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文档简介
目录 设计简介和序言及组内工作划分 . 1 艺设计 . 2 第 1章 零件的分析 . 2 . 2 . 2 . 3 第 2章 毛坯的制造 . 5 . 5 . 5 率 . 5 . 5 . 5 . 5 定直浇道的位置和高度 . 5 加工表面总余量 . 6 据加工余量绘毛坯 . 6 第 3章 制定工艺路线 . 7 . 7 表面加工方法 . 8 合面 . 8 . 8 . 8 . 8 . 8 . 8 . 8 艺方案的比较与分析 . 9 择加工设备与工艺装备 . 10 根据不同的工序选择机床 . 10 择刀具 . 11 第 4章 机械加工工序设计 . 11 序尺寸及公差的确定 . 11 . 11 . 11 削用量及其基本时间的确定 . 12 . 12 序和刀具 . 12 确定每齿进给量 . 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 . 13 . 13 1 削用量 . 13 择铣刀磨钝标准和耐用度 . 14 确定切削速度和工作台每分钟进给量 . 14 本时间 . 14 . 14 孔切削用量 . 14 孔基本时间的确定 . 14 孔切削用量 . 15 序八切削用量及其基本时间的确定 . 15 轴瓦锁止口,保证止口加工深度为 . 15 削工时 . 15 具设计 . 15 1问题的提出 . 15 2夹具总装图 . 16 3定位基准和定位方 案 . 16 4切削力的计算 . 16 5夹紧力的计算 . 17 6定位误差分析 . 17 结 论 . 17 课程设计总结 . 18 参考文献 . 19 附表 1 机械加工工艺过程卡片 . 19 存在的问题及更改: . 20 设计简介 和序言 及组内工作划分 题目: 设计图 3 9,连杆合件之一 连杆体 零件的机械加工工艺规程和专用夹具设计 内容 :( 1)零件毛坯合图( 2)机械加工工艺规程卡片( 3)夹具装配总图( 4)课程设计说明书 指导老师: 组长: 组员: 设计单位: 模具 2011 级 126 寝室 起止时间: 5 月 13 日到 5 月 17 日 工作分配: : 夹具 总装图和说明书 : 零件 三视图 ( 和毛坯图 :零件 三维图 ( :说明书 2 :计算 :查资料 序言 机械制造工艺学课程设计是我们学习完大学阶段的机械类基础和技术基础课以及专业课程之后的一个综合课程,它是将设计和制造知识有机的结合,并融合现阶段机械制造业的实际生产情况和较先进成熟的制造技术的应用,而进行的一次理论联系实际的训练,通过本课程的训练,将有助于我们对所学知识的理解;是 在学完了机械制造工艺学的理论课程之后,并进行了生产实习的基础上进行的又一个实践性教学环节。这次设计使我们能够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知识,独立地分析和解决了零件制造工艺问题,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未来从事的工作打下了良好的基础。 由于能力有限,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。 艺设计 第 1 章 零件的分析 件的作用 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接成为一整体,其大头孔与曲轴相连接,将作用于活塞的气体膨胀压力传给曲轴,又受曲轴而带动活塞压缩汽缸中的气体。