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柴油机
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太原
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柴油机连杆零件的工艺工装设计及仿真（太原）,柴油机,连杆,零件,工艺,工装,设计,仿真,太原
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毕毕 业业 设设 计计柴油机连杆零件的工艺工装设计及仿真学生姓名学生姓名： 谢经奎 学号学号 102011328 系系 部：部： 机械工程系 专专 业：业： 机械设计制造及其自动化 指导教师：指导教师： 孙淑婷 二零一四年六月诚信声明诚信声明 本人郑重声明：本论文及其研究工作是本人在指导教师的指导下独立完成的，在完成论文时所利用的一切资料均已在参考文献中列出。 本人签名： 年 月 日毕业设计任务书毕业设计任务书设计题目： 柴油机连杆零件的工艺工装设计及仿真 系部： 机械工程系 专业： 机械设计制造及其自动化 学号： 102011328 学生： 谢经奎 指导教师（含职称）： 孙淑婷（副教授）专业负责人： 田静 1设计的主要任务及目标 1)确定连杆的毛坯材料及尺寸，连杆毛坯加工余量2)设计柴油机连杆加工工艺写出工艺卡片3)确定部分重要工序所用的工艺装备和设备4)计算部分重要工序的切削用量和基时间5）设计重要工序所用的夹具，进行三维仿真。2. 设计的基本要求和内容1）根据给定的设计任务书及设计参数，在调研及多方搜集资料及基础上，明确所设计题目及内容，进行该系统总体方案设计，并撰写开题报告一篇。 2）分析柴油机连杆的尺寸要求精度要求设计连杆的加工工艺及相应的工装3）设计钻小头孔夹具和钻小头油道孔夹具并进行三维仿真 4）撰写毕业设计规程一份。3主要参考文献1戴曙.金属切削机床M.机械工业出版社，19932任正义.机械制造工艺基础M.高等教育出版社 ，20103周光万.机械制造工艺学M.西南交通大学出版社，20104王先奎.机械加工工艺手册J.机械工业出版社，2006.125陆剑中,孙家宁.金属切削原理与刀具M.机械工业出版社，20114. 进度安排设计各阶段名称起 止 日 期1分析课题要求，拟定开题报告；2014.1.1-2014.1.312查找设计题目相关的资料；2014.2.1-2014.3.103画出零件图，写出工艺卡片，设计工装及夹具2014.3.10-2014.4.104重要夹具与零件进行三维仿真2014.4.10-2014.5.15整理毕业设计2014.5.1-2014.6.10柴油机连杆零件的工艺工装设计及仿真柴油机连杆零件的工艺工装设计及仿真摘要：摘要：连杆是柴油机的主要传动件之一，本设计主要编制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。关键词关键词: : 连杆，加工工艺，夹具设计 Design and Movement Simulation of diesel engine connecting rod partsAbstract: The 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 . Keywords: Connecting rod,Processing technology,Fixture DesignI目目 录录1 前言. 11.1 连杆的结构特点 .11.2 连杆生产的工艺方法 .22 柴油机连杆加工工艺规程.32.1 连杆的技术要求.32.1.1 大、小头孔的尺寸精度、形状精度.32.1.2 大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度.42.1.3 大、小头孔中心距.42.1.4 连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度.42.1.5 大、小头孔两端面的技术要求.42.1.6 螺栓孔的技术要求 .42.1.7 对口面的技术要求 .52.2 连杆的材料和毛坯锻造技术 .52.3 工艺过程设计.62.3.1 连杆加工的主要问题和工艺措施 .62.3.2 基准的选择 .72.3.3 合理的加紧 .72.3.4 制定工艺路线 .82.4 切削用量的选择原则.112.4.1 粗加工时切削用量的选择原则.112.4.2 精加工时切削用量的选择原则.122.5 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差.132.5.1 确定加工余量.132.5.2 确定工序尺寸及其公差.142.6 工时定额的计算.152.6.1 铣连杆两侧面.152.6.2 加工小头孔.152.6.2.1 钻小头孔 .152.6.2.2 扩铰小头孔 .16II2.6.3 粗镗大头孔.162.6.4 精铣螺栓座面 .172.6.5 铣开连杆体和盖.172.6.6 加工连杆体.182.6.6.1 粗铣连杆体结合面 .182.6.6.2 精铣连杆体结合面 .182.6.7 加工连杆盖.192.7.7.1 粗铣连杆上盖结合面 .192.7.7.2 精铣连杆上盖结合面 .192.6.8 螺栓孔 .202.6.8.1 钻螺栓孔 .202.6.8.2 扩螺栓孔 .202.6.8.3 铰螺栓孔 .212.6.9 精磨结合面.212.6.10 精磨大头两平面.222.6.11 半精镗大头孔及精镗小头孔.222.6.11.1 半精镗大头孔 .222.6.11.2 精镗小头孔 .232.6.12 大头孔两端倒角 .232.6.13 钻小头油孔.232.6.14 精镗大头孔 .242.6.15 镗小头孔衬套.242.6.16 珩磨大头孔.252.7 连杆的检验.252.7.1 观察外表缺陷及目测表面粗糙度.252.7.2 连杆大头孔圆柱度的检验.252.7.3 连杆体、连杆上盖对大头孔中心线的对称度的检验.252.7.4 连杆螺钉孔与结合面垂直度的检验.262.7.5 连杆大小头孔平行度的检验.263 夹具设计.27III3.1 钻小头孔夹具.273.1.1 问题的指出.273.1.2 夹具设计.283.2 钻小头油孔夹具.313.2.1 问题的指出.313.2.2 夹具设计.32结 论.35参考文献.36致 谢.38太原工业学院毕业设计11 1 前言前言1.11.1 连杆的结构特点连杆的结构特点连杆是汽车发动机中的主要传动部件之一，它把作用于活塞顶面的膨胀的压力传递给曲轴，又受曲轴的驱动而带动活塞压缩气缸中的气体。连杆在工作中承受着急剧变化的动载荷。连杆由连杆体及连杆盖两部分组成。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。