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含CAD图纸、说明书 连杆盖零件加工工艺规程 及钻双孔专用夹具设计 连杆盖工艺规程 及钻双孔专用夹具设计 连杆盖零件加工工艺规程 连杆盖工艺规程及钻 含CAD图纸 工艺工序 工艺规程及钻 加工工艺及钻

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毕业设计题 目 连杆盖零件加工工艺规程 及钻双孔专用夹具设计 学生姓名 专业班级 机械设1142学 号 院 （部） 指导教师(职称) 完成时间 年 6 月 8日 论文版权使用授权书本人完全了解关于收集、保存、使用学位论文的规定，同意如下各项内容：按照学校要求提交论文的印刷本和电子版本；学校有权保存论文的印刷本和电子版，并采用影印、缩印、扫描、数字化或其它手段保存论文；学校有权提供目录检索以及提供本论文全文或者部分的阅览服务；学校有权按有关规定向国家有关部门或者机构送交论文的复印件和电子版；在不以赢利为目的的前提下，学校可以适当复制论文的部分或全部内容用于学术活动。论文作者签名： 毕业设计原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文，是本人在指导教师指导下，进行研究工作所取得的成果。除文中已经注明引用的内容外，本论文的研究成果不包含任何他人创作的、已公开发表或者没有公开发表的作品的内容。对本论文所涉及的研究工作做出贡献的其他个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本学位论文原创性声明的法律责任由本人承担。 论文作者签名： 毕业设计（论文）任务书题目 连杆盖工艺规程规定及钻双孔专用夹具设计 专业 机械设计制造及其自动化 学号 姓名 主要内容、基本要求、主要参考资料等：1、 主要内容：钻、铰连杆盖双孔，表面光洁度为。该连杆盖毛坯为锻件，半圆孔、两端面A、两个的凸台面B以及齿形表面等均已经过加工。2、 基本要求：1）孔与孔的轴线距离为，孔与孔中心距为2)与两A面对称，其轴线应与齿形节径面垂直。3、 主要参考资料：1 邹青,呼咏.机械制造技术基础课程设计指导教程M,北京:机械工业出版社,2011:3.2 白成轩.机床夹具设计新原理M,北京:机械工业出版社,1997.3 邹青. 机械制造技术基础课程设计指导教程M.北京:机械工业出版,2011.4 郭纪林,余桂英.机械制图M,大连:大连理工大学出版社,2010.完 成 期 限： 指导教师签名： 专业负责人签名： 年12 月 25日连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 目目 录录 摘摘 要要 I ABSTACTII 1 连杆盖零件加工工艺规程设计连杆盖零件加工工艺规程设计.1 1.1 连杆盖的工艺分析及生产类型的确定1 1.1.1 连杆盖的用途.1 1.1.2 连杆盖的技术要求2 1.1.3 连杆盖工艺性的审查2 1.1.4 计算生产纲领，确定生产类型.3 1.2 确定毛坯、绘制毛坯简图3 1.2.1 选择毛坯3 1.2.2 确定毛坯的尺寸公差和机械加工余量3 1.2.3 绘制连杆盖锻造毛坯简图.5 1.3 拟定连杆盖的工艺路线7 1.3.1 定位基准的选择7 1.3.2 各表面加工方案的确定.7 1.3.3 加工阶段的划分.8 1.3.4 工序的集中与分散.8 1.3.5 工序顺序的安排.8 1.3.6 机床设备及工艺装备的选用.9 1.3.7 确定工艺路线.9 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 1.4 确定加工余量和工序尺寸.12 1.5 确定切削用量及时间定额.19 1.5.1 确定切削用量.19 1.5.2 时间定额的计算.25 1.5.3 数控加工程序.32 2 钻孔工序专用夹具设计钻孔工序专用夹具设计33 2.1 钻孔工序技术要求分析.33 2.2 钻双孔专用夹具设计.33 2.2.1 确定定位方案.33 2.2.2 确定导向元件.34 2.2.3 选择夹紧装置.35 2.2.4 夹具体的形式和夹具的总体结构.37 2.3 误差分析.39 2.3.1 夹具设计中累积误差的估计.39 2.3.2 夹具静态误差的计算.42 2.4 专用操作简要说明.43 结束语结束语44 致致 谢谢45 参考文献参考文献46 附附 录录47 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 I 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 摘摘 要要 本文根据某一规格的连杆盖零件，分析了零件技术要求，计算零件锻模尺 寸。结合普通机床和加工中心，合理安排加工工艺路线，并计算了相关工序的 加工余量、工序尺寸、切削用量及时间定额。并为其中钻孔工序设计了专用夹 具，分析计算了相关误差。通过夹具误差分析，专用夹具满足加工精度要求。 附录中给出了加工中心相关工序的数控加工 G 程序。 