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工艺
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工艺夹具-连杆的工艺及工装设计,工艺,夹具,连杆,工装,设计
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四川理工学院机电工程系毕业设计（论文）第一章 零件的分析绪 论连杆的生产属于机械制造工业的一个范畴，而机械制造工业是国民经济中一个十分重要的产业，它为国民经济各部门科学研究、国防建设和人民生活提供各种技术装备，在社会主义建设事业中起着中流砥柱的作用。从农业机械到工业机械，从轻工业机械到重工业机械，从航空航天设备到机车车辆、汽车、船舶等设备，从机械产品到电子电器、仪表产品等，都必须有机械及其制造。连杆是很多些设备中所不可缺少的，它广泛运用于汽车、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。在设计连杆加工时，要合理选择加工刀具，进给量，切削速度、功率，扭矩提高加工精度，来提连杆加工精度，保证加工质量。因此，我们应该深刻地了解连杆的机械制造工艺过程，从而才能更好地制造出连杆产品。本设计是为西南地区大中型企业的生产而做，年产量为5万件。1.1 连杆的功用 连杆是活塞式压缩机运动机构中的一个重要零件。它的大头通过轴瓦与曲柄的曲轴销相连，小头通过衬套，十字头销（或活塞销）与十字头（或活塞销）相连，从而将曲柄的旋转运动变为十字头或活塞的直线往复运动。在其中，连杆在空间作转动与平移合成的平面运动，沿杆身轴线交替地传递很大的拉伸或压缩力，所以它受到的是反复作用的交变应力。1.2连杆的结构特点连杆通常由大头，小头及杆身三部分组成。连杆小头为整体结构，内孔压入青铜衬套，以减少小头与活塞销的磨损，同时也便于修理和更换。连杆大头为剖分式结构，内孔装有轴瓦，轴瓦有厚壁和薄壁两种形式，当用厚壁轴瓦时，必须在连杆大头的剖分面上加一组垫片，以补偿轴瓦磨损及调整轴瓦与曲柄销之间的配合间隙；当用薄壁瓦时，因无垫片故连接刚度较高，但薄壁瓦本身的刚度较小，受力后易产生变形，其变形大小取决于连杆打头孔的加工精度，因此，在使用薄壁瓦时，应提高连杆大头孔的尺寸精度，形状精度和位置精度。1.3连杆裂纹主要原因剖析连杆是柴油机、压缩机等的主要零件，所选用的材质为45#钢。在传统制造工艺中，连杆体和盖的制造依赖两种方法：1)连杆体和盖整体锻造锯切分离接触面机加工装配。2)连杆体盖分别锻造接触面机加工装配。采用上述两种工艺，不仅需对连杆体和盖的联接面进行铣削和磨削，并且在该联接面上还要钻铰螺栓定位孔和攻螺纹孔，或者切制端面齿，钻铰定位销孔和钻螺栓孔等，以便将来能使连杆体盖实现精确合装。为此，需要较多的加工机床，经过十几道工序，耗费大量的加工工时。针对连杆传统制造工艺中的缺点，为了降低制造费用和工时，提高配合精度，连杆断裂剖分工艺被提出，并首先于80年代中，由Alfling公司在德国申请专利。其后，有关研究不断在美、德获得进展。进入90年代，该工艺在工业发达国家进入实际应用生产阶段。适用的毛坯由最初的粉末锻造连杆，发展到中高碳钢锻造连杆，使用的厂家覆盖了美国三大汽车公司，以及德国奔驰、宝马等著名企业。目前国内应用该技术的厂家是一汽大众发动机厂，引进德国技术装备，适用于每缸五气门新型发动机连杆。它的工艺流程为：锻造成型正火粗加工调质处理精加工组装。要保证连杆的使用性能，要求它具有较高的强度，较好的耐磨性，足够的塑性、韧性以及相应的抗疲劳性等。多年实践表明，通过调质处理，可以满足以上的要求。因为调质处理可以细化晶粒，获得均匀的具有一定弥散度和综合机械性能的细密球状珠光体回火索氏体。然而，连杆在调质过程中，有时产生裂纹，其废品率最多可达12%，裂纹的位置分别在小头部、杆侧面、槽内圆角处。为了保证连杆的质量，下面从热处理工艺的选择、钢的原材料、断裂剖分工艺以及断裂剖分机理等几个方面进行剖析。