为了减少磨损和便于维修，连杆的大头孔内装有薄壁金属轴瓦。小头孔内压入青铜衬套，以减少小头孔与活塞销的磨损，同时便于在磨损后进行修理和更换。在发动机工作过程中，连杆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，还应尽量减小连杆自身的质量，以减小惯性力的作用。为了保证发动机运转平衡，同一发动机中各连杆的质量不能相差太大。考虑到装夹、安放、搬运等要求，连杆大、小头的厚度相等(基本尺寸相同)。在连杆小头的顶端设有油孔，发动机工作时，依靠曲轴的高速转动，把气缸体下部的润滑油飞溅到小头顶端的油孔内，以润滑连杆小头衬套与活塞销之间的摩擦运动副。太原工业学院毕业设计21.21.2 连杆生产的工艺方法连杆生产的工艺方法当今全球汽车发动机连杆大批量生产中传统的期造连杆和模锻连杆仍占主导地位,但正面临着其它新制造方法或新工艺、新材料的挑战与竞争： 粉末锻造钢连杆及铝合金连杆与烧结钢连杆以及连杆的裂解剖分工艺都是颇具竞争力新技术, 粉末锻造的工件物理性能及工艺性能优良，从而使经粉末锻造制成的高强度连杆零件的综合性能，特别是冲击韧性及疲劳性能显著提高。断裂剖分工艺的应用，大大简化了连杆的生产工艺流程。传统的连杆生产工艺流程一般需 14 道切削加工工序，而应用断裂剖分工艺，只需 6 道切削加工工序就够了。本设计针对的是大量生产，所以连杆用辊锻制造毛坯。整体锻造的毛坯，需要在以后的机械加工过程中将其切开，为保证切开后粗镗孔余量均匀，最好将整体连杆大头孔锻成椭圆形。相对于分体锻造而言，整体锻造存在所需锻造设备动力大和金属纤维被切断的等问题，但由于整体锻造的连杆毛坯具有材料损耗少，锻造工时少，磨具少等优点，故用的越来越多，成为连杆毛坯的一种主要形式。总之，毛坯的种类和制造方法的选择应使零件总的生产成本降低，性能提高。粉末锻造的成本大大高于模锻的成本，所以本文选择的是辊锻工艺以减少成本。太原工业学院毕业设计32 2 柴油机连杆加工工艺规程柴油机连杆加工工艺规程2.12.1 连杆的技术要求连杆的技术要求连杆的作用是把活塞和曲轴联接起来，使活塞的往复直线运动变为曲柄的回转运动，以输出动力，同时又压缩汽缸内气体。因此，连杆的加工精度将直接影响柴油机的性能，而工艺的选择又是直接影响精度的主要因素。反映连杆精度的参数主要有 5 个：（1）连杆大端中心面和小端中心面相对连杆杆身中心面的对称度；（2）连杆大、小头孔中心距尺寸精度；（3）连杆大、小头孔平行度（两个方向上的）；（4）连杆大、小头孔尺寸精度、形状精度；（5）连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。如图 2.1 所示。图 2.1 连杆的技术要求2.1.12.1.1 大、小头孔的尺寸精度、形状精度大、小头孔的尺寸精度、形状精度为了使大头孔与曲轴、小头孔与活塞销能密切配合，减少冲击的不良影响。大头孔公差等级为 IT6，表面粗糙度 Ra 应不大于 0.8m；大头孔的圆度公差为 0.005 太原工业学院毕业设计4mm，小头孔公差等级为 IT8，表面粗糙度 Ra 应不大于 0.4m。小头压衬套的底孔的圆柱度公差为 0.007mm，素线平行度公差为 0.03/100 mm。2.1.22.1.2 大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜，从而造成汽缸壁磨损不均匀，同时使曲轴的连杆轴颈产生边缘磨损，所以两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度公差较小；而两孔轴心线在垂直于连杆轴线方向的平行度误差对不均匀磨损影响较小，因而其公差值较大。两孔轴心线在连杆的轴线方向的平行度在100 mm 长度上公差为 0.03 mm；在垂直与连杆轴心线方向的平行度在 100 mm 长度上公差为 0.06 mm。2.1.32.1.3 大、小头孔中心距大、小头孔中心距大小头孔的中心距影响到汽缸的压缩比，即影响到发动机的效率，所以规定了比较高的要求：1800.05 mm。2.1.42.1.4 连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度，有问题影响到轴瓦的安装和磨损，甚至引起烧伤；所以对它也提出了一定的要求：规定其垂直度公差等级应不低于 IT9,大头孔两端面对大头孔的轴心线的垂直度在 100 mm 长度上公差为 0.1mm。2.1.52.1.5 大、小头孔两端面的技术要求大、小头孔两端面的技术要求连杆大、小头孔两端面间距离的基本尺寸相同，但从技术要求是不同的，大头两端面的尺寸公差等级为 IT9，表面粗糙度 Ra 不大于 1.6m, 小头两端面的尺寸公差等级为 IT12，表面粗糙度 Ra 不大于 6.3m。这是因为连杆大头两端面与曲轴连杆轴颈两轴肩端面间有配合要求，而连杆小头两端面与活塞销孔座内档之间没有配合要求。2.1.62.1.6 螺栓孔的技术要求螺栓孔的技术要求太原工业学院毕业设计5在前面已经说过，连杆在工作过程中受到急剧的动载荷的作用。这一动载荷又传递到连杆体和连杆盖的两个螺栓及螺母上。因此除了对螺栓及螺母要提出高的技术要求外，对于安装这两个动力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。规定：螺栓孔按 IT8 级公差等级和表面粗糙度 Ra 应不大于 6.3m 加工；两螺栓孔端面跳动100：0.2，两螺栓孔的平行度 100:0.5，两螺栓孔与大头端面的垂直度 100:0.1。2.1.72.1.7 对口面的技术要求对口面的技术要求在连杆受动载荷时，对口面的歪斜使连杆盖及连杆体沿着剖分面产生相对错位，影响到曲轴的连杆轴颈和轴瓦结合不良，从而产生不均匀磨损。结合面的平行度将影响到连杆体、连杆盖和垫片贴合的紧密程度，因而也影响到螺栓的受力情况和曲轴、轴瓦的磨损。对于本连杆，要求结合面的平面度的公差为 0.03 mm，与孔端面垂直度 100:0.1。2.22.2 连杆的材料和毛坯连杆的材料和毛坯锻造技术锻造技术本课题选用 45 号钢作为加工原料。目前我国有些生产连杆的工厂，采用了连杆辊锻工艺。图 2.2 为连杆辊锻示意图毛坯加热后，通过上锻辊模具 2 和下锻辊模具 4 的型槽，毛坏产生塑性变形，从而得到所需要的形状。用辊锻法生产的连杆锻件，在表面质量、内部金属组织、金属纤维方向以及机械强度等方面都可达到模锻水平，并且设备简单，劳动条件好，生产率较高，便于实现机械化、自动化，适于在大批大量生产中应用。辊锻需经多次逐渐成形。图 2.2 连杆 辊锻示意图太原工业学院毕业设计6图 2.3 给出了连杆的锻造工艺过程，将棒料在炉中加热至 11401200C0，先在辊锻机上通过四个型槽进行辊锻制坯见图 2.2，然后在锻压机上进行预锻和终锻，再在压床上冲连杆大头孔并切除飞边见图 2.2。