连杆体的机械加工工艺规程的编制

目 录目录1序言2第一章 课题简介3第二章 设计内容42.1 零件分析4第三章 制定加工工艺路线6第四章 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定9.第五章 确定切削用量及基本工时10.5.1 工序 III105.2 工序 IV135.3 工序 V135.4 工序 VI155.5 工序 VII165.6 工序 VIII175.7 工序 X195.8 工序 IX20第六章 夹具设计226.1 问题的提出226.2 定位误差分析246.3 夹具设计及操作简要说明25总结27参考文献28序言机械制造工艺及设备毕业设计是我们完成本专业教学计划的最后一个极为重要的实践性教学环节，是使我们综合运用所学过的基本课程，基本知识与基本技能去解决专业范围内的工程技术问题而进行的一次基本训练 。我们在完成毕业设计的同时，也培养了我们正确使用技术资料，国家标准，有关手册，图册等工具书，进行设计计算，数据处理，编写技术文件等方面的工作能力，也为我们以后的工作打下坚实的基础，所以我们要认真对待这次综合能力运用的机会！第一章 课题简介本零件主要用于连接和传递动力的场合，它要求的精度较高。其原始资料如下：零件材料： 45 钢技术要求： 连杆体应经调质处理，硬度为 217293HB生产批量： 大批量生产零件数据： 见零件图第二章 设计内容2.1 零件分析2.1.1 零件的作用本零件的作用是用来连接和传递运动和动力的，且精度要求较高。2.1.2 零件的工艺分析由零件图可知，主要加工表面有：（1）.尺寸 55 上表面 （2）.尺寸 27 左表面（3）.38 的前后表面（4）.70 的半圆孔（5）.基准面 1（6）.基准面 2（7）.基准面 3各表面的相互位置精度要求有：（1）.孔 210.2 对尺寸 55 上表面的垂直度公差为0.05；（2）.70 的同轴度公差为 0.005；（3）.连杆体应该经过调质处理，硬度为 217293HB；由上述可知，各加工表面以尺寸 55 上表面、38 前后表面为主，有较高的尺寸精度和较高的相互位置尺寸精度要求，因此，拟订 55 上表面、38 前后表面为主的工艺方案。为了保证各表面的相对位置精度要求，应以基准 1、基准 2、基准 3 为定位基准，便于实现基准重合和基准统一。2.1.3 零件毛坯的选择零件材料为 45 钢，考虑到零件的经济性和综合性能要求，可选择铸件，可以保证加工精度要求。2.1.4 零件的定位基准面的选择基准面的选择是工艺规程设计中重要的工作之一，基准面选择的正确与否，可以使加工质量得到保证，使生产力得到提高，否则，不但加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件的大批量报废，使生产无法正常进行。（1）.粗基准的选择粗基准的选择要保证粗基准定位所加工出的精基准有较高的精度，通过精基准定位使后续各被加工表面具有较高的均匀的加工余量，并与非加工表面保持应有的相对位置精度。在确定粗基准时，要保证相对位置精度要求和加工表面余量合理分配原则，在本零件中，先以基准面 2 为粗基准，加工18 圆，然后加工 20 的表面，以18 的孔和基准面 1 来加工70 的上表面；在加工70 的上表面时，要保证其表面的 45 度要求，在以此基础上，加工70 的半圆孔，要注意70 的同轴度公差要求，要保证足够的加工余量，然后对 R13 进行粗加工，在70 的表面上钻俩个孔2-10.2，要保证两孔的轴线与70 的上表面的垂直度。（2）.精基准的选择选择精基准应考虑的主要问题是保证加工精度要求，特别是加工表面的相互位置精度要求，以及实现装夹的方便、可靠、准确，要考虑到基准重合原则，基准统一原则，互为基准原则，自为基准原则，保证工件定位准确，夹紧可靠，操作方便的原则。在本零件中，我选择了基准面 2 作为精基准，以粗糙度要求为 12.5 来加工18的孔，在镗18 孔的时候，要保证其加工精度要求，然后以18 孔来加工 55 上表面，55 上表面是精度要求较高的表面，其粗糙度值为 0.8um，为了保证 55 上表面的精度，用铣刀对 55 上表面进行铣削加工；尺寸 38 的前后表面加工要求较高，粗糙度值为0.8um，也需要进行铣削加工；在对孔10.2 进行第二次加工时，要保证10.2 的轴线与 55 上表面的垂直度公差为0.05um，同时，也需要注意的是，在加工70 的半圆孔时，要注意同轴度公差为 0.05um，同时也需要对基准面 1 进行加工，但要求精度不高，在加工尺寸 38 前后表面时，其宽度在 38.1538.25 之间，在70 的半圆上，有一个小槽，在加工70 时，也需要加工这个小槽，这样加工是为了便于实现基准重合和基准统一，从而保证了零件的加工质量，并使夹具的设计和制造简化！