拖拉机发动机连杆大小头孔加工夹具设计-中心距190【含cad图纸+文档全套资料】
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XX 学院毕业设计(论文)拖拉机发动机连杆加工大小头孔夹具设计所在学院专 业班 级姓 名学 号指导老师 年 月 日摘 要本文是对拖拉机发动机连杆零件加工应用及加工的工艺性分析，主要包括对零件图的分析、毛坯的选择、零件的装夹、工艺路线的制订、刀具的选择、切削用量的确定、加工工艺文件的填写。选择正确的加工方法，设计合理的加工工艺过程。此外还对拖拉机发动机连杆零件的一道工序的加工设计了专用夹具.机床夹具的种类很多，其中，使用范围最广的通用夹具，规格尺寸多已标准化，并且有专业的工厂进行生产。而广泛用于批量生产，专为某工件加工工序服务的专用夹具，则需要各制造厂根据工件加工工艺自行设计制造。本论文夹具设计的主要内容是设计加工孔夹具。关键词：拖拉机发动机连杆，加工工艺，加工方法，工艺文件，夹具32 AbstractThis paper is the analysis of technology of automobile connecting parts processing application and processing, mainly including the parts diagram analysis, the choice of blank, parts of the clamping, the craft route formulation, tool selection, the determination of cutting conditions, process documents. Choose the correct methods for processing, processing process design reasonable. In addition, processing of two processes of automobile connecting rod parts of the design of the fixture.Many types of machine tool fixture, wherein, universal fixture used the most widely, size has been standardized, and professional factory production. But widely uses in the volume production, specially for a special fixture workpiece machining process service, then needs various manufacturing plant according to the workpiece processing technology to design and manufacture. The main content of this paper is the design of fixture design processing Kong Jiaju.Key Words: connecting rod, processing technology, processing method, process documents, fixture目 录摘 要IIAbstractIII目 录IV第1章 绪论6第2章 拖拉机发动机连杆分析62.1 拖拉机发动机连杆零件的作用62.2零件的工艺分析7第3章机械加工工艺规程设计93.1 生产纲领的确定93.2 拖拉机发动机连杆的材料选择与毛坯的制造方法103.2.1 拖拉机发动机连杆的材料选择103.2.2 45的成分和力学性能113.2.3 毛坯的制造方法113.3 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸确定133.4 指定工序定位基准的选择133.5 加工工艺阶段的划分和加工顺序的安排143.6 拖拉机发动机连杆加工工艺过程的拟定143.7 拖拉机发动机连杆加工工艺设计应考虑的问题173.7.1工序安排173.7.2定位基准173.7.3夹具使用173.8 工时定额的计算174 加工拖拉机发动机连杆大小头孔夹具设计234.1 问题的提出234.2定位基准的选择234.3夹具方案的设计234.4.切削力和夹紧力计算234.5夹紧力的计算254.6定位误差分析264.7 确定夹具体结构尺寸和总体结构274.8 夹具设计及操作的简要说明28总 结29参考文献30致谢31第1章 绪论机械加工工艺就是在流程的基础上，改变生产对象的形状、尺寸、相对位置和性质等，使其成为成品 或半成品，是每个步骤，每个流程的详细说明，比如，上面说的，粗加工可能包括毛坯制造，打磨等等，精加工可能分为车，钳工，铣床，等等，每个步骤就要有详 细的数据了，比如粗糙度要达到多少，公差要达到多少。 技术人员根据产品数量、设备条件和工人素质等情况，确定采用的工艺过程，并将有关内容写成工艺文件，这种文件就称工艺规程。这个就比较有针对性了。每个厂都可能不太一样，因为实际情况都不一样。 总的来说，工艺流程是纲领，加工工艺是每个步骤的详细参数，工艺规程是某个厂根据实际情况编写的特定的加工工艺。夹具是一种装夹工件的工艺装备，它广泛地应用于机械制造过程的切削加工、热处理、装配、焊接和检测等工艺过程中。工具是人类文明进步的标志。