锻好后的连杆毛坯需经调质处理，使之得到细致均匀的回火索氏体组织，以改善性能，减少毛坯内应力。为了提高毛坯精度，连杆的毛坯尚需进行热校正。连杆必须经过外观缺陷、内部探伤、磁力探伤、毛坯尺寸及质量等的全面检查，方能进入机械加工生产线。图 2.3 连杆辊锻制坯示意图表 1 连杆辊锻制坯参数参数连杆辊锻制坯尺寸波动(每l00mm)mm0.4零件重量波动0.5尺寸精度IT8IT11表面粗糙度(m)T6.3T12.52.32.3 工艺过程设计工艺过程设计2.3.12.3.1 连杆加工的主要问题和工艺措施连杆加工的主要问题和工艺措施（1）对于剖分式毛坯，连杆体盖应分别加工后再合件加工。对于整体毛坯，在加工过程中尚需切开，装成连杆总成后还需继续加工。重要表面应进行多次加工，在粗精加工之间穿插一些其他工序，使内应力有充分的时间重新分布，促使形变及太原工业学院毕业设计7早发生，及早修正，最终保证连杆的各项要求。（2）先加工定位面，后加工其他面。一般先加工基准面（大小头端面，小头孔和大头外侧的工艺凸台或圆弧面），在加工主要表面（大头孔，结合面和螺栓孔），然后进行连杆总成的精加工（大小头的端面和孔）。（3）各主要表面的粗精加工工序分开。（4）连杆大小头质量称重和切除不平衡质量工序，一般安排在大小孔精加工之前。（5）为使活塞销和连杆小头孔之间的配合间隙下而均匀，采用分组选择装配。2.3.22.3.2 基准的选择基准的选择一般选择连杆的大小头端面为主要定位基准。若大小端面有厚度差，可先将两头厚度做成一致以便定位，其他表面加工结束时，再将小头端面加工至图纸尺寸。同时，选择小头孔和大头连杆体的外侧作为第二第三基准，实现完全定位。精加工时，应指定一个加工端面，在非定位用的端面做出标记，以便操作者区别。为了保持厚壁的均匀，在钻小头孔时，选择小头外轮廓为粗基准。为了保持连杆两端对大头螺栓孔外轮廓和杆身对称，选择不加工的螺栓孔外轮廓与杆身作粗基准，在卧式双面铣床上加工两端面。如采用一侧端面定位来加工另一侧端面，然后再翻转工件加工的方法，则应控制毛坯两端面之间的尺寸精度，以保证两端面与杆身的对称度。本文论述的是后者的加工方法。2.3.32.3.3 合理的加紧合理的加紧连杆的刚度差，应合理地选择加紧力的大小，方向及作用点，避免不应有的加紧变形。夹紧力的方向应与连杆端面平行后垂直作用在大头端面上，以避免连杆产生弯曲或扭曲变形。在铣两端面的夹具中，夹紧力的方向与端面平行，在夹紧力的作用方向上，大头端部与小头端部的刚性高，变形小，既使有一些变形，亦产生在平行于端面的方向上，很少或不会影响端面的平面度。夹紧力通过工件直接作用在定位元件上，可避免工件产生弯曲或扭转变形。太原工业学院毕业设计8在加工大小头孔工序中，主要夹紧力垂直作用于大头端面上，并由定位元件承受，以保证所加工孔的圆度。在精镗大小头孔时，只以大平面（基面）定位，并且只夹紧大头这一端。小头一端以假销定位后，用螺钉在另一侧面夹紧。小头一端不在端面上定位夹紧，避免可能产生的变形。2.3.42.3.4 制定工艺路线制定工艺路线根据上述分析，各主要表面加工的工序顺序应如下：(1)两端面粗铣，精铣（或拉削），粗磨，精磨。连杆两端面在扩粗镗大小头孔之前先进行精铣以保证两端面的平行。而之后采用精磨工序，并将精磨工序安排在精加工大、小头孔之前，以便改善基面的平面度，提高孔的加工精度。(2)大头孔粗镗，半精镗，经镗，珩磨。小头孔钻（或扩孔），粗镗，半精镗，压入衬套后再精镗。连杆大、小头孔的加工是连杆机械加工的重要工序，它的加工精度对连杆质量有较大的影响。小头孔是定位基面，在用作定位基面之前先进行了扩孔、镗孔。加工时以小头孔外形定位，这样可以保证加工后的孔与外圆的同轴度误差较小。小头孔在粗镗后，在镗床上与大头孔同时精镗，达到 IT6 级公差等级，然后压入衬套，再以衬套内孔定位精镗大头孔。由于衬套的内孔与外圆存在同轴度误差，这种定位方法有可能使精镗后的衬套孔与大头孔的中心距超差。大头孔经过扩孔、粗镗、半精镗、精镗、研磨达到 IT6 级公差等级。表面粗糙度 Ra 为 0.4m，大头孔的加工方法是在铣开工序后，将连杆与连杆体组合在一起，然后进行精镗大头孔的工序。这样，在铣开以后可能产生的变形，可以在最后精镗工序中得到修正，以保证孔的形状精度。(3)螺栓孔（或定位孔）钻，扩，铰（或精镗）。连杆的螺栓孔经过钻、扩、铰工序。加工时以大头端面、小头孔及大头一侧面定位。精铣螺栓孔端面采用工件翻身的方法，这样铣夹具没有活动部分，能保证承受较大的铣削力。精铣时为了保证螺栓孔的两个端面与连杆大头端面垂直度，使用两工位夹具。连杆在夹具的工位上铣完一个螺栓孔的两端面后，夹具上的定位板带着太原工业学院毕业设计9工件旋转 1800 ，铣另一个螺栓孔的两端面。这样，螺栓孔两端面与大头孔端面的垂直度就由夹具保证。(4)剖分面（亦称结合面）的尺寸精度和位置精度由夹具本身的制造精度及对刀精度来保证。为了保证铣开后的剖分面的平面度不超过规定的公差 0.03mm ，并且剖分面与大头孔端面保证一定的垂直度，除夹具本身要保证精度外，锯片的安装精度的影响也很大。如果锯片的端面圆跳动不超过 0.02 mm,则铣开的剖分面能达到图纸的要求，否则可能超差。但剖分面本身的平面度、粗糙度对连杆盖、连杆体装配后的结合强度有较大的影响。因此，在剖分面铣开以后再经过磨削加工。(5)对其他次要表面的加工，可根据需要安排在工艺过程的中间或后面。精镗大小孔之前应安排精磨平面工序，提高定位面的精度，以保证镗孔的有关精度。半精镗大小孔之后应安排拆装工序，以消除内应力，并在精镗时修正变形。连杆上若有小直径的深油孔，一般用多次引退刀具的办法加工。连杆的加工工艺过程如表 2 所示。表 2 连杆的加工工艺过程工序工序名称工序内容工艺装备1粗磨以一大平面定位，磨另一大平面，保证中心线对称，无标记面称基面。M73502钻与基面定位，钻小头孔并倒角。Z30803拉拉小头孔L51204拉拉大小头定位面及凸块端面。L53105铣以基面及大、小头孔定位，装夹工件，切开工件，编号杆身及上盖分别打标记。X62W6拉精拉两侧面、结合面和半圆面。L61207磨以基面和一侧面定位装夹工件，磨连杆体和盖的结合面。M73508中间检查9钻在连杆体和盖上钻 212mm 螺栓孔。Z305010锪以基面、结合面和一侧面定位，装夹工件，粗、精锪两螺栓座面，保证尺寸 260.2mm 和280.14mm。Z3025太原工业学院毕业设计1011铣以基面及结合面定位装夹工件，铣连杆体和盖mm8mm 斜槽。10. 005. 05X62W12钻给连杆体和盖上的螺栓孔倒角，并钻连杆体小头油孔4mm、8mm。Z302513去毛刺砂轮机14中间检查15装夹将连杆体和盖合起来装夹。Z305016扩先扩 212mm 螺栓孔，再扩 212mm 深19mm 螺栓孔并倒角，精扩螺栓定位孔。Z305017铰铰 212mm 螺栓孔。