拉杆臂的工艺工装设计-正文

1、拉杆臂的工艺工装设计专业班级：模具041 学生姓名：林本金指导教师：马贵飞 职称： 副教授 摘要 现代机械加工行业发生着深刻的结构性变化，工艺工装的设计与改良已成为企业生存和发展的必要条件。工艺工装的设计与改良直接影响着连杆盖的质量与性能。拉杆臂行业作为一个传统而富有活力的行业，近十几年取得了突飞猛进的发展。在新经济时代，拉杆臂行业呈现了新的发展趋势，由此对其拉杆臂质量、性能产生了新的变化。 本文首先介绍了拉杆臂的作用和工艺分析，其次确定毛坯尺寸，然后进行了工艺规程设计，最后对第30道工序和第50道工序进行了夹具设计关键词：工艺分析 工艺规程设计 夹具设计Process Equipment D

2、esign rod armAbstract A profound structural movement is taking place in the modern machine process industry, so the design and improvement of the technical frock have become the necessary condition for the corporation to live and develop. the design and improvement of the technical frock directly af

3、fect the quality and performance of the connecting rod cap. The connecting rod cap industry which is traditional and vivid has much developed in recent ten years. In new economy times , The cap industry presents a new developing trend. So there is a new requirement to its quality and performance. Th

4、is paper introduces the effect and technical analyse of the Connecting rod cap at first , then makes sure the roughs size, planning the technical rules , at last designs the modular for the 30th and 50th working procedure .Key words technical analyse the technical rules plan modular design目 录 引言2第一章

5、 零件的分析 31.1 零件的作用 31.2 零件的工艺分析 3第二章 确定毛坯，画毛坯图 3第三章 工艺规程设计 43.1 定位基准的选择 43.2 加工工艺路线 53.3 选择加工设备及刀具，夹具，量具63.4 加工工序设计 7第四章 夹具设计 84.1 第30道工序的夹具设计 8 4.1.1 确定设计方案 84.1.2 定位精度分析84.1.3 操作说明 94.2 第50道工序的夹具设计 94.2.1 确定设计方案 104.2.2 定位精度分析10第五章 夹具设计的使用操作说明结论 11致谢 12参考文献引 言本人设计的是摇臂机构，在设计过程中综合运用机械制造工艺学中的基本理论，并结合生

6、产实习中学到的实践经验知识。由于马老师的认真辅导，本人初步具备了设计一个中等复杂程度零件（拉杆臂）的工艺规程的能力也初步学会了怎样运用夹具设计的基本原理和方法，怎样拟订夹具设计方案，怎样完成夹具结构设计，为未来从事的工作打下良好的基础。由于本人能力有限，经验不足，在设计中可能还有许多不足之处或存在的一些问题望各位老师指出，本人一定会虚心学习。争取在以后设计时避免这些问题。在此先向各位老师表示感谢。第一章 零件的分析1.1 零件的作用 由零件图可知该零件为拉杆臂。6-12C11孔是用来装入轴类零件。其主要作用是将一个轴上的动力传递到于之相垂直的轴上。此零件在机械行业中有着广泛的利用。1.2 零件

7、的工艺分析1.2.1分析、审查产品的零件图和装配图制定工艺规程时，首先应分析零件图及该件所在部件的装配图。了解该零件在件中的作用及零件的技术要求，找出其主要技术关键，以便在拟定工艺规程时采取适当的措施加以保证。1.2.2.零件的结构工艺分析 所谓零件的结构工艺性是指设计的零件在满足使用要求的前提下，其制造。的可行性和经济性。尽量在满足使用要求的前提下降低成本。 由附图零件图得知,其材料为GZ45,该材料具有较高的强度,耐磨性,耐热性及减振性.适用于承受较大应力,要求耐磨的零件。由该零件的作用和零件图可知该零件的精度和形位公差较高。在加工时一定要注意。根据零件的材料和作用可以确定该零件的毛坯的制

