机械制造技术课程设计-连杆支座零件的工艺规程及钻Φ45孔的夹具设计（全套图纸）

设计说明书 题目：连杆支座零件的工艺规程及钻连杆支座零件的工艺规程及钻45 孔的夹具设计孔的夹具设计 学 生： 学 号： 专 业： 班 级： 指导老师： 摘摘 要要 本次设计内容涉及了机械制造工艺及机床夹具设计、金属切 削机床、公差配合与测量等多方面的知识。 连杆支座的加工工艺规程及其钻45 孔的夹具设计是包括 零件加工的工艺设计、工序设计以及专用夹具的设计三部分。在 工艺设计中要首先对零件进行分析，了解零件的工艺再设计出毛 坯的结构，并选择好零件的加工基准，设计出零件的工艺路线； 接着对零件各个工步的工序进行尺寸计算，关键是决定出各个工 序的工艺装备及切削用量；然后进行专用夹具的设计，选择设计 出夹具的各个组成部件，如定位元件、夹紧元件、引导元件、夹 具体与机床的连接部件以及其它部件；计算出夹具定位时产生的 定位误差，分析夹具结构的合理性与不足之处，并在以后设计中 注意改进。 关键词关键词：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。 全套图纸，加全套图纸，加 153893706 ABSTRCT This design content has involved the machine manufacture craft and the engine bed jig design, the metal- cutting machine tool, the common difference coordination and the survey and so on the various knowledge. The reduction gear box body components technological process and its the processing hole jig design is includes the components processing the technological design, the working procedure design as well as the unit clamp design three parts. Must first carry on the analysis in the technological design to the components, understood the components the craft redesigns the semi finished materials the structure, and chooses the good components the processing datum, designs the components the craft route; After that is carrying on the size computation to a components each labor step of working procedure, the key is decides each working procedure the craft equipment and the cutting specifications; Then carries on the unit clamp the design, the choice designs the jig each composition part, like locates the part, clamps the part, guides the part, to clamp concrete and the engine bed connection part as well as other parts; Position error which calculates the jig locates when produces, analyzes the jig structure the rationality and the deficiency, and will design in later pays attention to the improvement. Keywords: The craft, the working procedure, the cutting specifications, clamp, the localization, the error 目目 录录 序言1 一. 零件分析 2 1.1 零件作用 2 1.2 零件的工艺分析 3 二. 工艺规程设计4 2.1 确定毛坯的制造形式 4 2.2 基面的选择 5 2.3 制定工艺路线 8 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 9 2.5 确定切削用量及基本工时10 三 夹具设计 15 3.1 问题的提出15 3.2 夹具设计15 3.3 切削力及夹紧力计算16 3.4 定位误差分析17 3.5 夹紧误差18 3.6 夹具设计及操作简要说明19 总 结20 致 谢21 参考文献 22 第 1 页 共 27 页 序序 言言 机械制造业是制造具有一定形状位置和尺寸的零件和产品， 并把它们装备成机械装备的行业。机械制造业的产品既可以直接 供人们使用，也可以为其它行业的生产提供装备，社会上有着各 种各样的机械或机械制造业的产品。我们的生活离不开制造业， 因此制造业是国民经济发展的重要行业，是一个国家或地区发展 的重要基础及有力支柱。从某中意义上讲，机械制造水平的高低 是衡量一个国家国民经济综合实力和科学技术水平的重要指标。 