连杆盖夹具设计论文

1 摘 要 连杆是柴油机的主要传动件之一，本文主要论述了连杆的加工工艺及其夹具设计。连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，而连杆的刚性比较差，容易产生变形，因此在安排工艺过程时，就需要把各主要表面的粗精加工工序分开。逐步减少加工余量、切削力及内应力的作用，并修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术要求。 机械加工工艺是企业上品种、上质量、上水平，加速产品更新，提高经济效益的技术保障。然而夹具又是制造系统的重要部分，工艺对夹具的要求也会提高，专用夹具、成组夹具、组合夹具和随行夹具都朝着柔性化、 自动化、标准化、通用化和高效化方向发展以满足加工要求。所以对机械的加工工艺及夹具设计具有十分重要的意义。 关键字： 连杆，加工工艺，夹具设计 2 目 录 摘要 . 1 第 1 章 零件的工艺分析 . 4 构及特点 . 4 件的工艺分析 . 5 第 2 章 毛坯的选择 . 6 定毛坯的类型、制造方法和尺寸及其公差 . 6 毛坯的技术要求 . 6 制毛坯图 . 6 定机械加工余量、工序尺寸及公差 . 7 第 3 章 基准的选择 . 8 第 4 章 拟订机械加工工艺路线 . 9 定各表面的加工方法 . 9 订加工工艺路线 . 9 . 9 . 10 . 10 第 5 章 确立切削用量及基本工时 . 11 切削用量及其基本 时间的确定 . 11 定每齿进给量 . 11 择铣刀磨钝标准和耐用度 . 11 进给量 . 11 . 12 切削用量及其基本时间的确定 . 12 定进给量 f. 12 定切削速度 V. 12 定切削速度 V. 13 本时间的确定 . 13 切削用量及其基本时间的确定 . 13 定每齿进给量 . 13 择铣刀磨钝标准和耐用度 . 13 定切削速度和工作台每分钟进给量 . 13 本时间 . 14 0切削用量及其基本时间的确定 . 14 3 定每齿进给量 . 15 择铣刀磨钝标准和耐用度 . 15 定切削速度和工作台每分钟进给量 . 15 本时间 . 16 第 6 章 夹具体的总体设计 . 17 1、设计任务 . 17 2、夹具方案分析 . 17 . 17 . 18 . 19 设计心得 . 22 参考文献 . 23 附 录 . 24 4 第 1 章 零件的工艺分析 件的功用、结构及特点 图 连杆盖零件，材料为 件，生产纲领为 6000 件年。要求设计加工该零用的毛坯图或零件与毛坯合图 1张，关键工序机械加工工艺过程卡片 1套，主要工序的机械加工工序卡片份，以及设计说明书 1份 。 图 杆是柴油机的重要零件之一 其大头孔与曲轴相连 ,小 头通过活塞销和活塞相连 ,将作用于活塞气体的膨胀压力传给曲轴 ,又受曲轴驱动而带动活塞压缩汽缸中的气体 . 5 件的工艺分析 连杆盖共有两组加工表面 ,他们之间有一定的位置要求 1孔为中心的加工表面：这一组加工表面包括： 81 两个 螺纹孔 ,与内孔中心相距尺寸为 平面 ,还有相距为 94 两平面 ,以及一段半径为 0一组加工表面包括： 2个 20 宽为 15 相距尺寸为 37 这两组加工表面之间有着一定的位置要求 ,主要是： 5 0 与 50 孔与 6 第 2 章 毛坯的选择 定毛坯的类型、制造方法和尺寸及其公差 （ l） 要求的年产量为 6000 件 ,属大批生产 ,左支座的轮廓尺寸不大 ,且有较多不需要切削加工的表面所 以毛坯制造选用砂型手工造型铸造成形 . （ 2） 且加工过程中利用不加工表面进行定位的工序少 ,故零件毛坯选为粗铸件 工余量等级按 毛坯的技术要求 （ 1） （ 2） 孔、疏松等缺陷； （ 3） 制毛坯图 根据连杆盖零件图 ,在各加工表面上加上机械加工余量 ,绘制毛坯图 ,如图 图 7 定机械加工余量、工序尺寸及公差 加工位置 加工方法 加工余量 /面 粗糙程度m 大端端面 粗铣 半铣 1 纹孔下端面 粗铣 精铣 纹孔 钻螺纹孔 扩螺纹孔 大端侧面 粗铣 精铣 81孔 粗镗 半精镗 精镗 浮动镗 端内槽 粗铣 精铣 20孔 钻 扩 铰 20 8 第 3 章 基准的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一 生产率得以提高 加工工艺过程中回问题百出 ,更有甚者 ,还会造成零件的大批报废 ,是生产无法正常进行 . （ 1）粗基准的选择 尽可能选择不加工表面为粗基准 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 现选取 81 内孔左右两边的凸台的上表面作为粗基准 ,在小端尾部用 V 型块 ,限制 6 个自由度 ,达到完全定位 ,然后进行车销 . （ 2）精基准的选择 当设计基准与工序基准不重合时 ,应该进行尺寸换算 ,这在以后还要专门计算 ,此处不再重复 . 