连杆加工工艺及夹具设计说明书 精品.doc

设计题目：连杆加工工艺及夹具设计绪论一、连杆的结构特点连杆是发动机的主要零件之一，它连接活塞和曲轴，把作用于活塞顶面的膨胀气体的压力传给曲轴；将活塞的往复运动变为曲柄的旋转运动，又受到曲轴的驱动而带动活塞压缩缩气缸中的气体。因此，连杆在工作中承受着呈周期交变的压缩、拉伸及弯曲应力，这些交变载荷具有很大的冲击特性。发动机正常工作时，连杆大头约以3000r/min的转速旋转，线速度达10m/s，所以连杆在工作时，形成巨大的离心力。由于连杆横向窜动和形位误差引起连杆受压时产生弯曲，是连杆很容易断裂，断裂是连杆的主要损伤形式。 连杆由连杆体及连杆盖两部分组成。连杆体及连杆盖上的大头孔用螺栓和螺母与曲轴装在一起。为了减少磨损和便于维修，连杆的大头孔内装有薄壁金属轴瓦。轴瓦有钢质的底，底的内表面浇有一层耐磨巴氏合金。连杆小头用活塞销与活塞连接。小头孔内压入青铜衬套，以减少小头孔与活塞销的磨损，同时便于在磨损后进行修理和更换。连杆属于典型的“杂件”类零件，不但精度要求高，形状复杂，制造难度大，而且批量大，直接影响发动机质量，本篇详细介绍了其加工方法的拟订和确立，并对加工中镗连杆总成体大头孔所采用专用立式镗床夹具进行设计。从工艺与专用夹具的方向进行了一定的探讨。随着科学技术的发展，各料、新工艺和新技术不断涌现，机械制造工艺正向高质量、高生产率和低成本方向发展。电火花、电解、超声波、种新材激光、电子束和离子束加工等工艺的出现，已突破传统的依靠机械能、切削力进行切削加工的范畴，可以加工各种难加工材料、复杂的型面和某些具有特殊要求的零件。近年发展起来的以计算机为行动中心，完成加工、装卸、运输、管理的柔性制造系统，具有监视、诊断、修复、自动转位加工产品的功能，使多品种、中小批量生产实现了加工自动化，大大促进了自动化的进程，尤其是将计算机辅助设计与制造结合起来而形成的计算机集成制造系统，是加工自动化向智能化方向发展的又一关键性技术，并进一步朝着网络化、集成化和智能化的方向发展。工艺装备的设计、制造、使用和管理，体现着一个企业的工艺技术水平，夹具设计与制造又是制造环境中的生产准备周期时间和加工成本的重要因素，工装设计水平的高低，很大程度上反映出企业制造能力的高低。夹具设计与制造是机电产品设计与制造的一项重要步骤，传统的夹具设计制造时需大量的工时消耗和金属材料的消耗。目前，基于特征参数化技术已在机电产品设计与制造的各个阶段得到广泛的应用，夹具设计也必须向标准化、系统化、参数化方向发展。而且，为了适应我国加入WTO后机电产品的创新能力和尽快实现机电产品设计制造的全程仿真，快速组合夹具的发展正是适应了这种要求。 夹具是机械加工不可缺少的部件，在机床技术向高速、高效、精密、复合、智能、环保方向发展的带动下，夹具技术正朝着高精、高效、模块、组合、通用、经济方向发展。二、本次设计的内容本设计主要是针对连杆加工工艺及镗床夹具的设计。机械加工工艺规程一般包括以下内容：工件加工的工艺路线、各工序的具体内容及所用的设备和工艺装备、工件的检验项目及检验方法、切削用量、时间定额等。夹具设计是工艺设计中的重要部分，夹具设计的合理与否，直接影响到被加工零件的加工精度等参数。在设计中，设计的主要思路是用工件以已加工端面为定位基准，工件以气动夹紧，这样设计主要是为了解决了手动夹紧时夹紧力不一致、误差大、精度低、工人劳动强度大等缺点；气动夹紧采用空气作为动力源，资源丰富并且干净、清洁，对周围环境没有污染；不足是噪音比较大。第一篇 连杆工艺规程设计第一章 连杆的技术要求第一节：连杆的结构分析 该连杆为发动机上的重要组成部分之一，其大头孔和曲轴连接，小头孔通过活塞销和活塞连接，将作用于活塞的力传给曲轴，又受曲轴驱动而带动活塞。因此该连杆器将受到压缩压力，纵向弯曲应力和拉应力，故要求此连杆有较轻的重量、较高的强度，同时大小头孔还有较高的耐磨性和互换性。该连杆由连杆体和连杆盖两部分组成，由螺栓连接，小头孔装有衬套提高耐磨性和互换性。第二节：连杆的精度要求 连杆的作用是把活塞和曲轴联接起来，使活塞的往复直线运动变为曲柄的回转运动，以输出动力，同时又压缩汽缸内气体。因此，连杆的加工精度将直接影响柴油机的性能。反映连杆精度的参数主要有一下几个：1.2.1 大、小头孔的尺寸精度、形状精度 为了使大头孔与轴瓦及曲轴、小头孔与活塞销能密切配合，减少冲击的不良影响和便于传热。大头孔公差等级为IT6，表面粗糙度Ra应不大于0.8m；大头孔的尺寸公差为0.015 mm，圆柱度公差为0.008mm。同样小头孔公差等级为IT6，表面粗糙度Ra应不大于0.8m，小头孔尺寸公差公差为0.023 mm圆柱度公差为0.012mm。