连杆盖铣两侧缺口夹具设计

-1-设计题目：设计某零件的机械加工工艺规程及指定工序的机床夹具（6000件/年）指定工序：连杆盖铣两侧缺口保证940-0.023mm设计内容：1零件毛坯图一张2机械加工工艺过程卡片一张3机械加工工序卡（某一指定工序，见指定工序）一张4夹具装配总图一张5夹具体零件图一张6课程设计说明书一份-2-序言41.零件的分析41.1计算生产纲领、确定生产类型41.2零件的工艺分析42.工艺规程设计62.1确定毛坯的制造形式62.2基面的选择62.3制定工艺路线72.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定102.5确定切削用量及基本工时143.专用夹具设计174.课程设计心得体会215.参考文献22-3-序言本次课程设计的目的在于：1.培养学生解决机械加工工艺问题的能力。通过课程设计，熟练运用机械制造技术基础课程中的基本理论以及在生产实习中学到的实践知识，正确地解决一个零件在加工中的定位、夹紧以及工艺路线安排、工艺尺寸的确定等问题，保证零件的加工质量，初步具备设计一个中等复杂程度零件的工艺规程的能力。2.提高结构设计能力。学生通过训练，能根据被加工零件的加工要求，选择高效、省力、经济合理而能保证加工质量的夹具，提高结构设计能力。3.培养学生熟悉并运用有关手册、规范、图表等技术资料的能力。4.进一步培养学生识图、制图、运算和编写技术文件等基本技能。通过本次课程设计，希望能对自己未来将从事的工作进行一次锻炼。此次课程设计对给定的零件图分析并进行工艺规程设计，其中考察了定位基准的选择，零件表面加工方法的选择，加工工艺路线的拟订及工序加工余量，工序尺寸，公差等相关知识，历时三周的设计加深了对所学知识的理解，有助于今后能够熟练地运用于工作中。设计过程中遇到一些疑问经过老师的悉心指导都得以解决，在此对老师表示忠心地感谢。不过由于能力有限，设计尚有许多不足之处，恳请老师给予指教。-4-1.零件的分析1.1计算生产纲领、确定生产类型此零件为连杆盖，由设计任务书要求，此零件要求可知该零件的生产纲领为6000件/年，结合生产实际，备用率a%和废品率b%分别取3%和0.5%，带入公式得：N=6000台/年x1件/台x（1+3%）x（1+0.5%）=6210.9件/年所以连杆盖的生产类型为为成批的大批生产类型。1.2零件的工艺分析此零件为连杆盖合件之二-连杆盖，连杆盖的视图完整，尺寸、公差及技术要求齐全。此零件形状结构较为简单，零件各表面的加工并不困难，但是基准孔81+0.0210mm以及小头孔要求表面粗糙度Ra1.6偏高。基本思路为先加工大头孔再以其为基准来加工小头孔。在小头孔中间的大的沟槽需要用R67mm刀具去加工，同样在加工大头孔内表面的沟槽时也要用特殊的R25mm的刀具去加工。此外还应该注意：1.该连杆盖为整体铸造成型，其外形可不在加工。铸件尺寸公差，铸件尺寸公差分为16级，由于是大批量生产，毛坯制造方法采用金属模铸造，由机械加工工艺简明手册查得，铸件尺寸公差等级为13级。2.连杆小头孔对A基准的平行度公差为0.01mm。3.大头孔两端的台阶面对B基准的对称度公差为0.3mm。4.小头孔中间的沟槽，对基准B的对称度为0.2mm。5.铸件毛坯需要经过人工时效处理。6.材料QT450-10。7.工序（12）采用2mm的锯片铣刀加工，也可以改为线切割加工，该道工序使的连杆大孔为一个不完整的半圆。若采用线切割可减小加工缺陷，但是采用铣刀可以节约加工时间。由于加工为大批量生产所以采用铣刀加工。8.连杆大小头孔平行度的检验，可采用穿入专用心轴，在平台上用等高的V型块支撑连杆大头孔心轴，测量大头孔心轴在最高位置时两端的差值，其差值一半即为平行度误差。-5-产品零件图-6-2.工艺规程设计2.1确定毛坯的制造形式在各类机械中，连杆盖为为传动件,由于其在工作时处于运动中，经常受冲击和高压载荷，要求具有一定的强度和韧性。该零件的材料选择QT450-10，零件的轮廓尺寸不大，形状不是很复杂，为大批量生产，从减少加工难度来说，经查机制工艺手册，毛坯采用铸造成型。