三孔连杆零件机械加工工艺规程设计

机械制造工艺学

课程设计说明书

设计题目：二孔连杆零件机械加工工艺规程设计

学生：___________________________________________

学号：____________机电工程学院_________________

班级：机械设计制造及其自动化

指导教师：

目录

1零件的分析................................................................3

1.1零件结构工艺性分析........................................................3

1.2零件的技术要求分析........................................................3

2毛坯的选择................................................................4

2.1毛坯种类的选择............................................................3

2.2毛坯制造方法的选择.......................................................5

2.3毛坯形状及尺寸的确定.....................................................5

3工艺路线的拟定.............................................................5

3.1定位基准的选择...........................................................5

3.2零件表面加工方案的选择...................................................6

3.3加工顺序的安排............................................................6

3.3.1加工阶段的划分.........................................................7

3.3.2机械加工顺序的安排.....................................................7

3.3.3热处理工序的安排.......................................................7

3.3.4辅助工序的安排.........................................................8

4工序设计..................................................................8

4.1机床和工艺装备的选择......................................................8

4.2工序设计.................................................................9

5结语.......................................................................13

参考文献

2

三孔连杆零件机械加工工艺规程设计

1零件的分析

1.1零件的工艺性分析

图1.1为本次课程设计的题目-三孔连杆的零件图，该零件是典型的连杆类零件，结

构简单。毛坯采用锻造而成。需要加工的表面有①90H6孔的内孔表面，上下两个端面；

中35H6孔的内孔表面和上下两个端面，①25H6孔的内孔表面和两个端面。所需要加工的

这个九个表面都是属于比较常规的加工表面，不会存在很大的技术障碍。

T

050a

图i-i三孔连杆零件图

1.2零件的技术要求分析

从图上可以看出，连杆的两个连杆孔与耳钩的孔均为TT6级加工精度，孔表面的表面

粗糙度要求均为Rai.6,对孔的形状上还有圆柱度为0.0085的圆柱度要求，这三个孔表

面均属于配合表面，是图纸中最重要的加工表面。连杆孔的两个端面，耳钩的两个端面的