自20世纪末期以来，现代制造技术与机械制造工艺自动化都有了长足的发展。但工具（含夹具、刀具、量具与辅具等）在不断的革新中，其功能仍然十分显著。机床夹具对零件加工的质量、生产率和产品成本都有着直接的影响。因此，无论在传统制造还是现代制造系统中，夹具都是重要的工艺装备。第2章 拖拉机发动机连杆分析2.1 拖拉机发动机连杆零件的作用 图2-1 拖拉机发动机连杆拖拉机发动机连杆由拖拉机发动机连杆大头、杆身和拖拉机发动机连杆小头三部分组成，拖拉机发动机连杆大头是分开的，一半与杆身为一体，一半为拖拉机发动机连杆盖，拖拉机发动机连杆盖用螺栓和螺母与曲轴主轴颈装配在一起。拖拉机发动机连杆是较细长的变截面非圆形杆件，其杆身截面从大头到小头逐步变小，以适应在工作中承受的急剧变化的动载荷。其形状也比较复杂，很多表面并不容易加工，不管是在其工作过程之中还是在加工过程中也很容易产生变形。拖拉机发动机连杆是将活塞上下的直线运动转化为曲轴的旋转运动的重要部件，所以要求要求有较高的强度、韧性和疲劳性能之外，对发动机拖拉机发动机连杆还有较高的位置精度和尺寸形状精度要求以及表面质量要求。基本要求如：拖拉机发动机连杆杆身不垂直度0.5，小头、大头两端面对称面与杆身相应对称面之间的偏移0.6，杆身横向对称面对大小头孔中心偏移1.首先必须保证大头中心孔中心线和小头孔中心线之间的平行度，这样才能保证拖拉机发动机连杆在工作过程中平稳不刮曲轴和轴瓦；第二个就是保证两个端面的平行度，以及两端面中心线与两孔中心线之间的垂直度，用于保证工作中不会刮伤曲轴平衡块，可以减少噪声，保持平稳；第三个要保证的是拖拉机发动机连杆体和盖的分和面之间的配合和吻合，以保证大头孔的圆柱度，以免刮伤轴瓦；第四要确保大小头孔中心线之间的距离，如果其得不到保证，将保证不了发动机在工作时的气体压缩比等。2.2零件的工艺分析由零件图可知。可将其分为三组加工表面。它们相互间有一定的位置要求。现分析如下：首先拖拉机发动机连杆的加工表面如下：（1） 以端面互为基准加工的两端面，尺寸为，（2）以小头孔为中心的加工有：加工侧面工艺凸台。（3）以大头孔为中心的加工表面有：加工拖拉机发动机连杆盖卡挖槽，加工螺栓孔，和拖拉机发动机连杆盖上螺钉光孔。拖拉机发动机连杆精度的参数主要有五个：1.拖拉机发动机连杆大端中心面和小端中心面相对于拖拉机发动机连杆身中心面的对称；2.拖拉机发动机连杆大小头空中心距尺寸精度；3.拖拉机发动机连杆大小头孔平行度；4.拖拉机发动机连杆大小头孔的 尺寸精度、形状精度；5.拖拉机发动机连杆大头螺栓孔与接合面的垂直度。其余技术参数如下表：表2.1技术要求项目具体要求或数值满足的主要性能大、小头孔的椭圆度，锥度椭圆度0.012锥度0.014保证与衬套、轴瓦的良好配合两孔中心距0.030.05气缸气体的压缩比两孔轴线在同一个平面内在拖拉机发动机连杆轴线平面内：0.03在垂直拖拉机发动机连杆轴线平面内：0.06减少气缸壁和曲轴颈磨损大孔两端面对轴线的垂直度0.015减少曲轴颈边缘磨损两螺孔中心线（定位孔）的位置精度在两个在45方向上的平行度：0.020.04对结合面的垂直度0.015保证正常承载和轴颈与轴瓦的良好配合同一组内的重量差30g保证运转平稳第3章机械加工工艺规程设计3.1 生产纲领的确定生产纲领的大小对生产组织和零件加工工艺过程起着重要的作用，它决定了各工序所需专业化和自动化的程度，以及所选用的工艺方法和工艺装备。零件生产纲领计算:N=Qn（1+%）（1+%）式中 N零件的年生产纲领（件/年）;Q产品的年产量（台/年）; n每台产品中,该零件的数量(件/台);%备品率;%废品率。 根据教材中生产纲领与生产类型及产品大小和复杂程度的关系，确定其生产类型。假设某拖拉机发动机连杆零件。该拖拉机发动机连杆用于6105柴油机，年产量为5000台。设其备品率为10%，机械加工废品率选择为0.5%，每台产品中该零件的数量为1件 N=Qn（1+%）（1+%） =50001（1+10%）（1+0.5%） = 5527件/年假设拖拉机发动机连杆零件的年产量为5000件，现已知该产品属于中型机械，根据生产类型与生产纲领的关系查阅参考文献 ，确定其生产类型为大量生产。大量生产的工艺特征：（1） 零件的互换性：具有广泛的互换性，少数装配精度较高处，采用分组装配法和调整法。（2） 毛坯的制造方法和加工余：广泛采用金属模机器造型，一般采用模铸。毛坯精度高，加工余量小。（3） 机床设备及其布置形式：广泛采用专用机床及自动机床，按流水线和自动排列设备。（4） 工艺装备：广泛采用高效夹具，复合刀具，专用量具或自动检验装置，靠调整法达到精度要求。（5） 对工人的技术要求：对调整工的技术水平要求高，对操作工的技术水平要求较低。（6） 工艺文件：有工艺过程卡或工序卡，关键工序要调整卡和检验卡。（7） 成本：较低。（8） 生产率：高。（9） 工人劳动条件：较好。3.2 拖拉机发动机连杆的材料选择与毛坯的制造方法3.2.1 拖拉机发动机连杆的材料选择考虑到在该工艺方案中采用铣结合面工艺，那么选择材料也是很重要的。在过去其发动机拖拉机发动机连杆多采用中碳钢或者中碳合金钢，经过淬火和高温回火处理，处理后一般硬度在HBS288HBS269之间.后来为了减低成本研发了非调质钢并用与生产，在铸造后空冷，通过析出强化得到与淬火高温回火一样的力学性能，省去了淬火和高温回火，从而降低了成本。后来为了减少机加工，更进一步降低成本，于是开发了用粉末冶金的方法来制造拖拉机发动机连杆，大大减少了机加工。而且粉末冶金拖拉机发动机连杆的质量公差小，更适合用于发动机拖拉机发动机连杆是的制造。美国就广泛的运用粉末冶金的方法来生产拖拉机发动机连杆。