因为零件形状并不复杂，虽为大批量生产，但为减小加工时的切削用量和提高生产效率，节约毛坯材料，毛坯形状可以与零件形状接近。即外形做成台阶形，内部孔铸造出。毛坯尺寸通过确定加工余量后决定。2.2基面的选择2.2.1定位基准的选择该零件是带孔的盘状零件，孔是其设计基准，为避免由于基准不重合而产生误差，应-选孔为定位基准，即选81+0.0210mm孔及一端面为加工精基准。由连杆盖有孔、沟槽等都需加工，而孔作为精基准应先加工，因此选外圆及一端面为粗基准。2.2.2零件表面加工方法的选择该零件的加工面有内孔、端面、小孔及槽等，材料为QT450-10。参考有关资料，其加工方法的选择如下毛坯的两端面应该互为基准加工，表面粗糙度为Ra3.2，需粗铣-半精铣。大头孔81+0.0210mm：内表面粗糙度为Ra1.6，需进行粗镗-精镗。小头孔20+0.0230：内表面粗糙度为Ra1.6，需进行扩-半精铰。大头孔内沟槽：表面粗糙度为Ra6.3，一次成型磨即可。切割面：表面粗糙度为Ra1.6，需精铣。两台阶面；底面为Ra6.3，侧面为Ra1.6，故采用粗铣台阶面后，对则面进行精铣并保证距离尺寸940-0.023mm，以及对称度0.3mmA。两个螺纹孔的加工：钻-铰孔。小头孔的大沟槽采用R67mm的成型铣刀去加工。大头孔内表面的沟槽采用R25的砂轮磨削。-7-小头孔里面的够槽用精细的镗刀加工。在将连杆盖毛坯从大头孔中间切开的时候采用2mm的锯片铣刀。2.3制定工艺路线连杆的加工工艺路线一般是先进行外形的加工，再进行孔、槽等加工。连杆的加工包括各侧面和端面的加工。按照先加工基准面及先粗后精的原则，连杆盖加工可按下面工艺路线进行。又因为此零件要求大批量生产，所以工序安排要求较集中。2.3.1工艺路线方案一：工序1：铸造毛坯。工序2：无损探伤，查是否有夹渣，气孔，疏松等缺陷：清理毛刺、飞边，涂漆。工序3：人工时效处理。工序4：划杆身中心线，以及大小头孔的中心线。工序5：按线加工，精铣连杆大小头两平面，互为基准（加工中多翻转几次）至尺寸43-0.20-0.36mm。工序6：重划大小头孔中心线，并选择一个面为基面。工序7：以基面、侧面和小头孔定位装夹工件，按照大头孔的中心线用锯片铣刀将连杆切开，并对连杆做好标记。工序8：以基面定位，按线找正，粗镗大小头孔，分别为780.05mm,170.05mm。工序9：以基面定位，按线找正，精镗大头孔到81+0.0210mm。并定其轴线为基准A。工序10：以大头孔、基面定位，借助侧面装夹工件，精镗小头孔至20+0.0230mm。并保证中心距为85+0.10mm，以及对基准A的平行度为0.01mm。工序11：磨大头孔内表面的沟槽砂轮R25mm，磨削深度2.5mm。车倒角1x45度工序12：以基面、连杆体侧面和分割面装夹工件，铣削两个台阶面，保证台阶面的距离为940-0.023mm，深度3.5+0.050mm，以及对基准A的对称度为0.3mm。钻两边的底孔10mm，保证中心距为1100.15。-8-工序13：由钳工铰孔2-M12-6H。工序14：以连杆分割面、基面定位装夹，铣削沟槽宽15+0.15+0.05mm，R67mm的盘形铣刀。对基准B的对称度为0.01mm。工序15：用微型铣刀铣内沟槽直径21+0.280mm，宽1.1+0.120mm，两沟槽距离37+0.150mm。工序16：车倒角0.5x45度。工序17：检查各个部分的尺寸和精度。2.3.2工艺路线方案二：工序1：铸造毛坯。工序2：无损探伤，查是否有夹渣，气孔，疏松等缺陷：清理毛刺、飞边，涂漆。工序3：人工时效处理。工序4：划杆身中心线，以及大小头孔的中心线。工序5：按线加工，精铣连杆大小头两平面，互为基准（加工中多翻转几次）至尺寸43-0.20-0.36mm。工序6：重划大小头孔中心线，并选择一个面为基面。工序7：以基面定位，按线找正，粗镗大小头孔，分别为780.05mm,170.05mm。工序8：以基面定位，按线找正，精镗大头孔到81+0.0210mm。并定其轴线为基准A。工序9：以大头孔、基面定位，借助侧面装夹工件，精镗小头孔至20+0.0230mm。