9 第 4 章 拟订机械加工工艺路线 定各表面的加工方法 根据各加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求 ,选定如下加工方法： 大端端面：粗铣 精铣 螺纹孔下端面：粗铣精铣 螺纹孔：钻 扩 铰 大端侧面：粗铣 半精铣 81孔：粗镗 半精镗 精镗 浮动镗刀块精镗 小端凹槽：粗铣 精铣 20孔：钻 扩 粗铰 精铰 21圆槽：镗 81孔内的 弧：镗 订加工工艺路线 艺路线方案 1 工序 1 铸造毛坯。 工序 2 粗铣大端侧面 ,以螺纹孔定位。 工序 3 精铣大端侧面 ,以螺纹孔定位。 工序 4 粗铣螺纹孔下端面 ,以大端端面定位。 工序 5 精铣大端端面。 工序 6 钻 、扩、 12螺纹孔 ,以大端端面定位。 工序 7 精铣小侧面 ,以螺纹孔定位。 工序 8 铰 12 螺纹孔 ,以大端端面定位。 工序 9 精铣螺纹孔下端面 ,以大端定位。 工序 10 合连杆盖 ,粗镗 81孔 ,并倒角 ,以大端定位。 10 工序 11 钻 20 孔 ,并倒角 ,以 81孔定位。 工序 12 铰 20 孔 ,以大端定位。 工序 13 镗 21 内槽 ,以 81孔定位。 工序 14 半精镗 ,精镗 ,浮动镗刀块镗 81孔。 工序 15 铰 20 孔 ,以大端定位。 工序 16 粗、精铣上端凹槽 ,以 20孔和大端侧面定位。 艺路线方案 2 工序 1 铸造毛坯。 工序 2粗 精铣大小端侧面 ,两面互为基准（翻转几次） 工序 3粗 工序 4钻 铰 20孔 ，以大端端面定位 工序 5 合连杆盖 ,粗镗 81孔 ,并倒角 ,以大端定位。 工序 6半精镗 ,精镗 ,浮动镗刀块镗 81 孔 ,并镗 以 20孔定位 钻 工序 7 镗 21 内槽 ,以 81孔定位。 工序 8钻 铰 12螺纹孔 ，以 20 孔和大端侧面定位 工序 9粗精铣螺纹孔下端台阶面 ，以 20孔 81孔和侧面。 工序 10粗、精铣上端凹槽 ,以 20孔和大端侧面定位。 艺方案的比较与分析 工艺路线一是按照工序分散的原则制定的 ,这样使得装夹次数增多 ,大大的降低了生产效率 ,对成批生产不适合 ,而且在选择粗基准的时候先加工 侧面 ,给后面的加工带来了很大的误差 . 工艺路线按照工序集中的原则 ,克服了路线一的缺点 ,在粗基准选择上比较合理 ,先加工大端端面 ,减少对后面的加工所带来的误差 . 通过分析 ,最终选用路线 2. 11 第 5 章 确立切削用量及基本工时 序 2 切削用量及其基本时间的确定 本工序为粗铣大小端侧面 ,所选用刀具为高速钢直齿三面刃铣刀。铣刀直径 00 ,宽度 00 ,齿数 0 定每齿进给量 3文献 表 9。 4道 室铣床的功率为 工艺系统刚性为中等 ,细齿盘铣刀加工铸铁 ,查得 。现取 择铣刀磨钝标准和耐用度 由 3文献 表 耐用度 定切削速度和工作台每分钟进给量 根据 3文献 表 9。 4 （ 5 式中53 25.0 1.0 4.0 3.0 1.0 2.0m , , , , 0 , 24z , 00 。 1 0 0 0 / 4 3 . 9 / m i d （ 5 根据 查 1文献 表 , 实际切削速度 0 /V m s ,工作台没分钟进 给粮为 1 8 0 / m i nm z z nf f z m m 。 根 12 据 卧式铣床主轴转速表 ,查文献 1表 择 150 则实际的每齿进给量为 0 /zf m m z 本时间 根据 1文献 表 面铣刀铣平面的基本时间为 12( ) / l l l f (5式中 , 0 , 01 , 2 , 2m , 182 序 4 切削用量及其基本时间的确定 定进给量 f 本工序为钻孔 ,刀具为直柄麻花钻 ,钻头直径 18,00,根据 3文献表 51.0f ,本孔加工要绞 , 2/f ,根据 1文献 525立式钻床的进给量取 。 定切削速度 V 查 6文献 5 则 mi n/639)18/(351 0 0 0 。 根据 1文献 表 45 则实际速度 。 钻孔基本时间的确定 12( ) / nT l l l f （ 5 式中 , 43l , 7)21(1()2/(1 c tg k 02l T 13 定切削速度 V mi n/2/1( 钻 v 则 n 根据 1文献 表 72 实际速度 。 本时间的确定 根据 1文献 表 31 (5式中 2)21(590)21()2/(1 c c tg k r, 42l 2 序 9 切削用量及其基本时间的确定 本工序为粗铣螺纹孔下台阶端面 ,所选用刀具为高速钢直齿三面刃铣刀 00 ,宽度 2 ,齿数 24z . 