连杆体工艺制作过程及夹具设计

连杆体的夹具设计和机械加工工艺摘要：快速发展的社会，使工业水平随之得到不断提高，这也导致了工厂对各种机械零件的要求不断提高，因此也导致在一些加工过程中对夹具的要求就越来越高了。所以在生产过程中，不断地改良夹具体的实用性也就不断被人们发现了，夹具已成为工业生产中不可缺少的工具。在生产中夹具可以：保证使各项加工精度要求达到稳定；使加工时间缩短，促进劳动生产；降低生产成本；减轻操作者的劳动强度；较低技术等级的操作者都可以进行加工等作用。因此根据这些用处，我们在设计连杆盖的夹具时要定位精确，结构优化，夹紧力合理。关键词：定位 夹紧 时间 结构Title Fixture design and machining technology of the connecting rod capAbstract：Rapid development of society, to constantly improve the industrial level then, it also led to the factory for the requirement of increasing the various mechanical parts, thus resulting in the process of some fixture requirements higher and higher.So in the process of production, constantly improved clamp concrete practical also has been found, the fixture has become an indispensable tool in the industrial production.In production fixture can: guarantee to make the processing precision requirement to achieve stable;To shorten processing time, promote the labor production;Reduce the production cost;Reduce the labor intensity of operators.Low technical level of the operator can carry on the processing, and so on.So according to these useless, we in the design of the connecting rod cover fixture positioning precision, structural optimization, the clamping force is reasonableKeywords: positioning clamping time structure目 录1 引 言32 零件分析62.1 零件的作用62.2 零件的工艺分析63 毛培的选择63.1 确定毛培的类型、制造方法和尺寸及其公差73.2 定毛培的技术要求83.3 绘制连杆盖的毛坯简图8 3.4 加工余量、工序尺寸和公差的确定84 工艺规程设计104.1 定位基准的选择104.2 拟订工艺路线104.3 工艺方案的比较与分析125 切削用量和基本时间的确定 135.1 工序 2 切削用量和工时的确定 135.2 工序 4 切削用量和工时的确定 145.3 工序 9 切削用量和工时的确定 155.4 工序 10 切削用量和工时的确定 166 专用夹具设计166.1 夹具设计任务176.2 专用钻夹具设计176.3 专用铣夹具设计186.4 专用铣夹具设计18结论19致 谢20参考文献 21附件1 引言1.1 课题意义制造有一定尺寸大小和形状位置的零件产品就是所谓的机械制造业。