Z305018去毛刺砂轮机19清洗20装配按标记朝上，用螺栓装配连杆体和上盖。装配台21拧螺母人工将螺母拧上并拧紧。液压拧紧机22镗粗镗大头孔T6823倒角大头孔两端倒角。X62W续表 2.1 连杆的加工工艺过程工序工序名称工序内容工艺装备24磨半精磨、精磨大小头两端面，保证小端面厚度为29 0.00 -0.28mm，大端面厚度为 33 -0.025 +0.050mm。M713025镗以基面、一侧面定位，半精镗大头孔至图纸尺寸，中心距为 1800.05mm。T6826称量不平衡质量27去重去不平衡质量X62W28去毛刺砂轮机29镗精镗大头孔至尺寸。T211530珩磨珩磨大头孔。珩磨机床31清洗32中间检查33压铜套双面气动压床34挤压铜压床太原工业学院毕业设计11套孔35倒角小头孔两端倒角。Z305036镗半精镗、精镗小头铜套孔。T211537最终检查38清洁度检查39校正连杆（按需）40称量不平衡质量（分组）41防锈防锈处理防锈机 连杆的主要表面为大两端面，较重要的表面为连杆体和盖的结合面及连杆螺栓孔定位面，次要表面为轴瓦锁口槽及体和盖上的螺栓座面等。连杆的机械加工路线是围绕着主要表面的来安排的。连杆的加工路线按连杆的分合可分为三个阶段：第一阶段为连杆体和盖切开之前的加工；第二阶段为连杆体和盖切开后的加工；第三阶段为连杆体和盖合装后的加工。第一阶段的加工主要是为其后续加工准备精基准；第二阶段主要是加工除精基准以外的其它表面，包括为合装做准备的螺栓孔和结合面的加工，以及轴瓦锁口槽的加工等；第三阶段则主要是最终保证连杆各项技术要求的加工，包括连杆合装后大头孔的半精加工和端面的精加工及大、小头孔的精加工。如果按连杆合装前后来分，合装之前的工艺路线属主要表面的粗加工阶段，合装之后的工艺路线则为主要表面的精加工阶段。2.42.4 切削用量的选择原则切削用量的选择原则正确地选择切削用量，对提高切削效率，保证必要的刀具耐用度和经济性，保证加工质量，具有重要的作用。2.4.12.4.1 粗加工时切削用量的选择原则粗加工时切削用量的选择原则粗加工时加工精度与表面粗糙度要求不高,毛坯余量较大。因此，选择粗加工的切削用量时，要尽可能保证较高的单位时间金属切削量（金属切除率）和必要的刀具耐用度，以提高生产效率和降低加工成本。金属切除率可以用下式计算：Zw V.f.ap.1000太原工业学院毕业设计12式中：Zw单位时间内的金属切除量（mm3/s）V 切削速度（m/s）f 进给量（mm/r）ap切削深度（mm） 提高切削速度、增大进给量和切削深度，都能提高金属切除率。但是，在这三个因素中，影响刀具耐用度最大的是切削速度，其次是进给量，影响最小的是切削深度。所以粗加工切削用量的选择原则是：首先考虑选择一个尽可能大的吃刀深度ap,其次选择一个较大的进给量度 f，最后确定一个合适的切削速度 V.选用较大的 ap和 f 以后，刀具耐用度 t 显然也会下降，但要比 V 对 t 的影响小得多，只要稍微降低一下 V 便可以使 t 回升到规定的合理数值，因此，能使V、f、ap的乘积较大，从而保证较高的金属切除率。此外，增大 ap可使走刀次数减少，增大 f 又有利于断屑。因此，根据以上原则选择粗加工切削用量对提高生产效率，减少刀具消耗，降低加工成本是比较有利的。另外在切削的时候加乳化液作为切削液可以很大程度降低工件及刀具的温度，从而减少由热量过高引起的变形。1切削深度的选择：粗加工时切削深度应根据工件的加工余量和由机床、夹具、刀具和工件组成的工艺系统的刚性来确定。在保留半精加工、精加工必要余量的前提下，应当尽量将粗加工余量一次切除。只有当总加工余量太大，一次切不完时，才考虑分几次走刀。2进给量的选择：粗加工时限制进给量提高的因素主要是切削力。因此，进给量应根据工艺系统的刚性和强度来确定。选择进给量时应考虑到机床进给机构的强度、刀杆尺寸、刀片厚度、工件的直径和长度等。在工艺系统的刚性和强度好的情况下，可选用大一些的进给量；在刚性和强度较差的情况下，应适当减小进给量。3切削速度的选择：粗加工时，切削速度主要受刀具耐用度和机床功率的限制。切削深度、进给量和切削速度三者决定了切削功率，在确定切削速度时必须考虑到机床的许用功率。如超过了机床的许用功率，则应适当降低切削速度。太原工业学院毕业设计132.4.22.4.2 精加工时切削用量的选择原则精加工时切削用量的选择原则精加工时加工精度和表面质量要求较高，加工余量要小且均匀。因此，选择精加工的切削用量时应先考虑如何保证加工质量，并在此基础上尽量提高生产效率。1切削深度的选择：精加工时的切削深度应根据粗加工留下的余量确定。通常希望精加工余量不要留得太大一般直径方向上留 2mm 高度方向上 2mm 左右，否则，当吃刀深度较大时，切削力增加较显著，影响加工工件的表面粗糙度等。 2进给量的选择：精加工时限制进给量提高的主要因素是表面粗糙度。进给量增大时，虽有利于断屑，但残留面积高度增大，切削力上升，表面质量下降。切削用量增大切削温度变大会使得工件变形。3切削速度的选择：切削速度提高时，切削变形减小，切削力有所下降，而且不会产生积屑瘤和鳞刺。一般选用切削性能高的刀具材料和合理的几何参数，尽可能提高切削速度。只有当切削速度受到工艺条件限制而不能提高时，才选用低速，以避开积屑瘤产生的范围。由此可见，精加工时选用较小的吃刀深度 ap和进给量 f，并在保证合理刀具耐用度的前提下，选取尽可能高的切削速度 V，以保证加工精度和表面质量，同时满足生产率的要求。2.52.5 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差2.5.12.5.1 确定加工余量确定加工余量 用查表法确定机械加工余量：（根据机械加工工艺手册第一卷 表 3.225 表 3.226 表 3.227）表 2.2 平面加工的工序余量（mm）工艺名称单面余量经济精度工序尺寸尺寸公差表面粗糙度太原工业学院毕业设计14精磨0.1IT73333 -0.025 -0.0501.6精铣1IT933.233.2 +0.06 +0.006.3则连杆两端面总的加工余量为：Z总= 2niiZ1=(Z精铣Z精磨) 2=(10.1) 2=2.2mm（2）连杆铸造出来的的厚度为 H=(33+2.2)=35.2mm所以毛坯尺寸为 35.20.08mm。2.5.22.5.2 确定工序尺寸及其公差确定工序尺寸及其公差（根据机械制造技术基础课程设计指导教程 表 229 表 234）表 2.3 大头孔各工序尺寸及其公差（铸造出来的大头孔为40 mm）工序名称直径余量工序经济精度工序尺寸尺寸公差表面粗糙度珩磨0.1IT65353H6(+0.018 +0.000)0.4精镗0.4IT852.952.9H8(+0.046 +0.000)0.8半精镗1IT1152.152.1H11(+0. 19 +0.00)1.6粗镗2IT1251.150H12(+0. 