机械制造技术课程设计-连杆加工工艺及夹具设计

1、连杆加工工艺及夹具设计全套图纸加扣 3346389411或3012250582学生姓名: 学生学号: 院（系）: 年级专业: 指导教师: I目 录1 绪 论12 零件分析22.1 零件作用22.2零件工艺分析33 工艺规程设计43.1 确定毛坯的制造形成43.2 基面的选择43.3制定工艺路线53.3.1 工艺路线方案一53.3.2 艺路线方案二63.3.3.工艺方案的比较分析63.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定63.5确定切削用量及基本工时7小结134 夹具设计144.1 设计夹具的基本要求144.2. 对夹具体的要求154.3定位基准的选择154.4 定位误差的分析154.5 夹紧

2、力的计算及夹紧元件的强度校核164.6 夹具设计及操作的简要说明17总结18参 考 文 献19 1 绪 论机械设计制造及其夹具设计是对我们完成大学四年的学习内容后进行的总体的系统的复习，融会贯通四年所学的知识，将理论与实践相结合。在毕业前进行的一次模拟训练，为我们即将走向自己的工作岗位打下良好的基础。机械加工工业规程是指导生产的重要的技术性文件，它直接关系到产品的质量、生产率及其加工产品的经济效益，因此工艺规程的编制的好坏是生产该产品的质量的重要保证的重要依据。在编制工艺时须保证其合理性、科学性、完善性。夹具设计是为了保证产品的质量的同时提高生产的效率、改善工人的劳动强度、降低生产成本，因此在

3、中批量生产中，常采用专用夹具。这次设计，难免会有许多的问题，恳请各位指导教师给予帮助，希望通过这次设计能锻炼自己的分析问题、解决问题的能力，为以后 参加工作打下良好的基础。2 零件分析2.1 零件作用 题目所给的零件柴油发动机连杆，连杆是主要传动部件之一，连杆在工作中承受着急剧变化的动载荷。连杆由连杆体及连杆盖两部分组成。连杆体及连杆盖上的大头孔用螺栓和螺母与曲轴装在一起。为了减少磨损和便于维修，连杆的大头孔内装有薄壁金属轴瓦。轴瓦有钢质的底，底的内表面浇有一层耐磨巴氏合金轴瓦金属。在连杆体大头和连杆盖之间有一组垫片，可以用来补偿轴瓦的磨损。小头孔内压入青铜衬套，以减少小头孔与活塞销的磨损，同

4、时便于在磨损后进行修理和更换。2.2零件工艺分析由上述技术条件的分析可知，连杆的尺寸精度、形状精度以及位置精度的要求都很高，但是连杆的刚性比较差，容易产生变形，这就给连杆的机械加工带来了很多困难，必须充分的重视。连杆的主要加工表面为大、小头孔和两端面，较重要的加工表面为连杆体和盖的结合面及连杆螺栓孔定位面，这两个孔精度要求达到H7，次要加工表面为轴瓦锁口槽、油孔、大头两侧面及体和盖上的螺栓座面等精度要求达到H10。主要是最终保证连杆各项技术要求的加工，包括连杆合装后大头孔的粗加工和端面的精加工及大、小头孔的精加工。如果按连杆合装前后来分，合装之前的工艺路线属主要表面的粗加工阶段，合装之后的工艺

5、路线则为主要表面的半精加工、精加工阶段。19 3 工艺规程设计3.1 确定毛坯的制造形成由于该零件的形状较复杂，材料为45，且该零件对强度要求罗高，因此毛坯采取锻造成型，可以获的好组织结构，而且年生产批量已达成大批生产的水平，采用大批量造型生产。根据零件主要的加工表面的粗糙度确定各表面加工余量，查参考文献查参考文献2 机械加工工艺手册。3.2 基面的选择基面的选择是工艺规程中的重要工作之一，基面的选择的正确与合理可以使加工的质量得到保证、生产效率得到提高；否则不但使加工工艺过程中的问题百出，更有甚者，还会造成零件大批报废，使生产无法正常进行。粗基准的选择：对于象连杆这样的零件来说，选择好粗基准