关键词：关键词： 连杆盖；工艺规程；专用夹具；设计 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 II CONNECTING ROD CAP PARTS MACHINING TECHNOLOGY REGULATIONS AND DESIGN OF SPECIAL FIXTURE FOR DRILLING TWO HOLES ABSTACT According to specifications of the connecting rod cap part, analysis of technical requirements，calculate parts die size. Combination of common machine tools and machining centers, arrange the processing line，and calculate related operations of machining、process size、cutting data and time quota. Dedicated fixture has been designed for drilling operations, and calculate related inaccuracy. Through the fixture inaccuracy analysis, special fixtures to meet demands for precision.Machining center related operation is given in the Appendix of CNC G program. KEYWORS： Connecting rod Cap; Procedure specification; Special fixture;Design 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 1 1 连杆盖零件加工工艺规程设计连杆盖零件加工工艺规程设计 1.1 连杆盖的工艺分析及生产类型的确定连杆盖的工艺分析及生产类型的确定 1.1.1 连杆盖的用途连杆盖的用途 连杆零件广泛运用于汽车、压缩机中，其作用是把活塞和曲轴连接起来， 使活塞的往复直线运动变为曲轴的回转运动，以输出动力1。连杆是较细长的 变截面非圆形杆件，其杆身截面从大头到小头逐步变小，这样能更好的适应在 工作中承受的急剧变化的动载荷2。 一般来说，连杆是由连杆大头、杆身和连杆小头三部分组成，连杆大头是 分开的，一半与杆身为一体，一半为连杆盖，连杆盖用螺栓和螺母与曲轴主轴 颈装配在一起。为了减少磨损和磨损后便于修理，在连杆小头孔中压入青铜材 套，大头孔中装有薄壁金属瓦轴3。连杆盖零件图如图 1-1 所示。 710.2 23H9 23H9 810.2 60 108 50.005 10.1 2.50.05 1.55 R0.6 R60 R60 42 208 0 -1.0 1640.25 820.25 ?34 R24 ?135 R100 6 8 图 1-1 连杆盖零件图 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 2 1.1.2 连杆盖的技术要求连杆盖的技术要求 将该连杆盖的技术要求列于表 1 中。连杆是整体锻模成形，镗削大孔后， 在加工中将连杆切开，再单独加工连杆盖，最后组装检查。由于连杆盖要和连 杆体合在一起加工大孔，为了保证配合的准确性，则要求连杆盖大头孔圆柱度 公差为。 表 1 连杆该技术要求表 加工表面尺寸及偏差 mm公差 mm 及精度表面粗糙度形位公差 mm 连杆盖左侧面IT113.2 连杆盖右侧面IT113.2 连杆盖左凸台IT86.3 连杆盖右凸台IT86.3 孔IT56.3 连杆盖两端面IT116.3 齿形内侧面IT71.6 齿形倒角面IT812.5 齿形水平面IT113.2 1.1.3 连杆盖工艺性的审查连杆盖工艺性的审查 分析连杆盖零件图可知，工件端面、侧面的表面粗糙度为，根据表 1-114， 可以选择粗车半精车加工，或者选择粗刨（粗铣）半精刨（半精铣）加工 来实现；工件底端的齿形水平面粗糙度为，可以选择铣床，粗铣半精铣加工 来实现；齿形面表面粗糙度为，可以选择铣齿、插齿等工艺实线；孔上的倒角 可以用锪孔钻加工实现；孔可以先在毛坯上钻孔，然后扩孔最后铰孔来达到精 度等级。现有的工艺设备可以达到工件的技术要求。 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 3 1.1.4 计算生产纲领，确定生产类型计算生产纲领，确定生产类型 依设计题目知：， ；结合实际生产，备品率和废品率分别取和。代入式4得： 。 其中 a 根据连杆盖的质量查表 1-4 知，该连杆盖属轻型零件；再由表 1-5 可知， 该连杆盖的生产类型为大批生产。 1.2 确定毛坯、绘制毛坯简图确定毛坯、绘制毛坯简图 1.2.1 选择毛坯选择毛坯 由于连杆零件在工作过程中，要承受各种冲击载荷，为了加强连杆的强度 和冲击韧度，连杆的材料一般选用高强度碳钢和合金钢。由于连杆盖的轮廓尺 寸不是很大，而且是大批量生产，所以选用模锻的方法来制造毛坯。 1.2.2 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 根据参考文献4，首先要确定模锻毛坯的尺寸公差及机械加工余量，查表 2-6 表 2-9，首先确定如下各项因素。 1.2.2.1 公差等级 根据连杆盖的功用和技术要求，确定该零件的公差等级为普通级。 1.2.2.2 锻件质量 经 Solidworks5做出简单三维模型，并给出 45 钢材料密度，利用软件质量 计算功能计算其零件质量和毛坯质量，则该连杆盖经过机械加工后的质量为， 机械加工前，锻件毛坯的质量为。 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 4 1.2.2.3 锻件形状复杂系数 对连杆盖零件图进行分析计算，可大致确定锻件外轮廓包容体的长度、宽 度和高度，即，见图 1-2；由式和式可计算出该连杆锻件的复杂系数 由于 0.56 大于 0.32 小于 0.63，可以得出该连杆盖的形状复杂系数属于级， 即该锻件的复杂程度为一般。 （） （） 图 1-2 连杆盖长度、宽度和高度示意图 1.2.2.4 锻件材质系数 由于该连杆盖材料选用 45 钢，含碳量是。其碳的质量分数小于的碳素钢， 故该锻件的质量系数属级。 