机械制造工艺学课程设计-连杆盖2加工工艺及台阶面下端面铣床夹具设计.doc

热能与动力机械制造工艺学课程设计说明书题目名称： 连杆盖2加工工艺及夹具设计 班 级： 热能一班 姓 名： 指导教师： 评定成绩： 2012年06月6日摘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。连杆盖加工工艺规程及其铣15mm槽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：工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。目录机床夹具设计课程设计任务书1一、零件的分析21.1 零件的作用21.2 零件的工艺分析3二、工艺规程的设计32.1确定毛胚的制造形式32.2基准的选择42.2.1粗基准的选择42.2.2精基准的选择42.3制定工艺路线42.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定52.5确定铣削用量和基本工时错误！未定义书签。三、铣床夹具设计错误！未定义书签。1、设计任务错误！未定义书签。2、夹具方案分析错误！未定义书签。2.1工件的定位方案分析错误！未定义书签。2.2夹紧方案分析错误！未定义书签。2.3夹具体设计错误！未定义书签。四、设计小结17参考文献错误！未定义书签。- 20 -机床夹具设计课程设计任务书一、设计题目： 连杆盖的加工工艺及专用夹具设计二、设计任务和要求：1制定零件在中批生产条件下的机械加工工艺规程，画零件图，毛坯图，写工艺卡片、工序卡片。2. 合理选择或设计所有工装，设计一套主要工步的专用工夹具，绘制夹具的装配图，零件图。3撰写课程设计说明书一份（A4纸不少于15页）。四、设计步骤及要求：第一部分 检验、分析1检验、分极零件图 绘制零件图，分析视图是否完整，是否有不合理之处2零件技术经济分析哪些面是重要表面，哪些面的技术要求较高，哪些面有位置精度要求第二部分 制定工艺路线1毛坯的选择及毛坯余量确定2基准的选择3制定工艺路线，填写工艺过程卡第三部分夹具的设计1确定加工部位，分析技术要求2确定定位方案1）选择定位元件，包括尺寸和公差2）分析定位的合理性，判断有无欠定位和过定位3确定夹紧方案，选择夹紧元件和夹紧结构第四部分夹具结构设计1夹具体及其它零件设计，确定夹具详细结构。2定位误差计算第五部分夹具体绘制总装图绘制，零件图绘制一、 零件的分析1.1零件的作用我们设计零件是连杆盖，如下图所示。连杆盖主要和连杆组合成一体，作为组合机体来使用，是汽车上的动力连接装置中的主要零件。连杆由连杆体和连杆盖两部分组成。连杆体及连杆盖上的大头孔用螺栓和螺母与曲轴装在一起，连杆盖是其中一个重要的部分。此外，为了减少摩擦和便于维修，连杆的大头孔内装有轴瓦，连杆盖还起到固定和定位轴瓦的作用。1.2 零件的工艺分析此零件为连杆的合件之一连杆盖，连杆盖的视图完整，尺寸、公差及技术要求齐全。此零件形状结构较为简单，零件各表面的加工并不困难，但是基准孔81+0.021 0mm以及小头孔要求表面粗糙度Ra1.6偏高。基本思路为先加工大头孔再以其为基准来加工小头孔。在小头孔中间的大的沟槽需要用R67mm刀具加工，同样在加工大头孔内表面的沟槽时也要用特殊的R25mm的刀具加工。1.该连杆盖为整体铸造成型，其外形可不再加工，根据GB/T 6414-1999的规定，铸件尺寸公差代号为CT公差等级分为16级，由于零件的轮廓尺寸不大，形状不是很复杂，为大批量生产，从减少加工难度来说，经查机械制造工艺手册，毛坯采用铸造成型。2.连杆小头孔对A基准的平行度公差为0.01mm。3.大头孔两端的台阶面对B基准的对称度公差为0.3mm。4.小头孔中间的沟槽，对基准B的对称度为0.2mm。5.铸件毛坯需要经过人工时效处理。6.材料 QT450-10 。7.