机械制造技术课程设计-连杆加工工艺及铣8×12.8槽夹具设计

目录TOC\o"1-3"\h\u7900第1章计算生产纲领、确定生产类型 1240271.1生产纲领 122291.2生产类型 212434第2章零件分析 2245552.1零件的作用 2154862.2零件的工艺分析 32209第3章工艺规程设计 4229383.1定位基准的选择 4301363.2制定加工工艺路线 599033.3选择加工设备及工艺装备 5113953.4确定各工序的加工余量 65837第4章选择切削用量、确定时间定额 621196第5章铣床夹具设计 1691245.1问题的提出 165935.2定位基准的选择 1750235.3定位分析 17135425.4切削力和夹紧力的计算 17312185.5定位误差分析 18304235.6夹具设计及操作简要说明 182043总结 1914666参考文献 20第1章计算生产纲领、确定生产类型生产纲领生产纲领：企业在计划期内应当生产的产品产量和进度计划。年生产纲领是包括备品和废品在内的某产品的年产量。零件的生产纲领按下式计算。N=Qn(1+a+)式中：N——零件的生产纲领（件/年）Q——机器产品的年产量（台/年）n——每台产品中该零件的数量（件/台）a——备品百分率——废品百分率生产类型根据生产纲领的大小，可分为三种不同的生产类型：1.单件生产：少量地制造不同结构和尺寸的产品，且很少重复。如新产品试制，专用设备和修配件的制造等。2.成批生产：产品数量较大，一年中分批地制造相同的产品，生产呈周期性重复。而小批生产接近于单件生产，大批生产接近于大量生产。3.大量生产：当一种零件或产品数量很大，而在大多数工作地点经常是重复性地进行相同的工序。生产类型的判别要根据零件的生产数量（生产纲领）及其自身特点，具体情况见表1-1。表1-1：生产类型与生产纲领的关系生产类型重型（零件质量大于2000kg）中型（零件质量为100-2000kg）轻型（零件质量小于100kg）单件生产小于等于5小于等于20小于等于100小批生产5-10020-200100-500中批生产100-300200-500500-5000大批生产300-1000500-50005000-50000大量生产大于1000大于5000大于50000连杆是轻型零件，年生产纲领3000~5000件，根据表1-1可知生产类型为中批生产。零件分析2.1零件的作用题目所给的零件是连杆，连杆机构中两端分别与主动和从动构件铰接以传递运动和力的杆件。例如在往复活塞式动力机械和压缩机中，用连杆来连接活塞与曲柄。连杆多为钢件，其主体部分的截面多为圆形或工字形，两端有孔，孔内装有青铜衬套或滚针轴承，供装入轴销而构成铰接。连杆是汽车发动机中的重要零件，它连接着活塞和曲轴，其作用是将活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动，并把作用在活塞上的力传给曲轴以输出功率。连杆在工作中，除承受燃烧室燃气产生的压力外，还要承受纵向和横向的惯性力。因此，连杆在一个复杂的应力状态下工作。它既受交变的拉压应力、又受弯曲应力。连杆的主要损坏形式是疲劳断裂和过量变形。通常疲劳断裂的部位是在连杆上的三个高应力区域。连杆的工作条件要求连杆具有较高的强度和抗疲劳性能;又要求具有足够的钢性和韧性。连杆的作用是将活塞承受的力传给曲轴，并使活塞的往复运动转变为曲轴的旋转运动。图2-1连杆零件图2.2零件的工艺分析1.连杆Φ50孔，粗糙度Ra3.2，尺寸精度2.连杆Φ25孔，粗糙度Ra3.2，尺寸精度3.连杆Φ70端面，粗糙度Ra3.2，尺寸精度4.连杆Φ42端面，粗糙度Ra3.2，尺寸精度5.连杆宽12.8槽，粗糙度Ra3.2，尺寸精度6.连杆Φ50孔与Φ25孔的中心距88，尺寸精度880.05位置精度分析：连杆Φ50孔为基准A，Φ42端面与基准A的垂直度公差0.05；8×12.8与基准A的对称度公差0.1。