机械制造技术课程设计-连杆机械加工工艺规程及铣φ32K7孔端面夹具设计

目录TOC\o"1-3"\h\u938第1章零件的工艺分析 零件的工艺分析全套图纸加V信153893706或扣3346389411图1-1为连杆，材料为ZAlMg10铝合金件，生产纲领4000件/年，生产类型确定为中批量。零件的结构分析连杆是汽车发动机主要的传动机构之一，它将活塞和曲轴连接起来，把作用于活塞顶部的膨胀气体压力传给曲轴，使活塞的往复直线运动可逆地转化为曲轴的回转运动，以输出功率。零件主要加工表面的技术要求分析连杆大头孔孔径Ф32K7mm，表面粗糙度Ra12.5，孔端面位置尺寸20mm，表面粗糙度Ra3.2，与基准A的垂直度公差0.02mm。连杆小头孔孔径Ф20H7mm，表面粗糙度Ra1.6，孔端面位置尺寸24mm，表面粗糙度Ra3.2。连杆大头紧定孔孔径Ф7mm，表面粗糙度Ra12.5，孔深33mm。连杆小头紧定孔孔径Ф6mm，表面粗糙度Ra12.5，孔深12mm，Ф16×120倒角，表面粗糙度Ra6.3。图1-1连杆零件图毛坯的选择根据生产纲领为中批量，参考《机械制造工艺设计简明手册》表1.3-1，毛坯采用锻造。图2-1连杆毛坯图

基准的选择基准的选择是工艺规程设计中的重要工作之一。基准选择的正确、合理，可以保证质量，提高生产效率。否则，就会使加工工艺过程问题百出，严重的还会造成零件大批报废，使生产无法进行。粗基准的选择原则1.如果必须首先保证工件上加工表面与不加工表面之间的位置要求，应以不加工表面作为粗基准。如果在工件上有很多不需加工的表面，则应以其中与加工面位置精度要求较高的表面作粗基准。2.如果必须首先保证工件某重要表面的加工余量均匀，应选择该表面作精基准。3.如需保证各加工表面都有足够的加工余量，应选加工余量较小的表面作粗基准。4.选作粗基准的表面应平整，没有浇口、冒口、飞边等缺陷，以便定位可靠。5.粗基准一般只能使用一次，特别是主要定位基准，以免产生较大的位置误差。精基准选择的原则1.用设计基准作为定位基准，实现“基准重合”，以免产生基准不重合误差。2.当工件以某一组精基准定位可以较方便地加工很多表面时，应尽可能采用此组精基准定位，实现“基准统一”，以免生产基准转换误差。3.当精加工或光整加工工序要求加工余量尽量小而均匀时，应选择加工表面本身作为精基准，即遵循“自为基准”原则。该加工表面与其他表面间的位置精度要求由先行工序保证。4.为获得均匀的加工余量或较高的位置精度，可遵循“互为基准”、反复加工的原则。5.有多种方案可供选择时应选择定位准确、稳定、夹紧可靠，可使夹具结构简单的表面作为精基准。根据粗、精基准的选择原则，确定各加工表面的基准见表4-1所示。拟定加工工艺路线选定加工方法根据各加工表面的加工精度和表面粗糙度的要求，选定如下加工方法：Ф32K7孔的端面加工方法为粗铣——半精铣；Ф20H7孔的端面加工方法为粗铣——半精铣；Ф32K7孔的加工方法为钻；Ф20H7孔的加工方法为钻——扩——铰；倒角C2Ф7孔的加工方法为钻；Ф6孔系的加工方法为钻——倒角；宽2槽的加工方法为铣。表4-1加工表面的基准序号加工部位基准选择1Ф32K7孔的端面Ф32K7孔的端面（加工前端面时用后端面作为定位基准，加工后端面时用前端面作为定位基准）2Ф20H7孔的端面Ф20H7孔的端面（加工前端面时用后端面作为定位基准，加工后端面时用前端面作为定位基准）3Ф32K7孔前端面、侧面4Ф20H7孔前端面、Ф32K7孔及侧面5Ф7孔后端面、Ф32K7孔和Ф20H7孔6Ф6孔系后端面、Ф32K7孔和Ф20H7孔7宽2槽后端面、Ф32K7孔和Ф20H7孔加工顺序的安排原则根据加工顺序的安排原则，支架的加工工艺路线方案有两种见表4-2和表4-3所示。工艺路线方案的分析与比较方案一：按工序集中原则组织工序，Ф32K7孔及其端面采用立式钻床Z525、立式铣床X53K和钻夹具、铣夹具加工，在两台机床上完成。