机械连杆设计说明书毕业论文.doc

机械连杆设计说明书毕业论文2工艺路线的制定2.1 零件分析在制定工艺规程时，必须首先了解零件在产品中所起的作用，了解零件的结构特点，对零件进行工艺分析。以上都是通过对设计原始资料零件图及产品装配图进行分析的基础上完成的。另外，还要审查零件图的完整性和正确性，对产品零件图提出修改意见。2.1.1连杆的作用连杆是汽车发动机中的主要传力部件之一，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。连杆部件一般由连杆体、连杆盖和螺栓、螺母等组成。在发动机工作过程中，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。为了减少磨损和便于维修，在连杆小头孔中压入青铜衬套，大头孔内衬有具有钢质基底的耐磨巴氏合金轴瓦。为了保证发动机运转均衡，同一发动机中各连杆的质量不能相差太大，因此，在连杆部件的大、小两端设置了去不平衡质量的凸块，以便在称重后切除不平衡质量。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)。在连杆小头的顶端设有有孔，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，以润滑连杆小头铜衬套与活塞销之间的摆动运动副。2.1.2连杆的技术要求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，杆体与杆盖的结合面及连杆螺栓定位孔等。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、小头孔的中心距影响到汽缸的压缩比，进而影响发动机的效率，两孔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 。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。连杆大头端面间距离尺寸的公差带正好落在连杆小头端面间距离尺寸的公差带中，这给连杆的加工带来许多方便。5为了保证发动机运转平稳，对连杆小头质量差和大头质量差分别给以较严格的规定。2.2工艺规程的设计2.2.1生产纲领的确定企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。零件的生产纲领按下式计算：式中：零件的生产纲领（件年） ；机器产品的年产量（台年） ；n每台产品中该零件的数量（件/台） ；备品百分率 ；废品百分率 ；由此式可得生产纲领 500001（13%3%） 53000件生产纲领参数如下：Q50000 （件/年） ；n1（件/台） ；3% ；3%2.2.2生产节拍的确定生产节拍是流水生产中，相继完成两件制成品间的时间间隔，使生产线设计的依据之一，生产线是否满足生产纲领由生产节拍决定。生产节拍可分为：计算最大允许生产节拍和实际节拍，最大允许节拍m（min/件）是按零件纲领和设备年时基数N计算得来的。该零件采用一班制工作，每班8小时，一年按210 天计算：H121081680 h/年故连杆的生产节拍 1.90 min/件在汽车制造过程中，由于要求流水线的均衡生产，所以工件按工艺过程顺序加工，每台设备加工时间大致相等，为使生产线能满足生产纲领要求，实际节拍小与计算值，即：m实1.90 min/件2.3连杆毛坯的材料连杆在工作中承受多向交变载荷的作用，要求具有很高的强度，因此，连杆材料一般都采用高强度碳钢和合金钢，如45钢、55钢、40Cr、40MnB等。近年来也有采用球墨铸铁的。粉末冶金零件的尺寸精度高、材料消耗少、成本低。 随着粉末冶金件的密度和强度大为提高，因此，采用粉末冶金的办法制造连杆是一个很有发展前途的制造方法。大批量生产钢制连杆时多用模锻法制造。连杆锻坯形式有两种，一种是体和盖分开锻造，另一种是将体和盖锻成一体。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的均匀，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、模具少等优点，故用得越来越多，成为连杆毛坯的一种主要形式。目前我国有些生产连杆的工厂，采用了连杆辊锻工艺。