第三章 制定加工工艺路线拟订零件的加工路线是制定工艺规程的总体布局，主要任务是选择各表面的加工方法，及定位基准，确定加工顺序，各工序采用的机床设备和工艺装备等。该零件是大批量生产，可以采用机床配以专用夹具，并适当配置专用机床进行加工，工序以分散为主，某些工序可以适当集中应划分加工阶段，将粗加工和精加工分开；刀具和量具的选择可以专用的与适用的相结合，根据以上分析，初步拟订的工艺路线方案（一）如下：工序 铸 调质热处理 铣 20 的端面 钻，精镗18 的孔 粗铣 55 上表面 铣基准面 1 钻 2-10.2 的孔 镗 2-10.2 的 孔 粗铣 38 前后表面 精铣 55 上表面和 38 前后表面 镗70 的半圆和半圆上的小槽 检查该方案符合分散原则，能将零件按照图纸的技术要求加工出来，但经过仔细分析，该方案需要改进，拟订工艺路线方案（二）如下：工序 铸 调质热处理 钻18 孔 扩18 孔 铣 20 的平面 铣 55 上表面和 38 的前后表面 磨 55 上表面和 38 的前后表面 粗铣70 的半圆和小槽，倒角 精铣70 的半圆和小槽，倒角 钻 2-10.2 的 孔 镗 2-10.2 的 孔 检查两种工艺路线的比较：上述的两种加工工艺路线特点在于：第一种，由于工序分散加工比较繁琐，但是步骤紧凑； 第二种，由于在 55 上表面和 38 的前后表面的精度用铣刀未必能够达到，在第二种方案中添加了磨这道工序，可以使零件的加工质量得到有效的保证。根据以上两种工艺路线方案的分析比较，可以从两个工艺路线方案中，结合成为一个较为合理的工艺路线方案，其具体工艺路线如下：工序 铸 调质热处理 钻.扩.镗18 的孔 铣 20 的平面 精铣 55 上表面和 38 的前后表面 钻 2-10.02 的孔 镗 2-10.02 的孔 磨 55 上表面和 38 的前后表面 粗铣70 的半圆 精铣70 的半圆 检查第四章 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸的确定连杆体零件的材料是 45 钢，硬度为 217293HB，为大批量生产，所以采用铸造的形式。根据上述原始资料及加工工艺，分别确定各加工表面机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸如下：1 内孔18 的加工钻孔17扩孔17.85镗孔182Z=1.5mm 2 尺寸 55 上表面和 38 的前后表面的加工(1).按照,取加工精度后,铸件复杂系数 S3,则三个表面的单边余量为 2.03.0mm，取 Z=2.0mm，铸件的公差按工艺手册 ，材质系数取M1，复杂系数为 Sn1，则铸件的上偏差为+1.3mm，下偏差为-0.7。(2).磨削余量：单边 0.2mm，磨削的公差既零件的公差，为-0.1mm(3).铣削余量：铣削的公称余量（单边）为Z=2.0-0.2=1.8mm铣削公差: 现规定本工序的加工精度为 IT11 级,因此,可知本工序的公差为-0.2mm。由于毛坯及以后各道工序的加工都有加工公差，因此，所规定的 加工余量其实是其名义上的加工余量，实际上，加工余量有最大加工余量及最小加工余量之分。3 .210.2 的加工毛坯为实心，不冲出孔，参照工艺手册 ，来确定加工余量的分配：（1） .钻孔9.8（2） .镗孔10.2第五章 确定切削用量及基本工时5.1 工序 钻.扩.镗18 的孔5.1.1 钻18 的孔根据有关资料介绍，利用钻头进行扩孔时，其进给量与切削速度，与钻同样尺寸的实心孔时的进给量，与切削速度之间的关系为：f=(1.2-1.8)f 钻V=(12-13)V 钻式中:f 钻 V 钻加工实心孔时的切削用量现已知，f 钻=0.56mm/r（切削手册 ）v 钻=19.25mm/min（切削手册 ）并f=1.35 f 钻=1.35*0.56=0.76 mm/r 按机床选取f=0.76 mm/rv=0.4 v 钻=0.4*19.25 mm/r=7.7 mm/minns=1000v/3.14D=1000*7.7/3.14*41=59r/min按机床选取nw=58 r/min所以实际切削速度为：V=3.14*41*58/1000=7.47m/min切削工时：l1=7mm l2=2 mm l=150 mm t=150+7+2/0.76*59=3.55 min5.1.2 扩18 孔根据,查得扩孔扩18 孔时的进给量,并根据机床规格选f=1.24mm/r扩孔时的切削速度，根据其他有关资料，确定为：V=0.4 v 钻其中 v 钻为用钻头钻同样的尺寸实心孔时的切削速度故V=0.4*19.25=7.7r/minn=1000*7.7/3.14*43 =57r/min按机床选取：nw=58 r/min切削工时：l1=3mm l2=1.5 