1.2.2.5 锻件分模线形状 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 5 分析该连杆盖零件的特点，选择零件长度方向的对称平面为分模面，属平 直分模线，图 1-3 为连杆盖锻造毛坯图。 1.2.2.6 零件表面粗糙度 表 2 连杆盖锻造毛坯机械加工总余量及毛坯尺寸 锻件质量包容体质量 形状复 杂系数 材质系数公差等级 4.512.0普通级 备注 表 2-6 长度 208 表 2-9 表 2-7 厚度 60 表 2-9 表 2-7 厚度 42 表 2-9 表 2-6 高度 81 表 2-9 表 2-6 高度 71 表 2-9 表 2-6 高度 108 表 2-9 中心距 164表 2-8 1.2.3 绘制连杆盖锻造毛坯简图绘制连杆盖锻造毛坯简图 根据表 1-2 绘制出如下的连杆盖零件图，如图 1-3 所示。 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 6 1 图 1-3 连杆盖锻件毛坯图 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 7 1.3 拟定连杆盖的工艺路线拟定连杆盖的工艺路线 1.3.1 定位基准的选择定位基准的选择 定位基准分为粗基准和精基准，一般先确定精基准，后确定粗基准。在铣 削端面和侧面时，以对未加工的面为定位基准。在钻双孔时，以加工好的齿形 面作为精基准。 1.3.1.1 精基准的选择 根据连杆零件的技术要求和装配要求，选择连杆盖左右两侧面作为统一的 精基准，这样符合“基准统一” 、 “自为基准”的原则；在加工前后端面时，可 以互相作为基准面进行加工，这样符合“互为基准”的原则。 1.3.1.2 粗基准的选择 在对上下表面加工时，可采用“互为基准”的原则进行加工。为了保证壁 厚均匀，在钻、粗镗大头孔时，选择上端面或者下端面作为粗基准。 1.3.2 各表面加工方案的确定各表面加工方案的确定 表 3 连杆盖零件各表面加工方案 加工表面经济精度表面粗糙度加工方案备注 连杆盖左侧面IT113.2表 1-11 连杆盖右侧面IT113.2表 1-11 连杆盖左凸台IT126.3粗铣表 1-11 连杆盖右凸台IT126.3粗铣表 1-11 孔IT76.3表 1-10 连杆盖两端面IT126.3粗铣表 1-11 齿形内侧面IT81.6精切表 1-11 齿形倒角面IT1312.5粗铣表 1-11 齿形水平面IT113.2表 1-11 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 8 1.3.3 加工阶段的划分加工阶段的划分 在确定了各表面的加工方法后，接下来就需要进一步确定这些加工方法在 工艺路线中的顺序及位置， 1.3.4 工序的集中与分散工序的集中与分散 工序的集中和分散，是两种确定工序数目或工序内容多少的原则。这两条 原则将直接影响整个工艺路线中工序数目的多少、设备以及工装的选用。经前 文计算，该连杆盖的生产类型为大批量生产，确定选用工序集中的原则，来组 织工序的内容，例如在本课题中铣外轮廓面表面时，就在一道工序中加工至设 计尺寸；在加工双孔时，也是在同一道工序中，完成对零件的钻孔、扩孔、铰 孔以及锪孔工步，从而减少工件的装夹次数，有利于保证各加工面间的精度， 同时还能缩短辅助时间。 1.3.5 工序顺序的安排工序顺序的安排 在安排工顺序时，不仅要考虑机械加工工序，还应考虑热处理工序和辅助 工序。 1.3.5.1 机械加工工序 1) 遵循“先基准后其他”原则，首先加工精基准连杆盖前后两端面和左 右两侧面。 2) 遵循“先粗后精”原则，对各加工表面先安排粗加工工序，然后安排精 加工工序。 3) 遵循“先主后次”原则先加工主要表面，连杆盖端面，外圆面、齿形 面。 4) 遵循“先面后孔”原则，先加工连杆盖端面，外圆面，再加工孔。 1.3.5.2 热处理工序 在锻造毛坯时，整体需要经过调质，调质硬度为。 1.3.5.3 辅助工序 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 9 在连杆盖端面、侧面、凸台面加工完成后，安排倒角工序；在与连杆体结 合后，在加工中心的打孔，然后安排清洗工序。 综上所述，该连杆盖工序的安排的顺序为：热处理基准加工主要表面 粗加工以及一些余量较大的表面粗加工主要表面半精加工和次要表面加工 主要表面精加工，期间穿插了一些辅助工序，见表 4。 1.3.6 机床设备及工艺装备的选用机床设备及工艺装备的选用 1.3.6.1 机床设备的选用 根据连杆盖的外形特点，选用立式加工中心、插床以及钻床。各工序所选 机床设备详情见表 4。 1.3.6.2 工艺装备的选用 工艺装备主要包括各种刀具、夹具、量检具和辅具等。本课题各个工序所 选的工艺装备，详见见表 4。各个工序所需的夹具，如无特殊说明，则为通用 夹具。 1.3.7 确定工艺路线确定工艺路线 1.3.7.1 工艺路线方案 1 工序 1 锻造毛坯，成型切边； 工序 2 检查是否有裂纹、气泡、气孔等缺陷存在； 工序 3 粗铣前后端面； 工序 4 粗铣左右侧面； 工序 5 半精铣左右侧面，倒角； 工序 6 粗铣圆弧顶面； 工序 7 粗铣左右凸台面，倒角； 工序 8 粗铣 R100 圆弧顶； 工序 9 粗洗齿形内侧面、齿形水平面、倒角面； 工序 8 半精铣齿形内侧面、齿形水平面； 工序 9 精铣齿形内侧面； 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 10 工序 10 倒角前后端面； 工序 11 钻孔； 工序 12 扩孔； 工序 13 铰孔； 工序 14 锪孔； 工序 15 合连杆盖； 工序 16 粗铣孔； 工序 17 前后端面倒角； 工序 18 检查分开面、螺栓孔位置精度； 工序 19 清洗； 工序 20 分组、入库。 