毕业设计（论文）-连杆加工工艺及夹具设计（全套图纸）.doc

毕业设计论文目录一、零件的分析 21零件的作用 22零件的工艺分析2二、工艺规程设计 31.定位基准的选择 32.制定工艺路线 5三、确定毛坯尺寸，工序尺寸，加工余量 71.确定毛坯尺寸 72. 确定工序尺寸 7四、确定切削用量及基本工时 8五、夹具设计 16六参考文献 20一、零件的分析1.零件的的作用连杆是主要传力部件之一，其小头经活塞销与活塞连接，大头与曲轴连杆轴颈连接。燃烧室内受压缩的油气混合气体经点火燃烧后急剧膨胀，以很大的压力压向活塞顶面，连杆则将活塞所受的力传给曲轴，推动曲轴旋转。全套图纸加153893706在工作过程中，连杆要承受膨胀气体交变压力的作用和惯性力的作用，连杆除应具有足够的强度和刚度外，还应尽量减少惯性力的作用。连杆杆身一般都采用从大头到小头逐步变小的工字型截面形状。连杆大、小头两端面对称分布在连杆中截面的两侧。考虑到装夹、安放 、搬运、要求，连杆大、小头的厚度相等(基本尺寸相同)。2.连杆的工艺分析连杆上需进行机械加工的主要表面为：大、小头孔及其两端面等。连杆总成的技术要求如下：1为了使连杆大、小头运动副之间配合良好，大头孔的尺寸公差的等级取为IT6，表面粗糙度Ra不大于0.4m ；小头孔的尺寸公差等级约取为IT5（加工后再按0.0025mm间隔分组），表面粗糙度Ra应不大于0.5m ；对它们的圆柱度也规定了严格的要求。2大、小头孔的中心距的尺寸公差等级应该不低于IT9。大、小头孔中心线所在的公共平面为连杆平面，一般规定两孔轴线在连杆轴线平面内的平行度公差等级应不低于7级，在垂直于连杆轴线平面内的平行度公差等级应不低于8级。3连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度误差过大，将加剧连杆大头两端面与曲轴连杆轴颈两端面之间的磨损，甚至引起烧伤，一般规定其垂直度公差等级应不低于9级。4连杆大、小头两端面间距离的基本尺寸相同，但其技术要求是不同的。大头两端面间的尺寸公差等级为IT9 ，表面粗糙度Ra不大于0.8m ；小头两端面间的尺寸公差等级为IT12 ，表面粗糙度Ra不大于6.3m 。5为了保证运转平稳，对连杆小头质量差和大头质量差分别给以较严格的规定。二、工艺规程的设计1.基面的选择1. 1粗基准的选择：(1)为保证重要表面的加工余量，应选该表面为粗基准。(2)为保证各表面都有足够的余量，应选加工余量最小的表面为粗基准。(3)为保证不加工表面和加工表面的尺寸和位置要求，应选不加工表面为粗基准。(4)选作粗基准的加工表面应尽可能平整，没有毛边浇口或其它缺陷。(5)粗基准在同一方向上只允许使用一次。1. 2精基准的选择： (1)基准重合原则；(2)基准统一原则；(3)自为基准原则；(4)互为基准原则；(5)可靠方便原则。1. 3连杆基准的选择连杆件外形较复杂而刚性较差，技术要求又高，恰当的选择机械加工中的定位基准是能否保证连杆技术要求的重要问题之一。在连杆的实际加工过程中，一般都对连杆进行完全定位，即按六点定位原理来限制连杆的六个自由度。多数情况下，选用大、小头端面作为主要的定位基准，使零件的支承面积大、定位稳定、装夹方便。同时选用小头孔和大头孔连杆体的外侧面作为一般定位基准，从而限制了连杆的六个自由度。选用连杆端面和小头孔作为定位基准，不仅便于在加工过程中实现基准统一，更重要的是使连杆的重要技术要求（如大、小头孔之间的中心距要求，大、小头孔中心线在两个相互垂直的方向上的平行度要求，端面与大头孔中心线的垂直度要求，两端面之间的距离要求等）在加工过程中实现基准重合，以减小定位误差。 因此连杆体外侧面为粗基准，连杆两端面为精基准。2.工艺路线的制定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。