mmt=150+3+1.5/58*1.24=2.14min5.1.3 镗18 的孔 机床： CA6140夹具： 专用夹具刀具： 镗刀量具： 塞规切削用量：ap=18-17.5/2=0.25mmf=0.2mm/rVs=15m/minns=1000*15/3.14*18=265r/min根据机床选取：n=270r/minv=3.14*18*450/1000=25.4m/min切削工时：L=l+l1+l2=55mm T1=55/0.2*450=0.6min5.2 工序 铣 20 的平面 fz=0.08mm/齿切削速度：参考有关手册，确定：V=0.45m/s=27m/min采用高速刚镶齿三面刃铣刀dw=225mm 齿数 Z=20 则ns=1000V/3.14 dw =1000*27/3.14*225=38r/min现采用 X63 卧式铣床，根据使用说明书取nw=37.5r/min故实际切削速度为：V=3.14 dw nw/1000=3.14*225*37.5/1000=26.5m/min当 nw=37.5r/min 时，工作台的每分钟进给量 fw 应为：fw=fzz/ nw=0.08*20*37.5=60mm/min5.3 工序 精铣 55 上表面和 38 的前后表面 在精铣 55 上表面和 38 的前后表面时，需要保证尺寸 38。所以选 fz=0.05mm/齿(参考切削手册 )切削速度：V=0.65m/s=39m/min(参考切削手册 )采用高速钢镶齿三面刃铣刀dw=225mm 齿数 Z=20 则ns=1000V/3.14 dw =1000*39/3.14*225=55.2 r/min现采用 X63 卧式铣床，根据使用说明书取nw=56r/min故实际切削速度为：V=3.14 dw nw/1000=3.14*225*56/1000=39.564m/min当 nw=56r/min 时，工作台的每分钟进给量 fw 应为：fm=fzz/ nw=0.08*20*56=56mm/min查资料：刚好有 fm=56mm/min，故选用该值。切削工时：由于是精铣，整个铣刀要铣过整个工件，利用作图法，可得出铣刀的行程：L=l+l1+l2=105mm则机动工时为：tm= l+l1+l2 /fm=105/56=1.875min5.4 工序 钻 2-10.02 的孔在钻10.2 时，应保证两孔的中心距和与70 的垂直度。确定进给量 f：根据切削手册表 2.7，当钢的刚度800Mpa d0=10.2 时f=0.390.47mm/r由于本零件在加工70.2 时，孔属于低刚度零件故进给量*系数 0.75则f=(0.390.47)*0.75=0.290.35mm/r根据双轴钻床说明书取f=0.25mm/r切削速度：V=1.8m/min 所以ns=1000V/3.14 dw=1000*18/3.14*25=229r/min根据机床说明书取nw=195r/min 故实际切削速度为：V=3.14 dw nw/1000=3.14*225*195/1000=137.76m/min切削工时：L=l+l1+l2=45mmTm1= l+l1+l2 /fnw =45/195*0.25=0.92min5.5 工序 镗 2-10.02 的孔在镗 210.2 孔时，要保证 210.2 孔的粗糙度为 6.3um。选用机床： T740 金刚镗床单边余量： Z=0.1mm，一次镗去余量 0.1mm进给量： f=0.1mm/r根据有关手册，确定镗床的切削速度为： V=1000m/min则nw=1000V/3.14D =1000*100/3.14*10.2=3122.268r/min由于 T740 镗床主轴转速为无级调速，故以上转速可以作为加工时的使用的转速。切削工时：当加工一个孔时l1=15mm l2=5mm l=25mm t=25+15+5/3122*0.1=0.14min所以加工两个孔时的机动时间为：t=0.14*2=0.28min5.6 工序 粗铣70 的半圆fz=0.08mm/齿（参考切削手册表 3-3）切削速度：参考有关手册来确定： V=0.45m/s=27m/min采用高速钢镶齿三面刃铣刀 dw=225mm 齿数 z=20 则ns=1000V/3.14 dw =1000*27/3.14*225=38r/min现采用 X63 卧式铣床，根据使用说明书取 nw=37.5r/min故实际切削速度为：V=3.14 dw nw/1000=3.14*225*37.5/1000=26.5m/min当 nw=37.5r/min 时，工作台的每分钟进给量 fw 应为：fw=fzz nw=0.08*20*37.5=60mm/min查资料：刚好有 fm=60mm/min，故选用该值。 