其特点是：工艺路线短，工件装夹次数少，易于保证加工面相互位置精度，机床数量少，工件在工序间的运输量小，辅助时间和准备终结时间少。方案二：按工序分散原则组织工序，先在立式铣床X53K上铣端面，再在立式钻床Z525上加工Ф32K7孔、Ф20H7孔等，最后宽2槽在卧式铣床X63上加工。其特点是：工艺路线长，易采用通用夹具，工件装夹次数多。由于该连杆形状不规则，加工面分散，要适用于中批量生产，可以采用自动化水平较高和机床配以专用夹具，尽量使用工序集中以满足生产率和保证质量要求，综合分析和比较，方案一更为合适，故采用方案一。表4-2加工工艺路线一工序号内容设备10粗铣、半精铣Ф32K7孔的端面立式铣床X53K20粗铣、半精铣Ф20H7孔的端面立式铣床X53K30钻Ф32K7孔立式钻床Z52540钻、扩、铰Ф20H7孔；倒角C2立式钻床Z52550钻Ф7孔立式钻床Z52560钻Ф6孔、倒角Ф16×120立式钻床Z52570宽2槽卧式铣床X6380去毛刺90检验表4-3加工工艺路线二工序号内容设备10粗铣Ф32K7孔的前端面、Ф20H7孔的前端面立式铣床X53K20粗铣Ф32K7孔的后端面、Ф20H7孔的后端面立式铣床X53K30钻Ф32K7孔立式钻床Z52540钻、扩、铰Ф20H7孔；倒角C2立式钻床Z52550半精铣Ф32K7孔的前端面、Ф20H7孔的前端面立式铣床X53K60半精铣Ф32K7孔的后端面、Ф20H7孔的后端面立式铣床X53K70钻Ф7孔立式钻床Z52580钻Ф6孔、倒角Ф16×120立式钻床Z52590宽2槽卧式铣床X63100去毛刺110检验确定机械加工余量、工序尺寸及公差根据上述原始资料和加工工艺，查阅《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-1、2.2-4和表1.4-24，分别确定各加工表面的加工余量、工序尺寸及公差，如表5-1所示。表5-1机械加工余量及工序尺寸工序号工序内容单边余量（mm）工序尺寸（mm）表面粗糙度Ra（）10粗铣Ф32K7孔的端面1.5216.3半精铣Ф32K7孔的端面0.5203.220粗铣Ф20H7孔的端面1.5216.3半精铣Ф20H7孔的端面0.5203.230钻Ф32K7孔16Ф32K7()12.540钻Ф20H7孔9.0Ф1812.5扩Ф20H7孔0.9Ф19.86.3铰Ф20H7孔0.1Ф20H7()1.6孔口倒角2C212.550钻Ф7孔3.5Ф712.560钻Ф6孔3.0Ф612.5倒角Ф16×1205.0Ф16×1206.370宽2槽2.0212.5选择机床设备及工艺装备根据生产类型和满足被加工零件的技术要求，查阅《机械制造工艺设计简明手册》表1.4-6、表1.4-7、表1.4-8、表4.2-14、表4.2-35、表4.2-38及相关资料，各工序所选用的机床设备及工艺装备见表6-1所示。表6-1机床设备及工艺装备的选择工序号工序内容机床设备及工艺装备10粗铣Ф32K7孔的端面立式铣床X53K，Ф63面铣刀，游标卡尺半精铣Ф32K7孔的端面立式铣床X53K，Ф63面铣刀，游标卡尺20粗铣Ф20H7孔的端面立式铣床X53K，Ф36立铣刀，游标卡尺半精铣Ф20H7孔的端面立式铣床X53K，Ф36立铣刀，游标卡尺30钻Ф32K7孔立式钻床Z525，Ф32麻花钻，圆柱塞规40钻Ф20H7孔立式钻床Z525，Ф18麻花钻，圆柱塞规扩Ф20H7孔立式钻床Z525，Ф19.8扩孔钻，圆柱塞规铰Ф20H7孔立式钻床Z525，Ф20铰刀，圆柱塞规孔口倒角立式钻床Z525，倒角钻，圆柱塞规50钻Ф7孔立式钻床Z525，Ф7麻花钻，圆柱塞规60钻Ф6孔立式钻床Z525，Ф6麻花钻，圆柱塞规倒角Ф16×120立式钻床Z525，倒角钻，圆柱塞规70宽2槽卧式铣床X63，Ф80锯片铣刀，游标卡尺确定切削用量工序10：粗铣、半精铣Ф32K7孔的端面工步一：粗铣Ф32K7孔的端面连杆Ф32K7孔的端面选择在立式铣床X53K上加工，故设计时必须考虑铣削的四个要点：1.