8、造方法为铸造。又由于是批量生产，所以毛坯的制造方法为砂型机器造型。为了消除残余应力铸造时安排人工时效。该零件主要加工E、F面和6-12C11孔。其中12C11的孔的内壁的粗糙度为Ra1.6 um。在铰孔时一定要保证粗糙度。6-12C11孔相对应孔心在同一中心线上，在钻孔的时候要保证一定的形位公差，同时空心之间的距离要控制好。其中2个12的孔的孔心距为130.05，精度要求较高，在加工的过程中要保证其孔心距在此公差范围之内，在对工件进行加工使用定位销来保证其孔心距。但在装零件是一定要让零件充分地靠到定位销这样才能保证其精度。由参考文献(1)中的有关方面和孔加工的经济精度及机床所能达到的位置精度可

9、知,上述技术要求是可以达到的,零件的结构工艺性也是可行的.第二章. 确定毛坯，画毛坯的零件图在拟订机械加工工艺规程时，毛坯选择得是否正确，不仅直接影响毛坯的制造工艺及费用，而且对零件的机械加工工艺、设备、工具、工时的消耗以及生产效率有着很大的影响。毛坯的形状和尺寸越接近成品零件，机械加工的劳动量就越少，但毛坯制造的成本可能会随之增加。由于原材料消耗的减少，会抵消或部分抵消毛坯成本的增加。所以，应根据生产纲领、零件的材料、形状、尺寸、精度、表面质量及具体的生产条件等作综合考虑，以选择毛坯。在毛坯选择时，应充分注意到采用新工艺、新技术、新材料的可能性，以降低成本、提高质量和生产率。毛坯的种类包括：

10、铸件、锻件、型材、冲压件、冷或热压制件、焊接件等。合理的选择毛坯，通常从下面几个方面综合考虑：1、零件材料的工艺特性；2、生产纲领的大小；3、零件的形状和尺寸；4、现有的生产条件。根据毛坯材料确定毛坯为铸件,又由题目已知零件的生产纲领为批量生产,毛坯的铸造方法选用砂型机器造型.又由于摇臂在工作过程中的承受力的较大,故应消除应力,铸造后要应安排人工时效来保证其刚度要求。 由零件图可以看到E、F面的尺寸有与一定的精度要求。故在零件铸造完后要对E、F面进行加工，可选择铣床进行加工；而零件的孔可选择钻床进行加工，在加工的过程中要保证其垂直度；而零件的上、下端槽可选用了铣床进行加工。 参考文献1表2.3

11、-6，该种铸件的尺寸公差等级CT为11-13级，加工余量等级MA为H级。故取CT为12级，MA为H级。为了方便零件的取出铸件的分型面选择E面如下图所示。浇口位置位于分型面上。本零件主要加工面为E、F面和6-12C11孔，上、下端槽。 参考文献1表2.3-5，用查表法确定各表面的总余量如表2-1所示。各加工表面的总余量表2-1加工表面基本尺寸（mm）加工余量等级（mm）加工余量数值（mm）说 明E面30H3铣床加工F面30H3铣床加工6-12C11孔 12H钻床加工 上端槽槽深24H铣床加工下端槽槽深24 H铣床加工由参考文献1表2.3-9可得，铸件主要尺寸的公差如表2-1所示。主要毛坯尺寸及公

12、差 （mm）主要面尺寸零件尺寸总余量毛坯尺寸公差CTE、F面间 轮廓尺寸306366-12C11孔 轮廓尺寸12 第三章 工艺规程设计3.1 定位基准的选择：粗基准的选择：考虑到以下几点要求，选择零件的重要孔的毛坯孔和轴面作粗基准：1、在保证各加工余量的前提下，使重要孔的加工余量尽量均匀；2保证定位准确、夹紧可靠。因此选择E面作为粗基准选择精基准的出发点是保证加工精度，特别是加工表面的相互位置精度，以及安装的方便可靠。其选择的原则如下：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、所选精基准 应能保证工件定位准确稳定，装夹方便可靠，夹具结构简单适用。E面是装配基准