在生产纲领已经确定的为大量生产的前提下可考虑采用万能性机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产效率，除此之外，还应当考虑经济效果，以便使生产成本尽量下降。工艺路线方案工序一：铣两尾端；工序二：打顶针孔；工序三：车工艺销子；工序四：铣小端销子扁；工序五：车外形；工序六：车光滑过渡外形；工序七：铣平面；工序八：磨平面；工序九：钻铰小孔；工序十：钻大孔；工序十一：镗大孔；工序十二：拉制内槽； 工序十三：车内球面； 工序十四：镀铜； 工序十五：渗碳；工序十六：除铜； 工序十七：钳工校正小孔；工序十八：热处理；工序十九：研磨顶针孔；工序二十：磨外圆；工序二十一：磨大端平面；工序二十二：磨小端平面；工序二十三：磨小孔；工序二十四：磨40内孔；工序二十五：粗磨内球面；工序二十六：时效处理；工序二十七：精磨内球面；工序二十八：切除二尾工序二十九：铣大端外圆；工序三十：研磨小孔；工序三十一：去毛刺；工序三十二：清洗；工序三十三：终检；工序三十四：校正。三、确定毛坯尺寸，工序尺寸，加工余量连杆材料为12Cr2Ni4A，毛坯采用模锻法制造，根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各表面的加工余量、工序尺寸如下：连杆两端面的加工余量两端面只进行磨削加工，单边余量0.8mm，大头孔加工余量该孔安排工艺为扩粗镗半精镗精镗，IT6，表面粗糙度Ra0.4。总余量2mm，扩孔余量1.5mm，粗镗余量0.3mm，半精镗、精镗余量0.13 mm，珩磨余量0.07mm。大小头凸块及两侧面加工余量大小头凸块上端余量2mm，加工工艺安排为拉削小头孔加工余量小头孔加工工艺安排为钻粗铰半精磨精磨，公差等级IT7，表面粗糙度Ra0.6。总余量2mm，钻削余量1.5mm，粗镗余量0.3mm，半精镗余量0.1mm，精镗余量为0.1mm。螺母座面单边加工余量0.8mm，垂直度要求1000.25 ，加工工艺安排为粗锪 精铣四、确定切削用量及基本工时通过对零件图纸的分析，获得其中的技术要求，由技术要求来选择各工序加工所需要的刀具，量具，夹具等设备并通过刀具的参数来确定各工序的切削速度，加工余量等切削参数，由此再计算工时。确定切削用量的方法有计算法、查表法、估计法。对于单件小批生产，常常不规定切削用量，而由工人在加工时根据具体情况合理选择。大批量生产中，对各工序的切削用量一般应进行准确计算，并填入工艺卡片。工时包括机加工工时，还包括工件的装卸、机床换刀等辅助时间，通过工时的计算，可以验证所安排的工序是否符合生产纲领与现有设备的要求。1.工序七：铣两端面（1）切削用量 本工序为粗铣，两端面。选用机床：61W万能升降台铣床。用硬质合金端铣刀，取铣刀直径d=60mm，粗齿，z=4齿。选择主偏角主Kr=60，副偏角=2 （2）确定粗铣阶段背吃刀量 由于单边加工余量为3mm，小于5mm ，所以背吃刀量=3mm （3）确定粗铣阶段进给量f 根据切削用量简明手册表3.3可知， =0.060.12mm/z, 取=0.1 mm/齿。 （4)粗铣阶段切削速度的确定 查切削用量简明手册表3.29,取v=38m/min则： =1000v/d=96（r/min）根据说明书，取主轴实际转速=100r/min,则实际切削速度 v=d/1000=39.27（r/min） 当=100r/min时，刀具每分钟进给量应为 = Z=0.120100=200(mm/min)查机床说明书，取实际进给速度=205mm/min,则实际进给量 = /Z=0.1025(mm/Z) 切削工时：查工艺手册表6.2-1，切入长度L1=1.7mm,超出长度L2=3 mm。于是行程长度为L0L1L2，则机动工时为 Tm= （L0L1L2）/=（321.73）/205=0.18(min) （5）确定半精铣阶段背吃刀量 ，由于单边加工余量为1mm ，所以背吃刀量=1mm （6）确定半精铣阶段进给量f 根据切削用量简明手册表3.3可知， =0.060.12mm/z, 取=0.08 mm/齿。 （7）半精铣阶段切削速度的确定 查切削用量简明手册表3.29，取v=45m/min,则 =1000v/d=114.6(r/min) 根据说明书，取主轴转速=125r/min,则实际切削速度 v=d/1000=49(m/min) 当=125r/min时,工作合每分钟进给量为 =fz=1=0.0820125=200(mm/min) 查机床使用说明书,取刀具实际进给速度为=205 mm/min,则实际进给量为 f= /z=205/(20125)=0.082(mm/z)切削工时:由粗铣加工可知,刀具行程为L0L1L2，则机动工时 = （L0L1L2）/=（32+1.7+3）/205=0.18(min) （8）确定精铣阶段背吃刀量，由于加工余量为0.5mm，只需一次精铣，所以=0.5 （9)确定精铣阶段进给量f 根据切削用量简明手册表3.3可知， =0.060.12mm/z, 取=0.06 mm/齿。 （10）精铣阶段切削速度的确定 查切削用量简明手册表3.29，取切削速度v=54m/min,则 =1000v/d=137(r/min)按说明书，取主轴转速=125r/min,则实际切削速度 v=d/1000=49(m/min)当=125r/min时，刀具每分钟进给量为 =fz=0.0620125=150(mm/min)查说明书，取实际进给速度为=166 mm/min,则进给量为 f= / z=166/(20125)=0.066(mm/z)切削工时：由工步1可知，刀具行程为L0L1L2，则机动工时 = （L0L1L2）/=0.22(min)2.工序九：钻铰小孔钻、铰16孔。选用Z525立式钻床。（1） 钻的切削用量 钻d=14.8mm两孔，选用高速钢麻花钻,d=14.8mm（2） 确定切削背吃刀量 单边切削深度a=d/2=7.8/2=3.9mm。（3） 切削速度的确定 （4） 查表，f=0.220.26mm/r,取f=0.22mm/r. 查表，取v=0.2m/s=12m/min,则 n=1000v/d=100012/(14.8)=258.2(r/min)取n=545r/min,所以实际切削速度为： v=d n/1000=14.8545/1000=25.33(m/min)切削工时：查工艺手册得L1=3.4mm,L2=1.0mm,则钻14.8mm孔的机动工时为： T= (L+L1+L2)/f n= (11+3.4+1.0)/(0.22545)=0.27(min)（4) 铰的切削用量 粗铰15.3mm的两孔，选用高速钢铰刀,d=15.3mm（5) 确定切削背吃刀量 单边切削深度a=z/2=0.16/2=0.08mm切削速度的确定 （6） 切削速度的确定 查切削用量简明手册，取f=0.81mm/r. 查切削用量简明手册，取v=0.22m/s=13.2m/min,则 n=1000v/d=100013.2/(15.3)=527.85(r/min)取n=545r/min,所以实际切削速度为： v=d n/1000=15.3545/1000=13.63(m/min)切削工时：查工艺手册得L1=1.08mm,L2=11mm,则粗铰15.3H7mm孔的机动工时为： T= (L+L1+L2)/f n=2(11+1.08+11)/(0.81545)=0.105(min)3.工序十：钻大孔钻、铰40孔。选用Z525立式钻床。（5） 钻的切削用量 钻d=38mm两孔，选用高速钢麻花钻,d=38mm（6） 确定切削背吃刀量 单边切削深度a=d/2=7.8/2=3.9mm。（7） 切削速度的确定 （8） 查表，f=0.220.26mm/r,取f=0.22mm/r. 