1.3.1技术要求(1)化学成份 C:0.420.50%；Si:0.170.37%;Mn:0.500.80%;P0.04%;S0.04%；Cr0.25%;Ni0.25%(2)机械性能 HB217293(3)金相组织为较均匀的索氏体，允许有少量断续、网状分布的铁素体。1.3.2热处理工艺参数的影响在现实生产中，选择连杆的调质工艺如图1所示。图145#钢连杆调质工艺曲线（1）加热温度45#钢是低淬透性钢，且由于它的MS点较高，淬火后，组织应力很大。而且，淬火时片状马氏体也占了相当的数量，所以，很容易淬裂。如果热处理不当，极易有裂纹产生。但是，淬火开裂的原因是多种多样的，过热是主要原因之一，所以选择淬火温度很主要。制定淬火加热规范的主要依据是材料 的AC3点温度。我们将热处理手册第四分册中各中碳钢的AC3点联成曲线，即AC3线如图2所示。我们又选用了35钢、40钢、45钢、50钢、55钢加热，510%盐水淬火做试验，然后用金相法结合硬度值确定相应钢种的AC3温度，见图2。从图2中看出：含碳量从0.450.50%范围内出现了一个陡降的低谷，最低点在0.48%C处。此时，AC3约为750760，而0.42%C钢AC3=780，所以45#钢含碳量在下限时选用840加热淬火，而含碳量在上限时仍选用840加热淬火，就容易因过热而产生淬火裂纹。图2 部分钢的线加热温度过低，奥氏体晶粒均匀化程度不好，而且部分铁素体不能溶解于奥氏体，淬火后得到马氏体加块状铁素体混合组织，硬度不高，机械性能不好，达不到淬火的目的。由以上分析我们可以看出，同样是45#钢，由于批次不同，其含碳量有差异。所以，同为45#钢的零部件，在淬火前要进行化学成份分析，根据其变化，选择最为适当的加热温度。我们把这种做法称之为连杆淬火工艺的跟踪分析，通过采用这种方法，使连杆的裂纹大大减少。（2）保温时间淬火是为了得到均匀一致的组织和所要求的机械性能，除了严格控制加热温度外，正确地确定保温时间也是一个极为重要的问题，它取决于工件的大小、形状、钢的化学成份，原始组织及装炉情况等，但保温时间的选择应能保证组织转变的完成并能使奥氏体成份均匀。因此，保温时间要足够长，保温时间过短，奥氏体晶粒均匀化程度不好，影响淬火质量。不过，保温时间又不能过长，否则，零件表面氧化脱碳程度加大，同样影响了淬火质量。实际生产中，连杆保温时间我们选择为6090min。（3）冷却速度热处理工序有两个重要的组成环节，即加热与冷却。工件冷却时所采用的冷却介质及冷却方式对热处理后的工件质量起着重要作用。许多热处理缺陷如：变形、开裂、硬度不足等，往往因冷却介质和冷却方式选择不当所致。因此，冷却介质的选择也是连杆产生裂纹的重要因素。由于加热至奥氏体状态的工件必须在冷速大于临界淬火速度情况下，才能得到预期马氏体组织，即希望在C曲线鼻子附近的冷速越大越好。但在MS点以下，为了减少因马氏体形成而造成组织应力，又希望冷却小些，图3为几个淬火介质的淬火冷却曲线，其中A为理想淬火冷却曲线，它既能保持工件淬火，又不致于引起太大的变形，能减少淬火裂纹的产生。图3几种介质淬火冷却曲线A为理想淬火介质冷却曲线；B为水的淬火冷却曲线；C为油的淬火冷却曲线在连杆调质处理中我们选用的是40，510%的盐水溶液，这种淬火介质，在鼻子附近的冷却速度较大，完全满足理想要求。但在低温200300之间的冷速大些(大于理想要求)，由于实际生产的一些原因，没有改变。在此，建议用114淬火剂为宜。1.3.3原材料的影响为了分析原材料的影响，我们首先回顾一下淬透性的内容，所谓钢的淬透性，是钢经过加热奥氏体化后，接受淬火的能力，它表示钢淬火后从表面到心部的硬度分布情况，钢的淬透性是钢本身所固有的属性，它与钢的化学成份、原始组织、晶粒度以及零件的尺寸等有关，但主要与钢的化学成份有关。钢的淬透性已成为选用钢材及生产上制订工艺规程的主要依据之一，这是因为钢淬火时完全淬透，则沿其截面的性能将是一致的，如果淬火时不能完全淬透则自表面向中心的性能就会不同，但是钢的淬透性愈大，转变为马氏体的体积变化也愈大，即在淬火时工件发生的变形及应力也愈大。当淬火应力超过其断裂极限时，就会产生裂纹。