2119--Z525钻床连杆-2加工工艺及钻M6孔夹具设计（中心距90）
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机械加工工序卡片产品型号零件图号产品名称连杆零件名称连杆共页第1页车间工序号工序名称材 料 牌 号1钻HT200毛 坯 种 类毛坯外形尺寸每毛坯可制件数每 台 件 数铸件11设备名称设备型号设备编号同时加工件数钻床Z5251夹具编号夹具名称切削液专用夹具乳化液工位器具编号工位器具名称工序工时 (分)准终单件工步号工 步 内 容工 艺 装 备主轴转速切削速度进给量切削深度进给次数工步工时r/minm/minmm/rmm机动辅助1钻M6的螺纹孔，攻丝麻花钻，游标卡尺 设 计（日 期） 校 对（日期） 审 核（日期） 标准化（日期） 会 签（日期）标记处数更改文件号签 字 日 期标记处数更改文件号签 字 日 期机械加工工艺过程卡片产品型号零件图号产品名称连杆零件名称连杆共1页第1页材 料 牌 号HT200毛 坯 种 类铸件毛坯外形尺寸每毛坯件数1每 台 件 数备 注工序号工 名序 称工 序 内 容车间工段设 备工 艺 装 备工 时准终单件1铸造铸造2时效处理时效处理3铣粗精铣顶端面X51专用夹具，铣刀，游标卡尺4铣粗精铣底端面X51专用夹具，铣刀，游标卡尺5钻钻扩铰20的孔Z525专用夹具，麻花钻，游标卡尺6钻钻扩铰10的孔Z525专用夹具，麻花钻，游标卡尺7铣铣凸耳上下端面X51专用夹具，铣刀，游标卡尺8钻钻7的孔Z525专用夹具，麻花钻，游标卡尺9钻钻M6的螺纹孔，攻丝Z525专用夹具，麻花钻，游标卡尺10拉拉槽L1616专用夹具，拉刀，游标卡尺11检验检验12入库入库设 计（日 期）校 对（日期）审 核（日期）标准化（日期）会 签（日期）标记处数更改文件号签 字日 期标记处数更改文件号签 字日 期机械制造技术基础课程设计说明书 题目：连杆-2-钻M6mm平面夹具设计 系 名 机械工程系 专 业 机械设计制造及其自动化学 号 6014201236 姓 名 周洲锋 指导教师 刘民杰 2017年 10 月 24 日设计任务书设计内容与要求：1制定连杆-2 零件机械加工工艺规程，编制机械加工工艺过程卡片，选择所用机床、夹具、刀具、量具、辅具；2对所制定的工艺进行必要的分析论证和计算；3确定毛坯制造方法及主要表面的总余量；4确定主要工序的工序尺寸、公差和技术要求；5对两道工序进行工序设计，编制机械加工工序卡片，画出的工序简图，选择切削用量，计算时间定额；6设计_钻M6mm孔_夹具，绘制夹具装配图，进行必要的计算（如夹具元件结构尺寸计算，切削力、夹紧力、定位误差、导向误差计算等）；7对郑金池 同学的设计进行校对；8编写设计说明书。车间设备（与设计有关的设备）：立式铣床X51K，X52K；卧式铣床X61W，X62W；工具铣床X8120；摇臂钻床Z35；台式钻床Z4115；外圆磨床MG1416，MG1432；内圆磨床MG2110，MG2120；平面磨床M7120；卧式镗床T6150。 设计小组：组长：郑金池成员： 商嘉伟、周洲锋、焦瑞青 指导教师签字年月 日成绩：工作态度（满分20）设计质量（满分60）答辩（满分10）校对质量（满分10）总评摘 要本设计主要任务是完成连杆-2-钻M6平面的工装夹具设计。首先完成了该零件的机械加工工艺规程设计，主要包括：零件三维CAD模型的建立、结构分析、毛坯的制备方法、加工表面精度要求和各表面的形状位置精度分析、精基准和粗基准的选择，为各表面选择了合理的加工方法和机床，以及各工序切削参数的确定，编制了完整的机械加工工艺过程卡，设计了钻M6平面的工序卡片。在制定合理工艺规程的基础上，针对钻M6平面工序，设计专用夹具，包括定位方案的确定、定位元件、导向元件、支撑元件的选择与关键零部件的设计、定位误差的计算、切削力的计算与校核等工作，最终完成了钻M6孔工序专用夹具的三维CAD模型，以及二维工程图的绘制工作。关键词：连杆-2；钻M6孔；工艺规程设计；定位基准选择；钻孔夹具设计；切削力计算； 目 录第一章 连杆-2的工艺分析11.1 零件三维模型的建立11.2 零件基础信息分析21.3 零件加工表面分析与加工方法选择2第二章 连杆-2的工艺规程设计52.1 定位基准的选择52.1.1精基准的选择52.2 机械加工工艺路线的拟定62.3 各加工表面刀具、量具的确定92.4 钻M6mm平面工序设计10第三章 钻M6孔工序专用夹具设计133.1 夹具整体方案的设计133.2 定位误差计算143.3刀具引导方案的设计143.4 定向键的选型、圆柱销的选型153.5切削力与夹紧力计算校核15第四章 课程设计总结18校核说明19参考文献20附录：21天津大学仁爱学院机械工程系2014级机械制造课程设计第一章 连杆-2的工艺分析1.1 零件三维模型的建立连杆-2的二维零件如图1-1所示。