通过机械制造业所生产的产品不仅在生活中可以方便人们使用，而且也可以在工业中为其他产业提供所需的零件装备。制造业的发展是一个国家国民经济的重要体现体现，更是一个民族的重要经济支柱。而在制造业中所必须的工具就是弓箭的夹具，夹具是现代工件加工过程中必不可少的一部分，随着制造业的发展夹具的作用也越来越重要，应用也越来越广泛。也正应为夹具的重要性，使得生产上对零件夹具的定位、夹紧及整体结构越来越重视。1.2 主要工作本文制定的工艺过程卡和工序卡是根据连杆体的零件图对加工工艺过程进行规划的，再根据零件的尺寸形状进行分析，选出合理的方案进行定位和夹紧，最后根据方案设计并画出夹具体的三维图。图 1 设计零件的三维模型图 2 零件图2 零件分析2.1 零件的作用机器的主要零件之一就是连杆体。通过螺栓可以把连杆的主要两个部位连接在一起,它的气体流动原理就是其大头孔和曲轴是相连的,通过活塞的连接作用把连杆的一段连接在一起,再而把作用于活塞的气体产生的挤压压力传输给曲轴,继而又受曲轴运动，从而使活塞运动，进而使汽缸中的气体发生压缩流动。2.2 零件的工艺分析由图 2 零件图可知，此零件的材料是 QT450-10，该材有较高的料塑性和韧性，具有一定的抗温度急性变和耐蚀性。且需要大批量生产。零件在加工时要注意：加工精度、面的平行度、粗糙度。连杆体在加工时要注意：20 mm 的孔，宽为 15 mm 的槽,相距尺寸为 37 mm 的凹槽.023.15.0 15.0mm 的倒角和内孔，左右两侧的螺纹孔,两侧面要保证 。 021.8 236.4并且在这些需要注意的部位之间还需要有一定的要求。连杆体的端面相对 mm 内孔中心的对称度公差为 0.3mm;宽为 15 mm 的槽相对连杆体中心021. 15.0的对称度公差为 0.2mm;20 mm 孔与 mm 内圆中心的连线相距为023.2.0885mm.20 mm 两孔与 mm 内圆的平行度公差为 0.2mm.这些部位的加023. 1.8工精度在加工过程中是需要非常重视的。3 毛培的选择3.1 毛坯类型的确定、制造方法、尺寸和公差 （l）.毛坯制造选用砂型铸造成形是因为零件材料为铸铁件,要求的年产量数量较大,这在一定程度上属大批量生产,而且该零件的尺寸不是很大,所以需要加工的表面不是很多，比较容易进行加工。（2）.零件毛培选为粗铸件是因为连杆盖零件比较特殊,该零件上端是一个20 的通孔，上端在通孔中间是一个 15cm 的槽，下端大端面是一个直径为81 的半圆，下面大端左右两侧分别有两个螺纹孔，大小为 M12，具体可见三维图。并且该零件在加工过程中加工工序比较少，那么需要利用的定位也就少了，这样在设计夹具时可以简单一些。而查机械制造技术基础课程设计指导教程这一表选用铸件尺寸公差等级为 CT11,加工余量等级按 H 级.铸件尺寸公差3.2 定毛坯的技术要求（1）.铸件需要进行特殊的工艺处理；（2）.铸件不可以出现有气孔、疏松等状态；（3）.铸件材料为 QT450-10.3.3 绘制毛坯图在连杆盖零件表面尺寸大小加上加工余量，继而绘出毛配,如图图 3 零件毛配图3.4 确定加工余量、工序尺寸以及公差的大小由下表和加工余量可得出机械加工余量 RAM表铸件的机械加工余量 RAM加工部位 加工工艺 加工余量/mm表面粗糙度R /ma粗铣 4.5大端端面精铣 1 1.6粗铣 3.6螺纹孔下端面 精铣 0.9 6.3钻螺纹孔 11.0螺纹孔 扩螺纹 孔 12.0大端侧面 粗铣 3.6半精铣 0.9 3.281 孔 粗镗 2.0半精镗 1.2精镗 0.75浮动镗 0.55 1.6上端内槽 粗铣 4.0精铣 0.5 1.620 孔 钻 18.0扩 19.8铰 20 1.64 工艺规程设计4.1 定位基准的选择工艺规程设计中需要人们着重注意的就是基面的选择，以此来确定基准，而基准又可分为粗基准和精基准，同样基准的选择也是非常重要的，也是需要遵循一些原则来进行选择。