（1）化学成份的影响我们生产的L195柴油机连杆的材质为45#钢、45#钢属优质碳素结构钢，实际生产中，化学成份超标现象也偶有发生，其中起主要作用的元素有Si.Mn.P.S.Cr.Ni。合金元素基本上不影响马氏体的硬度，对于强度的影响也不大，合金元素对马氏体的主要作用是明显地提高马氏体的塑性。实践表明，碳钢马氏体中碳的分布是不均匀的，这会引起应力的不均匀分布，从而降低塑性，加入合金元素以后，可以使马氏体中的碳分布均匀化，因此，改善塑性。但大多数合金元素(Cr.Mn.Si)只是在含量不超过一定的极限时，才增加马氏体的塑性，超过极限后，将降低马氏体的均匀性，使塑性和断裂强度降低1，所以我们既希望钢中有合金元素，但又不可过多。Si.Mn.Cr.Ni都能增加钢的淬透性，对淬透性的作用依次为：Mn.Cr.Si.Ni。不过，越提高钢的淬透性，钢的淬裂危险性越大，并且，当合金元素含量超过一定量时，则会降低钢的淬透性。S.P是钢中有害杂质，钢中含有这两种元素要尽可能降低。（2）显微组织的影响这里主要探讨钢的晶粒度、魏氏组织及带状组织的影响。从马氏体形成原理看出，显微裂纹主要是在粗大的马氏体中形成的，而当马氏体非常细小时，则很少出现显微裂纹，细小奥氏体晶粒可减少钢的显微裂纹。在奥氏体比较均匀的情况下，初期形成的马氏体片的长度和奥氏体的晶粒大小有关，粗大的奥氏体晶粒形成粗大马氏体，易促成显微裂纹形成。生产中，我们要求连杆在调质处理之前的预备处理为正火，这样做的目的是在调质处理前获得比较均匀、细小的原始组织，减少甚至避免显微裂纹的产生。在亚共析钢中分布特殊而呈片状的铁素体称为魏氏组织，魏氏组织及与其伴生的粗晶组织会使钢的机械性能，尤其是塑性和冲击韧性显著降低，所以我们要求魏氏组织不大于2级。另外，钢中显微缺陷带状组织、非金属夹杂物的存在是淬火裂纹的根源，所以生产中连杆调质之前，不希望存在这些缺陷。（3）宏观缺陷的影响工艺要求连杆纵剖面的宏观组织中，纤维方向应沿着连杆中心线并与外形相符，不得有紊乱及间断，但实际生产中，有许多连杆从杆侧面形成横向裂纹，出现这种裂纹的连杆其落刺量很大。正常正火、淬火后，落刺部位的纤维流向出现的紊乱、间断不能消除。以此可见淬火过程中，有较大应力而产生裂纹。因此，工艺上要求连杆的纤维流向外，还不允许连杆有折叠、裂纹、分层、夹渣等缺陷，以消除淬火裂纹源。(4)外观形状的影响连杆槽内圆角要求为R5，但我们对产生裂纹的连杆进行实际检测，槽内有裂纹的连杆，其圆角基本不符合要求，也就是说，外形槽内无圆滑过渡的圆角，在淬火中，产生很大的淬火应力，而易产生淬火裂纹。这是由于外形尺寸影响钢的淬透性。棱角、无圆滑过渡圆角的零件，淬火后淬火应力增强，故易在槽内圆角处出现裂纹。1.3.4连杆断裂剖分工艺锻造的连杆毛坯，在实施断裂剖分之前，先粗镗连杆大头孔，然后在其预定断裂处加工两个对置的沟槽，为应力集中点，见图 1a。随后，将连杆大头孔套装到一台进行断裂剖分的装置的两个半芯轴上，并将连杆进行定位和夹紧。然后利用冲击力，将用来胀裂连杆的楔插入上述半芯轴中，此时在楔的冲击下，连杆的大头孔在沟槽处被断裂剖分为连杆体和连杆盖，见图1b。 a)开槽的连杆b)断裂剖分工艺示意图 1连杆断裂剖分工艺示意图1.3.5断裂剖分机理(1)脆性断裂该工艺的理论基础是断裂力学中的脆性断裂理论。据断裂力学可知，断裂过程中裂纹表面通常有三种位移形式，即张开型、前后滑移型、平面剪切型。当物体受垂直于断裂平面的正应力拉力时，属张开型断裂，这是脆性断裂产生的形式和条件。脆性断裂具有以下发生特点：1)断裂时承受的工作应力较低，通常远远低于材料的屈服强度，塑性变形小；2)断裂受温度影响较大；3)断口方向与正应力相垂直。连杆断剖工艺正是依照脆性断裂的上述特点，通过在连杆大头内侧开出V型槽，然后施加垂直于预定断裂面的正应力，满足脆性断裂的发生条件，使连杆体一盖在不发生塑性变形的情况下被分离。应关注以下几个问题：1)毛坯材料；2)V型槽形状与所需应力关系；3)操作温度。 (2)毛坯材料由于脆性材料更易发生脆性断裂，适于采用断剖工艺制造的连杆，主要采用下述三种材料的毛坯：1)粉末锻造毛坯；2)可锻铸铁；3)70高碳钢。