汽车连通轴加工工艺与夹具设计（全套含CAD图纸）
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I毕业设计课 题：汽车连通轴加工工艺设计专 题：专 业： 机 械 制 造 及 自 动 化学 生 姓 名： 班 级： 学 号： 指 导 教 师： 完 成 时 间： 摘 要本设计汽车连通轴零件加工过程的基础上。主要加工部位是外圆和孔加工。在一般情况下，确保比保证精密加工孔很容易。因此，设计遵循的原则是先加工面后加工孔表面。孔加工平面分明显的阶段性保证粗加工和加工精度加工孔的基础上，通过底面作一个良好的基础过程的基础。关键词：汽车连通轴类零件；工艺； ABSTRACTBasic process of machining the chemical pipeline. The main processing parts processing plane and holes. In general, ensure easy to guarantee precision machining holes than. Therefore, the design principle is first machined surface after machining hole surface. Periodic hole machining planar obvious basis to ensure the rough machining and machining precision machining hole, a good foundation on the bottom surface of the process. The main flow arrangement is supported in the positioning hole of the first, and then the processing hole plane and the hole positioning technology support. The whole process is a combination of the selection tool. Special fixture fixture selection, a self-locking mechanism, therefore, higher production efficiency, for large quantities, to meet the design requirements.Keywords:chemical pipe parts; technology; fixture;目 录摘 要 IIABSTRACT III第 1 章 机械加工工艺规程设计 21.1 零件的分析 21.1.1 零件的作用 21.1.2 零件的工艺分析 21.2 加工的问题和设计所采取措施 21.3 汽车连通轴加工定位基准的选择 31.3.1 粗基准的选择 31.3.2 精基准的选择 31.4 汽车连通轴加工主要工序安排 31.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 51.6 毛坯种类的选择 51.7 选择加工设备和工艺装备 51.7.1 机床选用 51.7.2 选择刀具 51.7.3 选择量具 61.8 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定 61.9 确定加工用量及基本工时（机动时间） 6第 2 章 钻孔夹具设计 132.1 设计要求 132.2 夹具设计 142.2.1 定位基准的选择 142.2.2 切削力及夹紧力的计算 142.3 定位误差的分析 152.4 钻套、衬套、钻模板设计与选用 162.5 夹具设计及操作的简要说明 17总 结 18参考文献 19致 谢 20第 1 章 机械加工工艺规程设计1.1 零件的分析1.1.1 零件的作用题目给出的零件是汽车连通轴。汽车连通轴零件的加工质量，并确保齿轮箱组件正确安装。图 1.1 零件图1.1.2 零件的工艺分析由汽车连通轴零件图可知。汽车连通轴是一个轴类零件，它的外表面上需要进行加工。因此可将其分加工表面。有一定的位置要求。现分析如下：（1）以左端面加工面。这包括：左外圆及端面台阶端面加工，（2）以右端面加工面。这包括：左外圆及端面台阶端面加工。（3）以键槽主要加工面。1.2 加工的问题和设计所采取措施由以上分析可知。汽车连通轴应对孔与平面间的关系。由于是大生产量生产。要考虑因素如何满足提高加工过程中的效率问题。汽车连通轴类加工按照先面后孔，按照粗、精加工互相原则。