加工表面粗糙度要求为Ra6.3,且对连杆孔两个端面之间的尺寸以及耳钩两个面之间的尺

寸有IT10-IT11的精度要求，一般的的机床均可达到这个加工精度。在对孔的位置精度要

3

概对毛坯的形状做一定说明：

三个内孔以及其六个端面均需要留一定的余量，但是对于小孔以及耳钩孔如果在毛坯

中留出孔的位置，将会给锻模的制造以及锻造工艺的设计造成一定困难，所以根据锻工手

册，小孔以及耳钩孔在毛坯中不予留出。

3工艺路线的拟定

3.1定位基准的选择

3.1.1粗基准的选择

粗基准的选择应满足使各加工表面都有均匀的加工余量，而且定位准确可靠。可以选

择690H6内孔与下端面作为主要定位基准，但是问题在于690H6内孔是毛坯面，尺寸不

准确，无法与定位销或者定位心轴配合，而且用下端面作为定位基准，定位接触面太少,

定位不准确。如图所示，也可以考虑用不加工的B面作为定位基准，但是用B面作为定位

基准，该部位是连杆的最为薄弱部分，在夹紧力的作月下可能会导致变形，影响加工精度。

所以综合考虑下，用①90H6孔下端面作为主要定位基准，限制了1y3三个方向的自由

度,为提高系统的刚性，在①35H6孔的下端面增加辅助支撑；同时，在连杆的C、D两个

面用两个窄V型块定位，共同限制了7?W三个方向的自由度，从此达到了工件的完全

定位。

图3-1粗基准定位

3.L2精基准的选择

精基准选择应满足基准统一与基准重合原则，由零件图我们可以得出中35H6孔的设

计基准是①90H6孔的中心线，且耳钩孔中25H6的设计基准也是①90H6孔的中心线，所以

精基准的主要定位基准面是已经精锐完的①35H6孔、中25H6耳钩孔与铳完的中90H6孔下

端面。一面两孔定位，①90H6孔下端面主要定位基而限制了工件三个自由度，中35H6孔

用一定位销限制两个自由度，最后在①25H6耳钩孔处用一削边销或者菱形销限制最后一

个自由度，从此工件达到完全定位。

5

图3-2精基准定位

3.2零件表面加工方案的选择

3.2.1①90H6、①35H6孔、①25H6耳钩孔上下端面六个平面的加工方案：

在用中90H6孔下端面作主要定位基准、①35H6孔下端面作辅助支撑，用两块窄V型

块安放在大小孔外沿处将毛坯完全定位，压紧连杆中间连接部分，并加以辅助支撑提高刚

度，减少夹紧变形，铳①90H6孔上端面、中35H6孔上端面、中25H6耳钩孔上端面三个面。

另外与之相对的三个下表面的加工可以放在下一道工序中，用第一道工序加工好的平面作

为定位基准来加工到图纸尺寸要求。

3.2.2①90H6内孔表面的加工方案

在铳前三个平面的工序中，不改变工件的的定位与夹紧，让自动换刀机构换刀，粗镶

中90H6内孔，整个加工过程在数控加工中心上•次性完成，不改变工件的定位与夹紧，

可以保证三个端面以及①90H6孔的相对位置精度。

热处理完成后的工件，可以先精跤①35H6孔以及中25H6耳钩孔，然后用精较完的这

两个孔作为定位基准来半精锋以及精舞①90H6孔，这样通过夹具以及机床主轴的高回转

精度就可以保证①90H6孔与①35H6孔以及①25H6耳钩孔的相对位置精度，以及自身的尺

寸要求。

3.2.3①35H6孔、①25H6耳钩孔的加工方案

在粗镇完中90H6孔的工序中，不改变工件的定位与夹紧，让加工中心的换刀装置多

次换刀，分别钻寸'中35H6孔以及①25H6耳钩孔。热处理以后，在头一道工序中粗钱与精

校这两个孔。精较较刀的精度应高于粗饺钱刀的精度，按照误差复映原理，钻完以及扩完

的内孔会存在一定的圆柱度误差以及尺寸公差，因此安排两次较削来消除前一道工序所留

下来的误差，最后达到图纸要求。

3.3加工顺序的安排

3.3.1加工阶段的划分

6

考虑到是大批量生产，为提高生产效率，在同一台机床上只进行一次定位装夹完成本

道工序的所有加工过程，减少人工辅助调整时间。

将工件的加工阶段划分为典型的三个加工阶段-：

粗加工阶段：去除零件表面大量材料、加工出基准面，将工件尺寸加工到一定精度,

为接下来的半精加工以及精加工阶段做准备。

半精加工阶段：根据误差复映规律，对于本次加工来说，虽没有采取多次加工，但通

过一次走刀的半精加工，也可以减少粗加工以及热处理留下的形状位置误差，为精加工表

面做好准备。在现代数控加工技术的飞跃性提高的今天，加工中心的使用，大大提高了加

工效率以及精度。

精加工阶段：在精加工阶段，机械加工的最终任务就是要保证零件图上的主要表面达