1.3.7.2 工艺路线方案 2 工序 1 锻造毛坯，成形切边； 工序 2 检查是否有裂纹、气泡、气孔等缺陷存在； 工序 3 划线，找出圆心；连杆体与连杆盖之间的切割线； 工序 4 粗镗孔； 工序 5 切开； 工序 5 粗铣连杆盖上端面，连杆盖侧面，相邻凸台，圆弧，右侧凸台， 右侧侧面；半精铣侧面，半精铣右侧侧面； 工序 6 翻转工件，粗铣连杆盖后端面； 工序 7 切开，根据工序 3 划分的线，切开，大头端为连杆盖； 工序 8 粗铣半精铣齿形水平面； 工序 9 精切齿形面； 工序 10 钻扩铰锪孔； 工序 11 合连杆盖与连杆体； 工序 12 检查分开面、螺栓孔位置精度； 工序 13 清洗； 工序 14 分组、入库。 1.3.7.3 两种工艺方案的比较与分析 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 11 工艺路线方案 1 是根据工序分散的原则制定的，这样就会使加工过程中， 装夹次数增多，降低了生产效率，不适合大批量生产的零件。 工艺路线方案 2 是根据工序集中的原则制定的，减少了装夹次数。在工序 安排上也更为合理。 另外，工艺路线 1 是将连杆盖单独加工，先加工端面，以此做基准，然后 加工侧面、凸台面。由于连杆是个合件，工艺路线 2 是先整体加工的孔，然后 再分开加工，这样能更好的保证其圆柱度。在最后，都是先加工齿形面，以齿 形面做定位基准加工孔。这样能保证两孔的中心距，以及相应的位置精度。 综上来看，工艺路线 2 更为合理一些。 1.3.7.4 工艺路线的确定 根据前文的叙述，拟定了连杆盖的工艺路线，见表 4。 表 4 连杆盖工艺路线及设备、工装的选用 工序 号 工序名称机床设备刀具量具 1锻造毛坯，成形切边游标卡尺 2 检查是否有裂纹、气泡、气 孔等缺陷存在 3划线 4粗镗圆卧式镗床 T68双刃镗刀内径百分表 5切开 6粗铣上端面立式加工中心面铣刀游标卡尺 7 粗铣外轮廓面、半精铣左右 侧面和齿形水平面 立式加工中心 直柄粗加工立铣刀 直柄螺旋齿立铣刀 游标卡尺 8粗铣连杆下端面立式加工中心面铣刀游标卡尺 9精切齿形面 圆盘刀插齿机 YT54 盘形直齿插齿刀千分表 10钻扩铰锪孔摇臂钻床 Z35 莫氏锥柄麻花钻 锥柄扩孔钻 高速钢整体套氏机 内径千分尺 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 12 用铰刀 锪钻 11合连杆盖与连杆体 12 检查分开面、螺栓孔位置精 度 13清洗 14分组、入库 1.4 确定加工余量和工序尺寸确定加工余量和工序尺寸 在加工过程中，有些工序中的某道工步只需要一次粗加工便可加工至设计 尺寸并满足技术要求；其余工序或者工步所需的加工余量，均可查表获得，选 取的余量已经填入前文的表 2 中。因此，在这一小节中，工序 5 中的左右凸台 工步、粗铣圆弧顶工步，将不再赘述其加工过程、尺寸链、工序尺寸和公差， 以及加工余量的校核。 下面就介绍工序 6 粗铣上端面、工序 7 中粗铣半精铣左右侧面、工序 8 和工序 10 的加工余量和工序尺寸确定的方法。 一、工序 6、8粗铣连杆盖上下端面至设计尺寸 (一)工序加工过程 该端面的加工过程为： (1) 以下端面 B 定位，粗铣上端面 A，保证工序尺寸； (2) 以上端面 A 定位，粗铣下端面 B，保证工序尺寸，达到零件图设计尺寸 D 的要求，mm； (二)查找工序尺寸链，画出加工过程示意图 查找出全部工艺尺寸链，如图 1-4 所示。加工过程示意图如图 1-4 所示。 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 13 图 1-4 第 6、第 8 道工序加工过程示意图 (三)求解各工序尺寸及公差 (1) 确定工序尺寸 从图 1-5 可知， 。 (2) 确定工序尺寸 从图 1-5 可知， ，其中为粗铣余量，由于 B 面的加工余量， 是经过一次粗铣切除得到的，故等于 B 面毛坯的机械加工总余量，即，则。 查表 1-8 确定该粗铣工序的经济加工精度为，其公差值为，工序尺寸按入体 原则标注，由此可以初步确定工序尺寸。 a) 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 14 b) 图 1-5 第 6、第 8 道工序工艺尺寸链图 (四)加工余量的校核 为验证工序尺寸及公差的确定是否合理，还需要对加工余量进行校核。 余量的校核。 在图 5 所示尺寸链中是封闭环，故 校核结果表面，余量的大小是合适的。 余量校核结果表明，所确定的工序尺寸公差是合理的。 经过上述分析计算，可以确定各工序尺寸分别为， 。 二、工序 7粗铣外轮廓面、半精铣左右两侧面和齿形水平面至设计尺寸 (一)工序加工过程 工序的加工过程为： (1) 以右端面 B 定位，粗铣左端面 A，保证工序尺寸； (2) 以左端面 A 定位，粗铣右端面，保证工序尺寸； (3) 以右端面定位，半精铣左端面，保证工序尺寸； (4) 以左端面定位，半精铣右端面，保证工序尺寸，达到零件图设计尺寸 D 的 要求，mm。 (二)查找工序尺寸链，画出加工过程示意图 查找出全部工艺尺寸链，如图 1-6 所示。加工过程示意图如图 1-6 所示。 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 15 图 1-6 第 7 道工序加工过程示意图 (三)求解各工序尺寸及公差 (1) 确定工序尺寸 由图 1-7 可知，mm。 (2) 确定工序尺寸 由图 1-7 可知， ，其中 为半精铣余量，按 2-25 确定，则。 由于工序尺寸是在半精铣加工中保证的，因此查表 1-8 知，精铣工序的加工 精度为，因此确定该工序尺寸公差为 IT12，其公差值为，工序尺寸按入体 原则标注，因此可以初定工序尺寸。 (3) 确定工序尺寸 由图 1-7 可知， ，其中 为半精铣余量，按表 2-25 确定，则。 