机械制造工艺学课程设计说明书.doc

机械制造工艺学课程设计任务书设计题目：设计“连杆体”零件的机械加工工艺规程及工艺装备设计内容：1.产品毛坯图 1张 2.机械加工工艺过程卡片 1张 3.机械加工工序卡片 1张 4.夹具设计装配图 1张 5.夹具设计零件图 1张 6.课程设计说明书 1份机械制造工艺学课程设计说明书一、设计目的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。就我个人而言，我希望能通过这次课程设计对自己将来要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。通过本次课程设计，我对所学的理论知识加深了理解，是一次理论联系实际的较好实践。在设计的过程中，通过自己亲自动手进行设计，对读图、识图、画图的能力都有了一定的提高，动手能力得到了加强，是很有收获的。二、零件的分析1.1零件的作用分析连杆是发动机的重要部件的之一。连杆体与连杆盖通过螺栓连接成为一个整体，其大头孔与曲轴相连，将用于活塞的气体膨胀压力传给曲轴，从而曲轴带动活塞压缩气缸中的气体。连杆的作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞组上的燃气压力传给曲轴。所以，连杆除了上下运动外，还左右摆动作复杂的平面运动。连杆在工作时，主要受气体的压力和往复惯性力所产生的交变载荷。这要求它应有足够的疲劳强度和结构刚度。同时，由于连杆既是传力零件，又是运动件，不能单靠加大连杆尺寸来提高其承载能力，故需要综合材料需用、结构设计、热处理及表面强化等因数来确保其可靠性。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+0.021 0mm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.连杆大头孔对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。三、工艺规程设计3.1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。3.2基面的选择3.2.1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+0.021 0mm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。3.2.2零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+0.021 0mm：内表面粗糙度为Ra1.6，需进行粗镗-精镗。小头孔20+0.023 0：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Ra6.3，一次成型铣即可。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94 0 -0.023mm，以及对称度0.3mm A。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的成型铣刀去加工。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。3.3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。3.3.1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+0.021 0mm。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+0.023 0mm。并保证中心距为85+0.1 0mm，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94 0 -0.023mm，深度3.5+0.05 0mm，以及对基准A的对称度为0.3mm。工序13：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14：钻两边的底孔10mm，保证中心距为1100.15。由钳工铰孔2-M12-6H。工序15：用微型铣刀铣内沟槽 直径21+0.28 0mm，宽1.1+0.12 0 mm，两沟槽距离37+0.15 0mm。工序16：车倒角0.5x45度。工序17：检查各个部分的尺寸和精度。3.3.2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：以大头孔、基面定位，借助侧面装夹工件，精镗小头孔至20+0.023 0mm。并保证中心距为85+0.1 0mm，以及对基准A的平行度为0.01mm。工序9：铣大头孔内表面的沟槽，用R25mm的成型铣刀进行加工，铣削深度2.5mm。工序10：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11：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94 0 -0.023mm，深度3.5+0.05 0mm，以及对基准A的对称度为0.3mm。工序12：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13：由钳工铰孔2-M12-6H。钻两边的底孔10mm，保证中心距为1100.15。工序14：用微型铣刀铣内沟槽 直径21+0.28 0mm，宽1.1+0.12 0 mm，两沟槽距离37+0.15 0mm。工序15：车倒角0.5x45度。工序16：把连杆体和连杆盖用螺栓连接，以基面定位，按线找正，精镗大头孔到81+0.021 0mm。并定其轴线为基准A。车倒角1 x45度。工序17：检查各个部分的尺寸和精度。3.3.3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+0.021 0mm的大圆，20+0.023 0mm的小孔后在用铣刀分离两个零件。经比较可见，先分开零件在分别镗大孔，这样夹具体积小，结构简单。最后与连杆盖合体后精镗连杆大头孔，这有助于保证大孔的尺寸精度。故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出来个达到设计精度的零件，比起方案一来更可靠，故选方案二。