到图样规定要求。在本加工阶段通过选择精度更高的数控加工中心，以及精度更高的刀具

来满足加工要求，同时对夹具的定位要求也相应提高。

3.3.2机械加工顺序的安排

工序1：锻造

工序2：正火热处理

工序3：铳①90H6孔上端面，铳①35H6孔上端面，铳①25H6耳钩孔上端面；粗馍①90H6

内孔表面

工序4：铳①90H6孔下端面,铳①35H6孔下端面,铳①25H6耳钩孔下端面;钻、扩①35H6

孔；钻、扩①35H6耳钩孔

工序5：调质热处理到226-271HBS

工序6：粗较-精锐①35H6孔到图样尺寸；精较-精钱①25H6耳钩孔到图样尺寸

工序7：以精较完的两个孔为基准半精锋-精锋中90H5孔至图样尺寸；倒角0.5X45°

工序8：去毛刺

工序9：工件探伤与检验入库

3.3.3热处理工序的安排

锻造毛坯可能会存在残余应力以及硬点，在粗加工进行前应进行正火热处理，改善

切削性能。零件图上要求热处理至261-270HBS,采用调质处理可达到该硬度要求，考虑

到调质处理后可能会导致工件变形，表面质量降低，三个内孔的尺寸以及表面质量达不到

图纸上的技术要求，所以把调质处理安排在半精加工之后，精加工之前，在半精加工去除

了零件上大量材料，然后进行热处理，最终通过精加工尺寸到图纸的要求。

3.3.4辅助工序的安排

图纸技术要求中要求连杆不得有裂纹，夹渣等缺陷，因此除了正常的形状位置尺寸

检测以外。还应增加x射线或者超声波探伤等无损伤工件内部质量检测。最后去除毛刺，

入库。

4工序设计

4.1机床和工艺装备的选择

4.1.1机床的选择

7

在前面的加工路线安排中己经提到，本产品的机械加工属于大批量生产，应选择加工

效率高，定位精度高的自动化设备-数控加工中心，在一台机床上可以自动完成多次加工,

减少工件装夹的次数就能提高工件在定位上所引起的误差，提高产品质量。

考虑到划分了加工阶段，粗加工阶段和精加工，半精加工阶段应该在不同的机床上进

行，后者机床应选择定位精度高，稳定性好，且转速能满足要求的加工中心，而前者在粗

加工阶段，应从工件上切除大部分金属，应选择加工效率高的加工中心。

根据工件毛坯大概尺寸355X169X60,选择VMC741数控加工中心作为粗加工阶段的

使用机床。主轴伺服电机7.5KW,定位精度±0.075mm,重复定位精度±0.005mm。工序3

与工序4均采用该机床进行粗加工。

在精加工阶段要对三个孔精较或者精膛，对主轴的回转精度以及机床的稳定性均有一

定要求，所以精加工阶段选择定位精度更高的HC-500立式加工中心。主轴电机功率

HKW,定位精度0.012mm,重复定位精度0.006mmo工序6与工序7均采用该机床进行

加工。

4.1.2夹具的选择

在大批量生产中，为提高生产效率，减少每道工序的辅助工时，可以采用专用夹具来

装夹定位工件。且专用夹具针对性强，针对每道工序以及相应的机床设计的夹具定位准确,

工件夹紧变形小。因此在本次加工中，四道机械加工工序均采用4组不同的专业夹具。

4.1.2刀具的选择

同样是为提高生产效率，减少辅助工时，应大量采用不重磨的可转位硬质合金刀片的

刀具，并且在选择刀具时考虑到刀柄锥度与机床主轴锥度相匹配。

下表给出各个工序工艺装备的配置：

表4-1工艺装备的选择

工序夹具刀具机床

3TRHL-T3专用夹具YT15硬质合金面铳刀VMC741

①88.7浮动膛刀

4TRHL-T4专用夹具YT15硬质合金面铳刀VMC741

①34麻花钻中34.6扩孔钻

①24麻花钻824.75扩孔钻

6TRHL-T6专用夹具①35硬质合金机用较〃HC-500

①25硬质合金机用钱刀

7TRHL-T7专用夹具689.7可转位双刃锁刀HC-500

①90可转位双刃镣刀

6X15X90°倒角刀

4.2工序设计

4.2.1加工余量的确定以及各工序尺寸的确定

(1)①90H6内孔表面

该表面的工艺过程为粗链-半精链-精镀，查阅金属切削手册，结合机床的参数，粗

镇选择加工余量2.7mm,半精锋1mm,精像0.3nmi，按照所查表的余量逐一推算出个工序尺

寸，根据经济精度选出每道工序的公差值，并按照入体原则标注，表4-2详细列出了各工

8

序工序余量及工序尺寸的计算。

表4-2①90H6孔内孔表面各工序余量及工序尺寸的确定

工序余量(mm)经济精度基本尺寸工序尺寸及公差

精镣0.3H6(+产)90“产

H8(l°54)