由于工序尺寸是在粗铣加工中保证的，因此查表 1-8 知，粗铣工序的加工精 度为，因此确定该工序尺寸公差为 IT12，其公差值为，工序尺寸按入体原 则标注，因此可以初定工序尺寸。 (4) 确定工序尺寸 从图 1-7 可知， ，其中为粗铣余量，由于 B 面的加工余量， 是经过一次粗铣切除得到的，故等于 B 面毛坯的机械加工总余量，即，则。 查表 1-8 确定该粗铣工序的经济加工精度为，其公差值为，工序尺寸按入体 原则标注，由此可以初步确定工序尺寸。 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 16 a) b) c) 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 17 d) 图 1-7 第 7 道工序工艺尺寸链图 (四)加工余量的校核 (1) 余量的校核 在图 1-7 所示尺寸链中，是封闭环，故 校核结果表面，余量的大小是合适的。 (2) 余量的校核 校核结果表面，余量的大小是合适的。 (3) 余量的校核 校核结果表面，余量的大小是合适的。 余量校核结果表明，所确定的工序尺寸公差是合理的。 经过上述分析计算，可以确定各工序尺寸分别为， ， ，mm。 三、工序 10钻扩铰锪孔至设计尺寸 (一)工序加工过程 该道工序的加工过程为: (1) 以连杆盖齿形面定位，钻孔，保证工序尺寸； (2) 以连杆盖齿形面定位，扩孔至，保证工序尺寸； (3) 以连杆盖齿形面定位，铰，保证工序尺寸，达到零件图设计尺寸 D 的要求， d=； (4) 以连杆盖齿形面定位，锪孔倒角，锪出倒角。 (二)查找尺寸链，画出加工过程示意图 查找出全部工艺尺寸链，加工过程如图 1-8 所示。 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 18 图 1-8 第 10 道工序加过程示意图 (三)求解各工序尺寸及公差 查表 2-21，查得精铰余量；扩孔余量；钻孔余量。查表 1-10 得，各工序尺 寸的加工经济精度依次为，铰孔为 IT8；扩孔为 IT10；钻孔为 IT12。 查表 2-30，根据公差数值表可以确定各工步的公差值分别为：铰孔为；扩 孔为；钻孔为。 由上可得，该工序各个工步的工序尺寸及公差分别为：铰孔的工序尺寸为； 扩孔的工序尺寸为；钻孔的工序尺寸为。 1.5 确定切削用量及时间定额确定切削用量及时间定额 1.5.1 确定切削用量确定切削用量 一、工序 4粗镗孔 该工序只有一道工步，工步 1 以连杆盖底面定位，粗镗孔。 (1)确定背吃刀量 工步 1 的背吃刀量取为，即。 (2)确定进给量 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 19 查表 4-25，机床的功率为，由于工件材料为 45 号钢，刀具选择硬质合金刀， 根据手册第二卷，查表 11.4-1，取。刀具型号选为双刃镗刀，其中。 (3)计算镗削速度 查表 4-25，取转速。带入公式 5-1，可求得该工序的实际铣削速度为 二、工序 6、工序 8粗铣上端面、粗铣下端面 这两道工序各自只有一道工步，工序 5 是以下端面定位，来粗铣上端面； 工序 7 是以上端面定位，粗铣上端面。这两道工序，是在同一加工中心上，通 过工件翻转一次，专用夹具装夹，一次走刀完成加工的，所以，两个工步所选 用的切削速度和进给量 f 是一样的，刀具也是相同的，但被吃刀量不同。 (1) 确定背吃刀量 工序 6 工步的背吃刀量取，的值应该等于上端面面的毛坯机械加工总余量， 即（见表 1-2） ；同样，工序 7 工步的背吃刀量取为，即。 (2) 确定进给量 由于立式加工中心机床功率大于，查文献6第二卷，表 3-7-50，刀具选择 硬质合金错齿三面刃铣刀，工序每齿的进给量取为。 (3) 计算铣削速度 查表 5-12，取， ，则铣削速度为 根据公式（5-1） 式中 d刀具（或工件）直径（mm） 切削速度 算出该工序的铣刀转速。 根据立式加中心的转速范围，取转速。 带入公式（5-1） ，求得该工序的实际铣削速度为 三、工序 8粗铣外轮廓面，半精铣左右侧面及齿形水平面 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 20 这道工序有 9 道工步，9 道工步都是以连杆的大孔、小孔以及下端面定位。 工步是粗铣连杆盖外轮廓表面；工步是半精铣连杆盖左右侧面；工步 9 是半精 铣齿形水平面。所有工步都是以专用夹具夹紧定位。下面将分别讨论左右侧面、 左右凸台、圆弧顶的切削用量。 1.工步 1、5、7、8粗铣半精铣左右侧面 在这四道工步中，工步 1 和 5 是粗铣连杆盖左右侧面；工步 7 和 8 是半精 铣左右侧面。 (1)半精铣工步： 1)确定背吃刀量 工步 7 的背刀量取为，根据前文；工步 7 的背吃刀量取为，根据前文。 2)确定进给量 由于工件材料为 45 号钢，根据文献6(第二卷)表 3-7-26，刀具选择为直柄 硬质合金螺旋齿立铣刀，根据表 5-8，工序每齿的进给量取小值，为。 3)计算铣削速度 查表 5-20，取，则铣削速度。则铣刀转速。根据立式加工中心转速范围， 取转速。带入式 5-1，可求得该工序的实际铣削速度为 (2)粗铣工步 1)确定背吃刀量 工步 1 的背吃刀量取为，应等于 A 面的机械加工总余量减去工步 7 的余量， 则；同理，工步 5 的背吃刀量取为，则。 2)确定进给量 根据文献6(第二卷)表 3-7-27，刀具选择直柄粗加工立铣刀，其中铣刀直径， 该刀具材料为高速钢。根据表 5-6，工序每齿的进给量取为。 3)计算铣削速度 查表 5-14，取， ，则铣削速度为。则铣刀转速，则取转速。带入式 5-1，可 求得该工序的实际铣削速度为 2.工步 2、4粗铣左右凸台面 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 21 工步 2 是以连杆盖底面定位，粗铣左凸台面；工步 4 是以连杆盖底面定位， 粗铣右凸台面。