并保证中心距为85+0.10mm，以及对基准A的平行度为0.01mm。工序10：磨大头孔内表面的沟槽砂轮R25mm，磨削深度2.5mm。车倒角1x45度工序11：以基面、侧面和小头孔定位装夹工件，按照大头孔的中心线用锯片铣刀将连杆切开，并对连杆做好标记。工序12：以基面、连杆体侧面和分割面装夹工件，铣削两个台阶面，保证台阶面的距离为940-0.023mm，深度3.5+0.050mm，以及对基准A的对称度为0.3mm。工序13：钻两边的底孔10mm，保证中心距为1100.15mm，然后由钳工铰孔2-M12-6H。-9-工序14：以连杆分割面、基面定位装夹，铣削沟槽宽15+0.15+0.05mm，使用R67mm的盘形铣刀。对基准B的对称度为0.01mm。工序15：用微型铣刀铣内沟槽直径21+0.280mm，宽1.1+0.120mm，两沟槽距离37+0.150mm，车倒角0.5x45度工序16：检查各个部分的尺寸和精度。2.3.3工艺方案的比较与分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先把一对铸件的毛坯分成两个独立的零件，在分别粗，精镗大圆和小孔；而方案二则与其相反，先加工81+0.0210mm的大孔，20+0.0230mm的小孔后在用铣刀分离两个零件。经比较可见，先分开零件再分别镗大孔，夹具体积小，结构简单，但难以确保孔的精度。先镗出大孔再将零件分开，有助于保证大孔的尺寸精度，而夹具体积较大，夹具体零件复杂。但从成本以及零件所要求的精度来说，方案二更为合理，因为其一次加工即能达到设计精度的零件，比起方案一来更可靠，故选方案二进行设计。2.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定2.4.1确定机械加工余量（1）铸件质量：零件表面无明显的裂纹等缺陷。（2）加工精度：零件除孔以外的各表面为一般加工精度。（3）机械加工余量。根据铸件质量、形状，以及各个加工部位的要求毛坯尺寸和余量如下。加工表面基本尺寸mm毛坯尺寸mm单边总加工余量mm小头孔直径20105大头孔直径81705.5零件厚度43451大头孔两端深度3.501.75铸造圆角R3-R5表：毛坯尺寸和余量-10-2.4.2工序设计1）选择加工设备与工艺装备。（1）选择机床。a.工序10、16、是车倒角。该零件外廓尺寸不大，选用CA6140卧式车床即可。b.工序05、12为粗铣铣、精铣。由于加工的零件轮廓尺寸不大，故宜在普通铣床就可以。选用立式铣床X5020B型铣床。c.工序07、08、09为粗镗、精镗。从加工要求及尺寸大小考虑，选用卧式镗床T611A。d.工序10是用50mm的砂轮去磨，需要组合夹具，用内圆磨床考虑到孔的大小用M2110内圆磨床。e.工序11因为要将连杆锯断，工件尺寸不是很大，用卧式铣床X6012。f.工序13钻孔考虑孔的尺寸等技术要求，采用立式钻床Z5125A。g.工序14考虑到加工位置和技术要求需要用卧式铣床X6012。h.工序15加工内沟槽，用微型镗刀加工，由于是回转体采用车床CA6140。（2）选择夹具。组合夹具和普通的三抓、四爪卡盘就可以。（3）选择刀具。在工序10需用到R25mm的砂轮。工序15需要刃口小于1.1mm的细小镗刀。（4）选择量具。本零件属于大批量生产，一般采用通用量具。选择量具的方法有两种：一是按计量器具的精确度选择；二是按计量器具的测量方法极限误差选择。a.各工序的量具见下表工序加工面尺寸尺寸公差量具05、10、14、15430.16分度值0.02，测量范围0150游标卡尺0778、170.05普通游标卡尺-11-b.选择加工槽所用量具。均可选用分度值0.02mm，测量范围0150mm游标卡尺进行测量。2）确定工序尺寸确定圆柱面的工序尺寸。查表可以得出该零件圆柱表面的工序加工余量、工序尺寸及公差、表面粗糙度见下表工序双边余量/mm工序尺寸及公差/mm表面粗糙度/加工表面粗半精精粗半精精粗半精精毛坯两侧面10.543.