在基面得选择时不仅要精确、适合而且要使加工的工艺得到保证,生产效率得到有效促进，方便工人进行加工.不然,在加工工艺过程中会出现错误,更甚者,还会使大批加工零件惨遭损失,使工厂生产产生滞留，进而使生产无法正常进行，让工厂产生无法弥补的损失。所以我们在选择基面和确定基准是一定要小心和谨慎。（1）粗基准的选择.相对于零件整体加工,应尽可能把不加工表面选择为粗基准.然而相对于有几个不加工表面的工件来说,则应把与加工表面要求相对位置精度较高的不加工表面来作粗基准.所以根据以上提到的基准选择原则,现在选取 81 内孔左右两边的凸台的上表面作为粗基准,在小端尾部用 V 型块,限制6 个自由度,完全定位达到以后再进行车销.（2）精基准的选择.首先应该考虑四个原则：基准重合、基准统一、互为基准和自为基准.而如果设计基准和工序基准不在一个平面上是时,则需对尺寸大小重新计算，达到精确为止。4.2 拟订机械加工工艺路线制订工艺规程的总体布局即是工艺路线的拟订，其主要步骤包括：确定加工方法，划分加工阶段，决定工序的集中与分散，加工顺序的安排，以及安排热处理、检验和其他辅助工序。工艺路线的拟定不仅影响加工的质量和效率，而且影响到工人的劳动强度、设备投资、车间面积、生产成本等等。所以在拟定工艺路线时需要谨慎小心。1 、确定各表面的加工方法根据加工时的各种需要,我们选则以下加工方法：大端端面：粗铣精铣螺纹孔下端面：粗铣精铣螺纹孔：钻扩铰大端侧面：粗铣半精铣81 孔：粗镗精镗浮动镗刀块精镗小端凹槽：粗铣精铣20 孔：钻粗铰精铰21 圆槽：镗81 孔内的 R25 圆弧：镗2 拟订加工工艺路线（1)工艺路线方案 1工序 1 铸造毛坯。工序 2 大端侧面的粗铣,定位螺纹孔。工序 3 大端侧面的精铣,定位螺纹孔。工序 4 螺纹孔下端面的粗铣,定位大端端面。 工序 5 大端端面的精铣。工序 6 12 螺纹孔的钻和扩,定位大端端面。工序 7 小侧面的精铣,定位螺纹孔。工序 8 12 螺纹孔的铰,定位大端端面。工序 9 螺纹孔下端面的精铣,定位大端面。工序 10 81 孔的粗镗和倒角,定位大端面。工序 11 20 孔 钻和倒角,定位 81 孔。工序 12 铰 20 孔,以大端定位。工序 13 21 内槽的镗,定位 81 孔。工序 14 81 孔的半精镗,精镗,浮动镗刀块镗。工序 15 铰 20 孔,以大端定位。工序 16 上端凹槽的,定位 20 孔和大端侧面。(2)工艺路线方案 2工序 1 铸造毛坯。工序 2 大小端侧面的粗精铣,两面互为基准工序 3 大端端面的粗-精铣工序 4 20 孔的钻-扩-铰，定位大端端面工序 5 81 孔的粗镗和倒角,定位大端。工序 6 81 孔的半精镗,精镗,浮动镗刀块镗,以 20 孔定位钻工序 7 21 内槽的镗,以 81 孔定位。工序 8 12 螺纹孔的钻-扩-铰，以 20 孔和大端侧面定位工序 9 螺纹孔下端台阶面的粗精铣，以 20 孔 81 孔和侧面定位。工序 10 上端凹槽的粗、精铣,以 20 孔和大端侧面定位。4.3 工艺方案的比较与分析工艺路线方案一是按照工序分散的原则制定的,根据这种原则制作产品则会使工艺加工过程增多，使在生产过程中造成很大的麻烦，是加工时间大大增加，与工厂的生产理念相违背。这看似不是很严重的结果首先对于成批生产来说是不适合的，大大增加了生产时间；其次它会使生产效率大大下降，使工厂的效益最大化受到损害。工艺路线方案二是按照工序集中的原则设定的,它在克服了路线一的缺点的基础上,相对于粗基准选择来说更合理一点,即加工大端端面,这样则可以减少对后面的加工所带来的误差.使得加工出来的零件更加精确完美，直接的是工厂效益增加。所以经过最终分析,选用工艺路线 2.5 切削用量和基本工时的确立5.1 工序 2 切削用量和工时的确定本工序是，选用高速钢直齿三面刃铣刀粗铣大小端侧面,。铣刀直径,宽度 ,齿数md0mL0Z40（1） 确定每齿进给量 fz由 选用功率为 的铣床,中等的工艺系统刚性,加工铸铁选用细文 献 KW5.7齿盘铣刀,查得 。