实际上它是一种含0.7%左右的高碳钢。拖拉机发动机连杆的主要材料为粉末烧结材料、高碳微合金非调质钢、球墨铸铁以及可铸铸铁，其中45和粉末烧结材料应用最广。与粉末冶金拖拉机发动机连杆相比，ZG45在成本和使用性能上都具有一定优越性，首先铸造后空冷不需要热处理；装配后拖拉机发动机连杆体与拖拉机发动机连杆盖的裂解面能紧密地接触并相互锁定，使其不产生错位和移动，提高了与曲轴零件的配合，同时也提高了曲轴的刚度，大大地改善了发动机的性能。减轻拖拉机发动机连杆的重量一直都是拖拉机发动机连杆制造上讨论的一个主题，如果采用粉末冶金技术，在不改变拖拉机发动机连杆形状结构的前提之下会导致拖拉机发动机连杆的重量增加15%30%，这样使得拖拉机发动机连杆得重量有了很大的增加，那么发动机的重量也会在一定程度的增加，会影响其使用性能。如果用粉末冶金制造拖拉机发动机连杆，就必须重新设计拖拉机发动机连杆的形状结构，以减轻拖拉机发动机连杆的重量。综上所述，考虑了各种因素，并经过组内成员的共同讨论，最后决定采用ZG45作为本次设计中拖拉机发动机连杆的材料。3.2.2 ZG45的成分和力学性能45 材料中主要各化学成分质量百分比分别为：C为0. 72 % ，Mn为0. 5 % ，S为0. 06 % ， P为0. 009 % ，V为0. 04 %；其金相组织为珠光体加断续的铁素体，抗拉强度为：900MPa1 050 MPa，屈服极限为520 MPa，最大延伸率为10 %。其中Mn作为强化项而存在，用以提高材料的强度。铣结合面工艺要求拖拉机发动机连杆切断后的塑性变形最小，又要保证材料有良好的可切削加工性能。45为高碳钢，含C量提高后，便增加了钢材的淬透性能，假如保持含Mn量不变，拖拉机发动机连杆铸造空冷后硬度会提高，而且金相组织中可能会出现贝氏体，恶化可切削加工性能，须通过适当途径降低含Mn量。为了改善可切削加工性，提高了含S量，钢中的Mn和S的亲和力大于Fe和S的亲和力，优先形成MnS，从而降低钢的塑性，防止金相组织中可能会出现的贝氏体；另外FeS会引起钢的“热脆”，促进了铣削时的断裂。Mn和S结合时含Mn量又不能过低，至少要高于S三 倍的含量。45材料的力学性能:表3.1极限抗拉强度/MPa屈服强度/MPa伸长率（%）压缩屈服强度/MPa剪切强度/MPa990580146106553.2.3 毛坯的制造方法由于拖拉机发动机连杆在发动机工作中要承受交变载荷以及冲击性载荷，一次应选用铸造，以使金属纤维尽量不被切断，保证拖拉机发动机连杆可靠地工作。而且该零件的年产量是5000，已经达到了大量生产的水平，要求其生产率比较高，零件尺寸不是很大，再者为了保证它的尺寸精度、加工精度，故选择模铸。胀断工艺要求拖拉机发动机连杆铸件在胀断过程之中不能有过大的塑性变形，因此模铸拖拉机发动机连杆性能的合格就是保证拖拉机发动机连杆达到理想的脆性断裂的因素。用于胀断工艺的45系列高碳非调质钢，它的成分特点是低硅，低锰及添加了微量合金元素钒和易切削的S元素，范围窄，纯度高。胀断拖拉机发动机连杆工艺现有的模铸工艺主要有以下三种：（1）辊铸（楔横轧）制坯热模铸生产线 工艺：下料加热辊铸成型（预铸，终铸）切边冲孔热校正BY处理喷丸处理探伤处理精压处理。 设备配置：下料机（带锯机）中频感应加热炉（300KW)辊铸机（460型）热模铸压力机（25000KN）闭式单点压力机BY控冷设备喷丸机探伤机精压机 该生产线比较先进，以载货车拖拉机发动机连杆为主导产品，其采用了中频感应加热，辊铸或楔模轧制坯，在国内被广泛采用。这种生产线便于实现自动化生产，具有噪声小，劳动环境好等优点。可生产各种类型的发动机拖拉机发动机连杆。（2)辊铸（楔横轧）制坯锤上模铸生产线 工艺：下料加热辊铸成型（预铸，终铸）切边冲孔热校正BY处理喷丸处理探伤处理精压处理。 设备配置：下料机（带锯机或棒料剪切机床）中频感应加热炉（300KW）辊铸机（370型）液压精铸锤（2550KJ）开式压力机（1000KN）BY控冷设备抛丸机（6001200kg/h)荧光探伤机600WE型）电动螺旋压力机（400KW） 该生产线主要柴油机拖拉机发动机连杆为主，铸件厚度公差基本在0.2mm以内，错差在0.4mm以内，切边模具没有氮气缸，可使模铸件定位后再切边，切边变性很小，精压尺寸精度可以控制在0.1mm以内（3）辊铸制坯摩擦压力机模铸（高能螺旋压力机）生产线 工艺：下料加热辊铸预铸终铸切边冲压热校正BY处理抛丸处理探伤处理精压处理。 设备配置：下料机（带锯机）中频感应加热炉（250W)辊铸机（460型）摩擦压力机（630t）摩擦压力机（1000t）闭式单点压力机（250t）摩擦压力机。 该生产线以柴油机拖拉机发动机连杆为主，在摩擦压力机上进行预铸、终铸、热校正，其工艺过程较为稳定，生产效率也比较高，适合中小型企业。3.3 机械加工余量，工序尺寸及毛坯尺寸确定根据模铸的基本要求，在零件的基本尺寸上加上加工余量24mm，所以在加工多数表面在基本尺寸的基础上单面加2mm，一些特殊表面如螺钉座面上加2mm，侧面工艺凸台加工精度不是很高，在其表面加1mm。（如图3.2，详细尺寸请查阅柴油机拖拉机发动机连杆毛坯图图纸）3.4 指定工序定位基准的选择定位基准有粗基准和精基准之分。在加工起始工序中，只能用毛坯尚未曾加工过的表面作为定位基准，则该表面称为粗基准；利用已加工表面作为定位基准，则称为精基准。其基准的选择也是工艺规程设计之中的重要问题之一，定位基准的选择合理与否，将直接影响所制订的零件加工工艺规程的质量。基准选择不当，往往会增加工序，或使工艺路线不合理，或使夹具设计困难，甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求，造成零件报废等情况。