连杆支座的加工工艺规程及其钻45 孔的夹具设计是在学 完了机械制图、机械制造技术基础、机械设计、机械工程材料等 进行课程设计之后的下一个教学环节。正确地解决一个零件在加 工中的定位，夹紧以及工艺路线安排，工艺尺寸确定等问题，并 设计出专用夹具，保证零件的加工质量。本次设计也要培养自己 的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识 面广。所以在设计中既要注意基本概念、基本理论，又要注意生 产实践的需要，只有将各种理论与生产实践相结合，才能很好的 完成本次设计。 本次设计水平有限，其中难免有缺点错误，敬请老师们批评 指正。 第 2 页 共 27 页 一、一、 零件的分析零件的分析 1.1 零件的作用零件的作用 连杆支座的作用，待查 1.2 零件的工艺分析零件的工艺分析 有 3 组加工面他们有位置度要求。 这 3 组加工面的分别为 1，以底面为基准的加工面，这组加工面包括，底面，上端面， 第 3 页 共 27 页 45 的孔 2：一个是以45 孔为基准的加工面，这组加工面主要是 4- 10 的孔 3：以底面和10 和4 孔为基准 的加工面，这组加工面主要是 其余的各个端面，外圆和孔。 二二. 工艺规程设计工艺规程设计 2.1 确定毛坯的制造形式确定毛坯的制造形式 零件材料为 HT15-33，由于零件成批生产，而且零件的轮廓 尺寸不大，选用砂型铸造，采用机械翻砂造型，铸造精度为 2 级， 能保证铸件的尺寸要求，这从提高生产率和保证加工精度上考虑 也是应该的。 2.3 基面的选择的选择基面的选择的选择 基面选择是工艺规程设计中的重要工作之一，基面选择的正 确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得以提高。否则， 不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大 批报废，使生产无法进行。 粗基准的选择：对于零件的加工而言，粗基准的选择对后面 的精加工至关重要。从零件图上可以看出，连杆支座零件相对比 较规则，所以粗基准容易选择。为了保证前后端面的位置精度的 要求，选择底面作为作为粗基准，依照粗基准的选择原则 （即当零件有不加工表面时， 应该以这些不加工表面作为粗基准， 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做为粗基准）来选取。 第 4 页 共 27 页 对于精基准而言，主要应该考虑基准重合的问题，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。 我们选择45孔作为基准。 制定工艺路线制定工艺路线 制订工艺路线的出发点，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。在生产纲领已确定 为成批生产的条件下，可以考虑采用万能型机床配以专用夹具， 并尽量使工序集中在提高生产率。除此以外，还应当考虑经济效 果，以便使生产成本尽量降下来方案一 工序：铸造 工序：时效处理 工序：铣100 下端面 工序：铣60 上端面面 工序：车45 孔 工序：钻 4-10 孔 工序：铣28 端面 工序：钻16 孔 工序：车32 端面和外圆 工序 X：钻12 孔 工序 XI：铣 M12 螺纹所在的端面 工序 XII：钻 M12 螺纹孔 工序 XIII：检验 方案二 工序：铸造 工序：时效处理 工序：铣100 下端面 工序：铣60 上端面面 工序：钻45 孔 工序：钻 4-10 孔 第 5 页 共 27 页 工序：铣28 端面 工序：钻16 孔 工序：车32 端面和外圆 工序 X：钻12 孔 工序 XI：铣 M12 螺纹所在的端面 工序 XII：钻 M12 螺纹孔 工序 XIII：检验 工艺方案一和方案二的区别在于方案一是车45 孔，而方案 二是钻这个孔，因为45 的孔比较大使用钻不能满足其要求，因 此我们选择车这个孔，综合考虑我们选择方案一 具体的工艺路线如下 工序：铸造 工序：时效处理 工序：铣100 下端面 工序：铣60 上端面面 工序：车45 孔 工序：钻 4-10 孔 工序：铣28 端面 工序：钻16 孔 工序：车32 端面和外圆 工序 X：钻12 孔 工序 XI：铣 M12 螺纹所在的端面 工序 XII：钻 M12 螺纹孔 工序 XIII：检验 2.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 连杆支座零件材料为 HT15-33， 生产类型为大批量生产，采用砂型机铸造毛坯。 1、连杆支座的上下和左右端面 第 6 页 共 27 页 因为泵体的上下和左右端面没有精度要求，粗糙度要求也不高， 其加工余量为 2.5mm。 3、连杆支座的孔 毛坯为空心，铸造出孔。孔的精度要求介于 IT7IT8 之间，参照 参数文献，确定工艺尺寸余量为单边余量为 2.5 2.5 确定切削用量及基本工时确定切削用量及基本工时 1、工序 10：铣下端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用 YG8, mmap5 . 1=，mmd120 0 =，min/125mv =，20=z。 2. 决定铣削用量 1）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 mmap5 . 1= 2）决定每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/74.331 120 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 375min/r min/ 3 . 141 1000 375120 1000 m dn v w = = 当 w n 750r/min 时 rmmznff wzm /30037542 . 