这两个工步是在同一台机床上，用同一夹具装夹，一次走刀加 工完成的，因此两个工步选用的切削速度和进给量是一样的，背吃刀量也相同。 (1)确定背吃刀量 工步 2 的背吃刀量取，的值应该等于 A 面的毛坯机械加工总余量，即（见 表 1-2） ；同样，工步 4 的背吃刀量取为，即。 (2)确定进给量 根据文献6(第二卷)表 3-7-27，刀具选择直柄粗加工立铣刀，其中铣刀直径， 该刀具材料为高速钢。根据表 5-6，工序每齿的进给量取为。 (3)计算铣削速度 查表 5-14，取， ，则铣削速度为。则铣刀转速，则取转速。带入式 5-1，可 求得该工序的实际铣削速度为 3.工步 3粗铣圆弧顶 工步 3 以连杆盖底面定位，粗铣圆弧顶面。 (1)确定背吃刀量 该工序的背吃刀量取为，即。 (2)确定进给量 根据文献6(第二卷)表 3-7-27，刀具选择直柄粗加工立铣刀，其中铣刀直径， 该刀具材料为高速钢。根据表 5-6，工序每齿的进给量取为。 (3)计算铣削速度 查表 5-14，取， ，则铣削速度为则铣刀转速，则取转速。带入式 5-1，可求 得该工序的实际铣削速度为 4.工步 6、9粗铣半精铣齿形水平面 (1) 粗铣工步 1)确定被吃刀量 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 22 工步 1 的背吃刀量取为，应该等于底面的毛坯机械加工总余量减去工步 2 的余量，即。 2)确定进给量 根据文献6(第二卷)表 3-7-27，刀具选择直柄粗加工立铣刀，其中铣刀直径， 该刀具材料为高速钢。根据表 5-6，工序每齿的进给量取为。 3)计算铣削速度 查表 5-14，取， ，则铣削速度为则铣刀转速，则取转速。带入式 5-1，可求 得该工序的实际铣削速度为 (2)半精铣工步 1)确定被吃刀量 取，查表 2-25 得， 。 2)确定进给量 由于工件材料为 45 号钢，根据文献7表 3-7-26，刀具选择为直柄硬质合金 螺旋齿立铣刀，根据表 5-8，工序每齿的进给量取小值，为。 3)计算铣削速度 查表 5-20，取，则铣削速度。则铣刀转速。根据立式加工中心转速范围， 取转速。带入式 5-1，可求得该工序的实际铣削速度为 三、工序 9精切齿形面 该工序只有一道工步，工步 1 以端面定位，精切齿形。 (1)确定进给量 由于连杆盖齿形面近似可以看作两段齿条，经计算，该齿条模数。根据文 献6表 17.4-11，刀具选为盘形直齿插齿刀（型） ，模数。根据表 17.4-17，该 刀具型号能满足齿形面表面精度要求。根据表 17.4-8，选择机床型号为 YT54， 该机床功率为 3.75KW。根据表 17.4-21， ，在插齿刀加工时的圆周进给量。 (2)计算切削速度 根据文献6表 17.4-22，立式插齿机切齿时的切削速度为。根据表 17.3-19， 工件材料硬度和化学成分的修正系数， 。所以该工序的实际插削速度为 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 23 四、工序 10钻扩铰锪孔 本工序有四道工步，四道工步都是以连杆盖底面的齿形面做定位基准面， 加工双孔。 (1)钻孔工步 1)确定背吃刀量 。 2)确定进给量 根据表 3-4，刀具选择莫氏锥柄麻花钻，钻头直径=22mm。查表 4-7 和表 5-22，取该工步的每转进给量为。 3)计算切削速度： 查表 5-22，取切削速度。由公式（5-1）求得该工序钻头的转速为。查表 4- 6，对照工序所选的 Z35 摇臂钻床的主轴转速系列，取转速为。再将此转速代 入公式（5-1） ，可求出该工序的实际钻削速度为 (2)扩孔工步 1)确定背吃刀量 2)确定进给量 根据表 3-7，刀具选择锥柄扩孔钻，钻头直径=22.8mm。查表 4-7 和表 5- 25，取该工步的每转进给量为。 3)计算切削速度 查表 4-6，对照工序所选的 Z35 摇臂钻床的主轴转速系列，取转速为。再 将此转速代入公式（5-1） ，可求出该工序的实际钻削速度为 (3)铰孔工步 1)确定背吃刀量 2)确定进给量 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 24 根据表 3-17，刀具选择为高速钢整体套式机用铰刀，钻头直径=23mm。查 表 4-7 和表 5-32，取该工步的每转进给量为。 3)计算切削速度 查表 5-32，取切削速度。由公式（5-1）求得该工序钻头的转速为。查表 4- 6，对照工序所选的 Z35 摇臂钻床的主轴转速系列，取转速为。再将此转速代 入公式（5-1），可求出该工序的实际钻削速度为 (4)锪孔工步 1)确定进给量 根据表 3-10，刀具选择为，。查表 5-33，取该工步的每转进给量为。 2)计算切削速度 查表 5-33，取切削速度为。由公式（5-1）求得该工序钻头的转速为 查表 4-6，对照工序所选的 Z35 摇臂钻床的主轴转速系列，取转速。 再将此转速代入公式（5-1） ，可求出该工序的实际钻削速度为 1.5.2 时间定额的计算时间定额的计算 1.5.2.1 基本时间的计算 (一)工序 4粗镗孔 查表 5-43，查得镗孔基本时间的计算公式 式中 备注：1.当加工到台阶时；2.的值见表 5-44；3.主偏角时， ；4.为进给次数。 刀具的取。根据连杆盖零件图，则；取 3；。 将上述结果带入公式，则该工序的基本时间 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 25 (二)工序 6、8 粗铣前后端面 查表 5-47，查得面铣刀铣平面（对称铣削）的时间计算公式为 式中 当主偏角时， 当主偏角时， 在此选择刀具的。 在这两道工序中，工件要翻转一次，所以公式中，取为 1mm， 。 。 将上述结果带入上述公式，则该工序的基本时间 (三)工序 7粗铣外轮廓面、半精铣左右侧面及齿形水平面 1.