工艺规程设计3.1定位基准的选择粗基准选择重点考虑到既要保证在各加工面均有加工余量的前提下，使重要孔或面的加工余量尽量均匀，又要保证定位夹紧的可靠性，装夹的方便性，减少辅助时间，所以选连杆底面、连杆Φ70后端面、Φ42后端面、Φ50毛坯孔和Φ25毛坯孔为定位粗基准。对于精基准而言，主要考虑到基准重合的问题，当设计基准与工艺基准不重合时，应该进行尺寸换算，本题目以连杆Φ70后端面、Φ42后端面、Φ50孔及Φ25孔为定位精基准，满足要求。3.2制定加工工艺路线工序01：锻造工序02：调质处理工序03：粗铣连杆Φ70后端面、Φ42后端面；半精铣连杆Φ70后端面、Φ42后端面工序04：粗铣连杆Φ70前端面、Φ42前端面；半精铣连杆Φ70前端面、Φ42前端面工序05：粗镗Φ50孔；精镗Φ50孔工序06：粗镗Φ25孔；精镗Φ25孔工序07：粗铣812.8槽；半精铣812.8槽工序08：钻M60.75螺纹底孔Ф5.2；攻M60.75螺纹工序09：去毛刺工序10：检验至图纸要求并入库3.3选择加工设备及工艺装备工序03：粗铣连杆Φ70后端面、Φ42后端面；半精铣连杆Φ70后端面、Φ42后端面；刀具：立铣刀；量具：游标卡尺；夹具：专用夹具；机床：立式铣床X52K工序04：粗铣连杆Φ70前端面、Φ42前端面；半精铣连杆Φ70前端面、Φ42前端面；刀具：立铣刀；量具：游标卡尺；夹具：专用夹具；机床：立式铣床X52K工序05：粗镗Φ50孔；精镗Φ50孔；刀具：镗刀；量具：内径百分尺；夹具：专用夹具；机床：坐标镗床T4240工序06：粗镗Φ25孔；精镗Φ25孔；刀具：镗刀；量具：内径百分尺；夹具：专用夹具；机床：坐标镗床T4240工序07：粗铣812.8槽；半精铣812.8槽；刀具：键槽铣刀；量具：游标卡尺；夹具：专用夹具；机床：立式铣床X52K工序08：钻M60.75螺纹底孔Ф5.2；攻M60.75螺纹；刀具：Ф5.2麻花钻；M6丝锥；量具：锥柄圆柱塞规、M6螺纹塞规；夹具：专用夹具；机床：立式钻床Z5253.4确定各工序的加工余量连杆材料为45钢，为锻造毛坯，依据《机械制造工艺设计简明手册》表2.2-25知连杆厚度方向为1.7~2.2mm，水平方向为1.7~2.2mm，在此均取2.0mm。图3-1连杆毛坯图选择切削用量、确定时间定额工序03：粗铣连杆Φ70后端面、Φ42后端面；半精铣连杆Φ70后端面、Φ42后端面工步一：粗铣连杆Φ70后端面、Φ42后端面1.选择刀具刀具选取立铣刀，铣刀直径，齿数2.决定铣削用量①决定铣削深度连杆Φ70后端面、Φ42后端面单边加工余量2.0mm，粗糙度Ra3.2，两步铣削方可满足其精度要求，粗铣单边余量1.5mm，半精铣单边余量0.5mm，此工步为粗铣，故②决定每次进给量及切削速度暂取切削速度按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-36，立式铣床X52K标准选取＝600实际切削速度按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37，立式铣床X52K标准选取3.计算工时——工作台直径工步二：半精铣连杆Φ70后端面、Φ42后端面1.选择刀具刀具选取立铣刀，铣刀直径，齿数2.决定铣削用量①决定铣削深度连杆Φ70后端面、Φ42后端面单边加工余量2.0mm，粗糙度Ra3.2，两步铣削方可满足其精度要求，粗铣单边余量1.5mm，半精铣单边余量0.5mm，此工步为半精铣，故②决定每次进给量及切削速度暂取切削速度按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-36，立式铣床X52K标准选取＝950实际切削速度按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37，立式铣床X52K标准选取3.计算工时——工作台直径工序04：粗铣连杆Φ70前端面、Φ42前端面；半精铣连杆Φ70前端面、Φ42前端面工步一：粗铣连杆Φ70前端面、Φ42前端面1.选择刀具刀具选取立铣刀，铣刀直径，齿数2.