切削工时：由于是粗铣，整个铣刀不要铣过整个工件，利用作图法，可得出铣刀的行程：L=l+l1+l2=105mm则机动工时为：tm= l+l1+l2 /fm=105/60=1.875min 5.7 工序 磨 55 上表面和 38 的前后表面在加工此程序时，要保证 38 的尺寸。5.7.1 选择砂轮：见工艺手册第三章中磨料的选择表，结果为：WA46KV6P350*40*127其含义为：砂轮磨料为白刚玉，粒度为 46 号，硬度为中软 1 级，陶瓷结合剂，6 号组织，平型砂轮，其尺寸为：350*40*127（D*B*d）5.7.2 切削用量的选择砂轮的转速 n 砂=1500r/min(见机床说明书) V 砂=27.5m/s轴向进给量：fa= 0.5B=20mm（双行程）工件速度：vw= 10m/min径向进给量：fr=0.015mm/双行程5.7.3 切削工时：当加工 1 个表面时： t1=2L62bk/1000v fa fr(见工艺手册表 6.2-8)式中L加工长度 96mmB加工宽度 38mmZ单面加工余量 0.2mmK系数 1.10V工作台移动速度 m/minfa工作台往返一次砂轮轴向进给量 mmfr工作台往返一次砂轮径向进给量 mm所以t1 =2*96*38*1.1/1000*10*20*0.015=2.67min当加工两个端面时tm=2.67*2=5.34min 5.8 工序 精铣70 的半圆在精铣70 的半圆时，要保证与 2-10.2 的孔的轴线的垂直度，保证其公差带要求。在所选的铣刀为立铣刀，有 34 个刀齿组成。根据切削手册表 3-3：fz=0.05m/齿切削速度：参考有关资料，确定V=0.56m/s=33.6m/minDw225mmZ=4则ns=1000V/3.14 dw =1000*33.6/3.14*225=47.5r/min现采用 X63 卧式铣床，根据使用说明书取 nw=47r/min故实际切削速度为：V=3.14 dw nw/1000=3.14*225*47/1000=32.2m/min当 nw=37.5r/min 时，工作台的每分钟进给量 fw 应为：fw=fzz nw=0.05*4*47=9.4mm/min切削工时tm= l+l1+l2 /fm=70/9.4=7.44min第六章 夹具设计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。经讨论，决定将设计第道工序钻 2-10.2 的钻床夹具，本夹具将用于双轴钻床。6.1 问题的提出本夹具主要用于 2-10.2 孔，70 半圆孔对于两个孔2-10.2 都有一定的技术要求，但在加工本工序时，两孔尚未加工，而且这两个端面在工序时还要进行加工，因此，在本工序加工时，主要应该考虑如何提高生产率，降低劳动强度，而精度则不是问题。6.1.1 夹具的设计1 .定位基准的选择由零件图可知，70 对 2-10.2 有垂直度要求，其设计基准为 2-10.2 的中心线，为了使定位误差为零，应该选择以两个10.2 的孔为定位的自动定心夹具，但这种自动定心夹具在结构上过于复杂，因此，这这是只选用10.2 两孔为主要定位基面。为了提高加工效率，为了缩短辅助时间，准备用气动夹紧。2 .切削力及夹紧力的计算刀具： 采用硬质合金钻头F=CfapXFfzaeUYfz/d0qfnWf（见切削手册表 3-28）其中 Cf=650Ap=3.1mmXF=1.0fz=0.08mmd0=225mm Wf=0Ae=40（在加工面上测量近似值）Uf=0.86Qf=0.86Z=20Yf=0.72所以F=650*3.1*0.08*40*20/225=1456N在计算切削力时，必须把安全系数考虑在内。安全系数 K=K1*K2*K3*K4其中K1： 基本安全系数 1.5K2： 加工安全系数 1.1K3： 刀具钝化系数 1.1K4： 断续切削系数 1.1所以F=KFH=1.5*1.1*1.1*1.1*1456= 2906.904N选用汽缸斜锲加紧机构，锲角 a=10，其结构形式选用型，则扩力比 I=3.42,故由汽缸产生的实际夹紧力为：N 汽=3900i=39003.42=13338N此时 N 汽所需要 5813.808N 的夹紧力，故本来夹具可安全工作。6.2 定位误差分析6.2.1 定位元件尺寸及公差的确定夹具的主要定位元件为 10.2 两孔，该定位 10.2 两孔的尺寸与公差规定为本零件在工作时应该有的公差。（1） 计算 70 +00.019的孔外端面铣加工后与两孔 210.2 的最大垂直度误差。零件两孔与 70 +00.019的最大间隙为max=+0.019-0=0.019mm当定位孔的共度取 100mm 时，则上述间隙引起的最大倾角为 0.019/100，此即为由于定位而引起的 70 +00.019 的半圆端对两孔中心线而不起最大垂直度误差。由70 +00.019 孔要进行精加工，故上述垂直度误差可以允许。6.3 夹具设计及