图1-1连杆-2为了进一步明晰该零件的结构，利用UG NX软件建立了该零件的三维CAD模型，并对各表面进行了命名，如图1-2所示。图1-2 CA6142车床连杆-2三维模型1.2 零件基础信息分析连杆是连接活塞和曲轴，并将活塞所受作用力传给曲轴，将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。 连杆是连杆组的一部分， 连杆组由连杆体、连杆大头盖、连杆小头衬套、连杆大头轴瓦和连杆螺栓（或螺钉）等组成。连杆组承受活塞销传来的气体作用力及其本身摆动和活塞组往复惯性力的作用，这些力的大小和方向都是周期性变化的。因此连杆受到压缩、拉伸等交变载荷作用。连杆必须有足够的疲劳强度和结构刚度。疲劳强度不足，往往会造成连杆体或连杆螺栓断裂，进而产生整机破坏的重大事故。若刚度不足，则会造成杆体弯曲变形及连杆大头的失圆变形，导致活塞、汽缸、轴承和曲柄销等的偏磨。1.3 零件加工表面分析与加工方法选择如图1-1和图1-2所示，该零件的主要加工表面包括：20两端面 10 孔、32两端面、20 孔6、R7两端面7、宽4槽8、7孔、M6螺纹孔。其余表面采用不去除材料的方式获得表面粗糙度，所以直接使用其铸造获得的表面。根据典型表面的加工路线选择，20两端面、32两端面、R7两端面7、宽4槽8采用铣削加工的方式，10 孔、20 孔6、7孔、采用钻削的方式加工。根据典型表面加工方法，如图1-3和图1-4所示，连杆-2各机械加工表面所需要达到的精度要求如表1-1所示，根据任务书中所提供的加工设备，为各表面选择合理的加工方法、设备和工艺路线，如表1-2所示。图1-3 平面典型加工工艺路线图1-4 孔的典型加工工艺路线表1-1 CA6142车床连杆-2各表面精度要求序号机械加工表面公差等级尺寸公差位置公差表面粗糙度1上20端面IT8Ra3.22下20端面IT8Ra3.2310孔IT9Ra1.6432两端面IT8Ra3.2520孔IT9Ra1.66R7两端面IT8Ra3.27宽4槽IT8Ra3.28M6螺纹孔IT9Ra6.397孔IT9Ra6.3 表1-2连杆-2各表面加工工艺路线 序号机械加工表面加工方法机床选择工艺路线1后20端面铣削立式铣床X52K粗铣-半精铣-精铣2前20端面铣削立式铣床X52K粗铣-半精铣-精铣310孔钻削台式钻床Z4115扩孔-铰孔432两端面铣削立式铣床X52K粗铣-半精铣-精铣520孔钻削台式钻床Z4115扩孔-铰孔6R7两端面铣削立式铣床X52K粗铣-半精铣-精铣7宽4槽铣削立式铣床X52K粗铣-半精铣-精铣8M6螺纹孔钻削台式钻床Z4115钻孔-攻丝97孔钻削台式钻床Z4115扩孔-铰孔 第二章连杆-2的工艺规程设计2.1 定位基准的选择2.1.1精基准的选择精基准是指利用已加工过的表面作为定位基准与定位元件相互作用，保证在加工其它表面时能够将所需要约束的自由度进行限制。精基准的选择原则有：基准重合、基准统一、自为基准、互为基准。通过分析图1-1连杆-2二维零件图的结构特点，上下端面.2个中心孔。这两个表面较为规整，容易选择或设计定位元件，而且通过这两个表面定位，工件可以很方便地保证其他表面在加工过程中具有确定的位置，所以选2个上下端面.2个中心孔作为精基准。本方案精基准的选择符合基准重合（定位基准与设计基准重合）和基准统一（在尽可能多的工序中选择同一表面作为精基准）的原则，能够有效地保证零件各表面的加工质量。如图2-1所示各表面。图2-1 CA6142车床连杆-2三维模型2.1.2粗基准的选择精基准一旦被指定，首先要考虑的就是用某个未加工过的毛坯面定位，将精基准先加工出来，即粗基准的选择原则。粗基准的选择主要遵循保证零件有均匀的加工余量、保证不加工表面相对于加工表面有一定的位置精度和便于装夹的原则。2.2 机械加工工艺路线的拟定2.2.1.毛坯的选择连杆-2零件的材料选用铸钢，所以毛坯的制备方法为铸造。根据零件的生产纲领，该零件为成批制造的零件。此外，该零件上有多个表面不采取机械加工的方式，而直接使用，所以尽量使这些表面的铸造精度高一些。通过以上分析，选择“熔模铸造”作为毛坯制备的方法，铸造精度为CT6。毛坯确定方面，尽量与零件轮廓形状一致，7mm肋板、35和22外圆柱面。各表面加工余量和尺寸公差的选择，如表2-1，表2-2，表2-3，表2-4所示。