连杆合件工艺工装设计说明书.doc

滨州学院专业课程设计说明书题目：连杆合件工艺工装设计姓 名：张超超 学 号：1214090431专业方向：机械制造指导老师：孙胜伟 完成时间：2016.01.05 1 绪论1.1 课程设计的目的连杆合件是企业产品的关键零件之一，要求生产量比较大。为了保证产品质量，提高加工效率，需要对其加工工艺进行优化设计，并在关键工序使用组合机床或专用机床进行加工。本课题以此为背景，要求学生根据企业生产需要和连杆合件零件的加工要求，首先完成零件的加工工艺规程设计，在此基础之上，选择其关键工序之一进行专用夹具和加工用组合机床设计，并完成必要的设计计算。1.2 课程设计要求设计要求学生在对连杆合件的加工要求、零件的结构工艺性进行认真分析的基础上，首先对零件的加工工艺规程做出优化设计，并对其关键工序之一进行加工用组合机床设计。具体任务及要求如下：（1）调查研究、查阅文献资料；（2）连杆合件加工要求、零件的结构工艺性分析；（3）连杆合件加工工艺规程设计；（4）连杆合件关键工序的组合机床设计；（5）必要的设计计算与分析；（6）文档整理、撰写毕业设计说明书及使用说明书。 设计技术要求包括：（1）生产纲领：40000 件/年；（2）夹具采用专用夹具；（3）组合机床采用液压驱动滑台；（4）每次加工一个零件。1.3 解决方案和技术路线本设计是连杆合件加工工艺及关键工序工装设计，并在此基础上选择关键工序之一加工用组合机床设计，因此需要研究和解决以下几个问题：（1）连杆合件加工工艺工装设计；（2）关键工序之一的加工用组合机床设计。 进行连杆合件加工工艺及关键工序工装设计时，应首先熟悉连杆合件的零件图，依据“先加工基准面，后加工其他表面”、“先加工平面，后加工孔”、“先加工主要平 面，后加工次要平面”、“先安排粗加工，后精加工” 1，再结合工件的实际情况来 安排工艺路线。工艺装备包含：刀具、量具、夹具、辅具。工艺装备的选用及设计得 依据工序及工件的实际情况。进行关键工序之一的加工用组合机床设计时，应首先了解机床的构成，依据机床 设计的原则，工件、夹具的具体情况，本工序的加工要求，查阅相关资料来设计机床， 并完成三图一卡的制作。2 工艺设计2.1 主要技术依据2.1.1 生产纲领，生产类型生产纲领为 40000 件/年，属大批量生产 。大批量生产的工艺特征：（1）零件的互换性：具有广泛的互换性，少数装配精度较高处，采用分组装配法和调整法；（2）毛坯的制造方法和加工余：广泛采用金属模机器造型，模锻或其他商效方法。毛坯精度高，加工余量小；（3）机床设备及其布置形式：广泛采用专用机床及自动机床，按流水线排列设备；（4）工艺装备：广泛采用专用夹具，专用组合机床，专用刀具，专用量具或自 动检验装置，靠调整法达到精度要求；（5）对工人的技术要求：对调整工的技术水平要求高，对操作工的技术水平要求较低；（6）工艺文件：有工艺过程卡或工序卡，关键工序要调整卡和检验卡；（7）成本：较低；（8）生产率：高；（9）工人劳动条件：较好。2.1.2 连杆的功用及主要结构参数连杆是汽车发动机的主要传动件之一。连杆的功用是将活塞承受的力传给曲轴，从而使得活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。它受到很大的燃气燃烧爆发力和惯性力的作用，因此必须具有足够的强度和刚度 。 连杆主要参数如表 如表。表 主要参数表项目技术要求材料QT450-10连杆小头孔尺寸F 20 0+ 0.023 mm连杆大头孔尺寸F 101+0.021 mm0厚度43 - 0.0.3620 mm连杆大小头孔中心距85 0+ 0.1 mm连杆体螺纹2-M12-6H连杆体94 0- 0.023 mm两止口宽度连杆盖螺栓孔F12mm连杆盖94 0+0.035 mm两止口宽度2.1.3 毛坯的选择及制备（1）根据零件用途确定毛坯类型；（2）根据批量确定毛坯制造方法；（3）根据手册确定表面加工余量及余量公差。根据技术要求，零件材料为 QT45010，即球墨铸铁，主要特性较普通铸铁韧性和抗拉强度大大提高，又具有铸铁的流动性好，收缩性好。用途不仅能代替铸钢,甚至能代 替锻钢做成曲轴,齿轮等重 要零件.抗蚀性能也优于普 通铸钢,做阀门、减压阀根据毛坯的材料，生产类型，生产纲领及零件的复杂程度，连杆毛坯采用金属型铸造成型。零件并不复杂，因此毛坯可以与零件的形状尽量接近，而且采用连杆体连杆盖整 体铸造，之后经加工分离再分别加工。连杆盖、连杆体上的螺栓螺纹孔可不铸造出来 而直接加工。