速度（关于铣削的）由连杆知，加工的位置宽52，一次加工完成，铣刀尺寸大于52，故选用面铣刀规格为Φ63，Φ63面铣刀的齿数Z=10，再由立式铣床X53K的参数表知，主轴转速取n=150≈302.进给量由立式铣床X53K参数知，=0.25mm/r依据《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37取3.铣削深度由毛坯余量的确定知，=1.5mm4.铣削宽度由连杆知，铣削最宽尺寸=52mm5.铣削连杆Ф32K7孔的端面的机动时间计算此为面铣刀铣Ф32K7孔的端面（由连杆零件图知，此次铣削为对称铣），端铣刀主偏角为90°，公式如下：=式中≈0.5×（63-35.57）+（1~3）mm≈(14.7~16.7)mm为铣削长度，由连杆知，=52mm，=，取=2mm故=≈0.373min工步二：半精铣Ф32K7孔的端面连杆Ф32K7孔的端面选择在立式铣床X53K上加工，故设计时必须考虑铣削的四个要点：1.速度（关于铣削的）由连杆知，加工的位置宽52，一次加工完成，铣刀尺寸大于52，故选用面铣刀规格为Φ63，Φ63面铣刀的齿数Z=10，再由立式铣床X53K的参数表知，主轴转速取n=235≈462.进给量由立式铣床X53K参数知，=0.20mm/r依据《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37取3.铣削深度由毛坯余量的确定知，=0.5mm4.铣削宽度由连杆知，铣削最宽尺寸=52mm5.铣削连杆Ф32K7孔的端面的机动时间计算此为面铣刀铣Ф32K7孔的端面（由连杆零件图知，此次铣削为对称铣），端铣刀主偏角为90°，公式如下：=式中≈0.5×（63-35.57）+（1~3）mm≈(14.7~16.7)mm为铣削长度，由连杆知，=52mm，=，取=2mm故=≈0.295min铣Ф32K7孔端面夹具设计定位方案设计8.1.1定位方案设计粗铣、半精铣Ф32K7孔端面夹具设计，依据六点定位原理及常用定位元件，定位方案分析如下：方案一：采用Ф32K7前端面、Ф20H7孔前端面、下侧面和Ф6孔端面定位，对应的定位元件为A型支承钉A50×10、A型支承钉A25×8、A型支承钉A12×12和定位销。定位分析如下：①Ф32K7前端面、Ф20H7孔前端面与A型支承钉A50×10、A型支承钉A25×8配合定位，限制三个自由度，即X轴转动、Y轴转动和Z轴移动；②下侧面与A型支承钉A12×12配合定位，限制两个自由度，即Y轴移动和Z轴转动；③Ф6孔端面与定位销配合定位，限制一个自由度，即X轴移动。方案二：采用Ф32K7前端面、Ф20H7孔前端面、R8圆弧和下侧面定位，对应的定位元件为A型支承钉A50×10、A型支承钉A25×8、固定V型块和A型支承钉A12×12。定位分析如下：①Ф32K7前端面、Ф20H7孔前端面与A型支承钉A50×10、A型支承钉A25×8配合定位，限制三个自由度，即X轴转动、Y轴转动和Z轴移动；②R8圆弧与固定V型块配合定位，限制两个自由度，即X轴移动和Z轴转动；③下侧面与A型支承钉A12×12配合定位，限制一个自由度，即Y轴移动。R8处用固定V型块定位，本身定位没什么不合理，主要是因为R8圆弧与加工面Ф32K7孔端面相距太小，此处用V型块定位，铣削时不方便，很容易铣刀固定V型块，此方案不合理，故方案一更为合适，采用方案一。8.1.2定位误差分析定位元件为A型支承钉A50×10、A型支承钉A25×8，误差分析如下：1、定位误差：式中：T——工件Ф32K7前端面、Ф20H7孔前端面公差T——A型支承钉A50×10、A型支承钉A25×8公差——工件Ф32K7前端面、Ф20H7孔前端面与A型支承钉A50×10、A型支承钉A25×8的最小配合间隙=0.02+0.11+0=0.132、夹紧安装误差，对工序尺寸的影响较小，取=03、磨损造成的加工误差：通过不超过0.05mm,误差总合：+=0.05mm<0.13mm从上分析，所设计的夹具能满足零件的加工精度要求。