13、又是设计基准，用它们作精基准能使加工遵循“基准重合”的原则，其余各表面也能用它们定位。这样使工艺路线遵循了“基准统一”的原则。此外E面的面积相比较大，定位比较稳定，夹紧方案相对简单可靠，操作方便。3.2 制定工艺路线根据个表面加工要求和各种加工方法能达到的经济精度，确定各表面的加工方法如下：E、F面粗铣、精铣； 6-12+0.105 -0.015孔钻孔、扩孔、铰孔并倒角；上、下端槽粗铣根据先面后孔，先主要表面后次要表面和先粗后精的加工原则，由于拉杆臂所需加工的表面或孔的表面粗糙度要求比较高，所以需要精加工，加工时将加工面放在前面先加工，孔放在后面后加工，上、下端槽放在最后加工初步拟定加工工艺路

14、线如下：铸造时效10 钳工整形20 粗铣E、F面30 钻、扩、铰3-12C11孔，孔口倒角1X4540粗铣上、下端槽50半精铣E、F面60检验70入库遵循了工艺路线拟定的一般原则，但某些工序上仍存在一定的问题，值得进一步讨论。由于叉口的精度要求比较高，所以在精加工之前应对零件进行钳工整形，由于叉口的硬度要求比较高，故在加工完后应对零件叉口部分进行淬火处理和镀铬处理，叉口受热后，叉口精度回受到很大影响所以在淬火处理后在钳工整形一次。修改后的工艺路线如下：铸造时效10 钳工整形20 粗铣E、F面30 钻、扩、铰3-12C11孔，孔口倒角1X4540精铣E、F面50粗铣上、下端槽60检验70入库 3

15、.3 选择加工设备及，刀，夹，量具由于生产类型为大批量生产，故加工设备宜以专用机床为主，辅以少量通用机床。其生产方式以通用机床加专用夹具为主，可辅以少量专用机床的流水线生产。工件在各机床上的装卸及各机床间的传送均由人工完成。工序10：钳工修形，由于铸造工艺相对而言加工精度较低，为保险起见，应有钳工修形，这一工序也给铸件提供了更多的时效时间，进一步减少了铸件内部的应力工序20：粗铣E、F面；采用卧铣，选择专用卧式铣床，选择直径D为110mm的A类套式面铣刀（参考文献1表10-37）、专用夹具和游标卡尺工序30：钻、扩、铰12+0.105 -0.015孔，孔口倒角1X45；钻12C11孔，采用摇臂

16、钻床，选择Z3025型（参考文献1边8-25），选用直柄麻花钻（参考文献1表10-22）；扩12+0.105 -0.015孔，选用直柄扩孔钻（参考文献1表10-26）。铰12C11孔，选用直柄机用绞刀（参考文献1表10-32）；铰后倒角，选用专用夹具、快换夹头、游标卡尺及塞规工序40：精铣E、F面，采用立铣，选择X52K立式铣床（参考文献1表8-26）。选择直径为16的专用三面二刃铣刀（参考文献110-37）、专用夹具和游标卡尺工序50：粗铣上、下端面，采用卧铣，选择X52K卧式铣床（参考文献1表8-26）。选择直径为14mm的三面二刃的铣刀（参考文献110-37）、专用夹具和游标卡尺工序60

17、：检验工序70：入库3.4 加工工序设计3.4.1工序30钻、扩、铰3-12C11的孔，孔口倒角1X453-12的扩铰余量参考文献1表2.3-48 取Z扩=1.0mm，Z铰=0.05mm。此可算出Z钻=9.9/2-1.0-0.05=5.45mm。各工步的余量和工序尺寸及公差加工表面加工方法余量公差等级工序尺寸及公差3-12钻孔5.5103-12扩孔1.0103-10铰孔 0.15103-10孔口倒角10钻12C11孔，直柄麻花钻参考文献1表2.4-41，用插入法求得钻12mm孔的切削速度v=0.55m/s=33m/min,扭矩力F=12655N轴向力M=233.478N.m由此算出转速为n=1

18、000v/d=100033/(3.1412)r/min=1252.04 r/min按机床实际转速取1250 r/min。则实际切削速度为v=3.14101250/1000 m/min =39.25 m/min分别求出钻12mm孔的Ff和M 12mm Ff=9.8142.7100.10.81=335 .11 (N) M=9.810.0211020 .10.81=3.26 (Nm) 它小于机床的最大进给力24500 N和最大扭转力矩980 Nm故机床刚度足够。 扩12C11孔，直柄扩孔钻参考文献1表2.4-50并参考机床实际进给量，取f=0.1mm/r参考文献4表3-54，扩孔的切削速度为（1/2