大头孔直（根据机械加工工艺手册 (第 2 版) 第一卷 表 3.223）连杆端面加工总余量：（1.5+1） 2 = 5；连杆毛坯厚度：48mm。 （根据机械加工工艺手册 (第 2 版) 第二卷） 连杆长度：155mm；连杆大头孔圆形部分：70.6mm。2.2 工艺分析工艺分析的目的：一是审查零件的结构形状及尺寸精度、相互位置精度、表面粗 糙度、材料及热处理等的技术要求是否合理，是否便于加工和装配；二是通过工艺分析，对零件的工艺要求有进一步的了解，以便制订出合理的工艺规程7 。（1）零件材料：QT45010。球墨铸铁切削性能较差，宜采用高速钢（较低切削 参数下）、硬质合金钢刀具（较高切削参数下）以降低成本。刀具几何参数可根据不 同刀具类型依据相关手册查取；（2）零件的表面组成：两端面，大小两个通孔，螺纹、螺栓孔，键槽，倒角， 连杆体、连杆盖结合面；（3）主要表面分析：20mm 的小头孔表面、70.6mm 的大头孔表面为零件最重要 的工作面；（4）主要技术要求：小头孔精度要求为 IT7、粗糙度要求 Ra1.6m，大头孔精 度要求为 IT6、粗糙度要求 Ra1.6m，大小头孔中心距为70.6 +0 0.1 mm。大小头孔之一为零件上的重要基准，两侧端面也为重要基准；（5）零件总体特点：连杆合件由连杆体和连杆盖两部分组成。2.3 加工方案加工零件时应注意以下几个内容：（1）加工表面的尺寸精度和形状精度；（2）主要加工表面之间的相对位置精度；（3）加工表面的粗糙度及其他方面的表面质量要求；（4）热处理及其他技术要求。在连杆加工中有两个主要因素影响加工精度：（1）连杆本身的刚度比较低，在外力（切削力、夹紧力）的作用下容易变形；（2）连杆是铸件，孔的加工余量大，切削时将产生较大的残余内应力,并引起内应力重新分布。因此，在安排工艺时，就要把各主要表面的粗、精加工工序分开，即把粗加工安 排在前，半精加工安排在中间，精加工安排在后面。这是由于粗加工工序的切削余量 大，因此切削力、夹紧力必然大，加工后容易产生变形。粗、精加工分开后，粗加工产生的变形可以在半精加工中修正；半精加工中产生的变形可以在精加工中修正。这样逐步减少加工余量，切削力及内应力的作用，逐步修正加工后的变形，就能最后达到零件的技术条件。2.3.1 定位基准的选择定位基准的选择是拟定零件的机械加工路线，确定加工方案中首先要做的重要工 作。基面选择得正确与否、合理与否，将直接影响工件的加工质量和生产率8 。在选择定位基准时，需要考虑以下三个问题：（1）以哪一个表面作为加工时的精基面或统一基准，才能保证加工精度，使整 个机械加工工艺过程顺利地进行；（2）为加工上述精基面或统一基准，应采用哪一个表面作为粗基面；（3）是否有个别工序为了特殊的加工要求，需要采用统一基准以外的精基面。 粗基面的选择：根据粗基面的选择原则及零件的特点来选择。 精基面的选择：选择精基面时，首先应考虑基准重合的问题，即在可能的情况下，应尽量选择加工表面的设计基准为定位基准8 。在连杆机械加工工艺过程中，加工小头孔时，工序选用连杆的一侧端面作为主要 基准。加工连杆盖时，选用连杆盖的一个指定的端面、连杆盖上的大头孔及连杆盖侧 面作为基准。加工连杆体时，选用连杆体的一个指定端面、连杆体小头孔及连杆体侧 面作为基准。加工大头孔时，选用连杆体的一个指定端面、连杆体小头孔及连杆侧面 作为基准。这是由于：端面的面积大，定位比较稳定；用连杆盖上的孔定位可直接控 制大小孔的中心距；连杆侧面限制转动。这样就使各工序的定位基准统一起来，减少 定位误差。（1）根据零件图，连杆零件的两端面都在一个平面上，这对作为定位基准面来说是有利的；（2）连杆体上的小头孔作为基面，因此小头孔的加工应安排得比较早。这样宜 于保证大小头孔的中心距要求；（3）在铣连杆合件端面的工序中，工件的各个表面都是毛坯表面，定位和夹紧 的条件都较差，而加工余量和切削力都较大，如果再遇上工件本身的刚性差，则对加 工精度会有很大影响，因此此道工序的定位和夹紧方法的选择，对于整个工艺过程的 加工精度常有深远的影响。在本道工序中以毛坯大头端定位，在小头处夹紧，同时铣 削两侧端面。但是由于毛坯表面不平整，连杆的刚性差，夹紧时工件可能变形，粗铣 后端面似乎平整了，一放松，工件又恢复，变形，影响后续工序的定位及加工。以连 杆的连杆身的对称面定位。这种定位方法使工件在夹紧时的变形较小，同时可以铣工 件的两侧端面，使一部分切削力互相抵消，易于得到平面度较好的平面。毛坯在加工 后的外形偏差也比较小。