表2-1铸件机械加工余量最大尺寸要求的机械加工余量等级大于至ABCDEFGHJK-406310016025040063010001600250040006300406310016025040063010001600250040006300100000.10.10.20.30.30.40.50.60.70.80.91.01.10.10.20.30.40.50.70.80.91.01.11.31.41.50.20.30.40.50.70.91.11.21.41.61.82.02.20.30.30.50.81.01.31.51.82.02.22.52.83.00.40.40.71.11.41.42.22.52.83.23.54.04.50.50.51.01.522.533.544.555.560.50.71.42.22.83.5455.567890.712345678910111211.42.845.5791011141416171.424681012141618202224表2-2铸件机械加工余量等级选择铸造方法要求的机械加工余量等级铸件材料铸刚灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金锌合金轻金属合金镍基合金钴基合金砂型铸造手工铸造GKFHFHFHFHFHFHGKGK砂型铸造机器造型FHEGEGEGEGEGEGFHFH金属型铸造-DFDFDFDFDFDF-压力铸造-BDBDBD-熔模铸造EEE-FH-EEE表2-3铸件尺寸公差数值铸件基本尺寸铸件尺寸公差等级CT大于至1234567891011121314151610161016250.090.10.110.130.140.150.180.20.220.260.280.300.360.380.420.520.540.580.740.780.821.01.21.21.51.61.72.02.22.42.83.03.24.24.44.668101225406340631000.120.130.140.170.180.20.240.260.280.320.360.400.460.500.560.640.700.780.901.01.11.31.41.61.82.02.22.62.83.23.64.04.45.05.66789910111112141416181001600.150.220.300.440.620.881.21.82.53.65.07101216201602502504000.240.340.500.560.700.781.01.11.41.62.02.22.83.24.04.45.66.28911121416182022254006301000630100016000.40.640.901.01.21.41.61.82.02.22.62.83.23.64.04.65677891011131416181820232225292832371600250040006300250040006300100002.63.84.45.46.27.0891011101214161517202321242832263035403338445042495664表2-4成批和大量生产铸件的尺寸公差等级铸造方法公差等级 CT铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金锌合金轻金属合金镍基合金钴基合金砂型手工造型11141114111411141013101391111141114砂型机器造型及壳型81281281281281081079812812金属型铸造低压铸造8108108108107979压力铸造684647熔模铸造46464646464646根据表2-1表2-4，确定连杆-2铸造毛坯各尺寸的机械加工余量和公差。 表2-5 CA6142车床连杆-2各表面铸造毛坯尺寸公差根据所规划的各表面加工余量与公差得连杆-2的毛坯图，如图2-2所示。图2-2连杆-2毛坯图2.2.2加工工序顺序的确定如表1-1和表1-2所示，根据各表面的加工精度要求，为各表面选择了较为合理的加工工艺路线。但所有加工表面需要合理地安排加工顺序才能保证高质高效的将零件加工出来。所以需要各表面之间是否有过程干涉情况发生，合理安排连杆-2的总体加工工艺路线。加工工序顺序安排遵循的原则是“基准先行”、“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”。如图2-1所示，如果不完成底面和顶面的铣削，将无法完成20孔和10的加工。如果不完成底面和20孔的加工，将无法为其他表面提供定位精基准，即违背基准先行的原则。综合上述考虑，拟定如下整体加工工艺路线：粗铣后20端面；粗铣32后端面粗铣、半精铣前20端面；粗铣、半精铣粗铣32前端面半精铣后20端面；半精铣32后端面钻、铰10 孔；倒角C1钻、扩、铰20 孔；倒角C1粗铣、半精铣R7两端面粗铣、半精铣宽4槽钻7孔：钻、攻M6螺纹孔2.3 各加工表面刀具、量具的确定参考“课程设计”参考资料表9-1和表11-1，为连杆-2的各表面选择合适的刀具和量具，如表2-6的所示表2-6连杆-2各表面刀具、量具的确定序号机械加工表面刀具刀具材料量具备注1后20端面D50盘铣刀高速钢0-150卡尺2前20端面D50盘铣刀高速钢0-150卡尺310孔扩孔钻、铰刀、倒角刀高速钢0-25内径千分尺432两端面D50盘铣刀高速钢0-150卡尺520孔扩孔钻、铰刀、倒角刀硬质合金YA60-25内径千分尺6R7两端面D50盘铣刀高速钢0-150卡尺7宽4槽D50盘铣刀高速钢0-150卡尺8M6螺纹孔钻头、M8丝锥高速钢0-150卡尺97孔扩孔钻、铰刀、倒角刀高速钢0-25内径千分尺2.4 钻M6螺纹孔工序设计如表2-7所示，28mm平面的铣削在X51立式铣床上完成加工，采用粗铣-精铣的工序安排，刀具选用高速钢D50的盘铣刀，采用卡尺进行测量。