毛坯辊锻工艺是将毛坯加热后，通过上锻辊模具和下锻辊模具的型槽，毛坯产生塑性变形，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，生产效率高，便于实现机械化、自动化，适于在大批量生产中应用。辊锻需要经多次逐渐成形。连杆必须经过外观缺陷、内部探伤、毛皮尺寸及质量等的全面检查，方能进入加工生产线。本品采用45钢模锻，上偏差1.7mm，下偏差0.8mm。2.4基面的选择2.4.1粗基准的选择：粗基准的选择原则如下：(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。2.4.2精基准的选择：精基准的选择原则如下：(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。2.4.3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。2.5连杆加工主要加工表面的工序安排工序的组合可采用工序的分散或集中的原则。工序分散的特点：工序多，工艺过程长，每个工序所包含的加工内容少，极端情况下每个工序只有一个工步；所使用的装备比较简单，易于调整和掌握；有利于选用合理的切削用量，减少基本时间；设备数量多，生产面积大，涉及投资少；易于更换产品。工序集中的特点：零件各个表面的加工集中在少数几个工序内完成，每个工序的内容和工步较多；有利于采用高效的专用设备和工艺装备；生产面积和操作工人的数量减少，辅助时间缩短，加工表面间的位置精度易于保证，设备、工装投资大，调整、维护复杂，生产准备工作量大，更换新产品困难。工序的分散和集中程度应根据生产规模、零件的结构特点和技术要求，工艺装备与装备等的具体情况综合分析确定。连杆的主要加工表面为大、小头孔和两端面，较重要的加工表面为连杆和盖的结合面及连杆螺栓孔的定位面，次要加工表面为轴瓦锁口槽、油孔、大头两侧面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加工来安排的。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（端面、小头孔和大头外侧面）；第二阶段主要加工出精基准以外的其它表面，包括大头孔的粗加工、为合装作准备的螺栓孔和结合面的粗精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。如果按主要表面的粗、精加工来划分连杆的加工阶段的话，可以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半精加工、精加工阶段。连杆的主要表面的尺寸精度要求、表面粗糙度要求及其加工路线如下表： 主要表面尺寸公差等级表面粗糙度Ra/m加工路线合装前合装后两端面IT90.8粗磨切开半精磨精磨大头孔IT60.4切开扩拉扩粗镗半精镗精镗珩磨小头孔IT71.6钻拉压衬套挤衬套孔半精镗、精镗2.6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。2.6.1工艺路线方案一工序一：粗磨两端面；工序二：钻小头孔，倒角；工序三：拉大头凸块及两端面；工序四：切开连杆和连杆盖；工序五：拉连杆小头凸块；工序六：拉连杆两侧面、半圆面和结合面；工序七：中间检查；工序八：粗锪连杆两螺栓座面；工序九：铣连杆轴瓦锁口槽，钻大头油孔，精铣两螺栓座面；工序十：去毛刺；工序十一：精磨结合面；工序十二：拉连杆盖两侧面、半圆面和结合面； 工序十三：粗锪连杆盖两螺母座面； 工序十四：去毛刺； 工序十五：铣连杆盖轴瓦锁口槽；工序十六：精磨结合面； 工序十七：精铣两螺母座面；工序十八：钻扩12孔,扩13螺栓孔；工序十九：去毛刺；工序二十：清洗；工序二十一：中间检查；工序二十二：装配连杆和连杆盖；工序二十三：粗镗大头孔；工序二十四：半精磨两端面；工序二十五：半精镗大、小头孔；工序二十六：清洗；工序二十七：中间检查，称量大、小头不平衡重量；工序二十九：铣去大、小头多余不平衡重量；工序三十：去毛刺，复称大、小头不平衡重量；工序三十一：钻小头油孔，倒角；工序三十二：压铜衬套，挤压小头孔；工序三十三：去油孔毛刺；工序三十四：精镗大头孔和小头孔衬套；工序三十五：清洗；工序三十六：中间检查；工序三十七：珩磨大头孔；工序三十八：去毛刺；工序三十九：清洗；工序四十：终检；工序四十一：校正。