工步 1、5、7、8粗铣半精铣左右侧面 查表 5-47，查得圆柱铣刀铣平面铣削基本时间的计算公式为 式中 在此工序中，存在粗铣和半精铣工步，则。 ；取 2mm， ；粗铣，半精铣。 将上述结果带入上述公式，则该工序的基本时间 2.工步 2、4粗铣左右凸台面 查表 5-47，查得面铣刀铣平面（不对称铣）铣削基本时间计算公式为 式中 由于要加工左右两凸台面，根据零件图可计算出， ， ，取 3mm。 。 将上述结果带入上述公式，则该工序的基本时间 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 26 3.工步 3粗铣 R100 圆弧顶 查表 5-47 得，根据圆柱铣刀铣平面的铣削基本时间计算公式，式中取 2， ， ， ， 。 将上述数据带入公式，则该工序的基本时间 4.工步 6、9粗铣半精铣齿形水平面 由于该工序有半精铣和粗铣两道工步，所以，查表 5-47，再根据零件图可 计算出， ， ，取 2， ，粗铣工步，半精铣工步。 将上述数据带入公式，则该工序的基本时间 (四)工序 9精切齿形面 根据文献6(第二卷)，得插削时间的计算公式为 式中 其中插齿刀往复行程数，径向进给量。 上述公式中的插齿刀行程长度的计算公式为 式中 被切齿轮宽度 mm 根据连杆盖零件图，该齿条齿数总共有；齿轮全高；根据表 17.4-20，走刀 次数；。 将上述结果带入公式，则该工序的基本时间为 (五)工序 10钻扩铰锪孔 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 27 由于该连杆盖有两个孔，并且左右两孔深度不一样，所以在计算相关时间 时，将直接在公式中表达，不再分别赘述。至于公式中需要具体表达出左右两 端相关尺寸的部分，将予以说明。 1)钻孔工步 根据表 5-45，查得钻孔的基本时间计算公式为 式中 根据加工过程示意图，孔：，孔：，取， ，。将上述数据带入公式，则 该工步的基本时间 2)扩孔工步 根据表 5-45，查得扩孔的基本时间计算公式为 式中 根据加工过程示意图，孔：，孔： ， ， ，将上述数据带入公式，则该工步的基本时间 3)铰孔工步 根据表 5-45，查得铰孔的基本时间计算公式为。根据公式备注，铰圆柱孔 时，要根据表 5-46 确定。根据表 5-46，按，则 则查得， 。根据加工过程示意图，孔：，孔：。将上述数据带入公式，则该 工步的基本时间 4)锪孔工步 根据表 5-45，查得锪倒角的基本时间计算公式为 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 28 式中 取。根据加工过程示意图， ，。将上述数据带入公式，则该工步的基本时间 1.5.2.2 辅助时间的计算 根据文献4，辅助时间也可以按照基本时间的进行估算，即。在此取 0.15，则各个工序所需要的辅助时间分别为： 工序 4 的辅助时间：； 工序 6、8 的辅助时间：； 工序 7 工步 1、5、7、8 的辅助时间：； 工序 7 工步 2、4 的辅助时间：； 工序 6 工步 3 的辅助时间：； 工序 6 工步 6、9 的辅助时间：； 工序 9 的辅助时间：； 工序 10 钻孔工步的辅助时间：； 工序 10 扩孔工步的辅助时间：； 工序 10 铰孔工步的辅助时间：； 工序 10 锪孔工步的辅助时间：。 1.5.2.3 其他时间的计算 除却基本时间和辅助时间（二者合称作业时间）之外，每道工序的单件时 间还包括布置工作地时间、休息和生理需要时间、准备与终结时间。其中，布 置工作地时间一般按作业时间的，休息与生理时间一般按作业时间的，分摊到 每件工件上的准备与终结时间为作业时间的，但考虑到连杆盖是大批量生产， 该时间不予考虑。在此加工过程中，均取，则各个工序的其他时间应按照关系 式计算，即 工序 4 的其他时间：； 工序 6、8 的其他时间：； 工序 7 工步 1、5、7、8 的其他时间：； 工序 7 工步 2、4 的其他时间：； 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 29 工序 7 工步 3 的其他时间：； 工序 7 工步 6、9 的其他时间：； 工序 9 的其他时间：； 工序 10 钻孔工步的其他时间：； 工序 10 扩孔工步的其他时间：； 工序 10 铰孔工步的其他时间：； 工序 10 钻锪孔工步的其他时间：。 1.5.2.4 单件时间定额的计算 根据公式，单件时间定额根据如下公式计算 但在本生产中，不再考虑。则各工序的单件时间分别为： 工序 4 的单件计算时间：； 工序 6、8 的单件计算时间：； 工序 7 的单件计算时间应该分开计算计算之后再求和，则： 工步 1、5、7、8 的单件计算时间：； 工步 2、4 的单件计算时间：； 工步 3 的单件计算时间： 工步 6、9 的单件计算时间：； 所以工序 7 的单件计算时间：； 工序 9 的单件计算时间：； 工序 10 的单件计算时间应该把四个工步分别计算之后再求和，则： 钻孔工步； 扩孔工步； 铰孔工步； 锪孔工步； 所以，工序 10 的单件计算时间 。 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 30 1.5.3 数控加工程序数控加工程序 选用的立式加工中心是基于 FANUC0i 系统7的，其中，工序 6、工序 7、工序 8 是在加工中心上加工的。工序 6、工序 7 的加工过程示意图将以工件 上端面作为加工基准面；工序 8 以工件下端面作为加工基准面。相关的加工程 序 G 代码，参见附录。 2 钻孔工序专用夹具设计钻孔工序专用夹具设计 为了提高生产效率，保证工件的加工质量、减少废品，改善操作者的劳动 条件，所以需要设计专用夹具。 设计第 10 道工序钻孔的钻床夹具。本套夹具将应用于摇臂钻床 Z35，刀具 分别为莫氏锥柄麻花钻、锥柄扩孔钻、高速钢整体套式机用铰刀、锪钻。 