6、是至关重要的，能够保证零件的各种加工余量的选择。对于一般零件而言，以加工面互为基准完全合理；但对于本零件来说，按照有关粗基准的选择原则（即当零件有不加工表面时，应以这些不加工面作为粗基准。对于精基准而言，主要应考虑基准的重合问题。这里主要以已加工的底面为加工的精基准。当设计基准与工序基准不重合时应该进行尺寸换算，后面对此有专门的计算这里就不重复了。3.3制定工艺路线制定工艺路线的出发点应当是使零件的几何形状、尺寸精度及位置精度等技术要求能得到合理的保证。在生产纲领已确定为批量生产的条件下，可以考虑采用通用机床配以专用夹具，并尽量使工序集中来提高生产率。除此之外，还应当考虑经济效果，以便使用生产

7、成本下降：3.3.1 工艺路线方案一工序号工序 名称工序内容10锻造模锻毛坯成形、切边20热处理正火处理30探伤探伤40质检清除毛刺、飞边50钳工划线60铣镗小端孔70铣镗大端孔80铣钻扩大端2-12孔90镗铣大小端上侧面100镗铣大小端下侧面110钻铣99两侧面120铣铣断130钳工去毛刺140检验检验入库3.3.2 艺路线方案二工序号工序 名称工序内容10锻造模锻毛坯成形、切边20热处理正火处理30探伤探伤40质检清除毛刺、飞边50钳工划线60铣铣大小端上侧面70铣铣大小端下侧面80铣铣99两侧面90镗镗小端孔100镗镗大端孔110钻钻扩大端2-12孔120铣铣断130钳工去毛刺140检验

8、检验入库3.3.3.工艺方案的比较分析上述两个工艺方案的特点在于：方案一是先加工孔后再进行加工两侧平面，方案二是两面加工结束后，再加工孔，符合先面后孔原则。两者比较方案二比较合理，应该使用的二方案。，使它合理化，符合零件的加工要求，使之能达到所要的工艺要求，更好的装夹，方便定位，减少装夹次数，能够顺利的完成零件的加工。最终拟定的加工工艺方案二。3.4 机械加工余量、工序尺寸及毛坯的确定根据上述原始材料及加工工艺，分别确定各加工表面的机械加工余量，见毛坯图3.5确定切削用量及基本工时工序：铣大小端上下侧面 1.粗铣：（1）.加工条件机床：铣床X6132刀具：粗铣端面刀具材料选用YG6，由铣削宽度

9、选择。查参考资料5金属切削手册 表6-4得（2）.计算切削用量若考虑工件的粗糙度，加工余量为, 但实际，由于以后还要精加工，因此此端面不必全部加工，此时可按考虑，分二次加工，吃刀深度。查参考资料2机械加工工艺手册 表2.3-5每齿进给量查参考资料5金属切削手册表6-12得计算切削速度 查参考资料2机械加工工艺手册得耐用度 式（3.4）功率计算 式（3.5）2.精铣：所知道的条件铸件。使用X6132铣床。依据教科书7的表3435刀具使用材料做的面铣刀， ，齿的个数是12，这个为细齿形状的铣刀。加工铣上下台阶面的一个边的余量： 深度加工： 加工工序的余量选择 被加工的零件切削加工的速度为 铣床主轴

10、是 机床工作台的进给量： 基本工时：工序 钻、扩216孔（根据钻孔取参考值，参考资料2机械加工工艺手册）工序：钻扩大端2-12孔(1).选择高速钢麻花钻头，其直径d0=12mm(2).选择切削用量1).按加工要求决定进给量,根据表2.7,铁的强度200HBS。钻头直径d0=12,其进量为：f=0.470.57mm/r由于34/10=3.4,其精度在H12H13以下，所以应乘修正系数为0.75,则：f=(0.470.57)0.75mm/r=0.350.43mm/r2).按钻头强度决定进给量，根据表2.8, d0=12,钻头允许的进给量f=1.0mm/r以上两个进给量比较可以看出，受限制的进给量是

