。除了从加工精度和加工效率两方面考虑以外，也要适当考虑经济因素。在满足精度要求及生产率的条件下，应选择价格最底的机床。
根据连杆螺钉零件图所示的连杆螺钉的精度要求和生产率要求，当前应选用在组合机床上用镗模法镗孔较为适宜。
（1）用坐标法镗孔
在现代生产中，不仅要求产品的生产率高，而且要求能够实现大批量、多品种以及产品更新换代所需要的时间短等要求。镗模法由于镗模生产成本高，生产周期长，不大能适应这种要求，而坐标法镗孔却能适应这种要求。此外，在采用镗模法镗孔时，镗模板的加工也需要采用坐标法镗孔。
用坐标法镗孔，需要将连杆螺钉孔系尺寸及公差换算成直角坐标系中的尺寸及公差，然后选用能够在直角坐标系中作精密运动的机床进行镗孔。
在大批量生产中，连杆螺钉孔系加工一般都在组合镗床上采用镗模法进行加工。镗模夹具是按照工件孔系的加工要求设计制造的。当镗刀杆通过镗套的引导进行镗孔时，镗模的精度就直接保证了关键孔系的精度。
采用镗模可以大大地提高工艺系统的刚度和抗振性。因此，可以用几把刀同时加工。所以生产效率很高。但镗模结构复杂、制造难度大、成本较高，且由于镗模的制造和装配误差、镗模在机床上的安装误差、镗杆和镗套的磨损等原因。用镗模加工孔系所能获得的加工精度也受到一定限制。
1.3 连杆螺钉加工定位基准的选择
1.3.1 粗基准的选择
为了满足上述要求，应选择的主要外圆作为主要基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要支承孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要支承孔时，孔加工余量一定是均匀的。
1.3.2 精基准的选择
从保证连杆螺钉孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证连杆螺钉在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从连杆螺钉零件图分析可知，它的顶平面与各主要支承孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是连杆螺钉的装配基准，但因为它与连杆螺钉的主要轴系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。
1.4 连杆螺钉加工主要工序安排
对于大批量生产的零件，一般总是首先加工出统一的基准。连杆螺钉加工的第一个工序也就是加工统一的基准。具体安排是先以孔定位粗、精加工顶平面。第二个工序是加工定位用的两个工艺孔。由于顶平面加工完成后一直到连杆螺钉加工完成为止，除了个别工序外，都要用作定位基准。因此，结合面上的螺孔也应在加工两工艺孔的工序中同时加工出来。
后续工序安排应当遵循粗精分开和先面后孔的原则。先粗加工平面，再粗加工孔系。螺纹底孔在多轴组合钻床上钻出，因切削力较大，也应该在粗加工阶段完成。对于连杆螺钉，需要精加工的是支承孔前后端平面。按上述原则亦应先精加工平面再加工孔系，但在实际生产中这样安排不易于保证孔和端面相互垂直。因此，实际采用的工艺方案是先精加工支承孔系，然后以支承孔用可胀心轴定位来加工端面，这样容易保证零件图纸上规定的端面全跳动公差要求。各螺纹孔的攻丝，由于切削力较小，可以安排在粗、精加工阶段中分散进行。
加工工序完成以后，将工件清洗干净。清洗是在的含0.4%—1.1%苏打及0.25%—0.5%亚硝酸钠溶液中进行的。清洗后用压缩空气吹干净。保证零件内部杂质、铁屑、毛刺、砂粒等的残留量不大于。
根据以上分析过程，现将连杆螺钉加工工艺路线确定如下：
工艺路线一：
10 型材开料毛坯  
20 车右端面及外圆至φ45mm 车床 CA6140
30 粗车外圆φ34mm及台阶 车床 CA6140
40 粗车外圆φ30mm及台阶 车床 CA6140
50 掉头车左端面（长度达190mm） 车床 CA6140
60 调质处理  
70 修磨中心孔 磨床 M2110A
80 精车φ45、φ34、φ30及倒角 车床 CA6140
90 车退刀槽5Xφ25 车床 CA6140
100 车M30X2-6g螺纹 车床 CA6140
110 铣42上平面 铣床 X6132
120 钻φ6孔 钻床 Z525
130 钻另外一侧φ6孔 钻床 Z525
140 去毛刺  
150 检验入库  
工艺路线二：
10 型材开料毛坯 
20   铣42上平面 铣床 X6132
30 车右端面及外圆至φ45mm 车床 CA6140
40 粗车外圆φ34mm及台阶 车床 CA6140
50 粗车外圆φ30mm及台阶 车床 CA6140
60 掉头车左端面（长度达190mm） 车床 CA6140
70 调质处理  
80 修磨中心孔 磨床 M2110A
90 精车φ45、φ34、φ30及倒角 车床 CA6140
100 车退刀槽5Xφ25 车床 CA6140
110 车M30X2-6g螺纹 车床 CA6140
120 钻φ6孔 钻床 Z525
130 钻另外一侧φ6孔 钻床 Z525