0= 第 7 页 共 27 页 按机床标准选取rmmfm/600= 3）计算工时 切削工时：mml100=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min0357 . 0 2 . 0375 39100 21 = + = + = xfn lll t w m . 工步二：精铣前后端面 精铣前后端面的两个平面 (1) 精铣平面 1) 切削深度 查 机械加工工艺师手册 表 10- 119,取 p a =1mm 2) 进给量 查 机械加工工艺师手册 表 10- 118 与表 10- 119 按机床行选取 f=0.2mm/齿 3) 切削速度 根据机械加工工艺手册表 10- 70,及 10- 66, 查得 V=190min/s. 即 V=11.4m/min 4) 确定机床主轴转速 ns= W d 1000 c v = 100 4 .111000 36.3r/min 按机床说明书(见工艺手册表 6-39),与 36.3r/min 相近 的机床转速为 37.5r/min。现选取 w n =37.5r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn =min/ 8 . 11 1000 5 . 37100 m= 当 w n =37.5r/min 时，工作台的每分钟进给量 m f 应为 m f =fZ w n =0.21037.5=75(mm/min) 第 8 页 共 27 页 查机床说明书有 m f =80(mm/min) 5)切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 t m =4x（ m 21 f lll + ）=4x（ 80 90 ）=4.5(min) 工序 15：铣60 上端面 1. 选择刀具 刀具选取不重磨损硬质合金端铣刀，刀片采用 YG8, mmap5 . 1=，mmd65 0 =，min/125mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 4）决定铣削深度 因为加工余量不大，一次加工完成 mmap5 . 1= 5）决定每次进给量及切削速度 根据 X51 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/4 .612 65 12510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 750min/r min/ 3 . 141 1000 75065 1000 m dn v w = = 当 w n 750r/min 时 rmmznff wzm /60075042 . 0= 按机床标准选取rmmfm/600= 第 9 页 共 27 页 6）计算工时 切削工时：mml60=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min48 . 0 2 . 0750 3960 21 = + = + = xfn lll t w m 工序 20：钻 4- 10 孔 钻10 孔的切削用量及基本工时 (1)钻 10mm 孔 机床：Z525 立式钻床 刀具：根据机械加工工艺手册表 10- 61 选取高速钢麻花 钻 10 1)进给量 取 f=0.13mm/r 2)切削速度 V=2434m/min. 取 V=30m/min 3)确定机床主轴转速 ns= W d 1000 c v = 10 301000 955r/min 与 955r/min 相 近 的 机 床 转 速 为 975r/min 。 现 选 取 w n =975r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn =min/615.30 1000 97510 m= 5) 切削工时，按工艺手册表 6.2- 1。 t m= fn l w 21 ll + i ;其中 l=10mm; 1 l=4mm; 2 l=3mm; tm=4x（ fn l w 21 ll + ） =4x（ 0.13975 3410 + ）=0.536(min) 工序 25：钻45 孔 第 10 页 共 27 页 1) 切削深度 单边余量为 Z=1.5mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=0.8mm/r 3) 计算切削速度 v yx p m v c k faT C v vv = 其中： v C =342, v x =0.15, v y =0.35, m=0.2。修正系数 v k 见 切削手册表 1.28,即 Mv k=1.44 , sv k=0.8 , kv k=1.04 , krv k=0.81 , Bv k=0.97。 所以 v c v 35 . 0 15 . 0 2 . 0 8 . 02 . 260 342 =1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速 ns= W d 1000 c v = x34.5 891000x 753r/min 与 753r/min 相 近 的 机 床 转 速 为 750r/min 。 现 选 取 w n =750r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn =min/94 1000 75050 m x = 5) 切削工时， tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=80mm; 1l=4mm; 2 l=0mm; tm= fn l w 21 ll + = 0.8750 80 =0.1333(min) 第 11 页 共 27 页 工序 30:铣28 端面 立式铣床 X51 选择刀具 刀具选取高速钢三面刃铣刀，刀片采用 YG8, mmap5 . 