11、工艺要求，其值为f=0.470.57,根据Z3050钻床说明书，选择f=0.48mm/r(3).决定钻头磨钝标准及寿命由表2.12,当d0=12mm时，钻头后刀面的最大磨损量取为0.50.8,寿命T=35min(4).决定切削速度，由表2.15,铁硬度200217HBS进给量：0.48mm/r 切削速度为：Vc=16m/min切削速度的修正系数为：ktv=1.0 kcv=1.0 kiv=0.85 Kov=1.0 故：V=vi*kv=161.01.01.00.8513.6m/minn=1000v/3.14/d0=100013.6/3.14/10=433r/min根据钻床说明书，可取392r/mi

12、n 这时的切削速度为：V=3.14d0*433/1000=13.6m/min(5).计算基本工时：tm=l/nf式中：L=l+y+.l=34,入切量与超切量由2.29查出y+=16,故：tm=(34+16)/(4330.48)=0.24min扩f13mm的孔采用刀具：f13专用扩孔钻扩钻的切削用量可根据钻孔的切削用量选取f=(1.21.8)f钻令：f=1.35f钻v=(1/21/3)v钻令：v=0.4钻式中：f钻、v钻加工孔时的切削用量。现已知：f钻0.70.86mm/r（切削用量简明手册表2.7）取：f钻0.81mm/r(切削用量简明手册表2.35) v钻=17m/min (切削用量简明手册

13、表2.13)所以：f=1.35f钻=1.350.811.09mm/r v=0.4钻0.4176.8m/min ns=1000v/3.14d=10006.8/3.14/17.7=122.35(r/min)按机床选取nw=140r/min(切削用量简明手册表2.35) 所以实际切削速度为：V=3.14d*ns/1000=3.1417.7140/1000=7.78(m/min)切削工时：Tm=l/nf式中：L=l+y+.l=46,入切量与超切量由2.29查出y+=7.5,故：tm=(46+7.5)/(1401.09)=0.35 min工序：镗小端孔粗镗孔机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切

14、削深度：，毛坯孔径。进给量：根据参考文献表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=2.0mm。因此确定进给量。切削速度：参照参考文献3表2.4-9取机床主轴转速：，按照参考文献3表3.1-41取实际切削速度：工作台每分钟进给量： 被切削层长度：刀具切入长度： 刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：2.61min精镗孔91H12机床：卧式镗床刀具：硬质合金镗刀，镗刀材料：切削深度：进给量：根据参考文献3表2.4-66，刀杆伸出长度取，切削深度为=。因此确定进给量切削速度：参照参考文献3表2.4-9，取机床主轴转速：，取实际切削速度，： 工作台每分钟进

15、给量：被切削层长度：刀具切入长度：刀具切出长度： 取行程次数：机动时间：所以该工序总机动工时查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：1.86min查参考文献1，表2.5-37工步辅助时间为：1.56min工序：镗大端孔的切削用量及基本工时（1）粗镗大端孔取刀杆直径D=65.5 mm，刀杆伸长量为200 mm，已知a=1.9 mm，则根据工艺手册表2.4-66及表3.1-42选取= 0.27 ，根据工艺手册表2.4-20及表2.4-9查得=1.780.9=1.6 则机床主轴转速：= = =12.2 = 731 按机床选取 = 800 （工艺手册表3.1-41），则实际切削速度：=105=1.

16、75 基本工时： =0.23 min = 13.9 s（2）精镗大端孔根据工艺手册表2.4-66及表3.1-42选取= 0.1 ，根据工艺手册表2.4-9及表2.4-20查得=2.040.9=1.84 则机床主轴转速：= = =13.9 = 834 按机床选取 = 1000 （工艺手册表3.1-41），则实际切削速度：=131.9=2.2 基本工时： =0.5 min =30 s工序：铣断（1）.加工条件加工要求：铣大端 机床：铣床X6132刀具：铣锯片刀具材料选用YG6，,齿数10。（2）.计算切削用量若考虑工件的粗糙度，加工余量为, 但实际，由于以后还要精加工，因此此端面不必全部加工，此时