查表，取v=0.2m/s=12m/min,则 n=1000v/d=100012/(38)=258.2(r/min)取n=545r/min,所以实际切削速度为： v=d n/1000=38545/1000=25.33(m/min)切削工时：查工艺手册得L1=3.4mm,L2=1.0mm,则钻38mm8孔的机动工时为： T=8(L+L1+L2)/f n=8(11+3.4+1.0)/(0.22545)=0.27(min)3.工序十一：镗大孔刀具：精镗刀，=60由机械加工工艺手册查得进给量=0.080.15mm/r，取0.15mm/r。主轴转速n=800mm/r，加工工时计算公式镗床加工长度与刀具偏角有关的长度补偿 取3mm切入长度切出长度所以，大头孔 =0.42min4.工序十二：拉制内槽机床:L6110卧式拉床拉削进给量0.05mm/z，拉削速度=211m/min由机械加工工艺手册查得切削时间 单边加工余量，这里为1.5mm;工件表面拉削部分长度，=38mm=1.171.25考虑校准部分长度系数，无校准部分时取1，取1k=1.141.5考虑机床返回行程系数,取1.3每齿进给量拉刀齿数，=6取6m/min，故 5.工序二十一：磨大端平面机床：卧轴矩台平面磨床M7150刀具：氮硅硼，80500计算切削用量：单边余量0.1mm，由机械加工工艺手册查得主轴转速n=1450r/min，进给速度v=0.1330.25m/s所以 =1.23min切出长度，取20mm6.工序二十九：铣大端外圆刀具：直齿三面刃铣刀GB111785轴瓦锁口槽宽5mm，由机械加工工艺手册查得每齿进给量0.0040.008mm/z，取0.006mm/z，进给速度145170m/min，取150m/min,铣削深度=3mm。由刀具手册选取齿数14，直径d=50 mm。所以主轴转速 =954.9r/min由机床手册取=950r/min实际切削速度当=950r/min时，工作台每分钟进给量 =79.8mm/min切削工时：由机械制造工艺设计简明手册表6.27查得切削加工长度，=8mm道具切入长度，=3mm工作台的垂直进给量，查得=20mm/min所以，=0.55min五.夹 具 设 计在机械加工中，工件应准确地放在机床合适的位置上，使工件相对于刀具及机床占有正确的加工位置。保证其被加工表面达到工序所规定的各种技术要求，就要对工件在机床上进行定位。工件定位后，还需对工件压紧夹牢，使其在加工过程中不发生位置变化，这个过程称为夹紧。定位和夹紧的整个过程称为安装。（常用的安装机构为夹具）常用的定位方法有直接找正定位法，划线中定位法，夹具定位法。前两种定位法，精度较低，一般只用于单件小批生产。夹具定位精度高且稳定，装卸方便省时，广泛应用于大批大量生产中。夹具除定位加紧的功能外，还具有调整刀具的位置，保证加工尺寸精度。为刀具导向等作用。夹具的分类方法很多，按应用范围分：通用（可调整）夹具，专用夹具，组合夹具，成组夹具，拼拆式夹具等；按动力源分：可分为气液增压夹具，电动夹具，磁力夹具，真空夹具，离心力夹具等；按机床种类分:：车床夹具，铣床，钻床夹具，磨床夹具等。本设计使用铣床进行大批大量生产，因此采用液压夹紧的的专用铣床夹具。夹具的种类众多，一般共有的组成部分有：定位元件（定位销，V型架等），夹紧装置，与机床连接件，对刀导向件，夹具体。现以铣连杆体单一侧面的专用夹具为例来说明加工本零件专用夹具的设计过程。经过与指导教师的协商，决定设计车40mm的大孔和铣大端外圆专用夹具。车床夹具现有关说明如下。（1） 定位方案 工件以16mm孔、大端销子和大端一个端面为定位基准，采用平面与定位销组合的定位方案，在大端销子上用挡块定位、16mm孔上用菱形销定位。其中圆挡块限制2个自由度，菱形销限制1个自由度，一个面限制了3个自由度，这样就共限制了6个自由度（2） 夹紧机构 根据生产率要求，运用手动加紧可以满足。采用螺纹销加紧机构，通过拧紧螺母M12使工件与左边夹具体夹紧，有效地提高了工作效率，螺母垫圈与夹具体夹紧是防止在钻削力的作用下产生的倾覆