处理应遵循先加工面后来加工孔，第一个基准，定位基准的表面处理。然后，整个系统的过程。地基处理的管道应遵循这一原则。平平面定位可保证定位牢固可靠，保证各个的加工粗糙度和精度。其次，首先先加工面可以去除毛坯不均匀表面，进而为孔加工提供前提，也有利于保护刀具。1.3 汽车连通轴加工定位基准的选择1.3.1 粗基准的选择粗基准选择应当满足以下要求：（1）保证各重要中心孔的加工余量均匀；（2）保证装入零件的零件与箱壁有一定的间隙。为了满足上述要求，应选择的主要中心孔作为主要基准。即以零件的输入轴和输出轴的中心孔作为粗基准。也就是以前后端面上距顶平面最近的孔作为主要基准以限制工件的四个自由度，再以另一个主要中心孔定位限制第五个自由度。由于是以孔作为粗基准加工精基准面。因此，以后再用精基准定位加工主要中心孔时，孔加工余量一定是均匀的。1.3.2 精基准的选择从保证零件孔与孔、孔与平面、平面与平面之间的位置 。精基准的选择应能保证零件在整个加工过程中基本上都能用统一的基准定位。从零件零件图分析可知，它的顶平面与各主要中心孔平行而且占有的面积较大，适于作精基准使用。但用一个平面定位仅仅能限制工件的三个自由度，如果使用典型的一面两孔定位方法，则可以满足整个加工过程中基本上都采用统一的基准定位的要求。至于前后端面，虽然它是零件的装配基准，但因为它与零件的主要中心孔系垂直。如果用来作精基准加工孔系，在定位、夹紧以及夹具结构设计方面都有一定的困难，所以不予采用。1.4 汽车连通轴加工主要工序安排工序安排应该是尽可能地先加工表面然后再加工孔。首先粗加工面，然后粗加工孔。螺纹孔钻床的钻头，加工力大，也应在粗加工阶段完成。对于工件，需要精加工是支持前孔与平面结束后。根据以上原则应该先完成加工平面加工孔，但在本装置实际生产不易保证孔和端面互相垂直的。因此，工艺方案实际上是用于精加工轴承孔，从而支持扩孔芯棒定位端处理，故容易保证的端部的图纸上的全跳动公差。螺纹孔攻丝时，加工力小，可以分散在后期阶段。用于零件的批量生产，总是首先产生均匀的基准。基管的处理的第一步是处理一个统一的基础。具体安排第一孔定位粗后，加工平面。第二步是定位两个工艺孔。由于顶面处理后到管道基础处理已经完成，除了定位基准。因此，孔底面也应在两个工艺孔加工工艺处理。加工完成后，还要检验入库等操作，卫生打扫干净。工艺路线一：10 开料 型材开料20 去毛刺 去毛刺30 车 车 34 外圆及端面40 车 掉头，车 41 外圆、22 外圆及台阶端面50 钻扩铰 钻扩铰 15 孔，达到尺寸公差60 钻 钻 4-8 孔中的任意 2 个 8 孔70 钻 钻 4-8 孔中的另外 2 个 8 孔80 钳工 去毛刺90 检验 检验工艺路线二：10 开料 型材开料20 去毛刺 去毛刺30 钻 钻 4-8 孔中的任意 2 个 8 孔40 钻 钻 4-8 孔中的另外 2 个 8 孔50 车 车 34 外圆及端面60 车 掉头，车 41 外圆、22 外圆及台阶端面70 钻扩铰 钻扩铰 15 孔，达到尺寸公差80 钻 钻 4-8 孔中的任意 2 个 8 孔90 钻 钻 4-8 孔中的另外 2 个 8 孔100 钳工 去毛刺110 检验 检验方案二把钻孔的加工调到最前面，这样加工孔不好保证与轴的垂直关系，导致误差太大综合选择方案一：10 开料 型材开料20 去毛刺 去毛刺30 车 车 34 外圆40 车 掉头，车 41 外圆、22 外圆及台阶端面50 钻扩铰 钻扩铰 15 孔，达到尺寸公差60 钻 钻 4-8 孔中的任意 2 个 8 孔70 钻 钻 4-8 孔中的另外 2 个 8 孔80 钳工 去毛刺90 检验 检验1.5 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定“汽车连通轴”零件材料采用 45 制造。硬度 HB170 到 240，大批量生产，型材毛坯。（1）外圆及端面的加工余量。根据工步余量如下：粗铣：参照工艺手册取 。m0.2精铣：参照工艺手册 ，其余量值规定为 。1（2）键槽加工余量毛坯为实心，不冲孔。1.6 毛坯种类的选择零件材料为 45，零件和材料，适应性强等优点，适用于不同重量，不同厚度的毛坯，也适用于不同的金属，特别是能制造形状复杂的毛坯。工件端面加工余量 3mm；工件右端面机加工余量 3mm；工件左端面机加工余量 3mm；绘制毛坯图 详见附图：毛坯图1.7 选择加工设备和工艺装备1.7.1 机床选用.工序端面加工是粗车、精车。台阶端面加工是粗，精车。每个过程步骤的数量不多，大批量生产，故卧式车床的选择能满足要求。这一部分概述了尺寸精度，属于中等的要求，对 CK6140 型卧式车床的选择是最常用的。.工序铣键槽，选 X52K 铣床。