19、1/3）v钻，故取v扩=1/2v钻=1/233m/min=16.5m/min由此算出转速n=1000v/d=10002.95/(3.1411)=105.23r/min按机床实际转速取n=100r/min 则实际切削速度v=d n/1000=3.149.7100/1000=3.29 m/min 铰12C11孔，直柄机用绞刀参考文献1表2.4-58，粗铰孔的进给量取f=0.4 mm/r 参考文献1表2.4-60，取粗铰孔的切削速度v=0.1mm/s=0.6m/min由此算出转速n=1000v/d=10000.6/(3.149.7)=19.72 r/min 按机床实际转速取n=20r/min 则实际

20、切削速度v=d n/1000=3.149.720/1000=0.6 m/min 参考文献1表2.4-60，取粗铰孔的切削速度v=2mm/s=18m/min由此算出转速n=1000v/d=100018/(3.146.9)=83.11 r/min 按机床实际转速取n=80r/min 则实际切削速度v=d n/1000=3.14780/1000=1.75 m/s 孔口倒角 1X45，直柄麻花钻。3.4.2工序50 粗铣上、下端槽 参考文献1表3.1-74，取粗铣的主轴转速为150r/min， 又前面已选定的铣刀直径为110 mm故切削速度分别为： v粗=d n/1000=3.1411150/1000

21、=76.2 m/min 参考文献1表2.4-85,取粗铣槽切削速度为v=1.58m/s,=94.8 m/min.Pm=6.1KW 又由文献1表3.1-73得机床功率为7.5kw，若取效率为0.85 则7.50.85=6.375KW6.1KW.故机床效率足够。 第四章 夹具设计4.1本次设计的夹具为第30道工序-钻、扩、铰3-12C11孔夹具，该夹具适用于Z518型立式摇臂钻床。4.1.1这道工序所加工的平面为3-12C11孔。按照基准重合原则并考虑到目前对3-12C11孔同时加工，为避免重复使用粗基准，应以E面定位，又为了避免拉杆臂在被钻孔过程中出现相对的转动或滑动，应在拉杆臂上端加一个可调式

22、辅助定位V形块起固定作用，在夹具定位面适当位置加一个定位销，对拉杆臂的自由度进行有效的控制。设计方案应尽量考虑拉杆臂在整个加工过程前后装夹的方便性和可靠性。4.1.2从对拉杆臂的结构形状分析来看，若工件以E面朝下垂直放置在定位面上，定位和夹紧相对而言都比较的稳定和可靠，也容易将设计的初衷实现。E面与定位平面上的紧密配合，再加上一个定位销从而控制工件在X方向和Y方向上的移动，X轴方向的转动，Z轴方向的转动，但仅凭这一个定位销还是不够的，工件的六个自由度目前也只有四个得到了有效的控制，还不够成加工的条件。要想安全的加工工件必须将工件的六个自由度完全的给予限定，故还需在工件上上端加上一个固定用V形块

23、，V形块用两销钉定位，两螺钉紧固。下端面加三个辅助支承块，用以消除工件的悬垂力，然后在拉杆臂的上端面加一个紧固装置，将处于支承块和紧固装置间的工件夹紧，此时，工件在Z轴方向上的转动也得到了有效的控制，在夹具体平面内加一个定位销，这样工件在Z方向上的移动也得到了有效的控制。工件的六个自由度都得到了控制，工件加工时无相对的移动和转动满足了加工3- 12C11孔所提出的要求。夹具的夹具体和辅助支撑、夹紧装置用螺栓连接。4.1.3若采用气动或液压夹紧，势必采用比较复杂的结构，气管和油管也将妨碍操作的正常进行。为使本道工序所采用的夹具尽量的简单化，并能够操作简单方便，故选用手动夹紧。 4.2本次设计的夹