现取zfz/301zmfz/20.（2）确定铣刀的磨钝标准由 查得铣刀刀齿后刀面最大磨损量为 ,耐用度1文 献 25.0.min80T（3）切削速度和每分钟进给量的确定根据 中的公式计算：2文 献（5-vvpueyzxpmqafTdCV1）式中 , , , , , , ,53vC2.0vq1.vX4.0v3.vU1.0vP2.m, , , , ,min80Tp5zfz/2ae54z。 d2min/6.27V1043.9/ind （5-2）根据铣床主轴转速表,查 ,选择 ,2文 献 in/5.7r实际切削速度 0.39/Vms,工作台每分钟进给量为 180/minmznf。根据铣床主轴转速表,查文献 1 选择 则实际的每齿进给量为fmz/00.17/zfmz（4）基本时间根据 ,铣刀铣平面的时间为2文 献 12()/MzTlf (5-3)式中, , , ,ml50l31ml,s32in54.0182s6T总5.2工序 4切削用量和工时的确定（1）确定进给量 f用直柄麻花钻钻孔,钻头直径 ,HBS200,根据 , ,18d01文 献 75.06.f孔需要经过铰, ,根据 ,钻床的进给量取 。2/75./61.0f 文 献 zm/3（2） 确定切削速度 V查 , 则 。2文 献 min/35 in/639)18/(3510r根据 取 则实际速度 。文 献 4r m.0V钻孔基本时间的确定12()/nTlf （5-4）式中, , ,43l 7)(6.09)()2/(1 ctgkrDl 02l215min.T（3）确定切削速度 Vvmin/6.1957)3/12(V钻则 根据 取 实际速度 。5.2816.n文 献 in7r（4）基本时间的确定根据 2文 献(5-5)sllT43fn21式中 , 2)1(590)18.9()21()/(1 ctgdDlctgkr 4lsT5.3工序 9切削用量和工时的确定用高速钢直齿三面刃铣刀粗铣螺纹孔下台阶端面.铣刀直径 ,md20宽度 ,齿数 .ml1224z（1）确定每齿进给量 f用功率为 的铣床,并且工艺中的系统刚性为中等,查得kw5.7.现取 . zfz/30.zmfz/20.（2) 确定铣刀的磨钝标准查 得铣刀刀齿后到刀面最大磨损量为 ,耐用度2文 献 m25.0.min180T（3） 切削速度和每分钟进给量的确定 根据(5-1)计算：式中 , , , , , , ,5vc2.0vq1.vx4.0vy3.vu1.0vp2.min180T, , , , 。 8.1pazmfz/mea52zdin/6.7根据(5-2)计算： in/9.4310rdv根据铣床主轴转速表,查文献 2 得,实际切削速度 ,工作台每分钟进给量min/5.37rsmv/.0。i/180zf根据铣床主轴转速表,查 得 ,1文 献 in/5fz实际进给量为 。zfz/7. （4）基本时间根据 ,铣平面的时间为2文 献（5-Mz21flT6）式中 2,30,51ll sT32min54.05.4工序 10切削用量和工时的确定直齿三面刃铣刀粗铣上端槽.铣刀直径 ,宽度 ,齿数md20L10.24Z（1） 确定每齿进给量 zf用功率为 7.5KW 的铣床,工艺系统刚性为中等,查得 .zmfz /30.15.现取 。zmfz/20.（2）确定铣刀的磨钝标准由 查得铣刀刀齿后到刀面最大磨损量为 ,耐用度文 献 25.0.。in180T（3） 确定切削速度和每分钟进给量 根据(5-1)计算：式中 ， ， , , , ,53vC2.0vq1.vX4.0vy3.vU1.0vP2.m180TT, , , . 4pa.zf4ea2Zdmin/.V根据(5-2)计算：min/5.3810rdVn根据铣床主轴转速表,查 得 ,实际切削速度 ,文 献 i/.7smv/6.2310Zfnzm根据铣床主轴转速表,查 得 ,则每齿进给量为文 献 in/5。