1.7.2 选择刀具.在车床上加工的工序, 一般采用硬质合金刀具和刀具。为了提高生产率和经济效益，可转位车刀(GB5343.1-85,GB5343.2-85)。. 铣键槽时选用高速钢铣键槽铣刀1.7.3 选择量具本零件属于成批量生产，一般采用常规。量具方法一是测量仪器选择的不确定性；二是根据测量极限误差测量装置的选择。1.8 机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定对 45 零件和材料，= 7.3（7.2 到计算），质量约为 2kg表 1-1 机械加工车间的生产性质同类零件的年产量生产类别重型 中型 轻型单件生产 5 以下 10 以下 100 以下小批生产 5 到 100 10 到 200 100 到 500中批生产 100 到 300 200 到 500 500 到 5000大批生产 300 到 1000 500 到 5000 5000 到 50000大量生产 1000 以上 5000 以上 50000 以上根据数据，不少于 30 到 50 每月，毛坯重量 2100，鉴定为大批量的生产。在查表基本毛坯的尺寸超过 100 至 160，8 级公差值的公差水平为 1.8。选择公差等级为 CT7 级。1-3 毛坯尺寸公差数值毛坯尺寸 公差等级 CT大于 至 8631001601001602501.61.82.01.9 确定加工用量及基本工时（机动时间）工序 30. 车 34 外圆及端面已知加工材料 45CK6140 普通车床所可转位车刀(YG6 硬质合金材料)。故选刀杆尺寸 = ，刀片厚度为 。HBm2516m5.4.确定加工深度 pa一次走刀内完成.确定进给量 f根据加工手册可知刀杆尺寸为 ， ，进给量 =0.51.0m1625pam4frm按进给量在工艺手册可知：=0.7frCK6140 进给力 =3530 。maxFN， ， = 时，pa4f75.0rK045进给力： =950 。R实际进给力为：=950 =1111.5 （1-fF17.N2）所选 = 可用。frm7.0.选择磨钝标准耐用度根据加工手册 ，最大磨损量取为 ，车刀寿命 = 。m5.1Tmin60.确定加工速度 0V故：= tvK=63 （1-00.184.920.13）min48= = =120 （1-nDVc1127ir4）根据 CK6140 车床选择=1250nmir这时实际速度 为：cV= = （1-1cD01257min5）.校验机床功率由加工手册 = ， ， ，加工速度HBS160245pam3fr75.0时，min50V=CPKW7.实际功率为： =1.7 =1.2 （1-306）在 CK6140 上进行，最后用量为：=3.75 ， = ， = = ， =pamfr7.0nmi125rsr08.Vmin50工序 40 掉头，车 41 外圆、22 外圆及台阶端面所可转位车刀(YG6 硬质合金材料)。选刀杆尺寸 = ，刀片厚度为 。HB25165.4.确定加工深度 pa可在一次走刀内完成.确定进给量 f根据加工手册可知刀杆尺寸为 ，m1625pam4进给量 =0.51.0fr按 CK6140 进给量 =0.7CK6140 进给机构允许进给力 =3530 。maxFN=950 =1111.5 故所选 = 可用。f17.frm7.0.选择刀具磨钝标准及耐用度根据加工手册车刀后刀面磨损量 ，车刀寿命 = 。5.Tin6.确定加工速度 0V当 硬质合金刀度 200219 毛坯，15YTHBS， ，加工速度 = 。pam4fr75. Vmin63= tvK=63 00.184.920.1i48= = =120 （3-nDc17inr13）根据 CK6140 车床 =1250mir实际速度 为：cV= = （3-c10cDn01257min14）.校验机床功率由加工手册加工速度 时，in50mV=CPkw7.1加工功率修正系数 =0.73 =0.9，krcPcrK0时间功率为：=1.7 =1.2 C73.k=1.25 ， = ， = = ， =pamfr.0nmi125rsr08.Vmin50工序 50：钻、扩、铰 孔。机床：立式钻床 XK713刀具：根据参照参考文献3表 4.39 选高速钢锥柄麻花钻头。 钻孔 15钻孔 时先采取的是钻 孔，再扩到 ，所以 。1214.712Dm切削深度 ：pa6m进给量 ：根据参考文献3表 2.438，取 。f rf/3.0切削速度 ：参照参考文献3表 2.441，取 。