2.4.1工序尺寸公差的确定根据“课程设计参考资料”表12-2，确定精加工工步的加工余量为0.16mm，所以钻孔的工序尺寸为5.3mm，根据表7-3孔加工的精度和表面质量，能达到的精度等级为IT7,查尺寸公差表，攻丝所要达到的尺寸公差为：M6表面粗糙度为Ra6.3；2.4.2切削参数的选择切削参数是指切削速度V，切削深度aP和进给量f，根据切削参数的选择原则，首先确定切削深度aP，因为钻孔和攻丝都采用一次加工完成，所以，其切削深度即为加工余量；粗加工时将要从尺寸0钻削到5.3mm，总的切削厚度为3.59mm，如果刀具和机床刚性允许，为了提高切削效率尽量采用一次走刀。为此需要查阅相关资料确定粗加工的切削深度允许值。查阅“课程设计参考资料”中表13-2粗铣的aP2，可以采用一次走刀，进给量选择0.4mm/r，切削速度15m/min。钻孔加工，aP=0.25，可以采用一次走刀，进给量选择0.2mm/r，切削速度20m/min。攻丝加工，aP=0.15，可以采用一次走刀，进给量选择0.1mm/r，切削速度25m/min。2.4.3工时定额的计算工序：钻M6螺纹孔确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则：根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为攻丝M6攻螺纹M6mm。 按机床选取，则机动时，2.4.4冷却液的选择根据“课程设计参考资料”表10-2冷却润滑液的选用，钻孔，选用5%乳化液，攻丝选用15%极压乳化液。2.4.5钻M6的螺纹孔工序设计根据上述工序尺寸的确定和工序参数的选择，设计钻M6的螺纹孔工序的定位夹紧策略。1.钻M6螺纹孔需限制的自由度选择20孔，10孔和底面作为定位基准，为保证M6尺寸，需要限制；工序采用一面两孔定位，20孔由A型定位销定位限制，32端面限制，B型定位销限制，共限制6个自由度。钻套作为刀具定位装置，保证刀具在钻M6时具有确定的位置。2.定位元件的选择20孔可以用一个A型定位销限制2个自由度。底面可以用一个平面限制3个自由度：，因此B型定位销限制。 3.工序图的绘制将钻M6的螺纹孔所确定的相关数据填写到工序卡中，得到钻M6螺纹孔的机械加工工序卡。第三章 钻M6孔工序专用夹具设计 前两章完成了连杆-2的零件分析、机械加工工艺规程设计，并完成了钻M6孔工序设计，完成了定位方案的选择以及定位元件的确定。在此基础上，本章将完成该工序专用夹具整体方案的设计以及定位误差的计算和相关元件的详细设计。 3.1 夹具整体方案的设计如图3-1所示，为钻M6孔工序专用夹具的整体设计方案。图3-1钻M6螺纹孔工序专用夹具整体方案此工序采用一面两孔定位，选择20孔，10孔和底面作为定位基准，为保证M6尺寸，需要限制；工序采用一面两孔定位，20孔由A型定位销定位限制，32端面限制，B型定位销限制，共限制6个自由度。固定钻套作为刀具定位装置，保证刀具在钻M6螺纹孔时具有确定的位置。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。我们采用20、10和端面为定位基准，采用A型定位销和B型定位销定位，为了提高加工效率，缩短辅助时间，决定用移动压板作为夹紧机构。3.2 定位误差计算 (1)移动时基准位移误差 式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙代入得： = = (2) 转角误差 式中： 圆柱销孔的最大偏差 圆柱销孔的最小偏差 圆柱销定位孔与定位销最小配合间隙 削边销孔的最大偏差 削边销孔的最小偏差 削边销定位孔与定位销最小配合间隙其中： 则代入得：则： 经检验合格3.3刀具引导方案的设计由于是钻床夹具，所以导向装置选用钻套。4.3.1钻套介绍（1）钻套的作用钻套的作用是保证被加工孔的位置精度，引导刀具，防止其在加工过程中发生偏斜，提高刀具的刚性，防止加工时震动。（2）钻套类型分为标准钻套和固定钻套，标准钻套又分为固定钻套、可换钻套和快换钻套。（3）钻套的设计（a）钻套高度。钻套高度H对刀具的导向性能和刀具的寿命影响很大，H 较大时，导向性能好，但刀具与钻套的摩擦较大，H过小，则导向性能不良，一般取H和钻套孔径d之比H/d=12.5。