2.6.2工艺路线方案二：工序一：粗磨两端面；工序二：钻、扩螺栓孔；工序三：从连杆方向扩螺栓孔；工序四：去毛刺；工序五：清洗；工序六：中间检查；工序七：装配连杆和连杆盖；工序八：紧固连杆和连杆盖；工序九：扩大头孔；工序十：大头孔两端面倒角；工序十一：半精磨大、小头两端面；工序十二：精磨小头两端面；工序十三：粗镗大头孔；工序十四：半精镗大头孔及精镗小头孔；工序十五：中间检查；工序十六：称大小头重量；工序十七：去大小头多余重量；工序十八：去小头凸块毛刺；工序十九：钻小头油孔；工序二十：绞小头油孔；工序二十一：小头孔两端倒角；工序二十二：压铜衬套；工序二十三：挤压铜衬套；工序二十四：铜衬套两端倒角；工序二十五：精镗大头孔和小头铜衬套孔；工序二十六：去小头孔毛刺；工序二十七：复称大小头重量并分组；工序二十八：中间检查；工序二十九：珩磨大头孔；工序三十：清洗；工序三十一：按需要程序去全部毛刺；工序三十二：终检；工序三十三：校正。2.6.3工艺方案的比较分析：加工工艺的安排原则为先加工基准，方案二先加工螺栓孔，在其后加工的螺栓及螺母座面后，其垂直度要求不易保证，易出现废品。由于大头孔要求有较高的表面粗糙度及圆柱度要求较高，需精镗来保证其圆柱度，珩磨来保证其表面粗糙度，而方案二不易保证其圆柱度，方案一得到较好的解决。螺栓孔轴线与螺栓座面有较高的垂直度要求，先钻孔，后加工座面，垂直度不易保证，且连杆螺栓孔和连杆盖螺栓孔不能保证在同一轴线上。先加工螺栓座面，后加工螺栓孔，以保证垂直度要求，而且两者的轴线易保证在同一直线上，从而保证孔的位置度。连杆小头孔装配时要压入铜衬套，圆度要求高，需精镗保证，精磨后再镗孔，是先加工出精基准，从而加工出所需尺寸孔，是按加工要求加工的。综上所述，选择方案一为加工连杆的加工方案。2.7机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定连杆材料为45钢，硬度HB223262，零件总重15201540g，生产类型为大批量生产，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珩磨，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镗半精镗精镗，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 精铣螺栓孔加工余量螺栓孔加工工艺过程为钻扩，钻头直径11，扩孔至12。大头油孔大头油孔加工采用钻扩，初次1.5，第二次扩至5。轴瓦锁口槽轴瓦锁口槽采用一次铣削即可达到精度。2.8工艺路线的制定2.8.1工艺安排倾向 同一工件，同样的加工内容，可安排两种不同形式的工艺路线：工序分散、工序集中。 所谓工序分散是将工艺路线中的一道工序的内容分散到更多的工序中去完成，每道工序中的工步少，工艺路线长；所谓工序集中，是使每道工序安排尽可能多的工步内容。工序集中有利于保证各加工面间的相互位置精度要求，有利于采用高精度机床，节省装夹时间，减少工件的搬动次数。而工序分散可使每道工序所使用的设备和夹具简单化，调整、对刀比较容易，对操作人员的技术水平要求较低。2.8.2设备的选择 对于大量生产来说，一般采用通用设备加上专用工艺安装设备，为了保证零件的加工精度适应大批量生产的要求，采用专用设备加上专用工艺安装设备与通用设备相结合，从而提高生产率，缩短零件加工的单件工时，降低成本。但在现代化的生产线中，高度自动化、柔性化的设备取代了传统的专用组合机床，既方便于调整生产，又提高了生产率。该零件大头孔最终工序的加工，不适合在加工中心上加工，因此，选用专用的珩磨机床来加工。3设备的选择，计算切削参数及工时本小节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。下面对以上内容按各工序分别介绍：3.1切开前工艺：3.1.1工序一：粗磨两端面，保证两端面单边余量0.1mm1.加工条件工件材料：45钢机床：卧轴矩台平面磨床M7150刀具材料：氮硅硼，砂轮尺寸宽度=80mm，直径=500mm。2.