30 +0.00)12.5太原工业学院毕业设计15（根据机械制造技术基础课程设计指导教程 表 229 表 230）表 2.4 小头孔各工序尺寸及其公差工序名称工序基本余量工序经济精度工序尺寸公称尺寸表面粗糙度精镗0.2IT83333H8(+0.027 +0.000)1.6扩4IT1232.832.8H12(+0.052 +0.000)12.5钻IT1328.828.8H13(+0.1 +0.0)25柴油机连杆的零件图见附图 12.62.6 工时定额的计算工时定额的计算2.6.12.6.1 铣连杆两侧面铣连杆两侧面选用铣床 X62W根据切削用量简明手册表选取数据铣刀直径 d = 100 mm 由于采用标准高速钢圆柱铣刀所以齿数 Z = 8切削速度 V = 0.64 m/s铣削深度 ae = 1 mm fm = 0.8 mm/r则主轴转速 n = 100060v/d = 122.3 r/min根据表 3.174 按机床选取 n=750 r/min则实际切削速度 V = dn/（100060） = 0.65 m/s 铣削工时为：按表 2.510 L=243 mm L1=+2=11.9 mm L2=2 mm)(eeada基本时间 tj = L/fm2 = (243+11.9+2)/(fmn)2=0.856 min太原工业学院毕业设计162.6.22.6.2 加工小头孔加工小头孔2.6.2.1.2.6.2.1.钻小头孔钻小头孔 选用钻床 Z3025根据机械制造工艺设计手册表 2.352 选取数据扩刀直径 d = 25 mm 切削速度 V = 0.30 m/s进给量 f = 0.6 mm/r则主轴转速 n =1000v/d60= 223 r/min根据表 3.028 按机床选取 n = 250 r/min则实际切削速度 V = dn/（100060） = 0.39 m/s 钻孔工时为：按表 2.56L =29 mm L1 = (d-d1)/2cotkr+2=27mm(kr=60) 基本时间 tj=L/fm2=(29+27)/(0.6250) 2=0.74 min2.6.2.22.6.2.2 扩铰小头孔扩铰小头孔 选用钻床 Z3025根据机械制造工艺设计手册表 2.453 选取数据扩刀直径 d = 29 mm 切削速度 V = 0.35 m/s切削深度 ap = 1.5 mm 进给量 f = 0.8 mm/r则主轴转速 n =1000v/d60= 223 r/min根据表 3.130 按机床选取 n = 250 r/min则实际切削速度 V = dn/（100060） = 0.39 m/s 扩削工时为：按表 2.57L =29mm L1 = (d-d1)/2cotkr+2=3mm(kr=60) L2=3mm 基本时间 tj=L/fm2=(29+3+3)/(0.8250) 2=0. 35 min同样的方法计算出铰孔时间为 0.5min太原工业学院毕业设计172.6.32.6.3 粗镗大头孔粗镗大头孔 选用镗床 T68根据机械制造工艺设计手册表 2.466 选取数据镗刀直径 d = 65 mm 切削速度 V = 0.16 m/s进给量 f = 0.30 mm/r 切削深度 ap = 3.0 mm 则主轴转速 n = 1000v/d = 47 r/min根据表 3.141 按机床选取 n = 800 r/min则实际切削速度 V = dn/（100060） = 2.72 m/s 镗削工时为： 按表 2.53L = 33 mm L1 = 3.732 mm L2 = 5 mm 基本时间 tj = Li/fn 4= (33+3.732+5)/(0.30800)4 = 0.76 min2.6.42.6.4 精铣螺栓座面精铣螺栓座面 选用铣床 X62W根据机械制造工艺设计手册表 2.490 选取数据铣刀直径 d = 63 mm 切削速度 V = 0.47 m/s铣刀齿数 Z = 24 切削深度 ap = 2 mm 切削宽度 ae = 20 mm af=0.15 mm/z 则主轴转速 n = 1000v/d= 142 r/min根据表 3.131 按机床选取 n = 750 r/min则实际切削速度 V = dn/（100060） = 2.47 m/s 铣削工时为： 按表 2.510 L = 33 mm L1 = +2 = 31.3 mm L2 =2 mm)(eeada基本时间 tj=L/fmz4 = (33+31.3+2)/(750240.15) 4 = 0.104 min2.6.52.6.5 铣开连杆体和盖铣开连杆体和盖 太原工业学院毕业设计18选用铣床 X62W根据机械制造工艺设计手册表 2.479(90)选取数据铣刀直径 d = 63 mm 切削速度 V = 0.34 m/s切削宽度 ae = 38 mm 铣刀齿数 Z = 24 切削深度 ap = 2 mm af = 0.15 mm/z 则主轴转速 n = 1000v/d = 103 r/min根据表 3.174 按机床选取 n=750 r/min则实际切削速度 V = dn/（100060） = 2.47 m/s 铣削工时为： 按表 2.510 L = 75 mm L1 = +2 = 33.3 mm )(eeada L2 = 2 mm基本时间 tj= Li/FM = (75+33.3+2)/(750240.15) = 0.041 min2.6.62.6.6 加工连杆体加工连杆体2.6.6.12.6.6.1 粗铣连杆体结合面粗铣连杆体结合面 选用铣床 X62W根据机械制造工艺设计手册表 2.474（84）选取数据铣刀直径 d = 75 mm 切削速度 V = 0.35 m/s 切削宽度 ae = 2 mm 铣刀齿数 Z = 8 切削深度 ap=62 mm af = 0.15 mm/r则主轴转速 n = 1000v/d = 89 r/min根据表 3.174 按机床选取 n = 750 r/min则实际切削速度 V = dn/（100060） = 2.94 m/s 铣削工时为： 按表 2.510 太原工业学院毕业设计19L =33mm L1 = +2 = 15.5 mm L2 = 2 mm)(eeada基本时间 tj = L/fmz = (33+15.5+2)/(0.157508) = 0.056 min2.6.6.22.6.6.2 精铣连杆体结合面精铣连杆体结合面 选用铣床 X62W根据机械制造工艺设计手册表 2.484 选取数据铣刀直径 D = 75 mm 切削速度 V = 0.42 m/s铣刀齿数 Z = 8 切削深度 ap = 31 mmaz=0.7 mm/r 切削宽度 ae=1 mm则主轴转速 n = 1000v/D =107 r/min根据表 3.174 按机床选取 n = 750 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 2.94 m/s 铣削工时为：按表 2.510 L = 36 mm L1 = +2 = 8.1 mm L2 = 2 mm)(eeaDa基本时间 tj = L/fmz = (36+8.1+2)/(7500.7) = 0.088 min2.6.72.6.7 加工连杆盖加工连杆盖2.6.7.12.6.7.1 粗铣连杆上盖结合面粗铣连杆上盖结合面 选用铣床 X62W根据机械制造工艺设计手册表 2.474（84）选取数据铣刀直径 D = 75 mm 切削速度 V = 0.35 m/s切削宽度 ae = 2 mm ap=31mm 铣刀齿数 Z = 8 af = 0.15 mm/r 则主轴转速 n = 100060v/D = 89 r/min根据表 3.174 按机床选取 n = 750 r/min太原工业学院毕业设计20则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 2.94 m/s 铣削工时为：按表 2.510 L = 36 mm L1 = +2 = 15.5 mm L2 = 2 mm)(eeaDa基本时间 tj = L/fmz=(36+15.5+2)/(75080.15) = 0.059 min2.6.7.22.6.7.2 精铣连杆上盖结合面精铣连杆上盖结合面 选用铣床 X62W根据机械制造工艺设计手册表 2.484 选取数据铣刀直径 D = 75 mm 切削速度 V = 0.42 m/s切削宽度 ae = 1 mm ap=31铣刀齿数 Z = 8 进给量 f = 0.7 mm/r 则主轴转速 n = 1000v/D = 107 r/min根据表 3.174 按机床选取 n = 750 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 2.94 m/s 铣削工时为： 按表 2.510 L =36 mm L1 = +2 = 8 mm L2 = 2 mm)(eeaDa基本时间 tj = L/fmz = (36+8.1+2)/(7500.7) = 0.087 min2.6.82.6.8 螺栓孔螺栓孔2.6.8.12.6.8.1 钻螺栓孔钻螺栓孔 选用钻床 Z3025根据机械制造工艺设计手册表 2.438（41）选取数据切削速度 V = 0.99 m/s 切削深度 ap = 4.9 mm进给量 f = 0.08 mm/r 钻头直径 D = 9.8 mm则主轴转速 n = 100060v/D = 1930 r/min太原工业学院毕业设计21根据表 3.130 按机床选取 n = 1930 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 0.99 m/s钻削工时为： 按表 2.57 L = 55 mm L1 = 1.5 mm L2 = 2 mm基本时间 tj = L/fn2 = (55+1.5+2)/(0.081930)2 = 0.77 min2.6.8.22.6.8.2 扩螺栓孔扩螺栓孔 选用钻床 Z3025根据机械制造工艺设计手册表 2.453 选取数据扩刀直径 D = 10.75 mm 切削速度 V = 0.40 m/s切削深度 ap = 1.0 mm 进给量 f = 0.6 mm/r则主轴转速 n = 1000v/D = 764 r/min根据表 3.130 按机床选取 n=764 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 0.40 m/s 扩削工时为： 按表 2.57L = 55 mm L1 = 2 mm基本时间 tj = L/fn2 = (55+2)/(0.6764) 2 = 0.25 min2.6.8.32.6.8.3 铰螺栓孔铰螺栓孔 根据机械制造工艺设计手册表 2.481 选取数据铰刀直径 D = 11 mm 切削速度 V = 0.22 m/s切削深度 ap = 0.10 mm 进给量 f = 0.8 mm/r则主轴转速 n = 1000v/D = 140 r/min根据表 3.131 按机床选取 n = 200 r/min则实际切削速度 V =Dn/（100060） = 0.127 m/s 铰削工时为： 按表 2.57太原工业学院毕业设计22 L = 55 mm L1 = 2 mm L2 = 3 mm 基本时间 tj = L/fn 2= (55+2+3)/(0.8200)2 = 0. 75 min2.6.92.6.9 精磨结合面精磨结合面 选用磨床 M7130根据机械制造工艺设计手册表 2.4170 选取数据砂轮直径 D = 40 mm 切削速度 v = 0.330 m/s 切削深度 frs = 0.25 mm 进给量 fr = 0.015 mm/双行程fa=20mm 工作台速度选择 =10/min则主轴转速 n = 1000v/D = 157 r/min根据表 3.148 按机床选取 n = 200 r/min则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 0.40 m/s 磨削工时为： 按表 2.511 基本时间 tj= 2ZfvfkLbZrab10002=227538.20.11/（1000100.015204）=0.254 min (Zb=0.1 k=1 Z=4)2.6.102.6.10 精磨大头两平面精磨大头两平面选用磨床 M7130根据机械制造工艺设计手册表 2.4170 选取数据砂轮直径 D = 40 mm 切削速度 V = 0.413 m/s切削深度 frs = 0.1 mm 进给量 fr = 0.015 mm/双行程切削速度 v = 0.330 m/s fa=20mm 工作台速度选择 =10/min进给量 f ra= 0.017 mm/r fa=15则主轴转速 n = 1000v/D = 157 r/min根据表 3.148 按机床选取 n = 200 r/min太原工业学院毕业设计23则实际切削速度 V = Dn/（100060） = 0.40 m/s磨削工时为： 按表 2.57基本时间 tj = 2ZfvfkLbZrab10002=22100800.11.1/（1000100.017201）=1.035 min2.6.112.6.11 半精镗大头孔及精镗小头孔半精镗大头孔及精镗小头孔2.6.11.12.6.11.1 半精镗大头孔半精镗大头孔选用镗床 T2115根据机械制造工艺设计手册表 2.466 选取数据镗刀直径 D = 64.4 mm 切削速度 V = 0.20 m/s进给量 f = 0.2 mm/r 切削深度 ap = 1 mm 根据表 3.139 按机床选取 n = 1000 r/min切削速度 v=Dn/（100060）=3.37m/s镗削工时为： 按表 2.53L = 33 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm基本时间 tj= Li/fn = (33+3.5+5)/(0.201000) = 0.21 min2.6.11.22.6.11.2 精镗小头孔精镗小头孔根据机械制造工艺设计手册表 2.466 选取数据镗刀直径 D = 29.4 mm 切削速度 V = 3.18 m/s进给量 f = 0.10 mm/r 切削深度 ap = 1.0 mm根据表 3.139 按机床选取 n = 2000 r/min切削速度 v=Dn/（100060）=3.08m/s镗削工时为： 按表 2.53太原工业学院毕业设计24L = 33 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm基本时间 tj = Li/fn = (33+3.5+5)/(0.102000) = 0.207 min2.6.122.6.12 大头孔两端倒角大头孔两端倒角 选用机床 Z535主轴转速 n=68r/min手动进给。