24、具为第50道工序铣上、下端槽，槽深分别为28、30mm。该夹具适用于通用卧式铣床。4.2.1本道工序所加工的槽分别位于拉杆臂的上端面和下端面，且槽深不一样。按照基准重合原则，为避免加工过程中基准的重复使用，应以E面和12C11孔定位，这是“一面一孔”的典型定位。在夹具体左右两端安装两个两个定位板，前后面上安装两个平面定位销。由于工件上的两个槽分别位于工件的上下两端，这给加工带来了困难，在铣床刀杆上安装间隔125mm的两把三面刃盘铣刀，可同时加工四个工件。4.2.2从对工件的结构形状来分析，若工件E面平行放置在定位板上，拉杆臂需加工的上、下端槽呈竖直方向放置。在此过程中可以以E面做为定位基面，在

25、左右两端的两个定位板上加一个定位销与12C11孔紧密配合，由于12C11孔的中心线与H面的距离为15mm 加上孔的半径6mm，所以定位销进入12C11孔的尺寸只能为5mm，所以为短定位销定位，从而控制了工件在X方向和Y方向上的移动，至于对X轴方向和Y轴方向的转动及Z方向的移动的控制只要在12C11孔靠近F面的方向上加一个夹紧装置（压板）即可。此时工件的六个自由度全部得到了有效的控制，构成加工的条件。工件加工时无相对的移动和转动满足了加工3-12C11孔所提出的要求。为了使工件装卸方便，易于操作，夹紧装置采用弹簧夹紧。4.1.3定位精度的分析3-12C11孔是在一次装夹下完成的，首先用中间三个垫

26、块进行粗定位。再用V形块和圆柱销进行精定位。参考文献3表1.10-1，取工件公差的1/4，即夹具尺寸公差为+0.625mm/+0.425mm。相距为45+0. 25/-0. 25mm。参考文献3表1.10-6，取： 衬套与夹具体模板的配合为H7/r6; 钻套，扩孔套和铰套与衬套的配合为H7/g6; 钻，扩孔时的刀具与导套内孔的配合为F8/h6; 铰孔时取刀具与导套内孔的配合为H7/h6;此外，夹具上还应标注下列技术要求： 钻套孔中心轴线与支承板平面的垂直度为30:0.02; 钻12的钻套孔中心轴线与支承板平面和夹具的侧平面的平行度为0.02mm 夹具定位孔与卧轴转台定位销配合为30H7/g6第

27、五章 夹具的使用操作说明5.1钻夹具的使用说明首先将铣夹具在合适的位置安放好，然后对夹具体进行可靠的固定。安装工件时在夹具的功为上，工件以E面在三个垫块15上定位，同时又以固定V形块10，圆柱销13进行定位，实现了六点定位。当一次加工完毕后，拧松带肩六角螺母，压板沿着回形槽移动，移动到一定位置后失去对工件的压紧作用，这样就能顺利卸下工件。本夹具结构简单，装夹可靠，使用方便，虽然采用了手动夹紧装置，但由于选用摇臂钻床，在加工所要求三个孔时比较节省时间，从而提高了劳动生产率，适用于批量生产。5.2铣夹具的使用说明首先将铣夹具在合适的位置安放好，然后对夹具体进行可靠的固定。安装工件时在夹具左右两侧的

28、两个工位上，工件分别以平面E和平面F在各自的定位板7上定位，同时又以两个12C11圆孔，分别放在圆柱销1和菱形销14上，实现六点定位。当一次加工完毕后，左右两侧各卸下已加工好的两条槽的工件；而将I工位上加工好上端槽的工件，取下安装到II工位上；再将完全未加工槽的工件，安装在I工位上。扳动转阀4，使气缸3右腔进气，推动活塞2连同活塞杆11向左移动，活塞杆前端的双斜 推动滚子12，顶出推杆13，使压板5绕铰链销8转动夹紧工件。当工件加工完毕后，再扳动转阀，使气缸左侧进气，活塞杆右移，弹簧6使压板松开工件。本夹具结构简单，装夹可靠，使用方便，并采用气动夹紧装置和多件、多共位加工，提高了生产率，适用于大批量生产。本次设计中，还按照老师的要求画出了夹具体的零件图，具体结构可参照图ZGJ0409.05.00.01-1及ZGJ0409.05.00.02-1。结论这次毕业设计是对我在大学三年中所学知识的重要总结，它将我所学的科学理论知识与社会实践相结合，是我们大学生从学校步入社会的主要载体之