连杆大小头孔平行度的检验，可采用穿入专用心轴，在平台上用等高的V型块支撑连杆大头孔心轴，测量大头孔心轴在最高位置时两端的差值，其差值一半即为平行度误差。二、工艺规格的设计2.1 确定毛坯的制造形式在各类机械中，连杆盖为为传动件,由于其在工作时处于运动中，经常受冲击和高压载荷，要求具有一定的强度和韧性。该零件的材料选择QT450-10，零件的轮廓尺寸不大，形状不是很复杂，为成批量生产模型，从减少加工难度来说，经查机制工艺手册，毛坯采用铸造成型。 因为零件形状并不复杂，但为减小加工时的切削用量和提高生产效率，节约毛坯材料，毛坯形状可以与零件形状接近，即外形做成台阶形。由于工艺原因，和质量要求，内部孔小于25mm不铸出。 2.2 基准的选择2.2.1 粗基准的选择由连杆盖有孔、沟槽等都需加工，而孔作为精基准应先加工，因此选外圆及一端面为粗基准。2.2.2精基准的选择该零件是带孔的盘状零件，孔是其设计基准，为避免由于基准不重合而产生误差，应选孔为定位基准，即选81+0.021 0mm孔及一端面为加工精基准。2.3 制定工艺路线2.3.1 表面加工方法的确定 该零件的加工面有内孔、端面、小孔及槽等，材料为QT450-10。参考有关资料，其加工方法的选择如下:1.毛坯的两端面互为基准加工，表面粗糙度为Ra3.2，需粗铣-半精铣。 2.大头孔81+0.021 0mm：内表面粗糙度为Ra1.6，需进行粗镗-精镗。3.小头孔20+0.023 0mm：内表面粗糙度为Ra1.6，需进行钻-扩-半精铰。4.大头孔内沟槽：表面粗糙度为Ra6.3，一次成型磨即可。5.切割面：表面粗糙度为Ra1.6，需精铣。6.两台阶面:底面为Ra6.3，侧面为Ra1.6，故采用粗铣台阶面后，侧面进行精铣并保证距离尺寸94 0 +0.02mm，以及对称度0.3mm A。7.两个螺纹孔的加工：钻-铰孔。8.小头孔的大沟槽采用R67mm的成型铣刀去加工。9.大头孔内表面的沟槽采用R25的砂轮磨削。10.小头孔里面的沟槽用精细的镗刀加工。2.3.2 确定工艺路线连杆的加工工艺路线一般是先进行外形的加工，再进行孔、槽等加工。其加工包括各侧面和端面的加工，按照先加工基准面及先粗后精的原则进行。连杆盖加工可按下面工艺路线进行。工序：铸造毛坯。工序：人工时效处理。工序: 铣上下两端面工序：铣下面各端面和侧面 工序：镗直径为81mm的孔 工序：钻2-M12的孔工序：钻 20的孔工序：车直径为21，宽1.1mm的沟槽 工序：铣宽15mm的槽 工序：检查各个部分的尺寸和精度。工序：组装入库。2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定1.铸件质量：零件表面无明显的裂纹等缺陷。2.加工精度：零件除孔以外的各表面为一般加工精度。3.机械加工余量。根据铸件质量、形状，以及各个加工部位的要求毛坯尺寸和余量如下：表：毛坯尺寸和余量加工表面基本尺寸mm毛坯尺寸mm单边总加工余量mm小头孔直径 20 010大头孔直径 81 705.5零件厚度43461.5大头孔两端深度3.501.75铸造圆角R3-R5其余余量Z=2.52.5确定切削用量及基本工时2.5.1 粗铣连杆盖端面和侧面 1）选择刀具 刀具选取不冲磨损硬质合金套式面铣刀，刀片采用YG8 2）决定铣削用量 因为加工余量不大一次加工完成 ap=1.5mm d0=40mm v=125m/min z=4根据X51型铣床说明书，其功率为7.5kw，中等系统刚度。