机械制造技术课程设计-连杆零件工艺分析及钻16孔夹具设计.doc

全套图纸加扣3012250582学院设计说明书题目：连杆零件工艺分析及钻夹具设计 姓 名：学 号：年 级：专 业：学生类别：指导教师：教学单位：2019年 1月8 日1全套图纸加扣3012250582摘 要连杆零件加工工艺及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24Abstract A machining process and fixture design is the design process, including the design of The connecting rod processing process design and the three part special fixture. In the process of design should first of all parts to analyze, understand parts of the process and then design a blank structure, and choose the good parts of the machining datum, designs the process routes of the parts; then the parts each step process dimension calculation, the key is to determine the process equipment and cutting the amount of each working procedure design; then a special fixture, fixture for the various components of a design, such as the connecting part positioning device, clamping element, a guide element, clamp and the machine tool and other components; the positioning error caused calculate fixture when positioning, analysis of the rationality and deficiency of fixture structure, pay attention to improving and will design in.Keywords: process, process, cutting, clamping, positioning目 录摘 要IIAbstract31 前言62 零件的分析72.1零件的作用72.2零件的工艺分析72.2.1孔的加工72.2.2面的加工83 工艺规划设计83.1毛坯的制造形式83.2基面的选择83.2.1粗基准的选择83.2.2精基准的选择83.3工艺路线的拟定93.3.1工艺路线方案93.3.2工艺方案的确定103.4毛坯尺寸及其加工余量的确定103.4.1两侧面毛坯尺寸及加工余量计算113.4.2毛坯尺寸及加工余量计算113.5确定各工序切削用量及基本工时114 钻床夹具设计184.1 问题的提出184.2 定位基准的选择184.3 定位误差分析184.4 切削力的计算与夹紧力分析204.5夹具设计及操作简要说明20总结21参考文献22致 谢231 前言1.简介本次毕业设计内容包括零件的分析，工艺路线的制定，工艺规划设计，某道工序的夹具设计以及该道工序的工序卡，机械加工综合卡片，夹具装配图以及夹具底座零件图的绘制等等。就我个人而言，希望能通过这次毕业设计对未来即将从事的工作进行一次适应性的训练，从中锻炼自己分析问题，解决问题的能力，并学会将所学到的理论知识应用到具体的实际生产问题中来，为以后走向社会打下坚实的基础。由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请老师批评指正。2.设计目的其目的如下：培养学生解决机械加工工艺问题的能力。