半精钺190-0.3=89.789.7+产

HH(t22)88.7+o22

粗镣2.789.7-1=88.7

锻造4.3±288.7-2.7=8686±2

(2)①35H6内孔表面

该表面的加工工艺为钻-扩-粗较-精较，锻造毛坯的时候，该内孔是没有预留空间的,

所以应先钻出，在查阅金属切削手册选择扩孔以及粗较精较孔加工余量时应考虑到留给钻

的工序尺寸应该满足钻头的尺寸系列，也就是说所选择的钻头应该能够加工到所设计的工

序尺寸。综上综合考虑，查阅金属切削手册，选择扩孔加工余量0.6mm粗钱加工余量为

0.35mm,精钱加工余量为0.05mm,但如果把精较的加工余量附加到粗校的工序尺寸上会导

致要求粗钱出一个①34.95的孔，铁刀的外径尺寸系列没有34.95这个值，所以应该把精

校的加工余量用公差的形式表现在粗校钱刀上。按照所查表的余量逐一推算出个工序尺

寸，跟据经济精度选出每道工序的公差值，并按照入体原则标注，表4-3详细列出了各工

序工序余量及工序尺寸的计算。

表4-3①35H6内孔表面各工序余量及工序尺寸的确定

工序余量(mm)经济精度基本尺寸工序尺寸及公差

精校0.05+0.01635+0.016

H6(0)350

粗较0.35IT8(0.039)基本尺寸不变

-0.050

ES=O-O.O5=-O.O5O不-0.089

EI=-0.05-0.039=-0.089

扩孔0.6+0.135-0.05-0.35=34.6+0.1

H10(0)34.60

钻孔35+0.2534.6-0.6=34+0.25

H12(°)340

(3)①25H6内孔表面

该表1旺工序过程和CD35H6内孔表之过程类似,表4-4详细列出「仆予余

量及工序尺寸的计算。

表4-4025H6扎内扎表面各工序余量及工序尺寸的确定

工序余量(mm)经济精度基本尺寸工序尺寸及公差

精较0.04+0.01325+0.013

H6(°)25o

粗较0.26IT8(0.033)基本尺寸不变

-0.040

ES=-0-0,04=-0.04025-0.073

EI=-0.033-0.04=-0.074

扩孔0.7+0.08425-0.04-0.26=24.740.084

Hl()(°)24.70

9

钻孔25+0.2124.7-0.7=24+0.21

H12(0)240

(4)①90H6孔上下端面

图纸上对这两个表面仅有表面粗糙读Ra6.3mm以及IT12级精度的尺寸要求，而且没

有形状位置公差的要求，所以对于该表面只需粗铳到图纸要求即可。

加工孔上端面时是以下端面为定位基准来加工的，其工艺基准也是下端面；上端面

也是如此。所以不用考虑基准不重合问题，表4-5详细列出了各工序工序余量及工序尺寸

的计算。

表4-5<D90H6孔上下端面各工序余量及工序尺寸的确定

工序余量(mm)经济精度基本尺寸工序尺寸及公差

粗铳13.0IT125050±0.2

粗铳23.0IT1250+3=5353±0.2

锻造6±253+3=5656±2

(5)635H6孔上下端面

该表面工序过程和①390H6孔上下端面工艺过程类似，表4-6详细列出了各工序工序

余量及工序尺寸的计算。

表4-6635H6孔上下端面各工序余量及工序尺寸的确定

工存余量(mm)经济精度基本尺寸工序尺寸及公差

粗铳12.5IT123535±0.2

粗铳22.5IT1235+2.5=37.537.5±0.2

锻造5±237.5+2.5=4040±2

(6)625H6耳钩孔上下端面

该表面工序过程和①390H6孔上下端面工艺过程类似，表4-7详细列出了各工序工序

余量及工序尺寸的计算。

表4-7①25H6耳钩孔上下端面各工序余量及工序尺寸的确定

工序余量(mm)经济精度基本尺寸工序尺寸及公差

粗铳12IT122020±0.2

粗诜22IT1220+2=2222±0.2

锻造4±222+2=2424±2

在所有的工序余量的计算完成后，我们可以给出毛坯的外形尺寸图-图4.1:

图4-1零件毛坯图

4.2.2确定切削用量以及基本工时定额

按照本次课程设计要求，切削用量以及工时定额部分只给出工序2中铳小孔上端面的

10

计算过程。

加工材料：45钢锻造后正火处理

加工要求：铳小孔下上端面至35土0.2,表面粗糙度Ra6.3

铳大孔上端面至50±0.2,表面粗糙度Ra6.3

铳耳钩孔上端而至20±0.2,表面粗糙度Ra6.3

机床：数控加工中心VMC741

刀具：硬质合金面铳刀，刀片材料YT15,形状尺寸根据GB/T5342-1985D=120nm

铳小孔上端面至35±9.2mm

上一道工序加工完后的尺寸为37.5+0.2,毛坯方向的加工余量为2.5+0.2mm,取最

大加工余量Zx=2.7mm,只需一次加工即可，取背吃刀量册=2.7mm,走刀长度

I=lw+(4)74_心=50+(120-112()2-5()2)=61加。

本次加工所用机床主轴功率7.5KW,刀片材料为YT15,查阅《机械加工工艺手册》表

2.1-73,每齿进给量盯0.09~0.18(11101/齿),选择每齿进给量为町二0.12(mm/齿)；表2.1-76

铳刀寿命T=180min,根据铳削速度计算公式：

v=———kY(口/min)