本连杆的结合面带有止口。连杆结合面结构种类较多，有平 切口和斜切口，还有键槽形、锯齿形和带止口的。从使用性能上看，重复定位精度高， 在拧紧螺钉时，可自动滑移消除止口间隙；从工艺性上看，定位可靠，连杆成品经拆 装后大头孔径圆度变化小。螺栓孔和结合面分别先后加工，为达到互换性装配要求， 加工精度应相应提高。2.3.2 工艺路线方案的确定制定工艺路线主要是确定加工方法和划分加工阶段 。（1）选择加工方法应以零件加工表面的技术条件（主要是加工面的尺寸精度、 形状精度、表面粗糙度）为依据，并综合考虑各个方面工艺因素的影响，一般是根据 主要表面的技术条件先确定终加工方法，接着再确定一系列准备工序的加工方法，然后再确定其他次要表面的加工方法；（2）在各表面加工方法选定以后，就需进一步考虑这些加工方法在工艺路线中 的大致顺序，以定位基准面的加工为主线，妥善安排热处理工序及其他辅助工序；（3）设计安排加工路线图表。 特别当生产批量不同时零件的工艺路线也会有较大的差别。 方案 1：工序 I：制备毛坯工序 II：同时铣连杆大小头孔两侧端面 工序 III：钻、扩、铰连杆小头孔 工序 IV：分离连杆体和连杆盖工序 V：铣连杆体结合面工序 VI：铣连杆盖结合面工序 VII：加工连杆体的螺纹工序 VIII：加工连杆盖的螺栓孔工序 IX：人工装配连杆体和连杆盖 工序 X：粗镗、半精镗大头孔工序 XI：精镗大头孔及大头孔内键槽 工序 XII：镗削小头孔内槽工序 XIII：铣小头孔 R67mm 的槽 工序 XIV：倒角，检验方案 2：工序 I：制备毛坯工序 II：同时铣连杆大小头孔两侧端面 工序 III：钻、扩、铰连杆小头孔 工序 IV：分离连杆体和连杆盖工序 V：铣连杆体和连杆盖结合面 工序 VI：加工连杆体的螺纹 工序 VII：加工连杆盖的螺栓孔工序 VIII：人工装配连杆体和连杆盖 工序 IX：粗镗、半精镗大头孔工序 X：精镗大头孔及大头孔内键槽 工序 XI：镗削小头孔内槽工序 XII：铣小头孔 R67mm 的槽 工序 XIII：倒角，检验方案 1、2 的差别仅仅是连杆端面铣削方式的不同。方案 2 中先粗加工两侧端面， 在连杆体和盖装配好后再进行一次精加工，此方案的不足在于精加工时条件不满足，难以进行精加工。方案 1 中在连杆体和盖分离之前同时进行两侧端面粗、精加工，虽然在装配后可能影响到端面平面度，但考虑到连杆为一体铸造，且端面采取两侧同时 加工，力可以相互抵消，同时连杆体和盖的结合面要求也较高，因此可以采用此方案。 通过比较选择方案 1。2.3.3 加工质量的保证措施（1）合理定位夹紧方法连杆是一个刚性比较差的工件，应该十分注意夹紧力的大小、作用力的方向及着 力点的选择，避免因受夹紧力的作用而产生的变形，以免影响加工精度9 。铣两端面 时，夹具的夹紧力方向应与端面平行，在夹紧力的作用方向上，大头孔端部与小头孔 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。在加工小头孔工序中，夹紧力垂直作用于端面上，并由定位元件承受，以保证所加工孔的圆度。在镗孔时，只以大平面（基面）定位，大头这一端用固定块定位，小头孔以销定位后，用推动块从侧向夹紧。小头一端不能从端面上定位夹紧，避免可能产生的变形。（2）零件材料的力学、物理性能及热处理状态对加工后的表面粗糙度、残余应力和冷 硬现象都有影响。在工艺条件允许的范围内，可通过以下途径改善其加工性。（a）提高毛坯质量 提高毛坯外形的几何精度，保证其硬度及组织的均匀性， 可以减小切削力的波动，使振动及刀具磨损减小，有利于提高表面质量。（b）通过热处理改善切削加工性 通过热处理提高塑性较大材料的硬度，可改 善表面质量。如对 20 钢在切削前进行正火处理，可改善它的切削加工性。（3）连杆加工时合理的加工路线（a）两侧端面采用粗铣、半精铣两道工序。改善基面的平面度，提高孔加工的 精度。（b）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。小头孔是重要的定位基面，在用作定位基面之前，它经过了钻、 扩、铰三道工序。钻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。小头孔在钻、扩、铰后，再以其内孔定位加工大头孔。大头孔经粗镗、半 精镗、精镗。表面粗糙度 Ra 为 1.6m，大头孔的加工方法是将连杆盖与连杆体组合 在一起，然后进行镗大头孔的工序。这样，在前几道工序中可能产生的变形，可在最 后精镗工序中得到修正，以保证孔的精度。