毕业设计（论文）-连杆体铣定位槽夹具设计.doc

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。关键词: 连杆；变形；加工工艺 ；夹具设计 ABSTRACTThe connecting rod is one of the main driving medium of diesel engine, this text expounds mainly the machining technology and the design of clamping device of the connecting rod. The precision of size, the precision of profile and the precision of position , of the connecting rod is demanded highly , and the rigidity of the connecting rod is not enough, easy to deform, so arranging the craft course, need to separate the each main and superficial thick finish machining process. Reduce the function of processing the surplus , cutting force and internal stress progressively , revise the deformation after processing, can reach the specification requirement for the,part,finally . Keyword: Connecting rod;deformination; processing technology;design of clamping device目 录序言1毕业设计的目的11 课题简介22 设计内容22.1连杆分析22.2连杆的作用22.3连杆的主要技术要求22.4夹具体的要求33 工艺的安排44 夹具设计44.1问题的提出44.2零件的定位基准面的选择44.3定位基准的选择54.4设计的方法及步骤54.5年生产纲领54.6设计方案的选择64.6.1设计夹具路线方案（一）64.6.2设计夹具路线方案（二）64.7加紧力的计算64.7.1铣削力及夹紧力的计算64.7.2安全系数74.7.3气缸的计算74.8 定位误差分析74.8.1 定位元件尺寸及公差的确定74.8.2公差的计算84.9夹具设计及操作简要说明8结论8参考文献10致 谢11中国地质大学长城学院2010届毕业设计序言随着生活质量的提高，人们对工业产品质量的要求越来越高，对汽车产品质量，重量，工作稳定性以及可靠性都有极高的要求。连杆是发动机的高精度的关键零件，是汽车的一个重要又典型的零件，它的质量直接影响发动机的质量，从而影响整部汽车的可靠性、稳定性等性能。由于连杆技术要求很高，尤其是可靠性，因此铸造连杆已很少采用，基本以锻造加工方法成形。根据有关资料介绍，全世界仅轿车连杆的年需求量就在2.5亿支左右，其市场需求量是巨大的。汽车工业在国民经济中占有举足轻重的作用，从某种程度上讲是衡量一个国家工业发达程度的标志。连杆体的生产效益直接受限于其夹具的设计，因此，夹具的发展是连杆体的基础。机械夹具毕业设计是我们完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使我们综合运用所学过的基本课程，基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练 。我们在完成毕业设计的同时，也培养了我们正确使用技术资料，国家标准，有关手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力，也为我们以后的工作打下坚实的基础，所以我们要认真对待这次综合能力运用的机会！ 毕业设计的目的毕业设计是学生完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性环节，是使学生综合运用所学过的基本理论，基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练，这对学生即将从事的有关技术工作和未来事业的开拓都具有一定的意义。其主要目的是：1.培养学生综合分析和解决本专业的一般工程问题的独立能力，拓宽和深化所学的知识。2.培养学生树立正确的设计思想，设计思维，掌握工程设计的一般程序，规范和方法。3.