其中C，=172qv=0.2yv=0.4pv=0m=0.2Jo=12Oz=10

修正系数查表可得浮=0.87%=L0^=1.0kSv=1.0

代入数据最后得v=322.36(m/min)

土口也十小样,由lOOOv1000x322.36/

机床主轴转速〃=-----=-----------=855r/min

兀cl。3.14x120

工时定额

4+/1+/,50+5.46+5.46..

=--!~=■=-------------=0.0584min=3o.5s

v.0.12x10x855

切削力计算

式中耳-圆周切削力(N)

查阅手册可得g=7750xF=\0.75场=0.2分=1.3

ap=2,7mm町=0.12(nmi/齿)t/0=120mmn=855r/min

心，二087配产L0kMPn=\,0L=L0

11

将数据代入公式可得Fc=158.9N

Fd(}158.9x120

主轴扭矩了=9.534N.他

2xl032xlO3

158.9x322.36

切削功率心：=0.85KW

6xl046x10,

12

5结语

课程设计是对机械学生的综合能力的考验。课程设计是一个自我学习的过程，在课

程设计中很多需要用到的知识其实是我们课本上从未涉及到的，这就需要自己查阅相关的

书籍资料或者在网上搜集相关信息，在以后的学习工作中，自我学习能力也是非常关键的

的能力。我们本身实践机会太少，与真实的生产加工接触太少，缺乏对工艺的基本理解,

只是字课堂上，在书本上学习了点皮毛，在如此短暂的一个星期内想要把这样复杂涉及多

方面知识的课程设计做好是很难的，因此我们抓不住每一个细节去完善，但我们也尽量去

完善能做到的一切细节。在面对一大堆毫不熟悉的概念时，我们往往会表现出沮丧与失去

信心，但这正是锻炼耐心的一个好机会。机械加工涉及到方方面面，无论哪一个生产环节

出了问题，就会对产品的生产制造造成难以弥补的损失，因此对于一个合格的工程师与工

艺师，最需要的就是对各种矛盾的解决能力，有耐心去解决在工艺设计中所面临的各种麻

烦。在设计阶段我们考虑得越周到，在生产过程中我们所付出的代价就越少。

所以我觉得在如今大学本科扩招泛滥的时代，教学资源严重不足，学生没有足够的

实践机会（没有够量的实践时间是培养不出一名合格匚程师的），我们就应该多在这种硬

件要求不高的课程设计上多花点心思，培养自我的综合能力，为以后的工作学习打下坚实

基础！

13

参考文献

r1]

L杨叔子.机械加工工艺师手册[M].北京：机械工业出版社,2002.

r2T

LJ王先奎.机械加工工艺师手册单行本-钻削、扩削、较削加工[M].北京:机械工业出版社,2008.

r3T

LJ王先奎.机械加工工艺师手册单行本-铳削、锯削加工[M].北京:机械工业出版社,2008.

r4T

LJ常同立.，机械制造工艺学[M].北京:清华大学出版社,2010.

[rT

oJ王先奎.机械加工工艺师手册单行本-车削、锋削加工[M].北京：机械工业出版社,2008.

目录

第一看总论........................................................

一、项目概述....................................................

二、可行性研究报告编制依据和范围...............................

三、项目主要经济技术指标........................................

四、******国家森林公园概况......................................

第二章项目背景及必要性..............................................

一、项目背景....................................................

二、项目建设的必要性与可行性....................................

第三蓑项目选址分析...................................................

一、项目选址....................................................

二、项目城市概况................................................

三、经济发展概况................................................

四、公共设施依托条件及施工条件.................................

第四章需求分析与建设规模............................................

一、和**国家森林公园现状与存在问题分析.........................

二、****国家森林公园日容量预测.................................

三、****国家森林公园景区厕所需求面积分析.......................

四、****国家森林公园景区厕所建设规模的确定....................

第五章项目建设方案..................................................

一、景区厕所工程建设方案........................................

二、景区引水上山工程建设方案....................................

三、基础设施工程建设方案.............