选择粗基准时主要考虑两个问题：一是保证加工表面与非加工表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。粗、精基准具体选择时参考下列原则： （1） 对于同时具有加工表面和不加工表面的零件，为了保证不加工表面与加工表面之间的位置精度，应选择非加工表面作为粗基准。（2） 对于具有较多加工表面的工件，选择粗基准时，应考虑合理分配各加工表面的加工余量。（3） 粗基准应避免重复使用。在同一尺寸方向上，粗基准通常只能使用一次，以免产生较大的定位误差。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 为了较容易地获得加工表面对其设计基准的相对位置精度要求，应选择加工表面的设计基准为其定位基准。这一原则称为基准重合原则 。如果加工表面的设计基准与定位基准不重合，则会增大定位误差。（2 ）“基准统一”原则 当工件以某一组精基准定位可以比较方便地加工其它表面时，应尽可能在多数工序中采用此组精基准定位，这就是“基准统一”原则。采用“基准统一”原则可减少工装设计制造的费用，提高生产率，并可避免因基准转换所造成的误差。 （3） “自为基准”原则 当工件精加工或光整加工工序要求余量尽可能小而均匀时，应选择加工表面本身作为定位基准，这就是“自为基准”原则。例如磨削床身导轨面时，就以床身导轨面作为定位基准。（4） “互为基准”原则 为了获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可采用互为基准反复加工的原则。 （5 ）精基准选择应保证工件定位准确、夹紧可靠、操作方便。3.5 加工工艺阶段的划分和加工顺序的安排粗加工阶段：粗磨拖拉机发动机连杆两端面，粗、半精镗大小头孔，磨搭子面工艺凸台，枪钻螺纹底孔，铰螺钉光孔，攻丝；锪螺钉座面、倒角，激光开槽、作标记，胀断，铣卡瓦槽，压衬套，钻油孔。首先要加工其他表面就必须先加工出精基准，端面的加工必须安排所以必须安排在第一，接着再在以端面为基准的基础之上加工其他面或者其他精基准，那么接下来要安排的就是粗镗大小头孔，粗磨搭子面，这样精基准就基本出来了。那么在精加工之前必须把所有的粗加工都做完，紧接着的粗加工工序都在这样的一些基准上进行加工了。精加工阶段：精磨两端面，精镗大小头孔，珩磨大头孔，小头铣落差。在拖拉机发动机连杆的加工过程之中，其辅助工艺（去毛刺，倒角，清洗等）必须贯穿整个工艺过程，所以说必须在其中安排辅助工序。在拖拉机发动机连杆胀断之前安排一道磁力探伤，在锪螺钉座面、倒角之后安排了去毛刺、清洗，胀断之后要立即用螺钉套住拖拉机发动机连杆体与盖，以免错位，拖拉机发动机连杆总装时时必须要求清理拖拉机发动机连杆结合面之间的尘屑，最后还要来一道清洗。3.6 拖拉机发动机连杆加工工艺过程的拟定工艺方案工序工序名称工序内容工艺装备1铣铣连杆大、小头两平面,每面留磨量0.5mmX52K2粗磨以一大平面定位，磨另一大平面，保证中心线对称，无标记面称基面。（下同）M73503钻与基面定位，钻、扩、铰小头孔Z30804铣以基面及大、小头孔定位，装夹工件铣尺寸mm两侧面，保证对称（此平面为工艺用基准面）X62W组合机床或专用工装5扩以基面定位，以小头孔定位，扩大头孔为60mmZ30806铣以基面及大、小头孔定位，装夹工件，切开工件，编号杆身及上盖分别打标记。X62W组合机床或专用工装锯片铣刀厚2mm7铣以基面和一侧面定位装夹工件，铣连杆体和盖结合面，保直径方向测量深度为27.5mmX62组合夹具或专用工装8磨以基面和一侧面定位装夹工件，磨连杆体和盖的结合面M73509铣以基面及结合面定位装夹工件，铣连杆体和盖mm8mm斜槽X62组合夹具或专用工装10锪以基面、结合面和一侧面定位，装夹工件，锪两螺栓座面mm,R11mm,保证尺寸mmX62W11钻钻210mm螺栓孔Z305012扩先扩212mm螺栓孔，再扩213mm深19mm螺栓孔并倒角Z305013铰铰212.2mm螺栓孔Z305014钳用专用螺钉，将连杆体和连杆盖装成连杆组件，其扭力矩为100120N.m15镗粗镗大头孔T6 816倒角大头孔两端倒角X62W17磨精磨大小头两端面，保证大端面厚度为mmM713018镗以基面、一侧面定位，半精镗大头孔，精镗小头孔至图纸尺寸，中心距为mm可调双轴镗19镗精镗大头孔至尺寸T211520称重称量不平衡质量弹簧称21钳按规定值去重量22钻钻连杆体小头油孔6.5mm,10mmZ302523压铜套双面气动压床24挤压铜套孔压床25倒角小头孔两端倒角Z305026镗半精镗、精镗小头铜套孔T211527珩磨珩磨大头孔珩磨机床28检检查各部尺寸及精度29探伤无损探伤及检验硬度30入库连杆的主要加工表面为大、小头孔和两端面，较重要的加工表面为连杆体和盖的结合面及连杆螺栓孔定位面，次要加工表面为轴瓦锁口槽、油孔、大头两侧面及体和盖上的螺栓座面等。连杆的机械加工路线是围绕着主要表面的加工来安排的。连杆的加工路线按连杆的分合可分为三个阶段：第一阶段为连杆体和盖切开之前的加工；第二阶段为连杆体和盖切开后的加工；第三阶段为连杆体和盖合装后的加工。第一阶段的加工主要是为其后续加工准备精基准（端面、小头孔和大头外侧面）；第二阶段主要是加工除精基准以外的其它表面，包括大头孔的粗加工，为合装做准备的螺栓孔和结合面的粗加工，以及轴瓦锁口槽的加工等；第三阶段则主要是最终保证连杆各项技术要求的加工，包括连杆合装后大头孔的半精加工和端面的精加工及大、小头孔的精加工。