时间 0.5min2.6.12.6.13 3 钻小头油孔钻小头油孔 选用钻床 Z3025根据机械制造工艺设计手册表 2.438（41）选取数据切削速度 V = 1.18 m/s 切削深度 ap = 2 mm 进给量 f = 0.05 mm/r根据表 3.130 按机床选取 n = 1000 r/min钻削工时为： 按表 2.57 L =8.7 mm L1 = 3 mm 基本时间 tj = L/fn =(8.7+1)/(10000.05) = 0.195 min 2.6.142.6.14 精镗大头孔精镗大头孔 选用镗床 T2115根据机械制造工艺设计手册表 2.466 选取数据镗刀直径 D = 64.4 mm 切削速度 V = 0.20 m/s进给量 f = 0.1 mm/r 切削深度 ap = 0.4 mm根据表 3.139 按机床选取 n = 1000 r/min切削速度 v=Dn/（100060）=3.37m/s镗削工时为： 按表 2.53太原工业学院毕业设计25L = 33mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm基本时间 tj = Li/fn = (33+3.5+5)/(0.101000) = 0.415 min2.6.152.6.15 镗小头孔衬套镗小头孔衬套 选用镗床 T2115根据机械制造工艺设计手册表 2.466 选取数据镗刀直径 D = 28 mm 切削速度 V = 0.25 m/s进给量 f = 0.2 mm/r 切削深度 ap = 0.2 mm 根据表 3.139 按机床选取 n = 1000 r/min切削速度 v=Dn/（100060）=1.46m/s镗削工时为： 按表 2.53L = 33 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm 基本时间 tj = Li/fn = (33+3.5+5)/(0.201000) = 0.208 min2.6.162.6.16 珩磨大头孔珩磨大头孔 根据机械制造工艺设计手册表 2.466 选取数据切削速度 V = 0.32 m/s 进给量 f = 0.05 mm/r 切削深度 ap = 0.05 mm 根据表 3.139 按机床选取 n = 1000 r/min镗削工时为： 按表 2.53基本时间 tj=2Lnd/（100060）v=(23353)/(10000.32)=10.9min最后，将以上各工序切削用量、工时定额的结果计算结果，连同其他加工数据一并填入机械加工工艺过程总卡片，见附表 12.72.7 连杆的检验连杆的检验太原工业学院毕业设计26连杆在机械加工中要进行中间检验，加工完毕后要进行最终检验，检验项目按图纸上的技术要求进行。2.7.12.7.1 观察外表缺陷及目测表面粗糙度观察外表缺陷及目测表面粗糙度2.7.22.7.2 连杆大头孔圆柱度的检验连杆大头孔圆柱度的检验用量缸表，在大头孔内分三个断面测量其内径，每个断面测量两个方向，三个断面测量的最大值与最小值之差的一半即圆柱度。2.7.32.7.3 连杆体、连杆上盖对大头孔中心线的对称度的检验连杆体、连杆上盖对大头孔中心线的对称度的检验采用图 2.5 所示专用检具（用一平尺安装上百分表）。用结合面为定位基准分别测量连杆体、连杆上盖两个半圆的半径值，其差为对称度误差。图 2.5 连杆体对大头孔中心线对称度的检验2.7.42.7.4 连杆螺钉孔与结合面垂直度的检验连杆螺钉孔与结合面垂直度的检验制做专用垂直度检验心轴，其检测心轴直径公差，分三个尺寸段制做，配以不同公差的螺钉，检查其接触面积，一般在 90%以上为合格，或配用塞尺检测，塞尺厚度的一半为垂直度公差值。2.7.52.7.5 连杆大小头孔平行度的检验连杆大小头孔平行度的检验如图 2.6 所示,将连杆大小头孔穿入专用心轴，在平台上用等高 V 形铁支撑连杆大头孔心轴，测量小头孔心轴在最高位置时两端面的差值，其差值的一半即为平行太原工业学院毕业设计27度。图 2.6 大小头孔平行度的检验图a）在连杆轴线方向 b）垂直于连杆轴线方向3 3夹具设计夹具设计在机械加工中，保证一批工件占有正确位置的装置，称为机床夹具，通常也简称为夹具。机床夹具设计是工艺装备设计的重要组成部分。设计的夹具应能够达到可靠的保证零件的加工质量；生产效率高；结构工艺性好、便于制造和维护；成本低；操作方便、安全、省力和排屑方便等要求。3.13.1 钻小头孔夹具钻小头孔夹具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。经过与指导教师协商，决定设计第 2 道工序钻 28mm 小头孔的钻床夹具。本夹具将用于 Z3080 立式钻床。刀具为一支高速钢锥柄麻花钻头。3.1.13.1.1 问题的指出问题的指出本夹具主要用来钻 28mm 的小头孔，小头孔的轴心线相对于大头孔轴心线以及小头孔本身都有一定的技术要求。其工序图如图 3.1 所示：太原工业学院毕业设计28图 3.1 钻小头孔工序图3.1.23.1.2 夹具设计夹具设计 (1) 定位基准的选择 由工艺路线可知，在钻小头孔之前，连杆的两个端面都已加工，且表面粗糙度要求较高。为了使定位误差为零，按基准重合原则选基面为定位基准，大头端和小头端得两个 V 形块限制 3 个自由度，基面限制工件 3 个自由度，属完全定位。由于生产批量大，为了提高加工效率，缩短辅助时间，准备采用固定钻模，采用了推引式锁紧机构，装卸工件方便、迅速。根据机床夹具设计手册选取固定 V 形块 B42 GB 220980 和活动 V 形块 B70 GB 221180。 (2) 夹紧方案由于所加工的零件比较小，夹具的夹紧力与加工零件时的轴向力方向垂直，为了装卸工件方便，采用移动式钻床夹具。加工的小头孔为通孔，沿 Z 方向的位移自由度可不予限制，但实际上以工件的端面定位时，必须限制该方向上的自由度。