1=，mmd30 0 =，min/75mv =，4=z。 2. 决定铣削用量 7）决定铣削深度 因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则 mmap5 . 1= 8）决定每次进给量及切削速度 根据 X62 型铣床说明书，其功率为为 7.5kw，中等系统刚度。 根据表查出 齿/2 . 0 mmfz=，则 min/796 30 7510001000 r d v ns= = 按机床标准选取 w n 975min/r min/845.91 1000 97530 1000 m dn v w = = 当 w n 975r/min 时 rmmznff wzm /78097542 . 0= 按机床标准选取rmmfm/780= 9）计算工时 切削工时： mml28 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min065 . 0 475 328 21 = + = + = fn ll t w m 工序 35：钻，扩，铰16 孔的切削用量及基本工时的计算与钻 第 12 页 共 27 页 12 孔相同，在此不再累述。 工序 40：车32 端面，外圆的切削用量及基本工时的计算 车32 的端面 粗车 32mm 的端面 1) 切削深度 单边余量为 Z=1.5mm 2) 进给量 根据机械加工工艺手册取 f=0.8mm/r 3) 计算切削速度 v yx p m v c k faT C v vv = 其中： v C =342, v x =0.15, v y =0.35, m=0.2。修正系数 v k 见 切削手册表 1.28,即 Mv k=1.44 , sv k=0.8 , kv k=1.04 , krv k=0.81 , Bv k=0.97。 所以 v c v 35 . 0 15 . 0 2 . 0 8 . 02 . 260 342 =1.440.81.040.810.97=89m/min 4) 确定机床主轴转速 ns= W d 1000 c v = x34.5 891000x 753r/min 与 753r/min 相 近 的 机 床 转 速 为 750r/min 。 现 选 取 w n =750r/min。 所以实际切削速度 c v = 1000 s dn =min/ 3 . 75 1000 75032 m x = 5) 切削工时， tm= fn l w 21 ll + i ;其中 l=32mm; 1l=4mm; 第 13 页 共 27 页 2 l=0mm; tm= fn l w 21 ll + = 0.8750 36 =0.06(min) 工序 45：钻，扩，绞12 孔 工步一钻孔至11 确定进给量 f ：根据参考文献表 2- 7，当钢的 MPa b 800，mmd11 0 =时，rmf/47 . 0 39 . 0 =。由 于本零件在加工14 孔时属于低刚度零件，故进给量应 乘以系数 0.75，则 ()rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 = 根据 Z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 = 切削速度：根据参考文献表 2- 13 及表 2- 14，查得 切削速度min/18mv =所以 min/ 7 . 301 11 1810001000 r d v n w s = = 根据机床说明书，取min/375rnw=，故实际切削速度为 min/37.22 1000 37511 1000 m nd v ww = = 切削工时：mml25=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动 工时为 min3947 . 0 25 . 0 375 3925 21 = + = + = fn lll t w m 第 14 页 共 27 页 工步二：扩孔mm85.11 利用钻头将mm11孔扩大至mm85.11，根据有关手 册规定，扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取 ()() rmm ff /87 . 0 585 . 0 75 . 0 65 . 0 8 . 12 . 18 . 12 . 1 = = 钻 根据机床说明书，选取rmmf/57 . 0 = min/4612 3 1 2 1 3 1 2 1 mvv= = = 钻 则主轴转速为min/346 .51rn =，并按车床说明书 取min/68rnw=，实际切削速度为 min/238 . 4 1000 6885.11 1000 m nd v ww = = 切削工时：mml25=，mml6 1 =，mml3 2 =，则机动 工时为 min877 . 0 57 . 0 68 3625 21 = + = + = fn lll t w m 工步 3：铰mm12孔 根 据 参 考 文 献 表 2- 25 ，rmmf/4 . 02 . 0=， min/128mv =，得 min/65.254 8 . 169rns= 查参考文献表4.2- 2， 按机床实际进给量和实际转速， 取rmmf/35 . 0 =，min/198rnw=， 实 际 切 削 速 度 min/33. 9mv =。 第 15 页 共 27 页 切削工时：mml25=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机动 工时为 min5339 . 0 35 . 