如果按连杆合装前后来分，合装之前的工艺路线属主要表面的粗加工阶段，合装之后的工艺路线则为主要表面的半精加工、精加工阶段。3.7 拖拉机发动机连杆加工工艺设计应考虑的问题3.7.1工序安排拖拉机发动机连杆加工工序安排应注意两个影响精度的因素：（1）拖拉机发动机连杆的刚度比较低，在外力作用下容易变形；（2）拖拉机发动机连杆是模铸件，孔的加工余量大，切削时会产生较大的残余内应力。因此在拖拉机发动机连杆加工工艺中，各主要表面的粗精加工工序一定要分开。3.7.2定位基准精基准：以杆身对称面定位，便于保证对称度的要求，而且采用双面铣，可使部分切削力抵消。统一精基准：以大小头端面，小头孔、大头孔一侧面定位。因为端面的面积大，定位稳定可靠；用小头孔定位可直接控制大小头孔的中心距。3.7.3夹具使用应具备适应“一面一孔一凸台”的统一精基准。而大小头定位销是一次装夹中镗出，故须考虑“自为基准”情况，这时小头定位销应做成活动的，当拖拉机发动机连杆定位装夹后，再抽出定位销进行加工。保证螺栓孔与螺栓端面的垂直度。为此，精铣端面时，夹具可考虑重复定位情况，如采用夹具限制7个自由度（其是长圆柱销限制4个，长菱形销限制2个）。长销定位目的就在于保证垂直度。但由于重复定位装御有困难，因此要求夹具制造精较高，且采取一定措施，一方面长圆柱销削去一边，另一方面设计顶出工件的装置。3.8 工时定额的计算3.8.1 铣拖拉机发动机连杆大小头一侧端面选用X52K机床根据机械制造工艺设计手册表2.481选取数据铣刀直径D = 100 mm 切削速度Vf = 2.47 m/s切削宽度 ae= 60 mm 铣刀齿数Z = 6 切削深度ap = 3 mm则主轴转速n = 1000v/D = 475 r/min根据表3.131 按机床选取n = 500 /min则实际切削速度V = Dn/（100060） = 2.67 m/s 铣削工时为：按表2.510 L= 3 mm L1 = +1.5 =50 mm L2 = 3 mm基本时间tj = L/fm z = (3+50+3)/(5000.186) = 0.11 min按表2.546 辅助时间ta = 0.40.45 = 0.18 min 3.8.2铣拖拉机发动机连杆大小头另外一侧端面选用X52K机床根据机械制造工艺设计手册表2.481选取数据铣刀直径D = 100 mm 切削速度Vf = 2.47 m/s切削宽度 ae= 60 mm 铣刀齿数Z = 6 切削深度ap = 3 mm则主轴转速n = 1000v/D = 475 r/min根据表3.131 按机床选取n = 500 /min则实际切削速度V = Dn/（100060） = 2.67 m/s 铣削工时为：按表2.510 L= 3 mm L1 = +1.5 =50 mm L2 = 3 mm基本时间tj = L/fm z = (3+50+3)/(5000.186) = 0.11 min按表2.546 辅助时间ta = 0.40.45 = 0.18 min 3.8.3 以一大平面定位，磨另一大平面选用M7350磨床 根据机械制造工艺设计手册表2.4170选取数据砂轮直径D = 40 mm 磨削速度V = 0.33 m/s切削深度ap = 0.3 mm fr0 = 0.033 mm/r Z = 8则主轴转速n = 1000v/D = 158.8 r/min根据表3.148 按机床选取n = 100 r/min则实际磨削速度V = Dn/（100060） = 0.20 m/s 磨削工时为：按表2.511基本时间tj = zbk/nfr0z = (0.31)/(1000.0338) = 0.01 min按表3.140 辅助时间ta = 0.21 min钻扩拖拉机发动机连杆大小头孔(1) 钻小头孔 选用钻床Z525 根据机械制造工艺设计手册表2.438(41)选取数据钻头直径D = 20 mm 切削速度V = 0.99 mm切削深度ap = 10 mm 进给量f = 0.12 mm/r则主轴转速n = 1000v/D = 945 r/min根据表3.130 按机床选取n = 1000 r/min则实际钻削速度V = Dn/（100060） = 1.04 m/s 钻削工时为：按表2.57L = 10 mm L1 = 1.5 mm L2 = 2.5mm基本时间tj = L/fn = (10+1.5+2.5)/(0.121000) = 0.12 min按表2.541 辅助时间ta = 0.5 min按表2.542 其他时间tq = 0.2 min(2) 扩小头孔 选用钻床Z525根据机械制造工艺设计手册表2.453选取数据扩刀直径D = 30 mm 切削速度V = 0.32 m/s切削深度ap = 1.5 mm 进给量 f = 0.8 mm/r则主轴转速n =1000v/D = 203 r/min根据表3.130 按机床选取n = 250 r/min则实际切削速度V = Dn/（100060） = 0.39 m/s 扩削工时为：按表2.57L = 10 mm L1 = 3 mm基本时间tj=L/fn=(10+3)/(0.8250)=0.07 min按表2.541 辅助时间ta=0.25 min3.8.6 铣开拖拉机发动机连杆体和盖 选用铣床X62W根据机械制造工艺设计手册表2.479(90)选取数据铣刀直径D = 63 mm 切削速度V = 0.34 m/s切削宽度ae = 3 mm 铣刀齿数Z = 24 切削深度ap = 2 mm af = 0.015 mm/r d = 40 mm 则主轴转速n = 1000v/D = 103 r/min根据表3.174 按机床选取n=750 r/min则实际切削速度V = Dn/（100060） = 2.47 m/s 铣削工时为： 按表2.510 L = = 17 mm L1 = - +2 = 6 mm L2 = 2 mm基本时间tj= Li/FM = (17+6+2)/(148) = 0.17 min按表2.546 辅助时间ta=0.40.45=0.18 min(3) 粗锪拖拉机发动机连杆两螺栓底面 选用钻床Z3025根据机械制造工艺设计手册表2.467选取数据锪刀直径D = 28 mm 切削速度V = 0.2 m/s锪刀齿数Z = 6 切削深度ap = 3 mm 进给量f = 0.10 mm/r则主轴转速n = 1000v/D = 50.9 r/min根据表3.130 按机床选取n = 750 r/min则实际切削速度V = Dn/（100060） = 2.94 m/s 锪削工时为： 按表2.57L = 28 mm L1 = 1.5 mm 基本时间tj = L/fn = (28+1.5)/(0.107508) = 0.04 min(4) 铣轴瓦锁口槽 选用铣床X62W根据机械制造工艺设计手册表2.490选取数据铣刀直径D = 63 mm 切削速度V = 0.31 m/s铣刀齿数Z = 24 切削深度ap = 2 mm 切削宽度ae = 0.5 mm af = 0.02 mm/r 则主轴转速n = 1000v/D = 94 r/min根据表3.174 按机床选取n=100 r/min则实际切削速度V = Dn/（100060） = 0.33 m/s 铣削工时为： 按表2.510 L = 5 mm L1=0.563+1.5 = 33 mm L2 = 1.5 mm基本时间tj=L/fmz=(5+33+1.5)/(10024)=0.02 min按表2.546 辅助时间ta=0.40.45=0.18 min(4) 铣轴瓦锁口槽 选用铣床X62W根据机械制造工艺设计手册表2.490选取数据铣刀直径D = 63 mm 切削速度V = 0.31 m/s铣刀齿数Z = 24 切削深度ap = 2 mm 切削宽度ae = 0.6 mm af = 0.02 mm/r 则主轴转速n = 1000v/D = 94 r/min根据表3.174按机床选取n = 100 r/min则实际切削速度V = Dn/（100060） = 0.33 m/s 铣削工时为： 按表2.510 L = 5 mm L1 = 0.563+1.5 = 33 mm L2 = 1.5 mm 基本时间tj =L/fmz = (5+33+1.5)/(10024) = 0.02 min按表2.546 辅助时间ta = 0.40.45 = 0.18 min3.8.9 铣、钻、镗（拖拉机发动机连杆总成体）(1) 精铣拖拉机发动机连杆盖上两螺母座面 选用铣床X62W根据机械制造工艺设计手册表2.490选取数据铣刀直径D = 63 mm 切削速度V = 0.47 m/s切削宽度ae = 5 mm 铣刀齿数Z = 24切削深度ap = 2 mm af = 0.015 mm/r 则主轴转速n = 1000v/D = 142 r/min根据表3.174 按机床选取n = 150 r/min则实际切削速度V = Dn/（100060） = 0.49 m/s 铣削工时为： 按表2.510 L = 28 mm L1 = +1.5 = 17.5 mm L2 = 2.5 mm基本时间tj = L/fmz = (28+17.5+2.5)/(15024) = 0.02 min按表2.546 辅助时间ta = 0.40.45 = 0.18 min方钻、扩、铰螺栓孔a) 钻螺栓孔 选用钻床Z3025根据机械制造工艺设计手册表2.438（41）选取数据切削速度V = 0.99 m/s 切削深度ap = 5 mm进给量f = 0.08 mm/r 钻头直径D = 10 mm则主轴转速n = 1000v/D = 1910 r/min根据表3.130 按机床选取n = 910 r/min则实际切削速度V = Dn/（100060） = 0.99 m/s钻削工时为： 按表2.57 L = 34 mm L1 = 1.5 mm L2 = 2 mm基本时间tj = L/fn = (34+1.5+2)/(0.081910) = 0.23 min按表2.541 辅助时间ta = 0.5 min按表2.542 其他时间tq=0.2 minb) 扩螺栓孔 选用钻床Z3025根据机械制造工艺设计手册表2.453选取数据扩刀直径D = 10 mm 切削速度V = 0.40 m/s切削深度ap = 1.0 mm 进给量f = 0.6 mm/r则主轴转速n = 1000v/D = 764 r/min根据表3.130 按机床选取n=764 r/min则实际切削速度V = Dn/（100060） = 0.40 m/s 扩削工时为： 按表2.57L = 34 mm L1 = 2 mm基本时间tj = L/fn = (34+2)/(0.6764) = 0.07 min按表2.541 辅助时间ta=0.25 minc）铰螺栓孔 根据机械制造工艺设计手册表2.481选取数据铰刀直径D = 12.2 mm 切削速度V = 0.22 m/s切削深度ap = 0.10 mm 进给量f = 0.2 mm/r则主轴转速n = 1000v/D = 140 r/min根据表3.131 按机床选取n = 200 r/min则实际切削速度V =Dn/（100060） = 0.127 m/s 铰削工时为： 按表2.57 L = 34 mm L1 = 2 mm L2 = 3 mm 基本时间tj = L/fn = (34+2+3)/(0.8200) = 0.23 min (3) 从拖拉机发动机连杆盖上方给螺栓孔口倒角根据机械制造工艺设计手册表2.467选取数据切削速度V = 0.2 m/s 切削深度ap = 3 mm 进给量f = 0.10 mm/r Z = 8 根据表3.130 按机床选取n = 750 r/min切削工时为： 按表2.57基本时间tj = L/fn = （0.5+1.5）/7500.10 = 0.03 min粗镗大头孔 选用镗床T68根据机械制造工艺设计手册表2.466选取数据铣刀直径D = 65 mm 切削速度V = 0.16 m/s进给量f = 0.30 mm/r 切削深度ap = 3.0 mm 则主轴转速n = 000v/D = 47 r/min根据表3.141 按机床选取n = 800 r/min则实际切削速度V = Dn/（100060） = 2.72 m/s 镗削工时为： 按表2.53L = 38 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm 基本时间tj = Li/fn = (38+3.5+5)/(0.30800) = 0.19 min按表2.567 辅助时间ta = 0.50 min3.8.11 大头孔两端倒角 选用机床X62W根据机械制造工艺设计手册表2.467选取数据切削速度V = 0.2 m/s 切削深度ap = 3 mm进给量f = 0.10 mm/r Z = 8 根据表3.130 按机床选取n = 750 r/min切削工时为： 按表2.57基本时间tj = L/fn = （0.5+1.5）/7500.10 = 0.03 min3.8.13 半精镗大头孔及精镗小头孔 选用镗床T2115（1）根据机械制造工艺设计手册表2.466选取数据镗刀直径D = 65.5 mm 切削速度V = 0.20 m/s进给量f = 0.2 mm/r 切削深度ap = 1 mm 根据表3.139 按机床选取n = 1000 r/min镗削工时为： 按表2.53L = 38 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm基本时间tj= Li/fn = (38+3.5+5)/(0.201000) = 0.23 min（2）根据机械制造工艺设计手册表2.466选取数据镗刀直径D = 30 mm 切削速度V = 3.18 m/s进给量f = 0.10 mm/r 切削深度ap = 1.0 mm根据表3.139 按机床选取n = 2000 r/min镗削工时为： 按表2.53L = 38 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm基本时间tj = Li/fn = (38+3.5+5)/(0.102000) = 0.23 min3.8.14精镗大头孔 选用镗床T2115根据机械制造工艺设计手册表2.466选取数据镗刀直径D = 65.4 mm 切削速度V = 0.20 m/s进给量f = 0.2 mm/r 切削深度ap = 1 mm根据表3.139 按机床选取n = 1000 r/min镗削工时为： 按表2.53L = 38 mm L1 = 3.5 mm L2 = 5 mm基本时间tj = Li/fn = (38+3.5+5)/(0.201000) = 0.23 min 4 加工拖拉机发动机连杆大小头孔夹具设计4.1 问题的提出在本次夹具设计中，设计拖拉机发动机连杆大小头孔的夹具，在工件夹紧方面要求手动夹紧。这类夹具的特点是：针对性强，刚性好，容易操作，装夹速度较快以及生产效率高和定位精度高，但是设计制造周期长，产品更新换代时往往不能继续使用适应性差，费用较高。,4.2定位基准的选择该工序要求中心线与端面（有位置要求，因此可以得出该孔在两个侧面的正中心上，并且还要求其孔为通孔，由于端面经过精铣，精度比较高，因而工序基准为端面A，为了便于加工，选取适当的定位基准，保证其加工要求。夹具设计应首先满足这些要求，在保证较高的生产效率的前提下，还应考虑夹具体制造工艺性和生产经济性。加工过程中夹具的操作应方便，定位夹紧稳定可靠，并且夹具体应具有较好的刚性。据夹具手册知定位基准应尽可能与工序基准重合，在同一工件的各道工序中，应尽量采用同一定位基准进行加工。拟定加工路线的第一步是选择定位基准。定位基准的选择必须合理，否则将直接影响所制定的零件加工工艺规程和最终加工出的零件质量。基准选择不当往往会增加工序或使工艺路线不合理，或是使夹具设计更加困难甚至达不到零件的加工精度（特别是位置精度）要求。因此我们应该根据零件图的技术要求，从保证零件的加工精度要求出发，合理选择定位基准。此零件图没有较高的技术要求，也没有较高的平行度和对称度要求，所以我们应考虑如何提高劳动效率，降低劳动强度，提高加工精度。圆台外圆及两端面都已加工好，为了使定位误差减小，选择已加工好的端面作为定位精基准，来设计本道工序的夹具，以已加工好的端面作为定位夹具。4.3夹具方案的设计首先必须明确其加工时应如图所示，这样水平放置，便于钻床加工。那么要使其完全定位，可以采用:一面加固定块和滑动V型块定位，这样既简单又方便。如上图所示，一底面限制的自由度有3个，一个固定块限制两个自由度，一个滑动V型块限制限制一个自由度，为使定位可靠，加工稳定，我所设计的定位方案，总共限制了工件的全部6个自由度，属于完全定位。根据上面叙述选择方案。4.4.