计算切削用量毛坯单边余量0.6mm，由机械加工工艺手册可查得用砂轮端面磨削进给量=0.019mm/r，进给速度=0.1660.333m/s，取0.2m/s工件总长度=226mm =0.02min切出长度3.1.2工序二：扩小头孔至28mm，倒角1刀具：锥柄扩孔钻GB114173机床：Z550立式钻床 进给量由机械加工工艺手册查得=0.270.33mm/r由于钻孔后要镗孔，所以乘以系数0.5，即：=（0.270.33）0.5mm/r=0.1350.165mm/r，取=0.15mm/r，查得=0.19m/min所以，机床主轴转速 由机床手册查得 250r/min故实际切削速度 =22.756m/min2.计算切削时间38.2mm，10mm，3mm由机械制造工艺设计简明手册查得3.1.3工序三：拉大头凸块及两侧面机床:卧式拉床L6110刀具:矩形柄拉刀GB3832.183圆孔拉刀GB3832.283 拉削进给量0.08mm/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2mm工件表面拉削部分长度，=50+522=154mm=1.171.25考虑校准部分长度系数，无校准部分时取1，这里取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 3.1.4工序四：切开连杆和连杆盖机床：XA6132万能铣床刀具：细齿锯片铣刀GB112185，刀具直径=80mm，厚度=1mm，齿数=100由机械加工工艺手册查得每齿进给量0.005mm/z有机床参数选取主轴转速590r/min所以，机加工时间 =0.37min切入、切出余量总和，取11m3.2连杆加工工序：3.2.1工序五：拉小头凸块机床：L6110卧式拉床刀具：矩形柄拉刀GB3832.183拉削速度v=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2mm工件表面拉削部分长度，L=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，这里为0.08mm/z拉刀齿数，6取6m/min，故=0.034min3.2.2工序六：拉两侧面、半圆面和结合面机床:L6110卧式拉床刀具:矩形柄拉刀GB3832.183圆孔拉刀GB3832.283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 3.2.3工序七：中间检查3.2.4工序八：粗锪连杆两螺栓座面机床：Z550立式钻床刀具：锪钻由机械加工工艺手册查得机床进给量=0.060.10m/s，取0.07m/s机加工时间s =0.17min3.2.5工序九：铣轴瓦锁口槽，钻油孔，精铣两螺栓座面机床：万能铣床XA61321.铣轴瓦锁口槽刀具：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，=0.55min2.钻1.5油孔加工工艺路线：钻扩刀具：1.5锥柄麻花钻GB143885，5锥柄扩孔钻GB114184钻1.5油孔：由机械加工工艺手册查得进给量=0.030.04mm/r，又与孔深14mm约为10倍的孔直径d，故取孔深修正系数=0.75，所以，孔深=0.0210.028mm/r，取为0.025mm/r。由切削用量简明手册表2.30查得切削速度计算公式刀具寿命切削深度进给量由切削用量简明手册表2.12查得=15min由切削用量简明手册表2.30查得，当0.2时，=4.8，=0.4，=0，=0.7，m=0.2所以 =2.73m/min主轴转速 =578.6r/min取590r/min切削时间切削加工长度，=14mm刀具切入长度，=6mm刀具切出长度，=2mm所以 =1.49min扩5孔：由机械加工工艺手册查得进给量=0.080.10mm/r，孔深系数=1，取=0.09mm/z，由切削用量简明手册表2.30查得切削速度计算公式刀具寿命切削深度,为1.5mm进给量由切削用量简明手册表2.12查得=15min由切削用量简明手册表2.30查得，=18.6，=0.3，=0.2，=0.5，m=0.2所以 =331r/min取300r/min故实际切削速度 4.71m/min计算切削时间9.5mm，3mm，由机械制造工艺设计简明手册查得 0.46min3.