故应按完全定位设计夹具。移动式钻床夹具是一种结构简单，操作方便，适用于成批生产小型连杆类零件太原工业学院毕业设计29的夹具，它由钻模板、夹具体和传动、锁紧机构所组成。使用时，将星形螺钉向右拉，工件以台阶端面放在支承上，小头孔外侧对准 V 形块，然后推动星形螺钉使另一个 V 形块靠紧工件右端的圆弧面，拧紧星形螺钉，通过钢球使半圆锁紧块向两边张紧，从而锁紧工件。(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。钻小头孔夹具体图如图 3.2 所示：图 3.2 钻小头孔夹具体夹具体为铸造件，安装稳定，刚度好，但制造周期较长。(4) 切削力及夹紧力的计算由于本工序主要是粗加工小头孔，所以只对夹具的定位稳定性进行计算，即夹紧力和钻削力的计算。扩孔时的切削力计算：根据机床夹具设计手册表 1-2-7 钻孔时的切削力为： （2.1）pKDsP7 . 0x667 =667287 . 05 . 075. 0736645 = 10413N切削扭矩为： （2.2）p8 . 02s34. 0KDM =0.342288 . 05 . 075. 0736645 =139Nm太原工业学院毕业设计30在计算切削力时，必须考虑安全系数 （2.3）4321KKKKK 式中：基本安全系数，1.5；1K 加工性质系数，1.1；2K 刀具钝化系数，1.1；3K 断续切削系数，1.1。4K夹紧力的计算：根据机床夹具设计手册表 1-2-11 122112RRPRMKWK（2.4） =018. 002. 025. 0018. 01041325. 01399965. 1 =19364 N其中及为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，=0.25。1212两 V 形块做成两侧带有斜度的斜面，在夹紧时产生向下的分力，防止工件产生上抬的趋势。其斜面与水平面的夹角为 60，则tan60= 水平FWK（2.5）所以 =11180N水平F又因工件是由两个半圆锁紧块向两边张紧而产生的摩擦力锁紧的，故 = N f 2F（2.6）N=22360N由于采用螺旋与上述机构组合实现工件的夹紧，所以按图上的比例可计算出所需螺旋夹紧力太原工业学院毕业设计31 （2.7）mm125.10mm1 . 81NF=17888N1F 选用梯形螺纹，点接触形式，螺距 P 为 0.75mm，中径之半为 4.7565mm，Zr升角为 126。根据机床夹具设计手册公式计算单个螺旋夹紧时产生的夹紧力52P （2.8）/21/0tanrtanrZLQW =83. 843. 1tan7565. 440502163N=9=92163=19467=17888N夹紧F0W1F 此时已经大于所需的 17888N 的螺旋夹紧力，故本夹具可安全工作。夹紧F(5) 定位误差分析 定位元件尺寸及公差的确定：本夹具的主要定位元件为一个支承套和两个 V 形块，结构简单，但不便于更换。 对于大、小头孔中心距 1800.05 的要求，以 33 +0.027 0 的中心线为定位基准，虽属“基准重合”，无基准不重合误差，但由于定位面与定位间存在间隙，造成的基准位置误差即为定位误差，其值为：Dw=D +min （2.9）=0.033+0=0.033 mmDw两孔中心的定位误差；D工件孔的直径公差；min两孔的最小定位误差。此项中心距加工允差为 0.05mm,因此工件在加工过程中能够保证加工精度要求。 大、小头孔的平行度要求：在两个互相垂直方向的平行度，两孔轴心线在连杆的轴线方向的平行度在 100mm 长度上公差为 0.03mm；在垂直于连杆轴心线的平行度在 100mm 长度上公差为 0.03mm。太原工业学院毕业设计323.23.2 钻小头油孔夹具钻小头油孔夹具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。在第 14 道工序钻 4mm 小头油孔并在外侧扩成 8mm 深 8mm 的钻床夹具。本夹具将用于 Z3025 立式钻床。刀具为一支高速钢锥柄麻花钻头。3.2.13.2.1 问题的指出问题的指出本夹具主要用来在连杆小头的顶端钻 28mm 的油孔并在外侧扩孔。其工序图如图 3.3 所示： 图 3.3 钻油孔工序图3.2.23.2.2 夹具设计夹具设计（1）定位基准的选择 由工艺路线可知，在钻油孔之前，连杆的两个端面，大小头孔都已加工，且表面粗糙度要求较高。为了使定位误差为零，按基准重合原则选 33H8 小头孔与基面为定位基准，33H78 的小头孔定位销限制 5 个自由度，另以 63H8 半圆口定位于扁销上，从而实现六点定位。为了保证定位可靠，扁销端面在装配时应调整与定位销等高。定位后，工件由压板压紧在定位销端面上。根据机床夹具设计手册选取定位销 A 29 H618 GB 220380。（2）夹紧方案太原工业学院毕业设计33由于零件小，所以采用可卸压块的螺旋夹紧机构，装卸工件方便、迅速。（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。钻油孔夹具体图如图 3.4 所示：图 3.4 钻油孔夹具体图夹具体采用了焊接结构，结构简单，缩短了制造周期。（4）切削力及夹紧力的计算由于本工序精度要求不高，达到功用的目的即可，所以只对夹具的定位稳定性进行计算，即夹紧力和钻削力的计算。扩孔时的切削力计算：根据机床夹具设计手册表 1-2-7 钻孔时的切削力为： （2.1）pKDsP7 . 0x667 =66747 . 02 . 075. 0736645 = 1273N夹紧力的计算：连杆以内孔定位，端面夹紧。根据机床夹具设计手册表 1-2-1122133222213311ZD2DKP3QdDdDdDd （2.10）太原工业学院毕业设计34 =223322335 .2975.345 .29425 .2975.345 .2975.3425. 024012739965. 13 =1590N其中及为夹具定位面及夹紧面上的摩擦系数，=0.25。1212根据机床夹具设计手册表 1-2-26 0K01lLWW（2.11） =9 . 015010521590 =1855N 2Z10QtanrtanrWM（2.12）=18559.330.25+5.675tan(136+950)=6455Nmm 用扳手的六角螺母的夹紧力：L=140mm，F=50N，则M=FL （2.13）=50140=7000 Nmm6455Nmm 故夹具可安全工作。（5）定位误差分析 定位元件尺寸及公差的确定：本夹具的主要定位元件为一固定定位销，结构简单，但不便于更换。该定位销尺寸与公差规定为与本零件在工作时与其相配孔的尺寸公差相同，即为29.49h7mm。 以 33 +0.027 0 的中心
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