（+0.02-0.02）43（-0.20-0.36）6.33.2大头孔2.50.580（+0.05-0.05）81（+0.0210）6.31.6小头孔2.50.519.5（+0.05-0.05）20（+0.0230）6.31.6台阶侧面0.594（0-0.023）1.6台阶底面3.53.5（+0.050）6.3根据生产纲领和零件结构选择毛坯：零件毛坯材料选择为QT450-10,生产类型为大量生产，采用铸造毛坯。毛坯两侧面的加工余量：铸造件的机械加工余量查表机械加工工艺手册表2.35，其单边余量规定为：1mm08、09、12810.021分度值0.001，测量范围0150游标卡尺-12-精铣两侧面：参照机械加工工艺手册表2.339，其余量值规定为0.5mm铸造毛坯的基本尺寸为根据机械加工工艺手册表2.3-11,铸。m46123件尺寸公差等级选用CT7，再查表2.3-9可得铸件尺寸公差为。m0.1粗铣外圆根据机械制造工艺学表1-9，选得经济精度为IT12，再查互换性与技术测量表1-8和表1-10查的公差为-300零件基本尺寸为：43零件粗铣后的尺寸：462=44mm零件精铣后的尺寸：441=43mm精铣后的尺寸与零件图的尺寸相同：43mm大头孔的加工余量：铸造件的机械加工余量查表机械加工工艺手册表2.35，其单边余量规定为：2.5mm精车孔：参照机械加工工艺手册表2.343，其余量值规定为0.5mm铸造毛坯的基本尺寸为根据机械加工工艺手册表2.3-11,m701258铸件尺寸公差等级选用CT7，再查表2.3-9可得铸件尺寸公差为。m9.0粗车端面根据机械制造工艺学表1-9，选得经济精度为IT9，再查互换性与技术测量表1-8和表1-10查的公差为-100零件基本尺寸为：81mm毛坯的名义尺寸为：m7018粗车后的尺寸：07精车后的尺寸应与图纸要求尺寸相同：81mm小头孔的加工余量：铸造件的机械加工余量查表机械加工工艺手册表2.35，其单边余量规定为：2.5mm精车内孔：参照机械加工工艺手册表2.348，其余量值规定为m.0粗车内孔根据机械制造工艺学表1-9，选得经济精度为IT12，再查互换性与技术测量表1-8和表1-10查的公差为250m-13-零件基本尺寸为：20m毛坯的名义尺寸为：19所以工序尺寸为：粗车后的尺寸：01精车后的尺寸应与图纸要求尺寸相同：20mm台阶底面铣台端面：参照机械加工工艺手册第1卷表3.2-23。其余量值规定为，现取3.5mm。表3.2-27粗铣平面时厚度偏差取。m0.472m28.0精铣台阶面使其加工尺寸为m023.94零件基本尺寸：134mm钻孔：m10加工孔1/8_12管牙螺纹。毛坯为实心，不冲孔。g.确定铣小头沟槽的工序尺寸。精铣可达到要求，则该工序尺寸：槽宽15+0.15+0.05mm，槽深R67。粗铣时，为半精铣留有加工余量：槽宽双边余量为2mm，槽深余量为2mm。则粗铣的工序尺寸：槽宽为13mm，槽深为R65mm的圆。将以上结果填入机械加工工序卡内。-14-产品铸件毛坯图2.5确定切削用量及基本工时2.5.1工序5：精铣连杆大小头两平面机床：立式铣床X5020B型刀具：镶齿面铣刀d=80mm,D=22mm,L=1210齿铣削余量：Z=1mm.fz=1mm.60min/vr主轴转速10239()8snd切削工时：12,1,5.LL120.09in3mtnf2.5.2工序7：粗镗大小孔。机床：镗床611大孔单边余量为Z=4mm,，d=80mmmin/35vrf/5.04pam主轴转速为1098snr切削工时：12,4LL-15-12014.92min3*.5mLtnf小孔：Z=3.5mm,，d=20mmi/vrf/5.03.5pam主轴转速为109n2sr切削工时：1,4LmL120.in59*.mtnf2.5.3工序8：精镗大头孔到81+0.0210mm机床：镗床611单边余量为Z=1.5mm,，d=80mmmin/20vrf/5.01.5pam主轴转速为18snr切削工时：120,4LL121.6min8*.5mtnf2.5.4工序9：精镗小头孔到20+0.0230mm机床：镗床611单边余量为Z=1.5mm,，d=20mmmin/20vrf/5.01.5pam主轴转速为138snr切削工时：12,4LL20.min38*.5mtnf2.5.5工序10：磨削深度2.5mm机床：内圆磨床M2120车倒角1x45度-16-机床：卧式车床CA61402.5.6工序12：铣削两个台阶面,钻两边的底孔铣削两个台阶面:立式铣床X5020B型铣削余量：Z=3.5mm.fz=0.5mm.3.5pam40in/vr刀具：镶齿面铣刀d=80mm,D=22mm,L=1210齿主轴转速104019(/i)8svnrd切削工时：12,LmL1204.in59.mtnf钻两边的底孔:立式钻床Z5125A钻头直径,进给量取切削速度为所以钻床转13Drmf/2.0min)/(20v速计算切削工时，所in)/(6702rnwl5.031ll2以m.375.mt2.5.7工序14：铣削沟槽机床：卧式铣床X6012。铣削余量：Z=15mm.fz=0.5mm.3pam40in/vr刀具：镶齿面铣刀d=80mm,D=22mm,L=1210齿主轴转速1040159(/i)8svnrd切削工时：1,67Lm10.9in5mtnf2.5.8工序15：铣内沟槽机床：卧式铣床X6012。-17-铣削余量：Z=1.1mm.fz=0.5mm.1.pam40in/vr刀具：镶齿面铣刀d=80mm,D=22mm,L=1210齿主轴转速104059(/i)8svnrd切削工时：1,Lm10.4in59mtnf-18-3.专用夹具设计夹具是一种能够使工件按一定的技术要求准确定位和牢固夹紧的工艺装备，它广泛地运用于机械加工，检测和装配等整个工艺过程中。在现代化的机械和仪器的制造业中，提高加工精度和生产率，降低制造成本，一直都是生产厂家所追求的目标。正确地设计并合理的使用夹具，是保证加工质量和提高生产率，从而降低生产成本的重要技术环节之一。同时也扩大各种机床使用范围必不可少重要手段。【1】、设计任务此次设计主要分为两部分，一是对零件的机加工进行工艺规程设计，二是对工序进行专用夹具设计。本夹具主要作来铣连杆体和连杆盖分割面的台阶面底面，台阶底面与小头孔轴心线有尺寸精度要求，台阶底面与螺栓孔应有垂直度要求和台阶底面的平面度要求。由于本工序是粗加工，主要应考虑如何提高劳动生产率，降低劳动强度。【2】夹具方案分析2.1工件的定位方案分析由零件图可知，在铣台阶面之前，连杆的两个端面、小头孔及大头孔的两侧都已加工，且表面粗糙要求较高。为了使定位误差为零，按基准重合原则选大头孔与81连杆的端面为基准，但由于大头孔不完整，难以用来较好的定位，所以采用小头孔定位。因为大小孔轴向方向不影响台阶面铣削精度，所以此方向可以不定位，而20靠加紧机构固定，所以连杆盖以大小头孔及侧面的“两孔”定位，属于不完全定位，其中大头孔做成与削边销作用相同的定位板，以避免过定位。由于大头孔尺寸,没有相应的削边销，由于是大批量生产，所以可以自制一个81作用与削边销相同作用的“定位板”，如图6.1所示：-19-图6.1而小头孔用定孔芯轴定位，元件如图6.2所示：图6.22.2夹紧方案分析由于零件小，所以采用螺母压与压板，装卸工件方便、迅速。加紧机构用螺母与压块，如图6.3所示：图6.3-20-2.3夹具体设计夹具体的作用是将定位、夹具装置连接成一体，并能正确安装在机床上，加工时，能承受一部分切削力。夹具体图如图6.4：图6.4夹具体为铸造件，安装稳定，刚度好，但制造周期较长。4)切削力及夹紧力的计算切削力的计算：，由组合机床（表7-24）得：=1902.538P24.05a2.N夹紧力的计算：由机床夹具设计手册（表1-2-25）得：用扳手的六角螺母的夹紧力：M=,，,作用力：1Mm75.L140，夹紧力：NF70NWO5380由于夹紧力大于切削力，即本夹具可安全使用。定位误差的计算:由加工工序知，加工面为连杆的剖分台阶面。台阶底面对连接螺栓孔中心线应有垂直度要求；对剖分出来的台阶底面有一定的平面度要求。所以本工序的工序基准为小头孔中心线，其设计计算如下：（1）确定定位销中心与大头孔中心的距离及其公差。此公差取工件相应尺寸的平-21-