精铣两螺栓座面：刀具：细齿直柄立铣刀GB111173，D=22mm，齿数z=6mm由切削用量简明手册表3.3查得，=0.05mm/z由机械加工工艺手册查得=235r/min当=235r/min时， =0.05235 =11.75m/min由切削用量简明手册查得垂直进给量=65mm/min切削时间切削加工长度，=22mm刀具切入长度，=12mm刀具切出长度，=2mm所以， =0.55min由于需铣两个座面，所以 =2=20.55=1.1min3.2.6工序十：去毛刺3.2.7工序十一：精磨结合面机床：卧轴矩台平面磨床M7150刀具：平行砂轮工作台进给速度=320m/min，无级调速，取=5m/min，磨削深度=0.1mm，磨削长度=99mm，刀具切入长度=12mm所以，磨削时间 =0.02min3.3连杆盖的加工工艺：3.3.1工序十二：拉两侧面、半圆面和结合面机床：L6110卧式拉床刀具：矩形柄拉刀GB3832.183圆孔拉刀GB3832.283拉削进给量0.05mm/min，拉削速度v=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，此处取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 =0.41min3.3.2工序十三：粗锪连杆盖两螺母座面机床：立式钻床Z550刀具：锪钻由机械加工工艺手册查得机床进给量=0.060.10m/s，取0.07m/s机加工时间s=0.17min3.3.3工序十四：去毛刺3.3.4工序十五：铣轴瓦锁口槽机床：万能铣床XA6132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 =149.2m/min当=950r/min时，工作台每分钟进给量950140.006 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 =0.55min3.3.5工序十六：精磨结合面机床：立式矩台平面磨床M7150刀具：平行砂轮工作台进给速度v=320m/min，无级调速，取=5m/min，磨削深度=0.1mm，磨削长度=99mm，刀具切入长度=12mm所以磨削时间 0.02min3.3.6工序十七：精铣螺母座面：机床：万能铣床XA6132刀具：细齿直柄立铣刀GB111173，D=22mm，齿数z=6mm由切削用量简明手册表3.3查得，=0.05mm/z由机械加工工艺手册查得=235r/min当n=235r/min时， =0.05235 =11.75m/min由切削用量简明手册查得垂直进给量=65mm/min切削时间切削加工长度，=22mm刀具切入长度，=12mm刀具切出长度，=2mm所以 =0.55min由于需铣两个座面，所以 min3.4装配后工艺：3.4.1工序十八：钻12孔,扩13螺栓孔机床：Z550立式钻床1钻11孔：刀具：锥柄麻花钻GB143885，直径11mm，长度=175mm由机械加工工艺手册查得机床进给量=0.150.19mm/r由于孔深=50mm3d=36mm，所以修正系数取0.9，所以进给量=0.1350.171mm/r,取=0.15mm/r由切削用量简明手册表2.30查得切削速度计算公式刀具寿命切削深度进给量由切削用量简明手册表2.12查得=45min由切削用量简明手册表2.30查得，当f0.2时，=4.8，=0.4，=0，=0.7，m=0.2 =22.1m/min此时，主轴转速 639.5r/min取735r/min切削时间切削加工长度，=50mm刀具切入长度，=3mm刀具切出长度，=2mm所以 0.5min2扩12螺栓孔刀具：锥柄扩孔钻GB114184，刀具直径12，刀杆长度=182mm由机械加工工艺手册查得机床进给量=0.50.6mm/r，孔深系数=1，取=0.5mm/r由切削用量简明手册表2.30查得切削速度计算公式刀具寿命切削深度，=0.5mm进给量，这里为0.5mm由切削用量简明手册表2.12查得=30min由切削用量简明手册表2.30查得，=18.6，=0.3，=0.2，=0.5，m=0.2所以 =22.9m/min主轴转速 100022.9/12 607.4r/min取500r/min切削时间切削加工长度，=50mm刀具切入长度，=5mm所以 0.22min3扩13螺栓孔刀具：锥柄扩孔钻GB114184，刀具直径d=13mm，长度L=182mm由机械加工工艺手册查得机床进给量=0.50.6mm/r，孔深系数=1，取=0.5mm/r刀具寿命切削深度，=0.5mm进给量，这里为0.5mm由切削用量简明手册表2.12查得=30min由切削用量简明手册表2.30查得，=18.6，=0.3，=0.2，=0.5，=0.3所以 =23.5m/min主轴转速 575.4r/min取500r/min切削时间切削加工长度，=50mm刀具切入长度，=5mm所以 0.22min3.4.2工序十九：去毛刺3.4.3工序二十：清洗3.4.4工序二十一：中间检查3.4.5工序二十二：装配连杆和连杆盖3.4.6工序二十三：粗镗大头孔机床：金刚镗床T6110刀具：普通镗刀，=60由机械加工工艺手册查得进给量=0.200.40mm/r，取0.4mm/r。