培养学生正确的使用技术知识，国家标准，有关手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力和技巧。4.培养学生进行调整研究，面向实际，面向生产，向工人和工程技术人员学习的基本工作态度，工作作风和工作方法。1 课题简介本零件主要用于连接和传递及动力的场合，它要求的精度较高。其原始资料如下：零件材料： 45钢技术要求： 连杆体应经调质处理，硬度为217293HB生产批量： 大批量生产年产15万件零件数据： 见零件图图一 连杆体2 设计内容2.1连杆分析连杆是发动机的重要零部件，它的好坏直接影响着发动机的品质，相应的就反应到汽车的质量，影响着汽车工业的发展。故此，在生产制造连杆时，其技术要求要高，尤其是硬度和抗冲击能力要强。具有较高的强度、磨性、耐热性及减振性，使用于承受较大压力，要求耐磨的零件。2.2连杆的作用 本零件的作用是用来连接和传递运动和动力的，且精度要求较高2.3连杆的主要技术要求连杆上需进行机械加工的主要表面为：大、小头孔及其两端面，连杆体与连杆盖的结合面及连杆螺栓定位孔等。连杆总成的主要技术要求（图1-1）如下。图二 连杆总成图2.4夹具体的要求1)应有足够的强度和刚度，以保证加工过程中在夹紧力、切削力等外力作用下，不致产生不允许的变形和振动；2)力求结构简单，装卸工件方便；3)要有良好的结构工艺性和使用性；4)尺寸要稳定；5)排除切屑要方便；6)在机床上安装要稳定、可靠、安全； 7）能迅速而方便地装备新产品的投产，以缩短生产准备周期，降低生产成本；8）能装夹一组具有相似性特征的工件；9）能适用于精密加工的高精度机床夹具；10）能适用于各种现代化制造技术的新型机床夹具；11）采用以气液压站等为动力源的高效夹紧装置，以进一步减轻劳动强度和提高劳动生产率；12）提高机床夹具的标准化程度。 3 工艺的安排工序 铸 调质热处理 钻.扩.镗16.5的孔 铣3所在的平面 精铣上端面和4的前后表面 铣定位槽3 钻2-16 的孔 镗2-16 的孔 磨上端面和4的前后表面 粗铣70的半圆 精铣70的半圆 检查 4 夹具设计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。4.1问题的提出本夹具主要用于3-B2.5槽，16两圆孔对于槽3-B2.5都有一定的技术要求，但在加工本工序时，两孔尚未加工，而且这两个端面在别的工序还要进行加工，因此，在本工序加工时，主要应该考虑如何提高生产率，降低劳动强度。4.2零件的定位基准面的选择基准面的选择是夹具设计中重要的工作之一，基准面选择的正确与否，可以使加工质量得到保证，使生产力得到提高，否则，不但加工过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批量报废，使生产无法正常进行。4.3定位基准的选择1)尽量使工件的定位基准与加工基准重合，避免产生基准不符误差。2)尽量用精基准作为定位基准。3)应使工件安装安稳，使在加工过程中因切削力或夹紧力而引起的变形 小。4)遵守基准统一原则，减少装夹时间，提高生产效率。5)应使工件定位方便，加紧可靠，便于操作，夹具结构简单。4.4设计的方法及步骤1)定位方案的设计：主要确定工件的定位基准及定位基面；工件的六点定位原则；定位元件的选用等。2)导向及对刀装置的设计：由于本设计是主要是铣定位槽，所要有对刀槽以及其他的，从而确定对刀的位置尺寸及公差。3)加紧装置的设计：针对连杆的加工特点及加工的批量，对连杆的加紧装置应满足装卸工件方便、迅速的特点，所以一般都采用自动加紧装置。4)夹具体设计：连杆的结构特点是比较小，设计时应注意夹具体结构尺寸的大小。夹具体的作用是将定位及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。所以夹具体的材料一般采用铸铁。5)定位精度和 定位误差的计算：对用于粗加工的夹具，都应该进行定位误差和稳定性的计算，以及设计的夹具能否满足零件加工的各项尺寸要求。4.5年生产纲领生产纲领的大小对零件的加工过程和生产组织起着重要的作用，它决定了各个工序所需的专业化和自动化程度，决定了所应选用的工艺方法和机床设备。年生产纲领可按下式计算：式中 零件的年生产纲领（件/年） 产品的年生产纲领（台/年）每台产品中该零件的数目该零件的备品率该零件的废品率按一年工作日300天，一天一班，工作8小时，a取10%，b取2%，要达到年产15万件，需要每小时生产62件。4.6设计方案的选择4.6.1设计夹具路线方案（一） 以1为基准。 用定位销6定位，用单一螺栓7来固定定位销。 用5来固定连杆的小头。 把气缸放在压板运动的相反方向。4.6.2设计夹具路线方案（二） 以铣定位槽的连杆端面为基准。 用定位销6定位，用单两个对称螺栓7来固定定位销。 