1.2.2 大、小头孔轴心线在两个互相垂直方向的平行度 两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度误差会使活塞在汽缸中倾斜，从而造成汽缸壁磨损不均匀，同时使曲轴的连杆轴颈产生边缘磨损，所以两孔轴心线在连杆轴线方向的平行度公差较小；而两孔轴心线在垂直于连杆轴线方向的平行度误差对不均匀磨损影响较小，因而其公差值较大。两孔轴心线在连杆的轴线方向的平行度在100 mm长度上公差为0.03 mm；在垂直与连杆轴心线方向的平行度在100 mm长度上公差为0.06 mm。1.2.3 大、小头孔中心距 大小头孔的中心距影响到汽缸的压缩比，即影响到发动机的效率，所以规定了比较高的要求：2600.05 mm。1.2.4 连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度 连杆大头孔两端面对大头孔中心线的垂直度，影响到轴瓦的安装和磨损，甚至引起烧伤；所以对它也提出了一定的要求：规定其垂直度公差等级应不低于IT9（大头孔两端面对大头孔的轴心线的垂直度在100 mm长度上公差为0.05mm）。1.2.5 大、小头孔两端面的技术要求 大头两端面的尺寸公差等级为IT9，表面粗糙度Ra不大于1.6m, 小头两端面的尺寸公差等级为IT10，表面粗糙度Ra不大于1.6m。这是因为连杆大头两端面与曲轴连杆轴颈两轴肩端面间有配合要求，而连杆小头两端面与活塞销孔座内档之间没有配合要求。1.2.6螺栓孔的技术要求 在前面已经说过，连杆在工作过程中受到急剧的动载荷的作用。这一动载荷又传递到连杆体和连杆盖的两个螺栓及螺母上。因此除了对螺栓及螺母要提出高的技术要求外，对于安装这两个动力螺栓孔及端面也提出了一定的要求。规定：螺栓孔配合段按IT8级公差等级和表面粗糙度Ra应不大于1.6m加工；两螺栓孔与螺纹孔同轴度公差为R0.015mm。1.2.7对口面的技术要求在连杆受动载荷时，对口面的歪斜使连杆盖及连杆体沿着剖分面产生相对错位，影响到曲轴的连杆轴颈和轴瓦结合不良，从而产生不均匀磨损。结合面的平行度将影响到连杆体、连杆盖和垫片贴合的紧密程度，因而也影响到螺栓的受力情况和曲轴、轴瓦的磨损。对于本连杆，要求结合面的平面度的公差为0.015 mm。第二章 连杆毛坯的确定第一节：毛坯材料的确定连杆在工作中承受多向交变载荷的作用，要求具有很高的强度。因此，连杆材料一般采用高强度碳钢和合金钢；如45钢、55钢、40Cr、40CrMnB等。近年来也有采用球墨铸铁的，粉末冶金零件的尺寸精度高，材料损耗少，成本低。随着粉末冶金锻造工艺的出现和应用，使粉末冶金件的密度和强度大为提高。因此，采用粉末冶金的办法制造连杆是一个很有发展前途的制造方法。这里根据现有条件选择球墨铸铁毛坯。第2节 ：毛坯尺寸的确定根据机械制造工艺设计手册第一章内容，选取铸造毛坯的精度等级为IT12.具体个加工面的余量如下：大小头两端面单边余量：4mm大头孔单边余量：1.5mm小头孔单边余量：1.5mm大头螺栓座面余量：2mm切断余量：5mm最终确定的毛坯尺寸见附图：LGMPT-00-01第三章 工艺路线分析第一节：定位基准和定位方案 连杆外形较复杂而刚性较差，它的技术要求很高，恰当地选择加工中的定位基准是能否保证连杆技术要求的重要问题之一。定位基准的选择主要注意以下几点：（1）选择粗基准时，主要考虑两个问题：一是保证加工面与不加工面之间的相互位置精度要求；二是合理分配各加工面的加工余量。（2）精基准的选择应从保证零件加工精度出发，同时考虑装夹方便、夹具结构简单。选择精基准一般应考虑如下原则：1“基准重合”原则。2“基准统一”原则 3“自为基准”原则。4“互为基准”原则。5精基准选择应保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便。在连杆的实际加工过程中，一般都对连杆进行完全定位，即按六点定位原理来限制连杆的六个自由度。多数情况下，选用连杆的大、小头端面作为主要定位基准，使零件的支撑面积大、定位稳定、装夹方便。同时选择小头孔和大头连杆体的外侧面作为定为基准，从而限制了连杆的六个自由度。选用连杆端面和小头孔作为定位基准，不仅便于在加工过程中实现基准统一，更重要的是保证连杆的重要技术要求，在加工过程中实现基准重合，减小定位误差。对于一些要求高或加工中不易保证的技术要求，在精加工时也可以采用自为基准的原则进行加工，或采用互为基准的原则进行加工，由机床精度直接保证。在安排连杆加工工艺时，定位方案如下：以毛坯大小头的一端面作为粗基准，加工出两端面作为精基准，以小头外圆为粗基准加工出小头孔作为精基准；再以此为精基准加工出大头侧面作为工艺基准。加工两端面时以另一端面为基准定位，加工小头孔时以小头孔自为基准定位，加工大头孔时以小头孔和端面为基准定位，加工结合面时以小头孔和端面为基准定位，加工螺栓孔时以一端面和结合面以及大头侧面为基准定位。