V8Vs机床主轴转速 ：n，100.486539./min312vrd按照参考文献3表 3.131，取 0n所以实际切削速度 ：v.126.5/ds切削工时 被切削层长度 ：l42m刀具切入长度 ：117()205.96rDlctgkctgm刀具切出长度 ： 取2l4l3走刀次数为 1机动时间 ： jt60.25in.3jLfn 扩孔 14.7刀具：根据参照参考文献3表 4.331 选择硬质合金锥柄麻花扩孔钻头。片型号：E403因钻孔 时先采取的是先钻到 孔再扩到 ，所以 ，51214.714.7Dm12d切削深度 ：pa.35m进给量 ：根据参考文献3表 2.452，取 。f 0.6/fr切削速度 ：参照参考文献3表 2.453，取 。V4Vs机床主轴转速 ：n100.462.78/in31vrD按照参考文献3表 3.131，取 5mn所以实际切削速度 ：v.0.5/06ds切削工时被切削层长度 ：l42m刀具切入长度 有：11 19.7()20.863rDdlctgkctgm刀具切出长度 ： ，取2l4l3走刀次数为 1机动时间 ：2jt30.16in.5jLfn 铰孔 5刀具：根据参照参考文献3表 4.354，选择硬质合金锥柄机用铰刀。切削深度 ： ，且 。pa0.1m15D进给量 ：根据参考文献3表 2.458， 取 。f rmf/0.2rf/0.2切削速度 ：参照参考文献3表 2.460，取 。V sV3机床主轴转速 ：n100.3265.7/in14rD按照参考文献3表 3.131 取 mn实际切削速度 ：v.0.63/0s切削工时被切削层长度 ：l42m刀具切入长度 ，10019.7()20.9rDdlctgkctgm刀具切出长度 ： 取2l4l32走刀次数为 1机动时间 ：3jt.09.7in315jLnf该工序的加工机动时间的总和是 ：jt.2016.70.48minj工序 60：钻 4-8 孔中的任意 2 个 8 孔钻孔选用机床为 XK713 摇臂机床，刀具选用 GB1436-85 直柄短麻花钻， 机械加工工艺手册第 2 卷。根据机械加工工艺手册第 2 卷表 10.4-2 查得钻头直径小于 10 的钻孔进给m量为 0.200.35 。rm则取 rmf30.确定切削速度，根据机械加工工艺手册第 2 卷表 10.4-9切削速度计算公式为 （3-in0kfaTdcvvyxpmzv20）查得参数为 ，刀具耐用度 T=35125.0,.,0,25.,1.8myxzcvvvv min则 = =1.65.0125.02.337in所以 = =72n4.6ir选取 mi120r所以实际切削速度为 =2.647.3vin确定切削时间（一个孔） =ts20.8工序 70：钻 4-8 孔中的另外 2 个 8 孔钻孔选用机床为 XK713 摇臂机床，刀具选用 GB1436-85 直柄短麻花钻， 机械加工工艺手册第 2 卷。根据机械加工工艺手册第 2 卷表 10.4-2 查得钻头直径小于 10 的钻孔进给m量为 0.200.35 。rm则取 rmf30.确定切削速度，根据机械加工工艺手册第 2 卷表 10.4-9切削速度计算公式为 （3-in0kfaTdcvvyxpmzv20）查得参数为 ，刀具耐用度 T=35125.0,.,0,25.,1.8myxzcvvvv min则 = =1.65.0125.02.337in所以 = =72n4.6ir选取 mi120r所以实际切削速度为 =2.647.3vin确定切削时间（一个孔） =ts20.8第 2 章 钻孔夹具设计2.1 设计要求为了提高劳动生产，保证加工质量，降低劳动强度，需要设计专用夹具。上面即为钻孔)的专用夹具，本夹具将用于 XK713 钻床。在对工件进行机械加工时，为了保证加工的要求，首先要使工件相对道具及机床有正确的位置，并使这个位置在加工过程中不因外力的影响而变动。因此，在进行机械加工前，先要将工件装夹好。机床夹具的组成 1、定位装置 其作用是使工件在夹具中占据正确的位置。2、夹紧装置 其作用是将工件压紧夹牢，保证工件在加工过程中受到外力（切削力等）作用时不离开已经占据的正确的正确位置。3、对刀或导向装置 其作用是确定刀具相对定位元件的正确位置。4、连接原件 其作用是确定夹具在机床上的正确位置。5、夹具体 夹具体是机床夹具的基础件，通过它将夹具的所有元件连接成一个整体。6、其他元件或装置 是指家家具中因特殊需要而设置的元件或装置。根据加工需要，有些夹具上设置分度装置、靠模装置；为能方便、准确定位，常设置预定位装置；对于大型夹具，常设置吊装元件等。以上各组成部分中，定位元件、夹紧装置和夹具体是机床夹具的基础组成部分。机床的分类机床夹具种类繁多，可以从不同的角度对机床夹具进行分类。按夹具的使用特点可分为：通用夹具，专用夹具，可调夹具，组合夹具，拼装夹具。按使用机床可分为：车床夹具，铣床夹具，钻床夹具，镗床夹具，齿轮机床夹具，数控机床夹具，自动机床夹具，自动线随行夹具以及其他机床夹具。