用5来固定连杆的小头。 把气缸放在压板运动的方向。从上面两个方案可以看出，方案（二）比方案（一）好，好处是：用一对螺栓来固定定位销，比较稳定，加工时不会出现转动，保证了精度，气缸放在压板运动的方向，可以缩小占用空间，避免到时候气缸悬空，不好装配，省工省时，提高效率。4.7加紧力的计算为了提高加工效率，为了缩短辅助时间，准备用气动夹紧。4.7.1铣削力及夹紧力的计算刀具： 采用硬质合金铣刀为保证可靠，压板夹紧时工件与夹具的定位面的摩擦力矩与外力矩保持平衡。FL=Tl 即：WfL=Tl 其中 f为摩擦系数一般取0.1-0.15 l=42.5L=32T=1482所以W=148.242.5320.15 =1312.1N 在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。4.7.2安全系数 K=K1K2K3K4其中K1： 基本安全系数 1.5K2： 加工安全系数 1.1K3： 刀具钝化系数 1.1K4： 断续切削系数 1.1所以 W=KW =1.51.11.11.11312.1= 2619.4NW= W0.7=1851.91N4.7.3气缸的计算选用汽缸压板加紧机构，故由汽缸产生的实际夹紧力为：N=PS =40000.53 =2120N此时N汽所需要1851.91N的夹紧力即可，故本夹具可安全工作。4.8 定位误差分析 4.8.1 定位元件尺寸及公差的确定夹具的主要定位元件为连杆下的一定位销，该定位后的尺寸与公差规定为本零件在工作时应该有的公差。4.8.2公差的计算计算38外端面铣加工后与铣槽的最大垂直度误差。孔的中心与槽的下边距为5，上边到外边的距离为7，槽的最大误差为max=-0.15+0.1+0.1=0.05mm由于两面要磨铣，而且槽的精度要去不是很高，故这个值是可以允许的。4.9夹具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应注意提高该产品的生产率，为此，应该先着眼于机动夹紧而不采用手动夹紧。因此这是提高产品生产率的重要途径。本道工序的铣床夹具就选择该夹紧方式。本工序由于是粗加工，切削力比较大，为了夹紧工件，势必要增大汽缸直径，而这样使整个夹具庞大。因此，应首先改进降低切削力；目前采取措施有三： 一 是提高毛坯的制造精度，控制切削方式，以降低切削力； 二 是选择一种比较理想的斜锲机构，尽量增加该机构的扩展力。 三 是在可能的情况下，适当提高压缩完全的工件压力，以增加汽缸推力，结果本夹具总的感觉还比较紧凑。定位方案的设计是夹具设计的第一步，也是夹具设计中的最关键一步。定位方案的好坏，将直接影响加工精度和加工效率。定位方案一经确定，夹具的其他组成部分也大体随之而定，因此，对定位方案必须慎重考虑，以满足设计的要求。由于定位元件的精度对加工精度影响很大，所以在设计定位元件时，其材料的选择和技术条件应有较高的要求；定位元件与工件定位基准面或配合的表面，一般不低于IT8，常选IT7甚至IT6制造；定位元件工作表面的粗糙度值一般不大于Ra1.6um，常选Ra0.8 um和Ra0.4um；采用调整法和修配法提高装配精度，以保证夹具安装面的平行度或垂直度要求。定位方案的设计，不仅要求符合六点定位要求，而且应有足够的定位精度；不仅要求定位元件的结构简单，定位可靠，而且应容易加工和装配。此外，还应对其热处理性能，经济性等多方面进行分析，论证，才能确定最佳方案。本夹具是由定位栓，定位栓和压板来实现连杆体加工时的定位的。在安装工件时先拧松螺母，使T型压板松动，然后将工件装上，拧紧即可。在机床工作时，铣削时都有一定的配合公差要求。 结论这次毕业设计让我更加熟悉了从理论到实践的跨越。从当初的查阅图书，到现在的设计完成，这中间有很多值得回味的地方。本设计在沈老师的悉心指导和严格要求下业已完成，从课题选择到具体构思和内容，无不凝聚着老师的心血和汗水，在此向各位老师表示深深的感谢和崇高的敬意。这次做设计的经历也会使我终身受益，我感受到做设计是要真真正正用心去做的一件事情，是真正的自己学习的过程和研究的过程，没有学习就不可能有研究的能力，没有自己的研究，就不会有所突破，那也就不叫设计了。希望这次的经历能让我在以后学习中激励我继续进步。不积跬步何以至千里，本设计能够顺利的完成，也归功于各位任课老师的认真负责，使我能够很好的掌握和运用专业知识，并在设计中得以体现。正是有了他们的悉心帮助和支持，才使我的毕业设计工作顺利完成。在这里，对于帮助我完成这次毕业设计的同学和指导老师（沈贵水老师）表示真诚的谢意。没有你们的帮助，我很难完成这篇毕业设计，从你们身上我学到了课堂上学不到的东西，你们使我受益匪浅，感受深刻，缺少了你们的悉心讲解和指导，毕业设计将很难进行。再一次表示我最真诚的谢意。虽然很多错误被克服了，但是设计中难免还有很多不足之处，