0 198 3910 21 = + = + = fn lll t w m 工序 50 铣 M12 所在的端面的切削用量的计算如工序 30，其切削 工时的计算如下 切削工时： mml20 1 =，mml3 2 =，则机动工时为 min0484 . 0 475 320 21 = + = + = fn ll t w m 工序 55：钻 M12 螺纹孔 工步一：钻 M12 螺纹底孔10.2 确定进给量 f ：根据参考文献表 2- 7，当 钢的MPa b 800，mmd 2 . 10 0 =时，rmf/47 . 0 39 . 0 =。 由于本零件在加工mm10孔时属于低刚度零件， 故进给量应乘以 系数 0.75，则 ()rmmf/35 . 0 29 . 0 75 . 0 47 . 0 39 . 0 = 根据 Z525 机床说明书，现取rmmf/25 . 0 = 切削速度：根据参考文献表 2- 13 及表 2- 14，查得 切削速度min/18mv =所以 min/24.573 2 . 10 1810001000 r d v n w s = = 根据机床说明书，取min/575rnw=，故实际切削速度为 第 16 页 共 27 页 min/055.18 1000 575 2 . 10 1000 m nd v ww = = 切削工时：mml22=，mml9 1 =，mml3 2 =，则机 动工时为 min222 . 0 25 . 0 575 3920 21 = + = + = fn lll t w m 工序：攻丝 M12 mmmv/15= min/217rns= 按机床选取min/195rnw=，则mmrv/4 .13= 机动时 mml20=，mml5 1 =，mml3 2 = 攻 M12 孔 min53 . 1 1 . 0195 ) 3522()( 21 = + = + = nf lll tm 三、三、 夹具设计夹具设计 第 17 页 共 27 页 为了提高劳动生产率，保证加工质量，降低劳动强度，需要 设计专用夹具。 由指导老师的分配，决定设计钻45 孔的钻床夹具设计 3.1 问题的提出问题的提出 本夹具主要用于钻45 孔，加工精度要求不高，为此，只考 虑如何提高生产效率上，精度则不予考虑。 3.2 定位基准的选择定位基准的选择 拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合 理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的 零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理， 或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位 置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零 件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此道工序后面还有 精加工，因此本次铣没有较高的技术要求，也没有较高的平行度 和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强 度， 提高加工精度。 我们采用已加工好的 4-10 孔作为定位基准， 采用一面两销定位。 3.3 切削力及夹紧力计算切削力及夹紧力计算 由于本道工序主要完成孔的钻孔加工，钻削力。由切削手 册得： 钻削力 6 . 08 . 0 26HBDfF = 式（5-2） 钻削力矩 6 . 0 8 . 09 . 1 10HBfDT = 式（5-3） 式中：45Dmm= 第 18 页 共 27 页 ()() maxmaxmin 11 187187 149174 33 HBHBHBHB= 1 0.20fmm r=代入公式（5-2）和（5-3）得 0.80.6 F26x45x0.20x1742378N= 190.80.6 T10x45 x0.20 x17445247N.m= 本道工序加工孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进 行夹紧力计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度 适当即能满足加工要求。 3.4 定位误差分析定位误差分析 （1） 定位元件尺寸及公差确定。 夹具的主要定位元件为一平面和两定位销，孔与销间 隙配合。 （2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销 的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于 孔与销配合的最大间隙量。 本夹具是用来在铣床上加工， 所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可 求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为 孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方 向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差 为： Td=Dmax-Dmin 本工序采用一圆柱销，一削边销定位，工件始终靠近 挡销的一面， 而定位销的会使工件自重带来一定的平行于 夹具体底版的水平力，因此，工件不在在定位销正上方， 进而使加工位置有一定转角误差。但是，由于加工是自由 公差，故应当能满足定位要求。 3.5 夹具设计及操作简要说明夹具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动