切削力和夹紧力计算镗刀材料：（机夹单刃硬质合金镗刀），机床为：T68由参考文献3，表1-12选择刀具的几何参数为： 1）粗镗：由参考文献12，查表可得：圆周切削分力公式： 查表得： 取 由表可得参数： 同理：径向切削分力公式 ： 式中参数： 轴向切削分力公式 ： 式中参数： 根据工件受力切削力、夹紧力的作用情况，找出在加工过程中对夹紧最不利的瞬间状态，按静力平衡原理计算出理论夹紧力。最后为保证夹紧可靠，再乘以安全系数作为实际所需夹紧力的数值。即：安全系数K可按下式计算， 式中：为各种因素的安全系数，见参考文献12表可得： 所以，有： 2）半精镗：同理，圆周切削分力公式：因为： ，则 所以，有： 4.5夹紧力的计算夹紧元件选用压板，由于压板种类很多，当选用转动压板时，其行程不够，选用U型压板又不合适，故在充分比较分析的情况下，选用移动压板，其夹紧可靠、操作方便，在很多地方都有用到。图3.2 移动压板（GB2175-80） 当夹紧力方向与切削力方向一致时，仅需要较小的夹紧力来防止工件在加工过程中产生的振动和转动。故该夹具采用移动压板夹紧机构，为了方便操作，通过手动拧紧螺母将压板压紧工件。由于夹紧力方向与切削力方向在水平上有一段距离，使工件在夹紧的地方产生了弯矩，如图：图3.3 弯矩示意图 既是加上转矩M，所以319.65N 使用快速螺旋定位机构快速人工夹紧，调节夹紧力调节装置，即可指定可靠的夹紧力。4.6定位误差分析（1）定位元件尺寸及公差确定。夹具的主要定位元件为一平面和V型块间隙配合。 （2） 工件的工序基准为孔心，当工件孔径为最大，定位销的孔径为最小时，孔心在任意方向上的最大变动量等于孔与销配合的最大间隙量。本夹具是用来在卧式镗床上加工，所以工件上孔与夹具上的定位销保持固定接触。此时可求出孔心在接触点与销中心连线方向上的最大变动量为孔径公差多一半。工件的定位基准为孔心。工序尺寸方向与固定接触点和销中心连线方向相同，则其定位误差为： Td=Dmax-Dmin 与机床夹具有关的加工误差，一般可用下式表示： 由参考文献5可得： 定位误差 ： 其中：， 夹紧误差 ： 其中接触变形位移值： 查5表1215有。 磨损造成的加工误差：通常不超过 夹具相对刀具位置误差：取误差总和：从以上的分析可见，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。4.7 确定夹具体结构尺寸和总体结构夹具体：夹具的定位、引导、夹紧装置装在夹具体上，使其成为一体，并能正确的安装在机床上。夹具体是将夹具上的各种装置和元件连接成一个整体的最大最复杂的基础件。夹具体的形状和尺寸取决于夹具上各种装置的布置以及夹具与机床的连接，而且在零件的加工过程中，夹具还要承受夹紧力、切削力以及由此产生的冲击和振动，因此夹具体必须具有必要的强度和刚度。切削加工过程中产生的切屑有一部分还会落在夹具体上，切屑积聚过多将影响工件的可靠的定位和夹紧，因此设计夹具体时，必须考虑结构应便于排屑。此外，夹具体结构的工艺性、经济性以及操作和装拆的便捷性等，在设计时也应加以考虑。夹具体设计的基本要求（1）应有适当的精度和尺寸稳定性 夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面、安装对刀块或导向元件的表面以及夹具体的安装基面，应有适当的尺寸精度和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。 为使夹具体的尺寸保持稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理。（2）应有足够的强度和刚度 为了保证在加工过程中不因夹紧力、切削力等外力的作用而产生不允许的变形和振动，夹具体应有足够的壁厚，刚性不足处可适当增设加强筋。（3）应有良好的结构工艺性和使用性夹具体一般外形尺寸较大，结构比较复杂，而且各表面间的相互位置精度要求高，因此应特别注意其结构工艺性，应做到装卸工件方便，夹具维修方便。在满足刚度和强度的前提下，应尽量能减轻重量，缩小体积，力求简单。（4）应便于排除切屑在机械加工过程中，切屑会不断地积聚在夹具体周围，如不及时排除，切削热量的积聚会破坏夹具的定位精度，切屑的抛甩可能缠绕定位元件，也会破坏定位精度，甚至发生安全事故。因此，对于加工过程中切屑产生不多的情况，可适当加大定位元件工作表面与夹具体之间的距离以增大容屑空间：对于加工过程中切削产生较多的情况，一般应在夹具体上设置排屑槽。（5）在机床上的安装应稳定可靠 夹具在机床上的安装都是通过夹具体上的安装基面与机床上的相应表面的接触或配合实现的。当夹具在机床工作台上安装时，夹具的重心应尽量低，支承面积应足够大，安装基面应有较高的配合精度，保证安装稳定可靠。夹具底部一般应中空，大型夹具还应设置吊环或起重孔。工件装夹方案确定以后，根据定位元件及夹紧机构所需要的空间范围及机床工作台的尺寸，确定夹具体的结构尺寸，然后绘制夹具总图。详见绘制的夹具装配图。4.8 夹具设计及操作的简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生产率避免干涉。应使夹具结构简单，便于操作，降低成本。提高夹具性价比。本道工序为钻床夹具选择了压紧螺钉夹紧方式。本工序为余量小，切削力小，所以一般的手动夹紧就能达到本工序的要求。本夹具的最大优点就是结构简单紧凑。夹具的夹紧力不大，故使用手动夹紧。为了提高生产力，使用快速螺旋夹紧机构。由于是大批大量生产，主要考虑提高劳动生产率。因此设计时，需要更换零件加工时速度要求快。本夹具设计，用底部大平面定位三个自由度， V型块定位两个自由度，再用一个活动V型块限制最
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