决定铣削用量①决定铣削深度连杆Φ70前端面、Φ42前端面单边加工余量2.0mm，粗糙度Ra3.2，两步铣削方可满足其精度要求，粗铣单边余量1.5mm，半精铣单边余量0.5mm，此工步为粗铣，故②决定每次进给量及切削速度暂取切削速度按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-36，立式铣床X52K标准选取＝600实际切削速度按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37，立式铣床X52K标准选取3.计算工时——工作台直径工步二：半精铣连杆Φ70前端面、Φ42前端面1.选择刀具刀具选取立铣刀，铣刀直径，齿数2.决定铣削用量①决定铣削深度连杆Φ70前端面、Φ42前端面单边加工余量2.0mm，粗糙度Ra3.2，两步铣削方可满足其精度要求，粗铣单边余量1.5mm，半精铣单边余量0.5mm，此工步为半精铣，故②决定每次进给量及切削速度暂取切削速度按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-36，立式铣床X52K标准选取＝950实际切削速度按《机械制造工艺设计简明手册》表4.2-37，立式铣床X52K标准选取3.计算工时——工作台直径工序05：粗镗Φ50孔；精镗Φ50孔工步一：粗镗Φ50孔所选刀具为YT5硬质合金镗刀1.确定切削深度连杆Φ50孔加工余量2.0mm，粗糙度Ra3.21，需经过粗镗——半精镗方可满足其精度要求，粗镗单边余量1.5mm，半精镗单边余量0.5mm，此为粗镗，故2.确定进给量按坐标镗床T4240的进给量（表4.2-21），选择=0.18mm/r3.确定切削速度按表1.27的计算公式确定式中=200，m=0.2,=0.15,=0.2,T=60min,则≈48m/min≈306r/min按坐标镗床T4240上的转速，选择4、基本时间选镗刀的主偏角=45°，则=1.5mm，=16.8mm，=2mm，=2，=0.18mm/r,，走刀次数工步二：半精镗Φ50孔所选刀具为YT5硬质合金镗刀1.确定切削深度连杆Φ50孔加工余量2.0mm，粗糙度Ra3.21，需经过粗镗——半精镗方可满足其精度要求，粗镗单边余量1.5mm，半精镗单边余量0.5mm，此为半精镗，故2.确定进给量按坐标镗床T4240的进给量（表4.2-21），选择=0.12mm/r3.确定切削速度按表1.27的计算公式确定式中=300，m=0.2,=0.15,=0.2,T=60min,则≈72m/min≈459r/min按坐标镗床T4240上的转速，选择4、基本时间选镗刀的主偏角=45°，则=0.5mm，=16.8mm，=2mm，=2，=0.12mm/r,，走刀次数工序06：粗镗Φ25孔；精镗Φ25孔工步一：粗镗Φ25孔所选刀具为YT5硬质合金镗刀1.确定切削深度连杆Φ25孔加工余量2.0mm，粗糙度Ra3.21，需经过粗镗——半精镗方可满足其精度要求，粗镗单边余量1.5mm，半精镗单边余量0.5mm，此为粗镗，故2.确定进给量按坐标镗床T4240的进给量（表4.2-21），选择=0.18mm/r3.确定切削速度按表1.27的计算公式确定式中=200，m=0.2,=0.15,=0.2,T=60min,则≈48m/min≈611r/min按坐标镗床T4240上的转速，选择4、基本时间选镗刀的主偏角=45°，则=1.5mm，=16.8mm，=2mm，=2，=0.18mm/r,，走刀次数工步二：半精镗Φ25孔所选刀具为YT5硬质合金镗刀1.确定切削深度连杆Φ25孔加工余量2.0mm，粗糙度Ra3.21，需经过粗镗——半精镗方可满足其精度要求，粗镗单边余量1.5mm，半精镗单边余量0.5mm，此为半精镗，故2.确定进给量按坐标镗床T4240的进给量（表4.2-21），选择=0.12mm/r3.