机械制造技术课程设计-连杆机械加工工艺规程及钻扩铰φ20H7孔夹具设计

目录TOC\o"1-3"\h\u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40：钻、扩、铰Ф20H7孔；孔口倒角C2工步一：钻Φ18mm孔确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取 故实际切削速度为 切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为 工步二：扩至Φ19.8mm确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取 故实际切削速度为 切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为 工步三：铰至Φ20H7确定进给量：根据参考文献Ⅳ表2-7根据Z525立式钻床说明书，主轴进给量，根据参考文献Ⅳ表4.2-13，取主轴速度：主轴转速，根据参考文献Ⅳ表4.2-12，取 故实际切削速度为 切削工时：，，，走刀次数i=1则机动工时为 工步四：孔口倒角C2钻Ф20H7孔夹具设计定位方案设计8.1.1定位方案设计钻、扩、铰Ф20H7孔夹具设计，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孔前端面、Ф20H7孔前端面、Ф32K7孔和下侧面定位，对应的定位元件为定位销、定位套和A型支承钉A12×12。定位分析如下：①Ф32K7前端面、Ф20H7孔前端面与定位销、定位套配合定位，限制三个自由度，即X轴转动、Y轴转动和Z轴移动；②Ф32K7孔与定位销配合定位，限制两个自由度，即X轴移动和Y轴移动；③下侧面与A型支承钉A12×12配合定位，限制一个自由度，即Z轴移动。方案二：采用Ф32K7前端面、Ф20H7孔前端面、下侧面和Ф6孔端面定位，对应的定位元件为定位套、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孔前端面与定位套、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。因两孔之间距离245mm，且两孔中心线平行度公差Ф0.02mm，方案二定位则无法保证两孔位置精度，故方案一更为合适，采用方案一。8.1.2定位误差分析1基准位移误差由于定位副的制造误差或定位副配合同间所导致的定位基准在加工尺寸方向上最大位置变动量，称为基准位移误差，用表示。工件以Φ32K7孔在轴上定位钻、扩、铰Φ20H7孔，如果工件内孔直径与轴外圆直径做成完全一致，做无间隙配合，即孔的中心线与轴的中心线位置重合，则不存在因定位引起的误差。但实际上，轴和工件内孔都有制造误差，于是工件套在轴上必然会有间隙，孔的中心线与轴的中心线位置不重合，导致这批工件的加工尺寸H中附加了工件定位基准变动误差，其变动量即为最大配合间隙。按下式计算式中——基准位移误差，mm——孔的最大直径，mm——轴的最小直径，mm=0.0115mm2基准不重合误差加工尺寸h的基准是外圆柱面的母线上，但定位基准是工件圆柱孔中心线。这种由于工序基准与定位基准不重合导致的工序基准在加工尺寸方向上的最大位置变动量，称为基准不重合误差，用表示。基准不重合误差为=式中——基准不重合误差，mm——工件的最大外圆面积直径公差，mm=夹紧方案设计8.2.1夹紧方案设计钻、扩、铰Ф20H7孔夹具设计，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。方案二：采用六角螺母、圆垫圈、心轴和快换垫圈等组成的螺旋夹紧机构夹紧工件。螺旋夹紧机构结构简单、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。但连杆形状不规则、两孔之间距离245mm，钻、扩、铰Ф20H7孔时，在Ф32K7孔处夹紧，工件不稳，加工时易松动，此方案不合理，方案一更为合适，故采用方案一。8.2.2钻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：由钻、扩、铰Φ20H7孔的钻削力计算，由于钻孔时切削力最大，故采用此处计算，由钻Φ20H7孔切削工时知，，=0.36mm由《简明机床夹具设计手册》表3-3知即≈667×18×0.498×0.75N≈4484N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移动压板夹紧部分由M8螺母锁紧，查表得夹紧力为2550N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。

结论通过这次的课程设计，我学到了许多新的知识，同时加深，对旧知识的理解.1.综合素质的提高此次课程设计，本人将二年内学到的知识与教学中遇到的问题结合起来，能解决一些以前不能解决的问题，对《机械制造》有了更深的了解与认识。2.独立工作能力的提高课程设计要求每个学生均能独立思考，提出自己的独特见解，这是常规教学所无法比拟的。3.计算机应用能力的提高此次课程设计，所有的图纸都是通过CAD系统软件设计绘出，这让我学会了用CAD系统绘图，还学会了各系统之间的联接与转换，提高了自己的计算机应用能力。在这次设计过程中，多次得到黄老师的指导与关心，才使本人有这么大的提高，本人深表感谢。由于时间关系，在设计中难免出现一些不足，恳请老师及时