这三种材质的毛坯，室温下可实现脆性断裂，连杆大头孔不产生明显塑性变形，其变形量40m，经机加工后，其圆度误差可减为3m。此外，4555锻钢毛坯也可使用断剖技术进行连杆制造，但必须保证在40时，才可实现脆性断裂，保证胀裂后的变形足够小。(3)温度影响断裂剖面如同冲压面一样，通常分为三区，由断裂源向外依次可分为纤维区、放射区、剪切唇(见图 2)。当断面的放射区较宽时，表示材料的塑性差，脆性较大。反之，纤维区较大，表明材料的塑性及韧性较好。如何加大放射区宽度，缩小纤维区宽度，是实现脆性断裂的条件。图 2断口剖面示意 图3所示为温度对断口三要素各区大小的影响，材料为40Cr，从图中可见，当温度低于室温时，放射区即已显著增大，这样为室温下实施连杆的断剖工艺提供了实验保障。力学性能与40Cr相近的70以上碳钢，同样符合图 4所显示的温度分区趋势。 图 3温度对脆性断裂的影响 图 4断裂强度与裂纹深度的关系曲线 (4)沟槽深度a与断裂强度的关系由图4可见，裂纹(V形槽)深度与断裂强度c成反比，即对于一定的应力值，存在着一个临界的裂纹深度ac，当裂纹深度小于此值时，裂纹是稳定的，只有大于此值时，裂纹失稳，裂纹愈深，材料的临界断裂应力愈低。深度a与的关系如下： 当带缺口的结构受外力时，在裂纹尖端附近产生一应力强度因子KIC(又称材料断裂韧性值)控制的应力。当外力增加时，裂纹尖端的应力强度因子随之增加，当KI达到某一临界值KIC时，裂纹发生失稳，结构脆性断裂，即KIKIC。对于一定的材料，KIC为一常值，可查表求出，也可通过测试方法确定(更加精确)。KIC值越低，越易发生脆性断裂。因而对KIC值的测试计算，应是研究断剖机理的重点。根据KIC原理，对于一个给定尺寸的缺口可以计算出作用应力。反之，对于给定作用应力的构件，可以预测临界裂纹尺寸。这一原理为连杆断裂剖分提供了设计依据。1.3.6断剖装置的设计设计合理的断裂剖分装置是实施断裂剖分的关键因素。其设计原则是：1)断裂力能瞬时突然作用，这是因为力的施加速度对实现脆性断裂有重要影响。2)在这一过程中，连杆要牢固安装不能活动。在分离过程中，连杆体、盖只能发生相背离的直线运动，任何连杆体、盖之间的相对转动，都会引起不必要的塑性变形导致将来不能进行正常的合装。断剖装置主要包括：固定底座、连杆盖支座、连杆体支座，每个支座配有导轨，可使支座在一定范围内，沿导轨做垂直于断裂平面的移动，还具有可插入楔块进行分离的分瓣芯轴等。1.3.7结论连杆的调质处理在淬火过程中，产生裂纹主要因素有：加热温度、材料的晶粒度、纤维流向、外形尺寸等。防止措施为：(1)45#钢，当含碳量0.48%时，AC3陡降现象，我们根据每批连杆的化学成份不同，制定不同的加热温度。(2)确保连杆在调质前的供货组织为正火组织，晶粒度不大于3级。(3)确保连杆纤维方向沿着连杆中心线并与外形相符，不得有紊乱及间断，不允许有折叠、裂纹、分层、夹渣等缺陷。31第二章 工艺规程设计2.1毛坯制造形式的确定 连杆的材料为45钢，考虑到连杆在工作过程中经常受到交变载荷及冲击载荷等，因此应该选用锻件以使金属纤维尽量不被切断，保证零件工作可靠。2.2基面的选择 连杆机械加工工艺过程的大部分工序都采用统一的定位基准：一个指定的端面，小头孔及工艺凸台。这样不仅有利于保证连杆的加工精度，特别是作为技术要求的关键项目：连杆大、小头孔的尺寸精度，几何形状精度和相互位置精度。当然，基准的选择也可以采用连杆上下两平面，这也是大众基准的选择。2.3工艺路线的制定 首先，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保证，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果以便生产成本尽量下降。 连杆的外形复杂，不易定位和夹紧，刚度差容易变形，因而连杆机械加工工艺过程有如下几个特点：1.被加工连杆数量大，生产节拍短，需要采用多高效率的机床来满足这种特殊要求。2.由于连杆主要工作面的尺寸精度，形状精度，位置精度及边面粗糙度要求很高，其加工设备多，用高精度的机床（或加工中心）和工装。