连杆的作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动 ,并把作用在活塞组上的燃气压力传给曲轴 连杆除上下运动外 ,还左右摆动作复杂的平面运动 主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷 ,要求它应有足够的疲劳强度和结构刚度 由于连杆既是传力零件 ,又是运动件 ,不能单靠加大连杆尺寸来提高其承载能力 ,须综合材料选用、结构设计、热处理及表面强化等因素来确保连杆的可靠性。 零件图如下所示:图 1和图 2 件的工艺分析 连杆体要求加工的平面有结合面、轴瓦锁止口、螺栓孔、大头中心孔、凹槽以及端面。其中,零件的大头中心孔和凹槽面粗糙度较低且精度要求较高,为主加工面,需要进行较精密的加工过程,其余为次加工面,没有必要进行精密加工。根据各面的粗糙度和公差等级确定不同的加工方式。 3 件的生产类型 依据设计题目知:年生产量为 6000 件;结合生产实际,备品率 和废品率 分别取 和 , 代入 N=Q(1+ %+ %),得年生产纲领 ( ) 件 /年其属轻型零件,生产类型为大量生产。 图 1 零件三维图 4 图 2 零件三视图 5 第 2 章 毛坯的制造 定毛坯的制造形式 零件材料为 杆的作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动并把作用在活塞组上的燃气压力传给曲轴。所以连杆除上下运动外还左右摆动作复杂的平面运动连杆工作时主要承受气体压力和往复惯性力所产生的交变载荷 要求它应有足够的疲劳强度和结构刚度同时由于连杆既是传力零件又是运动件不能单靠加大连杆尺寸来提高其承载能力须综合材料选用、结构设计、热处理及表面强化等因素来确保连杆的可靠性 由于零件年产量为 6660 件,已达大批生产的水平,而且零件的轮廓尺寸不大,故可采用铸造成型。这从提高生产率、保证加工精度上考虑,也是应该的。 择毛坯公差等级 查文献 2表 种铸件的尺寸公差 7,加工余量 级。 件收缩率 查文献 3表 得球墨铸铁收缩率为自由收缩 阻收缩 于零件为简单厚实铸件视为自由收缩,取收缩率 K=式中: 模斜度 为了方便起模,在模样、芯盒的出模方向要有一点的斜度,以免损坏型砂或砂芯。 5015: 30。 择浇注系统类型 由于铸件为较小也不易氧化,故采用封闭式浇注系统。 该系统具有较好的阻渣能力,可防止金属液卷入气体,消耗金属少,清理方便。 定内浇道在铸件上的位置 采用底注浇注系统。其优点有:内浇道基本上在淹没状态下工作,充型平稳,可避免金属液发生激溅、氧化及由此形成的铸件缺陷。 定直浇道的位置和高度 %100 查文献 6表 3 铸件壁厚用一个直浇道浇注。查得压力角取7 图 2 直流交道图 600*=参考文献 1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,上述技术要求是可以达到的,零件的结构工艺性也是可行的。 加工表面总余量 加工表面 基本尺寸( 加工余量等级 加工余量数值( m m) 说 明 结合面 28 F 面降 1 级,单侧加工(取上行数据) 端面 43 F 侧加工 8180 F 降 1级,双侧加工 表 2工表面总余量 由参考文献 1表 得铸件主要尺寸的公差,如表 2示。 主要面尺寸 零件尺寸 总余量 毛坯尺寸 公差 合面 28 面轮廓尺寸 43 7 81 81 77 2主要毛坯尺寸及公差( 据加工余量绘毛坯 7 图 2坯图 第 3 章 制定工艺路线 位基准的选择 精基准的选择:连杆的 结合既是装配基准,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,实现箱体零件“一面两孔”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,结合面的面积较大,定位比较稳定,夹紧方案也比较简单、可靠,操作方便。 