通过毕业设计，熟练运用机械技术基础课程中的基本理论及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中定位、加紧以及工艺路线安排、工艺尺寸确定等问题，保证零件的加工质量，初步具备设计一个中等复杂程度零件的能力。培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。进一步培养学生识图、制图、运用和编写技术文件等基本技能。2 零件的分析2.1零件的作用 该零件为典型的杆类零件，而且为连杆类。因此，其主要的要素包括两侧面，16mm孔和10mm孔还有一个6mm孔。通过孔连接即该连杆的作用是实现运动的传递作用。2.2零件的工艺分析该连杆的加工表面分三种，主要是孔的加工，两侧面的加工各组加工面之间有严格的尺寸位置度要求和一定的表面加工精度要求，特别是孔的加工，几乎都要保证Ra3.2um的表面粗糙度，因而需精加工，现将主要加工面分述如下：2.2.1孔的加工该零件共有3个孔要加工：16mm孔和10mm孔是零件的主要加工面，多组面，通过两孔中心连线及对两侧对称面，没有位置尺寸度要求，只需要钻床粗加工。2.2.2面的加工该零件共有2个侧面要加工：两个侧面是配合16mm孔和10mm孔孔后续工序的主要精基准面，需要精加工。3 工艺规划设计3.1毛坯的制造形式零件材料为45，根据选择毛坯应考虑的因素，该零件体积较小，形状较复杂，外表面采用不去除材料方法获得粗糙度要求，由于零件生产类型为成批，大批生产，而砂型锻造生产成本低，设备简单，故本零件毛坯采用普通模锻。由于零件上两孔都较大，且都有严格的表面精度要求，故都要留出足够的加工余量。3.2基面的选择基面选择是工艺规划设计中的重要工作之一，基准选择的正确与合理，可以使加工质量得到保证，生产率得到提高，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，使生产无法正常进行。3.2.1粗基准的选择粗基准选择应为后续加工提供精基准，由于两侧面较平整且加工精度较高，故以2个主要侧面为基准。3.2.2精基准的选择精基准主要考虑如何保证加工精度和装夹方便，该零件上重要表面是大头孔38H8，由于其与底面有垂直度关系，所以底面自然成为精基准面，考虑到第二基准面选择的方便性，将其精度由原来的37H11提高到38H8，该定位基准组合在后续孔的加工中，以及孔上径向孔的加工中都将作为精基准面。3.3工艺路线的拟定拟定工艺路线的内容除选择定位基准外，还要选择各加工表面的加工方法，安排工序的先后顺序，确定加工设备，工艺装备等。工艺路线的拟定要考虑使工件的几何形状精度，尺寸精度及位置精度等技术要求得到合理保证，成批生产还应考虑采用组合机床，专用夹具，工序集中，以提高效率，还应考虑加工的经济性，以便使生产成本尽量下降。3.3.1工艺路线方案方案一10模锻模锻20去飞边去飞边30热处理人工时效40铣铣上平面50铣铣下平面，保证尺寸16mm60钻钻、扩、铰16H7mm，孔口倒角C170钻钻6H7mm孔，钻10H7mm孔至图纸尺寸80铣铣宽度为7mm的槽90插插键槽100检验按照图纸要求检验各部尺寸及形位公差110入库清洗，加工表面涂防绣油，入库方案二10模锻模锻20去飞边去飞边30热处理人工时效40钻钻、扩、铰16H7mm，孔口倒角C150钻钻6H7mm孔，钻10H7mm孔至图纸尺寸60铣铣上平面70铣铣下平面，保证尺寸16mm80铣铣宽度为7mm的槽90插插键槽100检验按照图纸要求检验各部尺寸及形位公差110入库清洗，加工表面涂防绣油，入库方案分析与比较：经过分析发现，方案二先钻孔后加工面，而方案一是先面后孔根据书本理论知识，应该是先面后孔比较合理，因为钻孔需要以加工了面的为精基准。3.3.2工艺方案的确定10模锻模锻20去飞边去飞边30热处理人工时效40铣铣上平面50铣铣下平面，保证尺寸16mm60钻钻、扩、铰16H7mm，孔口倒角C170钻钻6H7mm孔，钻10H7mm孔至图纸尺寸80铣铣宽度为7mm的槽90插插键槽100检验按照图纸要求检验各部尺寸及形位公差110入库清洗，加工表面涂防绣油，入库3.4毛坯尺寸及其加工余量的确定连杆零件材料为45,毛坯重量约为1.6kg，生产类型为中批或大批生产，采用普通模锻生产。