（b）排屑间隙。钻套的底面与工件表面之间应留有排屑间隙h，间隙必须适中，不然会影响钻套的导向作用和正常排屑，钻削铸铁是h取（0.30.7）d；钻削钢件是h取（0.71.5）d；工件要求精度高时h可取0。（c）钻套的内径尺寸及公差。钻套的内径尺寸及公差主要取决于刀具的种类和加工孔的尺寸精度，一般钻孔或扩孔时公差选F7或F8，粗铰孔时选G7，精铰时选G63.4 钻模板设计钻模分为固定钻模板、铰链式钻模板、可卸式钻模板、悬挂式钻模板。由于这次加工的M6螺纹孔在零件上，为了加工方便，我们设计钻模板结构长方体形状。由于加工孔是螺纹孔，又应是批量生产，故宜选用固定钻套，在工件装卸方便的情况下尽可能选用固定钻模板。根据以上所述其钻套高度H为：由于加工的孔小所以H 应取大值H为22。排屑间隙h为：由于工件材料为Q235A所以h为16。钻套的内径尺寸及公差为：内径尺寸为11。公差为F7。 3.5切削力与夹紧力计算校核3.5.1钻削力计算 由于本道工序主要完成工艺孔的钻孔加工，钻削力。由切削手册得：钻削力 式（5-2）钻削力矩 式（5-3）式中： 代入公式（5-2）和（5-3）得 本道工序加工工艺孔时，夹紧力方向与钻削力方向相同。因此进行夹紧立计算无太大意义。只需定位夹紧部件的销钉强度、刚度适当即能满足加工要求。3.5.2夹紧力的计算在分析夹紧力时，可把螺旋看做是一个缠绕在圆柱体上的斜面，展开后就相当于斜楔了。螺旋夹紧产生的夹紧力计算公式如下：式中 单个螺旋夹紧产生的夹紧力（N)；作用力臂（mm）；螺杆端部与工件间的当量摩擦半径（mm)；其值视螺杆端部的结构 形式而定（mm）；螺杆端部与工件间的摩擦角（）；螺旋副的当量摩擦角（）；螺纹中径之半（mm）；螺纹深角（）；查表得：求得：螺旋压板夹紧机构是利用杠杆原理来实现夹紧作用。其好处是：增大夹紧力，改变夹紧力作用方向，增大夹紧行程。它可以绕水平轴翻转，增力显著，夹紧时既省力又迅速可靠。第四章 课程设计总结这次设计是大学学习中最重要的一门科目，它要求我们把大学里学到的所有知识系统的组织起来，进行理论联系实际的总体考虑，需把金属切削原理及刀具、机床概论、公差与配合、机械加工质量、机床夹具设计、机械制造工艺学等专业知识有机的结合起来。同时也培养了自己的自学与创新能力。因此本次设计综合性和实践性强、涉及知识面广。所以在设计中既了解了基本概念、基本理论，又注意了生产实践的需要，将各种理论与生产实践相结合，来完成本次设计。这次设计是培养学生综合运用所学知识,发现,提出,分析和解决实际问题,锻炼实践能力的重要环节,更是在学完大学所学的所有专业课及生产实习的一次理论与实践相结合的综合训练。这次毕业设计使我以前所掌握的关于零件加工方面有了更加系统化和深入合理化的掌握。比如参数的确定、计算、材料的选取、加工方式的选取、刀具选择、量具选择等； 也培养了自己综合运用设计与工艺等方面的知识； 以及自己独立思考能力和创新能力得到更进一步的锻炼与提高；再次体会到理论与实践相结合时，理论与实践也存在差异。校核说明本次课程设计我对本组的郑金池同学课程设计进行校核，校核中出现的问题如下：1. 初步校核说明书段落校核字体不符合要求。说明书没有目录，页码和页眉没有添加，图片排版不合理。2. 二维图尺寸标注不正确。抛面线不正确。参考文献1陈宏钧.简明机械加工手册M.机械工业出版社，2002.2袁黎.机械加工实用技术手册M.凤凰出版传媒集团，2000.3夏祖印，张能武.机械加工实用手册M.安徽科学技术出版社，2003.4张策.机械原理与机械设计M.北京：机械工业出版社，2010.55王先奎，艾兴.机械加工工艺手册.磨削加工单行本M.北京：机械工业出版社，2008.66陆玉，冯立艳.机械设计课程设计M.北京:机械工业出版社，2006.127唐增宝等.机械设计课程设计(第二版),华中科技大学出版社,1995.38钟志华,周彦伟,现代设计方法.武汉理工大学出版社,2001.89张世昌，李旦，张冠伟.机械制造技术基础M.北京：高等教育出版社，2014.1210薛源顺,机床夹具设计(第二版),机械工业出版社,2003.1附录：1.工艺过程卡2.工序卡（2个工序）21机械制造技术基础课程设计说明书题目：Z525钻床连杆-2-钻M6孔夹具设计系 名 机械系 专 业 机制 学 号 6014201236 姓 名 周洲锋 指导教师 刘民杰 2017年 10 月 16 日设计任务书设计内容与要求：1制定 CA6142车床连杆-2 零件机械加工工艺规程，编制机械加工工艺过程卡片，选择所用机床、夹具、刀具、量具、辅具；2对所制定的工艺进行必要的分析论证和计算；3确定毛坯制造方法及主要表面的总余量；4确定主要工序的工序尺寸、公差和技术要求；5对两道工序进行工序设计，编制机械加工工序卡片，画出的工序简图，选择切削用量，计算时间定额；6设计_钻M6的螺纹孔_夹具，绘制夹具装配图，进行必要的计算（如夹具元件结构尺寸计算，切削力、夹紧力、定位误差、导向误差计算等）；7对郑金池 同学的设计进行校对；8编写设计说明书。