（c）连杆的螺栓孔经过钻工序，螺纹经钻、攻丝工序。加工时先以连杆体和连 杆盖配合钻螺纹孔，后分别加工连杆体的螺纹、连杆盖的螺栓孔。加工时以大头端面、 大头孔外圆面、小头孔端面、小头孔外圆面及一侧面定位。为了使两螺栓孔在两个互 相垂直方向上保持平行，在钻孔工序中用上下双导向套导向，从而达到所需要的技术 要求，螺栓孔及螺纹孔的同轴度就能保证。（4）刀具方面（a）加强切割作用，减小推挤作用 加强切割作用，减小推挤作用不仅可以降 低切削力与切削温度，而且也是提高表面质量的有效措施。对切割与推挤作用影响较 大的是刀具的前角与刃口圆弧的大小。 加大前角。加大前角可以减小推挤作用，使刀刃的切割作用更加突出，并使 被切金属的塑性变形减小；同时，加大前角可以使基本变形区主要分布在切割层内， 对已加工表面以下的金属影响较小。但应注意前角过大会使刀尖的强度降低，影响刀 具的寿. 减小刃口圆弧半径。刀具刃口圆弧半径减小，可以缩小刀前变形量，加强刀刃的切割作用；同时，可以使直接受刃口圆弧挤压的金属层厚度减小。因此，减小刃口圆弧半径能使表面残余应力、冷硬层深度及冷硬程度降低，从而提高表面质量。 采用斜刃切削。由于斜刃切削时，使切屑流向改变，刀具的实际前角加大， 实际刃口圆弧半径减小，从而加强了刀刃的切割作用，并使推挤作用减小，有利于提高已加工表面的质量。（b）提高刃磨质量控制磨损量 降低前、后刀面的粗糙度可以减小刀一屑之间 的摩擦，可以降低切削变形和切削力，并能抑制积屑瘤和鳞刺。因此，合理规定磨损 限度，是保证表面质量的重要环节。（c）合理选择刀具材料 应根据工件的材料和具体加工条件合理选择刀具材料， 提高加工表面质量。如用金刚石车刀车削超硬铝及无氧铜时，可获得很小的粗糙度； 而采用硬质合金刀具，要获得小的粗糙度就比较困难。（5）切削用量（a）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，毛坯切削余量较大。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）及必要的 刀具耐用度，以提高生产效率和降低加工成本9。金属切除率可以用下式计算：ZW 1000Vfap（2.1）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切削深度（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，刀具耐用度显然也会下降，但要比 V 对刀具耐用度的影响小得多，因此，使 V、f、ap 的乘积尽可能大，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9 。 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。只有当总加工余量很大，一次不能切完时，应考虑分多次走刀。 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。 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。（b）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粗加工高，加工余量小且均匀。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10。 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，否则，当背吃刀量较大时，切削力显著增加，影响加工质量。 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，切削力增大，表面质量下降。 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背吃刀量 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。2.4 工序设计由此可见，精加工时选用较小的背吃刀量 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。2.4.1 确定各工序的加工余量、计算工序尺寸及公差用查表法确定机械加工余量：（1）端面各工序尺寸及其公差（mm）（根据机械加工工艺手册 (第 2 版) 第一卷 表 3.223 ，机械加工工艺基础(第 2 版) 表 29）得表 端面工序尺寸及其公差表。