普通模锻，材料为45钢，分模线平直对称，材质系数M1,复杂系数=1.56/1.80.87,为S1级，厚度为25mm，普通级，查的上下偏差分别为+1.4和-0.63.4.1两侧面毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，两侧面经过四道工序，先粗铣端面B，再粗铣端面A，精铣端面B，最后精铣端面A，各步余量如下：粗铣：由机械加工工艺手册第一卷表3.2-23，其余量值规定，零件厚度大于6mm到30mm，宽度小于100mm，其加工余量为1.0mm。精铣：由机械加工工艺手册第一卷表3.2-25，其余量值规定，零件厚度大于6mm到30mm，宽度小于100mm，其加工余量为0.5mm。精铣后尺寸与零件尺寸相同，但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级，现按机械加工工艺手册表5.29，粗铣精铣所能达到的经济精度取IT8,按入体原则取值。3.4.2毛坯尺寸及加工余量计算根据工序要求，精铣后尺寸与零件尺寸相同，但由于设计零件图纸并未给出具体的公差等级，现按机械加工工艺手册表5.29，粗铣精铣所能达到的经济精度取IT8,按入体原则取值。3.5确定各工序切削用量及基本工时10.模锻毛坯; 没切削过程，无需计算20.去飞边 没切削过程，无需计算30.人工时效 没切削过程，无需计算工序40. 铣上平面（1）铣上平面取背吃到量，选用X52型立式铣床 ，每齿进给量工件材料 45 ，锻造 ，高速钢镶齿铣刀、 齿数 ，查表5.8确定铣削速度 采用X52k立式铣床 ，查表3.6，取转速 ， 故实际铣削速度当工作台每分钟进给 为由工艺手册得工序50.铣下平面，保证尺寸16mm取背吃到量，选用X52K型立式铣床 ，每齿进给量工件材料 45 ，锻造 ，高速钢镶齿铣刀、 齿数 ，查表5.8确定铣削速度 采用X52立式铣床 ，查表3.6，取转速 ， 故实际铣削速度当工作台每分钟进给 为由工艺手册得工序50：钻、扩、铰16H7mm，孔口倒角C1（1）钻孔切屑用量：取背吃刀量，由参考文献2可查出，根据Z3040立式钻床，取进给量，切屑速度：，则修正后的切屑速度，即查参考文献2表3.17，取，故实际切屑速度为。切屑用时：=10mm， 故， （2）扩孔切屑用量：取背吃刀量，由参考文献2可查出，根据Z3040立式钻床，取进给量，切屑速度：，则修正后的切屑速度，即，查参考文献2表3.17，取，故实际切屑速度为。切屑用时：=10mm， 故， （3）铰孔切屑用量：取背吃刀量，由参考文献2可查出，根据Z3040立式钻床，取进给量，切屑速度：，则修正后的切屑速度，即，查参考文献2表3.17，取，故实际切屑速度为。切屑用时：=10mm， 故，。工序70钻钻6H7mm孔，钻10H7mm孔至图纸尺寸工件材料为45钢，孔mm，高速钢钻头，查表5.19切削速度，进给量则采用Z3040型立式钻床 由表3.17得转速 故实际切削速度为 该工序基本时间为 （1） 铰孔取背吃刀量 45钢 孔，查表5.23切削速度，进给量则采用Z3040型立式钻床 取转速 故实际切削速度为由 查表5.40绞孔切入切出行程 该工序基本时间为（3）倒角机床：Z525钻床刀具：倒角钻头量具：游标卡尺型夹具：专用夹具工序90：粗、精铣宽度为7mm的槽。机床：铣床刀具：错齿三面刃铣刀 粗铣槽切削深度：根据参考文献3表查得：进给量,根据参考文献1表查得切削速度。机床主轴转速：，按照参考文献3表3.174，取实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： =63mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 精铣槽根据参考文献3表查得：进给量,根据参考文献1表查得切削速度，机床主轴转速：，按照参考文献3表3.174，取。实际切削速度：进给量：工作台每分进给量： 被切削层长度：由毛坯尺寸可知， 刀具切入长度： =81mm刀具切出长度：取走刀次数为1机动时间： 本工序机动时间：工序70. 按照图纸要求检验各部尺寸及形位公差 无切削加工工序80. 清洗，加工表面涂防绣油，入库 无切削加工4 钻床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。