3.同组连杆质量及质量差有严格要求需要特殊称重去重和分组打印设备。4.必须有探伤和去毛刺。以下我便初拟两个工艺方案：方案一：1. 粗铣连杆两端面。2. 铣连杆两侧定位面。3. 钻扩大小头孔，扩大都孔。4. 半精镗、精镗小头孔，半精镗、精镗大头孔，两端倒角。5. 钻连杆油孔。6. 粗精铣螺栓座面，钻扩螺栓孔倒角。7. 去毛刺。8. 激光加工大头解裂槽胀断连杆，装配螺栓。9. 粗精车连杆两侧面。10. 压装铜套。11. 粗铣连杆小头两斜面。12. 精磨连杆两端面。13. 精铣连杆小头两斜面。14. 小头铜套孔倒角。15. 半精镗、精镗大头孔且两面倒角，精镗小头铜套孔。16. 铣轴瓦锁口槽。17. 探伤。18. 清洗。19. 检验。方案二：1. 划中心线，两平面加工线。2. 粗铣连杆两平面。3. 粗磨连杆两平面。4. 去毛刺。5. 划中心十字线。6. 初镗小头孔。7. 初镗大头孔。8. 钻,扩,铰钉孔。9. 孔口倒角。10. 去毛刺。11. 划铣破线,钉孔面加工线。12. 铣钉孔两端面。13. 铣破。14. 检验。15. 铣杆盖结合面。16. 磨杆盖结合面。17. 磨杆盖钉孔面成。18. 去毛刺,用工艺螺钉,螺母连接杆盖。19. 精磨两平面。20. 划大小头孔中心十字线，孔线，中心距。21. 精镗大头孔。22. 精镗小头孔。23. 检验，并作磁力探伤检验，退磁。24. 拆下工艺螺钉，螺母。25. 划杆盖槽线。26. 铣杆槽。27. 铣盖槽。28. 划杆孔线。29. 钻杆孔。30. 去毛刺，称重，清洗。31. 检验防锈入库。工艺方案的比较与分析： 方案一工艺过程较为粗略，很多工序（比如粗精镗大小头孔）本应分为几个工序来写，而它却列在一个工序中，这是不合理的。因为粗加工、精加工的机床也许就不同，或者加工大头或小头孔的夹具也许不同，这样就应当分开来写。还有就是，它的一些加工工序的安排不太合理。就拿钻油孔来说，在连杆大头还未铣开前是无法加工的，应当在大头铣开后再加工。再者，连杆的头每必要用激光加工来使其断开，从实际出发，这样不节约成本，反而大大提高了成本，直接在铣床上铣开就好。而方案二，它避开了高成本，工序粗糙等这些问题，各个工序都比较合理，通过比较，最终采用此方案。2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定2.4.1机械加工余量的分析加工总余量即毛坯余量，是指毛坯尺寸与零件设计尺寸之差，也就是某加工表面上切除的金属层总厚度。工步（工序）余量是指相邻两工序（工步）的尺寸之差，也就是某道工序（工步）所切除的金属层厚度。显然有： 式中 ZS - 某表面加工总余量； n - 该表面的机械加工工序（工步）数； Zi - 该表面第i个工序（工步）加工余量。1.机械加工余量的概念：总余量：在由毛坯变为成品的过程中，在某加工表面上切除的金属层的总厚度。工序余量：完成一个工序中某一个表面所需要切除的金属层厚度。公称余量：前工序的基本尺寸与本工序基本尺寸之差，通常所说的加工余量及查表所得加工余量均是指公称余量。工序余量公差：本工序最大余量与最小余量之差。2.影响机械加工余量的因素： 前工序（或毛坯）加工后的表面粗糙幅及表面缺陷层。前工序（或毛坯）的尺寸公差。 前工序（或毛坯）个表面相互位置的空间偏差，如弯曲度、轴心线偏移及平行度、垂直度和同轴度误差等。本工序的安装误差包括定位误差和夹紧误差。2.4.2工序余量的确定1.工序余量可以通过查表确定其要点有：应考虑前道工序的加工精度和表面质量，加工精度和表面质量较好 ，应取得较小的余量，反之应取较大的余量。应考虑前道工序的加工方法、设备、安装以及加工过程中变形所引起的个表面间相互位置的空间偏差，空间偏差大，应取较大的余量。应考虑本工序的定位和夹紧所造成的安装误差，尤其是对刚度小的零件，安装误差大，工件变形大应取得较大的余量。 应考虑热处理工序引起的零件变形。2.毛坯余量：根据年产量确定锻件形式为：锤上模锻件。查机械加工工艺手册得连杆毛坯端面余量为3.5mm。根据机械加工工艺手册确定孔的毛坯余量为12mm。 