2.1 钻孔工序技术要求分析钻孔工序技术要求分析 本夹具主要是用来钻扩铰双孔，这两个孔与的中心轴线有一定的位技 术要求。根据零件毛坯图得知，加工到本工序时，双孔是两个盲孔，因此在工 序 11 后，还需要检测这两个孔与大孔之间的距离是否符合要求。 2.2 钻双孔专用夹具设计钻双孔专用夹具设计 2.2.1 确定定位方案确定定位方案 由于连杆盖下方是两段齿形，所以，为了保证连杆和连杆盖的正确装配， 钻模上的定位元件模拟连杆的齿形面制成齿形定位板，并且用同加工连杆盖齿 形的插齿刀进行加工。工件以齿形的节径面、齿侧面以及其后端面为定位基准， 在齿形定位板和支承钉上定位。为了使同批工件在定位时与定位板的齿形接触 不错位，还设计了圆柱销，圆柱销起预定位作用。为了保证加工孔的位置尺寸 及精度要求，在设计钻模时，以定位元件左端的滚柱为基准。齿形定位板简图 如图 2-1 所示。 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 31 图 2-1 齿形定位板简图 2.2.1.1 定位基准的选择 根据零件图得知，被加工孔有如下技术要求： (1) 孔与孔的轴线距离为，孔与孔中心距为； (2) 与连杆盖两端面对称，其轴线应与齿形节径面垂直。 为了保证连杆和连杆盖可以正确装配，钻模上的定位元件应该模拟连杆的 齿形面制成齿形定位板，即工件以齿形面在齿形的节径面、齿侧面及其后端面 为定位基准。 根据夹具的结构，该夹具采用手动动力源。 2.2.2 确定导向元件确定导向元件 为了便于钻孔和铰孔，设计的钻套是可以快速更换的，两种钻套的外径相 同，而孔径的尺寸和公差不同。两钻套中心距为；钻套与滚柱轴线相距。快 换钻套简图如图 2-2 所示。 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 32 图 2-2 快换钻套简图 2.2.3 选择夹紧装置选择夹紧装置 2.2.3.1 夹紧装置的选择 该钻模采用联动的螺栓螺母施力夹紧机构，从两个相互垂直的方向夹紧工 件，铰链压板起增加压力的作用，两侧的压块能在两个不同的方向上浮动，以 便适应被夹压的毛坯毛坯表面对于半圆孔的中心不对称的情况，保证各夹紧点 力的大小均匀。铰链压板简图如图 2-3 所示。 图 2-3 铰链压板简图 2.2.3.2 切削力及夹紧力的计算 钻孔时切削力计算公式为： 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 33 根据手册，查表 3.2-4，查得钻孔时轴向力的计算公式为 式中， ， ， ， ， 。根据表 3.116， 。则 由于钻穿钻削工件时，只有轴向方向上存在力，水平方向和垂直方向上不 存在力。所以计算时，主要考虑钻刀轴向方向上的受力情况。 由于选用手动动力源，该动力源会受到操作者体力和情绪的波动，使作用 力的大小波动甚大，因此，计算夹紧时应使用较大的裕度系数。裕度系数的计 算公式为 式中 基本安全系数； 动力源系数； 复合加工系数； 切削状态系数； 加工性质系数； 则 其中 由于钻孔属于粗加工，则。则实际的切削力为 考虑到夹具的结构，选用手动螺旋夹紧机构。根据表 10-1，查得螺旋压 板夹紧机构夹紧力的计算公式为 式中 螺纹升角； 螺纹摩擦角； 螺杆（螺母）端面与工件之间的摩擦因数； 螺纹中径 根据表 10-2，取 0.15。则 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 34 试选的六角厚螺母，根据表 10-9，查得， ， ， 。则根据机械设计（教材） 根据文献8，查表 3-3，选取用扳手的六角螺母，则。根据夹具装配图， 。 将上述数据代入公式得 计算出的理论大于，则选择的六角厚是合理的。 2.2.4 夹具体的形式和夹具的总体结构夹具体的形式和夹具的总体结构 夹具体的简图如图 2-4 所示，夹具装配体的简图如图 2-5 所示。 图 2-4 夹具体简图 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 35 I I 图 2-5 夹具总装简图 2.3 误差分析误差分析 机械加工系统（由）机床、夹具、刀具和工件组成。影响加工精度的原始 误差主要包括以下几个方面： (1) 工艺系统的几个误差，包括机床、夹具和刀具等的制造误差及其磨损； (2) 工件装夹误差； (3) 工艺系统受力变形引起的加工误差； (4) 工艺系统受热变形引起的加工误差； (5) 工件内应力重新分布引起的变形； (6) 其他误差，包括原理误差、测量误差、调整误差等9。 在此，我们主要讨论夹具设计、制造以及使用中时的相关误差计算，分别 是夹具设计中累积误差的估计、夹具的静态误差即定位误差10。 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 36 2.3.1 夹具设计中累积误差的估计夹具设计中累积误差的估计 由于组合中的每一个零件都存在制造误差，组合后各零件的误差以不同的 形式累积起来，就形成了组合后的累积误差，以符号表示。对公差很小的零件 用最可几尺寸来代替零件的实际尺寸更符合实际。把零件尺寸分布密度最大的 尺寸称为最可几尺寸。最可几尺寸的意思是指零件在该尺寸处分布的几率最大， 分布的零件数最多。用零件的最可几尺寸来估计零件组合的累积误差更符合实 际情况6。 a)b) c)d) 图 2-6 钻套组合及组成零件图 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 37 图 2-7 两钻套的组合 (1) 计算最可几尺寸 1) 钻套 1 外径之最可几尺寸： 2) 衬套 2 内孔之最可几尺寸： 同理，衬套 2 外径之最可几尺寸： 3) 夹具体 3（孔）只最可几尺寸： 连杆盖零件加工工艺规程及钻双孔专用夹具设计 38 (2) 计算间隙及位置误差 1) 钻套 1 和衬套 2 之间间隙： 2) 衬套 2 和夹具体