按夹紧的动力源可分为：手动夹具，气动夹具，液压夹具，气液增力夹具，电磁夹具以及真空夹具等。工件的装夹方法工件装夹的方法有两种：将工件直接装夹在机床的工作台或花盘上将工件装夹在家具上采用第一种方法装夹的效率低，一般要求先按图纸要求在工件的表面上划线，划出加工表面的尺寸和位置，装夹时，用划针或面分表找正后再夹紧。一般用于单件和小批生产。批量较大时，都采用夹具装夹工件。采用夹具装夹工件有如下优点：a、保证加工精度，稳定加工质量b、缩短辅助时间，提高劳动生产率c、扩大机床的使用范围，实现“一机多能”d、改善工人的劳动条件，降低生产成本本夹具无严格的技术要求，因此，应主要考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度，精度不是主要考虑的问题。2.2 夹具设计2.2.1 定位基准的选择为了提高加工效率及方便加工，决定材料使用高速钢，用于对进行加工，准备采用手动夹紧。2.2.2 切削力及夹紧力的计算刀具：钻头 D=8。则轴向力：见工艺师手册表 28.4F=C d f k 3.1F0zFy式中： C =420， Z =1.0, y =0.8, f=0.35FFk =(07.1)92()103.nHBF=420 (237.35.0.18. N转矩T=C d f kT0ZTy式中: C =0.206, Z =2.0, y =0.8TTT=0.206 )(34.170.35.18.02 MN功率 P =mKWdV26.90在计算切削力时,必须考虑安全系数,安全系数K=K K K K1234式中 K 基本安全系数，1.5;K 加工性质系数，1.1;2K 刀具钝化系数 , 1.1;3K 断续切削系数, 1.14则 F =KF=1.5/ )(42391.1. N钻削时 T=17.34 N M切向方向所受力: F =1LT2670534.取 .fF =4416f )(.1NF Ff1所以,时工件不会转动,故本夹具可安全工作。2.3 定位误差的分析制造误差 ZZ（1）中心线对定位件中心线位置精度. 取 .m05.3.2m04.2（2）内外圆同轴度误差（查表 P297）.故，8.3.mDW 142.06.05.8.04.125. 222225422 则 .0314.0知此方案可行。2.4 钻套、衬套、钻模板设计与选用工艺孔的加工只需钻切削就能满足加工要求。故选用可换钻套（其结构如下图所示）以减少更换钻套的辅助时间。图 2.1 可换钻套铰工艺孔钻套结构参数如下表 2.4：表 2.4 钻套Dd H 公称尺寸 允差1D2h1mCr11 16 11 +0.018 22 18 10 4 9 0.5 18 0.5+0.007衬套选用固定衬套其结构如图所示：图 2.2 固定衬套其结构参数如下表 2.5：表 2.5 固定衬套d D公称尺寸 允差H公称尺寸 允差C 118+0.034+0.01612 10+0.023+0.0120.5 2钻模板选用固定式钻模板，用 4 个沉头螺钉和 2 个锥销定位于夹具体上。2.5 夹具设计及操作的简要说明由于是大批大量生产，主要考虑提高劳动生产率。因此设计时，需要更换零件加工时速度要求快。本夹具设计，用移动夹紧的大平面定位三个自由度，定位两个自由度，用定位块定位最后一个转动自由度。此时虽然有过定位，但底面是经精铣的面，定位是允许的。总 结机械制造过程更系统的了解一般的过程，学习和掌握整个设计过程中，有一个科学的设计方法是更严格的。通过这次毕业设计，毕业设计的基本理论知识，可以学习使用，定位和夹紧工件加工的正确的解决方案，选择合理的设计方案，进行必要的计算，效率高的项目的设计以满足高质量的要求，基于降低成本基本理论知识，进行必要的计算设计，高质量，高效率夹具，成本低。清晰的过程，了解情况之前，机床刀具和加工，毕业设计有很大的收获我的。但也有许多地方都在辛苦的工作。但教师思想教育比平常更多，认为他们的社会责任感的未来，思想在世界上是因为一些小错误，我不提醒自己，要形成良好的习惯的高度负责，一丝不苟。在设计和分析使我感到更多的设计思路，提高我们的学习能力，和我们讨论的问题，所以我要了解分析更清晰，使我受益不浅。通许多计算有时会让我感到心烦意乱；有时是不小心计算误差，只能被无情地重做。过这次的毕业设计，我深深感到，做任何事都要有耐心，细心。参考文献参考文献1.机床夹具设计 第 2 版 肖继德 陈宁平主编 机械工业出版社2.机械制造工艺及专用夹具设计指导 孙丽媛主编 冶金工业出版社3.机械制造工艺学 周昌治、杨忠鉴等 重庆大学出版社4. 机械制造工艺设计简明手册李益民 主编 机械工业出
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