车间设备（与设计有关的设备）：立式铣床X51K，X52K；卧式铣床X61W，X62W；工具铣床X8120；摇臂钻床Z35；台式钻床Z4115；外圆磨床MG1416，MG1432；内圆磨床MG2110，MG2120；平面磨床M7120；卧式镗床T6150。 设计小组：组长：郑金池成员：商嘉伟、周洲峰、焦瑞青 指导教师签字年月 日成绩：工作态度（满分20）设计质量（满分60）答辩（满分10）校对质量（满分10）总评摘 要本设计主要任务是完成连杆2-钻m6孔的夹具设计。首先完成了该零件的机械加工工艺规程设计，主要包括：零件三维CAD模型的建立、结构分析、毛坯的制备方法、加工表面精度要求和各表面的形状位置精度分析、精基准和粗基准的选择，为各表面选择了合理的加工方法和机床，以及各工序切削参数的确定，编制了完整的机械加工工艺过程卡，设计了钻m6孔的工序卡片。在制定合理工艺规程的基础上，针对钻m6孔工序，设计专用夹具，包括定位方案的确定、定位元件、导向元件、支撑元件的选择与关键零部件的设计、定位误差的计算、铣削力的计算与校核等工作，最终完成了钻m6孔工序专用夹具的三维CAD模型，以及二维工程图的绘制工作。关键词：CA6142车床连杆2；钻m6孔、工艺、工序、切削用量、夹紧、定位、误差。目 录第一章 Z525钻床连杆-2的工艺分析1.1 零件三维模型的建立1.2 零件基础信息分析1.3 零件加工表面分析与加工方法选择 第二章 Z525钻床连杆-2的工艺规程设计2.1 定位基准的选择2.2 机械加工工艺路线的拟定2.3 各加工表面刀具、工装、夹具、量具的确定2.4 Z525床连杆-2工艺过程卡片的设计2.5 钻M6的螺纹孔工序设计 第三章 精铣28mm平面工序专用夹具设计 3.1 夹具整体方案的构思3.2定位方案的确定与定位误差计算 3.3 刀具引导方案的设计 3.4 夹紧方案的设计 3.5 其他辅助元件的设计 第四章 精铣28mm平面夹具总体模型建立 4.1 夹具总装三维模型的建立 4.2 二维工程图的设计校核说明参考文献附录1. CA6142车床连杆-2机械加工工艺过程卡2. 铣28mm平面机械加工工序卡18一 连杆的工艺分析1.1零件三维模型的建立连杆-2的二维零件如图1-1所示。图1-1 连杆-2为了进一步明晰该零件的结构，利用UG NX软件建立了该零件的三维CAD模型，并对各表面进行了命名，如图1-2所示。图1-2 连杆-2三维模型1.2零件基础信息分析连杆是连接活塞和曲轴，并将活塞所受作用力传给曲轴，将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。 连杆是连杆组的一部分， 连杆组由连杆体、连杆大头盖、连杆小头衬套、连杆大头轴瓦和连杆螺栓（或螺钉）等组成。连杆组承受活塞销传来的气体作用力及其本身摆动和活塞组往复惯性力的作用，这些力的大小和方向都是周期性变化的。因此连杆受到压缩、拉伸等交变载荷作用。连杆必须有足够的疲劳强度和结构刚度。疲劳强度不足，往往会造成连杆体或连杆螺栓断裂，进而产生整机破坏的重大事故。若刚度不足，则会造成杆体弯曲变形及连杆大头的失圆变形，导致活塞、汽缸、轴承和曲柄销等的偏磨。1.3零件加工表面分析与加工方法选择如图1-1和图1-2所示，该零件的主要加工表面包括：20两端面 10孔、32两端面、20孔6、R7两端面7、宽4槽8、7孔、M6螺纹孔。其余表面采用不去除材料的方式获得表面粗糙度，所以直接使用其铸造获得的表面。根据典型表面的加工路线选择，20两端面、32两端面、R7两端面7、宽4槽8采用铣削加工的方式，10孔、20孔6、7孔、采用钻削的方式加工。根据典型表面加工方法，如图1-3和图1-4所示，连杆-2各机械加工表面所需要达到的精度要求如表1-1所示，根据任务书中所提供的加工设备，为各表面选择合理的加工方法、设备和工艺路线，如表1-2所示。图1-3 平面典型加工工艺路线图1-4 孔的典型加工工艺路线表1-1 CA6142车床连杆-2各表面精度要求 序号机械加工表面公差等级尺寸公差位置公差表面粗糙度1上20端面IT8Ra3.22下20端面IT8Ra3.2310孔IT9Ra1.6432两端面IT8Ra3.2520孔IT9Ra1.66R7两端面IT8Ra3.27宽4槽IT8Ra3.28M6螺纹孔IT9Ra6.397孔IT9Ra6.3表1-2 连杆各表面加工工艺路线 序号机械加工表面加工方法机床选择工艺路线1后20端面铣削立式铣床X52K粗铣-半精铣-精铣2前20端面铣削立式铣床X52K粗铣-半精铣-精铣310孔钻削台式钻床Z4115扩孔-铰孔432两端面铣削立式铣床X52K粗铣-半精铣-精铣520孔钻削台式钻床Z4115扩孔-铰孔6R7两端面铣削立式铣床X52K粗铣-半精铣-精铣7宽4槽铣削立式铣床X52K粗铣-半精铣-精铣8M6螺纹孔钻削台式钻床Z4115钻孔-攻丝97孔钻削台式钻床Z4115扩孔-铰孔二. 