第2节 ：工序安排本连杆毛坯采用的是铸造件，余量较大，切削时产生的切削力以及需要的加紧力都较大，会导致工件变形，增大误差。由于连杆属于典型的复杂类零件，刚性较差，但精度要求又较高因此在工序安排时注意每次加工的余量不能太大。因此在工序安排时应尽量采取少量多次的措施，减小每次加工的余量，以尽量减小因切削力而引起的工件变性。在连杆各个主要加工面的工序安排时可以分为一下几步：（1） 大小头两端面：粗铣、精铣、磨削（2） 小头孔：扩孔、粗镗、半精镗、精镗（3） 大头孔：扩孔、粗镗、半精镗、精镗（4） 结合面：铣开、粗铣、精铣、磨削 另外还要注意，在切削加工过程中应适当安排热处理工序，以减小工件因切削加工产生的残余应力而导致的工件变形，进而导致加工误差的增大。第3节 ：方案分析比较结合以上分析，可以初步拟定出以下两种工艺路线：方案一： 粗铣大小头平面-扩小头孔-铣大头两侧面-扩大头孔-切断-锪大头螺栓座面-加工螺栓孔-切开-粗铣结合面-精铣结合面-磨结合面 装配-精铣总成体大小头平面-粗镗大小头孔-热处理-磨大小头平面 -半精镗、精镗大小头孔-铣大头定位槽-钻小头销孔-压入衬套-精镗大小头孔方案二： 粗铣大小头平面-扩小头孔-铣大头两侧面-扩大头孔-切断-锪大头螺栓座面-切断-粗铣结合面-精铣结合面-磨结合面-加工螺栓孔 铣大头定位槽-装配-精铣总成体大小头平面-半精镗、精镗大小头孔-铣两侧面-粗镗大小头孔-热处理-磨大小头平面-钻小头销孔-压入衬套-精镗打小头孔比较以上两种方案，主要不同有一下几点：（1）方案一是先加工大头的螺栓孔然后将连杆切开，这样保证了连杆体和连杆盖的螺栓孔中心距的误差，但是结合面的加工有可能导致连杆体与连杆盖螺栓孔与大头孔的同轴度误差以及和结合面的垂直度误差；方案二是先将连杆切开再分别加工连杆与连杆盖的螺栓孔，这样连杆体与连杆盖的螺栓孔分开加工，中心距误差不容易保证，但是可以保证螺栓孔轴线与结合面的垂直度，而螺栓孔的中心距可以用组合机床或双主轴钻床来保证；这样可以达到相对较高的精度。（2）方案一是大头孔以及端面精加工完成后将总成体拆开，分别加工连杆体和连杆盖的定位槽，这样可以保证定位槽的位置精度；方案二是在结合面加工完成后就把定位槽加工出来，这样不用将总成体再拆开来加工定位槽，考虑到大头孔的衬套是分开的两半，故后加工定位槽不会影响工时定额。（3）方案一是将总成体的两端面粗加工完成后进行大头孔的粗加工，最后进行两端面和大头孔的精加工；方案二是将两端面的精加工完成后再进行大头孔的粗精加工。显然方案一能保证粗精加工分开的原则，而且能避免粗加工大头孔引起的两端面的变形，保证精度。第4节 ：确定最终工艺路线最终可以确定连杆的详细工艺路线，如下:表3-4 工艺路线工序号工序名称工序号工序名称1粗铣大、小头两端面6锪螺栓座面2扩小头孔7切开3铣大头两侧面8检验4扩大头孔9热处理5做标记10粗铣连杆体结合面11粗铣连杆盖结合面24半精镗大头孔12精铣连杆体结合面25半精镗小头孔13精铣连杆盖结合面26精镗大头孔14磨连杆体结合面27精镗小头孔15磨连杆盖结合面28大、小头孔倒角16加工连杆体螺栓孔29加工小头销孔17加工连杆盖螺栓孔30拆开18装配31铣大头定位槽19精铣大、小头两端面32压入衬套20精铣大头两侧面33装配21粗镗大头孔34精镗大、小头孔22热处理35动平衡23磨大小头两端面36检验合格第4章 工艺内容制定正确地选择切削用量，对提高切削效率，保证必要的刀具耐用度和经济性，保证加工质量，具有重要的作用。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）和必要的刀具耐用度，以提高生产效率和降低加工成本。金属切除率可以用下式计算：Zw V.f.ap.1000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吃刀深度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。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。1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。只有当总加工余量太大，一次切不完时，才考虑分几次走刀。2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。3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。