所以我们最终确定的工艺路线如下：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，精铣连杆大头孔两平面，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：以大头孔、基面定位，借助侧面装夹工件，精镗小头孔至20+0.023 0mm。并保证中心距为85+0.1 0mm，以及对基准A的平行度为0.01mm。工序9：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10：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94 0 -0.023mm，深度3.5+0.05 0mm，以及对基准A的对称度为0.3mm。工序11：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12：钻两边的底孔10mm，保证中心距为1100.15。钳工铰孔2-M12-6H。工序13：用微型铣刀铣内沟槽 直径21+0.28 0mm，宽1.1+0.12 0 mm，两沟槽距离37+0.15 0mm。工序14：车倒角0.5x45度。工序15：把连杆体和连杆盖用螺栓连接，以基面定位，按线找正，精镗大头孔到81+0.021 0mm。并定其轴线为基准A。车倒角1 x45度。工序16：铣大头孔内表面的沟槽，用R25mm的成型铣刀进行加工，铣削深度2.5mm。工序17：检查各个部分的尺寸和精度。3.4机械加工余量、工序尺寸及毛坯尺寸的确定3.4.1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 20 105大头孔直径 81 705.5零件厚度43461.5大头孔两端深度3.501.75铸造圆角R3-R5表：毛坯尺寸和余量3.4.2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12 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的成型铣刀。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08、09、12810.021分度值0.001，测量范围0150游标卡尺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：加工表面工序双边余量/mm工序尺寸及公差/mm表面粗糙度/粗半精精粗半精精粗半精精毛坯两侧面1.50.543.5+0.02 -0.0243-0.20 -0.366.33.2大头孔2.50.580+0.05 -0.0581+0.021 06.31.6小头孔2.50.519.5+0.05 -0.0520+0.023 06.31.6台阶侧面0.594 0 -0.0231.6台阶底面3.53.5+0.05 06.3根据生产经验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：3mm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：1 mm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：46-2=44mm零件精铣后的尺寸：44-1=43mm精铣后的尺寸与零件图的尺寸相同：43 mm大头孔的加工余量：2.5mm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,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：粗车后的尺寸：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：2.5mm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250零件基本尺寸为：毛坯的名义尺寸为：粗车后的尺寸：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。精铣台阶面使其加工尺寸为零件基本尺寸：134mm钻孔：加工孔1/8_12管牙螺纹。毛坯为实心，不冲孔。参照机械加工工艺手册表2.3-71，现确定其余量为：1.5mmg.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。3.5确定切削用量及基本工时3.5.1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=12 10齿铣削余量：Z=1mm.fz=1mm.主轴转速切削工时：3.5.2工序7：粗镗大小孔。机床：镗床611 大孔单边余量为Z=4mm,，d=80mm主轴转速为切削工时：小孔：Z=3.5mm,，d=20mm主轴转速为切削工时：3.5.3工序8：精镗小头孔到20+0.023 0mm机床：镗床611单边余量为Z=1.5mm,，d=20mm主轴转速为切削工时：3.5.4工序10：铣削深度2.5mm机床：卧式铣床X6012车倒角1x45度机床：卧式车床CA61403.5.5工序12：铣削两个台阶面铣削两个台阶面: 立式铣床X5020B型铣削余量：Z=3.5mm.fz=0.5mm.刀具：镶齿面铣刀 d=80mm,D=22mm,L=12 10齿主轴转速切削工时：3.5.6 工序13：铣削沟槽机床：卧式铣床X6012。铣削余量：Z=15mm.fz=0.5mm.刀具：镶齿面铣刀 d=80mm,D=22mm,L=12 10齿主轴转速切削工时：3.5.7工序14钻两边的底孔钻两边的底孔: 立式钻床Z5125A钻头直径,进给量取切削速度为所以钻床转速计算切削工时，所以3.5.8工序15：铣内沟槽机床：卧式铣床X6012。铣削余量：Z=1.1mm.fz=0.5mm. 刀具：镶齿面铣刀 d=80mm,D=22mm,L=12 10齿主轴转速切削工时：3.5.9工序16：精镗大头孔到81+0.021 0mm机床：镗床611单边余量为Z=1.5mm,，d=80mm主轴转速为切削工时：最后，将以上结果，连同其它加工数据，一并填入机械加工工序卡片中，见附表。四.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