根据表查出fz=0.2mm/齿，则 按机床标准选取nw=750r/min 当nw=750r/min时 按机床标准选取fm=600mm/r3）计算工时切削连杆盖端面工时：l=90mm，l1=9mm，l2=3mm，则机动工时为 切削连杆盖侧面工时：l=110mm，l1=9mm，l2=3mm，则机动工时为 2.5.2 钻2-M12的孔1）决定机床要素钻M12螺纹底孔10确定进给量f：根据参考文献，当钢的b800Mpa，d0=10mm时，f=0.390.47m/r由于本零件在加工4.8孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75则根据Z525机床说明书，现取f=0.25mm/r切削速度：根据参考文献，查得切削速度v=18m/min，所以ns=1000vdw=10001810=1061.5r/min根据机床说明书，取nw=965r/min，故实际切削速度为v=dwnw1000=109651000=16.3m/min2）计算工时切削工时：l=10mm，l1=9mm，l2=3mm，则机动工时为tm=l+l1+l2nwf=20+9+39650.25=0.20min2.5.3 攻丝M121）决定机床要素攻螺纹M12mmv=15m/mm ns=217r/min按机床选取nw=195r/min，则v=13.4r/mm2）计算工时机动时 l=20mm，l1=5mm，l2=3mm，则2.5.4镗直径为81mm的孔1）选择加工机床和刀具加工要求精镗孔81H7机床：T6210坐标镗床刀具：刀具材料为硬质合金、YG8、刀杆尺寸为12mm12mm，长度为500mm。2）决定机床要素镗孔至81mm，单边余量Z=1.5mm，ap=1mm，一次加工确定进给量，f=0.15mm/r2）计算工时查机械制造工艺设计手册，nw=612r/min，Tj=l+l1+l2+l3fnil1=3mm，l2=4mm，l3=5mm，l=20mm，则2.5.5 钻直径为19的孔1）决定机床要素钻孔19mm确定进给量：根据参考文献，当钢的b800Mpa，d0=19mm时，f=0.390.47m/r。由于本零件在加工19mm孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75.则根据Z525机床说明书，现取f=0.25mm/r切削速度：根据参考文献，查得切削速度v=18m/min，所以ns=1000vdw=10001819=337.2r/min根据机床说明书，取nw=375r/min，故实际切削速度为v=dwnw1000=193751000=24.72m/min2）计算工时：l=72mm，l1=9mm，l2=3mm，则机动工时为tm=l+l1+l2nwf=43+9+33750.25=0.896min扩孔19.85mm1） 决定机床要素利用钻头将19mm孔扩大至19.85mm，根据有关手册规定，扩孔的切削用量可根据钻孔的切削用量选取根据机床说明书，选取f=0.57mm/r则主轴转速为n=51.634r/min，并按车床说明书取nw=68r/min，实际切削速度为v=dwnw1000=19.85681000=4.67m/min2） 计算工时切削工时：l =43mm，l1=9mm,l2=3mm,则机动工时为tm=l+l1+l2nwf=43+9+3680.57=2.167min铰孔20H7mm孔1） 决定机床要素根据参考文献，f=0.20.4mm/r，v=812m/min，得ns=169.8254.65r/min查参考文献，按照机床实际进给量和实际进给转速，取f=0.35mm/r,nw=198r/min,实际切削速度v=9.33m/min。2） 计算工时切削工时：l=43mm，l1=9mm，l2=3mm，则机动工时为tm=l+l1+l2nwf=43+9+31980.35=1.212min2.5.6 车直径为21宽1.1的沟槽1） 决定机床要素切削深度：因为所车内圆有精度的要求，故可以选择ap=1.0mm，多次走刀即可完成所需长度机床功率为7.5kw。