粗基准的选择:按照有关粗基准的选择原则,当零件有不同加工表面时,应以这些不加工表面作粗基准;若零件有若干个不加工表面时,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为粗基准。现选取两个未铸造孔 的下表面, 轮廓表面作为基准,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面 方案 : 用两 支承钉支撑两个未铸造孔 孔的下表面,限制 Z 的移动和 对活动动 12的外圆表面,限制 Y、 、 粗铣的方式加工连杆体结合面。以上端面为基准,对 孔的加工是先钻孔再扩孔,然进行与连杆盖配对加工其它孔和端面。 本方案 完全克服了方案存在的缺点,减小了加 工误差,降低了对工人技术的要求和工人的劳动强度,使制造夹具的成本降低了。同时也大大提高了加工效率,提高了效益。 8 表面加工方法 合面 未选定公差等级,根据 定其公差等级,按 工,表面粗糙度为 用粗铣或粗刨,即可达到要求。但因刨加工时是单行程加工,返回时不加工,只适合工件较长而窄的情况,而铣加工是连续切削,铣比刨效率高,故选用铣加工。 公差等级为 面粗糙度为 采用粗铣,半精铣、精铣或者粗刨、半精 刨、精刨,才可达到要求。但因刨加工时是单行程加工,返回时不加工,只适合工件较长而窄的情况,而铣加工是连续切削,铣比刨效率高,故选用铣加工。 未选定公差等级,根据 定其公差等级,按 工,表面粗糙度为 采用钻、扩即可满足要求。 曲面未注公差等级, 根据 定其公差等级,按 面粗糙度为 两侧平面公差等级为 注明表面粗糙度,采用粗铣或者粗刨即可。但因刨加工时是单行程加工,返回时不 加工,只适合工件较长而窄的情况,而铣加工是连续切削,铣比刨效率高,故选用铣加工。 公差等级为 面粗糙度为 采用粗铣、半精铣或者粗刨、半精刨可达到要求。但因刨加工时是单行程加工,返回时不加工,只适合工件较长而窄的情况,而铣加工是连续切削,铣比刨效率高,故选用铣加工。 公差等级为 面粗糙度为 用精镗后,公差等级为 须采用磨削加工,而精磨后,公差等级为 合加工要求,故采用粗镗,半精镗,粗 磨,精磨。 定工艺路线 制定工艺路线的出发点,应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。机械加工顺序的安排一般应:先粗后精,先面后孔,先主后次,基面先行,热处理按段穿插,检验按需安排。在生产纲领已确定为大批生产的条件下,可以考虑采用万能性机床配以专用工夹具,并尽量使工序集中来提高生产率。除此以外,还应当考虑经济效益,以便使生产成本尽量下降。 工艺路线方案一 9 工序 粗铣结合面; 工序 粗铣、半精铣、精铣凹槽面; 工序 钻、扩至图样尺寸并锪 沉孔; 工序 粗铣连杆体前后两端面,留足余量; 工序 钳 将连杆体与连杆盖用螺栓锁紧; 工序 粗镗、半精镗 81的孔、并倒角 ; 工序 半精铣连杆体两端面 ; 工序 精镗 81的孔; 工序 粗铣轴瓦锁止口; 工序 检查 工艺路线方案二 工序 粗铣连杆体结合面;粗铣连杆体两端面,留足余量;钻 (不到尺寸);扩 孔至图样 尺寸,锪 孔; 工序 粗铣、半精铣、精铣连杆体凹槽面; 工序 用螺栓将连体与连杆盖锁紧; 工序 粗镗、半精镗 81的孔、并倒角 ; 工序 半精铣连杆体两端,至图上规定尺寸; 工序 粗铣轴瓦锁止口; 工序 粗磨、精磨 81的孔; 工序 检查。 艺方案的比较与分析 上述两个工艺方案的特点在于:方案一是先加工连杆体结合面,然后以此为基准面,加工凹槽面,然后进行钻孔加工,接着与连杆盖配对锁紧进行其它的加工。