由指导老师的分配，决定设计钻、扩、铰16孔的钻床夹具。4.1 问题的提出 本夹具主要用于钻、扩、铰16孔，表面粗糙度Ra3.2，精度要求较高，故设计夹具时即要考虑如何提高生产效率，也要注意生产质量。4.2 定位基准的选择选择已加工好的底面和24外圆及18外圆定位，所以相应的夹具上的定位元件应是大衬套、小衬套、固定V形块和活动V形块。因此进行定位元件的设计主要是对大衬套、小衬套、固定V形块和活动V形块，夹紧则是用螺杆、螺母、A型导板、螺杆支座、活动V形块和滚花螺母等组成的夹紧机构来完成。1、 底面与大衬套和小衬套相配合，限制三个自由度，即X轴转动、Y轴转动和Z轴移动。2、 24外圆与固定V形块相配合，限制两个自由度，即X轴移动和Y轴移动。3、 18外圆与活动V形块相配合，限制一个自由度，即Z轴转动。工件六个自由度被完全限制，属于完全定位，故设计合理。4.3 定位误差分析定位误差是指采用调整法加工一批工件时，由于定位不准确而造成某一工序在工序尺寸（通常是指加工表面对工序基准的距离尺寸）或位置要求方面的加工误差。当采用夹具加工工件时，由于工件定位基准和定位元件的工作表面均有制造误差使定位基准位置变化，即定位基准的最大变动量，故由此引起的误差称为基准位置误差，而对于一批工件来讲就产生了定位误差。如图1所示 图1用V型块定位加工时的定位误差当定位基准与工序基准不重合时，就产生了基准不重合误差。基准不重合误差即工序基准相对定位基准理想位置的最大变动量。定位误差指一批工件采用调整法加工，仅仅由于定位不准而引起工序尺寸或位置要求的最大可能变动范围。定位误差主要由尺寸位置误差和基准不重合误差组成。 根据相关公式和公差确定具体变动量。如图2，两个极端情况：情况1：d1=d1,d2=d2使工序基准尽可能地高得加工尺寸；情况2：d1=d1,d2=d2使工序基准尽可能地低得加工尺寸。且该工序定位误差 图2 定位误差 =O1O2+(d2-（d2-Td2)/2 =Td1/(2sina/2)+Td2/2 =0.043/2sin45+0.03/2 0.3924.4 切削力的计算与夹紧力分析查表4得切削力计算公式：式中，f=1mm/r,查表得=736MPa, 即=1547N所需夹紧力，查表5得，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K=1.872，当计算K2.5时，取K=2.5孔轴部分由M5螺母锁紧，查表得夹紧力为12360N=30900N由上计算得，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。4.5夹具设计及操作简要说明 如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为钻床夹具选择用螺杆、螺母、A型导板、螺杆支座、活动V形块和滚花螺母等组成的夹紧机构进行夹紧工件。本工钻削余量小，钻削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。总结本次毕业设计是在进行毕业设计之前对所学各课程的一次深入的综合性复习，是一次对我们所学的专业基础知识的掌握情况的重要考察和检验，更是培养我们理论联系实际，分析并解决问题能力的重要内容和阶段。使我更好的掌握了CAD和PROE制图软件。这次毕业设计，其设计图主要用CAD制图软件完成。自我感觉尚有很多不足和错误，首先，在设计夹具装配件时过于匆忙，装配连杆时放在了左手边，不符合工人正常劳作习惯；其次是毕业设计前准备工作没做好，在图书馆很多资料和文献都没能借到（早已借空了），在借阅同学的相关资料时没有时间认真琢磨和分析相关信息和数据；最后就是毕业设计说明书的编写过于匆忙，时间很紧，很多文字和标准，公式，数据，计算上的错误没有时间一一改正（确实，在打这篇文稿，发现了很多错误和缺憾）。毕业设计，是一个系统性、知识点广泛的学习过程。通过这样一个系统性的学习和结合，使自己把学过的知识联系起来，运用到各个方面上去。同时，广泛地运用设计手册及各种参考资料，学会了在实际中运用工具书，和独立完成每一步查找工作；整个零件的加工过程是和其他同学分工完成的，集中体现了团队精神，合作分工能很好的提高办事效率！在这次设计中培养了我独立分工合作的能力！为以后出身社会的工作打下基础！参考文