主轴转速n=400r/min，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=0.43+(23)取3mm切入长度切出长度所以，大头孔 min3.4.7工序二十四：半精磨两端面机床：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20mm3.4.8工序二十五：半精镗大、小头孔机床：金刚镗床T6110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 =0.42min小头孔=0.42min=0.84min3.4.9工序二十六：清洗3.4.10工序二十七：中间检查，称量大、小头不平衡重量3.4.11工序二十八：铣去大、小头多余不平衡重量3.4.12工序二十九：去毛刺3.4.13工序三十：复称大、小头不平衡重量3.4.14工序三十一：钻小头油孔，倒角机床：XA6132万能铣床1.钻6孔：刀具：6锥柄麻花钻GB143885由机械加工工艺手册查得机床进给量=0.080.1mm/r，取0.1mm/r孔深系数取1由切削用量简明手册表2.30查得切削速度计算公式刀具寿命切削深度进给量由切削用量简明手册表2.12查得=25min由切削用量简明手册表2.30查得，当0.2时，=4.8，=0.4，=0，=0.7，m=0.2所以 =25.9m/min此时，主轴转速 r/min取1180r/min切削时间切削加工长度，=12mm刀具切入长度，=6mm刀具切出长度，=2mm所以 =0.17min扩10孔：刀具：锥柄扩孔钻GB114184，刀具直径10由机械加工工艺手册查得机床进给量=0.080.1mm/r，孔深系数=1，取=0.1mm/r由切削用量简明手册表2.30查得切削速度计算公式刀具寿命切削深度，=2mm进给量由切削用量简明手册表2.12查得=30min由切削用量简明手册表2.30查得，=18.6，=0.3，=0.2，=0.55，m=0.3所以 =36.5m/min主轴转速=1161r/min取1180r/min切削时间切削加工长度，=7mm刀具切入长度，=6mm所以， =0.11min3.4.15工序三十二：压铜衬套，挤压小头孔3.4.16工序三十三：去油孔毛刺3.4.17工序三十四：精镗大头孔和小头孔衬套机床：金刚镗床T6110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0.1mm/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=0.43+(23)，取3mm切入长度切出长度所以，大头孔小头孔=1.24min3.4.18工序三十五：清洗3.4.19工序三十六：中间检查3.4.20工序三十七：珩磨大头孔机床：珩磨机床刀具：珩磨油石，珩磨头直径D=40mm，油石长度L(11.5)，D=6090mm,取L=80mm，油石粒度150240。由机械加工工艺手册查得，磨削进给量12m/min磨削长度 =188.5mm所以,加工工时=0.016min3.4.21工序三十八：去毛刺3.4.22工序三十九：清洗3.4.23工序四十：终检,尺寸分组3.4.24工序四十一：校正 4.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。4.1定位元件的选择与计算在制定工艺规程已经提到，本零件在加工时采用一面两孔定位。采用一面两孔定位，易于做到工艺过程中的基准统一，保证工件的相互位置精度。4.1.1定位元件的选择一面两孔定位最常见的定位方案有：以两个定位销及平面支撑实现定位；第二种是以一个圆柱销和一个削边销（或称菱形销）及平面支撑实现定位。第一种方案两销在连心线方向上两销限制的自由度重复，出现过定位。措施之一是减小第二个定位销的直径。但会导致工件转角误差的增大。因此，只在加工要求不高时才使用。