方案 二与方案一加工结合面是相同的,但是明显不同的是钻孔和铣前后端面的顺序和定位方法。两相对比,方案一的设计优于方案二,以精基准面加工 孔,使在一定的加工设备和加工条件下加工误差降到最小,减少废品。但是方案也二不是完全没有优点,方案二的工序、工序就比方案一的优越,将精加工安排在最后,可以避免因为粗加工对精度的影响。综合考虑,保留方案一的优点,改进方案二的缺点。具体工艺如下: 工序 粗铣结合面; 工序 粗铣、半精铣、精铣凹槽面; 工序 钻、扩至图样尺寸并锪 沉孔; 工序 粗铣、半精铣前后两端面,留足余量; 工序 钳,将连杆体与连杆盖用螺栓锁紧; 工序 用螺栓将连体与连杆盖锁紧; 工序 粗镗、半精镗 81的孔、并倒角 ; 10 工序 铣轴瓦锁止口 ; 工序 粗磨、精磨 81的孔; 工序 检查。 以上加工方案大致看来还是合理的。但通过仔细考虑零件的技术要求以及可能采取的加工手段之后,就会发现仍有问题 。从上述工艺过程来看,很多的地方没有将粗、精 加工分开,有点显得不太合理。但是考虑本生产的实际条件,经济加工精度的要求,同时该生产是大批量生产,要求叫高的生产率, 工序的粗精就不分开 。根据工序集中原则,使每个工序中包含尽可能多的工步内容,使总的工序数目减少,夹具的数目和装夹的次数减少。节省装夹的时间,大大提高了生产效率,也可以减少因装夹不正确产生的装夹误差。因此 工序改为粗铣凹槽、粗铣两端面。同时将工序、工序的粗精分开。 另外,在上述方案中没有任何热处理方式,对于铸件来说,这是不合理的。因为铸造出来的毛坯还存在一些残余应力和缺陷,只有通过热处理方式才能消除。因而,添加调质处理,改善上述存在的缺点。因此,最后的加工路线确定如下: 工序 调质 工序 粗铣连杆体结合面 工序 粗铣凹槽,粗铣连杆体两端面 工序 半精铣、精铣凹槽 工序 钻并扩 沉头孔 工序 用螺栓将连体与连杆盖锁紧 工序 用芯轴定位,粗镗、半精镗 81倒角 工序 粗铣轴瓦锁止口 工序 半精铣连杆体两端面 工序 粗磨 81工序 精磨 81工序 检验、入库 以上工艺过程见附说明书后的工艺卡片与图纸部分。 择加工设备与工艺装备 根据不同的工序选择机床 工序、是粗铣。各工序的工步数不多,成批生产不要求和高的生产率,故选用立式铣床就来满足要求。本零件外轮廓尺寸不大,精度要求不是很高,选用常用 工序在凸台上钻两个 孔,位置要 求不是很高,故可选用 工序是半精铣、精铣凹槽面,精度要求较高,故可选用 11 工序是镗连杆体 81头孔,粗镗、半精镗精度要求不高可选用 精镗时采用 工序是粗磨采用 内圆磨床;工序是精磨,精磨时精度要求比较高为 糙度值为 选用 工序是粗铣轴瓦锁止口,精度要求不是很高,选用常用的 择刀具 根据不同的工序选择刀具 1、结合面 和前后端面最大尺寸为 134刀按文献 2选高速钢错齿三面刃铣刀( 1118 D=160d=40L=12Z=24。 凹槽面宽小于 10度为 刀按文献 2选直柄立铣刀( 1110 D=12L=83Z=3(粗铣), Z=4(半精铣),Z=5(精铣)。 轴瓦锁止口选用圆角铣刀( 6122 R=25L=28Z=10。 2、镗刀的选择,在车床上加工的工序,一般都选用硬质合金镗刀。加工钢质零件采用 查文献 3,粗加工用 精加工用 精加工用 提高生产率及经济性,应选用可转位车刀 ( 3、钻 孔时,查文献 3表 用直柄麻花钻(扩孔采用直柄扩孔钻( 1141 4、磨 81头孔,选择内圆磨的砂轮,查文献 3表 。 第 4 章 机械加工工序设计 工余量、工序尺寸及公差的确定 加工余量 的确定采用查表法,主要以工厂生产实践和实验研究积累经验所制成的手册和表格为基础,并结合实际加工情况加工纠正确定加工余量。 查文献 1表 得各端面的加工表面的工序余量。