查切削手册，f=0.140.24mm/z，选较小量，f=0.14mm/z查后刀面最大磨损及寿命，最大磨损为1.01.5mm，寿命T=180min计算切削速度，查切削手册，查得VC=98mm/s，n=439r/min，Vt=490mm/s根据CA6140卧式车床参数，选择nc=475r/min，Vfc=475mm/s，则实际切削速度VC=3119.3m/min，实际进给量为fzc=Vfc/ncz=475（30019）=0.16mm/z2） 计算工时tm=L/Vf=（12+43）475=0.052min2.5.7 铣宽15H9槽面 1） 选择刀具刀具选取不重合磨损硬金三面刃铣刀，刀片采用YG8ap=1.5mm，d0=200，v=75m/min，z=42） 决定铣削用量因为加工余量不大，故可在一次走刀内铣完，则ap=1.5mm根据X63型铣床说明书，其功率为12.5kw，中等系统刚度。根据表查出，fz=0.2mm/齿，则按照铣床标准选取nw=198r/min当nw=198r/min时，按照机床标准选取fm=158.4mm/r3） 计算工时切削工时：l1=100mm，l2=3mm，则机动工时为三、铣床夹具的设计3.1 设计任务此次设计主要分为两部分，一是对零件的机加工进行工艺规程设计，二是对工序进行专用夹具设计。此次夹具设计选择连杆盖台阶面下端面加工进行专用夹具设计。本夹具主要作来铣连杆体和连杆盖分割面的台阶面底面，台阶底面与小头孔轴心线有尺寸精度要求，台阶底面与螺栓孔应有垂直度要求和台阶底面的平面度要求。由于本工序是粗加工，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。3.2 夹具方案分析3.2.1 工件的定位方案分析由零件图可知，在铣台阶面之前，连杆的两个端面、小头孔及大头孔的两侧都已加工，且表面粗糙要求较高。为了使定位误差为零，按基准重合原则选81小头孔与连杆的端面为基准，但由于大头孔不完整，难以用来较好的定位，所以采用小头孔20定位。因为大小孔轴向方向不影响台阶面铣削精度，所以此方向可以不定位，而靠加紧机构固定，所以连杆盖以大小头孔及侧面的 “两孔”定位，属于不完全定位，其中大头孔做成与削边销作用相同的定位板，以避免过定位。由于大头孔尺寸81,没有相应的削边销，由于是大批量生产，所以可以自制一个作用与削边销相同作用的“定位板”，如下图所示：而小头孔用定孔芯轴定位，元件如下图所示：3.2.2 夹紧方案分析由于零件小，所以采用有压紧手柄机构的螺母压紧机构与压板，装卸工件方便、迅速。加紧机构用压紧手柄机构与压块，如下图所示：3.2.3 夹具体设计夹具体的作用是将定位、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。夹具体如图：夹具体为铸造件，安装稳定，刚度好，但制造周期较长。3.2.4 切削力夹紧力计算切削力的计算：，由组合机床得：P=2250a0.242=225020.242=1902.538N夹紧力的计算：由机床夹具设计手册得：用扳手的六角螺母的夹紧力：M=12mm, P=1.75mm，L=140mm,作用力：F=70N，夹紧力：W0=5380N由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。3.3.5 定位误差分析定位误差的计算: 由加工工序知，加工面为连杆的剖分台阶面。台阶底面对连接螺栓孔中心线应有垂直度要求；对剖分出来的台阶底面有一定的平面度要求。所以本工序的工序基准为小头孔中心线，其设计计算如下：（1）确定定位销中心与大头孔中心的距离及其公差。此公差取工件相应尺寸的平均值，公差取相应公差的三分之一（通常取1/51/3）。故此尺寸为850.015。（2）确定定位销尺寸及公差本夹具的主要定位元件为一固定销，结构简单，但不便于更换。该定位销的基本尺寸取工件孔下限尺寸20。公差与本零件在工作时与其相配孔的尺寸与公差相同，即为20 0 -0.012。（3）小头孔的确定考虑到配合间隙对加工要求中心距850.015影响很大，应选较紧的配合。另外小头孔的定位面较短，定位销有锥度导向，不致造成装工件困难。故确定小头定位孔的孔径为20+0.023 0。对于连杆体盖剖分台阶面深度8.5+0