第二种方案可有效地增加两孔连心线上的间隙，并减小转角误差。使用削边销就是把碰到工件孔壁的部分削去，只留下一部分圆柱面。这样，在连心线方向上，有减小第二个小直径的作用。在垂直连心线的方向上，定位销直径并未减小，工件转角误差未增大，利于保证加工强度。因此，选取圆柱销与菱形销配合作为定位件。4.1.2定位销的尺寸和精度1.两定位销中心距的基本尺寸及公差的确定销间距的基本尺寸和空间距的基本尺寸相同。其尺寸公差一般取定位孔中心距的1/31/5，这里取1/5。由定位孔的尺寸1900.05mm，得定位销中心距的尺寸为1900.01mm。2.确定圆柱销尺寸圆柱销的基本尺寸是该孔的最小极限尺寸，即28mm。其配合一般按g6或f7选取，这里选g6。由圆柱销的基本尺寸28mm，及参考文献15.1-10查得g的基本偏差为mm；又由参考文献15.1-7查得IT6=0.011mm。所以，其下偏差为。因此，圆柱销的直径mm。3.削边销尺寸及公差的确定图3.1 削边销尺寸的计算由菱形销工作部分尺寸在6070间，据14.2-6查得其最大宽，最小宽b1=4mm，销的直径，孔的最小极限尺寸，为64.3mm。在连心线方向上第二个定位销留得的最小安装间隙。其中a为补偿值 常取 =0.1+0.02=0.12mm=64.22mm =59.22mm菱形销的公差配合一般选h6，由参考文献15.1-10查得h的基本偏差为0，由参考文献15.1-7查得IT6=0.011mm。因此，削边销的直径为mm。4.1.3定位误差的分析与计算1. 定位误差的分析加工过程中产生误差的因素很多，归纳起来，可分为两类。一是加工中所产生的误差；二是与夹具有关的误差，包括工件在夹具中的定位误差，夹具在机床上的安装误差，夹具的几何误差及调整误差。这两项误差引起的被加工工件加工尺寸方向的误差总合，若在工件允许范围之内，即为合格。 当采用夹具加工零件时，由于定位基面和定位元件的工作表面均有制造误差，使定位基准发生了变化，故由此引起的误差成为基准位移误差。而由于工序基准和定位基准不重合，而引起的工序基准相对于定位基准在加工尺寸方向上的最大位移变化范围，称为基准不重合误差。这两项误差都是由于定位引起的，这种由于基准不符合基准位移而引起的加工尺寸的最大变动范围，称为定位误差。定位误差是基准位移误差和基准不重合误差的综合结果。本次设计所制定的工序中用到的最多的定位方法是一面两孔定位。由于工序基准自身位置可能发生偏转或位移，所以存在基准位移误差，而各加工尺寸都以底面和定位孔为设计基准，因此不存在基准不重合误差。因此，这里只对基准位移误差作简单的计算。2.定位误差的计算由于孔和圆柱销的配合间隙始终小于削边销的削边量，所以工件在两孔连心线方向上的基准极限位置只能受到孔和圆柱销配合间隙限制。产生定位误差：1)纵向误差由于孔和圆柱销的配合间隙始终小于削边销的削边量，所以工件在两孔连心线方向上的基准极限位置只能受到孔和圆柱销配合间隙限制。产生定位误差： =0.018+0.011+0.005 =0.034mm 定位孔的直径公差：=0.018定位销的直径公差：=0.011孔和销的最小间隙：=0.005图3.2 纵向误差的计算2)转角误差 图3.3 转角误差的计算由于两孔和两销存在配合间隙，工件上两中心线可绕竖直轴线发生偏转，产生转角误差。下面计算最大转角误差：经过计算，得以下各参数：=0.018mm =0.011mm =190mm=12.318-12.283=0.035mm =12.318-12.209=0.109mm = = = 0.03 其中：定位孔的直径公差圆柱销的直径公差孔和销间最小间隙定位孔的直径公差削边销的直径公差孔与削边销的最小间隙两定位孔中心距4.2夹紧机构工件要有正确的相对位置，除依靠夹具上的定位支承系统，还需夹紧机构以消除位移和转动。4.2.1夹紧机构组成夹紧机构一般有三部分组成：夹紧动力部分、中间传动机构和夹紧元件。夹紧动力部分将作用力传给传动机构。中间传动机构能改变作用力的大小与方向，由能产生自锁以保证可靠夹紧。夹紧元件与工件直接接触并执行夹紧动作。夹紧机构的力：夹紧机构的力源可以分为手动夹紧和自动夹紧，自动夹紧力源可分为：气动夹紧、液压夹紧与夹紧扳手。本工序设计采用手动夹紧。手动夹紧具有以下特点：a操作方便、动作迅速b易于集中控制、程序控制以实现自动化c结构紧凑d采用标准化元件，容易实现过载保护4.2.2夹紧力的确定夹紧位置对定位的可靠性有很大影响