粗加工工序余量由总余量减去后续各半精加工和精加工的工序余量之和而求得。 序尺寸与公差的确定 大头孔加工工序的分析: 精磨后工序基本尺寸为 81他各工序其本尺寸依次为: 粗磨 精镗 12 粗镗 7定各工序的加工精度和表面粗糙度并汇于下表中: 表 4工序的加工精度和表面粗糙度 削用量及其基本时间的确定 序二切削用量及其基本时间的确定 序和刀具 本工序为粗铣大端结合面,所选用刀具为高速钢错齿三面刃铣刀( 1118 D=160d=40L=12Z=24。 加工表面 工序名 称 工序间余量 / 序 工序基本 尺寸 /注工序 尺寸公差 /济精度/面粗糙度 / m 结 合 面 粗铣 2.5 8 坯 28+ 槽 面 精铣 0.1 5 半精铣 0.3 =75 粗铣 3.1 =8 毛坯 两 端 面 半精铣 0.6 3 铣 3.4 3+坯 7 47 扩 1.5 11 1 坯 11 81 大 头 孔 精磨 0.1 1 810。 0210 粗磨 0.3 精镗 1.5 镗 2.1 坯 7 77 瓦锁止口 粗铣 2.5 40 毛坯 13 确定每齿进给量 文献 2表 5020艺系统刚性为中等,细齿盘铣刀加工铸铁,查得铣削进给量z。现取 z. 择铣刀磨钝标准和耐用度 由文献 2表 量为 用度 T=150 定切削速度和工作台每分钟进给量 根据文献 29 查文献 2表 式中 0, m=150, 7mm,z. V=s n=000 =为铣刀工作时的最大速度。 根据 择 n=40r/际切削速度 v=s 工作台每分钟进给量为 a=n=192mm/ 计算结果为实际结果。 本时间 根据文献 2表 面铣刀铣平面的基本时间为 T=l=47, T= 工序三切削用量及其基本时间的确定 削用量 本工序为粗铣上端槽,所选用刀具为直柄立铣刀( 1110D=12L=83Z=3(粗铣), Z=4(半精铣), Z=5(精铣)。由文献2表 5020艺系统刚性为中等,细齿盘铣刀加工铸铁,查得 z。现取 z. 14 择铣刀磨钝标准和耐用度 由文献 2表 用度 T=180mi n。 确定切削速度和工作 台每分钟进给量 根据文献 29 查文献 2表 中 0, v=m=T=150,=n=000 =据 文献 2表 实际切削速度 v=s 工作台每分钟进给粮为 a=n=1 n=0mm/据 文献 2表 a=150mm/则实际的每齿进给量为 本时间 根据文献 2表 面铣刀铣平面的基本时间为 T=a 21 )2/ l=43,2, T=1s 序五切削用量及其基本时间的确定 孔切削用量 确定进给量 f 本工序为钻孔,刀具为直柄麻花钻,钻头直径 8, 00,根据文献 3表 5f=孔加工要绞, f=,根据 1表 f=确定切削速度 v 查文献 6v=35m/ n=1000 35/( 18)=619r/据文献 1表 n=545r/实际速度 v=孔基本时间的确定 T=1 l=43,D/2)12)=9 12)=7 15 T=孔切削用量 确定进给量 f 本工序为扩孔, f=( =( 1表 给量取 f=r 确定切削速度 v v=(1/21/3)v 钻 = n=据文献 1表 n=272r/际速度 v=本时间的确定 根据文献 1表 =1 l=43,)12)=( 12)=2 T=22s 序八切削用量及其基本时间的确定 轴瓦锁止口,保证止口加工深度 为 齿进给量 z, 切削速度:参考有关手册,确定 3m/采用圆角铣刀( 6122 R=25L=28Z=10,查参考文献 10,齿数 z=10,机床选用 据机床使用说明书,取 0r/故 实 际 切 削 速 度 为 v= 000= 50 50/1000= 0r/,工作台的每分钟进给量 a=fa 14
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