连杆的工艺规程设计2.1定位基准的选择1.精基准的选择精基准是指利用已加工过的表面作为定位基准与定位元件相互作用，保证在加工其它表面时能够将所需要约束的自由度进行限制。精基准的选择原则有：基准重合、基准统一、自为基准、互为基准。通过分析图1-1连杆-2二维零件图的结构特点，上下端面.2个中心孔。这两个表面较为规整，容易选择或设计定位元件，而且通过这两个表面定位，工件可以很方便地保证其他表面在加工过程中具有确定的位置，所以选2个上下端面.2个中心孔作为精基准。本方案精基准的选择符合基准重合（定位基准与设计基准重合）和基准统一（在尽可能多的工序中选择同一表面作为精基准）的原则，能够有效地保证零件各表面的加工质量。如图2-1所示各表面。图2-1连杆-2三维模型2.粗基准的选择精基准一旦被指定，首先要考虑的就是用某个未加工过的毛坯面定位，将精基准先加工出来，即粗基准的选择原则。粗基准的选择主要遵循保证零件有均匀的加工余量、保证不加工表面相对于加工表面有一定的位置精度和便于装夹的原则。2.2机械加工工艺路线拟定2.2.1.毛坯的选择CA6142车床连杆-2零件的材料选用铸钢，所以毛坯的制备方法为铸造。根据零件的生产纲领，该零件为成批制造的零件。此外，该零件上有多个表面不采取机械加工的方式，而直接使用，所以尽量使这些表面的铸造精度高一些。通过以上分析，选择“熔模铸造”作为毛坯制备的方法，铸造精度为CT6。毛坯确定方面，尽量与零件轮廓形状一致，7mm肋板、35和22外圆柱面。各表面加工余量和尺寸公差的选择，如表2-1，表2-2，表2-3，表2-4所示。表2-1铸件机械加工余量最大尺寸要求的机械加工余量等级大于至ABCDEFGHJK-406310016025040063010001600250040006300406310016025040063010001600250040006300100000.10.10.20.30.30.40.50.60.70.80.91.01.10.10.20.30.40.50.70.80.91.01.11.31.41.50.20.30.40.50.70.91.11.21.41.61.82.02.20.30.30.50.81.01.31.51.82.02.22.52.83.00.40.40.71.11.41.42.22.52.83.23.54.04.50.50.51.01.522.533.544.555.560.50.71.42.22.83.5455.567890.712345678910111211.42.845.5791011141416171.424681012141618202224表2-2铸件机械加工余量等级选择铸造方法要求的机械加工余量等级铸件材料铸刚灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金锌合金轻金属合金镍基合金钴基合金砂型铸造手工铸造GKFHFHFHFHFHFHGKGK砂型铸造机器造型FHEGEGEGEGEGEGFHFH金属型铸造-DFDFDFDFDFDF-压力铸造-BDBDBD-熔模铸造EEE-FH-EEE表2-3铸件尺寸公差数值铸件基本尺寸铸件尺寸公差等级CT大于至1234567891011121314151610161016250.090.10.110.130.140.150.180.20.220.260.280.300.360.380.420.520.540.580.740.780.821.01.21.21.51.61.72.02.22.42.83.03.24.24.44.668101225406340631000.120.130.140.170.180.20.240.260.280.320.360.400.460.500.560.640.700.780.901.01.11.31.41.61.82.02.22.62.83.23.64.04.45.05.66789910111112141416181001600.150.220.300.440.620.881.21.82.53.65.07101216201602502504000.240.340.500.560.700.781.01.11.41.62.02.22.83.24.04.45.66.28911121416182022254006301000630100016000.40.640.901.01.21.41.61.82.02.22.62.83.23.64.04.65677891011131416181820232225292832371600250040006300250040006300100002.63.84.45.46.27.0891011101214161517202321242832263035403338445042495664表2-4成批和大量生产铸件的尺寸公差等级铸造方法公差等级 CT铸钢灰铸铁球墨铸铁可锻铸铁铜合金锌合金轻金属合金镍基合金钴基合金砂型手工造型11141114111411141013101391111141114砂型机器造型及壳型81281281281281081079812812金属型铸造低压铸造8108108108107979压力铸造684647熔模铸造46464646464646根据表2-1表2-4，确定CA6142车床连杆-2铸造毛坯各尺寸的机械加工余量和公差，如表2-5所示。