140 去毛刺  
150 检验入库
 以上加工方案大致看来合理，但通过仔细考虑，零件的技术要求及可能采取的加工手段之后，就会发现仍有问题，
采用互为基准的原则，先加工上、下两平面，然后以下、下平面为精基准再加工两平面上的各孔，这样便保证了，上、下两平面的平行度要求同时为加两平面上各孔保证了垂直度要求。
从提高效率和保证精度这两个前提下，发现该方案一比较合理。
综合选择方案一：
10 型材开料毛坯  
20 车右端面及外圆至φ45mm 车床 CA6140
30 粗车外圆φ34mm及台阶 车床 CA6140
40 粗车外圆φ30mm及台阶 车床 CA6140
50 掉头车左端面（长度达190mm） 车床 CA6140
60 调质处理  
70 修磨中心孔 磨床 M2110A
80 精车φ45、φ34、φ30及倒角 车床 CA6140
90 车退刀槽5Xφ25 车床 CA6140
100 车M30X2-6g螺纹 车床 CA6140
110 铣42上平面 铣床 X6132
120 钻φ6孔 钻床 Z525
130 钻另外一侧φ6孔 钻床 Z525
140 去毛刺  
150 检验入库 
1.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定
 (1)毛坯种类的选择
零件机械加工的工序数量、材料消耗和劳动量等在很大程度上与毛坯的选择有关，因此，正确选择毛坯具有重要的技术和经济意义。根据该零件的材料为45、生产类型为批量生产、结构形状很复杂、尺寸大小中等大小、技术要求不高等因素，在此毛坯选择型材成型。
(2)确定毛坯的加工余量
根据毛坯制造方法采用的型材造型，查取《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-5，“连杆螺钉”零件材料采用灰铸铁制造。材料为45，硬度HB为170—241，生产类型为大批量生产，采用型材毛坯。
（1）结合面的加工余量。
根据工序要求，结合面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：
粗铣：参照《机械加工工艺手册第1卷》表3.2.23。其余量值规定为，现取。表3.2.27粗铣平面时厚度偏差取。
精铣：参照《机械加工工艺手册》表2.3.59，其余量值规定为。
（2）面的加工余量。
根据工序要求，结合面加工分粗、精铣加工。各工步余量如下：
粗铣：参照《机械加工工艺手册第1卷》表3.2.23。其余量值规定为，现取。表3.2.27粗铣平面时厚度偏差取。
精铣：参照《机械加工工艺手册》表2.3.59，其余量值规定为。
1.6选择加工设备及刀、量具
  由于生产类型为大批量生产，所以所选设备宜以通用机床为主，辅以少量专用机车。起生产方式为以通用机床加专用夹具为主，辅以少量专用机床加工生产。工件在各机床上的装卸及各机床间的传递，由于工件质量较大，故需要辅助工具来完成。
平端面确定工件的总长度。可选用量具为多用游标卡尺（mm）,测量范围0～1000mm（参考文献[2]表6—7）。采用车床加工，床选用卧式车床CA6140（参考文献[2]表4—3），专用夹具。钻孔、扩孔、攻丝所选刀具见（参考文献[2]第五篇金属切削刀具，第2、3节），采用相匹配的钻头，专用夹具及检具。
钻中心孔。选用60°中心钻（参考文献[4]第6章）。

1.7确定切削用量及基本工时（机动时间）
工序10无切削加工，无需计算
工序20. 车右端面及外圆至φ45mm 
已知工件材料： 45，型材，有外皮，机床CA6140普通车床，工件用卡盘固定。
所选刀具为YG6硬质合金可转位车刀。根据《切削用量简明手册》表1.1，由于CA6140机床的中心高为200（表1.30），故选刀杆尺寸=，刀片厚度为。选择车刀几何形状为卷屑孔带倒棱型前刀面，前角=，后角=，主偏角=，副偏角=，刃倾角=，刀尖圆弧半径=。
①.确定切削深度
由于单边余量为，可在一次走刀内完成
②.确定进给量
根据《切削加工简明实用手册》可知：表1.4
刀杆尺寸为，，工件直径～400之间时，
             进给量=0.5～1.0
按CA6140机床进给量（表4.2—9）在《机械制造工艺设计手册》可知：
                   =0.7
确定的进给量尚需满足机床进给机构强度的要求，故需进行校验根据表1—30，CA6140机床进给机构允许进给力=3530。
根据表1.21，当强度在174～207时，，，=时，径向进给力：=950。
切削时的修正系数为=1.0，=1.0，=1.17（表1.29—2），故实际进给力为：
                  =950=1111.5                           （1-2）
由于切削时进给力小于机床进给机构允许的进给力，故所选=可用。
③.选择刀具磨钝标准及耐用度
根据《切削用量简明使用手册》表1.9，车刀后刀面最大磨损量取为，车刀寿命=。
④.确定切削速度
切削速度可根据公式计算，也可直接有表中查出。