定每齿进给量 由 3文献 表 62卧室铣床的功率为 工艺系统刚性为中等 ,细齿盘铣刀加工铸铁 ,查得 . 选择铣刀磨钝标准和耐用度 由 3文献 表 耐用度 . 定切削速度和工作台每分钟进给量 根据 (5算： 14 式中 ,535.0 1.0 4.0 3.0 1.0 2.0m , ,8.1 , me 0 , 24z , 00 。 根据 (5算： m rn d v 根据 查文献 1表 , 实 际 切 削 速 度 , 工 作 台 没 分 钟 进 给 粮 为mi n/180 。 根据 查 1文献 表 mi n/150 , 则实际的每齿进给量为 。 本时间 根据 1文献 表 面铣刀铣平面的基本时间为 （ 5 式中 2,30,50 21 2m 序 10 切削用量及其基本时间的确 定 本工序为粗铣上端槽 ,所选用刀具为高速钢直齿三面刃铣刀 00 ,宽度 0 ,齿数 24Z . 15 定每齿进给量 由 3文献 表 道 立式铣床的功率为 艺系统刚性为中等 ,细齿盘铣刀加工铸铁 ,查得 z /z /。 择铣刀磨钝标准和耐用度 由 3文献 表 得铣刀刀齿后到刀面最大磨损量为 耐用度 。 定切削速度和工作台每分钟进给量 根据 (5算： 式中 ,535.0 1.0 4.0 3.0 1.0 2.0m , 180T T, 40 2.0 404Z , 200d . 根据 (5算： m n 根据 查 1文献 表 n ,实际切削速度 ,工作台每分钟进给粮为 m 80 根据 轴转速表 ,查 1文献 表 50 ,则实际的每齿进给量为 z /。 16 本时间 根据 1文献 表 面铣刀铣平面的基本时间为 1 (5式中 43l , 821 l , 22l , T 17 第 6 章 夹具体的总体设计 1、设计任务 此次设计主要分为两部分，一是对零件的机加工进行工艺规程设计，二是对工序进行专用夹具设计。 此次夹具设计选择连杆盖台阶面下端面加工进行专用夹具设计。 本夹具主要作来铣连杆体和连杆盖分割面的台阶面底面，台阶底面与小头孔轴心线有尺寸精度要求，台阶底面与螺栓孔应有垂直度要求和台阶底面的平面度要求。由于本工序是粗加工，主要 应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。 2、夹具方案分析 件的定位方案分析 由零件图可知，在铣台阶面之前，连杆的两个端面、小头孔及大头孔的两侧都已加工，且表面粗糙要求较高。为了使定位误差为零，按基准重合原则选 81小头孔与连杆的端面为基准，但由于大头孔不完整，难以用来较好的定位，所以采用小头孔 20 定位 。因为大小孔轴向方向不影响台阶面铣削精度，所以此方向可以不定位，而靠加紧机构固定，所以连杆盖以大小头孔及侧面的 “两孔 ”定位，属于不完全定位，其中大头孔做成与削边销作用相同的定位板，以避免过定位。 由于大头孔尺寸 81 ,没有相应的削边销，由于是大批量生产，所以可以自制一个作用与削边销相同作用的“定位板”，如图 18 图 小头孔用定孔芯轴定位，元件如图 图 紧方案分析 由于零件小，所以采用螺母压与压板，装卸工件方便、迅速。加紧机构用螺母与压块，如图 示： 19 图 具体设计 夹具体的作用是将定位、夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加工时，能承受一部分切削力。夹具体图如图 图 具体为铸造件，安装稳定，刚度好，但制造周期较长。 4) 切削力及夹紧力的计算 切削力的计算：，由组合机床（表 7： 20 P = 夹紧力的计算：由机床夹具设计手册（表 1： 用扳手的六角螺母的夹紧力： 12M M=, ， 40 ,作用力：0 ，夹紧力： 380 由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。 定 位误差的计算 : 由加工工序知，加工面为连杆的剖分台阶面。台阶底面对连接螺栓孔中心线应有垂直度要求；对剖分出来的台阶底面有一定的平面度要求。所以本工序的工序基准为小头孔中心线，其设计计算如下： （ 1）确定定位销中心与大头孔中心的距离及其公差。此公差取工件相应尺寸的平均值，公差取相应公差的三分之一（通常取 1/51/3）。 （ 2）确定定位销尺寸及公差 本夹具的主要定位元件为一固定销，结构简单，但不便于更换。该定位销的基本尺寸取工件孔下限尺寸 20 。公差与本零件在工作时与其相配孔的尺寸与公差相同，即 。 （ 3）小头孔的确定 考虑到配合间隙对加工要求中心距 85 选较紧的配合。另外小头孔的定位面较短，定位销有锥度导向，不致造成装工件困难。故确定小头定位孔的孔径为 。 5) 定位误差分析 对于连杆体盖剖分台阶面深度 的中心线为定位基准，而其设计基