zmfz/17.0（4）基本时间根据 ,铣平面的工时为2文 献(5-7)MzflT21式中 , , , 43l81l2l 51min8.06 专用夹具设计6.1 夹具设计任务为了提高工人的劳动生产率，保证加工的质量，降低劳动的强度，而且连杆盖这个特殊零件是大批量生产，因此需设计专用夹具。一、对零件的机械加工工艺规程进行设计，二是对特定工序进行专用夹具设计。我的这次毕业设计的主要针对的是：20 孔的钻床设计，铣两侧面保证，铣槽保证 。20.364015.6.2 专用钻床设计1 定位方案本夹具主要是用来钻铰 20 孔的。以一侧面和 81 半圆孔作为这个钻床夹具的定位基准。定位方案采用平面、定位轴和活动 V 形块的组合，以夹具体底座上平面作为定位的平面。2 夹紧装置在 V 形块一起和定位的轴共同夹紧下。压块板的内螺纹和手柄的外纹啮合，可通过顺时针转动手柄让 V 形块慢慢的接近工件的位置，同时需要右侧的定位轴夹紧工件，在工件需要加工夹紧时。3 夹具与机床连接元件因为此钻床是主轴能够移动的，所以在加工时只需要把夹具固定在钻床可加工的的范围内，调整和移动钻床主轴就可以完成任务，这样定位元件就不需要在夹具体上另外设置，用钻套就可以充当定位连接元件。并且在设计 夹具时要设计座耳，方便固定夹具体，以防止夹具的不稳固，导致损坏加工工件。4 钻夹具三维图图 4.1 钻 20 孔夹具三维图图 4.2 钻孔夹具局部爆炸三维图 图 4.3 钻模板及钻套三维图图 4.5 钻夹具二维装配图6.3专用铣床设计1 定位方式本夹具主要用来铣大端两个侧面以保证 ，用限制 6 个方向的自由度20.364来稳固零件加工时不晃动，因此选择 V 形块和夹具体完成完全定位2 夹紧装置采用螺旋压板夹紧装置 图5.2二 维 装 配 图3 夹具与机床连接元件在铣床加工零件时，选用对刀块作为连接元件。其他参见夹具体装配图4 铣床夹具三维图图 5.1 铣侧面保证 43 夹具三维图图 5.3 铣夹具三维爆炸图6.4 专用铣床夹具1 定位方式本铣床夹具是为了铣槽以保证 ，并且用大端面定位侧面，用一个短015.销来定位 20 孔和一个菱形销定位 80 孔的定位方式来定位，再之后通过压板夹紧。2 夹紧装置在夹具体上用销来固定工件，为了让工件夹紧我们需要压动压板，并且还要旋紧螺母。工件完成后，为了方便无损坏的取出零件，我们需要旋松螺母，旋转压板一定角度，松开钻模板，这样就可以快速的取出工件。3 夹具与机床连接元件对于铣床加工时，选用对刀块作为定位元件。4 铣夹具三维图图 6.1 铣床夹具三维图图 6.2 二维图装配图图 6.3 铣床夹具爆炸三维图结论在这次通过对连杆盖进行工艺过程设计和夹具的设计中，我学习到了很多东西，可以说通过这次毕业设计我把大学四年的所有课程都进行了一次综合性的复习。让我更清楚的知道了零件的制造工艺和夹具设计。通过此次毕业设计，我们也对连杆盖这个零件有了很大的认识.我们可以得知该零件的实际尺寸、零件材料、公差要求、技术条件等。通过这些我们可以逆向推算出该零件的毛坯，因此我们可以根据毛坯编制该零件的加工工艺规程，从中选择合理而且比较经济的加工方案。根据加工方案和零件的加工要求，我们才可以选择相应的机床和刀具以及一些辅助性设备。在选择刀具时应该考虑到该零件的毛坯加工余量、毛坯的材料、零件的大小等。同时我也学习到，在把零件的工艺规程制定好以后，我们需要对零件的加工工序选择正确的定位方案和夹紧方案。而且在选择夹紧方案时，我们需要非常仔细，否则会使加工出来的零件产生变形或者报废。最后在这些都确定以后，我们需要选择与其配套的零部件和夹具体，最后完成装配夹具。而在此过程中让我熟悉并掌握了识图、辩图、运算等技巧。致谢四年的大学生活如白驹过隙，消逝在指尖，回首走过的这段岁月，心中倍感充实，当我写完这篇论文的时候，如释重负，感慨良多。本文的完成是在方梁菲老师的悉心指导下进行的，从毕业论文的选题到所选课题的研究和论证，再到本毕业论文的编写与修改，每一步都蕴含了方梁菲老师的细心指导与认真、详细、精确的解析。在朴实无华、宽以待人的方梁菲老师的谆谆教诲下，我在各