2.4.3切削用量及工时的确定（1）铣 铣两平面55至56： 根据机械加工工艺手册选机床为：X52K 根据机械加工工艺手册选用铣刀：镶齿套式面铣刀YT15。 D=160 L=45 d=50 z=16 由机械加工工艺手册单边余量：Z=3.5mm。一次铣去全部余量：a=3.5mm。每次进给量：a=0.5。切削速度取：v=130m/min。确定主轴转速：n=318r/min。根据机床取n=300r/min。则实际切削速度v=150.7m/min。当n=300r/min时，工作台的每分钟进给量f= azn=0.1516300=720mm/min。切削工时：t=（其中l=425 l+l=5）代入数据得：t=0.6min。则两个面总工时为：t=20.6=1.2min。（2）磨 磨两平面至55： 选机床：M7130选用砂轮：PWA60MV30040127单边余量：z=0.25mm砂轮转速:n=1500r/min工件速度:v=15m/min轴向进给量:f=30mm/行程径向进给量:f=0.02mm/行程切削工时:t= (其中l为工件长度425,b=140)代入数据得:t=1.82min所以,t=2 t=3.64min（3）镗小头孔至62： 选用机床:T68单边余量:z=6mm。分两次镗去余量，a=3mm进给量：f=0.3mm/r镗刀线速度:v=40m/min确定转速:n=205r/min查表取n=200r/min实际速度:v=38.9m/min切削工时:t=(其中l=55.5 l+l=5 i=2) 代入数据得:t=2.02min（4）镗大头孔至102： 选用机床:T68 单边余量：z=11mm 分两次镗去余量 a=5.5mm进给量：f=0.4mm/r镗刀线速度：v=40m/min确定转速：n=代入数据得：n=124.89r/min查表取n=125r/min实际速度：v代入数据得：v40m/min切削工时：t=i（其中l=55.5 l+l=5 i=2）代入数据得t=2.42min（5）钻,扩,铰孔2-25H选用机床: Z535根据手册确定进给量:f=(0.39-0.47)0.75=(0.29-0.35)mm/r根据手册取:f=0.25mm/r切削速度: v=18m/min而转速公式为: n=代入数据得: n=229r/min根据手册取: n=195r/min切削速度公式为: v=代入数据得,实际切削速度为: v=15.3m/min切削工时: t=(其中l=150 l=5mm l=3mm)所以, 代入数据得t=3.24min因为需要加工两次,所以切削的总工时为: t= 2t=6.48min（6）铣钉孔两端面至160: 选用机床:X63W 选用铣刀:圆柱型铣刀YT15 D=50 L=50 d=22 z=6单边余量:z=1mm 一次铣去全部余量 a=1m 每齿几给量a=0.15 切削速度v=90m/min 确定主轴转速: t= 代入数据 t=573.25r/min根据机床取n=600r/min则实际切削速度v=代入数据得v=94.2m/min当n=600r/min时工作台的每分进给量f= azn=0.156600=540mm/min切削工时: 由于上下两螺钉面都要铣,而又采用两把铣刀同时铣钉孔的上端面或下端面,则i=2所以,t=(其中l=55.5 l+l=5 i=2)代入数据得t=0.22min（7）铣 铣破大头 选用机床:X63W 选用铣刀:中齿锯片铣刀YT15 D=250 L=30 d=32 z=80 切削深度:a=3mm 每齿进给量a=0.015mm 切削速度:v=180m/min 确定主轴转速:n= 代入数据得n=22.9r/min查表取n=235r/min则实际切削速度v=代入数据得v=184.5m/min当n=235r/min时工作台的进给量f= azn=0.01580235=282mm/min切削工时:t=(其中l=55.5 l+l=5 i=1)代入数据得: t=0.21min（8）铣杆盖结合面： 选用机床：X52K选用铣刀: 镶齿套式面铣刀YT15D=80 L=36 d=27 