表2-5 CA6142车床连杆-2各表面铸造毛坯尺寸公差据表2-5所规划的各表面加工余量与公差得CA6142车床连杆-2的毛坯图，如图2-2所示。图2-2 CA6142车床连杆-2毛坯图2.2.2加工工序顺序的确定如表1-1和表1-2所示，根据各表面的加工精度要求，为各表面选择了较为合理的加工工艺路线。但所有加工表面需要合理地安排加工顺序才能保证高质高效的将零件加工出来。所以需要各表面之间是否有过程干涉情况发生，合理安排CA6142车床连杆-2的总体加工工艺路线。加工工序顺序安排遵循的原则是“基准先行”、“先粗后精”、“先主后次”、“先面后孔”。如图2-1所示，如果不完成底面和顶面的铣削，将无法完成20孔和10的加工。如果不完成底面和20孔的加工，将无法为其他表面提供定位精基准，即违背基准先行的原则。综合上述考虑，拟定如下整体加工工艺路线：粗铣后20端面；粗铣32后端面粗铣、半精铣前20端面；粗铣、半精铣粗铣32前端面半精铣后20端面；半精铣32后端面钻、铰10 孔；倒角C1钻、扩、铰20 孔；倒角C1粗铣、半精铣R7两端面粗铣、半精铣宽4槽钻7孔：钻、攻M6螺纹孔2.3 各加工表面刀具、量具的确定参考“课程设计”参考资料表9-1和表11-1，为CA6142车床连杆-2的各表面选择合适的刀具和量具，如表2-6的所示表2-6 CA6142车床拨叉各表面刀具、量具的确定序号机械加工表面刀具刀具材料量具备注1后20端面D50盘铣刀高速钢0-150卡尺2前20端面D50盘铣刀高速钢0-150卡尺310孔扩孔钻、铰刀、倒角刀高速钢0-25内径千分尺432两端面D50盘铣刀高速钢0-150卡尺520孔扩孔钻、铰刀、倒角刀硬质合金YA60-25内径千分尺6R7两端面D50盘铣刀高速钢0-150卡尺宽4槽D50盘铣刀高速钢0-150卡尺M6螺纹孔钻头、M8丝锥高速钢0-150卡尺7孔扩孔钻、铰刀、倒角刀高速钢0-25内径千分尺2.4 Z525钻床连杆-2工艺过程卡片的设计2.5 钻M6的工序设计根据上述工序尺寸的确定和工序参数的选择，设计钻M6工序的定位夹紧策略。1.钻M6螺纹孔需限制的自由度选择20孔，10孔和底面作为定位基准，为保证M6尺寸，需要限制；工序采用一面两孔定位，20孔由A型定位销定位限制，32端面限制，B型定位销限制，共限制6个自由度。钻套作为刀具定位装置，保证刀具在钻M6时具有确定的位置。2.定位元件的选择20孔可以用一个A型定位销限制2个自由度。底面可以用一个平面限制3个自由度：，因此B型定位销限制。工序：钻M6螺纹孔确定进给量：根据参考文献表2-7，当钢的，时，。由于本零件在加工孔时属于低刚度零件，故进给量应乘以系数0.75，则：根据Z525机床说明书，现取切削速度：根据参考文献表2-13及表2-14，查得切削速度所以根据机床说明书，取，故实际切削速度为切削工时：，则机动工时为攻丝M6攻螺纹M6mm。 按机床选取，则机动时， 三 钻M6螺纹孔的夹具设计前两章完成了CA6142车床连杆-2的零件分析、机械加工工艺规程设计，并完成了钻M6mm平面缺口工序设计，完成了定位方案的选择以及定位元件的确定。在此基础上，本章将完成该工序专用夹具整体方案的设计以及定位误差的计算和相关元件的详细设计。3.1夹具整体方案构思如图3-1所示，为钻M6螺纹孔工序专用夹具的整体设计方案。图3-1钻M6孔平面工序专用夹具整体方案3.2定位基准的选择基准是用来确定生产对象上几何要素间的几何关系所依据的那些点、线、面。根据基准的不同功能，基准分为设计基准和工艺基准两大类。1. 设计基准 在零件图样上所采用的基准，称为设计基准。2. 工艺基准零件在工艺过程中所采用的基准，称为工艺基准。工艺基准按用途不同，又分为装配基准、测量基准、工序基准和定位基准。（1）装配基准装配时用以确定零件在部件或产品中的位置的基准，称为装配基准。（2）测量基准测量时用以检验已加工表面尺寸几 位置的基准，称为测量基准。（3）工序基准在加工工序中，用以确定本工序被加工表面家工后的尺寸、形状及位置的基准，称为工序基准。（4
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