确定切削速度按表1.27的计算公式确定式中=300，m=0.2,=0.15,=0.2,T=60min,则≈72m/min≈917r/min按坐标镗床T4240上的转速，选择4、基本时间选镗刀的主偏角=45°，则=0.5mm，=16.8mm，=2mm，=2，=0.12mm/r,，走刀次数工序07：粗铣812.8槽；半精铣812.8槽工步一：粗铣812.8槽连杆宽12.8槽选择在立式铣床X52K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，宽12.8槽，多次加工完成选用Φ12键槽铣刀规格，Φ12键槽铣刀的齿数Z=3，再由立式铣床X52K的参数表知，主轴转速取n=475≈182.进给量由立式铣床X52K参数知，=0.25mm/r由立式铣床X52K取3.铣削深度由毛坯余量的确定知，=3.5mm4.铣削连杆工件12.8槽的机动时间计算此为Φ12键槽铣刀铣工件12.8槽的工时=11mm，=3.5mm，mm，走刀次数i=8工步二：半精铣812.8槽连杆宽12.8槽选择在立式铣床X52K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，宽12.8槽，多次加工完成选用Φ12.8键槽铣刀规格，Φ12.8键槽铣刀的齿数Z=3，再由立式铣床X52K的参数表知，主轴转速取n=600≈232.进给量由立式铣床X52K参数知，=0.20mm/r由立式铣床X52K取3.铣削深度由毛坯余量的确定知，=0.4mm4.铣削连杆工件12.8槽的机动时间计算此为Φ12.8键槽铣刀铣工件12.8槽的工时=11mm，=0.4mm，mm，走刀次数i=8工序08：钻M60.75螺纹底孔Ф5.2；攻M60.75螺纹工步一：钻M60.75螺纹底孔Ф5.2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=0则机动工时为工步二：攻M60.75螺纹确定进给量：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=0则机动工时为铣床夹具设计由指导老师的分配，决定设计工序07：粗铣812.8槽；半精铣812.8槽的铣床夹具。问题的提出本夹具主要用于粗铣812.8槽；半精铣812.8槽，粗糙度Ra3.2，精度要求一般，因此本道工序加工精度要求不高，为此，既要考虑如何提高生产效率，也要考虑812.8槽精度。定位基准的选择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。定位分析以连杆Ф70端面、Ф42端面、Ф50孔及Ф25孔定位，定位分析如下：1.连杆Ф70端面、Ф42端面作为第一定位基准，与心轴端面、削边销端面相配合，限制三个自由度，即X轴转动、Y轴转动和Z轴移动。2.连杆Ф50孔作为第二定位基准，与心轴外圆相配合，限制两个自由度，即X轴移动和Y轴移动。3.连杆Ф25孔作为第三定位基准，与削边销外圆相配合，限制一个自由度，即Z轴转动，工件六个自由度被完全限制，属于完全定位。切削力和夹紧力的计算查《简明机床夹具设计手册》表3-3得切削力计算公式：由铣812.8槽的工时计算知，，=0.25mm/r，，，由《简明机床夹具设计手册》表3-3知即≈2002N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==1.872，当计算K<2.5时，取K=2.5孔轴部分由M6螺母锁紧，查表得夹紧力为2903N==7257.5N由上计算得》，因此采用该夹紧机构工作是可靠的。定位误差分析1、移动时基准位移误差（式5-1）式中：————心轴孔的最大偏差————心轴孔的最小偏差————心轴孔与心轴最小配合间隙代入（式5-1）得：=0.02+0+0.02=0.04（mm)2、转角误差（式5-2）式中：————心轴孔的最大偏差————心轴孔的最小偏差————心轴孔与心轴最小配合间隙————B型固定式定位销孔的最大偏差————B型固定式定位销孔的最小偏差————B型固定式定位销孔与B型固定式定位销最小配合间隙其中：则代入（式5-2）得：则：≈0.026°夹具设计及操作简要说明如前所述，在设计夹具时，应该注意提高劳动生