z=10切削深度:a=2mm每齿进给量:a=0.15切削速度:v=140m/min 确定主轴转速:n=代入数据得:n=557r/min根据机床取:n=600r/min则实际切削速度v= 代入数据得:v=150.72m/min当n=600时,工作台的每分钟进给量:f= azn=0.1510600=900mm/min 切削工时：t=（其中l=55.5 l+l=5）所以代入数据得:t= =0.067min由于杆和盖总共需要加工两次，所以需要的总工时为：t= 2t=0.134min（9）磨杆盖结合面:选用机床:M7130选用砂轮:PWA60MV30040127切削深度: a=1.5mm 所以z=1.5mm砂轮转速:n=1500r/min工件速度:v=15m/min轴向进给量: f=30/行程径向进给量:f=0.02/行程切削工时的公式为: t= (其中L=140 b=55.5 K=1)所以,代入数据得: t= =0.14min由于杆和盖都需要加工,所以需要的总工时为:t= 2t=0.28min（10）磨杆盖钉孔面:选用机床:M7130选用砂轮: PWA60MV30040127切削深度:z=a=0.25mm砂轮转速:n=1500r/min工件速度:v=15m/min轴向进给量: f=30mm/行程径向进给量: f=0.02mm/行程切削工时的公式为: t= (其中L=42.5 b=55.5 K=1.1)所以,代入数据得: t= 0.07min因为要加工两次,所以加工的工时为:t=2t=0.14min而由于杆和盖都需要加工,所以加工的总工时为:t=2t=0.28min（11）磨两平面至图纸尺寸55：选用机床：M7130选用砂轮：PWA60MV30040127单边余量：z=a=0.25砂轮转速: n=1500r/min工件速度: v=15m/min轴向进给量: f=30mm/行程径向进给量: f=0.02mm/行程切削工时的计算公式为: t= (其中L=425 b=140 K=1)代入数据得: t=1.82min因为工件需要加工两次,所以切削的总工时为: t= 2t=3.64min（12）镗大头孔至105H()选用机床: T68单边余量: z=a=1.5mm(一次镗削完成)进给量: f=0.15mm/r镗刀线速度: v=80m/min确定转速: 其公式为n= 代入数据得: n=242.6r/min根据机床手册查表取n=250r/min实际速度: 其公式为 v= 代入数据得: v=82.34m/min切削工时: t= (其中l=55 l+l=5)代入数据得: t=1.6min因为工件只需要加工一次,所以t= t=1.6min（13）镗小头孔至65H()选用机床: T68单边余量: z=a=1.5mm(一次镗削完成)进给量: f=0.15mm/r镗刀线速度: v=70m/min确定转速: 其公式为n= 代入数据得: n=343r/min根据机床手册查表取n=315r/min实际速度: 其公式为 v= 代入数据得: v=64.3m/min切削工时: t= (其中l=55 l+l=5)代入数据得: t=1.27min因为工件只需要加工一次,所以t= t=1.27min（14）铣杆槽与盖槽 1)铣杆槽5.9选用机床: X52K选用铣刀: 直齿面刃铣刀YT15 D=63 L=6 d=22 z=16切削深度: a=3mm每齿进给量: a=0.1切削速度: v=130m/min确定主轴转速: 其公式为 n= 代入数据得: n=657r/min根据机床手册查表取n=600r/min实际切削速度: 其公式为 v= 代入数据得: v=119m/min当n=600r/min时,工作台进给量为: f=azn=960mm/min切削工时： 其公式为 t= （其中l=9 l+l=5） 代入数据得：t=0.015min 因为工件只需要加工一次,所以t= t=0.015min2)铣盖槽5.9同上1)（15）钻杆孔8选用机床: Z535选用刀具: 8加长钻头确定进给量: f=0.15mm/r切削速度: v=15m/min确定转速: 其公式为 n=代入数据得: n=597r/min根据机床手册查表取n=530r/min确定实际速度: 其公式为v= 代入数据得: v=13.3m/min切削工时: 其公式为t= (其中l=215 l+l=7)代入数据得: t=2.79min 由于本工序只加工一个孔,其走刀次数为i=1所以, t= t=2.79min以上是本毕业设计的加工工艺过程中所有加工数据,其中用到的参考书为机械加工工艺手册，所有的公式和参数都在该书中选取的。