17、可按考虑，分二次加工，吃刀深度。每齿进给量 查资料2机械加工工艺手册计算切削速度查资2机械加工工艺手册 耐用度功率计算小结机械加工工艺规程是规定产品或零部件机械加工工艺过程和操作方法等的工艺文件。对加工工艺规程的设计，可以了解了加工工艺对生产、工艺水平有着极其重要的影响。生产规模的大小、工艺水平的高低以及解决各种工艺问题的方法和手段都要通过机械加工工艺来体现 4 夹具设计本夹具主要用来铣削大、小头端面夹具设计，精度要求不高，并与其它的加工部位之间的技术要求不是很高。因此，在本道工序加工时，主要应考虑的问题是如何能保证加工表面的精度要求，同时还应考虑如何可以提高劳动生产率，降低劳动强度，而与其它

18、之间的技术要求不是主要问题。4.1 设计夹具的基本要求1.保证工件的加工精度专用夹具应有合理的定位方案，标注合理的尺寸公差和技术要求，并进行必要的精度分析，确保夹具能满足工件的加工要求。2.提高生产效率应根据工件生产批量的大小设计不同复杂程度的高效夹具，以缩短辅助时间，提高生产效率。3工艺性好专用夹具的结构应简单合理便于加工装配检验和维修。专用夹具的制造属于单件生产，当最终精度由调整或修配保证时，夹具应设置调整或修配结构，如设置适当的调整间隙，采用可修磨的垫片等。4.使用性好专用夹具的操作应简单省力安全可靠，排屑应方便，必要时可设置排泄结构。5.经济性好除考虑专用夹具本身结构简单。标准化程度高

19、，成本低廉外，还应根据生产纲领对夹具方案进行必要的经济分析，以提高夹具在生产中的经济效益。4.2. 对夹具体的要求1. 有适当的精度和尺寸稳定性夹具体上的重要表面，如安装定位元件的表面，安装对刀或导向元件的表面以及夹具体的安装基面等，应有适当的尺寸和形状精度，它们之间应有适当的位置精度。为使夹具体尺寸稳定，铸造夹具体要进行时效处理，焊接和锻造夹具体要进行退火处理2. 有足够的强度和刚度加工过程中，夹具体要求承受较大的切削力和加紧力。为保证夹具体不产生不容许的变形和振动，夹具体应有足够的强度和刚度。因此夹具体需有一定的壁厚，铸造和焊接夹具体常设置加强筋，或在不影响工件装卸的情况下采用框架式夹具体

20、3. 结构工艺性好夹具体应便于制造装配和检验。铸造夹具体上安装各种元件的表面英铸出凸台，以减少加工面积。夹具体毛面与工件之间应留有足够的间隙，一般为415。夹具体结构型式应便于工件的装卸。4.3定位基准的选择由零件图可知，上平面对下平面有一定的尺寸要求，其设计基准是下平面。确定其定位基准为孔中心线和已加工过的端面。又由于此零件是大批量生产且根据要求，采用专用夹具，手动加紧。4.4 定位误差的分析定位元件尺寸及公差的确定。根据定位方案，设计定位元件的结构如附图（夹具装配图）所示。该设计中的定位销为主要的定位元件，其公差根据文献【9】表2.9-6得0.02mm，所以影响位置度的定位误差为：，即小于相位位置度公差的，所以定位方案能够满足加工要求。4.5 夹紧力的计算及夹紧元件的强度校核 夹紧装置如夹具装配图，根据零件的形状，以及夹紧机构在夹具中安装，可确定夹紧力的位置。切削力及夹紧力的计算刀具： 硬质合金直齿锯片铣刀， 齿数6。由文献【9】表3-24得： 其中： 所以： 水平分力： 垂直分力： 在计算切削力时必须把安全系数考虑在内。安全系数其中：基本安全系数，1.5； 加工性质系数，1.1； 刀具钝化系数，1.1； 断续切削系数，1.1； F=K为克服水平切削力，实际夹紧力N应为 所以： 其中和为夹具定位面及夹紧面上的摩