单面加工法单面余量经济精度工序尺寸表面粗糙度毛坯【粗】4812.5铣【精铣】1.5IT12(- 0.0.2005 )45(0+ 0.32 )6.31IT8(- 0.0.2005 )43(- 0.0.2005 )3.2则连杆两端面总的加工余量为：A总=(A粗铣+A精铣)2=（1.5+1）2=5 0+0.47 mm连杆铸造出来的总的厚度 H = 43+5 0+0.47 =48 0+0.47 mm（2）大头孔各工序尺寸及其公差（铸造出来的大头孔为H=70.6 mm）（根据机械制造技术基础课程设计指导教程11表 229 表 230）得表 大头孔各工序尺寸及其公差表。表 大头孔各工序尺寸及其公差表工序名称工序基本余量工序经济度工序尺寸表面粗糙度精镗1H6F01H61.6半精镗1.5 H10F00H103.2粗镗3.5H12F70.5H126.3毛坯F7512.5则连杆大头孔总的加工余量为:A总 = A粗镗 + A半精镗 + A精镗（2.3）= 1+1.5+3.5= 6 +00.442 mm（3）小头孔各工序尺寸及其公差（根据机械制造技术基础课程设计指导教程 表 229 表 230）得表 6 小头孔各工序尺寸及其公差表。则连杆大头孔总的加工余量为：A总 =A粗镗+A半精镗+ A精镗（2.4）= 2.3+00.285 mm2.4.2 确定各工序的切削用量、工时定额（1）铣连杆大小头端面（a）粗铣根据机械加工工艺手册铣刀直径 D = 160 mm铣刀齿数 Z = 10由表 2.173 进给量 af =1.8mm/r背吃刀量 ap =1.5 mm切削速度 V=81m/min则主轴转速 n = 1000 V/ p D = 160 r/min进给速度 Vf =289mm/min由表 2.1100 切入和切出行程长度：23mm 工件铣削部分长度：150mm切削时间：（150+23）/289=0.60min辅助时间：0.95min（b）精铣铣刀直径 D = 160 mm铣刀齿数 Z = 10进给量 af =0.5mm/r背吃刀量 ap =1mm切削速度 V =135m/min则主轴转速 n = 1000 V /p D = 270 r/min进给速度 Vf =134mm/min工件铣削部分长度：150mm切入和切出行程长度：23mm切削时间：（150+23）/134.5=1.29min辅助时间：0.90min（2）钻、扩、铰小头孔（a）钻根据机械加工工艺手册钻头直径 D=18mm进给量 af =0.26mm/r由表 3.413 切削速度 V =18m/min则主轴转速 n = 1000 V /p D = 310 r/min进给速度 Vf =82.68mm/min工件铣削部分长度：45mm切入和切出行程长度：8mm切削时间：54/82.68=0.66min辅助时间：1.20min（b）扩小孔扩刀直径 D=19.7mm进给量 af =0.2mm/r背吃刀量 ap =（19.7-18）/2=0.85mm切削速度 V =64m/min则主轴转速 n = 1000 V /p D = 1000 r/min进给速度 Vf =200mm/min工件铣削部分长度： 45mm切入和切出行程长度：4.5mm切削时间：49.5/200=0.25min辅助时间：0.70min（c）铰铰刀直径 D=20mm进给量 af =0.2mm/r背吃刀量 ap =（20-19.7）/2=0.15mm切削速度 V =108mm/min则主轴转速 n = 1000 V /p D = 1730 r/min进给速度 Vf =346mm/min工件铣削部分长度： 45mm切入和切出行程长度：3mm切削时间：48/346=0.14min辅助时间：1.00min（3）连杆体和连杆盖结合面及止口的加工（a）分离连杆体和连杆盖根据机械加工工艺手册锯片铣刀直径 D=160mm铣刀齿数 Z = 100进给量 af =20mm/r背吃刀量 ap =4mm切削速度 V =12m/min则主轴转速 n = 1000 V /p D = 23 r/min进给速度 Vf =460mm/min工件铣削部分长度：140.6mm切入和切出行程长度：180mm切削时间：314/460=0.69min辅助时间：1.45min（b）粗铣连杆体和连杆盖的端面及止口根据机械加工工艺手册端铣刀直径 D =50mm铣刀齿数 Z = 3进给量 af =0.6mm/r背吃刀量 ap =1.5mm切削速度 V =100m/min则主轴转速 n = 1000 V /p D = 636 r/min进给速度 Vf =381mm/min工件铣削部分长度：53mm切入和切出行程长度：120mm切削时间：173/381=0.46min辅助时间：1.25min（c）精铣连杆体和连杆盖的端面及止口根据机械加工工艺手册端铣刀直径 D =50mm铣刀齿数 Z = 3进给量 af =0.5mm/r背吃刀量 ap =1mm切削速度 V =113m/min则主轴转速 n = 1000 V /p D = 720 r/min进给速度 Vf =360mm/min工件铣削部分长度：29mm切入和切出行程长度：120mm切削时间：149/360=0.42min辅助时间：1.00min（4）连杆体螺纹的加工（a）钻螺纹孔根据机械加工工艺手册钻头直径 D =10.2mm进给量 af =0.2mm/r由表 3.413 切削速度 V =18m/min 则主轴转速 n = 1000 V /p D = 560 r/min进给速度 Vf =112mm/min工件铣削部分长度：28mm切入和切出行程长度：8mm切削时间：37/112=0.33min辅助时间：1.25min（b）攻螺纹根据机械加工工艺手册丝锥直径 D=12mm螺距 P=1.75mm切削速度 V =15m/min则主轴转速 n = 1000 V /p D = 390 r/min丝锥退出时的转速：250 r/min工件铣削部分长度：20mm丝锥切削锥长度：1mm攻螺纹时的超切量：2.5x1.75=4.375mm切削时间：(20+1+4.375) (1/390+1/250)/1.75=0.1min辅助时间：1.00min （5）连杆盖螺栓孔的加工（a）钻螺栓孔 根据机械加工工艺手册钻头直径 D =13.5mm进给量 af =0.26mm/r由表 3.413 切削速度 V =18m/min则主轴转速 n = 1000 V /p D = 420 r/min进给速度 Vf =109.2mm/min工件铣削部分长度：28mm切入和切出行程长度：8mm切削时间：37/109.2=0.34min辅助时间：1.25min（b）锪孔根据机械加工工艺手册锪刀直径 D =20mm进给量 af =1mm/r由表 3.413 切削速度 V =23m/min则主轴转速 n = 1000 V /p D = 370 r/min进给速度 Vf =370mm/min工件铣削部分长度：1mm切削时间：1/370=0.0028min辅助时间：1.00min（6）连杆大头孔的加工（a） 粗镗大头孔根据机械加工工艺手册镗刀直径 D = 78.5 mm由表 1.233 切削速度 V =50m/min则主轴转速 n = 1000 V /p D = 200 r/min进给量 af =0.5mm/r背吃刀量 ap=1.75 mm进给速度 Vf =100mm/min工件镗削部分长度：43mm切削时间：（43/100） 2=0.86min辅助时间：1.29min（b）半精镗大头孔根据机械加工工艺手册镗刀直径 D = 80mm由表 1.233 切削速度 V =50m/min则主轴转速 n = 1000 V /pD = 200 r/min进给量 af =0.4mm/r背吃刀量 ap =0.75 mm进给速度 Vf =80mm/min工件镗削部分长度：43mm切削时间：43/80=0.54min辅助时间：1.051min（c）精镗大头孔根据机械加工工艺手册镗刀直径 D = 81 mm由表 1.233 切削速度 V =82.3m/min则主轴转速 n = 1000 V /p D = 280 r/min进给量 af =0.12mm/r背吃刀量 ap =0.5 mm进给速度 Vf =33.6mm/min工件镗削部分长度：43mm切削时间：43/33.6=0.86min辅助时间：1.25min（d）连杆大头孔内键槽的加工根据机械加工工艺手册镗刀直径 D = 25 mm由表 1.233 切削速度 V =130m/min则主轴转速 n = 1000 V /p D = 200 r/min进给量 af =0.3mm/r背吃刀量 ap =2.5 mm进给速度 Vf =153mm/min工件镗削部分长度：24mm切削时间：24 /153=0.16min辅助时间：1.00min（7）连杆小头孔内槽的加工根据机械加工工艺手册镗刀直径 D = 21 mm由表 1.233 切削速度 V =66.6m/min则主轴转速 n = 1000 V /p D = 600 r/min进给量 af =0.3mm/r背吃刀量 ap =0.5 mm进给速度 Vf =180mm/min工件镗削部分长度：1.1mm切削时间：（1.1 /180） 2=0.012min辅助时间：1.45min（8）铣连杆小头孔 R67 的槽（a）开槽根据机械加工工艺手册铣刀直径 D = 160 mm铣刀齿数 Z = 24进给量 af =1.2mm/r背吃刀量 ap =1.5 mm切削速度 V =55.5m/min则主轴转速 n = 1000 V /p D =600r/min进给速度 Vf =80.4mm/min切入和切出行程长度：180mm工件铣削部分长度：40mm切削时间：（180+40）/80.4=2.74min辅助时间：1.25min（b）精加工根据机械加工工艺手册铣刀直径 D = 160 mm铣刀齿数 Z = 24进给量 af =0.4mm/r背吃刀量 ap =0.75mm切削速度 V =215m/min则主轴转速 n = 1000 V /p D =430r/min进给速度 Vf =172mm/min切入和切出行程长度：20mm工件铣削部分长度：40mm 走刀两次切削时间：（20+40）/172=0.35min辅助时间：1.00min2.5 工艺规程由于坯料为一体铸造，分离连杆体和连杆盖后，连杆体和连杆盖需分别加工。表7连杆合件机械加工工艺过程卡片表。2.6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。2.6.1 观察外表缺陷及目测表面粗糙度2.6.2 连杆大、小头孔圆柱度的检验用量缸表，在大、小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。3 夹具设计连杆材料为 QT450-10，年产量 5 万件。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。本夹具用于连杆大头孔的镗削加工。3.1 夹具设计的要求本夹具主要用来镗81 的大头孔，大头孔轴线相对于小头孔轴线有一定的尺寸精 度要求。由于本工序是粗镗、办精镗，本夹具可用于本工序内的所有工步。设计夹具 主要考虑在满足合理性的条件下，如何提高劳动生产率降低劳动强度。3.2 夹具设计（1）定位基准的确定在本道工序之前，连杆的两个端面，小头孔及连杆的结合面面都已加工，且连杆 体和连杆盖已装配成整体，且大头孔的表面粗糙度要求较高。方案一：加工的大头孔为通孔，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。为了降低定位误 差，按基准重合原则选小头孔轴线、基面（连杆一侧端面）为基准。连杆以小头孔表 面、基面（连杆一侧端面）及连杆侧面定位，属完全定位。鉴于此处对称度测量有些困难，可使用专用量具进行测量，以提高效率。方案二：加工的大头孔为通孔，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。为了降低定位误 差，按基准重合原则选小头孔轴线、基面（连杆一侧端面）为基准。连杆以大、小头 孔表面和基面（连杆一侧端面）定位，属完全定位。（2）夹具的设计 夹具由：夹具体、定位元件及定位装置、夹紧元件及夹紧装置等组成13。方案一： 小头孔、连杆端面加工完毕可以使用，因此选小头孔轴线、基面（连杆端面）为定位基准，因此连杆可以使用圆柱销、夹具体表面及一侧面定位块来定位，同时为了 装卸方便及提高效率，采用液压夹具带动推动块提供夹紧力，夹紧力施加于连杆另一 侧面，以定位块来平衡夹紧力。方案二： 小头孔、连杆端面加工完毕可以使用，因此选小头孔轴线、基面（连杆端面）为定位基准，因此连杆可以使用圆柱销、大头孔也使用圆柱销及夹具体表面来定位。同 时为了装卸方便及提高效率，采用液压夹具带动推动块提供夹紧力，夹紧力同时施加 于连杆大、小头底端，以此来平衡夹紧力。方案一定位可靠，夹紧方便。方案二虽定位可靠、夹紧方便，通过大、小头孔定 位保证了中心距的要求，但大头孔内的心轴为了不影响本工序的加工，在工件夹紧后 必须撤走，这样可能会由于误差、夹紧力等因素致使该心轴无法拔出，造成加工无法 进行。综合考虑采用方案一来设计夹具，即，小头孔、连杆端面加工完毕可以使用，因此选小头孔轴线、基面（连杆端面）为定位基准，因此连杆可以使用圆柱销、夹具体 表面及一侧面定位块来定位，同时为了装卸方便及提高效率，采用液压夹具带动推动 块提供夹紧力，夹紧力施加于连杆另一侧面，以定位块来平衡夹紧力。