第三章 夹具的设计夹具的设计是制造工装过程中一个重要的环节，而正确设计和合理使用机床夹具，对保证机械加工质量、提高生产效率、扩大机床使用范围及降低产品成本都具有重要意义。所以，应该了解夹具的基本概念和夹紧力的计算。3.1夹具的基本概念3.1.1机床夹具的定义和组成1.机床夹具的定义 所谓夹具，就是是在机床上用来装夹工件的工艺装备。在机床上加工工件时，为了保证加工表面的尺寸精度、形状精度和位置精度的要求，在工件加工以前先要确定工件相对于机床或刀具占有正确的加工位置，即定位，然后迅速地将工件紧固在这个确定的位置上，即夹紧。这个过程称为装夹（安装）。而在此过程中，对夹紧力的方向要求是很高的，也就是说准度和精度。机床夹具是将工件进行定位、夹紧，将刀具进行导向或对刀，以次来保证工件和刀具间的相对位置关系的附加装置，简称为夹具。2.机床夹具的组成（1）定位元件（2）夹紧元件（3）导向元件和对刀装置（4）连接元件（5）夹具体（6）其他元件及装置3.1.2机床夹具的作用（1）保证加工质量（2）提高生生产率（3）扩大机床的工艺范围（4）减轻劳动强度（5）保持生产的节奏性及平衡流水加工的节拍3.1.3工件在夹具中的加工误差1.工件的加工误差（1）安装误差工件在夹具中的定位误差和夹紧误差。(2)定位误差刀具的导向或对刀误差，即夹具与刀具的相对位置误差；夹具在机床是行的定位和夹紧误差，即夹具与机床的相对位置误差。(3)加工过程误差 如加工方法的原理误差，工艺系统的受力变形、受热变形、工艺系统组成部分的静精度和磨损等。3.1.4误差值的估算（1）一般夹具的制造精度等于工件尺寸公差的1/51/3；（2）安装误差和对定位误差都是和夹具有关的误差，一般约占加工误差的1/3。3.2定位及夹紧3.2.1问题的提出本夹具主要用来镗连杆大头孔，而该工序又是属于精加工的工序。所以，在本道工序中对于大头孔的精度要求很高。因此，得合理地对连杆进行定位与夹紧，该夹紧装置采用液压夹紧。3.2.2 工件的定位1.定位基准的选择由零件图可知，大头孔端面对其轴线有较高的垂直度要求，在这道工序前，连杆两平端面已经精磨过，精度很高，无可厚非，可以用连杆的一个平面作为定位基准面，然后用一个固定式的削边销在其小头孔定位，再用一个专用的圆柱插销定位大头，该圆柱插销也称定位芯轴，是可移动的，当把连杆准确地夹紧之后，便拔掉。这样一来，大头孔便可以顺利的进行加工了。此种定位就是我们常说的一面两孔定位，是一种很常用的定位方式。2定位元件的选择本夹具利用夹具体中的镗模板面，镗模板上的凸台经过磨平之后用以支撑连杆体，以及两个销子的配合，以达到定位的准度。3.2.3工件的夹紧1.夹紧的方式本夹具的夹紧是利用液压油缸的作用力，因为是镗大头孔，所以夹紧力的作用主要应在大头这边，当连杆准确的定位后，用两块拨叉式的压板压在大头孔的端面，因为要镗该孔，压板不能挡住孔口，所以夹紧力的要求很高。压板通过大小拉杆与油缸的活塞连接。当活塞回程时，压板压紧大头端面，此时，便可拔去大头孔的定位插销。连杆就可以进行加工了。2.夹紧力的计算精镗大头孔时连杆所受的圆周力=1962径向力F=1226轴向力F=657 参考机床夹具设计手册表1-2-3其中：切削深度 t=1.5mm 每转进给量 s=0.15mm 修正系数 k=1.3 参考机床夹具设计手册表1-2-5因此 F=922N , F=553N, F=350N计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数其中：为基本安全系数1.5； 为加工性质
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