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高，加工余量要小且均匀。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。1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，当吃刀深度较大时，切削力增加较显著，影响加工质量。2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，切削力上升，表面质量下降。3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吃刀深度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。4.1 粗铣大、小头两平面机床选择：X62 卧式铣床 （表4-17）刀具（根据机械制造工艺设计手册表5-44选取数据）：高速钢圆柱形铣刀，D=100mm，L=160mm，d=40mm，Z=10切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：被吃刀量=2mm每齿进给量=0.2mm/z （表3-28）切削速度v=0.25mm/s=15m/min （表3-30）根据公式：，可求出主轴转速=47.7n/min根据表4-17-1，X62机床主轴转速选择机床主轴转速为n=47.5n/min故实际切削速度=14.9m/min工作台进给量为=95mm/min（根据表4-17-2机床正好可以提供此转速）基本工时：mm =4mm =365mm min4.2扩小头孔机床选择：Z37 摇臂钻床 （表4-4）刀具（根据机械制造工艺设计手册表5-10选取数据）：镶齿套式扩孔钻 D=50mm切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：被吃刀量=1mm进给量f=(1.3-1.44)mm/r （表3-38、3-54），根据表4-4-2选择机床的主轴进给量f=1.25mm/r切削速度v=0.1mm/s=6m/min （表3-40、3-54）根据公式：，可求出主轴转速=38.2n/min根据表4-4-1，Z37机床主轴转速选择机床主轴转速为n=35.5n/min故实际切削速度=5.6m/min基本工时：mm =3mm =54mm min4.3铣大头两侧面机床选择：X62 卧式铣床 （表4-17）刀具（根据机械制造工艺设计手册表5-42选取数据）：高速钢圆柱形铣刀，D=80mm，d=27mm，Z=10切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：被吃刀量=0.75mm每齿进给量=0.25mm/z （表3-28）切削速度v=0.25mm/s=15m/min （表3-30）根据公式：，可求出主轴转速=59.7n/min根据表4-17-1，X62机床主轴转速选择机床主轴转速为n=60n/min故实际切削速度=15m/min工作台进给量为=150mm/min （根据表4-17-2机床正好可以提供此转速）基本工时：mm 2mm 101mm min4.4扩大头孔机床选择：Z30100 摇臂钻床 （表4-4）刀具（根据机械制造工艺设计手册表5-10选取数据）：镶齿套式扩孔钻 D=96mm切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：被吃刀量=1mm进给量f=(1.76-1.92)mm/r （表3-38、3-54），根据表4-4-2选择机床的主轴进给量f=1.8mm/min切削速度v=0.1mm/s=6m/min （表3-40、3-54）根据公式：，可求出主轴转速=19.9n/min根据表4-4-1，Z30100机床主轴转速选择机床主轴转速为n=20n/min故实际切削速度=6m/min基本工时：mm 3mm 62mm min4.5锪螺栓座面机床选择：Z3050 摇臂钻床 （表4-4）刀具（根据机械制造工艺设计手册表5-12选取数据）：平头锪钻 D=35mm切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：进给量f=0.1mm/r （表3-38、3-54）切削速度v=0.2mm/s=12m/min （表3-40、3-54）根据公式：，可求出主轴转速=109.2n/min根据表4-4-1，Z3050机床主轴转速选择机床主轴转速为n=100n/min故实际切削速度=11m/min基本工时：mm 0 2mmmin4.6切开机床选择：X63T 卧式铣床 （表4-17）刀具（根据机械制造工艺设计手册表5-48选取数据）：锯片铣刀，D=200mm，d=32mm，B=3mm，Z=30切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：被吃刀量=3mm每齿进给量=0.1mm/z （表3-28）切削速度v=0.2mm/s=12m/min （表3-30）根据公式：，可求出主轴转速=19.1n/min根据表4-17-1，X63T机床主轴转速选择机床主轴转速为n=18n/min故实际切削速度=11.3m/min工作台进给量为=54mm/min 根据表4-17-2机床可以提供的工作台进给量，选择f=56mm/min基本工时：mm 3mm 148mm min4.7粗铣结合面机床选择：X62 卧式铣床 （表4-17）刀具（根据机械制造工艺设计手册表5-42选取数据）：高速钢圆柱形铣刀，D=63mm，L=80mm，d=27mm，Z=6切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：被吃刀量=0.75mm每齿进给量=0.25mm/z （表3-28）切削速度v=0.2mm/s=12m/min （表3-30）根据公式：，可求出主轴转速=60.6n/min根据表4-17-1，X62机床主轴转速选择机床主轴转速为n=60n/min故实际切削速度=11.9m/min工作台进给量为=90mm/min 根据表4-17-2机床可提供的工作台转速，选取f=95mm/min基本工时：mm 3mm 120mm min4.8精铣结合面机床选择：X62 卧式铣床 （表4-17）刀具（根据机械制造工艺设计手册表5-42选取数据）：高速钢圆柱形铣刀，D=63mm，L=80mm，d=27mm，Z=10切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：被吃刀量=0.2mm每齿进给量=0.2mm/z （表3-28）切削速度v=0.3mm/s=18m/min （表3-30）根据公式：，可求出主轴转速=91n/min根据表4-17-1，X62机床主轴转速选择机床主轴转速为n=95n/min故实际切削速度=18.8m/min工作台进给量为=190mm/min （根据表4-17-2机床正好可以提供此转速）基本工时：mm 3mm 120mmmin4.9磨结合面机床选择：M7130 卧轴矩台平面磨床 （表4-13）刀具（根据机械制造工艺设计手册表3-97选取数据）：平形砂轮，D=250mm，B=80mm，d=27mm切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：单边余量=0.05mm工作台进给量=10mm/min 磨头单行程进给量=0.01mm （根据表3-110和表4-13机床参数选取）切削速度v=20mm/s=1200m/min （表3-110）根据公式：，可求出主轴转速=1529n/min根据表4-13，M7130机床主轴转速为n=1500n/min，与计算转速相近。故实际切削速度=1176m/min=19.6m/s基本工时： min4.10加工连杆体螺栓孔机床选择：Z3025 摇臂钻床 （表4-4）一工步：钻螺纹底孔刀具（根据机械制造工艺设计手册表5-12选取数据）：麻花钻 D=14mm切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：进给量f=0.25mm/r （根据表3-38及表4-4-2机床主轴进给量选取）切削速度v=0.2mm/s=12m/min （表3-40）根据公式：，可求出主轴转速=273n/min根据表4-4-1，Z3025机床主轴转速选择机床主轴转速为n=250n/min故实际切削速度=11m/min基本时间：mm 0 44mmmin二工步：扩孔刀具（根据机械制造工艺设计手册表5-12选取数据）：扩孔钻 D=15.9mm切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：进给量f=（0.3-0.45）mm/r （表3-38、3-54） 根据表4-4-2机床主轴进给量取f=0.4mm/r切削速度v=0.1mm/s=6m/min （表3-40、3-54）根据公式：，可求出主轴转速=120n/min根据表4-4-1，Z3025机床主轴转速选择机床主轴转速为n=125n/min故实际切削速度=6.2m/min基本工时：mm 0 12mmmin三工步：铰孔配合段刀具（根据机械制造工艺设计手册表5-12选取数据）：机用铰刀 D=16mm切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：进给量f=1.2mm/r （根据表3-46、3-54 及表4-4-2机床主轴进给量选取）切削速度v=0.25mm/s=15m/min （表3-50、3-54）根据公式：，可求出主轴转速=299n/min根据表4-4-1，Z3025机床主轴转速选择机床主轴转速为n=300n/min故实际切削速度=15.1m/min基本工时：mm 0 12mmmin四工步：攻螺纹 攻螺纹的切削运动由机床来完成，这里选择机床转速n=250r/min4.11加工连杆盖螺栓孔机床选择：Z3025 摇臂钻床 （表4-4）一工步：钻螺纹底孔刀具（根据机械制造工艺设计手册表5-12选取数据）：麻花钻 D=14mm切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：进给量f=0.25mm/r （根据表3-38及表4-4-2机床主轴进给量选取）切削速度v=0.2mm/s=12m/min （表3-40）根据公式：，可求出主轴转速=273n/min根据表4-4-1，Z3025机床主轴转速选择机床主轴转速为n=250n/min故实际切削速度=11m/min基本工时：mm 0 52mmmin二工步：扩孔刀具（根据机械制造工艺设计手册表5-12选取数据）：扩孔钻 D=15.9mm切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：进给量f=（0.3-0.45）mm/r （表3-38、3-54） ，根据表4-4-2机床工作台进给量取f=0.4mm/r切削速度v=0.1mm/s=6m/min （表3-40、3-54）根据公式：，可求出主轴转速=120n/min根据表4-4-1，Z3025机床主轴转速选择机床主轴转速为n=125n/min故实际切削速度=6.2m/min基本工时：mm 0 52mmmin三工步：铰孔配合段刀具（根据机械制造工艺设计手册表5-12选取数据）：机用铰刀 D=16mm切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：进给量f=1.2mm/r （根据表3-46、3-54 及4-4-2机床工作台进给量选取）切削速度v=0.25mm/s=15m/min （表3-50、3-54）根据公式：，可求出主轴转速=299n/min根据表4-4-1，Z3025机床主轴转速选择机床主轴转速为n=300n/min故实际切削速度=15.1m/min基本工时：mm 0 52mmmin四工步：铰孔间隙段刀具（根据机械制造工艺设计手册表5-12选取数据）：机用铰刀 D=16mm切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：进给量f=1.2mm/r （根据表3-46、3-54 及4-4-2机床工作台进给量选取）切削速度v=0.25mm/s=15m/min （表3-50、3-54）根据公式：，可求出主轴转速=299n/min根据表4-4-1，Z3025机床主轴转速选择机床主轴转速为n=300n/min故实际切削速度=15.1m/min基本工时：mm 0 52mmmin4.12精铣大、小头两端面机床选择：X62 卧式铣床 （表4-17）刀具（根据机械制造工艺设计手册表5-44选取数据）：高速钢圆柱形铣刀，D=100mm，L=160mm，d=40mm，Z=14切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：被吃刀量=0.95mm每齿进给量=0.15mm/z （表3-28）切削速度v=0.3mm/s=18m/min （表3-30）根据公式：，可求出主轴转速=57.3n/min根据表4-17-1，X62机床主轴转速选择机床主轴转速为n=60n/min故实际切削速度=18.8m/min工作台进给量为=126mm/min，根据表4-17-2机床可以提供的工作台进给量选取f=118mm/min基本工时：mm 3mm 365mmmin4.13精铣大头两侧面机床选择：X62 卧式铣床 （表4-17）刀具（根据机械制造工艺设计手册表5-42选取数据）：高速钢圆柱形铣刀，D=80mm，d=27mm，Z=10切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：被吃刀量=0.25mm每齿进给量=0.25mm/z （表3-28）切削速度v=0.3mm/s=18m/min （表3-30）根据公式：，可求出主轴转速=72n/min根据表4-17-1，X62机床主轴转速选择机床主轴转速为n=75n/min故实际切削速度=18.8m/min工作台进给量为=263mm/min ，根据表4-17-2机床可以提供的工作台进给量选取f=235mmmin基本工时：mm 2mm 101mm min4.14粗镗大头孔机床选择：T42100 坐标镗床 （表4-8）切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：进给量f=0.3mm/r （根据表3-22及表4-8-2机床主轴进给量选取）切削速度v=0.25mm/s=15m/min （根据表3-19车外圆的切削速度，镗孔时的切削速度比车外圆降低10%-20%）根据公式：，可求出主轴转速=49n/min根据表4-8-1，T42100机床主轴转速选择机床主轴转速为n=40n/min故实际切削速度=12.1m/min基本工时：mm 4mm =5mm 62mm min4.15磨大、小头两端面机床选择：M7130 卧轴矩台平面磨床 （表4-13）刀具（根据机械制造工艺设计手册表3-97选取数据）：平形砂轮，D=250mm，B=80mm，d=27mm切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：单边余量=0.05mm工作台进给量=10mm/min 磨头单行程进给量=0.01mm （根据表3-110和表4-13机床参数选取）切削速度v=20mm/s=1200m/min （表3-110）根据公式：，可求出主轴转速=1529n/min根据表4-13，M7130机床主轴转速为n=1500n/min，与计算转速相近。故实际切削速度=1176m/min=19.6m/s基本工时： min4.16半精镗大头孔机床选择：T42100 坐标镗床 （表4-8）切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：进给量f=0.15mm/r （根据表3-22及表4-8-2机床主轴进给量选取）切削速度v=0.3mm/s=18m/min （根据表3-19车外圆的切削速度，镗孔时的切削速度比车外圆降低10%-20%）根据公式：，可求出主轴转速=58.64n/min根据表4-8-1，T42100机床主轴转速选择机床主轴转速为n=52n/min故实际切削速度=15.9m/min基本工时：mm 4mm =5mm 62mm min4.17半精镗小头孔机床选择：T42100 坐标镗床 （表4-8）切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：进给量f=0.15mm/r （根据表3-22及表4-8-2机床主轴进给量选取）切削速度v=0.3mm/s=18m/min （根据表3-19车外圆的切削速度，镗孔时的切削速度比车外圆降低10%-20%）根据公式：，可求出主轴转速=110.7n/min根据表4-8-1，T42100机床主轴转速选择机床主轴转速为n=105n/min故实际切削速度=17.1m/min基本工时：mm 4mm =5mm 54mm min4.18精镗大头孔机床选择：T42100 坐标镗床 （表4-8）切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：进给量f=0.06mm/r （根据表3-22及表4-8-2机床主轴进给量选取）切削速度v=0.35mm/s=21m/min （根据表3-19车外圆的切削速度，镗孔时的切削速度比车外圆降低10%-20%）根据公式：，可求出主轴转速=68.24n/min根据表4-8-1，T42100机床主轴转速选择机床主轴转速为n=65n/min故实际切削速度=20m/min基本工时：mm 4mm =5mm 62mm min4.19精镗小头孔机床选择：T42100 坐标镗床 （表4-8）切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：进给量f=0.06mm/r （根据表3-22及表4-8-2机床主轴进给量选取）切削速度v=0.35mm/s=21m/min （根据表3-19车外圆的切削速度，镗孔时的切削速度比车外圆降低10%-20%）根据公式：，可求出主轴转速=128.6n/min根据表4-8-1，T42100机床主轴转速选择机床主轴转速为n=130n/min故实际切削速度=21.23m/min基本工时：mm 4mm =5mm 54mm min4.20加工小头销孔机床选择：Z37 摇臂钻床 （表4-4）一工步：锪平面刀具（根据机械制造工艺设计手册表5-12选取数据）：平头锪钻 D=16mm切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：进给量f=0.1mm/r （根据表3-38及表4-4-2机床主轴进给量选取）切削速度v=0.2mm/s=12m/min （表3-40）根据公式：，可求出主轴转速=239n/min根据表4-4-1，Z37机床主轴转速选择机床主轴转速为n=224n/min故实际切削速度=11.3m/min基本工时：mm 0 1mmmin二工步：钻孔刀具（根据机械制造工艺设计手册表5-12选取数据）：麻花钻 D=10mm切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：进给量f=0.18mm/r （根据表3-38及表4-4-2机床主轴进给量选取）切削速度v=0.2mm/s=12m/min （表3-40）根据公式：，可求出主轴转速=382n/min根据表4-4-1，Z3025机床主轴转速选择机床主轴转速为n=355n/min故实际切削速度=11.1m/min基本时间：mm 0 14mm min4.21铣大头定位槽 机床选择：X60 卧式铣床 （表4-17）刀具（根据机械制造工艺设计手册表5-49选取数据）：高速钢切口铣刀，D=52mm，d=20mm，B=8mm，Z=90切削用量（根据机械制造工艺设计手册选取数据）：被吃刀量=8mm每齿进给量=0.1mm/z （表3-28）切削速度v=0.2mm/s=12m/min （表3-30）根据公式：，可求出主轴转速=73.5n/min根据表4-17-1，X60机床主轴转速选择机床主轴转速为n=71n/min故实际切削速度=11.6m/min工作台进给量为=639mm/min，根据表4-17-2机床可以提供的工作台进给量选取f=500mm/min基本工时：mm 2mm 10mm min第二篇 专用镗床夹具设计第5章 ：定位方案及加紧方式 专用夹具的基本要求：a.保证工件的加工精度b.提高生产率c.工艺性好d.实用性好e.经济性好 除考虑专用夹具本身结构简单、标准化程度高、成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析以提高夹具在生产中的经济效益。第1节 ：定位方案分析机床专用夹具是机床上用以装夹工件（和引导刀具）的一种装置。其作用是将工件定位，以使工件获得相对的于机床和刀具的正确位置，并把工件可靠地夹紧。为了使工件在夹具上占有准确的位置，需要限制其六个自由度。对于本题镗连杆大头孔夹具设计，现有以下两种定位方案可供使用：图5-1 连杆定位方式方案一:小头孔处以长销定位，限制工件两个方向的移动的两个方向的转动； 大头底面定位，限制工件上下移动；大头侧面支撑钉定位，限制一个转动， 工件六个自由度被完全限制。方案二：小头孔处以短销定位，只限制工件两个方向的移动；大头底面以大平面 定位，限制其上下移动和两个方向的转动；大头侧面支撑钉定位，限制工 件一个方向的转动，工件六个自由度被完全限制。比较以上两种方案，方案一以小头长销定位，这样可以保证大、小头孔轴线的平行度公差，但是不容易保证孔轴线和端面的垂直度公差；而方案二以小头短销和大头大平面定位，这样可以保证大头孔轴线和底面的垂直度公差，但是不容易保证大、小头孔轴线的平行度公差。由于连杆的精度要求，大、小头孔轴线的平行度公差要求较高，但是考虑到工件的夹紧（夹紧力应指向主要定位面），在能保证加工精度要求的前提下采取方案二较为合理。第2节 ：夹紧方式分析工件有了正确、 稳定、 可靠的定位后， 在加工过程中还必须进行夹紧。因为在加工过程中工件受到切削力的作用， 若不夹紧就会产生移动或振动， 影响镗削加工质量。夹紧力方向的确定原则有三点： （1）夹紧力的作用方向应垂直于主要定位基准面。 （2）夹紧力作用方向应使所需夹紧力小。（3） 夹紧力作用方向应使工件变形最小。在本题中镗连杆大头孔的夹具中，有以下两种夹紧方案可供选择（如图）：方案一：从工件的大头两侧夹紧方案二：从工件大头上端面夹紧 图5-2 夹紧方案一 图5-3 夹紧方案二比较两种方案不难看出，方案二比较合理。如前面分析的定位方案，大头底端面大平面为主要定位基准，方案二中的夹紧力方向垂直于主要定位基准面，而且由于连杆的刚性较差，方案一中的夹紧力会引起连杆较大的变形，进而影响加工精度。因此选用方案二的加紧方式第6章 ：切削力及加紧力计算工件在加工过程中可能发生移动或者震动，影响加工质量。工件的移动或者震动是由于工件承受较大的切削力的作用，因此要确定工件加紧所需的夹紧力就必须先确定工件在加工过程中产生的切削力。切削了的计算可以根据切削力计算的经验公式求解。切削力计算： 根据金属切削原理中表4-5提供的切削力计算公式：主切削力：吃刀抗力：走刀抗力：查表3-1中公式中的系数与指数值即可求出在切削过程中的切削力：主切削力：1135.7 N吃刀抗力：730.4 N走刀抗力：987.9 N夹紧力计算： 2387.8 N第七章：夹具