夹紧方案设计8.2.1夹紧方案设计粗铣、半精铣Ф32K7孔端面夹具设计，依据夹紧装置设计的设计原则，夹紧方案分析如下：方案一：采用紧定螺钉、支承钉和支座等组成的夹紧机构夹紧工件。方案二：采用六角螺母、圆垫圈、可调支承钉、弹簧、螺杆、移动压板和六角法兰面螺母等组成的夹紧机构夹紧工件。移动压板夹紧机构结构简单、夹紧行程大，且自锁性能好，增力比大，是手动夹紧中用的最多的一种夹紧机构。但此夹具用来铣Ф32K7孔端面，连杆形状结构原因，移动压板夹紧机构无处夹紧此方案不合理，方案一更为合适，故采用方案一。8.2.2铣削力及夹紧力计算查《简明机床夹具设计手册》表3-3得切削力计算公式：由粗铣、半精铣Ф32K7孔端面的工时计算知，，=0.25mm/r，，，由《简明机床夹具设计手册》表3-3知即≈510×1.44×0.33×0.024×52×10N≈3025N所需夹紧力，查表5得，，安全系数K=式中为各种因素的安全系数，查表得：K=2.153，当计算K<2.5时，取K=2.5螺纹夹紧部分由M12紧定螺钉锁紧，查表得夹紧力为5380N由上计算得》，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。夹具装备及使用维护8.3.1夹具装备1、能稳定地保证工件的加工精度用夹具装夹工件时，工件相对于刀具及机床的位置精度由夹具保证，不受工人技术水平的影响，使一批工件的加工精度趋于一致。2、能减少辅助工时，提高劳动生产率使用夹具装夹工件方便、快速，工件不需要划线找正，可显著地减少辅助工时；工件在夹具中装夹后提高了工件的刚性，可加大切削用量；可使用多件、多工位装夹工件的夹具，并可采用高效夹紧机构，进一步提高劳动生产率。3、能扩大机床的使用范围，实现一机多能根据加工机床的成形运动，附以不同类型的夹具，即可扩大机床原有的工艺范围。8.3.2夹具使用维护1、观察定位元件有没有磨损，定位面有没有松动回坑，基准面表面有没有坑洞的现象，如果有磨损，需要及时汇报处理。2、检查夹爪有没有加紧、松动，定位元件有没有脱落等现象。打开气源检查气缸能否自由活动，各快速接头、气管有没有老化、松动等现象。3、工装夹具现场需要按要求在规定区域水平放置平稳，夹具表面要保持干净，不能有灰尘、杂物等，夹具上的按钮完整无损坏并保持清洁。4、各单元齐全，夹具编号和铭牌清楚完整，各个附属装置表面保持干净，气路完好，没有老化泄漏的现象。5、夹具上个定位元件、夹头以及铜块需保持完整，而且润滑良好，没有异常。各个移动部件的导轨中没有异物，润滑性能好，移动过程中没有异响，表面没有磨损。6、确保减震器正常工作，油量充足，运行过程中没有异响；确保各气缸、气阀没有松动、串气的现象。

结论在这次的连杆的零件加工工艺以夹具设计课题撰写中，感觉已经把大学所学的知识一一应用出来。从一开始的零件材料选择，到选择成形的工艺，选择热加工，选择各个工种等一系列，需要考虑的是壳体零件结构的特点、生产批量和实际生产生活中带来的相关应用，这些我会仔细抉择和选择良好的加工措施。为此，做好这个夹具的装夹，能够实现快速加工，制定简单的工序和完善管理制度。通过这次的研究，把所学的知识都应用进去，让我觉得所学的知识能这般的灵活。通过对本次设计中的各个位置面和孔的设计研究，得出主要的加工位置面以及位置孔需要进行妥当的加工方式来确保加工的要求，另外针对本次设计中的工艺的分析，提升了对该连杆设计研究的能力，通过对该连杆的细致的分析设计研究，为自身学会其它零件的加工工艺优化其它零件的加工工艺提供了参考。通过对夹具的设计和分析，从而了解了夹具设计的要素包括了定位要素，夹紧要素的选择确定等，都是比较重要的一点，另外针对它的设计研究，提升了该零件的加工效率，降低了生产该零