4组合机床设计组合机床是根据工件加工需要，以大量系列化、标准化的通用部件为基础，配以 少量专用部件，对一种或数种工件按预先确定的工序进行加工的高效专用机床。组合 机床能对工件进行多刀、多轴、多面、多工位同时加工。组合机床可分为具有固定夹具的单工位组合机床、具有移动夹具的多工位组合机床和转塔式组合机床三类。4.1组合机床设计的要求本组合机床主要用来镗81 的大头孔，本工序由粗镗、办精镗大头孔，本组合机床用于本工序内的所有工步。设计组合机床主要考虑如何布局。本设计采用具有移动夹具的多工位组合机床。4.2组合机床总体设计绘制组合机床“三图一卡”，就是针对具体，在选定的工艺和结构方案的基础上， 进行组合机床总体方案图样文件设计。其内容包括：绘制被加工零件工序图、加工示意图、机床联系尺寸总图和编制生产率计算卡等16。4.2.1被加工零件工序图被加工零件工序图是根据制订的工艺方案，表示所设计的组合机床（或自动线） 上完成的工艺内容，加工部位的尺寸、精度、表面粗糙度及技术要求，加工用的定位基准、夹压部位以及被加工零件的材料、硬度和在本机床加工前加工余量、毛坯或半成品情况的图样。除了设计研究合同外，它是组合机床设计的具体依据，也是制造、使用、调整和检验机床精度的重要文件。被加工零件工序图是在被加工零件工序图基础上，突出本机床或自动线的加工内容，并作必要的说明而绘制的。其主要内容包括：（1）被加工零件的形状和主要轮廓尺寸以及与本工序机床设计有关部位结构形状和尺寸。本工序加工部位用粗实线表示,其余部位用细实线表示。当需要设置中间导向时，则应把设置中间导向临近的工件内部肋、壁布置及有关结构形状和尺寸表示清楚，以便检查工件、夹具、刀具之间是否相互干涉。（2）本工序所选用的定位基准、夹压部位及夹紧方向。以便据此进行夹具的支 撑、定位、夹紧和导向等机构设计。（3）本工序所选用加工表面的尺寸、精度、表面粗糙度、形位公差等技术要求 以及对上道工序的技术要求。本工序加工部位的位置尺寸应与定位基地直接发生关 系。当本工序定位基准与设计基准不符时，必须对加工部位的位置精度进行分析和换 算，并把不对称公差换算为对称公差。对工件毛坯应有要求，对孔的加工余量要认真 分析。当本工序有特殊要求时必须注明。（4）注明被加工零件的名称、编号、材料、硬度以及加工部位的余量。 4.2.2加工示意图（1）加工示意图的作用和内容加工示意图是在工艺方案和机床总体方案初步确定的基础上绘制的，是表达工艺方案具体内容的机床工艺方案图；是设计刀具，辅具，夹具，多轴箱和液压、电气系统以及选择动力件，绘制机床总联系尺寸图的主要依据；是对机床总体布局和性能的 原始要求；也是调整机床和刀具所必需的重要技术文件。加工示意图应表达和标注的内容有：机床的加工方法，切削用量，工作循环和工 作行程，工件、夹具、刀具及多轴箱之间的相对位置及其联系尺寸，主轴结构类型、 尺寸及外伸长度。（2）绘制加工示意图的注意事项 加工示意图应绘制成展开图，按比例用细实线画出工件外形、加工部位，加工表面画粗实线，必须使工件和加工方位与机床布局相吻合。为简化设计，同一多轴箱上 结构尺寸完全相同的主轴(即指加工表面，所用刀具及导向，主轴及接杆等规格尺寸， 精度完全相同时，只画一根，但必须在主轴上标注与工件孔号相对应的轴号)。一般 主轴的布置不受真实距离的限制，当主细彼此间很近或需设置结构尺寸较大的导向装 置时，必须以实际中心距严格按比例画，以便检查相邻主轴、刀具、辅具、导向装置 等是否相互干涉。（3）选择刀具、导向装置及切削用量、转矩、进给力、功率和有关联系尺寸的计算17。（a）刀具的选择 选择刀具应考虑工件材质、加工精度、表面粗糙度、排屑及生产率等要求。只要条件允许，应尽量选用标准刀具。本工序由粗镗、半精镗组成，选用硬质合金镗刀配 合通用镗刀杆。刀具尺寸应满足加工要求。（b）导向结构的选择 导向装置的作用：保证刀具相对工作的正确位置，保证刀具间正确的位置，提高刀具系统的支撑刚性。本工序的切削速度最大不过 V =50m/min。 （c）确定切削转矩、轴向力和切削功率 确定切削转矩、轴向力和切削功率是为了分别确定主轴及其他传动件尺寸、选择滑台、主电动机提供依据。切削转矩、轴向力和切削功率根据组合机床设计参考图册18（大连组合机床 研究所编 机械工业出版社）可得：(粗镗)轴向力为 24kg 周向力为 100kg(因此合力为 103kg 即 1030N) 功率为0.85kW